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霍尔传感器在燃气热水器中的应用

   近年来,家用燃气热水器市场发展迅速。与此同时,是越来越受消费者重视的气体使用安全问题。强排式气体热水器通过设置在热水器上方排风马达被强制地外排烟,将燃烧废气迅速地排出到室外。从这一点出发,强排式热水供应器被广泛使用。实现强排式热水器的安全性能需要传感器。现在,在许多家庭用气体热水器中搭载有水量传感器,但水流量传感器正常使用与其内置的霍尔传感器的检测有重要关系。


一、强排式热水器的内部结构图如下所示。

燃气热水器结构.jpg

二、工作原理

  供水开关和进气开关都打开,接通电源时,只需打开热水开关,水就会进入热水器,通过水量传感器流向热交换器的加热水管。

  当水流通过水量传感器时,其内部磁转子旋转。 位于水量传感器外部的转子之前的霍尔IC元件发出电脉冲并发送到控制电路(计算机)。

  当水量传感器中转子的转速达到某一规定值时,计算机启动燃烧用鼓风机。在风扇内部也安装有霍尔IC,当风扇的转速达到某一规定值时,气体主阀及气体比例阀打开,气体进入燃烧器。点火器对点火针上火花放电点火的。 首先点击一个燃烧器,但火焰很快转移到所有的燃烧器,点燃所有的燃烧器。此时,位于燃烧器上部火焰检测棒检测火焰信号,通过控制电路点亮燃烧指示灯来保持燃烧。

  在热交换器中流动加热水管的水在火焰的高温下成熟水被加热,从热水阀流出。温水温度由面板的温度调节按钮设定,实际的水温度由位于热交换器出口的温度传感器测定,调整气体量的洒水温度达到设定温度。相反,关闭热水阀后,水流停止,水流传感器的转子也停止旋转,脉冲信号消失。计算机通知气体主阀及气体比例阀关闭,燃烧器的火焰熄灭。这一系列的动作是通过比例调整系统进行的。

    比例调整系统主要由电磁系统、永久磁铁、球阀组装体构成。在线圈中得到控制电流时,在磁芯的下端面产生与永久磁铁端面同极性的电磁场力,以同极排斥的原理在两者中产生排斥力,永久磁铁及球阀向下移动,与橡胶阀口之间形成相应的开度。

  当电流增加时,磁芯磁场增加,推开永久磁铁的力增大,阀口开度增大。电流减少时,磁芯磁场减少,推开永久磁铁的力减少,阀口开度减少。这种控制器能够通过水温反馈信号自动调节电流来手动控制气体流量,能够调节水温、稳定水温。

  线圈电源关闭时,电磁力消失,永久磁铁将永久磁铁吸引到磁芯上,球阀将阀口向上移动关闭。在断电状态下永久磁铁始终向磁芯吸引,球阀产生一定拉伸力,使该阀口具有良好的密封效果。

    另外,根据实测的水流量、转子转速、输出信号(电压)的曲线,可以设定与热水器动作时的启动水压及启动水压对应的启动水流量和转子的启动转速。通过控制回路,能够实现转子转速比起动转速大情况下的热水器的起动动作。在转速小于启动转速情况下停止供热水器的动作。

    将热水器的工作水压设定为0.01 MPa、启动水流量3~5 L/min (需要根据热水器基准限制最高温度上升)。 发生故障或异常停止时,高速旋转磁转子的旋转停止或变为启动转速以下,霍尔元件结束或降低启动脉冲信号输出。控制器无法接收或接收的是设定的脉冲信号以下。 开关阀是开关型电磁阀,根据控制器的电信号开关阀口。

   若以设定温度值决定电流,则磁场力可视为一定的作用力。输入压力变高,膜片受到力变大而向上方位移,阀口开度变小。输入压力降低,膜片受到力减小而向下方位移,阀口开度增大,由此确保输出压力的稳定,燃烧状态始终保持所希望的状态。

  交流风扇(排烟系统)将燃烧产生的废气强制排出室外,热交换器(热交换系统)将流过热交换器的冷水返回热水。

  燃烧器(燃烧系统)气体稳定燃烧,形成稳定的火焰。   从气体喷嘴排出的高速气流带着周围的静止空气进入燃烧器的导入段,在混合段,气体和空气充分混合,从燃烧器的火孔流出,点火后形成二次空气和稳定的火焰燃烧控制器(控制系统),控制热水器的运转过程整体。

  气体比例阀控制开闭气体通路(截止阀)气体流量的大小。

三、霍尔传感器在热水器上的工作

水流传感器.jpg

    在热水器上,在燃气热水器的供水端安装霍尔传感器,检测供水流量的大小和开闭。。 当水流过转子组件时,磁转子旋转,转速根据流量而直线变化。将与霍尔传感器输出相应的脉冲信号反馈给控制器,由控制器判断水流量的大小,通过控制比例阀调节电流,由比例阀控制气体量,避免气体热水器在使用过程中在夏暖冬天冷却。


    另外,霍尔传感器利用霍尔元件霍尔效应原理,直接或间接地检测磁物理量。如果将其设为规定磁场,则在霍尔元件的正极上串联连接负载电阻,且通电5 v的直流电压,电流方向与磁场方向正交。通过涡轮开关壳体按压磁转子的旋转时,产生不同磁极的旋转磁场,磁感应线被切断,产生高低脉冲电平。霍尔元件的输出脉冲信号频率与磁转子的转速成正比,转子的转速与水流量成正比,因此气体热水器的启动依赖于水流量的大小。 根据水流量的大小启动燃气热水器。 根据气体热水器机型选择最佳启动流量,实现超低压(0.02 MPa以下)启动。


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