CN111486122B - 一种智能化集成灶喘振监测防护系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种智能化集成灶喘振监测防护系统，信号采集模块包括压电加速度传感器与静压传感器，压电加速度传感器布置于蜗壳外壁面两侧，静压传感器布置于蜗壳出风管内壁面；补气模块包括输气管、电动阀门、喷嘴和支架，补气模块将风从蜗壳出风罩附近引回蜗壳入口，控制模块的功率放大装置控制电动阀门的开闭；控制模块包括数字信号转化装置、数字信号处理装置、功率放大装置和控制模块壳体，控制模块壳体位于蜗壳蜗舌处；警示模块为警示灯，控制模块的功率放大装置连接警示灯控制其工作。以及提供一种智能化集成灶喘振监测防护方法。本发明在监测集成灶喘振的同时，提供了一种喘振防护系统及方法，进而保障集成灶的安全运行。

Description

一种智能化集成灶喘振监测防护系统及方法

技术领域

本发明属于家用集成灶领域，具体涉及一种智能化集成灶喘振监测防护系统及方法。

背景技术

在家用集成灶的使用过程中，集成灶中的风机的工作状态是影响油烟吸入性能强弱的重要指标。喘振是风机在流量减小到一定程度时发生的非正常振动，严重时会造成风机的损坏，因此及时发现集成灶的风机在工作时出现喘振问题是很重要的。

目前，市场上的集成灶多数关注于如何提升集成灶的最大风量，对小流量工况下的喘振问题的研究较少。有部分专利设计了通过风量来智能调节档位的集成灶，但是这种设计对于一些因集成灶某些部件自身存在问题所导致风量减小只有适应作用，并不能对用户进行提示、进而解决此类问题。

因此，为了解决此类问题，需要设计一种集成灶的喘振保护系统，可以提供此类问题的较为有效的解决途径。

发明内容

本发明的目的在于解决集成灶在小流量工况下所产生的喘振现象并为用户提供预警，提供一种智能化集成灶喘振监测防护系统及方法，为该问题提供一种解决途径。

本发明采用的技术方案是：

一种智能化集成灶喘振监测防护系统，包括信号采集模块、补气模块、控制模块和警示模块；

所述信号采集模块包括压电加速度传感器和静压传感器，压电加速度传感器布置于蜗壳外壁面两侧，其另一端连接控制模块的数字信号转化装置，其采集的振动信号传输给控制模块的数字信号转化装置；静压传感器布置于蜗壳出风管内壁面，其另一端连接控制模块的数字信号转化装置，其采集的静压信号传输给控制模块的数字信号转化装置；

所述补气模块包括输气管、电动阀门、喷嘴和支架，所述输气管为圆管型结构，一端与三通排气管采用焊接的方式连接且与蜗壳出风罩相近，另一端与喷嘴相连接，所述喷嘴表面分布有若干均布的溢流孔，所述喷嘴的出口布置于蜗壳的集流圈附近，所述电动阀门包括阀片控制器和阀片，所述阀片位于输气管内，所述阀片为圆型结构，所述支架一端固定于蜗壳外壁面，另一端固定输气管；

所述控制模块包括数字信号转化装置、数字信号处理装置、功率放大装置和控制模块壳体，所述数字信号转化装置、数字信号处理装置和功率放大装置位于控制模块壳体内部，所述控制模块壳体位于蜗壳蜗舌处，壁面轮廓线曲率与蜗舌外壁面轮廓线曲率一致，且厚度与蜗壳厚度相一致，所述控制模块壳体的A、B面与蜗壳相连接；

所述警示模块为警示灯，所述控制模块的功率放大装置连接警示灯控制其工作。

进一步所述的压电加速度传感器，以蜗壳外壁面其中一面为例：蜗舌附近为第一个传感器的布置点，每隔α＝45°布置一个传感器，在蜗壳出风口处也布置一个压电加速度传感器，单面共布置9个传感器。外壁面两侧共布置18个传感器。

再进一步，所述的静压传感器，布置于蜗壳出风管内壁面，采取均布的方式布置3个静压传感器。

更进一步，所述的输气管为一圆管型结构，采用柔性材料制成，且以侧视方向观察为“C”型，其半径为R1。

优选的，所述的喷嘴表面的溢流孔，在喷嘴表面上每隔60°有孔径为R3的若干个溢流孔，溢流孔为圆柱形通孔。

所述警示灯由所述控制模块的功率放大装置控制，当振动信号到达一定值时，警示灯将会亮起。

一种智能化集成灶喘振监测防护方法，包括如下步骤：

(1)集成灶工作时，各个压电加速度传感器探头接受到的蜗壳周期T内的振动信号F(1)，F(2)…F(n)(n＝16)，各个静压传感器探头接受到蜗壳周期T内的静压信号P(1)，P(2)…P(m)(m＝3)，通过换算出口流速v(m)；

(2)蜗壳振动信号与静压信号传输至控制模块的数字信号转化装置，通过取得平均蜗壳振动信号，并将其转化为电信号I(n)；通过取得平均流速信号，并将其转化为电信号I(m)；

(3)电信号I(n)和I(m)传输至控制模块的数字信号处理装置，定义I＇(n)为喘振工况临界振动电信号、I＇(m)为喘振工况临界静压电信号，若I(n)＞I＇(n)且I(m)＞I＇(m)则信号处理装置传输一级信号I1至功率放大装置；若不符合上述情况，则无喘振发生，则信号处理装置传输一级信号I0至功率放大装置，I0表示功率放大装置不工作；

(4)功率放大装置接收来自信号处理装置传输的一级信号I1，将一级信号放大为二级信号I2，一方面I2控制警示灯启动，红色LED灯提醒用户出现故障，另一方面经过放大的I2控制阀片控制器开启阀片；

(5)阀片由阀片控制器开启，输气管将风从蜗壳出风罩引回至蜗壳集流圈附近，对风量进行补充，阻止喘振的发生。

本发明的有益效果体现在：

(1)采用警示灯提醒用户集成灶在使用时出现了问题，具有较强的时效性；

(2)采用向蜗壳送风的方式解决当前喘振问题，避免了蜗壳与风机因喘振而受到损害；

(3)以静压信号与振动信号结合的方式来确定喘振工况，保证了系统运行的正确性；

(4)喷嘴溢流孔的分布使得以环布出流的方式提前出风，使得集流圈处进风更加均匀。

附图说明

图1是一实施例中一种集成灶整体图；

图2是一实施例中功能模块示意图；

图3是一实施例中送风风向示意图；

图4是一实施例中补气装置示意图；

图5是一实施例中蜗壳振动传感器布点图；

图6是一实施例中静压传感器布点图；

图7是一实施例中控制模块壳体示意图；

图8是一实施例中控制模块内部示意图；

图9是一实施例中电动信号控制图；

附图标记说明：1-信号采集模块，11-压电加速度传感器，12-静压传感器，2-补气模块，21-输气管，22-电动阀门，221-阀片控制器，222-阀片，23-喷嘴，231-溢流孔，24-支架，3-控制模块，31-数字信号转化装置，32-数字信号处理装置，33-功率放大装置，34-控制模块壳体，4-警示模块，41-警示灯，A-控制模块壳体A面，B-控制模块壳体B面，C-控制模块壳体C面，P-输气管与三通管的焊缝，α-传感器布置点夹角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1～图9，一种智能化集成灶喘振监测防护系统，包括信号采集模块1、补气模块2、控制模块3和警示模块4；

所述振动信号采集模块1为压电加速度传感器11，布置于蜗壳外壁面两侧，其另一端连接控制模块3的数字信号转化装置31，其采集的振动信号传输给控制模块3的数字信号转化装置31，静压传感器12布置于蜗壳出风管内壁面，其另一端连接控制模块3的数字信号转化装置31，其采集的静压信号传输给控制模块3的数字信号转化装置31；

所述补气模块2包括输气管21、电动阀门22、喷嘴23和支架24，所述输气管21为圆管型结构，一端与三通排气管采用焊接的方式连接且与蜗壳出风罩相近，另一端与喷嘴23相连接，所述喷嘴23表面分布有若干均布的溢流孔231，所述喷嘴23的出口布置于蜗壳的集流圈附近，所述电动阀门22包括阀片控制器221和阀片222，所述阀片222位于输气管21内，所述阀片222为圆型结构，所述支架24一端固定于蜗壳外壁面，另一端固定输气管21；

所述控制模块3包括数字信号转化装置31、数字信号处理装置32、功率放大装置33和控制模块壳体34，所述数字信号转化装置31、数字信号处理装置32和功率放大装置33位于控制模块壳体34内部，所述控制模块壳体34位于蜗壳蜗舌处，壁面轮廓线曲率与蜗舌外壁面轮廓线曲率一致，且厚度与蜗壳厚度相一致，所述控制模块壳体34的A、B面与蜗壳相连接；

所述警示模块4为警示灯41，其具体为圆柱形红色的LED灯，所述控制模块3的功率放大装置33连接警示灯41控制其工作。

所述的压电加速度传感器11，以蜗壳其中一面为例：蜗舌附近为第一个传感器的布置点，每隔α＝45°布置一个传感器，在蜗壳出风口处也布置一个压电加速度传感器11，单面共布置9个传感器。两侧共布置18个传感器。

所述的静压传感器12，以蜗壳内壁面其中一面为例：布置于蜗壳出风管内壁面，采取均布的方式布置3个静压传感器12。

所述的输气管21为一圆管型结构，采用柔性材料制成，且以侧视方向观察为“C”型，其半径为R1。

所述的喷嘴23表面的溢流孔231，在喷嘴23表面上每隔60°有孔径为R3的若干个溢流孔231，溢流孔231为圆柱形通孔。

所述警示灯41由所述控制模块3的功率放大装置33控制，当振动信号到达一定值时，警示灯41将会亮起。

一种智能化集成灶喘振监测防护方法，工作状态下具体的信号收集、转化、处理，所述方法包括如下步骤：

(1)集成灶工作时，各个压电加速度传感器11探头接受到的蜗壳周期T内的振动信号F(1)，F(2)…F(n)(n＝16)，各个静压传感器12探头接受到蜗壳周期T内的静压信号P(1)，P(2)…P(m)(m＝3)，通过换算出口流速v(m)；

(2)蜗壳振动信号与静压信号传输至控制模块3的数字信号转化装置31，通过取得平均蜗壳振动信号，并将其转化为电信号I(n)；通过取得平均流速信号，并将其转化为电信号I(m)；

(3)电信号I(n)和I(m)传输至控制模块3的数字信号处理装置32，定义I＇(n)为喘振工况临界振动电信号、I＇(m)为喘振工况临界静压电信号，若I(n)＞I＇(n)且I(m)＞I＇(m)则信号处理装置传输一级信号I1至功率放大装置；若不符合上述情况，则无喘振发生，则信号处理装置传输一级信号I0至功率放大装置33，I0表示功率放大装置33不工作；

(4)功率放大装置33接收来自信号处理装置32传输的一级信号I1，将一级信号放大为二级信号I2，一方面I2控制警示灯41启动，红色LED灯提醒用户出现故障，另一方面经过放大的I2控制阀片控制器221开启阀片222；

(5)阀片222由阀片控制器221开启，输气管21将风从蜗壳出风罩引回至蜗壳集流圈附近，对风量进行补充，阻止喘振的发生。

Claims (8)

1.一种智能化集成灶喘振监测防护系统，其特征在于：所述系统包括信号采集模块、补气模块、控制模块和警示模块；

所述信号采集模块包括压电加速度传感器和静压传感器，压电加速度传感器布置于蜗壳外壁面两侧，其另一端连接控制模块的数字信号转化装置，其采集的振动信号传输给控制模块的数字信号转化装置；静压传感器布置于蜗壳出风管内壁面，其另一端连接控制模块的数字信号转化装置，其采集的静压信号传输给控制模块的数字信号转化装置；

所述补气模块包括输气管、电动阀门、喷嘴和支架，所述输气管为圆管型结构，一端与三通排气管采用焊接的方式连接且与蜗壳出风罩相近，另一端与喷嘴相连接，所述喷嘴表面分布有若干均布的溢流孔，所述喷嘴的出口布置于蜗壳的集流圈附近，所述电动阀门包括阀片控制器和阀片，所述阀片位于输气管内，所述阀片为圆型结构，所述支架一端固定于蜗壳外壁面，另一端固定输气管；

所述控制模块包括数字信号转化装置、数字信号处理装置、功率放大装置和控制模块壳体，所述数字信号转化装置、数字信号处理装置和功率放大装置位于控制模块壳体内部，所述控制模块壳体位于蜗壳蜗舌处，壁面轮廓线曲率与蜗舌外壁面轮廓线曲率一致，且厚度与蜗壳厚度相一致，所述控制模块壳体的左侧面和后侧面与蜗壳相连接；

所述警示模块为警示灯，所述控制模块的功率放大装置连接警示灯控制其工作。

2.如权利要求1所述的智能化集成灶喘振监测防护系统，其特征在于：蜗壳外壁面其中一面，蜗舌附近为第一个压电加速度传感器的布置点，每隔α＝45°布置一个压电加速度传感器，在蜗壳出风口处也布置一个压电加速度传感器；单面共布置9个传感器，外壁面两侧共布置18个传感器。

3.如权利要求1或2所述的智能化集成灶喘振监测防护系统，其特征在于：所述的静压传感器布置于蜗壳出风管内壁面，采取均布的方式布置3个静压传感器。

4.如权利要求1或2所述的智能化集成灶喘振监测防护系统，其特征在于：所述的输气管为一圆管型结构，采用柔性材料制成，且以侧视方向观察为“C”型，其半径为R1。

5.如权利要求1或2所述的智能化集成灶喘振监测防护系统，其特征在于：进气孔均布于控制模块壳体的前侧面，其半径为R2，为送风模块进风所使用。

6.如权利要求1或2所述的智能化集成灶喘振监测防护系统，其特征在于：在喷嘴表面上每隔60°有孔径为R3的若干个溢流孔，溢流孔为圆柱形通孔。

7.如权利要求1或2所述的智能化集成灶喘振监测防护系统，其特征在于：所述警示灯由所述控制模块的功率放大装置控制，当振动信号到达设定值时，警示灯将会亮起。

8.一种如权利要求1所述的智能化集成灶喘振监测防护系统实现的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)集成灶工作时，各个压电加速度传感器探头接受到的蜗壳周期T内的振动信号F(1)，F(2)…F(n)(n＝16)，各个静压传感器探头接受到蜗壳周期T内的静压信号P(1)，P(2)…P(m)(m＝3)，通过换算出口流速v(m)；

(2)蜗壳振动信号与静压信号传输至控制模块的数字信号转化装置，通过取得平均蜗壳振动信号，并将其转化为电信号I(n)；通过取得平均流速信号，并将其转化为电信号I(m)；

(3)电信号I(n)和I(m)传输至控制模块的数字信号处理装置，定义I＇(n)为喘振工况临界振动电信号、I＇(m)为喘振工况临界静压电信号，若I(n)＞I＇(n)且I(m)＞I＇(m)则信号处理装置传输一级信号I1至功率放大装置；若不符合上述情况，则无喘振发生，则信号处理装置传输一级信号I0至功率放大装置，I0表示功率放大装置不工作；

(4)功率放大装置接收来自信号处理装置传输的一级信号I1，将一级信号放大为二级信号I2，一方面I2控制警示灯启动，红色LED灯提醒用户出现故障，另一方面经过放大的I2控制阀片控制器开启阀片；

(5)阀片由阀片控制器开启，输气管将风从蜗壳出风罩引回至蜗壳集流圈附近，对风量进行补充，阻止喘振的发生。