[发明专利]燃气灶智能化控制系统

摘要

本发明公开了燃气灶智能化控制系统，该系统包括传感器模块，电磁阀控制模块，脉冲点火模块，火焰检测模块，位置检测模块，自动燃气调节阀模块，吸油烟机模块，语音识别模块，液晶显示模块和网络通信模块。本发明建立了一种基于人机交互，电路自检及电路自动控制等技术的智能化燃气灶控制系统，它运用了语音识别和数据库的处理方法并结合了其他的一些硬件和软件的技术支持，安全可靠，占用面积小，清洁环保，智能便捷，可以实现安全，便捷，智能化使用燃气灶的目的。

主权项

1.燃气灶智能化控制系统，其特征在于：该系统包括传感器模块，电磁阀控制模块，脉冲点火模块，火焰检测模块，位置检测模块，自动燃气调节阀模块，吸油烟机模块，语音识别模块，液晶显示模块和网络通信模块；传感器模块，电磁阀控制模块，脉冲点火模块，火焰检测模块，位置检测模块，自动燃气调节阀模块，吸油烟机模块，语音识别模块，液晶显示模块和网络通信模块均与单片机连接；单片机型号选择的是正点原子的stm32F407，单片机内部集成有定时器，ADC以及充足的I/O资源；传感器模块：气体传感器对室内的燃气浓度进行监控，当气体传感器检测到燃气密度在空气中超标时，向CPU发送中断信号，CPU产生控制信号驱动GSM模块向用户手机发送燃气泄漏报警信号，驱动继电器控制扬声器自动报警，以及推动功能外部电磁阀，切断燃气通道，同时接通外部吸油烟机电源，使其运行，直到空气中的燃气密度低于设定值时，气体传感器向CPU发送停止吸油烟机工作信号，吸油烟机停止工作；温度传感器测量锅体温度当检测到干锅现象时，向CPU发送中断信号，并由CPU产生控制信号驱动外部自动报警，继电器控制扬声器自动报警，并且推动电磁阀切断燃气通道，停止燃气灶对锅底加热；电磁阀控制模块：控制各个模块的中央处理器是单片机，单片机的I/O输出的控制信号是0或1，控制方式简单高效，但存在安全风险；即I/O口可能因为某种干扰或内部击穿造成持续输出0或1信号，这样在燃气灶上极有可能出现燃气泄漏问题；在电磁阀驱动电路上做出了如下调整；一方面电磁阀的两端分别都进行控制，两路同时出现故障的概率很低；另一方面，在其中一路上使用方波控制，这样在出现I/O口故障时不可能还保持原有频率进行输出，从而避免错误开启电磁阀；火焰检测模块：火焰检测是通过LM258运算放大器，将热电偶的信号放大100倍，单片机通过检测CY1的电压信号变化，确定燃气灶的火焰燃烧状态；位置检测模块：一方面：通过高可靠性电位器检测调节阀的转动位置；另一方面通过在阀体上内置零位挡块，检测零位信号，判断是否转到零位；通过进步电机转动过程中对信号AD值的检测，并且根据不同的AD值对应不同的旋转角度，来判定进步电机转动情况；脉冲点火模块：点火方式采用高压脉冲；高压点火装置由振荡电路，升压电路及放电电极组成；点火时Pluse端输入高电平，此时Q5导通，点火电路开始工作，高频振荡电路经升压变压器T4一次升压后，在T4副边产生幅度为60V左右的脉冲信号，经二极管整流后，得到稳定的直流电压；该直流电压经电阻R20对电容C14充电，同时在大电容C12上存储能量；当C14上电压上升到30‑35V左右时，双向二极管导通，触发可控硅SCR导通，C12上能量通过双向可控硅SCR向二级升压变压器T的初级线圈释放能量，这样在T8次级产生12KV以上的高压，该高压可击穿一定厚度的空气，从而完成高压脉冲的点火；电容C12在放电后再次充电，从而形成一连串的持续放电点火；吸油烟机模块：吸油烟机采用高效的直流无刷电机，软件控制采用正弦波控制，SVPWM驱动控制完成设计，实现电机高性能的综合指标；变频控制器与无线收发模块进行电联接，自动启动吸油烟机工作，吸油烟机根据燃气灶具火力的大小来实现无极调速，通过无线模块实现联动以调节电机转速；使用基于NRF24L01的无线通信模块，通过SPI接口与STM32单片机连接；初始化时检测设备是否处在可连接状态；如果设备可连，则处于数据接收状态；如果电源打开，且设备开启，解包后的数据将作为指令状态机的输入，且吸油烟机的手动调速将被屏蔽；如果无法连接通信设备或者失去通信信号，系统将自动转入手动调速模式，并不会抛出索机错误；指令接收运行以1帧为间隔的非实时区域；状态检测运行在以1秒为时间间隔；语音识别模块：语音识别模块选择的是LD3320 Board，支持SPI接口和并行的非特定语音识别模块，板载咪头和有源晶振；自动燃气调节阀模块：自动燃气调节阀模块由电机带动阀体转动，控制火力的大小；由直流电机和三极管组成控制电路，连接成正反两个回路，控制电路由两个端口与外界连接，通过控制两端电平的相对大小来控制电路中电流的流动方向，进而操作电机的转动方向；直流电机正向转动时；阀体上装有的角度传感器能够将阀体转动的角度反馈给单片机，从而控制电机的转动方向，以便精确地控制阀体的转动角度，从而实现精确的火力控制；用户选定程序开始烹饪后，温度传感器会以一定的频率对锅的温度进行检测并通过蓝牙传送给控制器，再与选定程序中此时的温度进行对比，进而通过步进电机对流量阀的旋转角度控制，最终实现所需火力的改变；液晶显示模块：为满足自动定时烹饪的需求，在火力设置完成后，系统开始计时，液晶显示目前燃气灶的火力大小以及烹饪倒计时；到达烹饪结束时间后，熄火电路控制阀门关闭，蜂鸣器发出报警信号；燃气灶运行期间，单片机将传感器接收的数据发送至液晶显示屏，由液晶显示屏显示烹饪时间和燃气灶的火力大小等数据，并通过语音播报；网络通信模块：采用蓝牙无线模块与手机进行数据通信，通过蓝牙通信将单片机中燃气灶状态数据发送至手机烹饪专业APP，用户通过手机烹饪专用APP了解到燃气灶的状态并修改设置燃气灶的烹饪时间和大小，然后将设置数据发送至单片机，单片机根据手机设置的数据对燃气灶的火力大小和烹饪时间进行调节设置，用户利用手机烹饪专用APP对燃气灶进行远程操控和设置。