CN104949163A - 一种灶具熄火控制电路及采用该电路的灶具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灶具熄火控制电路及采用该电路的灶具，该灶具熄火控制电路包括具有主控制线圈和从控制线圈的燃气电磁阀，以及用于使主控制线圈产生电磁场的热电偶，还包括主供电电路、备用供电电路以及受控于熄火指令的主放电开关和受控于备用熄火指令的从放电开关；主放电开关连接在主供电电路与主控制线圈之间，以消除主控制线圈的电磁场；从放电开关连接在备用供电电路与燃气电磁阀的从控制线圈之间，以形成与主控制线圈相反的电磁场。该灶具熄火控制电路采用双线圈电磁阀通过主控制线圈和从控制线圈的双重协同控制作用，通过主控制线圈进行熄火控制，且在主控制线圈的失效时，通过从控制线圈进行熄火控制，大大提高了灶具的安全性。

Description

一种灶具熄火控制电路及采用该电路的灶具

技术领域

本发明涉及一种控制电路，尤其涉及一种灶具熄火控制电路及采用该电路的灶具。

背景技术

燃气灶具是家庭必备的一种重要的厨房用具，灶具燃气的开关一般为电磁阀，电磁阀是一个电磁铁，通电后有磁场产生，能吸合阀芯的连杆，使燃气阀门的进气孔打开，失电后靠自身弹簧力的作用又能自动复位，封住燃气气孔，保证燃气不会外溢。

为了使灶具突然熄火后能立即关闭电磁阀，防止燃气外溢，灶具的炉头上会设置有热电偶。热电偶是两根不同材料焊接在一起的合金丝，当一端加热另一端冷却时，能在两合金丝之间产生电动势(电压)。产生电动势的大小决定于合金丝的材料性质和加热温度。在火焰上加热时，热电偶两端产生的电动势提供给电磁阀，电磁阀得电维持吸合，保持了燃气的导通；当发生意外熄火时，热电偶两端的电动势消失，电磁阀失电释放堵住燃气通路，防止燃气外溢。

集成灶是一种集吸油烟机、燃气灶、消毒柜、储藏柜等多种功能于一体的燃气灶具，其具有节省空间、抽油烟效果好、节能低耗环保等优点，应用广泛。

但是集成灶也存在一个致命的缺陷，即吸油烟机的风机是设置在灶台下方，油烟由风机牵引向下吸排，如果吸油烟机的吸风量过大或者由于外界环境因素导致火焰突然加强时，燃气灶的火焰会被吸入吸油烟机内，火焰向下吸排会造成整个集成灶烧毁，存在火灾隐患。

因此，大多数集成灶内都设置有防火墙保护装置。防火墙保护装置包括设置在灶具吸油烟机风道内的温度传感器，温度传感器与主控芯片电连接，主控芯片输出的熄火指令控制热电偶回路中的控制开关。当有明火进入风道或风道内温度过高时，与风道内的温度传感器电连接的主控芯片会输出熄火指令，熄火指令断开控制开关，热电偶回路被断开，控制燃气气路的电磁阀失去磁性，电磁阀弹出将燃气切断，防止火灾的发生。

现有的控制开关是一个电磁继电器，在接收到熄火指令后电磁继电器强行断开从而断开热电偶回路。电磁继电器在多次打开和关闭后，触点内阻会增加很多，导致热电偶所产生的电动势不足以维持主电磁阀的吸合，从而导致灶具无法正常使用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种安全可靠的灶具熄火控制电路及采用该电路的灶具。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种灶具熄火控制电路，包括具有主控制线圈和从控制线圈的燃气电磁阀，以及用于使所述主控制线圈产生电磁场的热电偶，还包括主供电电路、备用供电电路以及受控于熄火指令的主放电开关和受控于备用熄火指令的从放电开关；

所述主放电开关连接在主供电电路与主控制线圈之间，以消除主控制线圈的电磁场；

所述从放电开关连接在备用供电电路与燃气电磁阀的从控制线圈之间，以形成与主控制线圈相反的电磁场。

本发明中主控制线圈的电磁场指由热电偶供电产生的电磁场。

本发明中备用供电电路形成与主控制线圈相反的电磁场应理解为产生的备用供电电路在从控制线圈中产生的磁场方向与热电偶产生的磁场方向相反，具体的大小比例关系需要根据主控制线圈和从控制线圈的型号设定。

本发明的熄火控制电路中采用双线圈的电磁阀(即具有主控制线圈和从控制线圈的燃气电磁阀)，通过主控制线圈和从控制线圈的双重协同控制作用，通过主控制线圈进行控制，且在主控制线圈的控制回路(包括主线圈、主供电电路和主放电开关)失效的情况下，通过从控制线圈进行熄火控制，大大提高了燃气灶熄火电路的可靠性，提高了燃气灶的安全性。

所述主供电电路包括电源和储能电容，所述储能电容的正极通过一限流电阻与电源相连，负极接地；

主放电开关的一端与储能电容的正极相连，另一端接主控制线圈的负极。

本发明中主控制线圈的正极指主控制线圈与热电偶正极相连的一端。

在限流电阻的限流作用下，电源产生的电流较小，不足以使主控制线圈产生足够的磁场以抵消热电偶所引起的磁场。通过设置储能电容，当主放电开关断开时，储能电容充电，当主放电开关导通时，储能电容放电，形成较大的放电电流，进而使主控制线圈产生足够的磁场，以抵消热电偶所引起的磁场使电磁阀短时间失去磁性而弹出，阻断燃气管道。

作为优选，所述主放电开关包括N沟道MOS管，所述MOS管的栅极作为主放电开关的控制端接收熄火指令，漏极与所述储能电容的正极相连，源极与所述的主控制线圈相连。

MOS管是一个通过改变电压来控制电流的器件，输入阻抗高，使用MOS管做开关管，其输入阻抗高达100MΩ，这对激励信号不会产生压降，只要有一点电压就可驱动，且MOS管开关速度快，不存在二次击穿。

实际应用时，主放电开关也采用P沟道的MOS管实现，相应的各个管脚的连接也进行适应性改变。

熄火指令通常为数字信号，驱动能力有限，为提高其驱动能力，进一步优选，所述主放电开关还包括三级管，所述三级管的集电极与所述MOS管的栅极连接，且通过上拉电阻与电源相连；

发射极接地，且发射极和集电极间通过偏置电阻连接；

基极通过限流电阻作为主放电开关的控制端接收熄火指令。

作为优选，所述的灶具熄火控制电路还设有保护电容，保护电容的正极接电源，负极接地；

保护电容的正极还通过所述上拉电阻与MOS管的栅极连接。

当电源接通时，电源给保护电容充电，当电源断电时，保护电容放电使主放电开关导通，进而强制电磁阀切断燃气管道，使燃气灶熄火，防止因电源断电而引起安全问题，大大降低了安全事故的发生概率。

本发明还公开了一种灶具，包括用于采集灶具风道温度的传感器，用于接收传感器信号以发送熄火指令的主控芯片，以及根据熄火指令关闭燃气电磁阀的灶具熄火控制电路，所述灶具熄火控制电路为上述的灶具熄火控制电路。

所述的灶具还包括熄火检测电路，所述的熄火检测电路在主放电开关接收到熄火指令后，根据所述的传感器信号形成备用熄火指令，以控制灶具熄火控制电路关闭燃气电磁阀。

通常熄火检测电路在主放电开关接收到熄火指令后延时一定的时间(延时时间可根据需要设定，通常为3～5s，请确认该时长是否合理)，根据风道温度判断熄火指令是否成功执行(即燃气灶是否成功熄火)，若成功执行，则熄火检测电路不形成备用熄火指令，否则，形成备用熄火指令，使灶具熄火控制电路中的备用供电电路导通，利用备用供电电路为从控制线圈供电，以产生与主控制线圈相反的磁场，进而切断燃气管道，使燃气灶熄火。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

采用双线圈电磁阀通过主控制线圈和从控制线圈的双重协同控制作用，通过主控制线圈进行熄火控制，且在主控制线圈的失效的情况下，通过从控制线圈进行熄火控制，大大提高了燃气灶熄火电路的可靠性，提高了燃气灶的安全性。

附图说明

图1为本发明灶具熄火控制电路。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，下面结合优选实施例及其附图对本发明作进一步详细描述。

本实施例的灶具熄火控制电路，如图1所示，包括具有主控制线圈和从控制线圈的燃气电磁阀(即图中双线圈电磁阀)，以及用于使主控制线圈产生电磁场的热电偶，当热电偶受热时，热电偶产生电动势，为主控制线圈供电产生磁场，使燃气电磁阀吸合，燃气气路打开，从而维持灶具火焰的正常燃烧。

本实施例中热电偶具有两个引脚，即正极2和负极1。对于双线圈电磁阀而言，其主控制线圈和从控制线圈均以1端作为正极，2端作为负极。

还包括主供电电路、备用供电电路以及受控于熄火指令的主放电开关和受控于备用熄火指令的从放电开关；主放电开关连接在主供电电路与主控制线圈之间，以消除主控制线圈的磁场；从放电开关连接在备用供电电路与燃气电磁阀的从控制线圈之间，以形成与主控制线圈相反的电磁场。

主供电电路包括电源(12V)和储能电容C20，储能电容C20的正极通过一限流电阻R19(本实施例中为2KΩ)与电源相连，负极接地。

本实施例中主供电电路以储能电容C20的正、负极作为输出端(供电端)为主控制线圈供电，其中正极通过主放电开关与主控制线圈的负极连接，负极直接与主控制线圈的正极连接。

主放电开关的一端与储能电容的正极相连，另一端接主控制线圈的负极。

本实施例中主放电开关包括N沟道MOS管Q7，MOS管Q的栅极作为主放电开关的控制端接收熄火指令，漏极与储能电容C20的正极相连，源极与主控制线圈的负极相连。

本实施例中采用的N沟道MOS管的源极和漏极之间集成有一寄生二极管(肖特基二极管)，以提高MOS管的开关速度。

由于熄火指令为数字信号，驱动能力有限，主放电开关还设有三级管Q3，三级管的集电极与MOS管Q7的栅极连接，且通过上拉电阻R24(本实施例中为2KΩ)与电源相连；发射极接地，且发射极和集电极间通过偏置电阻R21(本实施例中为100KΩ)连接；基极连接一限流电阻R25(本实施例中为10KΩ)作为主放电开关的控制端接收熄火指令。

为避免反接，电源与限流电阻R19之间串联有防反接二极管D10(IN4007)，电源与上拉电阻R24直接串联有防反接二极管D1(IN4007)，防反接二极管D10和D1正极与电源连接。

当主供电电路中的电源断电时，即使主放电开关接收到熄火指令后，主控制线圈也无法产生用以抵消主控制线圈的磁场。为避免出现因此而引起的安全事故，本实施例的熄火控制电路中还设有保护电容C4，保护电容C4的正极接电源，负极接地；保护电容的正极还通过上拉电阻R24与MOS管Q7的栅极连接。

本实施例中备用供电电路包括一电源(5V)和二极管D28，该电源通过从放电开关串联至二极管D28(SS14)的正极，二极管D28的负极串联一降压电阻R14(本实施例中为10KΩ)，降压电阻R14的另一端通过稳压二极管D27(ZMM12)接地，其中稳压二极管D27的负极接地，正极与从控制线圈的负极相连接。

本实施例中从放电开关包括PNP型三级管Q4，其中三极管Q4的基极连接限流电阻R13(本实施例中为10KΩ)作为从放电开关的控制端以接收备用熄火指令，发射极与电源连接，且基极和发射极之间连接偏置电阻R15(本实施例中为100KΩ)，集电极与备用供电电路中的二极管D28的正极连接。

本实施例中降压电阻R14的最大压降为1.5V，功率为0.225w，且通过设置二极管D28能够有效降低功耗(使系统电流降低200μA)。

本实施例中的灶具，包括用于采集灶具风道温度的传感器，用于接收传感器信号以发送熄火指令的主控芯片(本实施例中为单片机)，以及根据熄火指令关闭燃气电磁阀的灶具熄火控制电路。

该灶具还包括熄火检测电路，熄火检测电路在主放电开关接收到熄火指令后，根据传感器信号形成备用熄火指令，以控制灶具熄火控制电路关闭燃气电磁阀。

本实施例中熄火检测电路包括延时电路、比较电路，延时电路以熄火指令作为触发信号，当接收到熄火指令后开始计时，当设定的延时时间结束后，触发比较电路，使比较电路根据传感器信号向备用供电电路发送或不发生备用熄火指令。

本实施例的灶具熄火原理如下：

当灶具正常工作时，主控芯片发出的熄火指令为高电平，此时三极管Q3导通，MOS管Q7的栅极为低电平，MOS管Q7截止，主供电电路与主控制线圈之间断开，热电偶单独为主控制线圈供电，此时电磁阀吸合，燃气灶正常工作。

当有明火进入灶具的风道，或者其他原因引起灶具风道温度过高时，风道内的温度传感器将信号传递给主控芯片，主控芯片发出的熄火指令为低电平，此时三极管Q3截止，MOS管Q7栅极的输入高电平，使MOS管Q7导通，在主控制线圈的两端形成抵消控制线圈工作电压的电势，使主控制线圈失去磁性，释放电磁阀关闭燃气回路，及时熄灭灶具，防止火灾的发生。

在灶具正常工作时，若主供电电路中的电源正常，该电源给保护电容C4充电。此时，一旦电源断电时，保护电容C4放电充当电源，迅速将MOS管Q7栅极的电平拉高，使MOS管Q7导通，在主控制线圈的两端形成抵消控制线圈工作电压的电势，使主控制线圈失去磁性，释放电磁阀关闭燃气回路，及时熄灭灶具，防止火灾的发生。

当主供电电路接收到熄火指令后(应理解为接收到低电平的熄火指令时)，同时触发熄火检测电路中延时电路，延时电路开始计时，当延时结束后，触发比较电路工作，比较电路根据此时传感器采集到的传感器信号形成相应的备用熄火指令。

本实施例中若燃气灶正常熄火(传感器采集到的温度低于设定的阈值，该阈值根据燃气灶正常熄火后的实际风道温度设定)，备用熄火指令为高电平；若燃气灶未正常熄火(即传感器采集到的温度大于或等于设定的阈值)，比较电路输出的备用熄火指令为低电平。

当备用供电电路接收到的备用熄火指令为高电平时，说明燃气灶在主供电电路的作用下已经正常熄火，此时三极管Q4截止(即备用放电开关断开)，备用供电电路与从控制线圈断开，此时从控制线圈中不产生电磁场。

当备用供电电路接收到的备用熄火指令为低电平时，说明燃气灶在主供电电路的作用下未正常熄火，此时三极管Q4导通(即备用放电开关导通)，备用供电电路为从控制线圈供电，此时从控制线圈中产生与主控制线圈相反的电磁场并相互抵消，使整个电磁阀暂时失去磁性，电磁阀弹出，阻断燃气通道，使燃气灶熄火。

为简化电路，提高集成度，降低电路成本，比较电路可以直接通过主控芯片实现。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种灶具熄火控制电路，包括具有主控制线圈和从控制线圈的燃气电磁阀，以及用于使所述主控制线圈产生电磁场的热电偶，其特征在于，还包括主供电电路、备用供电电路以及受控于熄火指令的主放电开关和受控于备用熄火指令的从放电开关；

所述主放电开关连接在主供电电路与主控制线圈之间，以消除主控制线圈的电磁场；

所述从放电开关连接在备用供电电路与燃气电磁阀的从控制线圈之间，以形成与主控制线圈相反的电磁场。

2.根据权利要求1所述的灶具熄火控制电路，其特征在于，所述主供电电路包括电源和储能电容，所述储能电容的正极通过一限流电阻与电源相连，负极接地；

主放电开关的一端与储能电容的正极相连，另一端接主控制线圈的负极。

3.根据权利要求2所述的灶具熄火控制电路，其特征在于，所述主放电开关包括N沟道MOS管，所述MOS管的栅极作为主放电开关的控制端接收熄火指令，漏极与所述储能电容的正极相连，源极与所述的主控制线圈相连。

4.根据权利要求3所述的灶具熄火控制电路，其特征在于，所述主放电开关还包括三级管，所述三级管的集电极与所述MOS管的栅极连接，且通过上拉电阻与电源相连；

发射极接地，且发射极和集电极间通过偏置电阻连接；

基极通过限流电阻作为主放电开关的控制端接收熄火指令。

5.根据权利要求4所述的灶具熄火控制电路，其特征在于，还设有保护电容，保护电容的正极接电源，负极接地；

保护电容的正极还通过所述上拉电阻与MOS管的栅极连接。

6.一种灶具，包括用于采集灶具风道温度的传感器，用于接收传感器信号以发送熄火指令的主控芯片，以及根据熄火指令关闭燃气电磁阀的灶具熄火控制电路，其特征在于，所述灶具熄火控制电路为权利要求1～5任一项所述的灶具熄火控制电路。

7.根据权利要求6所述的灶具，其特征在于，还包括熄火检测电路，所述的熄火检测电路在主放电开关接收到熄火指令后，根据所述的传感器信号形成备用熄火指令，以控制灶具熄火控制电路关闭燃气电磁阀。