家庭燃氣灶智能安全控制裝置的製作方法
2023-12-04 19:40:26
專利名稱：家庭燃氣灶智能安全控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃氣灶安全控制裝置，特別涉及一種家庭燃氣灶智能安全控制裝置。
背景技術：
目前，數位化已經進入了廣大家庭的廚房中，如微波爐、電磁爐、數控壓力鍋等；但值得注意的是這些用具全部是以電力作為能源；而在廣大市民廚房中另一個最經濟、最普及的主要能源「燃氣」在數位化方面的應用卻是一大空缺，相關產品極少且功能單一。雖說現在大部分燃氣灶都有電子打火及自動點火裝置，但主 要的開關火和時間控制還沿用著手動方式。而對現代快節奏生活的人們，工作和娛樂是主要節奏，不可能值守在灶前，因而燃氣灶在使用中常常出現燒乾鍋、煳鍋的現象，甚至會引起火災；尤其像中老人獨居的家庭，或主人在家從事寫作、科研、忙於生意等，燃氣的使用更容易出現安全問題，關鍵是由於現實家庭燃氣灶的使用，不能像其它電器模式易實現智能化控制；現有的燃氣灶是一種最普及、最方便、最適合中國人烹飪習慣的器具，所以燃氣灶的升級、智能化的提高急待解決。因此，提供一種結構簡單、設計合理、性能安全可靠、實用效果顯著的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，成為該領域技術人員急待著手解決的問題之一。
發明內容
本發明的目的於解決現有家庭燃氣灶不能設定延時自動關火、不能識別在各種危險狀況下自動關閉爐火、沒有智能識別功能、左右爐口不能獨立自動控制的缺陷；提供一種具有識別灶前有無操作者以判斷是否自動關火功能及報警等功能、有效提高廚房操作中燃氣灶使用安全保障性的家庭燃氣灶智能安全控制裝置。為實現上述目的本發明所採用的技術方案是一種家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於該裝置包括數字控制電路部分和控制閥總成；所述數字控制電路由以下單元組成人體紅外線感應模塊、觸摸感應按鍵電路、數碼顯示器及電路、穩壓電路、火焰探測電路、電機驅動電路、報警電路、CPU控制電路，所述CPU控制電路採用單片機ICl，所述數字控制電路採用電池組供電；該裝置是左右爐口獨立控制；所述控制閥總成是在燃氣灶開關閥體上加設微電機和機械傳動部分；是具有電動和手動結合的一種新的機電控制閥，它除可以手動控制外也可完成CPU發出的關火指令關閉氣閥。所述人體紅外線感應模塊由人體紅外線感應模塊MR、延時控制開關Kl組成；人體紅外線感應模塊MR由熱釋電人體紅外線傳感器檢測到人體紅外線後轉換為電信號經內部放大器、比較器、延時電路後輸出端a保持低電位，當傳感器檢測不到人體紅外線時，經延時輸出端a，轉換為高電位輸入到ICl第16腳控制關火；所述延時控制開關Kl分別設置延時3分鐘及5分鐘兩檔。所述觸摸感應按鍵電路由觸摸感應按鍵晶片IC2、IC3，發光二極體LED1、LED2，電容C8、C9、C10和兩個感應極板SM1、SM2組成；當按面板觸摸按鍵即與感應電極形成改變對地電容及電參數，經觸摸感應按鍵晶片IC2或IC3處理後輸出端I腳由低電位變為高電位輸出一個脈衝，經電阻R15、R16送入ICl第19、20腳，19、20腳分別控制數碼管個位或十位加一，感應極板SM2、SMl分別控制個位、十位，發光二極體LED1、LED2分別為十位與個位按鍵位置指示燈。所述數碼顯示器及電路由LED數碼顯示器U1、開關管VT1、VT2，電阻R10、R11、R12、R13、R17組成；IC1第3 10腳是數欄位的驅動輸出端，通過限流電阻R17連接到數碼顯示器各段，ICl第11和14腳通過電阻R13、R12控制開關管VT1、VT2使數碼顯示器輪流顯示數字控制十位和個位發光，數碼顯示器倒計時結束時CPU發出關火指令。所述穩壓電路採用DC-DC小型穩壓電路， 所述穩壓電路中由調整管VT7、穩壓二極體D2，濾波電容C3、C5、C6，降壓電阻R7組成了串聯穩壓器；電池電壓9V通過電阻R3接到ICl第17腳，CPU內部設有電壓識別電路當電池電壓下降到5V以下時，CPU發出指令蜂鳴器報警通知更換電池。所述火焰探測電路由熱電偶RT，複合管VT4、VT5，電阻R8、電阻R9、電阻R14，電容C7組成；所述電容C7、電阻R8為延時時間控制元件；所述熱電偶RT在高溫下產生電壓輸入至VT4基極，使VT4、VT5組成的複合管導通，集電極電壓迅速下降，通過電阻R4接到ICl第21腳；正常工作時ICl第21腳為低電位；若意外熄火VT4基極電壓迅速下降，複合管VT4、VT5截止，VT4、VT5集電極電壓迅速升高但集電極電容C7兩端電壓不能突變，經10秒延時，ICl第21腳變為高電位，CPU將發出關火指令。所述電機驅動電路由繼電器K2、三極體VT6、電阻R6組成；CPU關火指令由18腳輸出經電阻R6進入三極體VT6基極，使三極體VT6導通驅動繼電器K2吸合，繼電器K2吸合後將5V電壓直接加到微電機，使微電機轉動帶動齒輪組及閥體主軸回到零位關閉爐火。所述報警電路由三極體VT3、蜂鳴器BZ、電阻R5組成；IC1第22腳發出的不同報警信號後，經電阻R5接到三極體VT3基極經放大後驅動蜂鳴器BZ發出報警聲響。所述CPU控制電路採用單片機ICl，其型號為P87LPC764，其各腳連接如下IC1第I腳外接分壓電阻Rl、R2輸入模擬電壓；ICl第2腳是時鐘震蕩器外接電容C4 ;第3 10腳為數碼顯示器數字各段的驅動輸出端，控制組成數字七劃的發光；IC1第11、14兩腳是動態顯示切換信號輸出端，通過電阻R13、R12控制兩個開關管使數碼管輪流顯示數字；ICl第12與13腳接地端和供電端；IC1第16腳是人體感應信號輸入端；IC1第18腳是關火驅動信號輸出端；IC1第19、20腳是感應按鍵開關十位和個位驅動顯示器的輸入端；IC1第21腳接電阻R4是火焰探測安全控制輸入端；IC1第22腳接電阻R5是報警信號輸出端；IC1第23,24腳是CPU工作需要的外接震蕩元件XI、電容Cl、C2。所述控制閥總成內部設有的微電機與機械傳動部分是由直流減速電機(微電機)、閥體主軸、小傘齒輪、齒輪軸套、直齒輪、電機軸齒輪、點火接地盤、接地盤彈簧、點火開關連接環、大傘齒輪、鍵槽、主軸鍵銷、復位彈簧、旋轉閥芯、電源控制微動開關、零位控制微動開關撥盤、閥體出氣管、燃氣輸入接口、傘齒輪箱上蓋、傘齒輪箱體、箱體微動開關架、傘齒輪箱體下部、閥體底座及箱體法蘭連接組成；所述閥體主軸手動操控時，閥體主軸向下按並轉動時，帶動點火接地盤下行、旋轉閥芯和零位控制撥臂逆時針轉動，此時點火開關連接環接地點火、開通燃氣和控制微動開關接通電源，手旋轉閥體主軸調節火力大小，反向旋轉主軸關閉爐火；所述閥體主軸機械操控時，直流減速電機安裝在齒輪箱體法蘭上與電機軸齒輪相連，電機軸齒輪與直齒輪嚙合，直齒輪軸通過齒輪軸套與小傘齒輪連接，小傘齒輪又與大傘齒輪嚙合，大傘齒輪中心穿過閥體主軸與之滑配合，閥體主軸上鑲有主軸鍵銷,主軸鍵銷正常時嵌入大傘齒輪背面鍵槽內；由於手動開火必須按下閥體主軸旋轉，所以開火後主軸鍵銷已退出鍵槽並與鍵槽形成一定的角度(視調整火大小)，當直流減速電機得電旋轉帶動嚙合的齒輪轉動，最後帶動大傘齒輪以順時針方向轉動，當轉動到鍵槽與主軸鍵銷平行時在復位彈簧的作用下主軸鍵銷又嵌入大傘齒輪背面鍵槽內，閥體主軸被大傘齒輪帶動下也順時針轉動，閥體主軸帶動閥芯和零位控制微動開關撥臂旋轉，直到零位關閉燃氣、關斷電源，完成自動關閉爐火。所述該裝置控制左右爐口獨立控制，兩個爐口工作時互不幹擾，定時控制部分採用了 LED數碼管顯示，並直接與控制電路元件同設計 在一塊印刷板上，安裝固定在燃氣灶面板下面控制閥總成旁邊，簡單直觀。本發明的有益效果是該家庭燃氣灶智能安全控制裝置是在現有燃氣灶結構的基礎上進行升級換代，既保持了原有的構造簡單、實用，又引入了數字控制與機械傳動技術；彌補了現有功能不能自動關火的安全隱患。該裝置主要用途是改變現有燃氣灶全靠手工操作的舊模式，通過單片機、電機、機械的加入使燃氣灶達到半自動化控制；如人體識別功能、火焰識別功能、預調延時功能、自動關火功能、強制關火功能，有效杜絕燒乾鍋和漏氣的危險，最大限度避免了造成火災的可能，能夠有效降低家庭燃氣灶每年的事故率；真正實現了關閉爐火後控制旋鈕回到零位，以保證關閉爐火後燃氣灶恢復使用前的原始狀態、實現了關火不另增加「電控閥」和實現了左右爐口獨立控制。定時控制部分採用了 LED數碼管顯示，直接與控制電路元件同設在一塊印刷板上，安裝固定在燃氣灶面板下面控制閥總成旁邊，簡單直觀、方便調整；同時達到節能、便捷、安全的效果。總之，本發明結構簡單設計合理，由於直流供電使用安全可靠，使用維護方便且節能降耗，有效提高了燃氣灶使用期間的安全性，應用效果非常顯著，是現有家庭燃氣灶的換代產品。
圖I是本發明燃氣灶智能安全控制裝置原理方框圖；圖2是本發明數字控制電路原理圖；圖3是本發明控制閥總成內部結構示意圖；圖4是本發明控制閥總成外部結構示意圖；圖中1閥體主軸，2小傘齒輪，3齒輪軸套，4直齒輪，5電機軸齒輪，6直流減速電機，7點火開關接地盤，8接地盤彈簧，9點火連接環，10大傘齒輪，11鍵槽，12主軸鍵銷，13復位彈簧，14 (零位電源控制)微動開關，15旋轉閥芯，16 (零位電源控制)撥臂，17閥體出氣管，18燃氣輸入接口，19齒輪箱上蓋，20齒輪箱體，21箱體微動開關架，22齒輪箱體下部，23閥體底座，24箱體法蘭。圖5是本發明燃氣灶面板結構示意圖；圖中1-1燃氣灶面板，1-2灶頭，1-3旋鈕，1-4顯示屏。控制電路原理圖元件明細表
權利要求
1.ー種家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於該裝置包括數字控制電路部分和控制閥總成； 所述數字控制電路由以下單元組成人體紅外線感應模塊、觸摸感應按鍵電路、數碼顯示器及電路、穩壓電路、火焰探測電路、電機驅動電路、報警電路、CPU控制電路，所述CPU控制電路採用單片機IC1，所述數字控制電路採用電池組供電； 所述控制閥總成是在燃氣灶開關閥體上加設微電機和機械傳動部分。
2.根據權利要求I所述的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於所述人體紅外線感應模塊由人體紅外線感應模塊MR、延時控制開關Kl組成；人體紅外線感應模塊MR由熱釋電人體紅外線傳感器檢測到人體紅外線後轉換為電信號經內部放大器、比較器、延時電路後輸出端a保持低電位，當傳感器檢測不到人體紅外線時，經延時輸出端a，轉換為高電位輸入到ICl第16腳控制關火；所述延時控制開關Kl分別設置延時3分鐘及5分鐘兩檔。
3.根據權利要求I所述的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於所述觸摸感應按鍵電路由觸摸感應按鍵晶片IC2、IC3，發光二極體LED1、LED2，電容C8、C9、ClO和兩個感應極板SMl、SM2組成；當按面板觸摸按鍵即與感應電極形成改變對地電容及電參數，經觸摸感應按鍵晶片IC2或IC3處理後輸出端I腳由低電位變為高電位輸出ー個脈衝，經電阻R15、R16送入ICl第19、20腳，ICl第19、20腳分別控制數碼管個位或十位加一，感應極板SM2、SMl分別控制個位、十位，發光二極體LED1、LED2分別為十位與個位按鍵位置指示燈。
4.根據權利要求I所述的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於所述數碼顯示器及電路由LED數碼顯示器U1、開關管VT1、VT2，電阻RIO、Rll、R12、R13、R17組成；IC1第3 10腳是數欄位的驅動輸出端，通過限流電阻R17連接到數碼顯示器各段，ICl第11和14腳通過電阻R13、R12控制開關管VT1、VT2使數碼顯示器輪流顯示數字，數碼顯示器倒計時結束時CPU發出關火指令。
5.根據權利要求I所述的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於所述穩壓電路採用DC-DC小型穩壓電路，所述穩壓電路中由調整管VT7、穩壓ニ極管D2，濾波電容C3、C5、C6，降壓電阻R7組成了串聯穩壓器；電池電壓9V通過電阻R3接到ICl第17腳，CPU內部設有電壓識別電路當電池電壓下降到5V以下吋，CPU發出指令蜂鳴器報警通知更換電池。
6.根據權利要求I所述的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於所述火焰探測電路由熱電偶RT，複合管VT4、VT5，電阻R8、電阻R9、電阻R14，電容C7組成；所述電容C7、電阻R8為延時時間控制元件；所述熱電偶RT在高溫下產生電壓輸入至VT4基板，使VT4、VT5組成的複合管導通，集電極電壓迅速下降，通過電阻R4接到ICl第21腳；正常工作時IC121腳為低電位；若意外熄火VT4基極電壓迅速下降，複合管VT4、VT5截止，VT4、VT5集電極電壓迅速升高但電容C7兩端電壓不能突變，經10秒延時，ICl第21腳變為高電位，CPU將發出關火指令。
7.根據權利要求I所述的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於所述電機驅動電路由繼電器K2、三極體VT6、電阻R6組成；CPU關火指令由18腳輸出經電阻R6進入三極體VT6基板，使三極體VT6導通驅動繼電器K2吸合，繼電器K2吸合後將5V電壓直接加到電機，使電機轉動帶動齒輪組及閥體主軸回到零位關閉爐火。
8.根據權利要求I所述的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於所述報警電路由三極體VT3、蜂鳴器BZ、電阻R5組成；IC1 22腳發出的不同報警信號後，經電阻R5接到三極體VT3基極經放大後驅動蜂鳴器BZ發出報警聲響。
9.根據權利要求I所述的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於所述CPU控制電路採用的單片機ICl型號為P87LPC764，其各腳連接如下ICl第I腳外接分壓電阻Rl、R2輸入模擬電壓；ICl第2腳是時鐘震蕩器外接電容C4 ;第3 10腳為數字顯示器數字各段的驅動輸出端，控制組成數字七劃的發光；IC1第11、14兩腳是動態顯示切換信號輸出端，通過電阻R13、R12控制兩個開關管使數碼管輪流顯示數字；IC1第12與13腳接地端和供電端；IC1第16腳是人體感應信號輸入端；IC1第18腳是關火驅動信號輸出端；IC1第19、20腳是感應按鍵開關十位和個位驅動顯示器的輸入端；IC1第21腳接電阻R4是火焰探測安全控制輸入端；IC1第22腳接電阻R5是報警信號輸出端；IC1第23、24腳是CPU工作需要的外接震蕩元件XI、電容Cl、C2。
10.根據權利要求I所述的家庭燃氣灶智能安全控制裝置，其特徵在於所述控制閥總成內部設有的微電機與機械傳動部分，微電機是由直流減速電機、機械傳動部分是由閥體主軸、小傘齒輪、齒輪軸套、直齒輪、電機軸齒輪、點火接地盤、接地盤彈簧、點火開關連接環、大傘齒輪、鍵槽、主軸鍵銷、復位彈簧、旋轉閥芯、電源控制微動開關、零位控制微動開關撥盤、閥體出氣管、燃氣輸入接口、傘齒輪箱上蓋、傘齒輪箱體、箱體微動開關架、傘齒輪箱體下部、閥體底座及箱體法蘭,連接組成；所述閥體主軸手動操控時，閥體主軸向下按並逆時針轉動時，帶動點火接地盤下行、旋轉閥芯和零位控制撥臂隨同轉動，此時點火開關連接環接地點火、開通燃氣和控制微動開關接通電源，手旋轉閥體主軸調節火力大小，反向旋轉主軸關閉爐火；所述閥體主軸機械操控時，直流減速電機安裝在齒輪箱體法蘭上與電機軸齒輪相連，電機軸齒輪與直齒輪嚙合，直齒輪軸通過齒輪軸套與小傘齒輪連接，小傘齒輪又與大傘齒輪嚙合，大傘齒輪中心穿過閥體主軸與之滑配合，閥體主軸上鑲有主軸鍵銷,主軸鍵銷正常時嵌入大傘齒輪背面鍵槽內；由於手動開火必須按下閥體主軸旋轉，所以開火後主軸鍵銷即退出鍵槽，當直流減速電機得電旋轉帶動嚙合的齒輪轉動，最後帶動大傘齒輪以順時針方向轉動，當轉動到鍵槽與主軸鍵銷平行時在復位彈簧的作用下主軸鍵銷又嵌入大傘齒輪背面鍵槽內，閥體主軸被大傘齒輪帶動下也順時針轉動，閥體主軸帶動閥芯和零位控制微動開關撥臂旋轉直到零位，關閉燃氣、關斷電源完成自動關閉爐火。
全文摘要
本發明涉及一種家庭燃氣灶智能安全控制裝置，該裝置包括數字控制電路部分和控制閥總成兩部分；所述控制電路部分由人體紅外線感應模塊、觸摸感應按鍵電路、數碼顯示器及電路、穩壓電路、火焰探測電路、電機驅動電路、報警電路及CPU控制電路單元組成；所述數字控制電路採用電池組供電。所述控制閥總成是由微型直流減速電機、齒輪組合、微動開關與手控閥體的組合,該控制閥總成在保留現有燃氣灶功能外還能成為CPU控制的執行機構，完成指令關閉氣閥回到原始零位。其結構簡單、實用，引入了智能化控制與機電控制，彌補了現有燃氣灶不能自動關火的缺陷，大大提高了廚房操作中燃氣灶使用的安全保障性，最大限度杜絕了由於燒乾鍋或燃氣洩露造成的火災。
文檔編號F24C3/12GK102767850SQ20121028648
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者王永隊 申請人:王永隊