CN202885011U - 家庭燃气灶智能安全控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种家庭燃气灶智能安全控制装置，该装置包括数字控制电路部分和控制阀总成两部分；所述控制电路部分由人体红外线感应模块、触摸感应按键电路、数码显示器及电路、稳压电路、火焰探测电路、电机驱动电路、报警电路及CPU控制电路单元组成；所述数字控制电路采用电池组供电。所述控制阀总成是由微型直流减速电机、齿轮组合、微动开关与手控阀体的组合,该控制阀总成在保留现有燃气灶功能外还能成为CPU控制的执行机构，完成指令关闭气阀回到原始零位。其结构简单、实用，引入了智能化控制与机电控制，弥补了现有燃气灶不能自动关火的缺陷，大大提高了厨房操作中燃气灶使用的安全保障性，最大限度杜绝了由于烧干锅或燃气泄露造成的火灾。

Description

家庭燃气灶智能安全控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种燃气灶安全控制装置，特别涉及一种家庭燃气灶智能安全控制装置。 

背景技术

目前，数字化已经进入了广大家庭的厨房中，如微波炉、电磁炉、数控压力锅等；但值得注意的是这些用具全部是以电力作为能源；而在广大市民厨房中另一个最经济、最普及的主要能源“燃气”在数字化方面的应用却是一大空缺，相关产品极少且功能单一。虽说现在大部分燃气灶都有电子打火及自动点火装置，但主要的开关火和时间控制还沿用着手动方式。而对现代快节奏生活的人们，工作和娱乐是主要节奏，不可能值守在灶前，因而燃气灶在使用中常常出现烧干锅、煳锅的现象，甚至会引起火灾；尤其像中老人独居的家庭，或主人在家从事写作、科研、忙于生意等，燃气的使用更容易出现安全问题，关键是由于现实家庭燃气灶的使用，不能像其它电器模式易实现智能化控制；现有的燃气灶是一种最普及、最方便、最适合中国人烹饪习惯的器具，所以燃气灶的升级、智能化的提高急待解决。 

因此，提供一种结构简单、设计合理、性能安全可靠、实用效果显著的家庭燃气灶智能安全控制装置，成为该领域技术人员急待着手解决的问题之一。 

实用新型内容

本实用新型的目的于解决现有家庭燃气灶不能设定延时自动关火、不能识别在各种危险状况下自动关闭炉火、没有智能识别功能、左右炉口不能独立自动控制的缺陷；提供一种具有识别灶前有无操作者以判断是否自动关火功能及报警等功能、有效提高厨房操作中燃气灶使用安全保障性的家庭燃气灶智能安全控制装置。 

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：一种家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于该装置包括数字控制电路部分和控制阀总成； 

所述数字控制电路由以下单元组成：人体红外线感应模块、触摸感应按键电路、数码显示器及电路、稳压电路、火焰探测电路、电机驱动电路、报警电路、CPU控制电路，所 述CPU控制电路采用单片机IC1，所述数字控制电路采用电池组供电； 

该装置是左右炉口独立控制；所述控制阀总成是在燃气灶开关阀体上加设微电机和机械传动部分；是具有电动和手动结合的一种新的机电控制阀，它除可以手动控制外也可完成CPU发出的关火指令关闭气阀。 

所述人体红外线感应模块由人体红外线感应模块MR、延时控制开关K1组成；人体红外线感应模块MR由热释电人体红外线传感器检测到人体红外线后转换为电信号经内部放大器、比较器、延时电路后输出端a保持低电位，当传感器检测不到人体红外线时，经延时输出端a，转换为高电位输入到IC1第16脚控制关火；所述延时控制开关K1分别设置延时3分钟及5分钟两档。 

所述触摸感应按键电路由触摸感应按键芯片IC2、IC3，发光二极管LED1、LED2，电容C8、C9、C10和两个感应极板SM1、SM2组成；当按面板触摸按键即与感应电极形成改变对地电容及电参数，经触摸感应按键芯片IC2或IC3处理后输出端1脚由低电位变为高电位输出一个脉冲，经电阻R15、R16送入IC1第19、20脚，19、20脚分别控制数码管个位或十位加一，感应极板SM2、SM1分别控制个位、十位，发光二极管LED1、LED2分别为十位与个位按键位置指示灯。 

所述数码显示器及电路由LED数码显示器U1、开关管VT1、VT2，电阻R10、R11、R12、R13、R17组成；IC1第3～10脚是数字段的驱动输出端，通过限流电阻R17连接到数码显示器各段，IC1第11和14脚通过电阻R13、R12控制开关管VT1、VT2使数码显示器轮流显示数字控制十位和个位发光，数码显示器倒计时结束时CPU发出关火指令。 

所述稳压电路采用DC-DC小型稳压电路，所述稳压电路中由调整管VT7、稳压二极管D2，滤波电容C3、C5、C6，降压电阻R7组成了串联稳压器；电池电压9V通过电阻R3接到IC1第17脚，CPU内部设有电压识别电路当电池电压下降到5V以下时，CPU发出指令蜂鸣器报警通知更换电池。 

所述火焰探测电路由热电偶RT，复合管VT4、VT5，电阻R8、电阻R9、电阻R14，电容C7组成；所述电容C7、电阻R8为延时时间控制元件；所述热电偶RT在高温下产生电压输入至VT4基极，使VT4、VT5组成的复合管导通，集电极电压迅速下降，通过电阻R4接到IC1第21脚；正常工作时IC1第21脚为低电位；若意外熄火VT4基极电压迅速下降，复合管VT4、VT5截止，VT4、VT5集电极电压迅速升高但集电极电容C7两端电压不能突变，经10秒延时，IC1第21脚变为高电位，CPU将发出关火指令。 

所述电机驱动电路由继电器K2、三极管VT6、电阻R6组成；CPU关火指令由18脚输出经电阻R6进入三极管VT6基极，使三极管VT6导通驱动继电器K2吸合，继电器K2吸合后将5V电压直接加到微电机，使微电机转动带动齿轮组及阀体主轴回到零位关闭炉火。 

所述报警电路由三极管VT3、蜂鸣器BZ、电阻R5组成；IC1第22脚发出的不同报警信号后，经电阻R5接到三极管VT3基极经放大后驱动蜂鸣器BZ发出报警声响。 

所述CPU控制电路采用单片机IC1，其型号为P87LPC764，其各脚连接如下：IC1第1脚外接分压电阻R1、R2输入模拟电压；IC1第2脚是时钟震荡器外接电容C4；第3～10脚为数码显示器数字各段的驱动输出端，控制组成数字七划的发光；IC1第11、14两脚是动态显示切换信号输出端，通过电阻R13、R12控制两个开关管使数码管轮流显示数字；IC1第12与13脚接地端和供电端；IC1第16脚是人体感应信号输入端；IC1第18脚是关火驱动信号输出端；IC1第19、20脚是感应按键开关十位和个位驱动显示器的输入端；IC1第21脚接电阻R4是火焰探测安全控制输入端；IC1第22脚接电阻R5是报警信号输出端；IC1第23、24脚是CPU工作需要的外接震荡元件X1、电容C1、C2。 

所述控制阀总成内部设有的微电机与机械传动部分是由直流减速电机(微电机)、阀体主轴、小伞齿轮、齿轮轴套、直齿轮、电机轴齿轮、点火接地盘、接地盘弹簧、点火开关连接环、大伞齿轮、键槽、主轴键销、复位弹簧、旋转阀芯、电源控制微动开关、零位控制微动开关拨盘、阀体出气管、燃气输入接口、伞齿轮箱上盖、伞齿轮箱体、箱体微动开关架、伞齿轮箱体下部、阀体底座及箱体法兰连接组成；所述阀体主轴手动操控时，阀体主轴向下按并转动时，带动点火接地盘下行、旋转阀芯和零位控制拨臂逆时针转动，此时点火开关连接环接地点火、开通燃气和控制微动开关接通电源，手旋转阀体主轴调节火力大小，反向旋转主轴关闭炉火；所述阀体主轴机械操控时，直流减速电机安装在齿轮箱体法兰上与电机轴齿轮相连，电机轴齿轮与直齿轮啮合，直齿轮轴通过齿轮轴套与小伞齿轮连接，小伞齿轮又与大伞齿轮啮合，大伞齿轮中心穿过阀体主轴与之滑配合，阀体主轴上镶有主轴键销，主轴键销正常时嵌入大伞齿轮背面键槽内；由于手动开火必须按下阀体主轴旋转，所以开火后主轴键销已退出键槽并与键槽形成一定的角度(视调整火大小)，当直流减速电机得电旋转带动啮合的齿轮转动，最后带动大伞齿轮以顺时针方向转动，当转动到键槽与主轴键销平行时在复位弹簧的作用下主轴键销又嵌入大伞齿轮背面键槽内，阀体主轴被大伞齿轮带动下也顺时针转动，阀体主轴带动阀芯和零位控制微动开关拨臂旋转，直到零位关闭燃气、关断电源，完成自动关闭炉火。 

所述该装置控制左右炉口独立控制，两个炉口工作时互不干扰，定时控制部分采用了LED数码管显示，并直接与控制电路元件同设计在一块印刷板上，安装固定在燃气灶面板下面控制阀总成旁边，简单直观。 

本实用新型的有益效果是：该家庭燃气灶智能安全控制装置是在现有燃气灶结构的基础上进行升级换代，既保持了原有的构造简单、实用，又引入了数字控制与机械传动技术；弥补了现有功能不能自动关火的安全隐患。该装置主要用途是改变现有燃气灶全靠手工操作的旧模式，通过单片机、电机、机械的加入使燃气灶达到半自动化控制；如人体识别功能、火焰识别功能、预调延时功能、自动关火功能、强制关火功能，有效杜绝烧干锅和漏气的危险，最大限度避免了造成火灾的可能，能够有效降低家庭燃气灶每年的事故率；真正实现了关闭炉火后控制旋钮回到零位，以保证关闭炉火后燃气灶恢复使用前的原始状态、实现了关火不另增加“电控阀”和实现了左右炉口独立控制。定时控制部分采用了LED数码管显示，直接与控制电路元件同设在一块印刷板上，安装固定在燃气灶面板下面控制阀总成旁边，简单直观、方便调整；同时达到节能、便捷、安全的效果。 

总之，本实用新型结构简单设计合理，由于直流供电使用安全可靠，使用维护方便且节能降耗，有效提高了燃气灶使用期间的安全性，应用效果非常显著，是现有家庭燃气灶的换代产品。 

附图说明

图1是本实用新型燃气灶智能安全控制装置原理方框图； 

图2是本实用新型数字控制电路原理图； 

图3是本实用新型控制阀总成内部结构示意图； 

图4是本实用新型控制阀总成外部结构示意图； 

图中：1阀体主轴，2小伞齿轮，3齿轮轴套，4直齿轮，5电机轴齿轮，6直流减速电机，7点火开关接地盘，8接地盘弹簧，9点火连接环，10大伞齿轮，11键槽，12主轴键销，13复位弹簧，14(零位电源控制)微动开关，15旋转阀芯，16(零位电源控制)拨臂，17阀体出气管，18燃气输入接口，19齿轮箱上盖，20齿轮箱体，21箱体微动开关架，22齿轮箱体下部，23阀体底座，24箱体法兰。 

图5是本实用新型燃气灶面板结构示意图； 

图中：1-1燃气灶面板，1-2灶头，1-3旋钮，1-4显示屏。 

控制电路原理图元件明细表： 

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征详述如下： 

如图1、图2所示，一种家庭燃气灶智能安全控制装置，该装置包括数字控制电路部分和控制阀总成部分。 

所述数字控制电路由以下单元电路组成：数码显示器及电路、人体红外线感应模块、触摸感应按键电路、稳压电路、火焰探测电路、电机驱动电路、报警电路及CPU控制电路，数字控制电路由电池供电。 

(1)人体红外线感应电路 

由人体红外线感应模块MR、延时控制开关K1组成，人体红外线感应模块MR由热释电人体红外线传感器检测到人体红外线后转换为电信号经内部放大器、比较器、延时电路后输出端a保持低电位，当传感器检测不到人体红外线时，经延时后输出端a变为高电位并 经R4输入到IC1第16脚，CPU收到信号经处理后有两种可能：1.向驱动电路发出指令关闭炉火，2.在CPU收到信号前，炉火延时器已作设定，倒计时正在工作此时人体红外线感应模块MR输出高电位也不起作用，因为它要让位于“倒计时”功能；为了在操作者短时间离开灶前不要关闭炉火，设置了K1延时开关，1位接通可延时3分钟、2位接通可延时5分钟，在延时中操作者又回到灶前，感应模块MR又检测到人体红外线，延时中断，输出端a继续保持低电位，无控制信号到CPU，炉火继续工作。 

(2)触摸感应按键控制电路 

由于燃气灶使用的环境恶劣，燃气灶面板必须防水、防污，所以按键采用触摸感应式最为安全、可靠；触摸感应按键控制电路由IC2、IC3、LED1、LED2、C8、C9、C10和两个感应极板或弹簧状感应电极SM1和SM2组成；IC2、IC3是触摸感应按键专用IC，当手指按向面板触摸按键部位，与感应电极形成最近距离时改变了对地电容及电参数经IC处理，输出端1脚由低电位变为高电位输出一个脉冲，经R15、R16送入IC1第19、20脚分别控制个位、十位数码管加一，同时倒计时开始工作，SM2控制个位、SM1控制十位；LED1、LED2是发光二极管、是十位与个位按键位置指示灯。 

(3)数码显示器及电路 

所述数码显示器及电路由LED数码显示器U1、开关管VT1、VT2，电阻R10、R11、R12、R13、R17组成；IC1第3～10脚是数字段的驱动输出端，通过限流电阻R17连接到数码显示器各段，IC1第11和14脚通过电阻R13、R12控制开关管VT1、VT2使数码显示器轮流显示数字控制十位和个位发光，数码显示器倒计时结束时CPU发出关火指令。 

由于LED数码管燃亮时耗电量较大，为了延长电池使用寿命数码管采用周期性和触发性工作，周期性是：工作时周期性燃亮，1次/秒、每次0.5秒；触发性是：LED显示器周期性工作后5分钟自动关闭如没有触发信号不会再燃亮，触发信号由人体红外线感应电路发出；也就是有人走近灶前显示器U1就会重新燃亮，人离开燃气灶5分钟后又会自动关闭。 

(4)稳压电路 

本实用新型控制电路使用六节1号电池供电，长时间使用后电压会下降，为了电路工作稳定故采用DC-DC小型稳压电路，电路中VT7、D2、C3、C5、C6、R7组成了串联稳压器，VT7是调整管、D2是稳压二极管、R7是降压电阻，加上滤波电容使VT7发射极输出端稳定在5V工作电压上；电池电压9V通过R3接到IC1第17脚，CPU内部有电压识别电路当电 池电压下降到5V以下时CPU会输出报警信号使蜂鸣器发出急促的连续报警声通知更换电池。 

(5)火焰探测电路 

该电路由RT、VT4、VT5、R8、R9、R4、C7组成，RT是热电偶在高温下产生电压输入至VT4基极，使VT4、VT5组成的复合管导通，集电极电压迅速下降，通过电阻R4接到IC1第21脚，正常工作IC1第21脚应是低电位；若意外熄火VT4基极电压迅速下降复合管截止，但电容C7两端电压不能突变，经10几秒延时IC1第21脚变为高电位，CPU将发出关火指令，C7、R8是RC延时时间控制元件。 

(6)执行电机驱动电路 

该电路由继电器K2、VT6、电阻R6组成，由于CPU输出的信号不能直接驱动电机，所以CPU关火指令由18脚输出经R6进入VT6基极使VT6导通驱动继电器K2吸合，K2吸合后将5V电压直接加到电机，使电机转动带动齿轮组和阀体主轴回到零位关闭炉火。 

(7)报警电路 

该电路由VT3、BZ、R5组成，IC1第22脚发出的不同报警信号后，经电阻R5接到VT3基极，经三极管VT3放大后驱动蜂鸣器BZ发出不同报警声。 

(8)CPU控制电路单片机IC1各脚连接及功能 

IC1为CPU电脑芯片，采用单片机型号P87LPC764，它的1脚外接分压电阻R1、R2输入模拟电压；2脚是时钟震荡器外接电容C4，容量为2.7μF；3-10脚为数码管显示段的驱动输出端，控制着数字七划发光分别接R17×8；第11、14两脚是动态显示切换信号输出端，通过电阻R13、R12控制两个开关管使数码管轮流显示数字；第12与13脚是接地端和供电端；第16脚是人体红外线感应模块MR控制信号输入端接电阻R4；第17脚是电压识别输入脚通过电阻R4接到电池正极；18脚是关火指令信号输出端，通过电阻R6控制驱动电路执行关火；19、20脚接电阻R16、R15是触摸感应按键个位和十位脉冲的输入端，以达到调整显示器延时时间的目的；21脚接电阻R14是火焰探测安全控制输入端，保护意外熄火可自动关闭气阀；22脚接电阻R5是报警信号输出端，CPU可输出三种报警声：第一种，在调整十位或个位延时时间同时，蜂鸣器也会伴随发出按键声；第二种，供电电压降至4.5V以下时，会发出连续短促的报警声通知更换电池；第三种，CPU在每次自动控制关火前三秒，开始发出连续短促的嘟嘟声直到炉火关闭止；IC1第23、24脚是CPU工作需要的外接震荡元件X1、C1、C2。 

智能化控制是主要指标之一，它决定了智能控制的高低，安全性及功能选择性的大小和应用效果。 

无人自动关闭炉火：采用人体热释红外线传感应模块MR，这种方法的目的是要探测燃气灶前有无人在操作，当操作人员离开燃气灶一定时间或是再进入灶前时都会检测到；操作者在燃气灶使用中如忘记设定延时或不需要延时，用后忘记关闭炉火而离开灶台，此时人体红外线感应模块MR收不到红外线，会启动内部延时电路，三分钟或五分钟后发出信号给CPU，CPU向电机驱动电路发出指令，电机带动机械控制切断灶头供气，完成自动关闭炉火的功能。这也是一项强制性控制，以避免认为时间短不需要定时，而又忘记关火的危险！如果模块检测到无人信号正在延时中，操作人员又回到灶前，模块又收到信号，模块即刻关闭延时电路，模块也就不会发出信号给CPU，炉火也不会被关闭。 

LED数字显示：可调定时时间关闭炉火：手动设定时间，一些烹饪需要较长时间的可用手设定时间，SM2、SM1是个位和十位调整感应弹簧按钮，每按一下数码管会增加1分钟或十分钟。为了使燃气灶面板容易清洁和美观，调整按键采用了“触模感应式按键”并把它安装在面板下面，要求面板材料是玻璃可以穿过红外线的，安装位置要贴近面板。为了直观和在光线不足的场合下使用，显示采用了可发光的LED显示器，并采用倒计时方法计时，当显示器两位数都为零时CPU控制关火。在设定时间的同时，由按第一次按键就启动了计时器，开始倒计时工作。 

意外息火控制：燃气灶在使用中很容易出现意外熄火如：风吹、沸锅等，一旦由于某种原因不能立即重新点燃炉火时，在炉口处装有热电偶，火熄灭后热差电压消失通过放大器、延时器会输出控制信号给CPU控制关火。 

CPU控制：本控制器采用了微控技术使用了一片单片机，简化了电路、缩小了电路板，提高了可靠性。为了增加燃气灶在使用中的“立体感”，在编程中写入了发声内容如：在输入时间时有短促的按键声、在每次自动关火前有连续的嘟嘟声、需要更换电池时有报警声等，全部由蜂鸣器发出声响。 

如图3、图4所示，所述控制阀总成是在现有燃气灶开关旋钮上加设微电机和机械传动部分。 

所述控制阀总成其内部与外部结构组成包括阀体主轴1、小伞齿轮2、齿轮轴套3、直齿轮4、电机轴齿轮5、直流减速电机6、接地盘7、接地盘弹簧8、点火开关连接环9、大伞齿轮10、键槽11、主轴键销12、复位弹簧13、(零位电源控制)微动开关14、旋转 阀芯15、(零位电源控制)拨臂16、阀体出气管17、燃气输入接口18、齿轮箱上盖19、齿轮箱体20、箱体微动开关架21、齿轮箱体下部22、阀体底座23及箱体法兰24。 

所述控制阀总成外部由阀体底座23、齿轮箱体20、箱体微动开关架21、箱体法兰24、齿轮箱上盖19、阀体主轴1和直流减速电机6组成；阀体主轴1位于上部，也是手动旋钮的主轴，它由齿轮箱上盖中心穿过，下端头与阀体底座23中心的旋转阀芯15，U型叉连接，旋转阀芯15上镶有(零位电源控制)拨臂16，在常态时旋转阀芯15是在“零位”燃气关闭位置、拨臂16在断开微动开关位置也称作“零位”，离阀体主轴端头10毫米处垂直中心镶有一主轴键销12在键销下面与拨臂16之间装有复位弹簧13，在齿轮箱上盖外距八毫米处主轴1上装有接地盘7，接地盘下到上盖之间装有接地盘弹簧8，在齿轮箱上盖19上面中心镶有点火开关连接环9，在齿轮箱体下部22朝外有一箱体微动开关架21上面装有微动开关14，在主轴键销12上方套用一大伞齿轮10正面朝上其背面有一键槽11常态时主轴键销12卧于其中，与大伞齿轮啮合有小伞齿轮2其轴另一头镶有直齿轮4，轴中间装有齿轮轴套3固定在齿轮箱体20靠近箱体法兰24一边，直齿轮4与电机轴齿轮5啮合，直流减速电机6固定在箱体法兰24上电机主轴与电机轴齿轮5配合，在阀体底座23一侧是燃气输入接口18对面一侧是阀体出气管17。 

所述机械部分只在自动关火时工作；“开火”由于保留了现有的使用方法“手动”所以机械部分并不工作；从开火到自动关火工作流程如下： 

在燃气灶使用前，面板和控制阀总成各部分的初始状态：燃气灶面板上的旋钮指在零位，此时控制阀处在关闭位置；阀体主轴1穿过大伞齿轮10与之滑动配合，大伞齿轮背面通过中心开有一键槽11，但中心两边长度不同约二比一，在主轴前部与轴中心线垂直装有一个主轴键销12，两边长度也是二比一此时正好嵌入槽内；主轴最前端与阀芯15连接此时阀处于关闭位置，微动开关14是安装在阀体上，微动开关(SW1)此时处于断开位置； 

当开始使用燃气灶用手将旋钮向下压时主轴1上的连接地盘7与固定在齿轮箱盖上的点火连接环9相接，接通了点火器，点火头开始打火；此时主轴上的主轴键销12也随主轴下行，脱离了大伞齿轮10下面的键槽11；继续逆时针转动主轴，与主轴相连的阀芯15与拨臂16也同时转动，气接通了火被点燃，拨臂16也松开了微动开关14，SW1闭合接通了电路电源；继续旋转到火量合适后松开旋钮，完成开火过程；此时主轴键销已在键槽的外部与槽形成一定角度为10°～180°(视火大小)。 

当CPU发出“关火”指令，驱动电路给减速电机6通电(电机转速60转/分)，电机 (左视)逆时针带动齿轮5转动，与之啮合的齿轮4与同轴的小伞齿轮2便以顺时针方向转动，由于直齿轮5和4齿数一样所以小伞齿轮转速也是60转/分，由于小伞齿轮的转动，与之啮合大伞齿轮10从上面看也以顺时针开始转动，转动速度：小伞齿轮13齿、大伞齿轮43齿传动比率3.3，所以大伞齿轮每转一周需要三秒多；在电机带动下大伞齿轮顺时针转动，当背面键槽11第一次与主轴键销12平行时，由于键和槽两边长短不同不能入槽而滑过去，伞齿轮继续旋转到第二次平行时槽和键两边长度相等，主轴键销12由于下面复位弹簧13的作用嵌入伞齿轮键槽11内，主轴1此时被大伞齿轮带着顺时针转动，当然阀芯15带着拨臂16也跟着主轴一起转动，当拨臂转到将微动开关14关断，此时旋钮正好回到零位，控制电路断电电机也即刻停止转动，一切回到原始状态，从而完成自动关火功能；控制阀总成中的直流减速电机6是关键部件它直接影响到机电的转换功能；由于两个炉口都各装有一套此装置，所以左右炉口都可以独立操作互不影响。 

控制阀总成有两种控制方法； 

(1)控制阀可手动操控：使用时阀体主轴1向下按并转动时，带动接地盘7下行、旋转阀芯15和拨臂16转动，此时接地盘7与点火开关连接环9相碰接地点火、燃气开通和微动开关14接通电源，燃气灶被点燃，手旋转阀体主轴可调节火力大小及关闭炉火，完成手动开关燃气灶的功能。 

(2)控制阀也可电动操控：直流减速电机6安装在齿轮箱体法兰24上与电机轴齿轮5相连，电机轴齿轮与直齿轮4啮合，直齿轮轴通过齿轮轴套3与小伞齿轮2连接，小伞齿轮又与大伞齿轮10啮合，大伞齿轮中心穿过阀体主轴与之滑配合，阀体主轴上镶有主轴键销12，主轴键销12正常时嵌入大伞齿轮背面键槽11，由于手动开火必须按下阀体主轴旋转，所以开火后主轴键销12已退出键槽11并与键槽11形成一定的角度(视开火大小)，当直流减速电机得电旋转带动啮合的齿轮转动，最后大伞齿轮10以顺时针(俯瞰)方向转动，当第二次转动到键槽11与主轴键销12平行时在复位弹簧13的作用下主轴键销又可嵌入大伞齿轮背面键槽内时，阀体主轴被大伞齿轮带动下也顺时针转动，阀体主轴带动阀芯15和(零位电源控制)拨臂16旋转，直到零位关闭燃气、关断电源，完成自动关闭炉火的程序。 

控制阀总成外形及各部分见图4，电机与齿轮组合内部结构关系见图3；下面进行说明： 

(1)直流减速电机，由于关闭燃气阀不需要速度设计在3-5秒内完成动作，所以直流 减速电机需要60转/分/5V，电机功率可选择0.5瓦微型的。 

(2)齿轮组合，静态关系见图4，电机主轴安装一直齿轮5、与之啮合齿轮4相同齿数，小伞齿轮2与直齿轮4同轴紧配合，轴中间装有定位轴套3；在小伞齿轮正下方与之啮合有一大伞齿轮10，通过大伞齿轮中心，滑动配合垂直设有阀体主轴1，即穿过大伞齿轮10与之滑动配合，见图3；在大伞齿轮背面突起部分，垂直中心开有一键槽11，中心两边不等是2比1；在离主轴末端1厘米处垂直中心装有主轴键销12，中心两边不等也是2比1。 

(3)安装壳体，主要有两部分，齿轮箱体和箱体上盖；箱体是一个整体为了说明，分三部分，见附图4上部20、下部22和法兰24；齿轮组合全部安装在上部和法兰内部，电机安装在法兰上，电机轴与齿轮5连接；箱体上盖将齿轮组合全部密封在箱体内；在箱体下部设置有微动开关架21。 

(4)阀体，该部分采用标准燃气灶控制阀体底部配套使用，也可独立设计，中间旋转阀芯15与主轴1叉连接，位置在齿轮箱体下部；阀体底部有燃气进入接口18、出气管17。 

本实用新型工作原理及操作流程： 

如图5所示，在燃气灶使用前，燃气灶面板和控制阀总成各部分的初始状态：燃气灶面板1-1上的旋钮1-3指在零位，旋钮1-3一侧对应设有显示屏1-4无数字显示，此时控制阀都处在关闭位置，阀体主轴1穿过大伞齿轮10与之滑配合；大伞齿轮背面通过中心开有一键槽11但中心两边长度不同，为二比一，在主轴前部与中心垂直装有一个键销12，两边长度也是二比一，此时正好嵌入槽内，由于微动开关14(SW1)是安装在阀体上，阀芯15上面固定安装一拨臂16，此时位置正好将微动开关关断，微动开关处于断开位置，电路板断电。 

当开始使用燃气灶将旋钮向下压时(行程是6毫米)主轴上的连接盘7与固定在齿轮箱盖上的点火连接环9相接，接通了点火器，灶头1-2点火头开始打火，此时主轴上的主轴键销12也随主轴下行，脱离了大伞齿轮下面的键槽11，继续逆时针转动主轴，与主轴相连的阀芯14与拨臂16也同时转动，气通了火被点燃、拨臂离开原位，微动开关SW1闭合接通了电源，数码显示器U1燃亮；火大小调好后松开旋钮，此时主轴键销已在键槽的外部与槽形成角度为10°～180°(视调整火大小)；火被点燃后松开旋钮，主轴在复位弹簧13的作用下向上复位约2.5毫米，此时接地盘7在弹簧8的作用下随着向上移动离开了点火连接环9，断开了点火开关。 

当CPU发出关火指令，驱动电路给电机6通电(电机转速60转/分)，电机带动齿轮5(左视)逆时针转动，与之啮合的齿轮4与同轴的小伞齿轮2以顺时针转动，由于齿轮5和齿轮4齿数一样所以小伞齿轮转速相同电机转数，由小伞齿轮的带动，大伞齿轮从上面看以顺时针转动，转动速度：小伞齿轮13齿大伞齿轮43齿传动比率3.3，所以大伞齿轮每转一周需要三秒多；在电机带动下大伞齿轮顺时针转动时当键槽第一次与主轴键销平行时，由于键和槽两边长短不同不能入槽而滑过去，大伞齿轮继续旋转，到第二次平行时槽和键两边长度相等，主轴键嵌入伞齿轮键槽内，主轴此时被带着顺时针转动，当然阀芯14带着拨臂16也跟着主轴一起转动，当拨臂转到将微动开关14关断，此时正好是零位，阀芯15关断气源、控制电路断电、电机也即刻停止转动，一切恢复到原始状态。 

该机械控制部分是控制器重要的执行部分，在阀体的主轴上采用滑配合安装一伞齿轮与主轴垂直并穿过中心，并通过“离合器”进行连接，根据使用特点离合器采用，“槽与键”式离合，在伞齿轮背面中心开槽在主轴下端1厘米处装键，通过齿轮连接电机，完成旋转主轴关闭炉火。由于关闭燃气阀不需要速度，设计在3-5秒内完成动作，所以直流减速电机需要减速到60转/分，根据转动主轴需要的力度，电机功率选择0.5瓦、5V、60转/分的微型直流减速电机作为动力。将微动开关SW1安装在阀体上，当主轴旋转到零位时也正好将微动开关关断，切断了工作电源。 

为了彻底改变家庭燃气灶的使用现状“开关炉火和时间控制还沿用着手动”，就必须在燃气灶的设计上加入数字化智能概念，考虑到燃气灶多年使用的习惯，保留了开火和调整火力的原有使用方法。本实用新型控制装置在结构与原理上进行了创新；设计本着保留优点弥补缺点的原则将手控阀、机械和电机结合在一起组成多功能控制阀总成，将数字机械自动化引入燃气灶，满足了设计要求，如增加燃气灶功能有，人体识别控制、时间控制、自动关火控制、意外息火控制、报警等；通过设计思路的变化，使这几项设计更加实用和具有人性化。 

总之，该装置引入数字控制和机电控制，使现有只能用手动的单一操作，变为除手动之外还具备智能化控制的更安全、更方便的厨房器具。 

上述参照实施例对该家庭燃气灶智能安全控制装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的；因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于该装置包括数字控制电路部分和控制阀总成；

所述数字控制电路由以下单元组成：人体红外线感应模块、触摸感应按键电路、数码显示器及电路、稳压电路、火焰探测电路、电机驱动电路、报警电路、CPU控制电路，所述CPU控制电路采用单片机IC1,所述数字控制电路采用电池组供电；所述控制阀总成是在燃气灶开关阀体上加设微电机和机械传动部分。

2.根据权利要求1所述的家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于所述人体红外线感应模块由人体红外线感应模块MR、延时控制开关K1组成；人体红外线感应模块MR由热释电人体红外线传感器检测到人体红外线后转换为电信号经内部放大器、比较器、延时电路后输出端a保持低电位，当传感器检测不到人体红外线时，经延时输出端a，转换为高电位输入到IC1第16脚控制关火；所述延时控制开关K1分别设置延时3分钟及5分钟两档。

3.根据权利要求1所述的家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于所述触摸感应按键电路由触摸感应按键芯片IC2、IC3，发光二极管LED1、LED2，电容C8、C9、C10和两个感应极板SM1、SM2组成；当按面板触摸按键即与感应电极形成改变对地电容及电参数，经触摸感应按键芯片IC2或IC3处理后输出端1脚由低电位变为高电位输出一个脉冲，经电阻R15、R16送入IC1第19、20脚，IC1第19、20脚分别控制数码管个位或十位加一，感应极板SM2、SM1分别控制个位、十位，发光二极管LED1、LED2分别为十位与个位按键位置指示灯。

4.根据权利要求1所述的家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于所述数码显示器及电路由LED数码显示器U1、开关管VT1、VT2，电阻R10、R11、R12、R13、R17组成；IC1第3～10脚是数字段的驱动输出端，通过限流电阻R17连接到数码显示器各段，IC1第11和14脚通过电阻R13、R12控制开关管VT1、VT2使数码显示器轮流显示数字，数码显示器倒计时结束时CPU发出关火指令。

5.根据权利要求1所述的家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于所述稳压电路采用DC-DC小型稳压电路，所述稳压电路中由调整管VT7、稳压二极管D2，滤波电容C3、C5、C6，降压电阻R7组成了串联稳压器；电池电压9V通过电阻R3接到IC1第17脚，CPU内部设有电压识别电路当电池电压下降到5V以下时，CPU发出指令蜂鸣器报警通知更换电池。

6.根据权利要求1所述的家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于所述火焰探测电路由热电偶RT，复合管VT4、VT5，电阻R8、电阻R9、电阻R14，电容C7组成；所述电容C7、电阻R8为延时时间控制元件；所述热电偶RT在高温下产生电压输入至VT4基极，使VT4、VT5组成的复合管导通，集电极电压迅速下降，通过电阻R4接到IC1第21脚；正常工作时IC121脚为低电位；若意外熄火VT4基极电压迅速下降，复合管VT4、VT5截止，VT4、VT5集电极电压迅速升高但电容C7两端电压不能突变，经10秒延时，IC1第21脚变为高电位，CPU将发出关火指令。

7.根据权利要求1所述的家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于所述电机驱动电路由继电器K2、三极管VT6、电阻R6组成；CPU关火指令由18脚输出经电阻R6进入三极管VT6基极，使三极管VT6导通驱动继电器K2吸合，继电器K2吸合后将5V电压直接加到电机，使电机转动带动齿轮组及阀体主轴回到零位关闭炉火。

8.根据权利要求1所述的家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于所述报警电路由三极管VT3、蜂鸣器BZ、电阻R5组成；IC1 22脚发出的不同报警信号后，经电阻R5接到三极管VT3基极经放大后驱动蜂鸣器BZ发出报警声响。

9.根据权利要求1所述的家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于所述CPU控制电路采用的单片机IC1型号为P87LPC764，其各脚连接如下：IC1第1脚外接分压电阻R1、R2输入模拟电压；IC1第2脚是时钟震荡器外接电容C4；第3～10脚为数码显示器数字各段的驱动输出端，控制组成数字七划的发光；IC1第11、14两脚是动态显示切换信号输出端，通过电阻R13、R12控制两个开关管使数码管轮流显示数字；IC1第12与13脚接地端和供电端；IC1第16脚是人体感应信号输入端；IC1第18脚是关火驱动信号输出端；IC1第19、20脚是感应按键开关十位和个位驱动显示器的输入端；IC1第21脚接电阻R4是火焰探测安全控制输入端；IC1第22脚接电阻R5是报警信号输出端；IC1第23、24脚是CPU工作需要的外接震荡元件X1、电容C1、C2。

10.根据权利要求1所述的家庭燃气灶智能安全控制装置，其特征在于所述控制阀总成内部设有的微电机与机械传动部分，微电机是由直流减速电机、机械传动部分是由阀体主轴、小伞齿轮、齿轮轴套、直齿轮、电机轴齿轮、点火接地盘、接地盘弹簧、点火开关连接环、大伞齿轮、键槽、主轴键销、复位弹簧、旋转阀芯、电源控制微动开关、零位控制微动开关拨盘、阀体出气管、燃气输入接口、伞齿轮箱上盖、伞齿轮箱体、箱体微动开关架、伞齿轮箱体下部、阀体底座及箱体法兰，连接组成；所述阀体主轴手动操控时，阀体主轴向下按并逆时针转动时，带动点火接地盘下行、旋转阀芯和零位控制拨臂随同转动，此时点火开关连接环接地点火、开通燃气和控制微动开关接通电源，手旋转阀体主轴调节火力大小，反向旋转主轴关闭炉火；所述阀体主轴机械操控时，直流减速电机安装在齿轮箱体法兰上与电机轴齿轮相连，电机轴齿轮与直齿轮啮合，直齿轮轴通过齿轮轴套与小伞齿轮连接，小伞齿轮又与大伞齿轮啮合，大伞齿轮中心穿过阀体主轴与之滑配合，阀体主轴上镶有主轴键销，主轴键销正常时嵌入大伞齿轮背面键槽内；由于手动开火必须按下阀体主轴旋转，所以开火后主轴键销即退出键槽，当直流减速电机得电旋转带动啮合的齿轮转动，最后带动大伞齿轮以顺时针方向转动，当转动到键槽与主轴键销平行时在复位弹簧的作用下主轴键销又嵌入大伞齿轮背面键槽内，阀体主轴被大伞齿轮带动下也顺时针转动，阀体主轴带动阀芯和零位控制微动开关拨臂旋转直到零位,关闭燃气、关断电源完成自动关闭炉火。

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