CN110594815A - 一种基于可靠性设计的烟灶联动控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有联动控制功能的油烟机和灶具，特别涉及一种基于可靠性设计的烟灶联动控制系统及控制方法，属于厨房电器领域。本发明包括油烟机控制单元和灶具控制单元，所述油烟机控制单元与灶具控制单元连接，其结构特点在于：所述油烟机控制单元包括油烟机无线通讯单元、油烟机驱动控制单元、油烟机显示控制器和电机，所述灶具控制单元包括灶具无线通讯单元和灶具点火控制单元；所述油烟机无线通讯单元与灶具无线通讯单元连接，所述油烟机驱动控制单元与油烟机无线通讯单元连接，所述油烟机显示控制器和电机均与油烟机驱动控制单元连接，所述灶具点火控制单元与灶具无线通讯单元连接。

Description

一种基于可靠性设计的烟灶联动控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及具有联动控制功能的油烟机和灶具，特别涉及一种基于可靠性设计的烟灶联动控制系统及控制方法，属于厨房电器领域。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对生活品质的要求也相应提高，厨房电器智能化设计也越来越受消费者关注。作为厨房电器的核心，目前市面上常规的油烟机采用手动控制，在实际厨房使用情境中，油烟机可能因为用户忘记提前启动或手上正在做烹饪准备而不方便去操作，导致短时间内产生大量油烟，严重影响用户体验。如果油烟机和灶具能直接完成联动控制而无需人为干预，将更能体现产品的智能化和使用便利性。

目前市场上采用的烟灶联动控制系统有基于智能菜谱、云端服务器平台对烟灶进行联动控制的，需要在油烟机和灶具内部各安装一个WiFi模块，目前国内很多用户家里并未开通WiFi，即使开通也很难保证厨房内信号良好。也有在烟灶内部加入火力值检测传感器、油烟浓度传感器、锅底温度传感器，通过对灶具火力、油烟浓度、锅底温度数据值进行采样，综合判断再控制油烟机档位的设定。

此类联动控制系统配置较多的电子模块、传感器，在厨房这种复杂使用环境下，功能越复杂也越容易发生故障，影响用户使用，而且成本较高，无形中提高了产品售价，最终还是由用户买单。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，易用可靠的烟灶联动，无需WiFi信号连接，无需布置各种复杂的传感器，只需配置两个通讯单元模块（两个收发或一收一发），降低用户使用成本和使用难度，重点提高系统长期工作的可靠性，是一种基于可靠性设计的烟灶联动控制系统及控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该基于可靠性设计的烟灶联动控制系统，包括油烟机控制单元和灶具控制单元，所述油烟机控制单元与灶具控制单元连接，其结构特点在于：所述油烟机控制单元包括油烟机无线通讯单元、油烟机驱动控制单元、油烟机显示控制器和电机，所述灶具控制单元包括灶具无线通讯单元和灶具点火控制单元；所述油烟机无线通讯单元与灶具无线通讯单元连接，所述油烟机驱动控制单元与油烟机无线通讯单元连接，所述油烟机显示控制器和电机均与油烟机驱动控制单元连接，所述灶具点火控制单元与灶具无线通讯单元连接。油烟机和灶具之间通讯采用RF无线射频收发技术或其它无线收发技术；采用ASK调制方式或其它调制方式。

进一步地，所述油烟机无线通讯单元和灶具无线通讯单元均为射频收发单元；或所述油烟机无线通讯单元为射频接收单元，所述灶具无线通讯单元为射频发送单元。通讯单元方案选择，高端款可以在油烟机和灶具侧同时安装射频收发单元，基础款可以只在油烟机侧安装射频接收单元，在灶具侧安装射频发送单元。

进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。

一种基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，其特点在于；所述控制方法如下：

（一）油烟机和灶具要实现联动控制，首先烟灶要完成对码匹配，每台灶具出厂时具有唯一的ID码，操作烟灶进入对码状态后，灶具按照通讯协议将ID码以对码指令的形式发送给油烟机，油烟机收到后将ID码保存在芯片中，对码操作完成；

（二）灶具点火时，其向油烟机发送开机指令，油烟机收到后将该指令中的ID码与保存在芯片内部的ID码进行核对，如两者一致则油烟机驱动控制单元开启相应的风机档位，如两者不一致则认为该指令无效而不做响应处理；

（三）灶具发生故障时，其向油烟机发送故障指令，油烟机收到并确认ID码后在显示屏上显示故障码并发出报警声提示用户，同时灶具关火进入保护状态并向油烟机发送关机指令，油烟机收到该指令后关机；

（四）灶具在正常工作过程中，其定时向油烟机发送心跳指令；若油烟机在规定时长内能收到ID码匹配的心跳指令则确定灶具仍为正常工作状态，油烟机保持原工作状态，若油烟机超过规定时长仍未收到该心跳指令，则判定灶具已关火，油烟机进入关机状态；

（五）灶具关火后，其向油烟机发送关机指令，油烟机收到并确认ID码后关机。

进一步地，灶具发送数据前先发送唤醒码，使油烟机提前进入稳定接收状态，降低后续正式数据丢帧的可能性。

进一步地，数据包加入引导码，如检测不符则对后续数据作无效判定处理，排除大部分环境电磁干扰的影响。

进一步地，引导码核对正确后还需核对ID码，如收到的ID码与保存的ID码不一致则不执行该指令，排除接收到附近同品牌灶具发出的信号而引起的误动作。

进一步地，对数据位“0”和“1”的判断采用多次中断扫描累计的采样方法并加入可靠性设计和/或滤波算法。

进一步地，如果在连续低电平采样信号中检测到单个高电平脉冲，则认为是外界干扰所致，将其作为无效信号处理，予以滤除；如果在连续高电平采样信号中检测到单个信号被拉低，也认为是外界干扰所致，将其作为无效信号处理，予以滤除。

进一步地，在高低电平采样数是否达到有效数量的判定中设计适当的余量范围，适应烟灶由于使用环境、电磁干扰、安装距离位置、电池电量等因素造成的信号差异；油烟机每次扫描采样周期为Δt，即每隔Δt时间会对收到的通讯信号采样一次，低电平累计T1时长才是有效的低电平，高电平累计T2时长才是有效的高电平；T1、T2不是一个唯一的值，而是一个范围值。

进一步地，T1表达式：T1最小值(n1*Δt)≤T1≤T1最大值(n2*Δt)；T2表达式：T2最小值(m1*Δt)≤T2≤T2最大值(m2*Δt)；低电平有效采样次数并非等于1，而是大于1，其只有在n1和n2范围内才认为当前信号为低电平，同样高电平有效采样次数只有在m1和m2范围内才认为当前信号为高电平，否则均视为无效信号而丢弃，并重新开始采样。

进一步地，进入低电平采样阶段后，若仍检测到若干高电平信号，但高电平采样数量占比此段总采样数量的值小于某个值，则判定此段均为低电平，将此若干高电平信号作为无效信号处理，予以滤除；进入高电平采样阶段后，若仍检测到若干低电平信号，但低电平采样数量占比此段总采样数量的值小于某个值，则判定此段均为高电平，将此若干低电平信号作为无效信号处理，予以滤除。

进一步地，数据位“0”并不等于低电平，而是特定时长范围内低电平和特定时长范围内高电平的组合；数据位“1”并不等于高电平，而是特定时长范围内低电平和特定时长范围内高电平的组合；数据位“0”和数据位“1”的高低电平时长范围值不同，它们之间保持差异以作区分。

进一步地，同一数据包多次发送，即使其中几次数据包发送或接收出现问题，只要有一次接收校验通过即被执行，提高联动控制的可靠性。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

1、无需布置各种传感器，只需两个收发通讯单元，简化电路，降低了成本，减少在厨房复杂使用环境下的发生故障的概率。

2、开发了多重抗干扰技术，在数据结构、通讯时序、滤波算法、可靠性上设计了多项抗干扰技术，采用科学的采样方法，使得该联动控制系统具有非常高的可靠性。

3、通讯单元直接布置在灶具控制单元和油烟机控制单元内，无需在整机上设计额外的安装结构，降低生产装配成本，方便售后服务维修。

附图说明

图1是本发明实施例的控制单元组成示意图。

图2是本发明实施例的数据结构示意图。

图3是本发明实施例的工作过程流程示意图。

图4是本发明实施例的多次中断扫描累计采样法之滤波算法一示意图。

图5是本发明实施例的多次中断扫描累计采样法之滤波算法二示意图。

图6是本发明实施例的多次中断扫描累计采样法之余量范围设计示意图。

图中：油烟机控制单元1、灶具控制单元2、

油烟机无线通讯单元11、油烟机驱动控制单元12、油烟机显示控制器13、电机14、

灶具无线通讯单元21、灶具点火控制单元22。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图6所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统，包括油烟机控制单元1和灶具控制单元2，油烟机控制单元1与灶具控制单元2连接，油烟机控制单元1包括油烟机无线通讯单元11、油烟机驱动控制单元12、油烟机显示控制器13和电机14，灶具控制单元2包括灶具无线通讯单元21和灶具点火控制单元22；油烟机无线通讯单元11与灶具无线通讯单元21连接，油烟机驱动控制单元12与油烟机无线通讯单元11连接，油烟机显示控制器13和电机14均与油烟机驱动控制单元12连接，灶具点火控制单元22与灶具无线通讯单元21连接。

油烟机无线通讯单元11和灶具无线通讯单元21均为射频收发单元；或油烟机无线通讯单元11为射频接收单元，灶具无线通讯单元21为射频发送单元。通讯单元方案选择，高端款可以在油烟机和灶具侧同时安装射频收发单元，基础款可以只在油烟机侧安装射频接收单元，在灶具侧安装射频发送单元。

一种基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，如下：

（一）油烟机和灶具要实现联动控制，首先烟灶要完成对码匹配，每台灶具出厂时具有唯一的ID码，操作烟灶进入对码状态后，灶具按照通讯协议将ID码以对码指令的形式发送给油烟机，油烟机收到后将ID码保存在芯片中，对码操作完成；

（二）灶具点火时，其向油烟机发送开机指令，油烟机收到后将该指令中的ID码与保存在芯片内部的ID码进行核对，如两者一致则油烟机驱动控制单元12开启相应的风机档位，如两者不一致则认为该指令无效而不做响应处理；

（三）灶具发生故障时，其向油烟机发送故障指令，油烟机收到并确认ID码后在显示屏上显示故障码并发出报警声提示用户，同时灶具关火进入保护状态并向油烟机发送关机指令，油烟机收到该指令后关机；

（四）灶具在正常工作过程中，其定时向油烟机发送心跳指令；若油烟机在规定时长内能收到ID码匹配的心跳指令则确定灶具仍为正常工作状态，油烟机保持原工作状态，若油烟机超过规定时长仍未收到该心跳指令，则判定灶具已关火，油烟机进入关机状态；

（五）灶具关火后，其向油烟机发送关机指令，油烟机收到并确认ID码后关机。

可靠性设计：

（1）灶具发送数据前先发送唤醒码，使油烟机提前进入稳定接收状态，降低后续正式数据丢帧的可能性。

（2）数据包加入引导码，如检测不符则对后续数据作无效判定处理，排除大部分环境电磁干扰的影响。

（3）引导码核对正确后还需核对ID码，如收到的ID码与保存的ID码不一致则不执行该指令，排除接收到附近同品牌灶具发出的信号而引起的误动作。

（4）对数据位“0”和“1”的判断采用多次中断扫描累计的采样方法并加入可靠性设计和/或滤波算法；如果在连续低电平采样信号中检测到单个高电平脉冲，则认为是外界干扰所致，将其作为无效信号处理，予以滤除，经过以上处理，进入低电平采样阶段后，若仍检测到若干高电平信号的，但高电平采样数量占比此段总采样数量的值小于某个值，则判定此段均为低电平；如果在连续高电平采样信号中检测到单个信号被拉低，也认为是外界干扰所致，将其作为无效信号处理，予以滤除，经过以上处理，进入高电平采样阶段后，若仍检测到若干低电平信号的，但若低电平采样数量占比此段总采样数量的值小于某个值，则判定此段均为高电平。

同时在高低电平采样数是否达到有效数量的判定中设计适当的余量范围，适应烟灶由于使用环境、电磁干扰、安装距离位置、电池电量等因素造成的信号差异；油烟机每次扫描采样周期为Δt，即每隔Δt时间会对收到的通讯信号采样一次，低电平累计T1时长才是有效的低电平，高电平累计T2时长才是有效的高电平；T1、T2不是一个唯一的值，而是一个范围值。

T1表达式：T1最小值(n1*Δt)≤T1≤T1最大值(n2*Δt)；T2表达式：T2最小值(m1*Δt)≤T2≤T2最大值(m2*Δt)；低电平有效采样次数并非等于1，而是大于1，其只有在n1和n2范围内才认为当前信号为低电平，同样高电平有效采样次数只有在m1和m2范围内才认为当前信号为高电平，否则均视为无效信号而丢弃，并重新开始采样。

数据位“0”并不等于低电平，而是特定时长范围内低电平和特定时长范围内高电平的组合；数据位“1”并不等于高电平，而是特定时长范围内低电平和特定时长范围内高电平的组合；数据位“0”和数据位“1”的高低电平时长范围值不同，它们之间保持差异以作区分。

（5）同一数据包多次发送，即使其中几次数据包发送或接收出现问题，只要有一次接收校验通过即被执行，提高联动控制的可靠性。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于可靠性设计的烟灶联动控制系统，包括油烟机控制单元（1）和灶具控制单元（2），所述油烟机控制单元（1）与灶具控制单元（2）连接，其特征在于：所述油烟机控制单元（1）包括油烟机无线通讯单元（11）、油烟机驱动控制单元（12）、油烟机显示控制器（13）和电机（14），所述灶具控制单元（2）包括灶具无线通讯单元（21）和灶具点火控制单元（22）；所述油烟机无线通讯单元（11）与灶具无线通讯单元（21）连接，所述油烟机驱动控制单元（12）与油烟机无线通讯单元（11）连接，所述油烟机显示控制器（13）和电机（14）均与油烟机驱动控制单元（12）连接，所述灶具点火控制单元（22）与灶具无线通讯单元（21）连接。

2.根据权利要求1所述的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统，其特征在于：所述油烟机无线通讯单元（11）和灶具无线通讯单元（21）均为射频收发单元；或所述油烟机无线通讯单元（11）为射频接收单元，所述灶具无线通讯单元（21）为射频发送单元。

3.一种如权利要求1-2中任意一项权利要求所述的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法如下：

（一）烟灶完成对码匹配，每台灶具出厂时具有唯一的ID码，操作烟灶进入对码状态后，灶具按照通讯协议将ID码以对码指令的形式发送给油烟机，油烟机收到后将ID码保存在芯片中，对码操作完成；

（二）灶具点火时，其向油烟机发送开机指令，油烟机收到后将该指令中的ID码与保存在芯片内部的ID码进行核对，如两者一致则油烟机驱动控制单元（12）开启相应的风机档位，如两者不一致则认为该指令无效而不做响应处理；

（三）灶具发生故障时，其向油烟机发送故障指令，油烟机收到并确认ID码后在显示屏上显示故障码并发出报警声提示用户，同时灶具关火进入保护状态并向油烟机发送关机指令，油烟机收到该指令后关机；

（四）灶具在正常工作过程中，其定时向油烟机发送心跳指令；若油烟机在规定时长内能收到ID码匹配的心跳指令则确定灶具仍为正常工作状态，油烟机保持原工作状态，若油烟机超过规定时长仍未收到该心跳指令，则判定灶具已关火，油烟机进入关机状态；

（五）灶具关火后，其向油烟机发送关机指令，油烟机收到并确认ID码后关机。

4.根据权利要求3所述的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，其特征在于：灶具发送数据前先发送唤醒码，使油烟机提前进入稳定接收状态，降低后续正式数据丢帧的可能性；和/或；数据包加入引导码，如检测不符则对后续数据作无效判定处理，排除环境电磁干扰的影响；和/或；引导码核对正确后核对ID码，如收到的ID码与保存的ID码不一致则不执行该指令。

5.根据权利要求3所述的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，其特征在于：对数据位“0”和“1”的判断采用多次中断扫描累计的采样方法并加入可靠性设计和/或滤波算法。

6.根据权利要求3所述的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，其特征在于：如果在连续低电平采样信号中检测到单个高电平脉冲，则认为是外界干扰所致，将其作为无效信号处理，予以滤除；如果在连续高电平采样信号中检测到单个信号被拉低，也认为是外界干扰所致，将其作为无效信号处理，予以滤除。

7.根据权利要求3所述的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，其特征在于：在高低电平采样数是否达到有效数量的判定中设计适当的余量范围，适应烟灶由于使用环境、电磁干扰、安装距离位置、电池电量因素造成的信号差异；油烟机每次扫描采样周期为Δt，即每隔Δt时间会对收到的通讯信号采样一次，低电平累计T1时长才是有效的低电平，高电平累计T2时长才是有效的高电平；T1、T2不是一个唯一的值，而是一个范围值；和/或；T1表达式：n1*Δt≤T1≤n2*Δt；T2表达式：m1*Δt≤T2≤m2*Δt；低电平有效采样次数并非等于1，而是大于1，其只有在n1和n2范围内才认为当前信号为低电平，同样高电平有效采样次数只有在m1和m2范围内才认为当前信号为高电平，否则均视为无效信号而丢弃，并重新开始采样。

8.根据权利要求3所述的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，其特征在于：进入低电平采样阶段后，若仍检测到若干高电平信号，但高电平采样数量占比此段总采样数量的值小于某个值，则判定此段均为低电平，将此若干高电平信号作为无效信号处理，予以滤除；进入高电平采样阶段后，若仍检测到若干低电平信号，但低电平采样数量占比此段总采样数量的值小于某个值，则判定此段均为高电平，将此若干低电平信号作为无效信号处理，予以滤除。

9.根据权利要求3所述的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，其特征在于：数据位“0”并不等于低电平，而是特定时长范围内低电平和特定时长范围内高电平的组合；数据位“1”并不等于高电平，而是特定时长范围内低电平和特定时长范围内高电平的组合；数据位“0”和数据位“1”的高低电平时长范围值不同，它们之间保持差异以作区分。

10.根据权利要求3所述的基于可靠性设计的烟灶联动控制系统的控制方法，其特征在于：同一数据包多次发送，即使其中几次数据包发送或接收出现问题，只要有一次接收校验通过即被执行，提高联动控制的可靠性。