CN112255449A - 档位检测电路及应用其的精准档位判断电路和燃气灶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种档位检测电路及应用其的精准档位判断电路和燃气灶，其中，档位检测电路包括机械开关模块和电阻网络模块，所述机械开关模块电连接电阻网络模块，所述机械开关模块用于档位的接触和断开，所述电阻网络模块用于根据机械开关模块档位的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测。本发明的一种档位检测电路，首先通过机械开关模块实现档位的接触和断开，然后通过电阻网络模块根据机械开关模块档位的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测，从而摒弃机械式滑动变阻器的控制方式，消除旋钮档位滑动过程中电压的不确定性，降低档位跳档、悬空等异常问题，实现低成本、准确高、高效率等优点，提升燃气灶等档位检测电路可靠性。

Description

档位检测电路及应用其的精准档位判断电路和燃气灶
技术领域
本发明属于燃气灶技术领域，具体涉及一种档位检测电路及应用其的精准档位判断电路和燃气灶。
背景技术
市场上关于燃气灶等档位检测，一般采取机械式滑动变阻器等实现档位电压的判断。
但是，现有的机械式滑动变阻器具有硬件成本高、滑动过程中电压波动大、结构复杂等缺点，同时通过机械式滑动变阻器控制的旋钮档位滑动过程中，由于机械摩擦、触点氧化、位置偏差等原因，容易造成的电压不确定性，档位跳档、悬空等异常问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种档位检测电路，摒弃机械式滑动变阻器的控制方式，实现低成本、准确高、高效率等优点，提升燃气灶等档位检测电路可靠性。
本发明的另一目的是提供一种精准档位判断电路。
本发明的另一目的是提供一种燃气灶。
本发明所采用的技术方案是：
一种档位检测电路，包括机械开关模块和电阻网络模块，所述机械开关模块电连接电阻网络模块，所述机械开关模块用于档位的接触和断开，所述电阻网络模块用于根据机械开关模块档位的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测。
优选地，所述电阻网络模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和运算放大器L1，基准电压UREF并联第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接并联第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端连接运算放大器L1的第五引脚，所述运算放大器L1的第六引脚串联第六电阻R6后连接运算放大器L1的第七引脚后形成输出电压Vout，所述运算放大器L1的第五引脚串联第五电阻R5后接地。
优选地，所述机械开关模块包括第一开关S1和第二开关S2，所述第一开关S1的第三引脚连接第二开关S2的第三引脚，所述第一开关S1的第二引脚连接第一电阻R1的另一端，所述第二开关S2的第二引脚连接第三电阻R3的另一端，所述第一开关S1的第一引脚和第二开关S的第一引脚均连接运算放大器L1的第五引脚。
优选地，所述第四电阻R4的阻值等于第三电阻R3的阻值，所述第三电阻R3的阻值等于第一电阻R1的阻值，所述第一电阻R1的阻值等于两倍的第二电阻R2的阻值。
优选地，所述第一开关S1和第二开关S2均为单刀双掷开关。
本发明的另一个技术方案是这样实现的：
一种精准档位判断电路，其包括所述的档位检测电路和滞回比较器模块，所述滞回比较器模块电连接档位检测电路，所述滞回比较器模块用于根据档位检测电路输出的档位电压精准判断档位。
优选地，所述滞回比较器模块包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三开关S3、第四开关S4和滞回比较器L2，所述滞回比较器L2的第六引脚串联第七电阻R7后连接电阻网络模块，所述滞回比较器L2的第五引脚并联第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端和第十一电阻R11的一端，所述第八电阻R8的另一端串联第三开关S3后、所述第九电阻R9的另一端串联第四开关S4后以及所述第十电阻R10的另一端均连接可调电压VR，所述第十一电阻R11的另一端和滞回比较器L2的第七引脚连接并形成电压U0。
优选地，所述第三开关S3和第四开关S4均为单刀单掷开关。
本发明的另一个技术方案是这样实现的：
一种燃气灶，其包括所述的档位检测电路或者所述的精准档位判断电路。
与现有技术相比，本发明的档位检测电路，首先通过机械开关模块实现档位的接触和断开，然后通过电阻网络模块根据机械开关模块档位的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测，从而摒弃机械式滑动变阻器的控制方式，消除旋钮档位滑动过程中由于机械摩擦、触点氧化、位置偏差等原因造成的电压不确定性，降低档位跳档、悬空等异常问题，实现低成本、准确高、高效率等优点，提升燃气灶等档位检测电路可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种档位检测电路的电路图；
图2是本发明实施例2提供的一种精准档位判断电路的电路图；
图3是本发明实施例2提供的一种精准档位判断电路的输出电压Vout跟随档位变化的滞后比较区域图。
附图标记说明
1-机械开关模块，2-电阻网络模块，3-滞回比较器模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种档位检测电路，如图1所示，包括机械开关模块1和电阻网络模块2，所述机械开关模块1电连接电阻网络模块2，所述机械开关模块1用于档位的接触和断开，所述电阻网络模块2用于根据机械开关模块1档位的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测。
这样，首先通过机械开关模块1实现档位的接触和断开，然后通过电阻网络模块2根据机械开关模块档位1的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测，从而摒弃机械式滑动变阻器的控制方式，消除旋钮档位滑动过程中由于机械摩擦、触点氧化、位置偏差等原因造成的电压不确定性，降低档位跳档、悬空等异常问题，实现低成本、准确高、高效率等优点，提升燃气灶等档位检测电路可靠性。
所述机械开关模块1包括第一开关S1和第二开关S2，所述第一开关S1的第三引脚连接第二开关S2的第三引脚，所述第一开关S1的第二引脚连接第一电阻R1的另一端，所述第二开关S2的第二引脚连接第三电阻R3的另一端，所述第一开关S1的第一引脚和第二开关S的第一引脚均连接运算放大器L1的第五引脚。其中，所述第一开关S1和第二开关S2均为单刀双掷开关。
这样，第一开关S1和第二开关S2为灶具旋钮的1～2档接触开关；
S1、通过机械开关模块实现档位的接触与断开，具体步骤为：
S11、如当旋钮处于0档时，第一开关S1和第二开关S2均为初始状态均接触到第三引脚；
S12、如当旋钮由0档旋到1档时；第一开关S1由第三引脚接触到第一引脚，此时第二开关S2接触开关状态仍然保持不变；
S13、如当旋钮旋到2档时，第二开关S2由第三引脚接触到第一引脚，此时1档保持S12状态不变；
S14、：如旋钮由2档退回1档时，第二开关S2由第一引脚接触到第三引脚，此时1档保持S12状态不变；
S15、如旋钮由1档退回0档时，第一开关S1由第一引脚接触到第三引脚，此时2档保持S14状态不变；
如此循环S11～S15以上5个步骤实现灶具旋钮开关的档位切换。
所述电阻网络模块2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和运算放大器L1，基准电压UREF并联第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接并联第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端连接运算放大器L1的第五引脚，所述运算放大器L1的第六引脚串联第六电阻R6后连接运算放大器L1的第七引脚后形成输出电压Vout，所述运算放大器L1的第五引脚串联第五电阻R5后接地。其中，所述第四电阻R4的阻值等于第三电阻R3的阻值，所述第三电阻R3的阻值等于第一电阻R1的阻值，所述第一电阻R1的阻值等于两倍的第二电阻R2的阻值。
这样，S2、通过电阻网络模块2实现档位电压的区分与输出，通过第五电阻R5(偏置电阻)提供运算放大器L1的同相端稳态工作电压及正电压范围输出Vout。
根据虚短虚断原理，
VN_IC1B＝VP_IC1B＝UREF*R5/(((R4//R3)+R2)//R1))，无论第一开关S1和第二开关S2处于何种接触状态，流经R4与R3、R1与R2的电流均相等；且R4＝R3＝2*R2＝R1,此电阻网络所分配的电流为：
IR1＝IR2＝2*IR4＝2*IR3＝UREF/R。
具体步骤为：
S21、参考S11当旋钮为0档时，由于第一开关S1和第二开关S2均接触到第三引脚，此时运算放大器L1的同相输入端(第五引脚)的电压为VP_IC1B＝UREF*R5/(((R4//R3)+R2)//R1))；根据虚断原理，此时运算放大器L1的反相输入端(第六引脚)电压为VN_IC1B＝VP_IC1B；根据虚短原理，此时第六电阻R6(负反馈电阻)无电流通过，故运算放大器L1输出电压为：Vout＝VN_IC1B＝VP_IC1B；
S22、参考S12当旋钮为1档时，由于第一开关S1接触到第一引脚，第二开关S2接触到第三引脚，此时第六电阻R6(负反馈电阻)电流为I_Rf＝(UREF-VP_IC1B)/R1＝I_R1，故运放输出电压为：
Vout＝VN_IC1B-I_Rf*Rf＝VN_IC1B-I_R1*R1；
S23、参考S13当旋钮为2档时；由于第一开关S1和第二开关S2均接触到第一引脚，此时第六电阻R6(负反馈电阻)的电流为I_Rf＝2*I_R1，故运放输出电压Vout＝VN_IC1B-I_Rf*Rf＝VN_IC1B-2*I_R1*R1；
S24、如此再次循环S21-S23步骤实现灶具旋钮档位电压的输出：
0档----UREF；
1档----Vout＝VN_IC1B-I_Rf*Rf＝VN_IC1B-I_R1*R1；
2档----Vout＝VN_IC1B-I_Rf*Rf＝VN_IC1B-2*I_R1*R1；
综合以上步骤实现灶具旋钮档位的电压在UREF～VN_IC1B-2*I_R*R1间变化从而辨识档位变化。
本发明的档位检测电路，首先通过机械开关模块实现档位的接触和断开，然后通过电阻网络模块根据机械开关模块档位的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测，从而摒弃机械式滑动变阻器的控制方式，消除旋钮档位滑动过程中由于机械摩擦、触点氧化、位置偏差等原因造成的电压不确定性，降低档位跳档、悬空等异常问题，实现低成本、准确高、高效率等优点，提升燃气灶等档位检测电路可靠性。
实施例2
如图2所示，本发明实施例2提供一种精准档位判断电路，其包括所述的档位检测电路和滞回比较器模块3，所述滞回比较器模块3电连接档位检测电路，所述滞回比较器模块3用于根据档位检测电路输出的档位电压精准判断档位。
这样，通过滞回比较器模块3根据档位检测电路输出的档位电压精准判断档位，进而提高档位判断精度。
所述滞回比较器模块3包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三开关S3、第四开关S4和滞回比较器L2，所述滞回比较器L2的第六引脚串联第七电阻R7后连接电阻网络模块2，所述滞回比较器L2的第五引脚并联第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端和第十一电阻R11的一端，所述第八电阻R8的另一端串联第三开关S3后、所述第九电阻R9的另一端串联第四开关S4后以及所述第十电阻R10的另一端均连接可调电压VR，所述第十一电阻R11的另一端和滞回比较器L2的第七引脚连接并形成电压U0，滞回比较器L2的电源引脚连接电压VCC，滞回比较器L2的接地引脚接地，其中，所述第三开关S3和第四开关S4均为单刀单掷开关。
这样，S3、通过滞回比较器模块3实现由档位DA转换并输出互斥判断区域电平，如图3所示，具体包括如下步骤：
S31、根据S11，如当旋钮处于0档时，第一开关S1和第二开关S2初始状态均为接触到第三引脚，同时第三开关S3和第四开关S4开关断开，根据S24，当档位为0档时，UREF>(VCC-VR)*R11/(R10+R11)时，U0＝0，判断为0档；
S32、根据S12，如当旋钮处于1档时，第一开关S1由第三引脚接触到第一引脚，此时2档接触开关状态仍然保持不变，同时第三开关S3闭合，第四开关S4断开，根据S24，当档位为1档时，
Vout>(VCC-VR)*R11/((R10//R8)+R11)时，U0＝0，判断为1档；
S33、根据S13，如当旋钮处于2档时，第二开关S2由第三引脚接触到第一引脚，此时1档保持S12状态不变，同时第三开关S3和第四开关S4闭合，根据S24，当档位为2档时，Vout>(VCC-VR)*R11/((R10//R8//R9)+R11)时，U0＝0，判断为2档；
S34、根据S31-S33得到Vout跟随档位变化而出现3个互斥的滞后比较区域，从而判断为0、1、2档开关位置。
本发明的精准档位判断电路，首先通过机械开关模块实现档位的接触和断开，然后通过电阻网络模块根据机械开关模块档位的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测，从而摒弃机械式滑动变阻器的控制方式，消除旋钮档位滑动过程中由于机械摩擦、触点氧化、位置偏差等原因造成的电压不确定性，降低档位跳档、悬空等异常问题，实现低成本、准确高、高效率等优点，提升燃气灶等档位检测电路可靠性，实现更高精度的档位判断，同时因为精准档位判断电路直接通过电平高低变化进行具体档位判断，所以档位检测精度更高。
实施例3
本发明实施例3提供一种燃气灶，其包括所述的档位检测电路或者所述的精准档位判断电路。
本发明的燃气灶，首先通过机械开关模块实现档位的接触和断开，然后通过电阻网络模块根据机械开关模块档位的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测，从而摒弃机械式滑动变阻器的控制方式，消除旋钮档位滑动过程中由于机械摩擦、触点氧化、位置偏差等原因造成的电压不确定性，降低档位跳档、悬空等异常问题，实现低成本、准确高、高效率等优点，提升燃气灶等档位检测电路可靠性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种档位检测电路，其特征在于，包括机械开关模块(1)和电阻网络模块(2)，所述机械开关模块(1)电连接电阻网络模块(2)，所述机械开关模块(1)用于档位的接触和断开，所述电阻网络模块(2)用于根据机械开关模块(1)档位的接触和断开输出对应的档位电压进行档位检测。
2.根据权利要求1所述的档位检测电路，其特征在于，所述电阻网络模块(2)包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和运算放大器L1，基准电压UREF并联第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接并联第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端连接运算放大器L1的第五引脚，所述运算放大器L1的第六引脚串联第六电阻R6后连接运算放大器L1的第七引脚后形成输出电压Vout，所述运算放大器L1的第五引脚串联第五电阻R5后接地。
3.根据权利要求2所述的档位检测电路，其特征在于，所述机械开关模块(1)包括第一开关S1和第二开关S2，所述第一开关S1的第三引脚连接第二开关S2的第三引脚，所述第一开关S1的第二引脚连接第一电阻R1的另一端，所述第二开关S2的第二引脚连接第三电阻R3的另一端，所述第一开关S1的第一引脚和第二开关S的第一引脚均连接运算放大器L1的第五引脚。
4.根据权利要求2或3所述的档位检测电路，其特征在于，所述第四电阻R4的阻值等于第三电阻R3的阻值，所述第三电阻R3的阻值等于第一电阻R1的阻值，所述第一电阻R1的阻值等于两倍的第二电阻R2的阻值。
5.根据权利要求3所述的档位检测电路，其特征在于，所述第一开关S1和第二开关S2均为单刀双掷开关。
6.一种精准档位判断电路，其特征在于，其包括权利要求1-5任一项所述的档位检测电路和滞回比较器模块(3)，所述滞回比较器模块(3)电连接档位检测电路，所述滞回比较器模块(3)用于根据档位检测电路输出的档位电压精准判断档位。
7.根据权利要求6所述的精准档位判断电路，其特征在于，所述滞回比较器模块(3)包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三开关S3、第四开关S4和滞回比较器L2，所述滞回比较器L2的第六引脚串联第七电阻R7后连接电阻网络模块(2)，所述滞回比较器L2的第五引脚并联第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端和第十一电阻R11的一端，所述第八电阻R8的另一端串联第三开关S3后、所述第九电阻R9的另一端串联第四开关S4后以及所述第十电阻R10的另一端均连接可调电压VR，所述第十一电阻R11的另一端和滞回比较器L2的第七引脚连接并形成电压U0。
8.根据权利要求7所述的精准档位判断电路，其特征在于，所述第三开关S3和第四开关S4均为单刀单掷开关。
9.一种燃气灶，其特征在于，其包括权利要求1-5任一项所述的档位检测电路或者6-8任一项所述的精准档位判断电路。
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