CN208042205U - 一种双灶头甲醇炉灶控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双灶头甲醇炉灶控制器，采用8段码数码管显示系统档位信息，有更舒适的用户体验，再者本实用新型通过外部按键将档位信息传至单片机，单片机依据档位信息产生占空比可调的PWM波来控制风机的转速和甲醇泵的流量，从而实现控制甲醇炉灶火力大小的目的，与此同时通过单片机控制继电器SRD1与SRD2的吸合与断开以实现炉灶的左右灶头自动打火。每个灶头采用两个液位检测装置保证了系统运行的安全性，并且依靠一块单片机分别对双灶头进行程序化控制，简化了系统电路，在实现可靠燃烧的基础上，具有操作简单、成本低廉等特点。该甲醇炉灶主要用于家庭厨房、餐厅厨房等地，在实现清洁、环保、安全、操作简单、廉价的基础上具有智能控制的特点。

Description

一种双灶头甲醇炉灶控制器

技术领域

本实用新型属于测量仪器技术领域，具体涉及一种双灶头甲醇炉灶控制器。

背景技术

炉灶作为必不可少的生活用具，从最初的以柴火为燃料到目前的以煤气和天然气等为燃料，逐渐的从低热值与高污染模式向高热值和清洁环保模式转变。炉灶的控制方式也由完全手动到自动化，再由自动化向智能化过度。目前大量使用的煤气和天然气较难储存，开采难度大，无法作为长久能源使用。甲醇常温时以液态存在较易储存，且价格较低，有着广阔的发展前景，值得目前大量推广使用。

具体的，目前现有技术中，存在的缺点主要有以下几点：

(1)目前使用的煤气灶、天然气灶燃料价格昂贵，体积庞大，若发生泄漏会造成极大的财产损失，更严重者还会危机人的生命安全。

(2)传统炉灶的控制电路采用电子电路，增加了电路复杂性，同时也提高了系统成本。

(3)目前炉灶档位指示多采用LED指示灯，用户舒适便捷性体验较差。

(4)现有炉灶的火力调节不够理想，难以达到要求。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种双灶头甲醇炉灶控制器，本实用新型能够在实现清洁、环保、安全、廉价和操作简单的基础上具有智能控制的特点，适宜在家庭厨房和餐厅厨房等地使用。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种双灶头甲醇炉灶控制器，包括单片机、电源模块、档位显示模块、第一风机、第二风机、第一甲醇泵、第二甲醇泵、液位检测装置、电子打火器模块和操作按键，单片机、档位显示模块、第一风机、第二风机、第一甲醇泵和第二甲醇泵均与电源模块连接；档位显示模块、液位检测装置、电子打火器模块和操作按键均与单片机连接；第一风机和第一甲醇泵通过第一功率放大器模块与单片机连接，第二风机和第二甲醇泵通过第二功率放大器模块与单片机连接。

电源模块包括12V直流电源和稳压模块，12V直流电源与稳压模块连接，稳压模块与单片机连接，档位显示模块、风机、甲醇泵均与12V直流电源连接。

稳压模块包括三端稳压芯片LM7805、输入端滤波电容C1、消除自激振荡电容C2、输出端滤波电容C4以及消除自激振荡电容C3，三端稳压芯片LM7805输入端Vin与12V直流电源的正极连接，LM7805中间引脚接地GND；

输入端滤波电容C1的正极与三端稳压芯片LM7805输入端Vin连接，负极与LM7805中间引脚接连接；

消除自激振荡电容C2的一端与三端稳压芯片LM7805输入端Vin连接，另一端与LM7805中间引脚接连接；

输入端滤波电容C4的正极与三端稳压芯片LM7805输入端Vin连接，负极与LM7805中间引脚接连接；

消除自激振荡电容C3的一端与三端稳压芯片LM7805输入端Vin连接，另一端与LM7805中间引脚接连接。

档位显示模块包括数码管和数据缓冲器，数码管分别与数据缓冲器和单片机连接，数据缓冲器分别与单片机以及电源模块连接。

数码管包括两个段码数码管，两个段码数码管均分别与数据缓冲器单片机连接。

数据缓冲器为74HC245数据缓冲器。

液位检测装置设置在灶头处，每个灶头设置两个液位检测装置，两个液位检测装置以180度夹角布置在灶头内。

每个灶头对应设置一个电子打火器模块，电子打火器模块包括5V电源、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1、二极管D2、继电器SRD1、继电器SRD2、12V电池组以及打火器，三极管Q1和三极管Q2的基极分别通过电阻R7和电阻R8与单片机连接；

三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极均与5V电源正极连接；

三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极均与接地；三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极上分别连接有二极管D1和二极管D2，二极管D1的负极和二极管D2的负极分别与三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极连接，二极管D1的正极和二极管D2的正极均接地；

继电器SRD1输入端的线圈和继电器SRD2输入端的线圈分别与二极管D1和二极管D2并联；

继电器SRD1的输出端与继电器SRD2的输出端均与打火器连接，12V电池组的负极与继电器SRD1的输出端连接，正极与打火器连接。

第一风机和第二风机均为直流BFB1012H9733型涡轮风扇，工作电压为DC12V；第一甲醇泵与第二甲醇泵均为交流泵，频率为50Hz；单片机为STC15W404S型单片机；第一功率放大器模与第二功率放大器模块均为ULN2803芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果具体体现如下：

本实用新型的双灶头甲醇炉灶控制器档位显示模块、液位检测装置、电子打火器模块和操作按键均与单片机连接；第一风机和第一甲醇泵通过第一功率放大器模块与单片机连接，第二风机和第二甲醇泵通过第二功率放大器模块与单片机连接，通过采用单片机为核心，实现了炉灶控制器系统起停、智能化电子打火、风机调速、甲醇泵流量控制、按键读取以及档位显示，智能化电子打火代替了传统炉灶的手动打火，使系统线路更加简单，同时，液位检测模块能够保证甲醇液位始终处于极限液位以下，不会因为灶头中甲醇液位过高导致甲醇外流。

附图说明

图1为本实用新型双灶头甲醇炉灶控制器的结构示意图。

图2为本实用新型的稳压电路图。

图3为本实用新型的电子打火器模块控制电路图。

图4为本实用新型双灶头甲醇炉灶控制器的操作程序流程图。

图5为本实用新型双灶头甲醇炉灶控制器的档位调节原理图。

图中：1-12V直流电源，2-稳压模块，3-单片机，4-数码管，5-数据缓冲器，6-风机，7-甲醇泵，8-功率放大器模块，9-电子打火器模块，10-液位检测装置，11-操作按键。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

参见图1，本实用新型的双灶头甲醇炉灶控制器，至少包括有12V直流电源1、稳压模块2、风机6、甲醇泵7和单片机3，单片机3上接有数码管4、数据缓冲器5、外部按键11、液位检测装置10、电子打火器模块9以及功率放大器模块8。该甲醇炉灶主要用于家庭厨房、餐厅厨房等地，在实现清洁、环保、安全、廉价、操作简单的基础上具有智能控制的特点。1号灶头对应1号风机、1号甲醇泵、液位传感器1_1、液位传感器1_2、1号大火模块和数码管LED1；2号灶头对应2号风机、2号甲醇泵、液位传感器2_1、液位传感器2_2、2号大火模块和数码管LED2。

在本实用新型中，外部按键11共包括六个，平均分为两组，分别用于两个灶头，其中K1_1是1号灶头的起动/停止按键，在停机状态时，长按K1_1键3秒后系统起动(1号风机6和1号甲醇泵7开始工作)，在工作状态时，按下K1_1键后，1号甲醇泵7立刻停止工作，经过10秒的延时后1号灶头停机；K1_2是1号灶头的加档按键，在系统运行过程中，每按一次，档位提升一档，即单片机3输出PWM波的占空比增加一级，当处于最高档位时，按下按键K1_2档位不再变化；K1_3是1号灶头的减档按键，在系统运行过程中，每按一次，档位降低一档，即单片机3输出PWM波的占空比减小一级，当处于最低档位时，按下按键K1_3档位不再变化。2号灶头的按键K2_1、K2_2和K2_3的作用同1号灶头。

数码管4包括两个8段码数码管，其中LED1用于1号灶头的档位显示，LED2用于2号灶头的档位显示。单片机3的P1.0～P1.7口经过数据缓冲器74HC245分别与数码管LED1和LED2的显示字段控制端相连，单片机3的P3.0口与数码管LED1的COM端相连，P3.1口与数码管LED2的COM端相连，数码管LED1和数码管LED2可依据档位的变化同步显示数字1～5，用于指示用户系统当前所处的档位。

液位检测装置10可以保证当灶头中甲醇液位高于限定值时，液位检测装置将液位信号传递至单片机3，单片机3发出信号控制系统进入紧急停机状态，即立即停止相应灶头甲醇泵的运行，经过10秒延时后整个灶头停止工作，此刻另一灶头依旧正常工作。液位检测装置可以保证甲醇液位始终处于极限液位以下，不会因为灶头中甲醇液位过高导致甲醇外流，以至发生危险。本实用新型中液位检测装置10有四个，每两个一组，且一组中两个检测装置成180度夹角布置在灶头中，只要有一个检测到液位极限值，控制系统就会立刻动作，进入紧急停机状态，再者当灶头中甲醇液位发生倾斜时，两个液位检测装置10仍可保证检测的可靠性。

参见图2，稳压模块2包括三端稳压芯片LM7805、直流12V输入端口、直流5V输出端口、GND、输入端滤波电容C1、消除自激振荡电容C2、输出端滤波电容C4以及消除自激振荡电容C3。其中，三端稳压芯片LM7805输入端Vin连接12V直流电源，经过稳压后LM7805输出端Vout输出5V直流电压，LM7805中间引脚接地GND；输入端滤波电容C1和输出端滤波电容C4为电解电容，消除自激振荡电容C2和消除自激振荡电容C3为陶瓷电容；

输入端滤波电容C1的正极与12V直流电源相连，负极接地GND；消除自激振荡电容C2的一端接12V直流电源，另一端接地GND；除自激振荡电容C3的一端接5V直流输出，另一端接地GND；输出端滤波电容C4的正极与5V直流输出相连，负极接地GND。

参见图3，电子打火器模块9包括5V电源、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1、二极管D2、继电器SRD1、继电器SRD2、12V电池组以及双头AC220V脉冲点火器，其中，三极管Q1的基极和三极管Q2的基极分别与电阻R7和电阻R8的一端相连，三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极分别与继电器SRD1和继电器SRD2线圈的1号端相连，三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极接5V电源；二极管D1的正极和二极管D2的正极分别与继电器SRD1线圈的2号端和继电器SRD2线圈的2号端相连并接地，二极管D1的负极与三极管Q1的集电极相连，二极管D2的负极与三极管Q2的集电极相连，当继电器线圈失电需要断开触点时，二极管D1和二极管D2分别与继电器SRD1和继电器SRD2线圈构成放电回路，用来消耗线圈中储存的电能，使得继电器的动作更加灵敏可靠。

电子打火器采用双头AC220V脉冲电子点火器，脉冲点火器负极与继电器SRD2的5号端和继电器SRD1的3号端相连，脉冲点火器正极通过DC12V电源与继电器SRD1的4号端相连，脉冲点火器控制端C_1与继电器SRD2的4号端相连，脉冲点火器控制端C_2与继电器SRD2的3号端相连，通过继电器SRD1与继电器SRD2常开常闭触点的相互配合使脉冲头1或脉冲头2放电，从而实现给不同灶头打火。具体地，当继电器SRD1线圈得电使得常开触点闭合，继电器SRD2线圈未得电时，点火器的1号脉冲头放电给1号灶头打火；当继电器SRD1和继电器SRD2线圈均得电使得常开触点闭合，常闭触点断开时，点火器的2号脉冲头放电给2号灶头打火。

本实用新型采用8段码数码管显示代替了传统的LED指示灯，使用户的舒适便捷型体验更好，使用更加简洁方便。采用一只双头AC220V脉冲点火器实现了双灶头的打火。采用50Hz的PWM波代替50Hz交流电驱动交流型甲醇泵，并通过调节PWM波的占空比控制甲醇泵的流量。采用单片机产生PWM波同步控制风机转速和甲醇泵流量，从而更加准确地控制炉灶火力大小。两台风机为直流BFB1012H9733型涡轮风扇，工作电压为DC12V，具有大风量，低噪音的特点，适宜在家庭厨房使用。两台甲醇泵为交流泵，频率为50Hz。单片机为STC15W404S型单片机。

如图4，系统上电后，先对控制器的I/O口以及定时器等进行初始化，当起动按键按下并持续3秒后，首先判断是1号灶头还是2号灶头，若为1号灶头则系统以三档起动1号风机和1号甲醇泵，若为2号灶头则系统以三档起动2号风机和2号甲醇泵，经过13秒的延时保证灶头中有适量的甲醇后，通过单片机控制电子打火器进行两次持续5秒的打火操作。运行中若加档按键K1_2或加档按键K2_2每按一次，单片机P3.6或P3.7口输出PWM波的占空比增加一级；若减档按键K1_3或减档按键K2_3每按一次，单片机P3.6或P3.7口输出PWM波的占空比减小一级，通过对PWM波占空比的控制来调节风机转速和甲醇泵流量，实现控制甲醇炉灶火力大小的目的。若在运行过程中相应灶头的停机按键按下，首先，立即停止对应灶头甲醇泵的运行，灭掉数码管显示，其次，经过10秒延时使得灶头中甲醇燃烧充分后停止风机运行，最后，系统回到初始状态再次等待起动命令的召唤。当在运行过程中对应灶头中甲醇的液位高于极限值时，系统立即执行停机操作。

如图5所示为本实用新型的档位调节原理。

当系统起动运行时，风机和甲醇泵均处于三档模式运行，若加档按键K1_2或加档按键K2_2按下时，首先判断目前是否处于最高档模式，如目前处于最高档模式则保持现有工作模式继续运行，否则增加相应灶头PWM波的占空比，提高相应风机转速，增加甲醇泵流量；若减档按键K1_3或减档按键K2_3按下时，首先判断目前是否处于最低档模式，如目前处于最低档模式则保持现有工作模式继续运行，否则减小相应灶头PWM波的占空比，从而降低相应风机转速，减小甲醇泵的流量，最终实现控制甲醇炉灶火力大小的目的。

参照图1，本实用新型采用的功率放大器模块主要由ULN2803芯片构成，有8路输入、输出，其中1号ULN2803的1～4路经过并联后输入端与单片机的P3.2口相连，输出端与风机1相连；5～8路经过并联后输入端与单片机的P3.3口相连，输出端与甲醇泵1连接；2号ULN2803的1～4路经过并联后输入端与单片机的P3.4口相连，输出端与风机2相连；5～8路经过并联后输入端与单片机的P3.5口相连，输出端与甲醇泵2相连。

综上，本实用新型采用8段码数码管显示系统档位信息，有更舒适的用户体验，再者本实用新型通过外部按键将档位信息传至单片机，单片机依据档位信息产生占空比可调的PWM波来控制风机的转速和甲醇泵的流量，从而实现控制甲醇炉灶火力大小的目的，与此同时通过单片机控制继电器SRD1与SRD2的吸合与断开以实现炉灶的左右灶头自动打火。本使用新型每个灶头采用两个液位检测装置保证了系统运行的安全性，并且依靠一块单片机分别对双灶头进行程序化控制，简化了系统电路，在实现可靠燃烧的基础上，具有操作简单、成本低廉等特点。该甲醇炉灶主要用于家庭厨房、餐厅厨房等地，在实现清洁、环保、安全、操作简单、廉价的基础上具有智能控制的特点。

Claims (9)

1.一种双灶头甲醇炉灶控制器，其特征在于，包括单片机(3)、电源模块、档位显示模块、第一风机、第二风机、第一甲醇泵、第二甲醇泵、液位检测装置、电子打火器模块(9)和操作按键，单片机(3)、档位显示模块、第一风机、第二风机、第一甲醇泵和第二甲醇泵均与电源模块连接；档位显示模块、液位检测装置、电子打火器模块(9)和操作按键均与单片机(3)连接；第一风机和第一甲醇泵通过第一功率放大器模块与单片机(3)连接，第二风机和第二甲醇泵通过第二功率放大器模块与单片机(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种双灶头甲醇炉灶控制器，其特征在于，电源模块包括12V直流电源(1)和稳压模块(2)，12V直流电源(1)与稳压模块(2)连接，稳压模块(2)与单片机(3)连接，档位显示模块、第一风机、第二风机、第一甲醇泵和第二甲醇泵均与12V直流电源(1)连接。

3.根据权利要求2所述的一种双灶头甲醇炉灶控制器，其特征在于，稳压模块(2)包括三端稳压芯片LM7805、输入端滤波电容C1、消除自激振荡电容C2、输出端滤波电容C4以及消除自激振荡电容C3，三端稳压芯片LM7805输入端Vin与12V直流电源(1)的正极连接，LM7805中间引脚接地GND；

输入端滤波电容C1的正极与三端稳压芯片LM7805输入端Vin连接，负极与LM7805中间引脚接连接；

消除自激振荡电容C2的一端与三端稳压芯片LM7805输入端Vin连接，另一端与LM7805中间引脚接连接；

输入端滤波电容C4的正极与三端稳压芯片LM7805输入端Vin连接，负极与LM7805中间引脚接连接；

消除自激振荡电容C3的一端与三端稳压芯片LM7805输入端Vin连接，另一端与LM7805中间引脚接连接。

4.根据权利要求1所述的一种双灶头甲醇炉灶控制器，其特征在于，档位显示模块包括数码管(4)和数据缓冲器(5)，数码管(4)分别与数据缓冲器(5)和单片机(3)连接，数据缓冲器(5)分别与单片机(3)以及电源模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种双灶头甲醇炉灶控制器，其特征在于，数码管(4)包括两个8段码数码管，两个8段码数码管均分别与数据缓冲器(5)单片机(3)连接。

6.根据权利要求4所述的一种双灶头甲醇炉灶控制器，其特征在于，数据缓冲器(5)为74HC245数据缓冲器。

7.根据权利要求1所述的一种双灶头甲醇炉灶控制器，其特征在于，液位检测装置设置在灶头处，每个灶头设置两个液位检测装置，两个液位检测装置以180度夹角布置在灶头内。

8.根据权利要求7所述的一种双灶头甲醇炉灶控制器，其特征在于，每个灶头对应设置一个电子打火器模块(9)，电子打火器模块(9)包括5V电源、三极管Q1、三极管Q2、二极管D1、二极管D2、继电器SRD1、继电器SRD2、12V电池组以及打火器；

三极管Q1和三极管Q2的基极分别通过电阻R7和电阻R8与单片机(3)连接；

三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极均与5V电源正极连接；

三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极均与接地；三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极上分别连接有二极管D1和二极管D2，二极管D1的负极和二极管D2的负极分别与三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极连接，二极管D1的正极和二极管D2的正极均接地；

继电器SRD1输入端的线圈和继电器SRD2输入端的线圈分别与二极管D1和二极管D2并联；

继电器SRD1的输出端与继电器SRD2的输出端均与打火器连接，12V电池组的负极与继电器SRD1的输出端连接，正极与打火器连接。

9.根据权利要求1所述的一种双灶头甲醇炉灶控制器，其特征在于，第一风机和第二风机均为直流BFB1012H9733型涡轮风扇，工作电压为DC12V；第一甲醇泵与第二甲醇泵均为交流泵，频率为50Hz；单片机(3)为STC15W404S型单片机；第一功率放大器模与第二功率放大器模块均为ULN2803芯片。