CN2034661U - 燃气灶具自动控制器 - Google Patents

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刘双岩
张征宇
贺荆良
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XIAN STATE-RUN KUNLUN MACHINERY PLANT
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XIAN STATE-RUN KUNLUN MACHINERY PLANT
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Abstract

燃气灶具自动控制器,属家用电器装置。其要点是由放置在加热容器盖(锅盖)上的温度检测器测出加热物的温度,并根据不同被加热物(米、奶、咖啡等)由集成电路对其进行程序控制,按不同的数学模型曲线,自动调整火势,使被加热物以较佳的温度曲线烧煮。从而完成自动点火、升温、煮沸、防溢、闷饭、保温、关气,达到省时、省气、省人的目的。本实用新型适用于家庭,野外燃气灶具及其它热源可及时控制的实用灶具。

Description

本实用新型属于自动化技术家用电器范畴,是对灶具的改进。随着技术发展,灶具自动化程度也不断提高,出现了能自动开气、关气、定时、报警、等多功能的灶具。中国专利已公告了“多功能可燃气体控制器”其申请号为86200830。目前的燃气灶具其火势还不能随被煮食物的温度变化而自动调节,气门调节采用电磁阀门控制,耗电较多。
本实用新型的目的是设计一种控制器,使装有这种控制器的普通燃气灶具可对不同的加热容器(大锅、小锅、高压锅等)完成点火、升温煮沸、闷饭、防溢、保温、关气等功能,在升温和煮沸时能按一定数学模型曲线自动调整火势。减轻人们的做饭负担,节省燃气。
本实用新型是由点火电路〔1〕、温度检测电路〔2〕、防溢电路〔3〕、计时电路〔4〕、按键组〔5〕、程序控制电路〔6〕、阀门驱动电路〔7〕、位置检测电路〔8〕、火焰检测电路〔9〕组成(图三)。其中温度检测电路通过与门8、或门13与程序控制电路和计时电路连接,通过与门6和防溢电路连接。防溢电路通过或门15与程序控制电路连接。程序控制电路通过C6、C8、与门21、D0和阀门驱动电路连接。计时电路通过按键组的按键与控制电路连接。位置检测电路通过与门21、C7、C9和阀门驱动电路连接,通过反相器5与点火电路连接(图一)。
本实用新型用微电机及减速器控制燃气阀门的送气量,燃气阀门的送气量从最小到最大分成n级(一般5~7级)。RS触发器(或D、JK触发器)、BG5~BG10和微电机组成阀门驱动电路。用D2、D3、D4、R5′及位置检测器组成的位置检测电路。用单侧引线的热敏电阻Rt1做温度检测元件,放置在加热容器盖的上面,用反相器(或用与门、与非门、或门、或非门)做温度判定元件。用程序分配器、C10、R10、D0、与门1~8、或门11~16组成程序控制电路。用反相器3、与门6、与非门9、10组成防溢电路,而与非门9、10组成压控振荡器。用热敏电阻Rt2、R27和反相器4组成火焰检测电路,Rt2放置在燃烧器旁。电阻R6′、电容CO、反相器5、变压器B1、B2及可控硅组成自动点火电路。用计时器、反相器26和27、R12、R13、C4组成计时电路。用R0~R9、R11、Rt1、BG1~BG3、反相器2组成温度检测电路。位置检测电路中的位置检测器由7个舌簧管K0~K6和1个小磁铁组成。舌簧管K0对应阀门“关”的位置,K6对应阀门最大送气量的位置,K1~K5依次分布其间,将火势强弱分成6级,小磁铁固定在阀门转动轴上,当阀门处于“关”的位置、磁铁使K0闭合,当阀门开到最大送气量时,磁铁也跟着旋转到K6位置使K6闭合。在其它位置时磁铁可以使相应舌簧管K1~K5闭合。温度检测电路、防溢电路、程序控制电路、计时电路、阀门驱动电路中所用的程序分配器、与门、与非门、或门、或非门、反相器是选用CMOS(或PMOS)数字集成电路。
本实用新型的工作原理是:当烧制不同食物时(米、糯米、奶、等),按下灶具面上相应的按键、每个按键是一组开关,当按键被按下时这组开关闭合,将计时器的输出端Q1~Q7与t1~t5相连通。点火电路点燃燃气,温度检测电路向程序控制电路提供被煮物的温度,计时器提供程序工作时间,程序控制电路依此决定火势的强弱,并向阀门驱动电路发出信号,微电机做相应的转动。位置检测电路控制阀门驱动电路每次调整一级火势。火焰检测电路保证火焰意外熄灭时能及时再点燃。程序控制电路根据电路各程序的时间和温度信号调节火势,控制被煮食物升温时的温度变化率及煮沸时间,使其按预定的温度曲线变化。计时电路是通过按键向程序控制电路提供各程序的工作时间,按键不同,时间也不同,每个程序的时间长短与每个程序所对应的火焰大小(即温度高低)就组成了烧煮食物的过程曲线,该曲线是按规定的数学模型变化的。
图一是本实用新型的电路原理图;图二是单侧引线热敏电阻元件图;图三是本实用新型的逻辑框图;图四是按键组的按键与计时器的输出对接图;图五是米饭烧煮过程的温度曲线;图六是图一中所用集成电路型号。
下面以烧煮米饭为例对本实用新型作进一步说明:按下米键,键的t1、t2、t3、t4、t5分别与计时器的Q3、Q2、Q4、Q5、Q6接通,电源开关K也闭合。电源电压VD通过C10、R10产生一个脉冲电压使程序分配器置程序1,该脉冲电压又通过D0使或非门17和18组成的RS触发器置高电平“1”,即或非门18输出高电平,该电平通过R20、BG5使BG7、BG10导通,微电机正转,打开燃气阀门,此时位置检测器的舌簧管K0开路,当电机带动磁铁到K1位置时,舌簧管K1闭合,电压VD经K1、C7、R17产生一个脉冲电压使或非门18输出低电平,电机停转。同时,电源电压VD通过R6′对电容C0充电,C0起始电压为0,使反相器5输出高电平,经R27、R25对C3、C5充电。当C5的电压使BG0导通时,变压器B1的L1、L2绕组流过电流,C5迅速放电,BG0截止、C5再充电、BG0又导通,这样在B1的L1、L2中产生振荡电流,并在L3上感应出电压,此电压经过D1对C2充电,同时,当C3上的充电电压大于双基极二极管BG11的导通电压时,BG11导通,引起可控硅3CTS导通,C2上电压经3CTS及变压器B2的L1绕组放电,并在B2的L2感应出高压,此高压经针尖向燃气打火放电,将燃气点燃。由于C3反复充、放电,使B2的L2不断感应出高压、放电,点火电路连续打火数次后,确保燃气点燃,电容C0充电电压使反相器5翻转,点火器停止工作。同时,电源接通后R13、R14、C4、反相器26和27组成的振荡器振荡、计时器开始工作。
程序分配器输出程序1,三极管BG1导通,电阻R1与R0并联,得到一个小的阻值,该阻值与热敏电阻Rt1对VD分压,当温度低时,Rt1阻值小,随着温度上升,Rt1阻值增大,H点电压下降,当温度达到℃1时,H点电位下降到使反相器2置“1”,输出高电平,此电平使与门8、或门13置“1”,计时器复位,程序分配器进位。所以程序在1时温度检测电路检测的是温度℃1。在程序1执行过程中,若在t1时计时器末复位,说明米的温度低于℃1,则与门7输出信号,经或门14、C6、R16对RS触发器产生脉冲电压,或非门18输出“1”,电机正转,火势加大,温度升高。若在t2时温度超过℃1,反相器2输出信号,说明火势较强,需控制一下火势,反相器2使与门8、与门2置“1”。与门2的高电平经或门15、C8、R18对或非门19和20组成的RS触发器产生一个触发脉冲,使其置“1”,或非门20输出高电平,经R22、BG6、R23使BG8、BG9导通。电机反转,火势减小,温度降低。若由于某种原因,火熄灭,热敏电阻Rt2阻值迅速变大,反相器4输出信号,对C3、C5充电,点火电路再次点火,将燃气点燃。米的温度到达℃1后,反相器2和与门8输出信号,经或门13使程序分配器转换为程序2,并将计时器复位,重新开始计时。程序2使三极管BG2导通、BG1断开,R2与R0并联,温度检测电路检测的温度是℃2。此时由于R2与R0并联得到的阻值比R1与R0并联得到的阻值大,H点电位上升,反相器2又输出低电平“0”。在程序2中,或门11使与门2、7、8仍起作用,程序2重复与程序1类似的控制过程,保证了被煮食物在程序2时间里被控制在℃2温度区域内。米温到达℃2,反相器2置“1”,计时器复位,程序分配器置程序3。此时BG3导通,R3与R0并联,反相器2又置“0”,程序3使反相器置“1”的温度是100℃。或门11使程序3重复程序2的过程,在程序3时,由于多次调节火势,阀门可能开到最大位置,此时舌簧管K6闭合,VD直接加在或非门18的输入端,或非门18输出恒为“0”,或门14输出的正转信号加不进来,电机不再正转。当米达到100℃时升温过程结束,计时器复位,进入程序4“煮沸”阶段。或门11置“0”,或门12置“1”。此时若发生溢锅现象,当液沫将到达锅盖时,Rt1阻值进一步增大至使P点电位降低,反相器3输出信号、与门6使压控振荡器工作,与非门10输出高电平经或门15、C8、R18使或非门20置“1”,电机反转,减小火势,使之不溢。如果火势减小后,溢沫仍不下降,振荡器进行第二次振荡,电机再次反转,火势再次减小,直到P点电位上升,反相器3置“0”为止。如果火势减小过多,米饭低于沸腾温度,则M点电位上升,使与门1置“1”,经或门14使电机正转,加强火势,保证米饭沸腾后开而不溢。经过t3时间后,与门4置“1”,经或门15使电机反转,减小火势,并经或门16、或门13使计时器复位,程序分配器转换程序5,米饭处于闷饭状态。t4后,与门3置“1”,使电机反转,进一步减小火势,同时经或门16,或门13使计时器复位,程序分配器置程序6,米饭处于保温状态。由于不断减小火势,当电机带动阀门转动轴上的磁铁退到使K1闭合,VD直接加到或非门20的输入端,或非门20输出恒为“0”,或门15输出的反转信号加不进来,从而保证微电机从程序1开始都不会因减小火势而将阀门关闭。t5后,与门5置“1”,经或门16、或门13使程序分配器置程序7,程序7经与门21直接使电机反转,直到阀门关闭,舌簧管K0闭合为止。从而完成整个的控制过程。
整个电路采用CMOS数字集成电路,工作可靠,成本低。驱动电机只在旋转时才有功耗,整个电路平均功耗很小,安装几节电池即可长期工作,烧煮过程曲线是按一定数学模型变化的,节省燃气。用普通锅在装有此电路的普通灶具上就可自动煮饭、烧奶蒸馍等,是一种方便、实用的灶具。

Claims (4)

1.一种用于燃气灶具的自动控制器,它包括了点火电路[1]、计时电路[4]、按键组[5]、位置检测电路[8]、火焰检测电路[9],其特征是:a、也还包括了温度检测电路[2]、程序控制电路[6]、防溢电路[3]和阀门驱动电路[7]、温度检测电路通过与门8、或门13与程序控制电路和计时电路相连接、又通过与门6与防溢电路相连接。防溢电路通过或门15与程序控制电路相连接。程序控制电路通过电容C6、C8、与门21和二极管D0与阀门驱动电路相连接。b、温度检测电路、防溢电路、程序控制电路中所用的程序分配器、与门、与非门、或门、或非门、反相器是选用CMOS(或PMOS)数字集成电路。
2.根据权利要求1所述的燃气灶具自动控制器,其特征是:温度检测电路中用单侧引线的热敏电阻做温度检测元件,用反相器(或者是与门、与非门、或门、或非门)做温度判定元件。
3.根据权利要求1所述的燃气灶具自动控制器,其特征是:程序控制电路由程序分配器、与门、或门组成。防溢电路由与门和压控振荡器组成。
4.根据权利要求1所述的燃气灶具自动控制器,其特征是:阀门驱动电路是由RS触发器(或D触发器、JK触发器)、三极管及微电机组成的。
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