CN105867458A - 一种性能稳定的温度智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种性能稳定的温度智能控制系统，包括单片机，均与单片机相连接的蜂鸣器、数据存储器、电源、振动传感器、显示屏、恒定电流驱动控制电路和信号滤波放大电路，与恒定电流驱动控制电路的输出端相连接的发热器，以及与信号滤波放大电路的输入端相连接的温度传感器；所述恒定电流驱动控制电路的输入端与单片机相连接；所述信号滤波放大电路的输出端与单片机相连接。本发明的通过单片机对振动传感器采集的锅体的振动频率信息和温度传感器检测的锅内汤汁的温度信息进行分析处理，本发明能有效的自动调节发热器的加热温度，使发热器的保持一定，从而使锅内的汤汁保持一定的温度，同时，有效的节约了电力资源。

Description

一种性能稳定的温度智能控制系统

技术领域

本发明涉及的是电子领域，具体的说，是一种性能稳定的温度智能控制系统。

背景技术

火锅是一种深受广大市民喜爱的餐饮方式，但是在使用时，如果人们不随时注意调节火锅的火力大小，则火锅内沸腾的汤汁便会飞溅出来烫伤人们的手，以及锅内的汤汁长时间的高温状态下易蒸发，使得人们在就餐时需要一直处于提防状态。而传统火锅都是靠人们手动去调节火力开关大小的，这种方式不仅操作不方便，而且无法有效的控制锅内汤汁的温度。因此，如何彻底让人们在使用火锅时无需手动去调节其火力大小来控制锅内汤汁的沸腾程度和温度，便是人们急于解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的火锅不能实现自动调节火力大小来控制锅内汤汁的温度的缺陷，提供的一种性能稳定的温度智能控制系统。

本发明通过以下技术方案来实现：一种性能稳定的温度智能控制系统，包括单片机，均与单片机相连接的蜂鸣器、数据存储器、电源、振动传感器、显示屏、恒定电流驱动控制电路和信号滤波放大电路，与恒定电流驱动控制电路的输出端相连接的发热器，以及与信号滤波放大电路的输入端相连接的温度传感器；所述恒定电流驱动控制电路的输入端与单片机相连接；所述信号滤波放大电路的输出端与单片机相连接。

所述恒定电流驱动控制电路由驱动芯片U，三极管VT2，正极顺次经电阻R19和电阻R20后与驱动芯片U的DE管脚相连接、负极与驱动芯片U的VCC管脚共同形成恒定电流驱动控制电路的输入端的极性电容C7，正极与驱动芯片U的VCC管脚相连接、负极经电感L后与驱动芯片U的STDN管脚相连接的极性电容C8，P极电阻R26后与电阻R20与电阻R19的连接点相连接、N极与三极管VT2的集电极相连接的二极管D8，一端与驱动芯片U的DE管脚相连接、另一端与三极管VT2的基极相连接的电阻R25，N极与驱动芯片U的SE管脚相连接、P极经电阻R27后与三极管VT2的发射极相连接的二极管D7，负极经电阻R24后与驱动芯片U的FB管脚相连接、正极与场效应管MOS的漏极相连接的极性电容C9，P极顺次经电阻R22和电阻R21后与极性电容C8的负极相连接、N极经电阻R23后与极性电容C9的负极相连接的二极管D6，N极与三极管VT2的发射极相连接、P极经电阻R28后与极性电容C9的负极相连接的二极管D9，以及负极与场效应管MOS的栅极相连接、正极经电阻R29后与三极管VT2的集电极相连接的极性电容C10组成；所述场效应管MOS的源极与三极管VT2的集电极共同形成恒定电流驱动控制电路的输出端；所述驱动芯片U的GND管脚接地。

所述信号滤波放大电路包括输入端与温度传感器相连接的信号采集电路，和输出端与信号采集电路的输出端相连接的双阶滤波放大电路；所述双阶滤波放大电路的输出端与单片机相连接。

所述信号采集电路由放大器P1，正极经电阻R1后与放大器P1的正极相连接、负极作为信号采集电路的输入端的极性电容C1，负极经可调电阻R3后与放大器P1的输出端相连接、正极经电阻R2后与放大器P1的负极相连接的极性电容C2，N极与放大器P1的输出端相连接、P极经电阻R4后与放大器P1的正极相连接的二极管D1，以及一端与放大器P1的正极相连接、另一端与放大器P1的输出端相连接的电阻R5组成；所述放大器P1的输出端作为信号采集电路的输出端。

所述双阶滤波放大电路由放大器P2、放大器P2，三极管VT1，N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R6后与放大器P1的输出端相连接的二极管D2，正极经电阻R10后与二极管D2的P极相连接、负极接地的极性电容C4，负极经电阻R11后与放大器P2的输出端相连接、正极顺次经电阻R8和电阻R7后与二极管D2的P极相连接的极性电容C3，负极与放大器P2的负极相连接、正极经电阻R12后与放大器P2的输出端相连接的极性电容C5，P极经电阻R13后与放大器P2的负极相连接、N极与放大器P2的输出端相连接的二极管D4，负极经电阻R16后与放大器P3的正极相连接、正极与放大器P2的输出端相连接的极性电容C6，P极经电阻R14后与极性电容C6的负极相连接、N极经电阻R9后与电阻R8与电阻R7的连接点相连接的二极管D3，一端与极性电容C6的负极相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接的电阻R15，以及P极与放大器P3的输出端相连接、N极顺次经电阻R18和电阻R17后与三极管VT1的发射极相连接的二极管D5组成；所述放大器P2的负极接地；所述三极管VT1的集电极接地，所述放大器P3的负极接地，其输出端作为双阶滤波放大电路的输出端。

为确保本发明的实际使用效果，所述温度传感器为DS18B20温度传感器；所述振动传感器为TR355B振动传感器；所述显示屏为具有触摸调节功能的液晶显示屏；所述为驱动芯片U为ZXSC400集成芯片。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的单片机可根据振动传感器采集的锅体的振动频率来控制给发热器输出的电流大小，有效的控制发热器的加热温度；同时，单片机还可根据温度传感器检测的锅内汤汁的温度与数据存储器内存储的温度值比对结果来控制发热器的加热温度，有效的使锅内的汤汁能长时间保持一定的温度，从而确保了本温度控制系统对发热器的温度的自动控制。

(2)本发明的恒定电流驱动控制电路能在单片机输出瞬间高电流时进行恒流，该电路能输出高低差电流源，能根据单片机输出的控制电流输出相应稳定的驱动电流，有效的确保了发热器加热的准确性。

(3)本发明的信号滤波放大电路能将温度传感器输出的电信号中干扰信号进行的消除或抑制，同时，该电路还可将抗干扰处理后的电信号再次滤波并放大后传输给单片机，从而有效的提高了温度传感器检测的温度信息的准确性。

(4)本发明采用了性能稳定的TR355B振动传感器来对锅体的振动频率进行采集，同时采用了高精度的DS18B20温度传感器来对锅内汤汁的进行检测，单片机根据不同的信息来控制发热器的加热温度，从而有效的确保了本温度控制系统控制的准确性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的信号滤波放大电路的电路结构示意图。

图3为本发明的恒定电流驱动控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图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，本发明包括单片机，均与单片机相连接的蜂鸣器、数据存储器、电源、振动传感器、显示屏、恒定电流驱动控制电路和信号滤波放大电路，与恒定电流驱动控制电路的输出端相连接的发热器，以及与信号滤波放大电路的输入端相连接的温度传感器。其中，所述信号滤波放大电路如图2所示，其包括信号采集电路和双阶滤波放大电路。

为确保本发明的可靠运行，所述的单片机优先采用了FM8PE59A单片机。该FM8PE59A单片机的IOA0管脚与振动传感器相连接，INT管脚与数据存储器相连接，TI管脚与蜂鸣器相连接，CKI管脚与显示屏相连接，VIN管脚与电源相连接。所述电源为12V直流电压，该电压为单片机供电。

本发明运行时，所述的振动传感器则优先采用性能稳定、监测范围广的TR355振动传感器来实现。该振动传感器固定设置在锅的底部，其用于采集锅体的振动频率，并将采集的频率信息转换为电信号后传输给单片机。所述的数据存储器则优先采用了性能稳定的VNXe320A数据存储器，该的数据存储器内存储有振动频率值，同时该数据存储器还可存储设定的温度值。单片机将接收的振动传感器传输的电信号转换为数据值，单片机则同时将转换后的数据值与数据存储器内存储的振动频率值进行比对，单片机根据比对的结果输出相应的电流来控制发热器加热，使锅内的汤汁保持一定的沸腾程度，有效的防止因锅内的汤汁出现剧烈的沸腾溅出，即有效的防止了汤汁溅出烫伤害到人们。同时，在振动传感器采集到锅体的振动频率达到数据存储器内存储的振动频率时，单片机在控制给发热器输出的电流使锅内的汤汁保持一定的沸腾程度时，并输出电流给蜂鸣器，蜂鸣器发出柔和的报警声，该报警声用于提示人们汤汁以达到一定的沸腾，即提示人们注意与锅的距离，以防止被烫伤。

同时，所述的显示屏本发明则优先采用了具有触摸调节功能的液晶显示屏，在人们需要锅内的汤汁保持在一定的温度时，人们可通过该显示屏触摸调节键设定所需的温度，该温度值则通过单片机传输后存储到数据储存器。所述的温度传感器固定设置锅底一则，该温度传感器则用于检测锅内汤汁的温度，该温度传感器并将检测的温度信息转换为电信号经信号滤波放大电路传输，该信号滤波放大电路能将温度传感器输出的电信号中干扰信号进行的消除或抑制，同时，该电路还可将抗干扰处理后的电信号再次滤波并放大后传输给单片机，有效的提高了单片机接收到的电信号的准确性。单片机则将接收到的电信号转换为数据值并与数据存储器内存储的设定温度值进行比对，当温度传感器检测的汤汁温度小于设定的温度值时，单片机输出高电流给发热器，使发热器快速加热，以便使汤汁达到设定的温度，在汤汁的温度达到设定的稳定时，单片机则输出相应的低电流使汤汁的稳定保持恒定。反之，在温度传感器检测到汤汁的温度高于设定温度时，单片机接收到该信息后则停止输出电流给发热器，此时发热器停止加热，在温度传感器检测到汤汁的温度降到小于设定温度一定温度的时后，单片机接收该信息后输出低电流给发热器，使发热器加热汤汁到设定温度，并使汤汁温度保持恒定，从而本发明有效的实现了对锅内汤汁的温度的自动控制。本发明的温度传感器则优先采用了高精度的DS18B20温度传感器来实现。

本发明的单片机输出控制电流时则是经恒定电流驱动控制电路进行传输，该恒定电流驱动控制电路能在单片机输出瞬间高电流时进行恒流，该电路能输出高低差电流源，能根据单片机输出的控制电流输出相应稳定的驱动电流给发热器，有效的确保了发热器加热的准确性。本发明实现了对火锅的火力大小的自动控制，以及对锅内的汤汁的温度的自动控制，同时有效的节约了电力资源。

如图2所示，所述信号滤波放大电路包括信号采集电路和双阶滤波放大电路；所述信号采集电路由放大器P1，电阻R1，电阻R2，可调电阻R3，电阻R4，电阻R5，极性电容C1，极性电容C2，以及二极管D1组成。

连接时，极性电容C1的正极经电阻R1后与放大器P1的正极相连接、负极作为信号采集电路的输入端并与温度传感器相连接。

其中，极性电容C2的负极经可调电阻R3后与放大器P1的输出端相连接、正极经电阻R2后与放大器P1的负极相连接。二极管D1的N极与放大器P1的输出端相连接、P极经电阻R4后与放大器P1的正极相连接。电阻R5的一端与放大器P1的正极相连接、另一端与放大器P1的输出端相连接。所述放大器P1的输出端作为信号采集电路的输出端并与双阶滤波放大电路相连接。

进一步地，所述双阶滤波放大电路由放大器P2、放大器P2，三极管VT1，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，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C3，极性电容C4，极性电容C5，极性电容C6，二极管D2，二极管D3，二极管D4，以及二极管D5组成。

连接时，二极管D2的N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R6后与放大器P1的输出端相连接。极性电容C4的正极经电阻R10后与二极管D2的P极相连接、负极接地。极性电容C3的负极经电阻R11后与放大器P2的输出端相连接、正极顺次经电阻R8和电阻R7后与二极管D2的P极相连接。极性电容C5的负极与放大器P2的负极相连接、正极经电阻R12后与放大器P2的输出端相连接。

其中，二极管D4的P极经电阻R13后与放大器P2的负极相连接、N极与放大器P2的输出端相连接。极性电容C6的负极经电阻R16后与放大器P3的正极相连接、正极与放大器P2的输出端相连接。二极管D3的P极经电阻R14后与极性电容C6的负极相连接、N极经电阻R9后与电阻R8与电阻R7的连接点相连接。电阻R15的一端与极性电容C6的负极相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接。

同时，二极管D5的P极与放大器P3的输出端相连接、N极顺次经电阻R18和电阻R17后与三极管VT1的发射极相连接。所述放大器P2的负极接地；所述三极管VT1的集电极接地，所述放大器P3的负极接地，其输出端作为双阶滤波放大电路的输出端并与FM8PE59A单片机的IOA2管脚相连接。

运行时，温度传感器输出的电信号经信号滤波放大电路中的信号采集电路的极性电容C1进行滤波处理，处理后的电信号通过放大器P1和二极管D1以及极性电容C2形成的信号阻抗处理后并放大后传输，放大器P2和放大器P3以及极性电容C3和三极管VT1等形成的双阶滤波放大电路将阻抗处理后的电信号进行两次滤波放大后输出，从而有效的确保了温度传感器输出的电信号的准确性。

如图3所示，所述恒定电流驱动控制电路由驱动芯片U，三极管VT2，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，电阻R27，电阻R28，电阻R29，电感L，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D7，二极管D8，以及二极管D9组成。

连接时，极性电容C7的正极顺次经电阻R19和电阻R20后与驱动芯片U的DE管脚相连接、负极与FM8PE59A单片机的POUT1管脚相连接。极性电容C8的正极与驱动芯片U的VCC管脚相连接、负极经电感L后与驱动芯片U的STDN管脚相连接。二极管D8的P极电阻R26后与电阻R20与电阻R19的连接点相连接、N极与三极管VT2的集电极相连接。

其中，电阻R25的一端与驱动芯片U的DE管脚相连接、另一端与三极管VT2的基极相连接。二极管D7的N极与驱动芯片U的SE管脚相连接、P极经电阻R27后与三极管VT2的发射极相连接。极性电容C9的负极经电阻R24后与驱动芯片U的FB管脚相连接、正极与场效应管MOS的漏极相连接。

同时，二极管D6的P极顺次经电阻R22和电阻R21后与极性电容C8的负极相连接、N极经电阻R23后与极性电容C9的负极相连接。二极管D9的N极与三极管VT2的发射极相连接、P极经电阻R28后与极性电容C9的负极相连接。极性电容C10的负极与场效应管MOS的栅极相连接、正极经电阻R29后与三极管VT2的集电极相连接。

所述场效应管MOS的源极与三极管VT2的集电极共同形成恒定电流驱动控制电路的输出端；所述驱动芯片U的GND管脚接地，其驱动芯片U的VCC管脚与FM8PE59A单片机的POUT2管脚相连接。

运行时，恒定电流驱动控制电路的驱动芯片U将单片机输出的瞬间高电流进行调整，驱动芯片U根据单片机输入的不同电流输出相应的驱动电流，该电路的驱动芯片U的DE管脚和SE管脚以及DE管脚能输出高低差电流源，能为发热器输出相应稳定的驱动电流，有效的确保了发热器加热的准确性。为了更好的实施本发明，所述为驱动芯片U则优先采用性能稳定的ZXSC400集成芯片来实现。

按照上述实施例，即可很好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种性能稳定的温度智能控制系统，其特征在于，包括单片机，均与单片机相连接的蜂鸣器、数据存储器、振动传感器、电源、显示屏、恒定电流驱动控制电路和信号滤波放大电路，与恒定电流驱动控制电路的输出端相连接的发热器，以及与信号滤波放大电路的输入端相连接的温度传感器；所述恒定电流驱动控制电路的输入端与单片机相连接；所述信号滤波放大电路的输出端与单片机相连接。

2.根据权利要求1所述的一种性能稳定的温度智能控制系统，其特征在于，所述恒定电流驱动控制电路由驱动芯片U，三极管VT2，正极顺次经电阻R19和电阻R20后与驱动芯片U的DE管脚相连接、负极与驱动芯片U的VCC管脚共同形成恒定电流驱动控制电路的输入端的极性电容C7，正极与驱动芯片U的VCC管脚相连接、负极经电感L后与驱动芯片U的STDN管脚相连接的极性电容C8，P极电阻R26后与电阻R20与电阻R19的连接点相连接、N极与三极管VT2的集电极相连接的二极管D8，一端与驱动芯片U的DE管脚相连接、另一端与三极管VT2的基极相连接的电阻R25，N极与驱动芯片U的SE管脚相连接、P极经电阻R27后与三极管VT2的发射极相连接的二极管D7，负极经电阻R24后与驱动芯片U的FB管脚相连接、正极与场效应管MOS的漏极相连接的极性电容C9，P极顺次经电阻R22和电阻R21后与极性电容C8的负极相连接、N极经电阻R23后与极性电容C9的负极相连接的二极管D6，N极与三极管VT2的发射极相连接、P极经电阻R28后与极性电容C9的负极相连接的二极管D9，以及负极与场效应管MOS的栅极相连接、正极经电阻R29后与三极管VT2的集电极相连接的极性电容C10组成；所述场效应管MOS的源极与三极管VT2的集电极共同形成恒定电流驱动控制电路的输出端；所述驱动芯片U的GND管脚接地。

3.根据权利要求2所述的一种性能稳定的温度智能控制系统，其特征在于，所述信号滤波放大电路包括输入端与温度传感器相连接的信号采集电路，和输出端与信号采集电路的输出端相连接的双阶滤波放大电路；所述双阶滤波放大电路的输出端与单片机相连接。

4.根据权利要求3所述的一种性能稳定的温度智能控制系统，其特征在于，所述信号采集电路由放大器P1，正极经电阻R1后与放大器P1的正极相连接、负极作为信号采集电路的输入端的极性电容C1，负极经可调电阻R3后与放大器P1的输出端相连接、正极经电阻R2后与放大器P1的负极相连接的极性电容C2，N极与放大器P1的输出端相连接、P极经电阻R4后与放大器P1的正极相连接的二极管D1，以及一端与放大器P1的正极相连接、另一端与放大器P1的输出端相连接的电阻R5组成；所述放大器P1的输出端作为信号采集电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的一种性能稳定的温度智能控制系统，其特征在于，所述双阶滤波放大电路由放大器P2、放大器P2，三极管VT1，N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R6后与放大器P1的输出端相连接的二极管D2，正极经电阻R10后与二极管D2的P极相连接、负极接地的极性电容C4，负极经电阻R11后与放大器P2的输出端相连接、正极顺次经电阻R8和电阻R7后与二极管D2的P极相连接的极性电容C3，负极与放大器P2的负极相连接、正极经电阻R12后与放大器P2的输出端相连接的极性电容C5，P极经电阻R13后与放大器P2的负极相连接、N极与放大器P2的输出端相连接的二极管D4，负极经电阻R16后与放大器P3的正极相连接、正极与放大器P2的输出端相连接的极性电容C6，P极经电阻R14后与极性电容C6的负极相连接、N极经电阻R9后与电阻R8与电阻R7的连接点相连接的二极管D3，一端与极性电容C6的负极相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接的电阻R15，以及P极与放大器P3的输出端相连接、N极顺次经电阻R18和电阻R17后与三极管VT1的发射极相连接的二极管D5组成；所述放大器P2的负极接地；所述三极管VT1的集电极接地，所述放大器P3的负极接地，其输出端作为双阶滤波放大电路的输出端。

6.根据权利要求5所述的一种性能稳定的温度智能控制系统，其特征在于，所述温度传感器为DS18B20温度传感器；所述振动传感器为TR355B振动传感器。

7.根据权利要求6所述的一种性能稳定的温度智能控制系统，其特征在于，所述为驱动芯片U为ZXSC400集成芯片。

8.根据权利要求7所述的一种性能稳定的温度智能控制系统，其特征在于，所述显示屏为具有触摸调节功能的液晶显示屏。