CN103353136A - 一种具有风量调节功能的吸油烟机及其控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有风量调节功能的吸油烟机及其控制系统和控制方法，吸油烟机的控制系统包括电源模块、电机驱动模块、系统控制模块，系统控制模块包括主控芯片、从控芯片、传感器组，主控芯片与传感器组连接，电机驱动模块由智能功率模块、电机驱动芯片、采样及保护电路组成，传感器组检测吸油烟机运行状态并输入到主控芯片，主控芯片对吸油烟机运行状态判断后确定风量值发送给电机驱动模块，从而驱动直流电机工作。本发明还包括吸油烟机及其控制方法。本发明解决了现有技术不能综合考虑厨房环境和公共烟道对吸油烟效果的影响的问题，使得吸油烟机既降低噪音又节能环保。

Description

一种具有风量调节功能的吸油烟机及其控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及一种具有风量调节功能的吸油烟机及其控制系统和控制方法。

背景技术

在现有技术中，吸油烟机一般只设置两档或者三档风量键，当电机转速设定好后，电机不会根据实际厨房环境或烹饪方式，调节吸油烟机风量和风压，使其随时适应并处于最合理工作状态。例如蒸煮和爆炒时需要的风量是不一样的，蒸煮时一般并不需要很高的风量，如果在蒸煮时开最高转速档就会造成不必要的电能浪费。在烹饪过程中往往产生的油烟或水汽是随时变化的，现有的吸油烟机不会主动去检测这种变化，随时调节电机转速改变风量去适应，只能手动通过按键去不断切换，这非常的不方便，也不够节能环保。参见申请号为201210036642.8，专利申请名称为“一种油烟机的风机转速自适应调节装置及其控制方法”的说明书，其只能根据出风口的阻力情况，去调节电机转速补偿风量，而没有根据进风口的油烟、水汽浓度去调整电机输出，也没有其他厂家能够综合考虑厨房环境、烹饪方式和公共烟道对风机的影响的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种结构合理，具有自动检测厨房环境、烹饪方式及风量风压并调节风量风压的吸油烟机及其控制系统和控制方法，解决了当前的产品中不能综合考虑厨房环境和公共烟道对吸油烟效果的影响的问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案包括：一种具有风量调节功能的吸油烟机的控制系统，其特征是所述控制系统主要包括电源模块、电机驱动模块、系统控制模块，电源模块为电机驱动模块和系统控制模块工作提供直流电源，系统控制模块包括主控芯片、从控芯片、传感器组，从控芯片与按键输入、系统显示界面以及主控芯片均连接，主控芯片与传感器组连接，电机驱动模块由智能功率模块、电机驱动芯片、采样及保护电路组成，电机驱动芯片与主控芯片、智能功率模块、采样及保护电路均连接，采样及保护电路与直流电机、智能功率模块连接，传感器组检测吸油烟机运行状态并输入到主控芯片，主控芯片对吸油烟机运行状态判断后确定风量值发送给电机驱动模块，从而驱动直流电机工作。

本发明所述传感器组包括进风口油烟传感器、进风口水汽传感器，进风口油烟传感器用来检测进风口的油烟浓度，进风口水汽传感器用来检测进风口的水汽浓度。

本发明所述采样及保护电路中设置有直流电机反向电动势检测模块，直流电机反向电动势检测模块与直流电机、智能功率模块连接并用来检测直流电机的驱动电流。

本发明所述传感器组还设置有出风口气压传感器，出风口气压传感器用来检测出风口的气压。

本发明所述直流电机可以为直流变频电机。

本发明所述的传感器组可以包括感知烹饪方式、温度、湿度、油烟浓度、气体成分的任意传感器。

本发明解决其技术问题采用的技术方案还包括：

一种具有风量调节功能的吸油烟机控制系统的控制方法，其特征是包括以下步骤：吸油烟机启动，检测油烟浓度、水汽浓度，当油烟浓度或水汽浓度超出初始设定范围时根据油烟浓度或水汽浓度偏离初始设定范围的偏离量计算风量的补偿量并调整当前的风量值。

本发明解决其技术问题采用的技术方案还包括：

一种具有风量调节功能的吸油烟机控制系统的控制方法，其特征是包括以下步骤：吸油烟机启动，检测油烟浓度、水汽浓度和直流电机反向电动势，当油烟浓度或水汽浓度超出初始设定范围时根据油烟浓度或水汽浓度偏离初始设定范围的偏离量计算风量的补偿量并调整当前的风量值；当直流电机反向电动势超出初始设定范围时根据直流电机反向电动势偏离初始设定范围的偏离量计算风量的补偿量并调整当前的风量值。

本发明解决其技术问题采用的技术方案还包括：

一种具有风量调节功能的吸油烟机，包括机体、直流电机，所述直流电机安装在机体上，其特征是所述吸油烟机设置有上述的控制系统。

如果吸油烟机工作过程中，厨房中的水气或油烟浓度有变化，传感器组将采集到的信号发送给主控芯片，主控芯片根据浓度的变化的差值驱动直流电机加速或减速。

同样，如果吸油烟机工作过程中，由于公共烟道堵塞或进风口变窄，以至于气流不畅导致进风口静压增大，直流电机反向电动势检测模块或出风口气压传感器会检测到这种变化并将其反馈给主控芯片；或者风量减小，风叶阻力变大做功减少，直流电机反向电动势检测模块采集到的实时电流信号发生变化，计算得到直流电机转矩变小，从而感知风道系统发生了变化并对主控芯片进行反馈。为了维持吸油烟效果，主控芯片通过电机驱动芯片立刻进行转矩补偿，使直流电机维持恒定转矩输出不变，这时直流电机转速上升，风叶做功功率提升，风量加大，基本增加到风道堵塞前的风量状态，从而得到近似的恒风量效果，保证吸油烟效果不受影响。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：对于厨房环境和公共烟道进行全面检测，当厨房环境或者公共烟道的气压变化时，主控芯片根据接受到的信号进行综合计算处理，并控制直流增大或减小直流电机驱动电流（输出功率），相应增加或降低转速，从而既能保证对损失风量的补偿，又能做到节能环保。

附图说明

图1是本发明吸油烟机的正视图。

图2是本发明吸油烟机的侧视图。

图3是本发明实施例吸油烟机控制系统的结构框图。

图4是本发明实施例控制方法的一种流程示意图。

图5是本发明实施例控制方法的另一种流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1～图5，本实施例吸油烟机包括现有技术的机体1、进风口2、风道3、操作面板4、风叶6、直流电机7、出风口9，操作面板4上设有按键输入41和系统显示界面42，其设计特点是还设置有控制系统5和传感器组8，所述控制系统5主要由电源模块、电机驱动模块、系统控制模块组成。

电源模块包括电源输入51、滤波稳压模块52、开关电源模块，电源输入51经过滤波稳压模块52稳压滤波后，分别为智能功率模块55（IPM模块）和开关电源模块提供电源输入，开关电源模块包括电机驱动控制系统电源53（为电机驱动控制系统提供电源）和系统控制模块电源54（为系统控制模块工作提供直流电源）。系统控制模块包括主控芯片58、从控芯片59、传感器组8。从控芯片59对按键输入41信号进行处理，并控制系统显示界面42指示当前吸油烟机运行状态；从控芯片59和主控芯片58之间采用串行方式进行通信。

主控芯片58对传感器组8、电机驱动模块信号进行处理，传感器组8检测运行状态（包括厨房内油烟浓度、水汽浓度，也可以通过设置出风口传感器来检测风道3排气状况），并将其转换为电信号输入到主控芯片58，主控芯片58对吸油烟机运行状态（包括油烟浓度、水汽浓度，还可以包括直流电机反向电动势）是否在初始设定范围判断后确定恰当的风量值（即恰当的直流电机7驱动电流或转速）并将该指令发送给电机驱动模块的智能功率模块55，从而驱动直流电机7按照该指令工作；主控芯片58与电机驱动芯片56通过串行方式通信，主控芯片58还控制照明输出60。

本发明所述传感器组8包括进风口油烟传感器、进风口水汽传感器。进风口油烟传感器安装在进风口2处用来检测进风口2的油烟浓度，进风口水汽传感器安装在进风口2处用来检测进风口2的水汽浓度。

作为一种特例，电机驱动模块由智能功率模块55、电机驱动芯片56、采样及保护电路57组成，采样及保护电路57中设置有直流电机反向电动势检测模块，直流电机反向电动势检测模块与直流电机7、智能功率模块55连接并用来检测直流电机7的驱动电流（或者风叶6的实际转速）。电机驱动芯片56接收到主控芯片58的风量值信号后，控制智能功率模块55驱动直流电机7运行，并通过采样及保护电路57对直流电机7和智能功率模块55的工作状态进行实时采样，出现异常及时保护。

本实施例直流电机反向电动势检测模块可以用来检测风道3排气状况，当风道3排气状况发生变化时（即直流电机反向电动势检测值超出吸油烟机直流电机反向电动势的初始设定范围），由于阻力增加从而无法提供最合理的风量时，电机驱动芯片56（采样及保护电路57）即可通过直流电机反向电动势检测模块监测到这种变化，并反馈给主控芯片58，主控芯片58经过运算，得出合理风量补偿量，然后把运算结果再传递给直流电机7，直流电机7通过提高转速来做到风量的基本恒定。由于不需要出风口传感器，这种方式节约了成本且不易损坏。

本发明所述恰当的风量值可根据实际吸油烟机技术参数来确定。

本发明解决其技术问题采用的技术方案还包括：

一种具有风量调节功能的吸油烟机的控制系统的控制方法，包括以下步骤：吸油烟机启动，检测油烟浓度、水汽浓度，主控芯片58将（油烟浓度、水汽浓度）检测值与初始设定范围进行比较或综合计算，当油烟浓度或水汽浓度（检测值）超出初始设定范围时主控芯片58根据油烟浓度或水汽浓度（检测值）偏离初始设定范围的偏离量（大小）计算风量的补偿量并调整当前的风量值（即调整直流电机7转速），转检测油烟浓度、水汽浓度步骤，参见图4。

作为进一步的改进，本发明一种具有风量调节功能的吸油烟机的控制系统的控制方法，包括以下步骤：吸油烟机启动，检测油烟浓度、水汽浓度和直流电机反向电动势，主控芯片58将油烟浓度、水汽浓度检测值与初始设定范围进行比较或综合计算，当油烟浓度或水汽浓度（检测值）超出初始设定范围时主控芯片58根据油烟浓度或水汽浓度（检测值）偏离初始设定范围的偏离量（大小）计算风量的补偿量并调整当前的风量值；主控芯片58将直流电机反向电动势检测值与初始设定范围进行比较或综合计算，当直流电机反向电动势（检测值）超出初始设定范围时根据直流电机反向电动势（检测值）偏离初始设定范围的偏离量（大小）计算风量的补偿量并调整当前的风量值，转检测油烟浓度、水汽浓度和直流电机反向电动势步骤，参见图5。

本发明实施例所述油烟浓度、水汽浓度、直流电机反向电动势的初始设定范围是指该型号吸油烟机在某一种工作状态时油烟浓度、水汽浓度、风道排气状况对应的标准数值范围，可根据实际情况通过检测统计确定。

当出风口9气压或者直流电机7驱动电流发生变化，由于阻力增加从而无法提供最合理的风量时，出风口气压传感器或者电机驱动传感器就会监测到这种变化，并反馈给主控芯片58，主控芯片58经过运算，得出合理风量补偿量，然后把运算结果再传递给直流电机7的电机驱动芯片56，驱动直流电机7通过提高转速来做到风量的基本恒定。

同样，当厨房中的水汽或油烟浓度有变化，进风口水汽传感器或进风口油烟传感器将采集到的信号发送给主控芯片58，主控芯片58经计算根据水汽浓度或者油烟浓度的变化驱动直流电机7加速或减速以维持合理的风量。

本发明这种具有厨房环境检测和风量风压反馈功能的吸油烟机，始终使吸油烟机处在最合理的工作状态，通过直流电机7的实时变速调整风量来满足当前烹饪方式和厨房内的油烟环境，可以起到节能的目的。当采用产生油烟量相对较少的烹饪方式时，降低直流电机7转速，从而降低噪音，给用户一个静音舒适的厨房环境，当油烟变大或外界压力变大时，提升直流电机7转速。

本发明克服了现有技术考虑因素片面的问题，充分考虑了可能影响抽油烟效果的各种因素，通过主控芯片综合处理各种信号数据，使得设备效果更加智能，也更加节能环保。需要特别指出的是，主控芯片58综合处理各种信号数据的数据处理技术是本领域技术人员可以知晓的，但是从来没有人想到将进风口油烟传感器、进风口水汽传感器、出风口气压传感器、直流电机反向电动势的检测信号综合起来考虑，这也是本专利申请经过长期的市场研究和生产实践而独创的发明构思，并且在生产中得到了更好的技术效果。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有风量调节功能的吸油烟机的控制系统，其特征是：所述控制系统主要包括电源模块、电机驱动模块、系统控制模块，电源模块为电机驱动模块和系统控制模块工作提供直流电源，系统控制模块包括主控芯片、从控芯片、传感器组，从控芯片与按键输入、系统显示界面以及主控芯片均连接，主控芯片与传感器组连接，电机驱动模块由智能功率模块、电机驱动芯片、采样及保护电路组成，电机驱动芯片与主控芯片、智能功率模块、采样及保护电路均连接，采样及保护电路与直流电机、智能功率模块连接，传感器组检测吸油烟机运行状态并输入到主控芯片，主控芯片对吸油烟机运行状态判断后确定风量值发送给电机驱动模块，从而驱动直流电机工作。

2.根据权利要求1所述的吸油烟机的控制系统，其特征是：所述传感器组包括进风口油烟传感器、进风口水汽传感器，进风口油烟传感器用来检测进风口的油烟浓度，进风口水汽传感器用来检测进风口的水汽浓度。

3.根据权利要求2所述的吸油烟机的控制系统，其特征是：所述采样及保护电路中设置有直流电机反向电动势检测模块，直流电机反向电动势检测模块与直流电机、智能功率模块连接并用来检测直流电机的驱动电流。

4.根据权利要求2所述的吸油烟机的控制系统，其特征是：所述传感器组还设置有出风口气压传感器，出风口气压传感器用来检测出风口的气压。

5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的吸油烟机的控制系统，其特征是：所述直流电机为直流变频电机。

6.一种如权利要求1～4任一权利要求所述的控制系统的控制方法，其特征是包括以下步骤：吸油烟机启动，检测油烟浓度、水汽浓度，当油烟浓度或水汽浓度超出初始设定范围时根据油烟浓度或水汽浓度偏离初始设定范围的偏离量计算风量的补偿量并调整当前的风量值。

7.一种如权利要求1～4任一权利要求所述的控制系统的控制方法，其特征是包括以下步骤：吸油烟机启动，检测油烟浓度、水汽浓度和直流电机反向电动势，当油烟浓度或水汽浓度超出初始设定范围时根据油烟浓度或水汽浓度偏离初始设定范围的偏离量计算风量的补偿量并调整当前的风量值；当直流电机反向电动势超出初始设定范围时根据直流电机反向电动势偏离初始设定范围的偏离量计算风量的补偿量并调整当前的风量值。

8.一种具有风量调节功能的吸油烟机，包括机体、直流电机，所述直流电机安装在机体上，其特征是：所述吸油烟机设置有权利要求1～4任一权利要求所述的控制系统。

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