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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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