电子定时式燃气灶研究
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摘 要：本文预设计出一种可以定时的燃气灶，此次设计中预采用电子定时的方式，用STC89C51单片机控制舵机转动，从而实现关闭燃气灶的目的，通过矩阵键盘输入定时时间后，可在预设时间完成后关闭燃气灶，给生活带来了便利，也减少了安全隐患。最后通过Solid Works验证了其机械结构，并对其电路进行了设计及其仿真，验证了其合理性。
关键词：电子定时;燃气灶;STC89C51;SolidWorks
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.101
0 引言
现今生活中经常性的突发火灾，其中因燃气原因而引发火灾的情况占很大一部分，一种可以定时的燃气灶的出现，可以很好的减少这方面的安全隐患。本文的燃气灶的设计采用了键盘旋钮作为输入，STC89C51作为主控板，舵机作为输出的方式，可实现精准的定时，以及良好的控制，并加装有显示屏模块，报警模块，多种传感器，以及物理阻断按钮等，更进一步的保证了，燃气灶的安全性及实用性[1]。
1 整体结构设计
相对于传统的燃气灶，此电子定时式燃气灶采用了电子打火，舵机控制燃气阀[2]。灶头与传统燃气灶灶头相似，底座为大理石板结构，美观光滑不易传热，控制部分为键盘、旋钮、指示灯、蜂鸣器、显示屏等的集成，安装在传统燃气灶旋钮的位置附近，电池燃气管等结构集成在底座下侧，进行封闭处理不影响整体美观性，整体进行灭弧处理[3]。
2 控制部分设计
本设计采用STC89C51芯片为主控芯片，由输入模块，控制模块，输出部分，三部分组成，输入部分为：矩阵键盘输入定时时间，并启停定时功能;旋钮控制火候大小;传感器检测有无气体泄漏，进一步保证安全。考虑到实用性及经济性，控制模块采用了STC89C51芯片，其提供的引脚可完全满足正常设计及使用，以及开发功能[4]。输出部分主要由舵机控制燃气阀来完成，完成火候启闭，火候大小的调节;电子打火成功率高，显示屏可显示定时时间，火候大小等;指示灯可分辨燃气阀是否打开，是否定时以及传感器的输出;蜂鸣器可实现定时完成后报警，以及传感器检测泄露报警等。
（1）输入部分设计。1）矩阵键盘部分设计：此矩阵键盘输入部分采用了，4×4矩阵键盘，结合程序设计实现了，燃气灶总体的打火启用停火关闭，即按钮按下控制进气阀启闭的舵机工作，同时电子打火装置工作实现了电动控制;对实现了定时功能的启停，定时时间的输入以及通过矩阵按键调节燃气灶火候的大小。2）旋钮部分设计：考虑到传统火候调节的习惯，本设计在矩阵键盘调节火候的基础上，添加了旋钮调节，通过旋钮控制输入电流的变化，控制传动电机的转动，从而控制火候的微弱变化，精准并且方便快速精准调节。3）传感器输入部分设计：本设计充分的考虑到安全问题，在各电器部件采用灭弧处理后并且加装了多种传感器，温度传感器、各电器部分如果温度过高会引起蜂鸣器工作报警，并控制进气阀舵机工作切断燃气供应。
（2）输出部分设计。燃气阀控制舵机，火候控制舵机，舵机工作温度为-30-60℃，工作扭矩为13KG/cm，控制精度为0.13°，精度高扭矩大并且适用于此工作环境;提示指示灯，此装置有三个指示灯，指示灯一显示燃气灶的启停，指示灯二显示定时功能的启停，以及定时结束指示灯闪烁，指示灯三显示传感器状态，传感器报警时知指示灯三闪烁，蜂鸣器在定时结束以及传感器检测到信號时都会工作报警;并且此装置加装了液晶显示屏，以便显示定时时间以及其他功能信息。
3 功能实现原理
整体功能实现为，使用时按下开始按钮，燃气阀舵机以及电子打火装置工作，燃气灶工作，通过键盘火候大小调节或者旋钮火候大小调节，通过调节火候控制舵机从而间接精准的控制火候的大小;当需要启用定时功能的时候时，通过矩阵键盘输入定时时间，按下定时启用按钮，定时开始，定时结束后通过控制燃气阀舵机，自动关闭燃气灶。
4 仿真及验证
本设计的机械结构采用了SolidWorks软件进行了检测及仿真，验证了其机械结构的可行性及稳定性，电子电路部分进行了Protues设计及程序烧录，验证了其电控部分的稳定正常运行，此燃气灶设计所选用的机械结构材料及其电子部分元器件，皆考虑并满足工作环境及工作条件的需要，下一阶段将进行实物测试。
5 结论及展望
本文设计了定时燃气灶的整体外观结构及整个装置的控制部分。采用solidworks软件检测了定时燃气灶机械结构的可行性和稳定性。通过对电路部分进行了Protues设计及程序烧录，验证了其电控部分的运行稳定性。为下一阶段实物制作垫下了坚实基础。在现在较为忙碌的社会生活中，可以定时的燃气灶有着广泛的需求，一种电控定时式燃气灶将成为社会的主流，将会解决人们在日常生火做饭时，对时间的把握，以及火候的控制，以及更简洁安全方便的控制，可以使日常家居的燃气灶向着人工智能的方向更进一步。
参考文献：
[1]刘敏.传感器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2009：280-284.
[2]李奇兵，周建梅，冯乙轩等.一种智能燃气灶保护装置的设计[J].中国科技投资，2017（23）：312-313.
[3]步允泽.智能燃气灶控制系统的研究[J].中国新技术新产品，2017（04）：133-134.
[4]许中璞.智能电力系统中单片机控制技术研究[J].山东工业技术，2019（12）：173.
作者简介：陈蒙（1998-），男，安徽淮北人，学士，研究方向：机电一体化。
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