CN110762563A - 一种电容式燃气灶控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电容式燃气灶控制装置：包括固定盒，减速电机，旋转电容器，主动齿轮，套齿，燃气开关旋钮和控制模块，所述固定盒和旋转电容器下部固定安装在燃气灶台面上，减速电机转子下端与电容器旋钮固定连接，上端固定连接到所述主动齿轮的第二内凹槽，减速电机定子固定在固定盒的环形器的内壁上，固定盒的环形器与旋转电容器和减速电机同轴心，所述主动齿轮通过齿轮耦合到所述套齿，所述套齿嵌套安装在所述燃气开关旋钮外侧，所述控制模块安装在固定盒内部。

Description

一种电容式燃气灶控制装置

技术领域

本发明涉及燃气灶火力控制器技术领域，特别是一种电容式燃气灶控制装置。

背景技术

中国人烹饪食物讲究色香味俱全，在烹饪食物时，喜欢使用明火，而不太喜欢使用电磁炉。煲汤时更是喜欢使用砂锅在燃气灶上长时间炖，但是由此带来的问题时，经常遇到忘记关火的情况，特别是老年人，此时轻则烧坏烹饪器具，重则引起火灾。

市场上有燃气灶生产厂家开始生产带有定时控制的燃气灶，但是为一体化设计，用户需要购买整个燃气灶才能实现升级。如果能够针对现有的燃气灶，设计一种轻便式升级方案，则不仅节约成本，而且方便用户升级，易于被普通大众接受。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电容式燃气灶控制装置，替换现有的燃气灶开关旋钮，燃气灶内部结构不用做任何改动，普通用户即可实现燃气灶升级为具有定时关火功能，升级后，燃气灶点火方式不变，还是向下按压燃气开关同时逆时针旋转，点火完毕后，电容式燃气灶控制装置根据设定的模式调节火力大小或者进行倒计时熄火操作。

为达到上述目的，本发明的一种电容式燃气灶控制装置：包括固定盒，减速电机，旋转电容器，主动齿轮，套齿，燃气开关旋钮和控制模块，所述固定盒和旋转电容器下部均固定安装在燃气灶台面上，减速电机转子下端与电容器旋钮固定连接，上端固定连接到所述主动齿轮的第二内凹槽，减速电机定子固定在固定盒的环形器的内壁上，固定盒的环形器与旋转电容器和减速电机同轴心，所述主动齿轮通过齿轮耦合到所述套齿，所述套齿嵌套安装在所述燃气开关旋钮外侧，所述控制模块安装在固定盒内部。

本发明的有益效果是：固定盒下部直接粘贴安装在燃气灶台面上，固定盒作为旋转电容器和电机转动的外部支撑点；旋转电容器下部固定安装在燃气灶台面上，旋转电容器旋钮与减速电机转子下端固定连接，减速电机转子上端与主动齿轮的第二内凹槽固定连接，电机转动时带动电容器转子和主动齿轮转动；主动齿轮第一内凹槽空间可容纳旋转电容器和减速电机，通过第二内凹槽直接嵌套安装在电机转子上部，旋转电容器和电机没有裸露出来，避免两者的接线端子接触用户；主动齿轮与套齿通过齿轮耦合，套齿紧紧套在燃气开关旋钮外侧，电机转动时，通过主动齿轮带动套齿旋转，进而带动燃气开关旋钮旋转，实现火力大小调节和熄火操作，并且通过旋转电容器实现了燃气开关旋转角度的测量，燃气灶具备了定时调节火力大小和关火的条件；在用户点火向下按压燃气开关旋钮带动套齿向下时，主动齿轮与套齿处于耦合状态，用户释放时燃气开关旋钮时，主动齿轮与套齿仍然为耦合状态且相对位置不变，保证电机任何时候都能有效驱动燃气旋钮转动，整个装置不会增加燃气开关的高度，方便燃气灶的使用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述套齿与主动齿轮的轮齿比为0.5~1.2。

采用上述进一步方案的有益效果是：轮齿比过小，则燃气开关旋钮量程内转动时引起的旋转电容转动角度较小，测量精度较低；轮齿比过大，则燃气开关旋钮量程内转动时引起的旋转电容转动角度超过其量程，无法进行整个行程的测量。

进一步，所述主动齿轮上平面与套齿平齐，主动齿轮的高度为5mm~10mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：避免主动齿轮上平面高于套齿，影响用户操作燃气开关旋钮，主动齿轮的高度过低，会使得用户按压燃气开关旋钮时，主动齿轮的齿轮脱离与套齿的耦合，主动齿轮的高度过高，则增加制造难度，增加装置体积，浪费材料。

进一步，所述固定盒包括环形器和T形台。

采用上述进一步方案的有益效果是：环形器的下部表面粘贴在燃气灶台面上之后，可作为电机旋转的受力支撑点；T形台可放置控制模块，此处放置显示装置和输入装置方便用户进行交互操作。

进一步，所述主动齿轮有第一内凹槽和第二内凹槽，第一内凹槽空间可容纳旋转电容器和电机，第二内凹槽固定在电机转子上部，安装后主动齿轮下表面与固定盒上表面距离为2mm~5mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：旋转电容器和电机相对用户来说是隐藏起来的，避免了电气接口接触到用户的风险；主动齿轮下表面距离固定盒上表面为2mm~5mm，较小的距离减小了厨房油烟进入主动齿轮第一内凹槽的量，减少油污对旋转电容器和电机的影响，同时主动齿轮仍然可以灵活旋转。

进一步，控制模块包括处理器、显示装置、输入装置、减速电机驱动电路、电容测量电路、蓝牙收发装置和电源。所述显示装置、输入装置、减速电机驱动电路、电容测量电路、蓝牙收发装置和电源均与处理器通过线路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于通过显示装置和输入装置调节定时熄火时间；通过减速电机驱动电路控制只在需要转动燃气开关旋钮时给减速电机供电，当用户点火时不给减速电机供电，减速电机失去电力后转子跟随用户调节火力而旋转，并且减速电机驱动电路可以控制减速电机正转或反转，从而实现调节火力变大或变小的控制；通过电容测量电路测量电容大小，进而转换为燃气开关旋钮的旋转角度值，使得处理器能够根据设定的火力大小驱动电机旋转并判定是否旋转到位，旋转到位时则断开电机的供电，此时电机转子可跟随用户操作燃气开关旋钮而自由旋转，用户可手动调整火力大小；通过蓝牙收发装置连接外部蓝牙装置，提供更多火力调节方案，或者进行远程熄火操作。

进一步，在处理器和旋转电容器之间设置电容测量电路。

采用上述进一步方案的有益效果是：将电容大小的变化转换为脉冲周期的变化，于是旋转角度值的测量变为脉冲周期的测量，提高了处理器对角度值的采集精度。

进一步，在处理器和电机之间设置电机驱动电路。

采用上述进一步方案的有益效果是：一方面，处理器的带载能力通常较弱，允许的负载电流较小，设置电机驱动电路后，增强了电机的供电能力，使得电机能够通过齿轮耦合正常带动燃气开关旋转；另一方面，减速电机驱动电路可使得减速电机可正转、反转，达到了火力可任意调节的效果。

附图说明

图1为本装置安装后的结构图；

图2为本装置的爆炸视图；

图3为本装置的固定盒结构图；

图4为本装置的减速电机结构图；

图5为本装置的旋转电容器结构图；

图6为本装置的主动齿轮结构图；

图7为本装置的套齿结构图；

图8为本装置的燃气开关旋钮结构图；

图9为本装置的控制模块组成图；

图10为本装置的减速电机驱动电路；

图11为本装置的电容测量电路。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、固定盒，11、环形器，12、T形台；

2、减速电机，21、电机转子，22、电机定子；

3、旋转电容器，31、电容器旋钮；

4、主动齿轮，41、第一内凹槽，42、第二内凹槽；

5、套齿；6、燃气开关旋钮；7、燃气灶火力调节杆；8、燃气灶台面；

9、控制模块，91、处理器，92、显示装置，93、输入装置，94、减速电机驱动电路，95、电容测量电路，96、蓝牙收发装置，97、电源。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

特别说明，以下描述中所说的减速电机和电机指的都是本装置中唯一的减速电机，行文需要时，会把减速电机简称为电机。

如图1至图11所示，一种电容式燃气灶控制装置，包括固定盒1，减速电机2，旋转电容器3，主动齿轮4，套齿5，燃气开关旋钮6和控制模块9，所述固定盒1和旋转电容器3下部均固定安装在燃气灶台面8上，减速电机转子21下端与电容器旋钮31固定连接，上端固定连接到所述主动齿轮4的第二内凹槽42，减速电机定子22固定在固定盒1的环形器11的内壁上，固定盒1的环形器11与旋转电容器3和减速电机2同轴心，所述主动齿轮4通过齿轮耦合到所述套齿5，主动齿轮4上平面与套齿5平齐，主动齿轮4的高度为5mm~10mm，所述套齿5嵌套安装在所述燃气开关旋钮6外侧，所述控制模块9安装在固定盒1内部。

所述固定盒1包括环形器11和T形台12，环形器11中间空置部分放置减速电机2和旋转电容器3，T形台12内部放置控制模块9，固定盒1下部可粘贴到燃气灶台面8上，T形台12可以安装显示装置92和输入装置93，此处安装便于与用户的交互。

所述主动齿轮4有第一内凹槽41和第二内凹槽42，第一内凹槽41空间大于固定盒1的环形器11的外径，第二内凹槽42与电机转子21上部固定连接，主动齿轮4安装后其下表面距离固定盒1上表面距离为2mm至5mm，使得主动齿轮4能够自由旋转。

所述主动齿轮4上表面与套齿5上表面平行，避免主动齿轮高于套齿5影响用户操作燃气开关旋钮6。

所述旋转电容器3含有电容器旋钮31，且只在一个面有旋钮，此种电容器为常见电容器，其旋转角度不超过240度，由此在设计时需要考虑套齿5与主动齿轮4的轮齿比，若轮齿比为0.5，则套齿5旋转180度，主动齿轮4只转动90度，降低了旋转电容器3的测量分辨率；若轮齿比为1.2，则套齿5旋转180度，主动齿轮4旋转216度，接近了满量程行程，但是此种方式主动齿轮4需要设计得很大，增大了整个装置的体积；优选的方式为1比1的方式，即套齿5旋转180度，主动齿轮4也旋转180度，正常使用燃气灶时，燃气开关旋钮6只旋转180度，主动齿轮4与旋转电容器3同角速度旋转，旋转角度量程也是180度，满足设计要求。

所述控制模块9包括处理器91、显示装置92、输入装置93、减速电机驱动电路94、电容测量电路95、蓝牙收发装置96和电源97，所述显示装置92、输入装置93、减速电机驱动电路94、电容测量电路95和蓝牙收发装置96均与处理器91通过线路连接。

所述显示装置92用于显示当前装置的状态，包括但不限于倒计时时间，电源状态以及与用户交互设置关闭燃气时间参数。

所述输入装置93用于用户输入数据，包括但不限于设置关闭燃气的时间参数。

如图10所示，所述电机驱动电路94设置在处理器91和电机2之间，可驱动减速电机2正向或反向转动；第一控制端和第二控制端通过线缆连接到处理器91，当第一控制端置低电平，第二控制端置高电平时，Q2、Q3关闭，Q1、Q4导通，电机2左端高电平，右端低电平，电流从左到右方向流动，设为电机2正转，则当第一控制端置高电平，第二控制端置低电平时，Q2、Q3导通，Q1、Q4关闭，电机2反转；由此，通过对第一控制端和第二控制端的高低电平的控制可以控制燃气开关旋钮6顺时针或逆时针旋转，从而调节火力大小。

如图11所示，所述电容测量电路95设置在处理器91和旋转电容器3之间，将电容的大小转换成为电压值，以便处理器91测量；使用555定时器构成多谐振荡器，当被测电容Cx的值改变时，555输出的震荡信号周期同样会有改变，处理器91测量到555定时输出端的信号周期为T，则待测电容Cx的计算公式为：。

所述蓝牙收发装置96用于无线接收外部设置的参数，用户可通过外部蓝牙装置设置更复杂的控制参数，如在不同时间调节燃气火力至不同大小，实现分时段调节火力的复杂功能，设置好之后通过蓝牙收发装置96将数据传输至处理器91，处理器91根据设置的参数控制电机2的运行。

实施本装置，将旋转电容器3下部固定安装在燃气灶台面8上，旋转电容器旋钮31与减速电机转子21下端固定连接；将减速电机转子21上端与主动齿轮4的第二内凹槽42固定连接，减速电机定子22固定在固定盒1的环形器11内壁上；将套齿5嵌套在燃气开关旋钮6外侧，定位主动齿轮4在燃气灶台面8上的位置，使得主动齿轮4与套齿5能够通过齿轮耦合，并且电机2转动时，能够通过主动齿轮4带动旋转电容器旋钮31和套齿5旋转，进而带动燃气开关旋钮6旋转；将固定盒1下部直接粘贴安装在燃气灶台面8上，完成安装。

需要说明的是，本发明所说的燃气灶是普通家庭用的燃气灶，点火方式为按压燃气开关旋钮6并逆时针旋转，最大可逆时针旋转角度为180度，且逆时针旋转180度可控制火力达到最小；安装本装置时，燃气灶需要处于关火状态，同时固定安装旋转电容器3外壳时，需要使得旋转电容器3旋转部分能够顺时针旋转至少180度。

安装完毕后，从燃气关闭位置到顺时针旋转180度位置，旋转电容器3的电容值从最大到最小或从最小到最大变化，处理器91先测量得到关火位置的电容值C1，再测量火力最小位置的电容值C2，定义关火位置角度为0度，火力最小位置角度为90度，则测量得到电容值CX时，可计算得到当前燃气开关旋钮6的角度为

。

用户点火完毕释放燃气开关旋钮6后，此时开始默认时间的倒计时，在倒计时过程中，定期检测旋转电容器3的电容值是否有改变，如有则重置倒计时时间至默认值，重新开始倒计时；用户还可以通过输入装置93调整倒计时时间，延长或缩短关闭燃气的时间，用户的调整操作均可以通过显示装显示，以便用户确认调整是否有效；在倒计时结束前，用于还可以通过外部蓝牙设备连接到本装置的蓝牙收发装置96，连接成功，可以设置不同时段不同火力以及关闭燃气的时间，参数设置完毕后，均通过蓝牙收发装置96传输到处理器91执行。

在默认的倒计时时间内用户无旋转燃气开关旋钮6的操作或者设定的倒计时时间到了之后，本装置会驱动电机2推动燃气开关旋钮6旋转关闭燃气，燃气关闭后，完成本装置的一次周期任务，用户再次手动点火后，本装置重新开始一个周期的任务。

本装置最大的特点是不增加燃气开关旋钮6的高度，在横向扩展控制装置和动力传输机构，方面用户的操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电容式燃气灶控制装置，其特征在于：包括固定盒(1)，减速电机(2)，旋转电容器(3)，主动齿轮(4)，套齿(5)，燃气开关旋钮(6)和控制模块(9)，所述固定盒(1)和旋转电容器(3)下部均固定安装在燃气灶台面(8)上，减速电机转子(21)下端与电容器旋钮(31)固定连接，上端固定连接到所述主动齿轮(4)的第二内凹槽(42)，减速电机定子(22)固定在固定盒(1)的环形器(11)的内壁上，固定盒(1)的环形器(11)与旋转电容器(3)和减速电机(2)同轴心，所述主动齿轮(4)通过齿轮耦合到所述套齿(5)，主动齿轮(4)上平面与套齿(5)平齐，主动齿轮(4)高度为5mm~10mm，所述套齿(5)嵌套安装在所述燃气开关旋钮(6)外侧，所述控制模块(9)安装在固定盒(1)内部。

2.根据权利要求1所述的一种电容式燃气灶控制装置，其特征在于：所述控制模块(9)包括处理器(91)、显示装置(92)、输入装置(93)、减速电机驱动电路(94)、电容测量电路(95)、蓝牙收发装置(96)和电源(97)，所述显示装置(92)、输入装置(93)、减速电机驱动电路(94)、电容测量电路(95)和蓝牙收发装置(96)均与处理器(91)通过线路连接。

3.根据权利要求2所述的一种电容式燃气灶控制装置，其特征在于：所述电容测量电路(95)信号输入端和输出端分别通过线路连接到旋转电容器(3)和处理器(91)。

4.根据权利要求3所述的一种电容式燃气灶控制装置，其特征在于：所述减速电机驱动电路（94）信号输入端和输出端分别通过线路连接到处理器（91）和减速电机（2）。

5.根据权利要求4所述的一种电容式燃气灶控制装置，其特征在于：所述主动齿轮(4)与套齿(5)的轮齿比为0.5~1.2。

6.根据权利要求1至5所述的一种电容式燃气灶控制装置，其特征在于：所述电源（97）为整个装置供电。

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