CN101220969A - 燃气灶的智能控制器 - Google Patents
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Abstract
一种燃气灶的智能控制器，包括热电偶温度传感器、运算放大器、A/D转换器、微处理器、键盘显示电路、电子点火器、两个电磁阀电连接构成。电磁阀是安装在灶体的进气口上，其作用是控制燃气的流量。通过热电偶温度传感器将测量到的温度信号送到远算放大器放大，进行温度补偿修正，信号再经A/D转换器转换成数字信号后送到微处理器进行处理。由编制在微处理器内的控制程序控制电子点火器、键盘显示电路、A/D转换器，并同时接收A/D转换器、键盘显示电路发来的数据。电子点火器在微处理器的控制下打开或关断电磁阀，从而控制燃气进气的流量，实现火焰自动调节的功能。自动进行调火控温，减轻操作者劳动强度，操作容易，使用安全可靠，适于在燃气灶上作控制器使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种有一个通过电气装置控制燃烧系统，特别是燃气灶的智能控制器。
背景技术
目前，人们所使用的燃气灶，没有自动控制装置，因此，在煮饭、炖菜或烧开水时，人们需要不时的注意观察，在煮饭时，很容易过火、烧焦，在烧开水或炖菜时，稍不注意则会容易发生烧破炊具、液体溢出淹灭火焰等现象，严重的会造成安全事故的发生，给人们带来很大的不便。
根据现有的专利技术，温度传感器大多安装在灶体的上方燃气炉头的侧面，而且大多采用半导体温度传感器(如专利CN02254766.5)。这样就有存在如下不足：
1、温度传感器安装在灶体的上方燃气炉头的侧面。这样的结构有不美观，安装困难，清洁困难等缺点。而且温度传感器是靠接触炊具来测量温度的，这样的结构很难接触好炊具，造成测温不准确。
2、半导体温度传感器有测量温度误差大，反应慢，使用寿命短，不能测量高温，在测量比较高的温度容易造成器件老化等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用热电偶测燃烧温度和点火器操纵两个电磁阀开或关控制燃气灶大火、小火和关闭的燃气灶的智能控制器。对在燃气灶具上使用的压力锅等炊具烹饪食物时实现自动控制。
本发明是用如下方案实现的：
燃气灶的智能控制器由热电偶温度传感器、运算放大器、微处理器、键盘显示电路、电子点火器、电磁阀构成，电磁阀是安装在燃气灶燃烧器的进气燃气口上，热电偶温度传感器的热电偶装在燃气灶燃烧器的燃烧炉头上，热电偶将测量到的温度信号送到运算放大器放大，同时温度补偿电路将测量的环境温度送入运算放大器进行温度补偿修正，放大的温度信号再经A/D转换器转换成数字信号后，送到微处理器由编制在微处理器的控制程序进行处理，微处理器电联接电子点火器、键盘显示电路、A/D转换器、微处理器同时接收A/D转换器、键盘显示电路传送的数据，电子点火器、两个电磁阀在微处理器的控制下，电子点火器操纵打开或关闭电磁阀。
本发明还可以用如下方案实现的。
如前所述的燃气灶的智能控制器，各部分电路构成分述如下：
①热电偶温度传感器由热电偶电联接电阻R5、电阻R6和集成电路IC5组成的温度补偿电路构成；
②运算放大器由集成电路IC1电联接电阻R1和电阻R2；
③A/D转换器由集成电路IC2构成；
④微处理器由集成电路IC3电联接电阻R3，电容C3组成的复位电路和电联接电容C1，电容C2和晶振Y1组成的时基电路构成；
⑤键盘显示电路由集成电路IC4分别电联接按键开关S1至S12、数码管LED、由电阻R4、电容C4组成的复位电路和由电容C5、电容C6、晶振Y2组成的时基电路构成。
如前所述的燃气灶的智能控制器，按键开关分有功能选择键和时间增加键。
如前所述的燃气灶的智能控制器，按键开关S1至S5为功能选择键，设定有加热时间和加热温度限值，按键开关S6至S10为功能键只设定加热温度限制，S11和S12为加热设定时间的时间增加键。
如前所述的燃气灶的智能控制器，按键开关S1至S10各设定了食物的加热温度限值和在设定温度时温度信号经运算放大器放大，信号传送至A/D转换器转成数字信号，再传送至微处理器处理，由微处理器发出指令信号给电子点火器，经电子点火器控制电磁阀的开或关。
如前所述的燃气灶的智能控制器，电子点火器电连接控制打开或关闭两个电磁阀，或单个打开或关闭其中一个电磁阀。
本发明采用了热电偶作为温度传感器，具有测量温度快、测量范围广、测量精度高，不易损坏等优点，采用微型计算机控制准确、可靠、安全，用两个电磁阀控制燃气入口，可以十分容易对燃烧器点火或用大火或用小火和熄火进行自动调节，能准确控制加热食物和食物的保温，操作全自动进行，减轻了烹煮食物看火，人工控制时间的劳动强度，设置有多种烹煮功能，操作容易，使用安全可靠。它适于在燃气灶具上作控制器使用。
附图说明
图1燃气灶的智能控制器的控制方框图
图2为燃气灶的智能控制器的控制电路图
具体实施方式
下面结合附图对本燃气灶的智能控制器作进一步详细说明。
燃气灶的智能控制器由热电偶温度传感器1、运算放大器2、A/D转换器3、微处理器4、键盘显示电路5、电子点火器6、电磁阀7和电磁阀8电联接构成，电磁阀7和电磁阀8是安装在燃气灶燃烧器的进气燃气口上，其作用是控制燃气的流量，热电偶温度传感器1的热电偶装在燃气灶燃烧器的燃烧炉头上，热电偶将测量到的温度信号送到运算放大器2放大，同时温度补偿电路将测量的环境温度送入运算放大器2进行温度补偿修正，放大的温度信号再经A/D转换器3转换成数字信号后，送到微处理器4进行处理，微处理器4电联接电子点火器6、键盘显示电路5、A/D转换器3、微处理器4同时接收A/D转换器3、键盘显示电路5传送的数据，电子点火器6、电联接电磁阀7和电磁阀8。在微处理器4的控制下，电子点火器6操纵打开或关闭两个电磁阀或其中一个电磁阀。
热电偶温度传感器1由热电偶电联接电阻R5、电阻R6和集成电路IC5组成的温度补偿电路。
运算放大器2由集成电路IC1电联接电阻R1和电阻R2。
A/D转换器3由集成电路IC2。
微处理器4由集成电路IC3电联接电阻R3，电容C3组成的复位电路和电联接电容C1电容C2和晶振Y1组成的时基电路构成。
键盘显示电路5由集成电路IC4键盘数描显示驱动器ZLG7289分别电联接按键开关(S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11和S12)、数码管LED、由电阻R4、电容C4组成的复位电路和由电容C5、电容C6、晶振Y2组成的时基电路。
按键开关S1至S5为功能选择键，内设定有加热时间和加热温度限值。按键开关S6至S10为功能键只设定加热温度限制，S11和S12为加热时间的时间增加键。
本发明信号流程为：如图1所示，本发明是通过写在微处理器(4)里的固定程序来控制整机工作的。初始上电，安装在灶体上的温度传感器(1)将测量到的温度信号送到远算放大器(2)放大，放大的温度信号再经A/D转换器(3)转换成数字信号后送到微处理器(4)进行处理。初始上电，微处理器(4)不断的查询键盘显示电路(5)是否有键按下，无键按下则等待，有键按下则由键盘显示电路(5)送来所按下的键值，微处理器(4)读到该键值后，调用该键的子程序，并且同时发出三路信号。一路信号送到键盘显示电路(5)显示工作状态，另一路信号送到电子点火器(6)，电子点火器(6)打开电磁阀(7)和电磁阀(8)，燃气接通，火焰点燃，工作开始。还有一路信号送到A/D转换器(3)启动A/D转换。工作中，微处理器(4)不断的查询A/D转换器(3)和键盘显示电路(5)送来的新数据，微处理器(4)不断的将这些数据进行加工处理，并不断的发送新数据给键盘显示电路(5)，实现刷新显示的目的。微处理器(4)将处理结果发送给电子点火器(6)，电子点火器(6)根据微处理器(4)将处理结果打开或关闭电磁阀(7)和电磁阀(8)，控制燃气的流量，从而实现大小火的切换或关闭，实现自动控制的目的。
如图1所示，本发明是通过安装在进气管的电磁阀(7)和电磁阀(8)来控制燃气的流量和通断。打开本控制器，微处理器(4)工作并等待发出工作指令。通过键盘显示电路(5)选择工作任务，并且可以通过键盘显示电路(5)选择所需工作时间。微处理器(4)检测到系列指令后，一路数据送到键盘显示电路(5)进行显示，实现人机对话的目的。另一路数据送到电子点火器(6)，电子点火器(6)打开电磁阀(7)和电磁阀(8)进行点火处理。同时微处理器(4)启动A/D转换器(3)工作。
本控制器是通过安装在灶体上的热电偶温度传感器(1)将测量到的温度信号送到远算放大器(2)放大，放大的温度信号再经A/D转换器(3)转换成数字信号后送到微处理器(4)进行处理。
工作中，温度补偿电路不停的测量环境温度给热电偶温度传感器(1)进行补偿修正，微处理器(4)不断的检测A/D转换器(3)送来的温度参数，并根据用户通过键盘显示电路(5)给定的工作任务，其不同的工作任务有不同的工作程序，亦有不同的设定参数。当微处理器(4)检测到温度达到工作任务中所设定的参数时，微处理器(4)发出对应的控制指令，一路送给键盘显示电路(5)进行工作状态显示，另一路控制电子点火器(6)，电子点火器(6)根据微处理器(4)送来的控制指令打开或关断电磁阀(7)、电磁阀(8)。并且电磁阀(7)、电磁阀(8)在微处理器(4)的控制下能够单独打开或者关断，作相应的火焰调整处理，从而达到全自动控制的目的。
如图1图2所示，电磁阀(7)的作用是对燃烧器的燃烧火焰的大小火控制，电磁阀(8)的作用是关闭和打开火焰。两个电磁阀同时打开为大火，电磁阀(7)关闭电磁阀(8)打开为小火，电磁阀(8)关闭为火焰关闭。两电磁阀的关闭和打开是由电子点火器(6)控制，其控制端与电子点火器(6)连接，其阀体与燃气管道连接。电子点火器(6)的输入控制端与微处理器(4)连接，其输出控制端与电磁阀(7)和电磁阀(8)连接。VCC为正电源，GND为电源地。S1～S12为十二个按键开关。S1～S12其作用主要是用于功能选择和时间调节，各按键功能为：S1烧开水功能键，S2压力锅煮米饭功能键，S3压力锅蒸、煮、炖功能键，S4普通锅煮米饭功能键，S5普通锅蒸、煮、炖功能键，S6保温功能键，S7煎、炸、炒功能键，S8～S10为煎、炸、炒温度选择键，S11、S12为工作时间选择键(进入工作状态中，系统在每个挡位上都存储了一个默认时间。按动S11、和S12键可以修改这个时间，S11和S12不能单独使用只能配合S1至S10才能使用，而且S1至S10要有键按下S11和S12才能使用。
本控制器在工作中，热电偶温度传感器1的IC5不停的测量温度，IC5将测量到的环境温度转换成电压信号，此电压信号通过电阻R5、电阻R6分压和热电偶测到的信号相加后送到运算放大器2，从而起到温度补偿修整作用。
本控制器是通过编制在微处理器(4)里的固定程序，来协调整机工作的。接通电源，系统初始化。在30秒钟内若无任何操作电路关闭，进入保护状态同时等待用户操作指令，若有操作指令到来，电路打开，进入工作状态。按动键盘S1～S12的某按键，集成电路IC4检测到有键按下，并判断是那一键按下。集成电路IC4发送其按键的键值(设定加热时间和温度限值)给微处理器(4)，微处理器(4)根据集成电路IC4送来的数据，调用相应的键处理子程序。同时微处理器(4)发送一个数据给集成电路IC4，集成电路IC4驱动数码管显示该键的数据。此时微处理器(4)发出点火指令给电子点火器(6)，电子点火器(6)打开电磁阀(7)和电磁阀(8)，进行点火处理。与此同时微处理器(4)启动A/D转换器(3)进行摸数转换。温度传感器(1)不断的检测来自食物和炊具的混合温度，将检测到的温度信号送到运算放大器(2)进行放大，放大的温度信号再送到A/D转换器(3)进行模数转换。微处理器(4)通过不断的读取A/D转换器(3)送来的数据，当A/D转换器(3)的数值达到设定数值时，微处理器(4)根据内置程序判断是否发送指令给点火器(6)，点火器(6)收到微处理器(4)的控制指令后，作出火焰变小处理，关断电磁阀(7)。或者作关火处理，切断向燃烧器供燃气的气路。关断电磁阀(7)和电磁阀(8)。在做火焰处理的同时，不断的更新IC4的显示数据。在工作中系统不断的分析判断，如果用户操作不当，系统经过分析判断确认，执行关机指令，进入保护状态。
实施例一，用压力锅煮米饭。打开本控制器，接通电源，系统初始化。按下按键S2压力锅煮米饭功能键，集成电路IC4查询到按键S2已按下，立即发送S2的键值给微处理器4的集成电路IC3，集成电路IC3调用煮米饭功能子程序。集成电路IC3返回一个数据给集成电路IC4，集成电路IC4根据集成电路IC3送来的数据驱动数码管LED显示煮米饭所需要的时间12分钟。与此同时集成电路IC3发送点火指令给电子点火器(6)，电子点火器(6)打开电磁阀(7)和电磁阀(8)，燃气从电磁阀的管道经过流向燃烧器，火焰点燃。同时集成电路IC3发送启动A/D转换器(3)的指令。热电偶温度传感器(1)将压力锅和食物的混合温度的变化情况，送到运算放大器(2)进行放大后，再送到A/D转换器(3)进行模数转换。微处理器(4)通过读取A/D转换器(3)的数据变化情况，对数据进行处理判断，发出控制指令来协调整机工作。当温度达到一定值(即压力锅上气的时候，约为125℃)，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)，电子点火器(6)关闭电磁阀(7)，火焰变小火。同时集成电路IC3内部计时器启动，当计时器计满1分钟后，集成电路IC3发送一数据给集成电路IC4，集成电路IC4驱动数码管显示12减1等于11，直到计时器计满12分钟，数码管显示为0。在计时过程中集成电路IC3不停地查询集成电路IC2的新数据，即温度变化情况。当温度升高到超过设定限值时(约150℃)，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)，电子点火器(6)关闭电磁阀(8)，小火焰熄灭停止加热，当温度下降到一设定值(低于150℃)时，电磁阀(8)打开小火重新点燃继续加热。如此循环直到计时器计满10分钟，定时结束。定时结束后，IC3发送一指令给电子点火器(6)关闭电磁阀(8)，火焰熄灭工作完成。发出声光信号，此时即进入自动保温状态，当集成电路IC3检测到温度下降到保温设定下限值时，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)打开电磁阀(7)和电磁阀(8)，火焰点燃加热开始，当温度升高到保温设定上限值时，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)关闭电磁阀(7)和电磁阀(8)。如此循环，直至电源关闭。
实施例二，烧开水：打开本控制器，接通电源，系统初始化。按下按键S1烧开水功能键，集成电路IC4查询到S1已按下，立即发送S1的键值给微处理器4的集成电路IC3，集成电路IC3调用烧开水功能子程序。同时集成电路IC3发送点火指令给电子点火器(6)，电子点火器(6)打开电磁阀(7)和电磁阀(8)，火焰点燃。同时集成电路IC3发送启动A/D转换器(3)的指令。热电偶温度传感器(1)将水温的变化情况，送到运算放大器(2)进行放大后，再送到A/D转换器(3)进行模数转换。微处理器(4)通过读取A/D转换器(3)的数据变化情况，对数据进行处理判断，来协调整机工作。当温度上升到100℃时，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)，电子点火器(6)关闭电磁阀(7)和电磁阀(8)，火焰熄灭，同时发出声光信号，工作完成。
实施例三，用压力锅蒸、煮、炖菜：打开本控制器，接通电源，系统初始化。按下按键S3压力锅蒸、煮、炖功能键，集成电路IC4查询到按键S3按下，立即发送按键S3的键值给微处理器4的集成电路IC3，集成电路IC3调用压力锅蒸、煮、炖功能键子程序。集成电路IC3返回一个数据给键盘显示电路5的集成电路IC4，集成电路IC4根据集成电路IC3送来的数据驱动数码管LED显示该工作所默认需要的时间10分钟。也可通过S11、S12来设定所需时间。与此同时集成电路IC3发送点火指令给电子点火器(6)，电子点火器(6)打开电磁阀(7)和电磁阀(8)，火焰点燃。同时集成电路IC3发送启动A/D转换器(3)的指令。温度传感器(1)将压力锅和食物的混合温度的变化信号，送到运算放大器(2)进行放大后，再送到A/D转换器(3)进行模数转换。微处理器(4)通过读取A/D转换器(3)的数据变化情况，对数据进行处理判断，发出控制指令，来协调整机工作。当温度达到一定值(即压力锅上气的时候，约125℃)，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)，电子点火器(6)关闭电磁阀(7)，火焰变小。同时集成电路IC3内部计时器启动，当计时器计满1分钟后，集成电路IC3发送一数据给集成电路IC4，集成电路IC4驱动数码管显示10减1等于9，直到计时器计满10分钟，数码管显示为0。在计时过程中集成电路IC3不停地查询集成电路IC2的新数据，即温度变化情况。当温度升高到一设定值时，约150℃，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)，电子点火器(6)关闭电磁阀(8)，火焰熄灭停止加热，当温度下降到一设定值时，低于150℃，电磁阀(8)打开小火重新点燃继续加热。如此循环直到计时器计满10分钟，定时结束。定时结束后，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)关闭电磁阀(8)，火焰熄灭工作完成。此时即进入自动保温状态，当集成电路IC3检测到温度下降到保温设定下限值时，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)打开电磁阀(7)和电磁阀(8)，火焰点燃加热开始，当温度升高到保温设定上限值时，集成电路IC3发送一指令给电子点火器(6)关闭电磁阀(7)和电磁阀(8)。如此循环，直至电源关闭。
键盘中的十二个按键开关S1至S12的功能及预置加热时间和限定温度简要情况：
按键S1烧开水功能，未限定加热时间，温度限值为100℃，达到温度限值关闭电磁阀，关火。
按键S2压力锅煮米饭功能，设置加热时间12分钟，加热至125℃时关闭电磁阀7变小火，小火维持到定时结束。在小火维持状态时，当温度超过150℃时，两个电磁阀关闭，低于150℃时，电磁阀打开，点燃小火。
按键S3压力锅蒸、煮、炖功能，设置加热时间为10分钟，其它规定同S2键。
按键S4普通锅煮米饭功能，设定加热时间22分钟，加热温度100℃时变小火。计时完成后关闭两电磁阀。
按键S5普通锅蒸煮炖功能，设定加热时间10分钟，加热温度100℃时变小火。其他规定同S4键。
按键S6保温键功能，无加热时间限定，直接保温状态，加热温度高于75℃时关火，低于65℃时打开火焰，为大火保温。
按键S7煎、炸、炒温度切换功能，无加热时间限定，加热温度限值，加热温度限制为140℃，加热温度高于140℃关火，低于140℃开火，只有大火。
按键S8煎、炸、炒温度切换功能，无加热时间限定，加热温度限值为160℃，其余规定同S7。
按键S9煎、炸、炒温度切换功能，无加热时间限定，加热温度限值为180℃，其余规定同S7。
按键S10煎、炸、炒温度切换功能，无加热时间限定，加热温度限值为200℃，其余规定同S7。
按键S11加热时间的时间增加功能，S11每按下一次，加热时间递增一分钟，S11配合按键S1至S5使用，只有S1至S5任一按键已按下，按S11才有增加加热时间的作用。对S6至S10键不起作用。
按键S12加热时间的时间增加功能，S12每按下一次，加热时间递增10分钟，其余规定同S11。
工作中，按键有误操作均有声光提示，进行安全保护。
Claims (7)
1.一种燃气灶的智能控制器，其特征在于由热电偶温度传感器(1)、运算放大器(2)、A/D转换器(3)、微处理器(4)、键盘显示电路(5)、电子点火器(6)、电磁阀(7)和电磁阀(8)电联接构成，电磁阀(7)和电磁阀(8)是安装在燃气灶燃烧器的进气燃气口上，热电偶温度传感器(1)的热电偶装在燃气灶燃烧器的燃烧炉头上，热电偶将测量到的温度信号送到运算放大器(2)放大，同时温度补偿电路将测量的环境温度送入运算放大器(2)进行温度补偿修正，放大的温度信号再经A/D转换器(3)转换成数字信号后，送到微处理器(4)由编制在微处理器的控制程序进行处理，微处理器(4)电联接电子点火器(6)、键盘显示电路(5)、A/D转换器(3)、微处理器(4)同时接收A/D转换器(3)、键盘显示电路(5)传送的数据，电子点火器(6)、电磁阀(7)和电磁阀(8)在微处理器(4)的控制下，电子点火器(6)操纵打开或关闭电磁阀(7)和电磁阀(8)。
2.根据权利要求1所述的燃气灶的智能控制器，其特征是在于各部分的电路构成分述如下：
①热电偶温度传感器(1)由热电偶电联接电阻R5、电阻R6和集成电路IC5组成的温度补偿电路构成；
②运算放大器(2)由集成电路IC1电联接电阻R1和电阻R2；
③A/D转换器(3)由集成电路IC2构成；
④微处理器(4)由集成电路IC3电联接电阻R3，电容C3组成的复位电路和电联接电容C1电容C2和晶振Y1组成的时基电路构成；
⑤键盘显示电路(5)由集成电路IC4分别电联接按键开关S1至S12、数码管LED、由电阻R4、电容C4组成的复位电路和由电容C5、电容C6、晶振Y2组成的时基电路构成。
3.根据权利要求1所述的燃气灶的智能控制器，其特征是在于按键开关分有功能选择键和时间增加键。
4.根据权利要求1所述的燃气灶的智能控制器，其特征是在于按键开关S1至S5为功能选择键，内设定有加热时间和加热温度限值，按键开关S6至S10为功能键只设定加热温度限制，S11和S12为加热设定时间的时间增加键。
5.根据权利要求1所述的燃气灶的智能控制器，其特征是在于按键开关S1至S10各设定了食物的加热温度限值和在设定温度时温度信号经运算放大器(2)放大，信号传送至A/D转换器(3)转成数字信号，再传送至微处理器(4)处理，由微处理器(4)发出指令信号给电子点火器(6)，经电子点火器(6)控制电磁阀(7)、电磁阀(8)的开或关。
6.根据权利要求1所述的燃气灶的智能控制器，其特征是在于电子点火器(6)电连接控制打开或关闭电磁阀(7)或电磁阀(8)，或单个打开或关闭其中一个电磁阀。
7.根据权利要求1所述的燃气灶的智能控制器，其特征是在于微处理器(4)内编制了控制程序，对热电偶温度传感器(1)检测的温度信号进行数据处理，通过键盘显示电路(5)实现人机对话，对电子点火器(6)执行机构进行控制，实现对燃气的开或关及火力调节。
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