CN107180514A - 一种家用燃气控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种家用燃气控制系统，所述系统包括控制模块、电源模块、传感器模块、报警装置、灭火装置、时间设置及复位模块、电磁阀以及显示模块，所述电源模块、所述传感器模块、所述报警装置、所述灭火装置、所述电磁阀、所述复位模块以及所述显示模块，分别与所述控制模块相连；其中，所述控制模块，用于接收所述传感器模块的信号；当所述传感器模块的检测值大于或等于预设阈值时，所述控制模块，用于控制所述电磁阀关断，并控制所述报警装置报警；所述时间设置及复位模块，用于设置所述电磁阀开启的时间，且当所述电磁阀处于关断状态时，复位所述电磁阀为开启状态；所述显示模块，用于显示所述传感器模块检测值。

Description

一种家用燃气控制系统

技术领域

本发明涉及智能家具技术领域，尤其涉及一种家用燃气控制系统。

背景技术

目前，家用燃气控制系统，主要利用家用可燃气体报警器。当燃气发生泄漏时，报警器能够检测到泄漏的燃气；当泄漏的燃气达到报警级别时，进行声光报警或者关闭燃气管道。

然而，对于家庭厨房的燃气系统，安全隐患主要来源于两个方面：一，燃气系统存在泄漏；二，燃气系统是完好的，但燃气灶开火过程中忘记关火。

也就是说，现有的家用报警器检测的主要缺点如下：

一，现有家用报警器仅用于燃气系统的泄露检测，即当泄漏时能够进行声光报警及关闭燃气管道。但是当燃气管道处于完好时，即燃气系统是完好的，但燃气灶开火后长时间“忘记关火”，此时现有的家用报警器并不能进行有效检测。因为在开火过程中，燃气始终处于燃烧状态，并非泄漏状态；

二，在正常开火做菜过程中，即便燃气管道处于泄漏状态(即燃气系统“非完好”)，由于抽油烟机大多处于打开状态，故泄漏的气体多数被抽油烟机抽走，这时家用可燃气体报警器大多也无能为力；

三，现有家用报警器的检测精度不高，因为其安装位置一般在抽油烟机的旁边或者煤气灶上方的房顶部位。在厨房通风良好时，需要非常大的泄漏，才能监测到，所以现有的家用报警器检测精度不高；

四，现有的家用燃气报警器，仅仅对于燃气的一般泄漏进行检测及控制，并无相应的灭火装置，当厨房因为其他原因产生(例如电路短路、酒精泄漏等)的瞬时失火，不能做到及时的灭火；

五，现有的家用燃气报警器(不灵敏)，还有可能造成正常做饭的中断。当开火做饭时，如果抽油烟机未开，则有可能从燃气灶口释放出来的燃气，使得报警器报警并断开燃气管道，从而中断了燃气正常使用。

因此，如何找到一种能解决上述问题的家用燃气控制系统，成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种家用燃气控制系统

本申请提供一种家用燃气控制系统，所述系统包括控制模块、电源模块、传感器模块、报警装置、灭火装置、时间设置及复位模块、电磁阀以及显示模块，所述电源模块、所述传感器模块、所述报警装置、所述灭火装置、所述时间设置及复位模块、所述电磁阀以及所述显示模块，分别与所述控制模块相连；其中，

所述控制模块，用于接收所述传感器模块的信号；当所述传感器模块的检测值大于或等于预设阈值时，所述控制模块控制所述电磁阀关断，并控制所述报警装置报警；所述时间设置及复位模块，用于设置所述电磁阀开启的时间，且当所述电磁阀处于关断状态时，复位所述电磁阀为开启状态；所述显示模块，用于显示所述传感器模块检测值。

在一种可能的实现方式中，所述当所述传感器模块的检测值大于预设阈值时，所述控制模块控制所述电磁阀关断，并控制所述报警装置报警，还包括：所述控制模块控制所述灭火装置灭火。

在一种可能的实现方式中，所述传感器模块，包括烟气传感器和霍尔流量传感器；其中，所述烟气传感器，用于检测烟气的值，并将所述烟气的值发送给所述控制模块；所述霍尔流量传感器，将燃气的流量转换成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述控制模块。

在一种可能的实现方式中，所述烟气传感器为MP503传感器。

在一种可能的实现方式中，所述控制模块接收到所述烟气的值，当所述烟气的值大于预设阈值时，所述控制模块控制所述电磁阀关断燃气，并控制所述报警装置报警，且控制所述灭火装置灭火。

在一种可能的实现方式中，所述控制模块接收所述霍尔流量传感器的脉冲值，当所述脉冲持续的时间大于或等于预设时间阈值时，所述控制模块控制所述电磁阀关断燃气，并控制所述报警装置报警；其中，所说脉冲值对应燃气的流量值。

在一种可能的实现方式中，所述显示模块显示所述烟气的值或所述脉冲值，且所述烟气的值和所述脉冲值可切换显示。

在一种可能的实现方式中，所述灭火装置包括气溶胶灭火装置。

在一种可能的实现方式中，所述控制模块为单片机。

在一种可能的实现方式中，所述电磁阀的最长定时设置时间为3小时。

本发明的有益效果为：

一，采用燃气管道流量变化的检测方法，使得既能够检测燃气系统的泄漏，又能检测燃气灶长时间忘记关火的情况，并对其进行有效的时间控制；

二，由于采用高精度的霍尔流量传感器，该传感器能够将微小的流量变化转换成信号输出，所以比现有的技术具有更高的精确度；

三，集成了灭火的功能，使系统达到对家用燃气“检、控、灭”一体化的功能；

四，在时间控制上采用时间调节旋钮，使得系统定时时间可调节；

五，本发明实施例能够显示两种参数：燃气流量和烟气浓度，具体显示哪种参数可由按键切换；

六，本申请的燃气控制系统，由于系统是基于燃气管道流量变化的检测方法，故系统装置的安装位置比较灵活，可安装在厨房里有交流电源插座的地方，可以是抽油烟机的旁边、燃气上方的屋顶等位置均可。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种家用燃气控制系统框架示意图；

图2为本发明实施例提供的一种家用燃气控制系统中控制模块主视图；

图3为本发明实施例提供的一种家用燃气控制系统中控制模块左视图；

图4为本发明实施例提供的一种家用燃气控制系统中控制模块俯视图；

图5为本发明实施例提供的一种家用燃气控制系统中控制模块侧视图；

图6为本发明实施例提供的一种家用燃气控制系统中控制模块的前盖结构图示意图；

图7为本发明实施例提供的一种家用燃气控制系统中控制模块的后盖结构图示意图；

图8为本发明实施例提供的一种家用燃气控制系统中控制模块的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种家用燃气控制系统框架示意图。如图1所示，本申请提供一种家用燃气控制系统，所述系统包括控制模块101、电源模块102、传感器模块103、报警装置104、灭火装置105、时间设置及复位107、电磁阀106以及显示模块108，所述电源模块102、所述传感器模块103、所述报警装置104、所述灭火装置105、所述电磁阀106、所述时间设置及复位模块107以及所述显示模块108，分别与所述控制模块101相连；其中，

所述控制模块101，用于接收所述传感器模块103的信号；当所述传感器模块103的检测值大于或等于预设阈值时(换句话说，当所述传感器模块103中的烟气传感器检测值大于预设阈值时，或当所述传感器模块103中的霍尔流量传感器检测有流量变化信号且该信号维持的时间达到预设时间阈值时)，两种情况下，所述控制模块101均控制所述电磁阀关断，并控制所述报警装置104报警；所述时间设置及复位模块107，用于设定燃气灶开火后的所述电磁阀106开通的时间，且当所述电磁阀106处于关断状态时，复位所述电磁阀106为开启状态(换句话说，当燃气系统正常后，可手动复位所述电磁阀106为开通状态)；所述显示模块108，用于显示所述传感器模块103检测值。

需要说明的是，电源模块102的主要作用是，将220V电源转换成24V、5V、3.3V，给电磁阀、传感器模块、控制模块、灭火装置等提供电源，其中24V为电磁阀与气溶胶灭火装置供电，5V为传感器供电，3.3V为控制模块供电。

此外，主控模块主要以MCU为核心，包括传感器采集电路、显示驱动电路、报警电路、继电器控制电路、按键接口电路等，主要完成信号采集、控制、报警输出等功能。

在一个例子中，所述当所述传感器模块103的检测值大于或等于预设阈值时，所述控制模块101控制所述电磁阀106关断，并控制所述报警装置104报警，还包括：所述控制模块101控制所述灭火装置105灭火。

在一个例子中，所述传感器模块103，包括烟气传感器和霍尔流量传感器；其中，所述烟气传感器，用于检测烟气的值，并将所述烟气的值发送给所述控制模块；所述霍尔流量传感器，将燃气的流量转换成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述控制模块。由控制模块判断烟气的值是否大于预设阈值，控制器同时判断脉冲信号维持的时间是否到达预设时间阈值。

需要说明的是，霍尔流量传感器主要由铜质阀体、气流转子组件、稳流组件和霍尔传感器组成。其中气流转子组件由涡轮开关壳、磁性转子、制动环等组成。当燃气的气流通过涡轮开关壳，推动磁性转子旋转，不同磁极靠近霍尔元件时霍尔元件导通，离开时霍尔元件断开；霍尔传感器(霍尔元件采样)利用霍尔元件的霍尔效应原理检测磁性物理量(磁性转子)，并通过控制电压DC5V，可将霍尔元件的通、断转变成产生相应的高低脉冲电平(高电平+5V，低电平0V)。控制器通过高低脉冲来判断燃气的流量、流速，从而判断燃气处于开火或泄漏状态。

此外，检测气体流量变化的方法不限于利用霍尔流量传感器，其他传感器也可以，只要利用流量变化的检测方法，均属于本发明实施例的保护范围。即本发明实施例并检测燃气流量变化的传感器不做限定。

本发明实施例中，霍尔流量传感器的主要作用是将气体的流量转换成脉冲电压信号，供控制模块MCU读取。当燃气泄漏或煤气灶开火过程中，燃气从“非流动”变成“流动”，霍尔流量传感器能够将燃气的流动变成脉冲信号输出给主控电路的MCU，MCU根据脉冲的变化来判断是否发生了泄漏或处于开火状态，从而启动定时。霍尔流量传感器的供电电压为直流5V，输出三根线，其中两根为电源，第三根线为信号线，脉冲信号就是由该信号线输出。

此外，在一个例子中，烟气检测模块使用的烟气传感器为MP503烟气传感器。这种气体传感器可检测多种混合气体，如烟气、酒精、甲醛等。MP503是一款适合多种应用的低成本气敏传感器。使用简单的电路即可将传感器电导率的变化转换为与烟气浓度相对应的输出信号。烟气检测模块可作为燃气流量控制模块有效补充，当厨房发生突发的火灾(由于电路短路、酒精泄漏等原因)时，烟气检测模块迅速检测出烟气信号，并将信号送至MCU，根据烟气浓度做进一步的控制。

在一个例子中，所述控制模块101接收到所述烟气的值，当所述烟气的值大于预设阈值时，所述控制模块101控制所述电磁阀106关断燃气，并控制所述报警装置104报警，且控制所述灭火装置105灭火。

需要说明的是，当霍尔流量传感器检测到流量信号，且维持到设定的时间阈值时，MCU通过三极管驱动蜂鸣器进行报警，以提示燃气灶开火长时间未关火或者有燃气泄漏，需要进行检测或维修燃气系统；另一方面，如果厨房的烟气浓度超标，则同样启动蜂鸣器报警，如果烟气浓度严重超标，还将同时启动灭火装置。

在一个例子中，所述控制模块101接收所述霍尔流量传感器的脉冲值，当所述脉冲值大于或等于预设时间阈值时，所述控制模块101控制所述电磁阀关断燃气，并控制所述报警装置104报警。

在一个例子中，所述显示模块108显示所述烟气的值或所述脉冲值，且所述烟气的值和所述脉冲值可切换显示；其中，脉冲值对应燃气流量的值。

此时，显示模块，主要用来显示管道的燃气流量及烟气浓度，具体显示哪种参数可由系统的外部的复位按键进行切换，连续两次按复位键，则显示参数切换，使显示参数在燃气流量及烟气浓度之间切换。

在一个例子中，所述灭火装置105包括气溶胶灭火装置。

需要说明的是，气溶胶灭火装置可更换成其他灭火器。气溶胶灭火装置，主要作用在发生火灾时(烟气严重超标)，由MCU启动气溶胶灭火装置喷射气溶胶进行灭火，气溶胶灭火装置通过继电器控制电源接通即可启动。

在一个例子中，所述控制模块101为单片机。

在一个例子中，所述电磁阀106的最长定时设置时间为3小时。

需要说明的是，时间调节旋片可更换成其他旋钮、按键、遥控等均可，只要用来设定燃气开火时间的方式，均可替换。

此时，时间设置主要用于时间控制。当家用燃气控制系统检测到燃气流动时，即认为燃气灶开火或燃气系统发生泄漏，则开始定时；当定时时间到时，MCU通过继电器输出将电磁阀断开，从而将燃气管道断掉。定时时间的长度，可由人为调节。调节方法可通过旋钮带动电位器转动，电路将变化的阻值变成变化的电压并送至MCU，MCU根据电压变化设定“定时时间”的长短，通过这种方式可实现系统的定时时间控制。

此外，复位模块，主要是在系统泄漏问题已解决或燃气灶关火后，通过长按复位按钮一次，使主控模块将电磁阀复位，从而保障燃气的正常流通。

本领域技术人员可知，当系统检测到管道燃气流动或泄漏时，系统开始定时；当定时时间到，则控制模块通过继电器将电磁阀断开，切断燃气管道。当烟气传感器检测到厨房发生火灾时(烟气浓度严重超标)，则控制模块通过继电器启动气溶胶灭火装置，进行灭火。

本控制系统利用管道“燃气流量”检测的机制，不仅能够监测燃气是否发生泄漏，更重要的是，还能够有效的控制燃气开火时间，利用设定的时间，对开火过程进行时间控制，时间到，则自动切断燃气管道。同时本控制系统还具有烟气检测功能。

首先因为在煤气灶开火过程中或者燃气泄漏时，燃气从“非流动”变成“流动”，控制主板能够通过霍尔流量传感器检测出燃气流量的变化，这时，控制系统开始定时(定时时间可通过旋钮控制)，当定时时间到，则控制主板关闭电磁阀，将燃气管道关闭。

另一方面，通过烟气传感器，可以检测由于意外(如电路短路等原因)引起的突发失火，当发生这种情况时，立即断掉电磁阀，同时启动气溶胶灭火。系统达到对家用燃气“检、控、灭”一体化的功能。

下面对本发明实施例中家用燃气控制系统的一种可能的结构进行说明。

霍尔流量传感器主要将燃气的流量转变为电脉冲信号并送MCU，MCU通过脉冲信号判断燃气已经开启或处于泄漏状态。霍尔流量传感器工作电压DC3.5～24V均可，系统采用+5V供电，输出高电平为+5V，低电平约为0V。图1中烟气传感器采用MP503传感器，这种传感器能够检测烟气、酒精、甲醛等气体，以烟气为主，主要用于检测厨房的意外失火，这种意外可能是燃气泄漏的意外失火或者其他因素的意外失火，此时控制模块通过烟气报警器发出警报并根据烟气浓度的等级，进行相应的处理，当烟气等级达到严重超标时，启动灭火装置。此时系统还将结合当前的气体流量变化，如果燃气管道有气体流动，同时电磁阀动作切断燃气管道。

显示模块108，主要是显示燃气流量或烟气浓度，具体显示哪种参数，用连续两次按复位键实现。图1中时间设置以及复位模块107主要功能为系统复位或参数切换，即“长按”复位按键，则系统复位，包括电磁阀复位、灭火控制输出复位；“短按”两次复位按键，则切换显示参数；“短按”三次可临时解除报警声。

图1中电磁阀106主要功能是接收MCU的控制信号，接通或关断燃气管道的燃气。灭火装置105为气溶胶灭火器，通过单片机继电器输出控制信号实现该灭火器的启动。报警装置104主要在系统关闭燃气管道或烟气超标或启动灭火装置时，MCU输出信号启动声光报警，提醒排查故障。

图1中电源模块102主要是将交流220V电源通过整理、变压、滤波、稳压等环节产生系统所需要的各种直流电源等级，系统中需要的直流电压有24、+5V、3.3V等。核心器件为单片机(MCU)，MCU主要接收传感器模块103的信号，进行处理、计算、输出显示、控制输出等功能。

如图2所示，该图中“201”为橙色外壳；图中“202”为透气网，用于气体检测及烟气检测；图中“203”为参数显示区域，为四位数码管显示，主要显示“燃气流量”或“烟气浓度”；图中“204”为定时时间调节转动旋钮，向左转动，则定时时间缩小，向右转动，则定时时间延长，最长定时时间3小时。图中“205”为复位按钮，当燃气系统正常时，需要开火时，按一下复位键，将电磁阀复位。

如图3所示，图中“301”为装置底部凸出来的交流三芯插头，直接插入220V交流插座，即可为装置供电，装置内部有电源转换电路。图中“302”为接线孔，主要用于为外部传感器(霍尔流量传感器和烟气传感器)供电、接收外部传感器(霍尔流量传感器和烟气传感器)的信号、输出控制信号(控制电磁阀及灭火装置)。

如图4所示，图中“401”、“402”同图3中的“301”、“302”。

如图5所示，该图为控制装置俯视图，图中“501”为装置的交流电源接头，图中“502”为控制装置的顶盖。

如图7、图6所示，为装置前、后盖的部件尺寸图。如图6、图7所示，该尺寸仅仅为示例尺寸，并不能理解为对本发明实施例的限定。

如图8所示，图中“801”为交流电源插头；图中“802”为显示数码管模块，用于显示燃气流量或烟气浓度；图中803为滤网，用于烟气气体的流入口；图中804为接线出入口，用于为外部传感器(霍尔流量传感器和烟气传感器)供电、接收外部传感器(霍尔流量传感器和烟气传感器)的信号、输出控制信号(控制电磁阀及灭火装置)。图中805为定时时间调节旋片，当左旋调节片时，定时时间变短，右旋时，定时时间变长；图中806为控制装置后盖；图中807为控制装置前盖；图中808为前盖数码管显示区域对应的位置；图中809、810分别为前盖中的时间调节旋片及气体滤网对应的位置。

需要说明的是，本发明实施例中烟气切换按键，或时间的设置按键，或报警信号的取消，可替换成拨动开关等转换开关；数码管显示可更换成LCD、OLED、触摸屏等。

本发明的有益效果为：

一，采用燃气管道流量变化的检测方法，使得既能够检测燃气系统的泄漏，又能检测燃气灶长时间忘记关火的情况，并对其进行有效的时间控制；

二，由于采用高精度的霍尔流量传感器，该传感器能够将微小的流量变化转换成信号输出，所以比现有的技术具有更高的精确度；

三，集成了灭火的功能，使系统达到对家用燃气“检、控、灭”一体化的功能；

四，在时间控制上采用时间调节旋钮，使得系统定时时间可调节；

五，本发明实施例能够显示两种参数：燃气流量和烟气浓度，具体显示哪种参数可又按键切换；

六，本申请的燃气控制系统，由于系统是基于燃气管道流量变化的检测方法，故系统装置的安装位置比较灵活，可安装在厨房里有交流电源插座的地方，可以是抽油烟机的旁边、燃气上方的屋顶等位置均可。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种家用燃气控制系统，其特征在于，所述系统包括控制模块、电源模块、传感器模块、报警装置、灭火装置、时间设置及复位模块、电磁阀以及显示模块，所述电源模块、所述传感器模块、所述报警装置、所述灭火装置、所述时间设置及复位模块、所述电磁阀以及所述显示模块，分别与所述控制模块相连；其中，

所述控制模块，用于接收所述传感器模块的信号；

当所述传感器模块的检测值大于或等于预设阈值时，所述控制模块控制所述电磁阀关断，并控制所述报警装置报警；

所述时间设置及复位模块，用于设置所述电磁阀开启的时间，且当所述电磁阀处于关断状态时，复位所述电磁阀为开启状态；

所述显示模块，用于显示所述传感器模块检测值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述传感器模块的检测值大于或等于预设阈值时，所述控制模块控制所述电磁阀关断，并控制所述报警装置报警，还包括：

所述控制模块控制所述灭火装置灭火。

3.根据所述权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器模块，包括烟气传感器和霍尔流量传感器；其中，

所述烟气传感器，用于检测烟气的值，并将所述烟气的值发送给所述控制模块；

所述霍尔流量传感器，将燃气的流量转换成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述控制模块。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述烟气传感器为MP503传感器。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制模块接收到所述烟气的值，当所述烟气的值大于预设阈值时，所述控制模块控制所述电磁阀关断燃气，并控制所述报警装置报警，且控制所述灭火装置灭火。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制模块接收所述霍尔流量传感器的脉冲值，当所述脉冲值持续的时间大于或等于预设时间阈值时，所述控制模块控制所述电磁阀关断燃气，并控制所述报警装置报警；其中，所述脉冲值对应燃气的流量值。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述显示模块显示所述烟气的值或所述脉冲值，且所述烟气的值和所述脉冲值可切换显示。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述灭火装置包括气溶胶灭火装置。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块为单片机。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电磁阀的最长定时设置时间为3小时。