專利名稱：啟動氣閥的控制電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種諸如鍋爐的裝置以及控制該裝置的方法。
背景技術(shù)：
鍋爐用在許多情形中用于提供熱和/或能量。一種示例性鍋爐是用于給一個或多個建筑物供熱的燃氣鍋爐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例包括一種啟動燃氣器具中的閥的方法。該方法包括以下行為閉合第一繼電器，將第一信號傳送給第一閥控制電路且將第二信號傳送給第二閥控制電路，響應(yīng)于第一閥控制電路的啟動來閉合第二繼電器，并且響應(yīng)于第二閥控制電路的啟動來閉合第三繼電器。
在另一實施例中，本發(fā)明包括一種用于控制燃氣器具閥的氣閥控制電路。該電路包括控制器，連接于該控制器并響應(yīng)于該控制器的第一控制電路，連接于該控制器的第二控制電路，第一控制電路和第二控制電路每個都包括開關(guān)；第一繼電器，其操作用于當?shù)谝豢刂齐娐分械拈_關(guān)啟動且發(fā)生零或更多其他條件時閉合；以及第二繼電器，其操作用于當在第二控制電路中的開關(guān)啟動且發(fā)生零或更多其他條件時閉合，并且其中氣閥基于第一和第二繼電器進行操作。
在另一實施例中，本發(fā)明包括一種燃氣器具，該燃氣器具包括加熱源，氣閥控制電路，以及氣閥，其連接于該加熱源和氣閥控制電路，該氣閥操作用于在當?shù)谝缓偷诙^電器啟動時將可燃流體傳遞到加熱源。氣閥控制電路包括控制器，連接于該控制器的第一控制電路，連接于該控制器的第二控制電路，第一控制電路和第二控制電路每個都包括開關(guān)；第一繼電器，其操作用于當?shù)谝豢刂齐娐分械拈_關(guān)啟動且發(fā)生零或更多其他條件時閉合；以及第二繼電器，其操作用于當在第二控制電路中的開關(guān)啟動或發(fā)生零或更多其他條件時閉合。
盡管上述方面是結(jié)合鍋爐進行描述的，但該一個或多個方面可以應(yīng)用于其他裝置，諸如其他燃氣裝置(例如，燃氣熱水器)。


圖1是鍋爐的示意性表示。
圖2是能夠結(jié)合圖1的鍋爐實現(xiàn)的控制系統(tǒng)的一個構(gòu)造的示意性表示。
圖3是能夠結(jié)合圖2的控制系統(tǒng)實現(xiàn)的控制器的一個構(gòu)造的示意性表示。
圖4是能夠控制圖1所示氣閥的氣閥控制電路的局部電氣示意/框圖。
圖5是能夠檢測圖1所示點火器的點火器檢測電路的局部電氣示意/框圖。
具體實施例方式
在詳細說明本發(fā)明的任何一個實施例前，應(yīng)當理解，本發(fā)明在本申請中不限于隨后的描述或隨后附圖中所示出的構(gòu)造細節(jié)和部件配置。本能夠具有其他實施例，并且能夠以多種方式實踐或?qū)崿F(xiàn)。同樣，應(yīng)當理解，在此處使用的措辭和術(shù)語是為了說明的目的，并且不應(yīng)被認為是限制性的。在此使用“包括”、“包含”或“具有”及其變型意味著包括其后所列的項目及該項目的等效物以及附加項目。除非另有指定或限定，術(shù)語“安裝”、“連接”、“支撐”和“聯(lián)接”及其變型是以廣義方式使用的，且包括直接和間接安裝、連接、支撐和聯(lián)接。此外，“連接”和“聯(lián)接”不限于物理或機械連接或聯(lián)接。
圖1示意性地示出了設(shè)備齊全(self-contained)的燃氣鍋爐100。該鍋爐100包括進口和出口管105和110，其分別接收和流出流體。盡管僅示出了一個進口管和一個出口管，但管105和110的數(shù)量可以變化。當流體流過熱交換器115時它被加熱。泵120可以用于推動流體運動通過熱交換器115。盡管僅示出了一個泵120，但泵的數(shù)量可以變化。由設(shè)置在燃燒室125中的一個或多個燃燒器130直接或間接對熱交換器115加熱。除非另有說明，以下將鍋爐100描述為僅具有一個燃燒器130或一級燃燒器(on stage of burners)。燃燒室125接收來自空氣入口的空氣(或類似流體)，并且通過通氣管或排氣管140流出加熱的空氣。鼓風(fēng)機145和/或供電的通風(fēng)口150可用于推動和/或限制氣流通過燃燒室125。鼓風(fēng)機和通風(fēng)口的數(shù)量可根據(jù)應(yīng)用而變化。
對于圖1所示的鍋爐，一個或多個點火器155可以點火一個或多個燃燒器130。但是，在其他構(gòu)造中，可以用母火(pilot light)點火一個或多個燃燒器130。鍋爐100還包括一個或多個氣閥160，其可控制用于將可燃氣體從進口氣管165提供給燃燒器130。
如圖2所示，控制系統(tǒng)200提供對鍋爐100的控制。該控制系統(tǒng)200包括控制器205，一個或多個用戶/工廠輸入設(shè)備210，一個或多個傳感器，鼓風(fēng)機145(或是控制該鼓風(fēng)機的電路或控制器)，供電的通風(fēng)口150(或是控制該供電的通風(fēng)口的電路或控制器)，泵120(或是控制該泵的電路或控制器)，點火器155(或是控制該點火器的電路或控制器)，氣閥160(或是控制該氣閥的電路或控制器)，以及一個或多個用戶/工廠輸出設(shè)備215。當然，控制系統(tǒng)200可以包括其他控制元件或不需要全部的控制元件。此外，控制系統(tǒng)200中的一些元件可以實現(xiàn)在聯(lián)接于鍋爐的其他系統(tǒng)中。
一個或多個用戶/工廠輸入設(shè)備210提供用于(例如從用戶)傳送給控制器205的數(shù)據(jù)或信息的接口。示例性輸入設(shè)備210包括一個或多個開關(guān)(例如，指撥開關(guān)，按鈕等)，一個或多個撥盤或旋鈕，鍵盤或小鍵盤，觸摸屏幕，指針設(shè)備(例如鼠標，跟蹤球)，存儲設(shè)備(例如磁盤驅(qū)動器、讀/寫CD-ROM等)，服務(wù)器或與控制器205通信的其他處理單元等等。一個特定的示例性用戶輸入設(shè)備是用戶接口模塊220，其具有小鍵盤(例如觸摸開關(guān))，用于輸入信息或數(shù)據(jù)(例如設(shè)定點溫度、窗口等)。該一個或多個用戶/工廠輸出設(shè)備提供用于從控制器205傳送(例如到用戶)的數(shù)據(jù)或信息的接口。示例性輸出設(shè)備215包括顯示器，存儲設(shè)備(例如磁盤驅(qū)動器、讀/寫CD-ROM等)，服務(wù)器或與控制器205通信的其他處理單元在，揚聲器，打印機等等。一個特定的示例性用戶輸出設(shè)備220是用戶接口模塊220，其具有LCD顯示器，多個LED和揚聲器。當然，也可以添加或附裝其他的輸入和輸出設(shè)備210和215，和/或一個或多個輸入和輸出設(shè)備210和215可以并入到一個設(shè)備中。還應(yīng)當理解，該(多個)輸入和/或輸出設(shè)備210和210可以與作為或不是控制系統(tǒng)100一部分的其他外部電路組合。作為示例并且如以下所討論的，用戶接口模塊(UIM)220可以接收來自用戶的輸入，將輸出傳送給用戶，并且包括其他電路，諸如用于檢測環(huán)境溫度(例如一個或多個恒溫器溫度)的溫度傳感器。
傳感器聯(lián)接于鍋爐100并響應(yīng)于信號或激勵提供信息給控制器205。傳感器包括一個或多個溫度傳感器或探測器225(例如進口溫度、出口溫度、箱溫度、恒溫器輸入等)，緊急切斷(ECO)溫度探測器230，一個或多個壓力傳感器235(例如阻塞通氣管傳感器、供電的通風(fēng)口傳感器、鼓風(fēng)機校準器傳感器(blower-prover sensor)、低氣壓傳感器、高氣壓傳感器)，一個或多個水位傳感器240，一個或多個水流傳感器245，一個或多個氣閥傳感器250，一個或多個點火器電流傳感器255，一個或多個火焰?zhèn)鞲衅?60，AC極性傳感器270等?？梢蕴砑痈郊拥膫鞲衅鞑⑶也皇窃谒袠?gòu)造中都需要上面所列傳感器的全部。此外，傳感器可直接聯(lián)接于控制系統(tǒng)200的其他元件，使得提供單一通信路徑用于控制元件和獲得來自所聯(lián)接傳感器的信息。還應(yīng)理解該通信可以是有線通信和/或無線通信。
ECO230是恒溫器開關(guān)并且位于設(shè)置在出口管110內(nèi)或靠近出口管110的探測器的內(nèi)部。ECO230是一個常閉開關(guān)(normally closedswitch)，其在如果探測器暴露于高于探測器脫扣點(trip point)的溫度時斷開。如將在以下討論的，用于氣閥繼電器160的電力供電通過經(jīng)過ECO230。當斷開時，繼電器將關(guān)斷，并且接下來切斷氣體供應(yīng)。
通常，控制器接收來自一個或多個傳感器225-265和一個或多個輸入設(shè)備(例如用戶/工廠輸入設(shè)備210、UIM220等)的輸入(數(shù)據(jù)、信號、信息等)；處理和/或分析該信號；以及響應(yīng)于所處理或分析的信號傳送所處理的信號和/或輸出控制信號給一個或多個輸出設(shè)備(例如用戶/工廠輸出設(shè)備215、泵120、鼓風(fēng)機145、氣閥160、點火器155、供電的通風(fēng)口150、和/或UIM220)。圖3示出了該控制器的一種構(gòu)造的更加詳細的示意。
控制器205包括中心控制板(CCB)300，其與多個二級板(secondary boards)通信，該多個二級板可以是控制器205的一部分，也可以不是控制器205的一部分。示例性的二級板包括用戶接口板(UIB)305，配電板(PDB)310，觸摸傳感器板(TSB)315，以及一個或多個火焰控制板(FCB2-FCB4)320，325和330。
CCB300是控制系統(tǒng)200的中心控制器，并且包含調(diào)節(jié)電路，驅(qū)動器或控制電路，用于存儲數(shù)據(jù)的(多個)長期存儲器電路，DC電源，內(nèi)部通信電路，以及兩個通信端口。CCB300包括主控制部分(MCS)335和火焰控制部分(FCB1)340。MCS335包括MCS微控制器，并且FCB1部分包括FCB1微控制器和氮化硅(Si3N4)微控制器。在一種構(gòu)造中，MCS微控制器是Microchip brand PIC18F6620-I/PT微控制器，F(xiàn)CB1微控制器是Atmel brand AT89C55WD-24JI微控制器，以及Si3N4微控制器是Microchip brand PIC16F876-20I/SO微控制器。Si3N4微控制器連接于Si3N4點火器(將在下面進一步討論)，以操作Si3N4點火器。每個微控制器包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，處理單元(例如微處理器)，以及存儲器。存儲器包括一個或多個具有指令的軟件模塊(其在此處也可以是軟件塊)。該處理單元獲得、解釋和執(zhí)行該指令，以執(zhí)行該過程。
每個調(diào)節(jié)電路接收來自一個或多個輸入設(shè)備(例如傳感器)的(多個)輸入信號并將該(多個)輸入信號調(diào)節(jié)至用于所附裝微處理器(例如MCS微控制器，F(xiàn)CB1微控制器等等)的適當?shù)碾妷汉?或電流范圍。每個驅(qū)動器或控制電路接收來自一個或多個微控制器的(多個)輸出，并使用所接收的輸出信號控制附裝的輸出設(shè)備(例如泵、鼓風(fēng)機等)。板通信電路和內(nèi)部和外部端口分別推動內(nèi)部和外部通信。內(nèi)部通信端口使用RS-485通信總線連接于其他控制模塊(例如UIM220，F(xiàn)CB320，325和330)的內(nèi)部通信端口，由此提供內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)。外部通信端口(也稱為網(wǎng)絡(luò)端口)可以用于將控制系統(tǒng)200連接于個人計算機，建筑自動化系統(tǒng)，局域網(wǎng)，因特網(wǎng)，調(diào)制解調(diào)器等。
MCS微控制器控制鍋爐的整體操作。這包括控制加熱過程，包括以下步驟接收來自一個或多個傳感器的輸入，發(fā)送用于加熱的命令(calls)到(多個)FCB微控制器，以及一旦已滿足了加熱則發(fā)送用于空閑的命令(calls)到(多個)FCB微控制器。MCS微控制器還控制供電的通風(fēng)口和泵，并提供對氣閥的安全控制。
響應(yīng)于來自MCS微控制器的控制信號，(多個)FCB微控制器執(zhí)行導(dǎo)致對火焰進行控制的軟件程序。FCB控制鼓風(fēng)機、氣閥和點火器。對于Si3N4點火器，當啟動點火器時FCB提供輸出到Si3N4微控制器。一旦點火器被點燃，Si3N4微控制器返回信號給FCB微控制器，以向FCB通知該操作。從Si3N4微控制器到FCB微控制器的其他通信包括錯誤代碼。
FCB1 340具有一級燃燒和火焰安全控制，并且包括鼓風(fēng)機控制、點火器控制和火焰檢測電路。作為附加的安全檢查，監(jiān)測氣體繼電器輸出、點火器電流和鼓風(fēng)機輸出。對于多級鍋爐，對于每級使用分立的火焰控制板(例如FCB2，F(xiàn)CB3或FCB4)。每個火焰控制板包括FCB微控制器，調(diào)節(jié)電路，控制或驅(qū)動器電路，內(nèi)部通信電路和Si3N4微控制器。每個FCB控制各自鼓風(fēng)機、氣閥和點火器，并且包括用于與MCS335通信的內(nèi)部通信端口。
使用多個板和微控制器允許圖3所示構(gòu)造模塊化。但是，其他構(gòu)造也是可能的。例如，分立火焰控制板320，325和330的功能可以與FCB1 340組合，使得單一的FCB微控制器控制所有的燃燒級。作為另一示例，單一處理單元可以用于控制器205。
UIM220允許鍋爐的完全建立(setup)和操作。UIM220包括外殼，其支撐UIB305，TSB315，LCD顯示器，LED指示器和觸摸開關(guān)。UIB305提供了向和從用戶發(fā)送和接收信號裝置。UIB305與CCB300通信并且控制LCD的操作。UIB305翻倒接收來自觸摸開關(guān)的輸入，并且根據(jù)由CCB300提供的信號啟動LED。TSB315包括用于UIM220的開關(guān)焊盤(switch pad)，并提供輸入給UIB305。LED指示鍋爐的狀態(tài)(例如，運行(綠)，待機(黃)，以及服務(wù)(紅)等)。
PDB310將120VAC和24VAC供電分配給CCB300和FCB320，325和330。PDB310還提供用于控制系統(tǒng)200的熔絲和用于確定線供電(power)是否正確施加到系統(tǒng)的測試電路。
硬件由嵌入到微控制器中的軟件控制。對于圖3所示的構(gòu)造，四個不同的軟件程序提供了系統(tǒng)控制用于CCB微控制器的主控制軟件程序，用于(多個)FCB微控制器的火焰控制軟件程序，用于UIB微控制器的用戶接口軟件程序，以及用于Si3N4微控制器的Si3N4軟件程序。這些微控制器通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)彼此通信。
如上所討論的，ECO230是恒溫器開關(guān)，其位于設(shè)置在出口管110內(nèi)或靠近出口管110的探測器內(nèi)部。ECO230是常閉開關(guān)，其在如果探測器暴露于高于探測器脫扣點的溫度時斷開。用于氣閥160的電力供電通過經(jīng)過由流經(jīng)ECO230的電流控制的繼電器。當ECO230斷開時，受ECO控制的繼電器將變?yōu)閿嚅_，由此對氣閥160解除供電(de-engergizing)。ECO230和受ECO控制的繼電器執(zhí)行安全功能。如果水溫變得過熱，則ECO230的斷開將自動越級控制(override)所有其他電路并切斷給氣閥160的供電。軟件不能反跳(de-bounce)該物理行為并且ECO230的狀態(tài)也被傳遞到MCS微控制器。
在一些控制系統(tǒng)200的構(gòu)造中，可以添加附加繼電器以控制氣閥160的操作。該繼電器冗余減小了在不適當時間偶然發(fā)生在氣閥160上的部件故障的可能性。圖4示出了用于控制氣閥130操作的電路400的一個示例構(gòu)造。
參照圖4所示的氣閥控制電路400的構(gòu)造，氣閥供電通過三個分立的繼電器觸點進行發(fā)送(routed)。所有三個繼電器K1，K2和K3是常開的(normally open)并且必須在同時閉合以將供電發(fā)送至閥160。作為受ECO控制繼電器的繼電器K1是該串中的第一繼電器。類似于先前討論的，當ECO(緊急切斷開關(guān))閉合時繼電器K1的觸點閉合。如果當微控制器405嘗試打開氣閥160時ECO230仍斷開，則微控制器405識別出由于缺乏來自信號調(diào)節(jié)器410的反饋產(chǎn)生的問題。然后，控制器205宣布(declares)故障，并經(jīng)由UIM230向用戶通知該問題。如果當微控制器405嘗試斷開氣閥160時ECO觸點閉合，則繼電器控制電路415和420控制閥160是否斷開。
繼電器控制電路415和420連接于微控制器405，其對于如圖3所示的控制器來說是FCB微控制器之一，并且用于分別啟動繼電器K2和K3。微控制器405包括多個輸出GAS1和GAS2，以防止一個輸出或端口影響兩個繼電器K2和K3的問題。由于圖4所示的繼電器控制電路415和420是相同的，因此僅詳細討論繼電器控制電路415。
參考圖4，繼電器控制電路415包括單觸發(fā)多頻振蕩器(one-shotmultivibrator)U1A，晶體管Q1，電阻器R1和R3，以及電容器C1。當有效時輸出信號GAS1是脈沖信號。該脈沖信號在設(shè)定頻率處產(chǎn)生脈沖以控制該單觸發(fā)多頻振蕩器U1A。為啟動該單觸發(fā)多頻振蕩器U1A，施加于該單觸發(fā)多頻振蕩器U1A的脈沖信號在近似小于電路R1、C1的有效脈沖寬度(或時間常數(shù))的時間內(nèi)應(yīng)具有從高到低的重復(fù)轉(zhuǎn)變。如果該轉(zhuǎn)變快于電路R1、C1的有效脈沖寬度，則多頻振蕩器U1A的Q輸出變高并導(dǎo)通晶體管Q1。啟動晶體管Q1使繼電器K2啟動。如果該轉(zhuǎn)變慢于電路R1、C1的脈沖寬度或一些脈沖丟失，則多頻振蕩器U1A的Q輸出變低并截止開關(guān)Q1。停用晶體管Q1使繼電器K2停用。當繼電器被停用時，電阻器R3限制了流經(jīng)開關(guān)Q1的電流，并且二極管D1減小了繼電器K2線圈上的“反沖”(kick-back)電壓。除了提供適當脈沖信號GAS1和GAS2外，微控制器405還使ENABLE信號驅(qū)動至低，以使繼電器K2和K3導(dǎo)通。
為使氣閥160打開，所有三個繼電器K1、K2和K3需要同時閉合。即，出口水溫必須低于ECO230的設(shè)定點，微控制器405必須以近似適當?shù)乃俾十a(chǎn)生脈沖信號GAS1和GAS2，并且Enable線被拉低以閉合兩個繼電器K2和K3。如果不滿足這些條件中的任何一個，氣閥160將不操作。
而且，即使繼電器K2或K3之一短路，對氣閥160控制也可以發(fā)生。例如，如果繼電器K3短路，則繼電器K2將仍提供對氣閥160的控制，包括使氣閥160關(guān)閉。
再參考圖4，微控制器405還監(jiān)測信號FEEDBACK，以了解供電何時被施加到氣閥160上。通過比較信號FEEDBACK和所需輸出，如果微控制器405檢測到問題，則微控制器405可以宣布故障。例如，如果當命令時供電沒有適當?shù)厥┘拥綒忾y160或供電當沒有命令時供電被施加到氣閥160上，則可以宣布故障。對于特定示例，如果兩個繼電器K2和K3的觸點短路，則不論閥160是斷開還是閉合供電都可以施加到氣閥160。微控制器405通過信號FEEDBACK檢測供電是否被錯誤地提供到氣閥160并且向用戶宣布故障。如果用戶沒有響應(yīng)該故障，則氣閥160保持直到出口水達到ECO恒溫器溫度。這使閉合氣閥160的繼電器K1停用。
在向下進行之前，應(yīng)當注意，盡管控制電路400被描述為控制氣閥160，但電路400可以控制其他閥或裝置。此外，盡管該電路被描述為繼電器控制電路415和420，但其他電路也可用于控制繼電器K2和K3。
如上參考圖1所討論的，鍋爐100包括點火器155，以點火燃燒器130點火。在一種構(gòu)造中，點火器155包括碳化硅(SiC)材料，并且在另一種構(gòu)造中，點火器155包括氮化硅(Si3N4)材料。在一些控制系統(tǒng)200的構(gòu)造中，系統(tǒng)200允許上述兩種材料中的任何一種用作點火器155。此外，對于這些構(gòu)造，控制器205能夠自動確定連接于控制器205的點火器155的類型。圖5示出了用于檢測連接于控制器250的點火器類型的電路500的一個示例性構(gòu)造。
參考圖5，SiC點火器505或Si3N4點火器510連接于控制器515并用于點火燃燒器130。點火器505或510能夠在工廠安裝或由服務(wù)技術(shù)人員在“現(xiàn)場”安裝。微控制器515可以是結(jié)合圖3描述的FCB微控制器中的一個。
如圖5所示，當信號IGNITER使繼電器K1閉合時SiC點火器505點燃燃燒器130。常規(guī)電流校準電路520監(jiān)測流經(jīng)點火器505的電流，以確保點火器505具有足夠電流來產(chǎn)生點火溫度。當電流超過設(shè)定值時，電路520提供信號給微控制器515，以指示該點火器是打開的?？梢允褂锰€來設(shè)定該設(shè)定點并且能夠取決于SiC點火器505的制造商。
再參考圖5，Si3N4微控制器和控制電路525控制Si3N4點火器510。一種示例性Si3N4微控制器525由網(wǎng)址為http//www.white-rodgers.com的White-Rodgers銷售，部件編號為21D64-100E1。一種用于控制Si3N4點火器的示例性控制電路公開在美國專利No.6,521,869中，將其合并在此作為參考。當啟動Si3N4點火器時，信號IGNITER被驅(qū)動至低，以導(dǎo)通K1并施加供電給三端雙向可控硅開關(guān)元件Q1。經(jīng)過短暫時間之后，“go”信號被傳送到Si3N4微控制器525。該Si3N4微控制器和控制電路525響應(yīng)于該“go”信號，通過啟動三端雙向可控硅開關(guān)元件Q1來點火Si3N4點火器510。如果點火成功，則將成功結(jié)果(在“Proven”線上)從Si3N4微控制器525傳送到微控制器515。如果出現(xiàn)故障，則將該故障從Si3N4微控制器525傳送至微控制器515。信號FAULT提供故障信息給微控制器515并允許微控制器515清除(多個)故障條件。在不同構(gòu)造中，三端雙向可控硅開關(guān)元件Q1直接連接于線供電，使得不需要繼電器K1。
當在加電后嘗試第一次啟動點火器時，控制器515自動確定安裝在每級(如果有多于一級的話)鍋爐100的點火器類型。當然，該確定也可在不同的時間進行。該確定對于每級來說可以以類似方式進行，因此在此處僅清楚地討論一級。
在一個方法中，微控制器515首先嘗試啟動如上所述的SiC點火器。然后，微控制器515監(jiān)測來自電流測定電路520的信號FEEDBACK，以確定在直到Si3N4返回肯定的“Proven”反饋為止的任何時間是否出現(xiàn)肯定的結(jié)果。如果該結(jié)果是肯定的(positive)，則微控制器515在存儲器中存儲該結(jié)果。在短暫時間段后，然后微控制器515提供“go”信號給Si3N4微控制器和控制電路525。然后，微控制器515監(jiān)測在一時間段內(nèi)是否將肯定的應(yīng)答從Si3N4微控制器525提供回來。如果在接收到肯定的“Proven”反饋之前的任何時間接收到來自電流測定電路520的肯定的反饋，則移除“go”信號以停止Si3N4處理。如果該結(jié)果是肯定的，則微控制器515在存儲器中存儲該結(jié)果。如果沒有接收到肯定的反饋，則控制器205停止點火過程并且宣布錯誤。點火器的檢測類型存儲在存儲器中，并且所有隨后操作都將僅啟動檢測的類型直到周期性供電清除了存儲器。當然，上述討論方法中的步驟順序可以變化，而且其他方法也是可以的。
作為替代方法，微控制器515基本上同時提供啟動信號給SiC點火器控制電路和Si3N4點火器控制電路。微控制器515通過啟用(enabling)輸出線IGNITER來啟動SiC電路，并且通過啟用輸出線GO來啟動Si3N4電路。然后，監(jiān)測來自電流測定電路510和Si3N4微控制器的反饋信號，以確定安裝哪個點火器。如果接收到來自電流測定電路的肯定的結(jié)果，則微控制器515了解該級具有SiC點火器505并且不需要啟動Si3N4點火器510。然后該系統(tǒng)取消至Si3N4控制電路的“go”命令。如果在一時間段內(nèi)沒有電流反饋，則微控制器515等待來自Si3N4微控制器的反饋。如果Si3N4微控制器515完成其點火順序并返回肯定的結(jié)果，則Si3N4點火器510被聯(lián)接至控制器205。點火器的檢測類型存儲在存儲器中，并且所有隨后操作將僅啟動檢測的類型直到周期性供電清除該存儲器。如果反饋指示沒有點火器連接，則宣布故障。如果安裝了該兩種類型的點火器，則微控制器可以使用一種類型的點火器用于所有隨后操作并忽略另一個。
在另一方法中，微控制器515首先嘗試啟動如上所述的Si3N4點火器。然后，微控制器515監(jiān)測來自電流測定電路520的信號FEEDBACK，以確定在一時間段內(nèi)是否出現(xiàn)肯定的向結(jié)果。如果該結(jié)果是肯定的，則微控制器515在存儲器中存儲結(jié)果。如果不是，則微控制器515提供“go”信號給Si3N4微控制器和控制電路525。然后，微控制器525監(jiān)測在一時間段內(nèi)是否將肯定的應(yīng)答從Si3N4微控制器提供回來。如果該結(jié)果是肯定的，則微處理器515在存儲器中存儲該結(jié)果。如果不是，則控制器205指明發(fā)生錯誤。點火器的檢測類型存儲在存儲器中，并且所有隨后操作都將僅啟動檢測的類型直到周期性供電清除了存儲器。當然，上述討論方法中的步驟順序可以變化(例如微控制器首先測試Si3N4點火器)，而且其他方法也是可以的。
如上述參考圖2所討論的，控制系統(tǒng)200可以包括用戶接口模塊(UIM)220，其接收來自用戶的輸入。除此之外，UIM220還允許鍋爐100的完全建立(Setup)和操作。該建立可包括一個或多個溫度設(shè)定點(例如，操作設(shè)定點，高限制設(shè)定點等)以及一個或多個溫差(例如對于一個設(shè)定點的一攝氏度的溫差)?？刂破?05使用該(多個)設(shè)定點、(多個)溫差、和測定的溫度信息，以控制鍋爐100。
在一種操作方法中，控制器205操作在至少兩個狀態(tài)(正常狀態(tài)和短周期防止狀態(tài))中的一個，并且每個狀態(tài)具有至少兩個模式(其中加熱順序是有效的運行模式，以及其中不需要加熱的待機模式)。當處于正常狀態(tài)下，鍋爐100操作為由用戶設(shè)定或編程。當處于短周期防止狀態(tài)中，鍋爐100調(diào)整鍋爐100的操作，使得控制器205不是嚴格地遵循由用戶創(chuàng)建的設(shè)定(即，更改正常狀態(tài))。當然，可以添加其他狀態(tài)和模式(例如錯誤狀態(tài)、休眠或睡眠狀態(tài))，以及用于每個狀態(tài)和模式的描述符(例如“正?！睜顟B(tài)，“運行”模式等)僅意味著示例性描述符(例如，“正?！睜顟B(tài)可以可替換地稱為“標準”狀態(tài)或其變型)。應(yīng)當理解，短周期防止狀態(tài)能夠更改其他狀態(tài)，并且不僅是如此處所討論的正常狀態(tài)。
術(shù)語“短周期條件”在此處指的是其中鍋爐100執(zhí)行快速周期速率的條件，每個周期包括燃燒器130的啟動和停用。作為示例并且在一個構(gòu)造中，當一個或多個級鍋爐100在一小時內(nèi)執(zhí)行三十個周期時鍋爐100處于短周期條件中。例如，當溫差設(shè)定得太緊湊時短周期條件可發(fā)生。短周期增加了由鍋爐100執(zhí)行的周期數(shù)量，并可以導(dǎo)致鍋爐100的一個或多個部件過早發(fā)生故障。
短周期防止狀態(tài)(short-cycling-prevention)影響待機和/或運行模式的操作。例如，短周期防止狀態(tài)可以將一個或多個設(shè)定值調(diào)整到默認值(例如自動將溫差改變到三攝氏度，改變溫度設(shè)定點等)，能夠調(diào)整設(shè)定值(例如增加正常狀態(tài)的溫差一攝氏度/小時，直到短周期條件停止)，和/或在允許周期發(fā)生前強制經(jīng)過最小時間量(例如在最后的加熱命令后將加熱命令延遲最少至少180秒)。短周期防止狀態(tài)的一個結(jié)果是延遲了一個或多個周期，使得在一時間段內(nèi)的周期數(shù)量減小。
對于一個構(gòu)造，當控制器205進行短周期防止狀態(tài)時，控制器205發(fā)出向用戶通知短周期條件發(fā)生的報警。對于該構(gòu)造，控制器205停留在短周期防止狀態(tài)直到用戶得知這一條件。在另一構(gòu)造中，當檢測到短周期條件時，控制器205操作在短周期防止模式持續(xù)一時間段。在經(jīng)過該時間段后，控制器205返回到正常狀態(tài)(或其他適用的狀態(tài))，以確定導(dǎo)致短周期的條件是否已自行解決。如果沒有，則控制器205將重新進入短周期防止狀態(tài)并且將發(fā)生報警。也可以想出其他變化方案。
應(yīng)當理解，對于每個加熱級能夠獨立地確定短周期防止狀態(tài)并進行控制?？商鎿Q地，對于每個加熱級的短周期防止狀態(tài)可以是相關(guān)的。作為示例并且在一種方法中，如果進入短周期防止狀態(tài)而系統(tǒng)處于空閑，則持續(xù)180秒不允許級1進行加熱順序的下一轉(zhuǎn)變。然后，當該順序到達級1的加熱順序末尾時，控制器205在進入級2的加熱順序前將等待180秒，并且以此類推。
盡管結(jié)合設(shè)備齊全(self-contained)的燃氣鍋爐對本發(fā)明進行描述，但本發(fā)明可以用于其他鍋爐類型。此外，預(yù)期本發(fā)明的各方面可以與其他器具一起使用(例如諸如熱水器的燃氣器具)。
本發(fā)明的多種特征和優(yōu)點限定在所附權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種啟動燃氣器具中的閥的方法，該方法包括閉合第一繼電器；將第一信號傳送給第一閥控制電路且將第二信號傳送給第二閥控制電路；響應(yīng)于第一閥控制電路的啟動來閉合第二繼電器；以及響應(yīng)于第二閥控制電路的啟動來閉合第三繼電器。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括，當?shù)谝焕^電器、第二繼電器、和第三繼電器同時閉合時將供電傳遞到閥。
3.權(quán)利要求2的方法，進一步包括，監(jiān)測用于指示供電施加到閥的反饋信號的第三繼電器。
4.權(quán)利要求3的方法，進一步包括，當沒出現(xiàn)反饋信號并且請求啟動閥時宣布故障。
5.權(quán)利要求1的方法，其中，第一信號和第二信號是脈沖信號，并且其中每個脈沖信號包括多個峰和多個谷以及多個邊沿，每個邊沿從該峰中的一個運行到該谷中的一個或從該谷中的一個運行到該峰中的一個。
6.權(quán)利要求5的方法，其中，當在小于第一閥控制電路時間常數(shù)值的時間內(nèi)第一信號從該峰中的一個轉(zhuǎn)變到該谷中的一個時啟動第一閥控制電路。
7.權(quán)利要求6的方法，其中，時間常數(shù)是RC時間常數(shù)值。
8.權(quán)利要求6的方法，其中，如果在小于第一閥控制電路時間常數(shù)值的時間內(nèi)第一信號從該峰中的一個轉(zhuǎn)變到該谷中的一個時啟動開關(guān)。
9.權(quán)利要求8的方法，其中，該開關(guān)啟動第二繼電器。
10.權(quán)利要求1的方法，進一步包括，傳送啟用信號到第一和第二繼電器，并且其中閉合第二和第三器進一步基于該啟用信號的傳輸。
11.一種用于控制燃氣器具的氣閥的氣閥控制電路，該電路包括控制器；連接于該控制器并響應(yīng)于該控制器的第一控制電路；連接于該控制器的第二控制電路，第一控制電路和第二控制電路每個都包括開關(guān)；第一繼電器，其操作用于當?shù)谝豢刂齐娐分械拈_關(guān)啟動且發(fā)生零或更多其他條件時閉合；以及第二繼電器，其操作用于當在第二控制電路中的開關(guān)啟動或發(fā)生零或更多其他條件時閉合，并且其中氣閥基于第一和第二繼電器進行操作。
12.權(quán)利要求11的電路，進一步包括第三繼電器，其中第一繼電器、第二繼電器和第三繼電器必須閉合以啟動氣閥。
13.權(quán)利要求11的電路，其中，第一控制電路和第二控制電路中的每個進一步包括時間常數(shù)電路和多頻振蕩器電路。
14.權(quán)利要求13的電路，其中，時間常數(shù)電路包括電阻器和電容器，該時間常數(shù)電路操作用于產(chǎn)生RC時間常數(shù)值。
15.權(quán)利要求14的電路，其中，多頻振蕩器電路包括具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的多頻振蕩器，該多頻振蕩器操作用于接收來自控制器的輸入脈沖信號。
16.權(quán)利要求15的電路，其中，輸入脈沖信號包括多個峰和多個谷以及多個邊沿，每個邊沿從該峰中的一個運行到該谷中的一個或從該谷中的一個運行到該峰中的一個。
17.權(quán)利要求16的電路，其中，多頻振蕩器操作用于當在小于RC時間常數(shù)值的時間內(nèi)輸入脈沖信號從該峰中的一個轉(zhuǎn)變到該谷中的一個時啟動開關(guān)。
18.一種燃氣器具，包括加熱源；氣閥控制電路，包括控制器，連接于該控制器的第一控制電路，連接于該控制器的第二控制電路，第一控制電路和第二控制電路每個都包括開關(guān)，第一繼電器，其操作用于當?shù)谝豢刂齐娐分械拈_關(guān)啟動且發(fā)生零或更多其他條件時閉合，以及第二繼電器，其操作用于當在第二控制電路中的開關(guān)啟動或發(fā)生零或更多其他條件時閉合，并且其中氣閥連接于該加熱源和氣閥控制電路，氣閥操作用于在當?shù)谝缓偷诙^電器啟動時將可燃流體傳遞到加熱源。
19.權(quán)利要求18的燃氣器具，進一步包括與加熱源相通的管道，該加熱源操作用于加熱流體，該管道操作用于將加熱的流體傳遞到目的地。
20.權(quán)利要求18的燃氣器具，其中第一控制電路和第二控制電路中的每一個進一步包括時間常數(shù)電路和多頻振蕩器電路。
21.權(quán)利要求20的燃氣器具，其中時間常數(shù)電路包括電阻器和電容器，該時間常數(shù)電路操作用于產(chǎn)生RC時間常數(shù)值。
22.權(quán)利要求21的燃氣器具，其中多頻振蕩器電路包括具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的多頻振蕩器，該多頻振蕩器操作用于接收來自控制器的輸入脈沖信號。
23.權(quán)利要求22的燃氣器具，其中輸入脈沖信號包括多個峰和多個谷以及多個邊沿，每個邊沿從該峰中的一個運行到該谷中的一個或從該谷中的一個運行到該峰中的一個。
24.權(quán)利要求23的燃氣器具，其中多頻振蕩器操作用于當在小于RC時間常數(shù)值的時間內(nèi)輸入脈沖信號從該峰中的一個轉(zhuǎn)變到該谷中的一個時啟動開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明包括一種用于燃氣器具的氣閥控制電路和一種啟動燃氣器具中氣閥的方法?？刂齐娐钒刂破鳎谝豢刂齐娐?，第二控制電路，第一繼電器和第二繼電器。第一繼電器操作用于在當?shù)谝豢刂齐娐分械拈_關(guān)啟動時閉合。第二繼電器操作用于當?shù)诙刂齐娐分械拈_關(guān)啟動時閉合。第三繼電器可以響應(yīng)于第二控制電路的啟動而閉合。當?shù)谝缓偷诙^電器閉合時氣閥操作。該方法包括以下行為基于多個控制電路的啟動來閉合多個繼電器。
文檔編號G05B21/00GK1648805SQ200510005640
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月23日
發(fā)明者理查德·蘭德爾斯 申請人:Aos控股公司