火焰探测传感器信号调理电路设计探究范文

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摘要：提出了一种基于PWM激励信号控制的火焰探测传感器信号调理电路。设计该调理电路的目的是提供火焰探测传感器工作的激励信号以及通过检测火焰探测传感器反馈电流信号判断是否存在火焰。通过对该电路的功能性能进行测试，结果表明该设计方案具有较高的可靠性。

关键词：火焰探测传感器；PWM波；信号调理

0引言

离子火焰探测器检测性能可靠，仅对火焰敏感，对高温无反应，具有强抗干扰能力。燃烧是一种十分复杂的化学反应，燃烧反应过程中存在离子反应，由于火焰中存在正负离子，电场施加于火焰时，外电路即可产生微弱的电流，离子火焰探测器就是通过对火焰施加电场而产生微弱电流，并利用燃烧的电离作用进行检测，传感器电路中电离电流（直流）≯25uA；当检测到火焰时传感器在激励的作用下会反馈直流电流，电流值≯100uA。

1火焰探测传感器工作原理设计

火焰探测传感器信号调理电路的目的是提供火焰探测传感器工作的激励信号以及通过检测火焰探测传感器反馈电流信号判断是否存在火焰。

2电路设计

2.1电路工作原理

框图调理电路设计主要由五部分组成，包括：PWM输出使能控制电路、PWM输出电路、传感器激励信号输出电路、传感器反馈电流检测电路、EMI防护及过流保护电路。

2.2电路工作原理

2.2.1PWM输出电路工作原理

PWM输出电路通过脉宽调制电路输出3200Hz的两路互补方波信号，通过查阅SG1525手册，可知输出PWM控制频率是外围器件Rt、Ct与Rd共同决定，选择Rt=2.7k、Rd=10、Ct=0.1uF。需要输出3200±200Hz的方波信号，通过可知，当Ct=0.1uF，Rt=2.7k时，充电时间tc约为300us；当Ct=0.1uF，Rd=10时，放电时间td约为12.5us；按公式（1）可计算得输出信号频率。考虑误差，充放电时间若按±10us的误差进行考虑，则频率在3101Hz~3305Hz之间，满足3200±200Hz的要求范围。

2.2.2激励信号输出电路

PWM1、PWM2为脉宽调制芯片输出的两路互补PWM控制芯片，分别控制V2、V3的通断。当基准电压U1为11.5V时，PWM1、PWM2为脉宽调制芯片D1输出的两路互补PWM控制芯片，分别控制V3、V4的通断。当V3导通时，电流流向如中实线箭头所示；当V4导通时，电流流向如中虚线箭头所示，经过变压器T1后输出110Vrms/3200Hz的交流信号。

3结语

本文介绍了一种实现了一种离子火焰探测器的激励输出与调理采集电路，能够实现有效滤波发动机火探信号中的复杂干扰信号，实现对于发动机燃烧室火焰状态的准确判断。

参考文献：

[1]姜洁,李秋红,张高钱.航空发动机燃油系统执行机构及其传感器故障诊断[J].航空动力学报,2015,30(6):1529-1536.

[2]任骏原.基于数据选择器和D触发器的多输入时序电路设计[J].现代电子技术,2010,33(12):10-12.

[3]任骏原.基于数据选择器和D触发器的多输入时序电路设计[J].现代电子技术,33.12(2010):10-12.

作者：王雅荟；于正同 单位：中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所