一種廚房燃氣控制裝置

劉澤峰　郎慶陽　劉云達　駱文棟　韋立順　孫本安

摘 要：設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備，選用氣體傳感器檢測泄漏燃氣，使用智能觸控屏設計人機界面，實現燃氣通道定時通斷、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生。

關鍵詞：廚房;燃氣;控制裝置

1 概述

家用燃氣是現代人們日常生活中必不可少的能源，配合相應的燃氣灶具，成為現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，雖然現在家用燃氣使用技術不斷進步，但是仍會出現燃氣泄漏的危險，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，實現對燃氣通道的定時通斷控制，在不用的時候關閉燃氣通道，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，在設定烹飪時間到達之后自動關火，避免燒糊、干燒等問題。附加的燃氣泄漏報警系統，在燃氣泄漏時發出聲光報警，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計

本控制裝置主要結構如圖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成的敏感元件固定在腔體內，對液化氣、天然氣和城市煤氣有很好的靈敏度，具有響應快速、使用壽命長和穩定性好等特點。當MQ-5氣體傳感器檢測到可燃氣體，其兩端電壓發生變化，通過比較器，輸出響應電平信號，調節可調電阻，可以設定比較閾值電壓，從而調節靈敏度。

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預期的控制。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，平時導通，當氣體泄漏報警時，自動關閉，截斷氣路。常閉電磁閥6位于下游，作為定時控制閥，在設定時間內導通，其余時間關閉。

3 控制器設計

控制器的主要結構如圖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、報警器驅動器7、按鈕8、常開電磁閥驅動器9和常閉電磁閥驅動器10、排氣扇驅動器11還有電源模塊12為各部分提供驅動。

本設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，其內部有256KB存儲空間，用來存儲使用數據。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、系統狀態信息及控制設定信息等，并作為用戶輸入手段，向控制系統傳送控制指令。時鐘模塊4選用DS1302時鐘芯片，向單片機實時傳送時間信息。

報警器驅動器7、常開電磁閥驅動器9、常閉電磁閥驅動器10和排氣扇驅動器11由緩沖器及繼電器構成，動作時單片機輸出控制信號到緩沖器，然后驅動繼電器線圈通電，繼電器工作，導通外部電路，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發光管，紅色表示燃氣通道關閉，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包括系統復位按鈕及手動控制按鈕，用戶可以通過手動控制按鈕實現對燃氣通道的手動控制，點擊手動控制按鈕，燃氣通道導通，再次點擊按鈕，燃氣通道關閉。

4 結語

本文設計了一種廚房燃氣控制裝置，結構清晰，簡單易行，安全可靠，適用于對現有廚房燃氣管道系統的改進，增強安全系數及可操作性，具有很強的實用性。

參考文獻：

[1]李校紅.基于AT89C2051的網絡化智能燃氣泄漏檢測報警器的設計[J].電子測試，2014（11）：55-57.

[2]呂建波.基于單總線數字溫度傳感器DS18B20的測溫系統設計[J].現代電子技術，2012（19）：117-119.

[3]楊寧，胡學軍.單片機與控制技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2005.

作者簡介：劉澤峰，男，遼寧科技學院機械工程學院機電BG18S班學生。