劉澤峰　郎慶陽　劉云達　駱文棟　韋立順　孫本安

摘 要：設(shè)計一種家用廚房燃氣智能控制裝置。采用單片機為核心，配有存儲器、時鐘模塊、指示燈、按鈕等的控制器，控制雙電磁閥、排氣扇和報警器等設(shè)備，選用氣體傳感器檢測泄漏燃氣，使用智能觸控屏設(shè)計人機界面，實現(xiàn)燃氣通道定時通斷、燃氣泄漏自動報警記錄、自動排出泄漏氣體等功能，增強家庭燃氣使用安全，減少燃氣泄漏事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：廚房;燃氣;控制裝置

1 概述

家用燃氣是現(xiàn)代人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚哪茉矗浜舷鄳?yīng)的燃氣灶具，成為現(xiàn)在家庭廚房烹飪的主要組成部分。燃氣是易燃易爆的有毒氣體，雖然現(xiàn)在家用燃氣使用技術(shù)不斷進步，但是仍會出現(xiàn)燃氣泄漏的危險，特別是無色無味的燃氣，輕者造成人體中毒，重者釀成各種事故。當前大多數(shù)家用燃氣控制裝置只限于燃氣泄漏報警，功能比較單一，可以報警，但并不能控制安全，而且并沒有很好的人機界面，使用感覺一般。針對此類問題，本文設(shè)計了一種家用廚房燃氣控制裝置，通過控制器對雙電磁閥門的控制，實現(xiàn)對燃氣通道的定時通斷控制，在不用的時候關(guān)閉燃氣通道，杜絕氣體通過灶具泄漏的可能，同時也可作為定時烹飪措施，在設(shè)定烹飪時間到達之后自動關(guān)火，避免燒糊、干燒等問題。附加的燃氣泄漏報警系統(tǒng)，在燃氣泄漏時發(fā)出聲光報警，并自動記錄情況。配有排氣扇，可以及時排出泄漏燃氣，可以很好地保證燃氣使用安全。

2 燃氣控制裝置整體設(shè)計

本控制裝置主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括控制器1、氣體傳感器模塊2、報警器3、排氣扇4、常開電磁閥5和常閉電磁閥6。

氣體傳感器模塊2采用先進的MQ-5氣體傳感器，其由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層、測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在腔體內(nèi)，對液化氣、天然氣和城市煤氣有很好的靈敏度，具有響應(yīng)快速、使用壽命長和穩(wěn)定性好等特點。當MQ-5氣體傳感器檢測到可燃氣體，其兩端電壓發(fā)生變化，通過比較器，輸出響應(yīng)電平信號，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，可以設(shè)定比較閾值電壓，從而調(diào)節(jié)靈敏度。

本燃氣控制裝置中所使用的電磁閥選擇市面常見的12V電磁閥。電磁閥是用電磁鐵操縱閥芯移動的閥，可以配合不同的電路來實現(xiàn)預(yù)期的控制。常開電磁閥5和常閉電磁閥6用來控制燃氣管道的通斷，由12V電源供電，其中常開電磁閥5位于上游，作為總閥，平時導(dǎo)通，當氣體泄漏報警時，自動關(guān)閉，截斷氣路。常閉電磁閥6位于下游，作為定時控制閥，在設(shè)定時間內(nèi)導(dǎo)通，其余時間關(guān)閉。

3 控制器設(shè)計

控制器的主要結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括單片機1、觸摸屏2、存儲器3、時鐘模塊4、指示燈5、氣體傳感器模塊接口6、報警器驅(qū)動器7、按鈕8、常開電磁閥驅(qū)動器9和常閉電磁閥驅(qū)動器10、排氣扇驅(qū)動器11還有電源模塊12為各部分提供驅(qū)動。

本設(shè)計采用性價比極高的STC89C52RC單片機作為控制核心。存儲器3選用AT24C256芯片，其內(nèi)部有256KB存儲空間，用來存儲使用數(shù)據(jù)。觸摸屏2采用智能HMI顯示終端作為人機界面，向用戶顯示燃氣通路信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息及控制設(shè)定信息等，并作為用戶輸入手段，向控制系統(tǒng)傳送控制指令。時鐘模塊4選用DS1302時鐘芯片，向單片機實時傳送時間信息。

報警器驅(qū)動器7、常開電磁閥驅(qū)動器9、常閉電磁閥驅(qū)動器10和排氣扇驅(qū)動器11由緩沖器及繼電器構(gòu)成，動作時單片機輸出控制信號到緩沖器，然后驅(qū)動繼電器線圈通電，繼電器工作，導(dǎo)通外部電路，其中報警器采用12V電源供電，排氣扇采用交流220V電源供電。

指示燈模塊5包括紅、綠兩只LED發(fā)光管，紅色表示燃氣通道關(guān)閉，綠色表示燃氣通道開啟，紅綠交替閃爍表示報警信號。按鈕模塊8包括系統(tǒng)復(fù)位按鈕及手動控制按鈕，用戶可以通過手動控制按鈕實現(xiàn)對燃氣通道的手動控制，點擊手動控制按鈕，燃氣通道導(dǎo)通，再次點擊按鈕，燃氣通道關(guān)閉。

4 結(jié)語

本文設(shè)計了一種廚房燃氣控制裝置，結(jié)構(gòu)清晰，簡單易行，安全可靠，適用于對現(xiàn)有廚房燃氣管道系統(tǒng)的改進，增強安全系數(shù)及可操作性，具有很強的實用性。

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作者簡介：劉澤峰，男，遼寧科技學(xué)院機械工程學(xué)院機電BG18S班學(xué)生。