燃氣灶微電腦控制器的製作方法
2024-02-15 04:40:15 3
專利名稱：燃氣灶微電腦控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種帶溫度傳感器燃氣灶用燃氣灶微電腦控制器。現有的帶溫度傳感器燃氣灶使用的控制器是採用機械或一般的電子元件實現熄火保護，定時烹煮以及限溫等功能，但準確度不夠，安全性不高，功能不強。
本實用新型目的是提供一種用微電腦(單片機)對燃氣灶進行實時控制，尤其是控制水煮開自動熄火、超溫報警熄火、防止過燒引起火災的燃氣灶微電腦控制器。它能提供準確有效的燃氣灶控制功能，使定時烹煮，自動燒開水，超溫熄火保護等功能均比現有的優越，由於採用電腦控制，所以功能更強，安全性更高。
經科技查新的資料有1、溫控燃氣爐及鍋，CN2105626U；2、全自動燃氣灶，CN2108232U；3、自動燃氣爐，CN2147440Y；4、全自動控制燃氣灶，CN2132110Y；5、自控燃氣灶，CN2182935Y；6、自控點火安全旋流集中燃燒煤氣灶《中國技術成果大全》1992-9-309；7、JZY2-C型家用燃氣灶《中國技術成果大全》1993-1-329。
省級國內查新結論經查閱上述文獻資料，得到多篇同類產品的文獻報導，將所查文獻與本實用新型的技術要點進行對比，發現在功能上有一定的相同之處，如熄火保護功能和定時烹煮，但在實現這些功能時，文獻報導均是採用機械方法或電器元件控制的，面本項目則採用電腦來控制。同時，也發現了本項目所特有的功能，如自動燒開水功能、溫度顯示、安全熄火功能和電池弱示功能。綜上所述，目前國內尚未發現技術要點與本實用新型完全相同的產品或項目報導。本實用新型是以下述方式完成的微電腦控制器由硬體及軟體部分構成，硬體是以一次性寫入(OTP)或掩膜單片機1作為核心控制器，NTC負特性熱敏電阻7及電阻網絡3作為溫度傳感器及A/D轉換部件檢測鍋底溫度，採用與電磁閥及熱電偶迴路串聯之繼電器4作為電路→氣路控制關斷的執行機構，利用振蕩電路6及壓電陶瓷蜂鳴器5作為控制器報警系統，由單片機控制驅動的LCD液晶顯示器2與按鍵8及其檢測電路為控制器人機交換界面。為保證控制系統正常工作裝設電池弱檢測電路10加上串聯在傳感器迴路中的抗幹擾部件線繞磁芯9構成微電腦控制器硬體電路。通過單片機內部寫入軟體執行定時烹煮功能，溫度顯示及超溫報警熄火功能。自動煮開水功能更是採用單片機判斷水開的浮動沸點教學模型實現。
本實用新型的優點；1、採用單片機控制，提高控制準確度，增強控制功能。
2、用單片機I/O口控制液晶顯示器，不用另加驅動器，降低控制器成本。
3、利用數字模型判斷水開浮動沸點，提高控制精度。
4、有電池低壓報警功能，能及時更換電池，保證控制器可靠工作。
5、用軟、硬體抑制電子打火幹擾，提高工作可靠性。
6、由單片機控制關火繼電器，使用更安全。
下面參照附圖結合實施例對本實用新型作詳細說明。
圖1是本實用新型的原理框圖。
圖2是本實用新型的電路原理圖。
圖3是本實用新型的結構布置圖。
本實施例按圖2線路接線，按圖3的結構布置安裝在一塊印刷電路板上。
電路中的單片機採用日立公司的HD4074224S的OTP或掩膜晶片，利用具有負特性溫度係數NTC的熱敏電阻(Rs)為傳感器7，檢知鍋底溫賡，由於緊貼鍋底的傳感器與鍋內水溫接近，故可推算出鍋內溫度。由熱敏電阻負特性可知，當溫度變化時熱敏電阻Rs的阻值會起相對變化，使電阻R7兩端電勢起相應變化。當溫度升高Rs變小，R7兩端電勢變小，電勢具體數值由單片機A/D轉換電路結合軟體的逐次比較法得出，即可知相應的溫度值。A/D轉換原理是利用R-2R電阻網絡3，通過單片機I/O輸出256種高低電平組合，在A點得出不同的電壓值256種，與傳感器的輸入電壓比較，取其最接近的一組電壓的傳感器電壓值，繼而確定其實際溫度。當水燒開後三分鐘內，單片機控制電磁閥切斷氣源，同時報警告知水開，實現水煮開自動關氣功能。在實現該功能時，我們提出水的沸點在四個主要幹擾量(不同火量，不同水量，不同煮水器皿，傳感器測量誤差)的作用下是一種浮動沸點的概念。根據橫糊邏輯和專家系統理論的概念總結出一套能綜合考慮上述四個主幹擾量，從而判斷水開的數學模型。
氣路的控制由串聯在熱電偶與電磁閥迴路中的繼電器4常閉觸頭來執行。當需關閉氣源熄火時，與B點相連的單片機IC1第23腳輸出一低電平信號，使繼電器線圈導通，常閉觸點斷開，使電磁閥兩端失去電勢而關閉。
按鍵檢測電路8中R1、R2、R3的阻值不同，SW1、SW2、SW3分別按下時C點電勢為Vcc/3、Vcc/4、Vcc/2，利用A/D轉換電路可判斷出是那個鍵按下，如①自動燒開水；按一次開水壺鍵(SW1)，液晶顯示器2顯示手指符號，蜂鳴器發出「譁」一聲，可自動燒開水。水開後三分鐘內自動熄火。熄火後顯示器出現代碼「C2」。
②烹調時間控制按時間加減鍵(SW2、SW3)，設定時間最長為2小時59分，最短設定1分鐘，可連續按下快速設定，也可每按一下增減一分鐘設定時間。時間結束時自動熄火，顯示器出現代碼「C1」。
③防油溫過熱功能；按兩次開水壺鍵(SW1)，溫度從0℃→130℃開始顯示，以後每次以10℃為進位顯示。溫度＞250℃時，則自動熄火。出現代碼「E1」。
溫度傳感信號輸入是靠圖中Rs負溫度係數熱敏電阻，通過R7、R6、R8的分壓後給單片機TC1的第17腳輸出一個0.1Vcc～0.8Vcc的電信號，從而實現了溫度—電壓轉換。
另一方面，IC1通過第2～5，第25～28腳給由R10～R25構成的R-2R梯形電阻網絡3輸入由FF～Yoo的HEX碼值，從而在IC1的第15腳實現了一個由1.0Vcc～0.0Vcc的256級D/A轉換。這個電壓值同時利用IC1的內部模擬電壓比較器與IC1第17腳的溫度—電壓信號進行比較，從而得到一個溫度信號的A/D轉換值。
利用IC1內部ROM儲存的溫度——A/D轉換編碼對應表，IC1便能檢知當前的溫度輸入值。
液晶顯示器2是通過單片機IC1利用軟體及外部電阻R26～R29的分壓關係，對第10～13腳控制實現兩個COM的液晶顯示1/2偏壓驅動脈衝電壓，構成由軟體實現的液晶顯示驅動電路。
低電壓告警輸入是當電池電壓較低(≤4.2V)時，通過單片機及液晶顯示電池電壓告警符號，以便及時更換電源，保證控制功能的可靠。
由於燃氣灶本身的特殊要求，使點火器和控制器必須共用一個6伏電源，點火器電壓(一萬五千伏脈衝電壓)直接對機殼(電源正極)打火，控制器必須加抗幹擾措施，我們在軟體和硬體上作了處理。軟體方面，主要從優化程序結構和增加多重記憶及定時重刷新等技術克服脈衝對RAM的幹擾；在硬體方面，增加濾波電容，以及在主幹擾源上串加繞線磁芯，消除脈衝幹擾，使微電腦控制器能正常工作。
權利要求1.一種用於帶溫度傳感器燃氣灶的微電腦控制器，由核心控制器、熱敏電阻及電阻網絡、A/D轉換部件、電磁閥、繼電器、振蕩電路、壓電陶瓷蜂鳴器、液晶顯示器、按鍵及其檢測電路、電池弱檢測電路、抗幹擾繞線磁芯等組成，其特徵在於核心控制器是採用一次性寫入(OTP)或掩膜單片機。
2.根據權利要求1所述的微電腦控制器，其特徵是熱敏電阻採用NTC負特性熱敏電阻。
3.根據權利要求1所述的微電腦控制器，其特徵是液晶顯示器的驅動電路是採用同一單片機的I/O口作為控制線，一共有8個I/O口。
4.根據權利要求1所述的微電腦控制器，其特徵是抗幹擾除使用繞漆包銅線的磁芯外，還採用定時刷新RAM及PC內容內記憶狀態標誌位，對標誌位採取多字節B1t作標誌。
5.根據權利要求1所述的微電腦控制器，其特徵是在實現自動煮開水功能時，採用由單片機判斷水開的浮動沸點數字模型。
專利摘要本實用新型涉及帶溫度傳感器燃氣灶的微電腦控制器。該控制器由單片機作為核心控制器,通過熱敏電阻作溫度傳感器,配合A/D轉換部件檢測鍋底溫度,由單片機發出信息控制電磁閥和繼電器動作,以便及時關斷氣路,實現定時烹煮,自動煮開水,超溫報警熄火等功能。該控制器控制精度高,功能強,安全可靠,適用於帶溫度傳感器的燃氣灶具。
文檔編號F24C3/12GK2286838SQ9625029
公開日1998年7月29日 申請日期1996年12月27日 優先權日1996年12月27日
發明者劉茜君, 羅宇超 申請人:交通部廣州信息技術研究所