CN110578941B - 一种吸油烟机的自动控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种吸油烟机的自动控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种吸油烟机的自动控制系统及其控制方法，自动控制系统包括能感知灶具点火后火焰的闪烁频率和光强度的光电检测器件；与光电检测器件连接的、用于采集光电检测器件感知到的光电信号的AD采样模块；对AD采样模块采集到的光电信号进行处理的MCU处理模块，MCU处理模块根据AD采样模块采集的光电信号，计算采集的光电信号的均值和峰值频率，当采集的光电信号的均值大于预设火焰信号直流分量阈值，且采集的光电信号的峰值频率在预设的可燃气体燃烧时的闪烁频率特征范围之内，则开启吸油烟机。①通过检测红外信号的幅度均值及频率特征，有效排除用户、厨房其他电器等干扰；②不同品牌的烟机灶具能够联动使用。

Description

一种吸油烟机的自动控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种吸油烟机的自动控制系统及其控制方法。
背景技术
在日常生活中，吸油烟机和燃气灶通常情况下是同时使用的，现已有烟灶联动装置，使得吸油烟机和燃气灶配合工作。常见的烟灶联动装置的实现方式是在燃气灶中设置红外线或射频等通信发射模块，在吸油烟机中安装相应的接收模块。当燃气灶开启时通信发射模块向吸油烟机发射控制信号，吸油烟机接收到控制信号后开启，从而完成烟灶联动。但此方法存在一定的缺陷：通信发射模块和通信接收模块必须匹配，若吸油烟机和燃气灶不是同一品牌，这就导致无法配合使用，而且无线通信模块还容易收到电磁干扰，在电磁复杂环境下可靠性难以保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种通用性强、能有效排除用户、厨房其他电器干扰的吸油烟机的自动控制系统及其控制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机的自动控制系统，其特征在于包括
能感知灶具点火后火焰的闪烁频率和光强度的光电检测器件；
与光电检测器件连接的、用于采集光电检测器件感知到的光电信号的AD采样模块；
对AD采样模块采集到的光电信号进行处理的MCU处理模块，MCU处理模块根据AD采样模块采集的光电信号，计算采集的光电信号的均值和峰值频率，当采集的光电信号的均值大于预设火焰信号直流分量阈值，且采集的光电信号的峰值频率在预设的可燃气体燃烧时的闪烁频率特征范围之内，则开启吸油烟机。
作为改进，所述光电检测器件安装在吸油烟机外壳上，所述AD采样模块和MCU处理模块安装在吸油烟机内，MCU处理模块与吸油烟机主控模块连接；或MCU处理模块直接采用吸油烟机主控模块。
较好的，所述光电检测器件为红外传感器或紫外传感器。
一种上述吸油烟机的自动控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：光电检测器件感知光信号，并转换成电信号；
步骤2：AD采样模块采集光电检测器件输出的电信号；
步骤3：设AD采样模块的采样周期为TS，设AD采样模块采集到的信号为采样信号x(n),n＝1,2,3…；在预设时长T内，采样信号的个数为
Figure BDA0001689464290000021
计算预设时长T内采样信号x(n)的均值：
Figure BDA0001689464290000022
步骤4：计算去直流信号c(n)，c(n)＝x(n)-u；
步骤5：将去直流信号c(n)作为快速傅里叶变换的输入，得到采样信号x(n)的峰值频率X，采样信号x(n)的峰值频率X为采样信号x(n)幅度值最大时对应的频率；
步骤6：判断u>uth是否满足，其中uth表示为火焰信号直流分量阈值；若满足u>uth，则跳入步骤7；否则跳入步骤9；
步骤7：判断XL<X<XH是否满足，[XL,XH]表示为某一特定可燃气体燃烧时火焰的闪烁频率范围；若XL<X<XH满足，则跳入步骤8；否则跳入步骤9；
步骤8：油烟机开启，跳入步骤1，
步骤9：油烟机关闭，跳入步骤1。
与现有技术相比，本发明的优点在于：①通过检测红外信号的幅度均值及频率特征，有效排除用户、厨房其他电器等干扰；②不同品牌的烟机灶具能够联动使用。
附图说明
图1为本发明实施例中吸油烟机的自动控制系统的框图。
图2为本发明实施例中吸油烟机的自动控制系统的控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示的吸油烟机的自动控制系统，其包括
能感知灶具点火后火焰的闪烁频率和光强度的光电检测器件；
与光电检测器件连接的、用于采集光电检测器件感知到的光电信号的AD采样模块；
对AD采样模块采集到的光电信号进行处理的MCU处理模块，MCU处理模块根据AD采样模块采集的光电信号，计算采集的光电信号的均值和峰值频率，当采集的光电信号的均值大于预设火焰信号直流分量阈值，且采集的光电信号的峰值频率在预设的可燃气体燃烧时的闪烁频率特征范围之内，则开启吸油烟机。
由于火焰特性包括不同火源的火焰波长、闪烁频率、平均强度，以及这些特性反映成检测输出电流(电压)的衰减或失真等情况，对火焰特性的研究一方面用来有针对性的检测火焰，另一方面也是抗干扰设计的需要。红外传感器和紫外传感器一般都是由特殊的光电二极管、光电三极管加上处理电路构成。在闭合的环路里，红外传感器和紫外传感器能在光照的激发下产生电流。电流的强度在饱和度内与光强成正比。因此通过红外传感器和紫外传感器能感知火焰的光强变化，本实施例中光电检测器件采用普通红外传感器或紫外传感器。任何燃料在燃烧时，会不同程度地向外辐射紫外线、可见光和红外线等光波。燃料不同，辐射出的光波段就不同，幅度和频率也不同。红外线根据波长又可分成近红外，中红外，远红外和极远红外。火焰发出的红外线集中于近红外区。人体发出的红外线集中于远红外区(中心波长9um～10um)。而在检测灶具打火过程中，主要的干扰是人体、环境灯光等其他干扰。
本发明的主要设计原理是：检测灶具打火后产生的火焰，由于火焰有着闪烁频率、平均强度上的特征，将这个特征来区别用户、厨房其他电器等干扰，MCU处理模块根据AD采样模块采集的光电信号，计算采集的光电信号的均值和峰值频率，当采集的光电信号的均值大于预设火焰信号直流分量阈值，且采集的光电信号的峰值频率在预设的可燃气体燃烧时的闪烁频率特征范围之内，则判断是火焰信号，开启吸油烟机，其他情况则为环境、人体干扰，则不用开启吸油烟机。
上述吸油烟机的自动控制系统的控制方法包括如下步骤：
步骤1：光电检测器件感知光信号，并转换成电信号；
步骤2：AD采样模块采集光电检测器件输出的电信号；
步骤3：设AD采样模块的采样周期为TS，设AD采样模块采集到的信号为采样信号x(n),n＝1,2,3…；在预设时长T内，采样信号的个数为
Figure BDA0001689464290000031
计算预设时长T内采样信号x(n)的均值，均值反映了信号的红外辐射强度：
Figure BDA0001689464290000032
步骤4：计算去直流信号c(n)，c(n)＝x(n)-u；
步骤5：将去直流信号c(n)作为快速傅里叶变换的输入，得到采样信号x(n)的峰值频率X，采样信号x(n)的峰值频率X为采样信号x(n)幅度值最大时对应的频率；
步骤6：判断u>uth是否满足，其中uth表示为火焰信号直流分量阈值；若满足u>uth，则跳入步骤7；否则跳入步骤9；
步骤7：判断XL<X<XH是否满足，[XL,XH]表示为某一特定可燃气体燃烧时火焰的闪烁频率范围，[XL,XH]通过实验可提前测得；若XL<X<XH满足，则跳入步骤8；否则跳入步骤9；
步骤8：油烟机开启，跳入步骤1，
步骤9：油烟机关闭，跳入步骤1。

Claims (3)

1.一种吸油烟机的自动控制系统，其特征在于包括
能感知灶具点火后火焰的闪烁频率和光强度的光电检测器件；
与光电检测器件连接的、用于采集光电检测器件感知到的光电信号的AD采样模块；
对AD采样模块采集到的光电信号进行处理的MCU处理模块，MCU处理模块根据AD采样模块采集的光电信号，计算采集的光电信号的均值和峰值频率，当采集的光电信号的均值大于预设火焰信号直流分量阈值，且采集的光电信号的峰值频率在预设的可燃气体燃烧时的闪烁频率特征范围之内，则开启吸油烟机；
上述自动控制系统的控制方法包括如下步骤：
步骤1：光电检测器件感知光信号，并转换成电信号；
步骤2：AD采样模块采集光电检测器件输出的电信号；
步骤3：设AD采样模块的采样周期为Ts，设AD采样模块采集到的信号为采样信号x(n),n＝1,2,3…；在预设时长T内，采样信号的个数为
Figure FDA0002938690790000011
计算预设时长T内采样信号x(n)的均值：
Figure FDA0002938690790000012
步骤4：计算去直流信号c(n)，c(n)＝x(n)-u；
步骤5：将去直流信号c(n)作为快速傅里叶变换的输入，得到采样信号x(n)的峰值频率X，采样信号x(n)的峰值频率X为采样信号x(n)幅度值最大时对应的频率；
步骤6：判断u>uth是否满足，其中uth表示为火焰信号直流分量阈值；若满足u>uth，则跳入步骤7；否则跳入步骤9；
步骤7：判断XL<X<XH是否满足，[XL,XH]表示为某一特定可燃气体燃烧时火焰的闪烁频率范围；若XL<X<XH满足，则跳入步骤8；否则跳入步骤9；
步骤8：油烟机开启，跳入步骤1，
步骤9：油烟机关闭，跳入步骤1。
2.根据权利要求1所述的吸油烟机的自动控制系统，其特征在于：所述光电检测器件安装在吸油烟机外壳上，所述AD采样模块和MCU处理模块安装在吸油烟机内，MCU处理模块与吸油烟机主控模块连接；或MCU处理模块直接采用吸油烟机主控模块。
3.根据权利要求1或2所述的吸油烟机的自动控制系统，其特征在于：所述光电检测器件为红外传感器或紫外传感器。
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