CN107713358A - 一种远程控制智能家庭餐桌系统 - Google Patents

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CN107713358A CN201711020942.6A CN201711020942A CN107713358A CN 107713358 A CN107713358 A CN 107713358A CN 201711020942 A CN201711020942 A CN 201711020942A CN 107713358 A CN107713358 A CN 107713358A
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Abstract

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种远程控制智能家庭餐桌系统，包括餐桌、电磁加热系统、通讯系统和中央处理器，其特征在于：包括半导体制冷系统、四路温度监控系统、can总线和显示系统，电磁加热系统包括电磁加热、手动工作、自动工作和停机状态；本发明设置电磁加热系统，其自带开路、过流、欠流等检测功能，通讯系统用于远程连接可实现远程检测和控制，防止家长不在餐桌旁边时，被孩童误操作发生危险，半导体制冷可实现简易的制冷，用于冷却或配合冷食使用，四路温度监控系统可精确监控温度值，用户体验感更强，温度控制更加灵敏，更具智能化，具有很强的创造性。

Description

一种远程控制智能家庭餐桌系统
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种远程控制智能家庭餐桌系统。
背景技术
餐桌的原意，是指专供吃饭用的桌子。按材质可分为实木餐桌、钢木餐桌、大理石餐桌、大理石餐台、大理石茶几、玉石餐桌、玉石餐台、玉石茶几、云石餐桌等。家用餐桌是餐厅中最重要的家具，是一家人聚首进食的重要之处，维系着一家人感情、健康和运气的作用。冬季人们用餐时，尤其是在一些较小规模的饭店，没有暖气，即使使用空调，室内温度也不会在很短时间内提高，特别是餐桌下的空间温度更低。而现有技术中又没有为人们在用餐时专门为餐桌下进行提温的设备，使人们在用餐时腿部受凉，给人们的用餐带来诸多不便。同时随着国家智能化的告诉发展，餐桌也越来越趋于智能化，目前市场上缺少智能化的餐桌，在专利号为CN201610233443的专利文件中，公开了一种智能餐桌，涉及家具技术领域。所述餐桌包括餐桌本体，所述餐桌本体包括支撑腿和桌面，所述餐桌本体上设有电控装置，所述电控装置包括控制器、按键模块、暖风产生模块、电磁阀、红外感应开关和电源模块，所述按键模块包括开关机按键和定时设定按键，所述电控装置还包括声光报警模块。所述餐桌可以根据用餐人数，对餐桌下方的空间进行加热，方便了人们在寒冷环境下用餐，使用餐环境更加舒适，且具有一定的防盗报警功能，功能多样，智能化程度高。
上述专利文件可以根据用餐人数，对餐桌下方的空间进行加热，方便了人们在寒冷环境下用餐，使用餐环境更加舒适。但是其控制不够智能化，对于如何提供一种结构简单，操作便捷，实现远程控制，温度控制更加灵敏，更具智能化的远程控制智能家庭餐桌系统缺少技术性解决方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种远程控制智能家庭餐桌系统，用于解决如何提供一种结构简单，操作便捷，实现远程控制，温度控制更加灵敏，更具智能化的远程控制智能家庭餐桌系统的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种远程控制智能家庭餐桌系统，包括餐桌、电磁加热系统、通讯系统和中央处理器，其特征在于：包括半导体制冷系统、四路温度监控系统、CAN总线和显示系统，所述电磁加热系统包括电磁加热、手动工作、自动工作和停机状态，手动工作是连续加热状态，此时控制器选择开关S1置于手动位置，控制器即开始工作ICl13脚输出4.705V高电平电压，驱动电路导通，加热器得电工作；自动工作状态下，此时自动控制信号经R4加至V4的基极，继而控制IC1①脚电平的高低，以决定加热控制器是否工作；所述CAN总线用于餐桌系统的内部信号传输，所述电磁加热系统、半导体制冷系统、四路温度监控系统和显示系统的信号交换端口均与CAN总线相连，所述CAN总线将汇总的后的信号传输至中央处理器，所述中央处理器通过通讯系统实现与移动端和远程pc机相连。
优选的，所述电磁加热系统自动工作下：当V4基极接受外部高电平自控信号后，V4导通，IC1①脚转为低电平，其内部逻辑电路触使13脚输出4.705V高电平电压，经RI9加到光耦V15的内部发光二极管正端①脚，此时VI5①脚电压为1.158V，V15内部三极管受控导通，可控硅V1被触发导通，加热器得到电压开始工作，同时ICI⑩脚为输出高电平，运行指示灯V14稳定发光。
优选的，所述电磁加热系统自动工作下：当温度上升到预定值时，外部输入自控信号转为低电平，V4截止，IC1①脚转为高电平，内部逻辑电路作用后13脚输出低电平，光耦V15的内部发光二极管不发光，VI5内部三极管截止，可控硅V1也随之截止，加热器停电不工作，IC1⑨脚输出高电平，停机指示灯V13被点亮，运行指示灯V14熄灭；当温度再次降低到动作值时又重复上述过程，循环往复。
优选的，所述电磁加热系统处于开路情况下时，由Tl互感生成的感生电势经V5～V8整流、C7滤波后送入IC118脚模拟电压值＜0.05V时，ICl内部逻辑程序就判断加热器的工作状态是开路状态。
优选的，所述电磁加热系统处于欠流时，即ICl 18脚监测到的输入电压值＜3.298V且＞0.05V时，IC1内部逻辑程序则判断加热器的工作状态处于欠流状态；所述电磁加热系统处于过流时，Tl的感生电势经V5～V8整流、C7滤波后输入IC118脚模拟电压值＞4.632V时，IC1内部逻辑电路立即判断加热器的工作状态是过流状态。
优选的，所述电磁加热中当交变电流过线圈时,根据安培定律,在线圈周围就会产生交变的磁场：
∫H dl＝N i
Φ＝μHA
式中,H为磁场强度；A为截面积；i为电流；N为匝数；M为磁导率；导体放在磁场中时,磁场运动的速率会发生变化,并且,导体越接近磁场中心,磁场密度越低,根据法拉第定律,导体表面所产生的电流与感应的电流成反比,导体表面的电流产生涡流；
ε＝-N dΦ/dt＝-N A dB(t)/dt
式中,B(t)表示磁感应强度,而由感应电流和涡流引起的电能就转变为热能；
p＝ε2/R＝I2*R
式中,R由导体的电阻率和渗透性决定,电流大小由磁场强度决定。
优选的，所述中央处理器为C8051F340芯片，所述通讯系统的通信电路为232通信电路。
优选的，所述四路温度监控系统的4个通道先通过热电偶测到的电压值经CD405l的八选一模拟选择开关，再经MD转换电路送至单片机P89V5lRD2，将测得的温度值与由按键或通信接收的设定值相比较，计算控制量以控制晶闸管输出，调整电加热炉温度值。
优选的，所述半导体制冷系统中：当设置OUT3为高、OUT4为低电平，OUT2为低、OUT1为高电平时，Q3和Q4断开，Q1和Q2导通，电流由TEC左至右；反之OUT3为低、OUT4为高电平，OUT2为高、OUT1为低电平时，Q3和Q4导通，Q1和Q2断开，电流由右至左，通过单片机PID控制设置OUT1或者OUT4的PWM占空比，控制Q1或者Q4的导通时间来控制TEC的工作时间，从而达到控温的效果。
(三)有益效果
本发明设置电磁加热系统，其自带开路、过流、欠流等检测功能，通讯系统用于远程连接可实现远程检测和控制，防止家长不在餐桌旁边时，被孩童误操作发生危险，半导体制冷可实现简易的制冷，用于冷却或配合冷食使用，四路温度监控系统可精确监控温度值，用户体验感更强，温度控制更加灵敏，更具智能化，具有很强的创造性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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本发明的一些实施例，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是本发明的电磁加热系统原理图；
图2是本发明的电磁加热原理框图；
图3是本发明的中央处理器的原理图；
图4是本发明的四路温度监控系统的原理图；
图5是本发明的半导体制冷系统原理图；
图6是本发明的半导体制冷电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示的电磁加热系统，包括电磁加热、手动工作、自动工作和停机状态，选择开关Sl的不同拨位决定IC1(11)、(12)脚的高低电平不同，即决定了控制器不同的工作状态。停机时，(11)和(12)脚均为高电平5V；自动时，(11)脚为高电平5V、(12)脚为低电平0V；手动工作时，(11)脚为低电平0V、(12)脚为高电平5V。T1、V5～V8、R9、C7等原件组成输入信号检测电路。正常运行时由Tl互感生成的感生电势经V5～V8整流、C7滤波后经R9～R11送入IC1(18)脚，根据其送入的模拟电压值的不同，由IC1内部逻辑程序判断加热器的工作状态是否正常。R9的作用是用以整定欠流电流的大小。既具有滤波的作用同时也用做干扰信号的滤除。V9是钳位二极管，其作用是当过强的脉冲干扰以及严重过流发生时V9导通，+5V立即加到ICl(18)脚，保护动作瞬时执行，确保不损坏加热器电路。电位器R20用以整定工作电流的大小，为IC1(17)脚提供合适的基准电压，其调整范围是0.175V-4.985V，对应的电流是6A～14A(HIPC1为1A～5A、HIPC2为4A～8A、HIPC4为12A～20A)。放障报警输出主要是由V3、V2等元件构成。当某种原因出现异常(过流、开路)IC1②脚由高电平转为低电平，V3截止，+12V通过V2送到外部主设备上提供故障信号。自动控制输入电路主要是由V4、R4以及C6、R7等元件构成。其中C6、R7起平滑缓冲作用，以滤除外部干扰信号对控制器的影响。IC1(13)脚及其外围元件R19、V15、R21、Vl、Rl、R2、CI等组成控制输出驱动电路，用以控制加热器工作与否。其中浪涌保护器件Rl的作用有两个：一是防止由可控硅Vl输出的交流电压过高而损坏负载；二是防止当Vl截止时负载产生的反电动势损坏可控硅。R2、Cl的作用是当Vl截止时为负载产生的反电动势提供泄放回路，以保护可控硅。ICI⑥～⑩脚与相应LED发光管V10～V14组成状态显示电路，停机时ICI⑨脚输出高电平，V13(绿)被点亮；正常运行时ICI⑩脚为高电平.V14(红)稳定发光；过流动作时IC1⑧脚输出0V～4.658V跳变电压，V12(黄)慢速闪光，保护动作后V12熄灭，V14(红)慢速闪光：欠流时IC1⑦脚输出0V～4.658V跳变电压，VI1(黄)慢速闪光，同时V14(红)稳定发光：开路时IC1⑥脚输出0V-4.658V跳变电压，Vl0(黄)慢速闪光，V14(红)不发光。
工作过程分析有三种工作状态，即手动工作、自动工作和停机状态。
手动工作是指连续加热状态，此时控制器选择开关S1置于手动位置，控制器即开始工作ICl(13)脚输出4.705V高电平电压，驱动电路导通，加热器得电工作。
自动工作状态下，此时自动控制信号经R4加至V4的基极，继而控制IC1①脚电平的高低，以决定加热控制器是否工作。具体过程是当V4基极接受外部高电平自控信号后，V4导通，IC1①脚转为低电平，其内部逻辑电路触使(13)脚输出4.705V高电平电压，经RI9加到光耦V15的内部发光二极管正端①脚，此时VI5①脚电压为1.158V，V15内部三极管受控导通，可控硅V1被触发导通，加热器得到电压开始工作，同时ICI⑩脚为输出高电平，运行指示灯V14(红)稳定发光；当温度上升到预定值(由相应的温控元件检测)时，外部输入自控信号转为低电平，V4截止，IC1①脚转为高电平，内部逻辑电路作用后(13)脚输出低电平，光耦V15的内部发光二极管不发光，VI5内部三极管截止，可控硅V1也随之截止，加热器停电不工作，IC1⑨脚输出高电平，停机指示灯V13(绿)被点亮，运行指示灯V14(红)熄灭。当温度再次降低到动作值时又重复上述过程，循环往复。加热器开始工作后.Tl等组成的检测电路也开始监测：无论是手动工作还是自动工作，控制器都可能有开路、欠流、过流三种异常情况发生，下面以自动状态下且IC1⑩脚电压值整定在1.175V(整定电流约为8A)时对上述三种异常工况加以简单分析。
1.开路
当由Tl互感生成的感生电势经V5～V8整流、C7滤波后送入IC1(18)脚模拟电压值＜0.05V时，ICl内部逻辑程序就判断加热器的工作状态是开路状态。IC1⑥脚输出0V-4.658V跳变电压，开路指示灯Vl0(黄)慢速闪光，同时IC1②脚由高电平转为低电平，故障输出电路V3截止.+12V通过V2送到外部主设备上提供相应故障信号，但此时ICl(13)脚输出仍为4.705V高电平。
2.欠流
当ICl(18)脚监测到的输入电压值＜3.298V且＞0.05V时，IC1内部逻辑程序则判断加热器的工作状态处于欠流状态，ICI⑦脚输出0V-4.658V跳变电压，欠流指示灯Vll(黄)慢速闪光，同时运行指示灯V14(红)稳定发光，此时ICI(13)脚输出仍为4.705V高电平电压。
3.过流
当Tl的感生电势经V5～V8整流、C7滤波后输入IC1(18)脚模拟电压值＞4.632V时，IC1内部逻辑电路立即判断加热器的工作状态是过流状态。IC1(13)脚输出由4.705V高电平立即跃变为低电平0V，V15、Vl均截止，加热器停止工作，以避免不必要的损失。同时ICl②脚由高电平转为低电平，V3截止，故障输出电路输出相应故障信号；IC1⑧脚也输出0V-4.658V跳变电压，V12(黄)慢速闪光，当保护动作发生后V12熄灭，1CI⑩脚为输出0V～4.658V跳变电压.V14(红)慢速闪光。
4.正常运行
当ICI@脚输入模拟电压值＜4.632V且＞3.298V时，表明系统正常工作，ICl④脚为输出高电平，运行指示灯V14(红)稳定发光。
如图2所示的电磁加热原理由于电磁感应加热的基本目的是使次级线圈产生的热量最大,因此,感应加热线圈与负载之间的缝隙要设计的足够小,次级线圈要由低阻抗且高渗透性特性的材料制成。非铁金属或不含铁的金属由于其高阻抗和低渗透性会破坏能量的功效,通常不被采用。因此,对于电磁感应加热系统,铸铁、不锈钢等材料能满足上述要求,而陶瓷、玻璃、铝、铜等材料则不能满足要求。从能量的转换角度来看整个系统的原理，要经磁场转变,是为了提高发热效率。
如图4所示的四路温度监控系统的4个通道先通过热电偶测到的电压值经CD405l的八选一模拟选择开关，再经MD转换电路送至单片机P89V5lRD2，将测得的温度值与由按键或RS-485接口通信接收的设定值相比较，计算控制量以控制晶闸管输出，调整电加热炉温度值。液晶显示模块FYDl2864则将单片机测得的4路温度与设定值予以显示。RS-485接口通信模块除由PC向单片机发送设定值外，还负责单片机通过MAX487向PC发送所测的温度值，再传输至上位机进行管理和绘图。
如图5和6所示当设置OUT3为高、OUT4为低电平，OUT2为低、OUT1为高电平时，Q3和Q4断开，Q1和Q2导通，电流由TEC左至右；反之OUT3为低、OUT4为高电平，OUT2为高、OUT1为低电平时，Q3和Q4导通，Q1和Q2断开，电流由右至左。
通过单片机PID控制设置OUT1或者OUT4的PWM占空比，控制Q1或者Q4的导通时间来控制TEC的工作时间，从而达到控温的效果。
本发明设置电磁加热系统，其自带开路、过流、欠流等检测功能，通讯系统用于远程连接可实现远程检测和控制，防止家长不在餐桌旁边时，被孩童误操作发生危险，半导体制冷可实现简易的制冷，用于冷却或配合冷食使用，四路温度监控系统可精确监控温度值，用户体验感更强，温度控制更加灵敏，更具智能化，具有很强的创造性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种远程控制智能家庭餐桌系统，包括餐桌、电磁加热系统、通讯系统和中央处理器，其特征在于：包括半导体制冷系统、四路温度监控系统、CAN总线和显示系统，所述电磁加热系统包括电磁加热、手动工作、自动工作和停机状态，手动工作是连续加热状态，此时控制器选择开关S1置于手动位置，控制器即开始工作ICl13脚输出4.705V高电平电压，驱动电路导通，加热器得电工作；自动工作状态下，此时自动控制信号经R4加至V4的基极，继而控制IC1①脚电平的高低，以决定加热控制器是否工作；所述CAN总线用于餐桌系统的内部信号传输，所述电磁加热系统、半导体制冷系统、四路温度监控系统和显示系统的信号交换端口均与CAN总线相连，所述CAN总线将汇总的后的信号传输至中央处理器，所述中央处理器通过通讯系统实现与移动端和远程pc机相连。
2.根据权利要求1所述的远程控制智能家庭餐桌系统，其特征在于：所述电磁加热系统自动工作下：当V4基极接受外部高电平自控信号后，V4导通，IC1①脚转为低电平，其内部逻辑电路触使13脚输出4.705V高电平电压，经RI9加到光耦V15的内部发光二极管正端①脚，此时VI5①脚电压为1.158V，V15内部三极管受控导通，可控硅V1被触发导通，加热器得到电压开始工作，同时ICI⑩脚为输出高电平，运行指示灯V14稳定发光。
3.根据权利要求2所述的远程控制智能家庭餐桌系统，其特征在于：所述电磁加热系统自动工作下：当温度上升到预定值时，外部输入自控信号转为低电平，V4截止，IC1①脚转为高电平，内部逻辑电路作用后13脚输出低电平，光耦V15的内部发光二极管不发光，VI5内部三极管截止，可控硅V1也随之截止，加热器停电不工作，IC1⑨脚输出高电平，停机指示灯V13被点亮，运行指示灯V14熄灭；当温度再次降低到动作值时又重复上述过程，循环往复。
4.根据权利要求1所述的远程控制智能家庭餐桌系统，其特征在于：所述电磁加热系统处于开路情况下时，由Tl互感生成的感生电势经V5～V8整流、C7滤波后送入IC118脚模拟电压值＜0.05V时，ICl内部逻辑程序就判断加热器的工作状态是开路状态。
5.根据权利要求1所述的远程控制智能家庭餐桌系统，其特征在于：所述电磁加热系统处于欠流时，即ICl 18脚监测到的输入电压值＜3.298V且＞0.05V时，IC1内部逻辑程序则判断加热器的工作状态处于欠流状态；所述电磁加热系统处于过流时，Tl的感生电势经V5～V8整流、C7滤波后输入IC118脚模拟电压值＞4.632V时，IC1内部逻辑电路立即判断加热器的工作状态是过流状态。
6.根据权利要求1所述的远程控制智能家庭餐桌系统，其特征在于：所述电磁加热中当交变电流过线圈时,根据安培定律,在线圈周围就会产生交变的磁场：
∫H dl＝N i
Φ＝μHA
式中,H为磁场强度；A为截面积；i为电流；N为匝数；M为磁导率；导体放在磁场中时,磁场运动的速率会发生变化,并且,导体越接近磁场中心,磁场密度越低,根据法拉第定律,导体表面所产生的电流与感应的电流成反比,导体表面的电流产生涡流；
ε＝-N dΦ/dt＝-N A dB(t)/dt
式中,B(t)表示磁感应强度,而由感应电流和涡流引起的电能就转变为热能；
p＝ε2/R＝I2*R
式中,R由导体的电阻率和渗透性决定,电流大小由磁场强度决定。
7.根据权利要求1所述的远程控制智能家庭餐桌系统，其特征在于：所述中央处理器为C8051F340芯片，所述通讯系统的通信电路为232通信电路。
8.根据权利要求1所述的远程控制智能家庭餐桌系统，其特征在于：所述四路温度监控系统的4个通道先通过热电偶测到的电压值经CD405l的八选一模拟选择开关，再经MD转换电路送至单片机P89V5lRD2，将测得的温度值与由按键或通信接收的设定值相比较，计算控制量以控制晶闸管输出，调整电加热炉温度值。
9.根据权利要求1所述的远程控制智能家庭餐桌系统，其特征在于：所述半导体制冷系统中：当设置OUT3为高、OUT4为低电平，OUT2为低、OUT1为高电平时，Q3和Q4断开，Q1和Q2导通，电流由TEC左至右；反之OUT3为低、OUT4为高电平，OUT2为高、OUT1为低电平时，Q3和Q4导通，Q1和Q2断开，电流由右至左，通过单片机PID控制设置OUT1或者OUT4的PWM占空比，控制Q1或者Q4的导通时间来控制TEC的工作时间，从而达到控温的效果。
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