Датчик пламени ФЭП-Р для газового котла. Доработка схемы. Версия 5.1

Продолжение допиливания датчика пламени ФЭП-Р. На этот раз идеология схемы без изменений, но исправлены мелкие просчёты. Последний рывок…

1. Заказчик положительно воспринял результаты испытаний
1-й версии схемы (с фоторезистором) и 2-й версии (с фотодиодом).
Чтобы я не скучал, мне выделили хлам датчики с различными неисправностями:
Ещё один в кадр не попал (я попросту забыл его в багажнике авто).

Как правило, из-за перегрева выходят из строя стабилитроны V3 (в параметрическом стабилизаторе):

Реже — сдвоенный операционный усилитель LM358.

Про деградацию фоторезисторов ФР1-3 достоверной информации нет.
Менять их на новые дорого получается (ФР1-3 150кОм на чипе около 4000 рублей/шт), поэтому сервисники их не трогали.

2. О заводских схемах ФЭП-Р.
Всего я их насчитал три разновидности. Хотя, возможно, «мутаций» намного больше.
2.1 Схема 2006 года на двух ОУ (см. выше), которая есть в открытом доступе, из официальной документации:

2.2 Схема с фотодиодом неизвестной породы:

2.3 Похоже, самая ранняя схема на одном ОУ TL071:
Я хотел было срисовать схему, но увидел ЭТО:
Это что за [цензура] ?!

Открыл даташит на TL071:
Всё правильно: синфазка д.б. в пределах +-11В при питании +- 15В.
А при пониженном питании этот параметр вообще не регламентируется.
Тем более что TL071 не позиционируется как низковольтный ОУ.

Мне довелось видеть много схем на операционниках, но такой жути ранее не встречал.
Перекинул фото сотруднику.
В подтверждение своих мыслей получил ответ: оно ж НЕ должно работать!

После этого коллектив разработчиков представился мне примерно так:

Выводы понятны: разработчики лепили схему, из чего хотели и как хотели. При этом никто не утруждал себя, чтобы отобразить свои «эксперименты» в документации для пользователей.

3. Примерный ход разработки получился следующий:
v.1.0 — схема на базе штатного фоторезистора по пороговому значению
v.2.0 — схема на базе фотодиода ФД-263-01 по пороговому значению
С учётом прошлого опыта и рекомендаций в предыдущем обзоре было решено сохранить идеологию датчика пламени: т.е. формировать импульсы от пульсаций ИК потока горелки.

v.3.0 — схема на базе фотодиода ФД-263-01 и сдвоенного операционного усилителя LM358.
Плюс был расширен диапазон частот снизу от 1 Гц.
Схема получилась ну очень чувствительная, пришлось прикручивать усиление.

v.4.0 так и осталась в проекте.
Идея для 4-й версии была стыр.. заимствована из схемотехники ранних пультов ДУ отечественных телевизоров:


v.5.0 (ака «тупая») — на базе штатного фоторезистора и заводской печатной платы; ОУ также LM358.
Диапазон частот от нуля герц.

v.5.1 (вероятно, последняя) — на базе штатного фоторезистора и заводской печатной платы; ОУ также LM358.
Зелёным шрифтом указаны изменения в схеме:
— удалены элементы C1, C2, R3
— перемычка на месте C2
— последовательно с R4 добавился конденсатор 2,2 мкФ (керамика)
— вместо R7 встал конденсатор 47 мкФ

Что получилось:
— стабилитрон КС168 не греется (рассеиваемая мощность менее 80 мВт при максимальном питании 30В)
— питание схемы однополярное примерно +7В
— коэффициент усиления по постоянке единица
— коэффициент усиления по переменке >500 (диапазон частот от 10 Гц )
— при отсутствии пламени на выходе схемы присутствует постоянка +4В
— в рабочем режиме на выходе схемы постоянка около +3В (усреднённое значение)

Существенное отличие от заводской схемы: по постоянке напряжения на входах операционников обоих каскадов находятся в диапазоне +2..+4 В, т.е. ближе к середине питания, а не около нуля.

Испытание схемы в домашних условиях (R8 примерно 1,5 кОм):


На следующий день на реальном объекте:


Вот в таком виде (версия схемы 5.1) датчик пламени и пригрелся на котле. )))

На этом всё! Всем приятных выходных.