智能控制節能燃氣灶

◆長沙市南雅中學 周思睿 長沙市長郡湘府中學 張景景 長沙市明德中學 彭奕豪

燃氣灶是借助液化石油氣（液態）、天然氣等氣體燃料進行直火加熱的必備廚具。使用時，如果出現燃氣泄漏現象，現有的燃氣灶不能自動報警、關閉燃氣，將會誘發嚴重的安全事故。

為減少因燃氣泄漏而誘發的火災事故，我們設計了一款能自動報警、自動滅火的智能燃氣灶。

一、設計思路

1.尋找合適的材料與器件，制作機械外型和框架。

2.依次設計與控制電路相關的按鍵、探頭、電路板、主控模塊、電源模塊、無線通信模塊以及手機 App 。

3.進行軟硬件的聯合測試。

二、工作原理

MQ-4、MQ-7、MQ-9傳感器負責監測甲烷、一氧化碳，將得到的數據傳輸給主控模塊，主控模塊將電壓數據處理成氣體濃度數據，無線通信模塊通過串口與主控模塊實時通信。手機App通信模塊接收甲烷、一氧化碳濃度數據，當甲烷、一氧化碳濃度和溫濕度達到預設閥值時，主控模塊控制報警裝置發出警報聲，同時關閉燃氣灶電磁閥，啟動風扇和噴水裝置，并及時將信息發送至手機。

圖1 結構圖

圖2 實物圖

三、實驗測試

1.高溫滅火實驗

開啟電吹風熱風模式，并對準溫度傳感器模擬高溫狀態，當超過設定溫度時，報警器報警，滅火裝置啟動水泵噴射滅火劑，同時手機App自動報警。

2.燃氣泄漏實驗

用燃氣槍對準燃氣傳感器噴射少量燃氣，報警裝置立即報警，同時手機App自動報警，主燃氣閥自動關閉。

3.助燃霧化器實驗

關閉超聲波霧化器，將水霧化成水蒸氣，開啟燃氣灶，用測溫槍測定火焰某一位置的溫度。開啟超聲波霧化器，火焰溫度明顯增高，用測溫槍測定火焰同一位置的溫度，溫度有所升高，說明增加少量水蒸氣有利于燃氣充分燃燒。

4.拓展應用實驗（液體氣化燃氣灶）

應用助燃霧化器可改進液體氣化燃氣灶。首先在霧化室注入可燃液體，例如汽油、煤油等，將氣管連接燃氣灶，用打氣筒對霧化器打氣加壓至1.5個大氣壓，用超聲波霧化器霧化20秒左右后打開燃氣灶，燃氣灶在沒有燃氣的地方，借助可燃液體仍可正常使用。

四、創新點

1.采用多種傳感器自動探測并控制燃氣泄漏，可自動滅火，借助手機App自動報警，使燃氣灶使用更安全。

2.首次利用霧化的少量水蒸氣與燃氣混合（水蒸氣占比約為5%）以增氧助燃，減少一氧化碳排放量，節能環保。

3.助燃霧化器可將液體燃料增壓霧化后變為可燃氣體，使缺少燃氣的地區或軍隊在野外備戰時也能使用燃氣灶。

專家點評

智能控制節能燃氣灶是一件具有改進特征的作品。作者為了完成該項目，在設計思路、工作原理以及進行的一系列實驗操作上下了功夫，這對培養其技術應用能力是有幫助的。

但是，該作品的功能指向及文本表述的內容，值得商榷。

其一，表述欠缺一致。項目名稱為“智能控制節能燃氣灶”，而文中卻是“為了……設計一款能自動報警、滅火的新型灶具。”“節能”功能不見了，卻多了“滅火”的功能。隨后又出現“利用超聲波霧化器將水霧化成超微粒子……使燃氣充分燃燒。”“節能”又回來了。讓人有些摸不著頭腦。

其二，項目功能指向、定位不夠準確。從該項目的結構示意圖中，其自動滅火的功能較突出，項目名稱中卻沒有體現這一特點或功能。

中學生是創新成長的最佳時期，要學習科學家求真、求實的科學精神，不應為發明而發明，更不能讓人產生為了作品炫目搞技術堆切的嫌疑。