CN105423385A - 基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，主要由中央处理器，均与中央处理器相连接的A/D模数转换器、电机、报警器、显示器、电源，与A/D模数转换器相连接的烟雾传感器，串接在烟雾传感器与A/D模数转换器之间的信号抗干扰处理电路，以及串接在电源与中央处理器之间的有源整流滤波稳压电路组成；其特征在于，在A/D模数转换器与中央处理器之间还串接有带通滤波放大电路；所述带通滤波放大电路则由信号放大电路，以及信号滤波放大电路组成。本发明的智能家用抽油烟机的控制系统能准确的采集油烟的浓度值，并准确的控制抽油烟机进行自动开启或关闭，给人们提供一个良好的生活环境。

Description

基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统

技术领域

本发明涉及一种基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统。

背景技术

目前国内生产、销售的抽油烟机，都是有按键开关，以便对抽油烟机进行操作，而这种抽油烟机的按键开关在使用中容易出现失效、灵敏度降低等问题。而且，人们在使用后常常会出现忘记关闭抽油烟机，因此造成能源大量的浪费。

因此，人们现在急需一种能根据油烟的浓度来控制抽油烟机进行自动开启或关闭的抽油烟机控制系统，来实现便捷、环保、节能的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的抽油烟机不能根据油烟的浓度来控制抽油烟机进行自动开启或关闭的缺陷，本发明提供一种基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统。

本发明通过以下技术方案来实现：基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，主要由中央处理器，均与中央处理器相连接的A/D模数转换器、电机、报警器、显示器、电源，与A/D模数转换器相连接的烟雾传感器，串接在烟雾传感器与A/D模数转换器之间的信号抗干扰处理电路，以及串接在电源与中央处理器之间的有源整流滤波稳压电路组成。同时，在A/D模数转换器与中央处理器之间还串接有带通滤波放大电路；所述带通滤波放大电路则由与A/D模数转换器相连接的信号放大电路，以及与信号放大电路相连接的信号滤波放大电路组成；所述信号滤波放大电路的输出端与中央处理器相连接。

所述信号放大电路由放大器P1，负极与放大器P1的正极相连接、正极经电阻R11后作为信号放大电路的输入端并与A/D模数转换器相连接的极性电容C11，N极经电阻R15后与放大器P1的输出端相连接、P极顺次经电阻R13和电阻R12后与极性电容C11的正极相连接的二极管D9，以及一端与极性电容C11的正极相连接、另一端接地的电阻R14组成；所述放大器P1的输出端作为信号放大电路的输出端并与信号滤波放大电路相连接。

所述信号滤波放大电路由放大器P2，二极管D11，N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R16后与放大器P1的输出端相连接的二极管D10，正极经电阻R17后与放大器P2的正极相连接、负极经电阻R18后与二极管D11的P极相连接的极性电容C12，正极与放大器P2的正极相连接、负极接地的极性电容C13，正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R19后与二极管D11的P极相连接的极性电容C14，以及正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R20后与二极管D11的N极相连接的极性电容C15组成；所述放大器P2的负极接地；所述极性电容C15的负极作为信号滤波放大电路的输出端。

所述有源整流滤波稳压电路由变压器T，其中一个输入端与变压器T的原边电感线圈的同名端相连接、另一个输入端与变压器T的原边电感线圈的非同名端相连接的二极管整流器U2，正极与二极管整流器U2的负极输出端相连接、负极与二极管整流器U2的正极输出端相连接的极性电容C6，以及分别与二极管整流器U2的正极输出端和负极输出端相连接的三端稳压电路组成；所述变压器T的原边电感线圈的同名端和非同名端共同形成有源整流滤波稳压电路的输入端与电源相连接。

所述三端稳压电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，二极管D8，正极经电阻R11后与二极管整流器U2的正极输出端相连接、负极经电阻R14后与三极管VT3的基极相连接的极性电容C7，P极经电阻R12后与极性电容C7的正极相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D6，正极与三极管VT5的基极相连接、负极经电阻R15后与三极管VT4的基极相连接的极性电容C8，N极与三极管VT5的集电极相连接、P极经电阻R13后与极性电容C8的负极相连接的二极管D7，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端与二极管D8的P极相连接的电阻R16，正极与三极管VT4的基极相连接、负极经电阻R17后与二极管D8的N极相连接的极性电容C9，以及正极经电阻R18后与三极管VT4的发射极相连接、负极与二极管D8的N极共同形成三端稳压电路的输出端并与中央处理器相连接的极性电容C10组成；所述三极管VT3的发射极与三极管VT4的集电极相连接、该三极管VT3的集电极接地；所述二极管D6的N极与二极管整流器U2的负极输出端相连接。

所述信号抗干扰处理电路则由与烟雾传感器相连接的集成信号处理电路，以及与集成信号处理电路相连接的信号滤波电路组成；所述信号滤波电路的输出端与A/D模数转换器相连接。

所述集成信号处理电路由处理芯片U1，三极管VT1，三极管VT2，二极管D1，正极与二极管D1的P极相连接、负极经电阻R1后接地的极性电容C1，N极经电阻R5后与二极管D1的N极相连接、P极经电阻R7后与三极管VT2的基极相连接的二极管D3，负极经电阻R6后与三极管VT1的发射极相连接、正极经电阻R3后与三极管VT2的集电极相连接的极性电容C3，P极经电阻R4后与极性电容C3的正极相连接、N极与处理芯片U1的TR管脚相连接的二极管D2，P极顺次经电阻R2和极性电容C2后与三极管VT2的集电极相连接、N极与处理芯片U1的R管脚相连接的二极管D4，以及正极与三极管VT1的集电极相连接、负极与处理芯片U1的Q管脚相连接的极性电容C4组成；所述极性电容C3的负极与二极管D3的N极相连接；处理芯片U1的VC管脚与三极管VT1的基极相连接、其CV管脚和DIS管脚分别与三极管VT2的发射极相连接、其GND管脚接地、其THR管脚作为集成信号处理电路的输出端并与信号滤波电路相连接；所述二极管D1的P极作为集成信号处理电路的输入端并与烟雾传感器相连接。

所述信号滤波电路由场效应管MOS，一端与处理芯片U1的THR管脚相连接、另一端与场效应管MOS的栅极相连接的电阻R8，P极与场效应管MOS的源极相连接、N极经电阻R9后与场效应管MOS的漏极相连接的二极管D5，以及正极经电阻R10后与二极管D5的N极相连接、负极接地的极性电容C5组成；所述极性电容C5的正极作为信号滤波电路的输出端。

为确保本发明的实际使用效果，所述的烟雾传感器优先采用JTY-GD-T12型烟雾传感器来实现；而报警器则优先采用具有高灵敏度的HARBT-6000-T报警器来实现；同时处理芯片U1优先采用KA555集成芯片来实现。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的带通滤波放大电路能将A/D模数转换器输出的数据信号进行放大，还可将该放大后的数据信号中的偏执信号进行消除后再次滤波放大后输出，因此，确保了中央处理器能接收到稳定的烟雾的浓度信号的准确性。

(2)本发明的有源整流滤波稳压电路能为中央处理器提供稳定的12V直流电压，因此，该有源整流滤波稳压电路能确保中央处理器工作的稳定性。

(3)本发明的信号抗干扰处理电路能对烟雾传感器输出的信号进行抗干扰处理，还能防止烟雾传感器输出的信号中的高频干扰信号窜入A/D模数转换器，从而确保了本发明的抽油烟机的节能控制系统对抽油烟机的工作控制的准确性。

(4)本发明采用了烟雾传感器，该烟雾传感器的性能稳定，采集信息的范围广，能准确的对采集范围内的烟雾的浓度进行采集，从而提高了本发明的智能抽油烟机的控制系统能准确的控制抽油烟机进行自动开启或关闭。

(5)本发明的智能抽油烟机的控制系统，使抽油烟机实现了自动化开启与关闭，给家庭节省了开支，并且能充分提高了抽油烟机的有效寿命，减小了使用成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明的信号抗干扰处理电路的电路结构示意图。

图3为本发明的有源整流滤波稳压电路的电路结构示意图。

图4为本发明的带通滤波放大电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明主要由中央处理器，均与中央处理器相连接的A/D模数转换器、电机、报警器、显示器、电源，与A/D模数转换器相连接的烟雾传感器，串接在A/D模数转换器与中央处理器之间的带通滤波放大电路，串接在电源与中央处理器之间的有源整流滤波稳压电路，以及串接在烟雾传感器与A/D模数转换器之间的信号抗干扰处理电路组成。其中，该信号抗干扰处理电路如图2所示，其由集成信号处理电路和信号滤波电路组成。

为确保本发明的可靠运行，所述的中央处理器优先采用LTC3455集成芯片，该LTC3455集成芯片的SW管脚与显示器相连接，OUT管脚与电机相连接，SE管脚相连接的报警器。所述的电源为220V交流电压通过有源整流滤波稳压电路进行变压滤波后转换为12V直流电压，该12V直流电压为中央处理器供电。

如图2所示，所述集成信号处理电路由处理芯片U1，三极管VT1，三极管VT2，二极管D1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C4，二极管D1，二极管D2，二极管D3，以及二极管D4组成。

连接时，极性电容C1的正极与二极管D1的P极相连接、负极经电阻R1后接地。二极管D3的N极经电阻R5后与二极管D1的N极相连接、P极经电阻R7后与三极管VT2的基极相连接。极性电容C3的负极经电阻R6后与三极管VT1的发射极相连接、正极经电阻R3后与三极管VT2的集电极相连接。二极管D2的P极经电阻R4后与极性电容C3的正极相连接、N极与处理芯片U1的TR管脚相连接。

所述二极管D4的N极与处理芯片U1的R管脚相连接、其P极经电阻R2后与极性电容C2的负极相连接，所述极性电容C2的正极则与三极管VT2的集电极相连接。极性电容C4的正极与三极管VT1的集电极相连接、负极与处理芯片U1的Q管脚相连接。

所述极性电容C3的负极与二极管D3的N极相连接；处理芯片U1的VC管脚与三极管VT1的基极相连接、其CV管脚和DIS管脚分别与三极管VT2的发射极相连接、其GND管脚接地、其THR管脚作为集成信号处理电路的输出端并与信号滤波电路相连接；所述二极管D1的P极作为集成信号处理电路的输入端并与烟雾传感器相连接。

进一步，所述信号滤波电路由场效应管MOS，电阻R8，电阻R9，电阻R10，极性电容C5，以及二极管D5组成。

连接时，电阻R8的一端与处理芯片U1的THR管脚相连接、另一端与场效应管MOS的栅极相连接。二极管D5的P极与场效应管MOS的源极相连接、N极经电阻R9后与场效应管MOS的漏极相连接。极性电容C5的正极经电阻R10后与二极管D5的N极相连接、负极接地。所述极性电容C5的正极作为信号滤波电路的输出端并与A/D模数转换器相连接。

本发明在运行时，极性电容C1与电阻R1相连接后接地是为了消除烟雾传感器输入的电流信号中的静电干扰电流，通过消除静电干扰的电流信号经三极管VT1、三极管VT2、极性电容C2、二极管D2、二极管D4组成的抗干扰电路将电流信号中的不规则电流干扰信号进行消除，该经过抗干扰电路处理后的电流信号传输给处理芯片U1进行处理后转换为模拟信号，该模拟信号经处理芯片U1的THR管脚传输给由场效应管MOS、二极管D5、电阻R10、极性电容C5组成的信号滤波电路进行滤波处理后输出。

所述有源整流滤波稳压电路如图3所示，其由变压器T，其中一个输入端与变压器T的原边电感线圈的同名端相连接、另一个输入端与变压器T的原边电感线圈的非同名端相连接的二极管整流器U2，正极与二极管整流器U2的负极输出端相连接、负极与二极管整流器U2的正极输出端相连接的极性电容C6，以及分别与二极管整流器U2的正极输出端和负极输出端相连接的三端稳压电路组成；所述变压器T的原边电感线圈的同名端和非同名端共同形成有源整流滤波稳压电路的输入端与电源相连接。

进一步，所述三端稳压电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，极性电容C7，极性电容C8，极性电容C9，极性电容C10，二极管D6，二极管D7，以及二极管D8组成。

连接时，极性电容C7的正极经电阻R11后与二极管整流器U2的正极输出端相连接、负极经电阻R14后与三极管VT3的基极相连接。二极管D6的P极经电阻R12后与极性电容C7的正极相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接。极性电容C8的正极与三极管VT5的基极相连接、负极经电阻R15后与三极管VT4的基极相连接。二极管D7的N极与三极管VT5的集电极相连接、P极经电阻R13后与极性电容C8的负极相连接。

所述电阻R16的一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端与二极管D8的P极相连接。极性电容C9的正极与三极管VT4的基极相连接、负极经电阻R17后与二极管D8的N极相连接。极性电容C10的正极经电阻R18后与三极管VT4的发射极相连接、负极与LTC3455集成芯片的VC管脚相连接。所述三极管VT3的发射极与三极管VT4的集电极相连接、该三极管VT3的集电极接地；所述二极管D6的N极与二极管整流器U2的负极输出端相连接。所述二极管D8的N极与LTC3455集成芯片的PV管脚相连接。

本发明在运行时，有源整流滤波稳压电路通过变压器T将220V交流电压进行降压后转换为12V低电压，该12V低电压经二极管整流器U2整流后生成12V直流电压，12V直流电压经滤波极性电容C6进行过滤后输出平稳的12V直流电压。

所述带通滤波放大电路如图4所示，其由信号放大电路和信号滤波放大电路组成；所述信号放大电路由放大器P1，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，极性电容C11，以及二极管D9组成。

连接时，极性电容C11的负极与放大器P1的正极相连接、正极经电阻R11后作为信号放大电路的输入端并与A/D模数转换器相连接。二极管D9的N极经电阻R15后与放大器P1的输出端相连接、P极顺次经电阻R13和电阻R12后与极性电容C11的正极相连接。电阻R14的一端与极性电容C11的正极相连接、另一端接地。所述放大器P1的输出端作为信号放大电路的输出端并与信号滤波放大电路相连接。

进一步，所述信号滤波放大电路由放大器P2，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，极性电容C12，极性电容C13，极性电容C14，极性电容C15，二极管D10，以及二极管D11组成。

连接时，二极管D10的N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R16后与放大器P1的输出端相连接。极性电容C12的正极经电阻R17后与放大器P2的正极相连接、负极经电阻R18后与二极管D11的P极相连接。极性电容C13的正极与放大器P2的正极相连接、负极接地。极性电容C14的正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R19后与二极管D11的P极相连接。极性电容C15的正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R20后与二极管D11的N极相连接。所述放大器P2的负极接地；所述极性电容C15的负极作为信号滤波放大电路的输出端并与该LTC3455集成芯片的IN管脚相连接。

本发明在运行时，带通滤波放大电路中的信号放大电路能将A/D模数转换器输出的数据信号进行放大，该放大后的数据信号由信号滤波放大电路进行消除信号中的偏执信号后并再次滤波放大后输出，因此，确保了中央处理器能接收到稳定的烟雾的浓度信号的准确性。

运行时，所述的烟雾传感器优先采用JTY-GD-T12型烟雾传感器，该烟雾传感器用于采集油烟的浓度值，并将采集到的油烟的浓度信号经信号抗干扰处理电路进行抗干扰处理后转换为模拟信号传输给A/D模数转换器。所述的A/D模数转换器将该模拟信号转换为数据信号传输给中央处理器。所述的中央处理器内设定有油烟的最低浓度值，该中央处理器将接收到的数据信号转换为数据值并与油烟的最低浓度值进行比对。

如果转换得到的数据值大于设定的油烟的最低浓度值时报警器开始报警，同时，中央处理器输出控制电流给电机，该电机得电后启动，此时抽油烟机开始工作。当烟雾传感器采集到的油烟的浓度值经中央处理器进行比对，如果小于设定的油烟的最低浓度值时，该中央处理器停止输出电流，电机失电，抽油烟机停止工作。

其中，所述的显示器用于显示油烟的实际浓度值、中央处理器内置的油烟的最低浓度值，以及油烟的实际浓度值与中央处理器内置的油烟的最低浓度值的差值，便于人们了解空气中的油烟的实际情况。

为确保本发明的可靠运行，所述的A/D模数转换器优先采用性能稳定的ADC9008AD模数转换器，而报警器则采用了具有高灵敏度的HARBT-555S-T报警器。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (10)

1.基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，主要由中央处理器，均与中央处理器相连接的A/D模数转换器、电机、报警器、显示器、电源，与A/D模数转换器相连接的烟雾传感器，串接在烟雾传感器与A/D模数转换器之间的信号抗干扰处理电路，以及串接在电源与中央处理器之间的有源整流滤波稳压电路组成；其特征在于，在A/D模数转换器与中央处理器之间还串接有带通滤波放大电路；所述带通滤波放大电路则由与A/D模数转换器相连接的信号放大电路，以及与信号放大电路相连接的信号滤波放大电路组成；所述信号滤波放大电路的输出端与中央处理器相连接。

2.根据权利要求1所述的基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，其特征在于，所述信号放大电路由放大器P1，负极与放大器P1的正极相连接、正极经电阻R11后作为信号放大电路的输入端并与A/D模数转换器相连接的极性电容C11，N极经电阻R15后与放大器P1的输出端相连接、P极顺次经电阻R13和电阻R12后与极性电容C11的正极相连接的二极管D9，以及一端与极性电容C11的正极相连接、另一端接地的电阻R14组成；所述放大器P1的输出端作为信号放大电路的输出端并与信号滤波放大电路相连接。

3.根据权利要求2所述的基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，其特征在于，所述信号滤波放大电路由放大器P2，二极管D11，N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R16后与放大器P1的输出端相连接的二极管D10，正极经电阻R17后与放大器P2的正极相连接、负极经电阻R18后与二极管D11的P极相连接的极性电容C12，正极与放大器P2的正极相连接、负极接地的极性电容C13，正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R19后与二极管D11的P极相连接的极性电容C14，以及正极与放大器P2的输出端相连接、负极经电阻R20后与二极管D11的N极相连接的极性电容C15组成；所述放大器P2的负极接地；所述极性电容C15的负极作为信号滤波放大电路的输出端。

4.根据权利要求3所述的基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，其特征在于，所述有源整流滤波稳压电路由变压器T，其中一个输入端与变压器T的原边电感线圈的同名端相连接、另一个输入端与变压器T的原边电感线圈的非同名端相连接的二极管整流器U2，正极与二极管整流器U2的负极输出端相连接、负极与二极管整流器U2的正极输出端相连接的极性电容C6，以及分别与二极管整流器U2的正极输出端和负极输出端相连接的三端稳压电路组成；所述变压器T的原边电感线圈的同名端和非同名端共同形成有源整流滤波稳压电路的输入端与电源相连接。

5.根据权利要求4所述的基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，其特征在于，所述三端稳压电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，二极管D8，正极经电阻R11后与二极管整流器U2的正极输出端相连接、负极经电阻R14后与三极管VT3的基极相连接的极性电容C7，P极经电阻R12后与极性电容C7的正极相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D6，正极与三极管VT5的基极相连接、负极经电阻R15后与三极管VT4的基极相连接的极性电容C8，N极与三极管VT5的集电极相连接、P极经电阻R13后与极性电容C8的负极相连接的二极管D7，一端与三极管VT5的发射极相连接、另一端与二极管D8的P极相连接的电阻R16，正极与三极管VT4的基极相连接、负极经电阻R17后与二极管D8的N极相连接的极性电容C9，以及正极经电阻R18后与三极管VT4的发射极相连接、负极与二极管D8的N极共同形成三端稳压电路的输出端并与中央处理器相连接的极性电容C10组成；所述三极管VT3的发射极与三极管VT4的集电极相连接、该三极管VT3的集电极接地；所述二极管D6的N极与二极管整流器U2的负极输出端相连接。

6.根据权利要求5所述的基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，其特征在于，所述信号抗干扰处理电路则由与烟雾传感器相连接的集成信号处理电路，以及与集成信号处理电路相连接的信号滤波电路组成；所述信号滤波电路的输出端与A/D模数转换器相连接。

7.根据权利要求6所述的基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，其特征在于，所述集成信号处理电路由处理芯片U1，三极管VT1，三极管VT2，二极管D1，正极与二极管D1的P极相连接、负极经电阻R1后接地的极性电容C1，N极经电阻R5后与二极管D1的N极相连接、P极经电阻R7后与三极管VT2的基极相连接的二极管D3，负极经电阻R6后与三极管VT1的发射极相连接、正极经电阻R3后与三极管VT2的集电极相连接的极性电容C3，P极经电阻R4后与极性电容C3的正极相连接、N极与处理芯片U1的TR管脚相连接的二极管D2，P极顺次经电阻R2和极性电容C2后与三极管VT2的集电极相连接、N极与处理芯片U1的R管脚相连接的二极管D4，以及正极与三极管VT1的集电极相连接、负极与处理芯片U1的Q管脚相连接的极性电容C4组成；所述极性电容C3的负极与二极管D3的N极相连接；处理芯片U1的VC管脚与三极管VT1的基极相连接、其CV管脚和DIS管脚分别与三极管VT2的发射极相连接、其GND管脚接地、其THR管脚作为集成信号处理电路的输出端并与信号滤波电路相连接；所述二极管D1的P极作为集成信号处理电路的输入端并与烟雾传感器相连接。

8.根据权利要求7所述的基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，其特征在于，所述信号滤波电路由场效应管MOS，一端与处理芯片U1的THR管脚相连接、另一端与场效应管MOS的栅极相连接的电阻R8，P极与场效应管MOS的源极相连接、N极经电阻R9后与场效应管MOS的漏极相连接的二极管D5，以及正极经电阻R10后与二极管D5的N极相连接、负极接地的极性电容C5组成；所述极性电容C5的正极作为信号滤波电路的输出端。

9.根据权利要求8所述的基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，其特征在于，所述的烟雾传感器为JTY-GD-T12型烟雾传感器。

10.根据权利要求9所述的基于复合式带通滤波放大电路的抽油烟机节能控制系统，其特征在于，所述报警器为具有高灵敏度的HARBT-6000-T报警器；所述处理芯片U1为KA555集成芯片。