姚斌++林吼潮

摘 要：隨著現(xiàn)代人們生活質(zhì)量的提高，智能抽油煙機(jī)已經(jīng)成為家用電器當(dāng)中比較常見的一種。相比老式手動(dòng)控制抽油煙機(jī)，新型智能抽油煙機(jī)具有高度自動(dòng)化、反應(yīng)靈敏、油煙處理效率高等優(yōu)點(diǎn)。智能抽油煙機(jī)主要分為檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩個(gè)部分，其中，檢測(cè)系統(tǒng)主要由各種傳感器組成。分析了智能抽油煙機(jī)總的電路設(shè)計(jì)以及傳感器在智能抽煙煙機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用，以期在智能抽油煙機(jī)設(shè)計(jì)方面為相關(guān)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：傳感器；智能抽油煙機(jī)；電路設(shè)計(jì)；檢測(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM925.57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.23.122

抽油煙機(jī)是現(xiàn)代人生活當(dāng)中一種常用的家用電器，主要作用是將廚房?jī)?nèi)炒菜做飯所產(chǎn)生的油煙廢氣等及時(shí)抽出，同時(shí)去除廚房?jī)?nèi)的濕氣和異味。傳統(tǒng)的手動(dòng)抽油煙機(jī)需要手動(dòng)控制打開和關(guān)閉，有時(shí)廚房會(huì)產(chǎn)生一些聞不見的有害氣體，人們難以察覺所以沒有開啟抽油煙機(jī)，日積月累，對(duì)人們的健康產(chǎn)生影響；而有時(shí)在使用抽油煙機(jī)，將廚房環(huán)境凈化以后，人們忘記關(guān)閉抽油煙機(jī)，從而浪費(fèi)大量電能。所以，對(duì)于智能抽油煙機(jī)的設(shè)計(jì)，需要有一套科學(xué)的檢測(cè)系統(tǒng)和一套自動(dòng)化程度高的控制系統(tǒng)。除了具備傳統(tǒng)手動(dòng)抽油煙機(jī)的基本功能以外，還可根據(jù)外界環(huán)境變化自動(dòng)檢測(cè)空氣中的油煙含量，并通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)打開或關(guān)閉抽油煙機(jī)，實(shí)現(xiàn)迅速反應(yīng)、節(jié)能環(huán)保。

1 智能抽油煙機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

智能抽油煙機(jī)系統(tǒng)主要包括檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其中，控制系統(tǒng)主要由電路中的開關(guān)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和定時(shí)系統(tǒng)組成；而檢測(cè)系統(tǒng)主要由各類型傳感器組成。傳感器可以對(duì)廚房?jī)?nèi)油煙濃度進(jìn)行初步檢測(cè)和信息采集，然后通過(guò)數(shù)據(jù)的分析與設(shè)定參考值進(jìn)行對(duì)比，一旦滿足抽油煙機(jī)開啟條件，則會(huì)將信號(hào)傳遞到控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)自動(dòng)開啟抽油煙機(jī)。如果從所獲得的數(shù)據(jù)當(dāng)中檢測(cè)到危險(xiǎn)物質(zhì)或者油煙濃度超過(guò)警戒線，則會(huì)將信號(hào)傳遞到自動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，及時(shí)防范，避免火災(zāi)事故發(fā)生。定時(shí)系統(tǒng)則可以將智能抽油煙機(jī)的工作時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，合理地控制工作時(shí)長(zhǎng)，避免浪費(fèi)電能。為了避免因自動(dòng)控制系統(tǒng)故障而導(dǎo)致整個(gè)抽油煙機(jī)無(wú)法使用，智能抽油煙機(jī)還增設(shè)了手動(dòng)控制開關(guān)，在自動(dòng)控制故障時(shí)可以手動(dòng)調(diào)節(jié)抽油煙機(jī)，保證智能抽油煙機(jī)的正常運(yùn)行。智能抽油煙機(jī)總體電路設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 傳感技術(shù)在智能抽油煙機(jī)中的應(yīng)用

2.1 氣敏傳感器的應(yīng)用

氣敏傳感器是以金屬氧化物為原材料所制得的N型半導(dǎo)體氣敏元件，N型半導(dǎo)體氣敏元件對(duì)氣體極為敏感，只要與氣體相接觸，氣敏元件的電導(dǎo)率就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化。所以可以將N型半導(dǎo)體氣敏傳感器應(yīng)用到油煙檢測(cè)當(dāng)中來(lái)，利用其氣敏的特性、優(yōu)異的快速反應(yīng)性能和持久性能，對(duì)廚房?jī)?nèi)的油煙濃度與煤氣濃度進(jìn)行檢測(cè)，防止事故的發(fā)生，保障人們的生命安全。氣敏傳感器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1—二氧化錫氣體敏感層；2—Au電極；3—Pt電極；

4—鎳鉻合金加熱線圈；5—三氧化二鋁陶瓷管；6—不銹鋼防爆金屬網(wǎng)；

7—鍍鎳的銅質(zhì)卡環(huán)；8—塑料基座；9—鍍鎳的銅質(zhì)管腳

由于氣敏傳感器正常運(yùn)行需要維持一定的工作溫度，所以在使用氣敏傳感器之前，需要先對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱，使其達(dá)到預(yù)定的工作溫度，然后再開啟系統(tǒng)，使氣敏傳感器能持續(xù)正常運(yùn)行，充分發(fā)揮其作用。氣敏傳感器在智能抽油煙機(jī)電路中的具體工作流程如下：①開啟交流電機(jī)，在氣敏傳感器兩端施加交流電壓，利用電流對(duì)氣敏傳感器的發(fā)熱絲進(jìn)行加熱，當(dāng)發(fā)熱絲的溫度達(dá)到200 ℃時(shí)，氣敏傳感器的預(yù)熱工作完成，可以投入正常使用。②測(cè)量Au極處的管腳電阻，管腳電阻會(huì)因?yàn)橥饨绛h(huán)境中的氣體濃度變化而發(fā)生改變——?dú)怏w濃度越大，其電阻越小，利用這個(gè)性質(zhì)就可以及時(shí)控制廚房?jī)?nèi)的油煙濃度。③將最大阻值為1.0×104 Ω的可控電阻與氣敏傳感器串聯(lián)在一起，形成檢測(cè)線路。④調(diào)節(jié)可控電阻的阻值，使得氣敏傳感器的敏感度達(dá)到最高，提高油煙檢測(cè)的效率。⑤當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)油煙濃度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，氣敏傳感器會(huì)立刻作出反應(yīng)，將信號(hào)傳遞到控制系統(tǒng)，自動(dòng)開啟智能抽油煙機(jī)，降低室內(nèi)油煙溫度。⑥當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)油煙濃度過(guò)高或者煤氣濃度超標(biāo)滿足報(bào)警條件時(shí)，氣敏傳感器將信號(hào)傳遞到音樂(lè)報(bào)警電路，音樂(lè)報(bào)警電路接收到報(bào)警信號(hào)，表現(xiàn)為輸入端高電平。高電平會(huì)刺激電路的芯片，使得蜂鳴器發(fā)出響聲報(bào)警。

2.2 熱敏傳感器的應(yīng)用

熱敏傳感器可以分為接觸型和非接觸型兩種，而在智能抽

油煙機(jī)當(dāng)中所使用的是需要與熱介質(zhì)直接接觸的接觸型熱敏傳感器。熱敏傳感器的檢測(cè)線路是由最大阻值為5.0×103 Ω的可控電阻和熱敏傳感器組成，它是氣敏傳感器檢測(cè)的重要輔助手段，彌補(bǔ)了氣敏傳感器檢測(cè)的不足，為油煙檢測(cè)增加了一層保障。其具體檢測(cè)方法如下：①?gòu)N房烹飪時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多油煙，而這些油煙都是帶有一定溫度的，當(dāng)這些高溫的油煙接觸到熱敏傳感器時(shí)，會(huì)使得熱敏傳感器的電阻發(fā)生變化，溫度越高，熱敏傳感器的電阻就越低。②F1非門輸入端口表現(xiàn)為低電平狀態(tài)，輸出端口表現(xiàn)為高電平狀態(tài)。按照這種規(guī)律，F(xiàn)2非門的輸出端將表現(xiàn)為低電平狀態(tài)，而F3非門的輸出斷將表現(xiàn)為高電平狀態(tài)。③三極管達(dá)到飽和狀態(tài)，使得線路導(dǎo)通，繼電器的線圈也開始通電，單相電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，將油煙排放到室外。

2.3 光敏傳感器的應(yīng)用

光敏傳感器主要是由最大阻值為2.0×104 Ω的可控電阻和光敏傳感器組成。光敏傳感器的電阻值是隨著光線的強(qiáng)度而變化的，當(dāng)光敏傳感器處于強(qiáng)光效果下時(shí)，電阻會(huì)變小，而在弱光或者黑暗條件下，電阻會(huì)增大。利用這一功能，可以將光敏傳感器應(yīng)用于智能抽油煙機(jī)的LED數(shù)據(jù)顯示面板和操作面板，根據(jù)外界的光照條件調(diào)節(jié)LED顯示面板的亮度。光敏傳感器的具體應(yīng)用流程如下：①白天，光照強(qiáng)度比較強(qiáng)時(shí)，光敏傳感器使得二極管截止，F(xiàn)4非門的輸出端表現(xiàn)為低電平狀態(tài)，三極管也相應(yīng)截止，所以LED燈將處于關(guān)閉狀態(tài)；②夜晚或者弱光條件下，光敏電阻將接通二極管，使得F4非門的輸出端表現(xiàn)為高電平狀態(tài)，三極管也變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，LED燈開啟。

3 結(jié)束語(yǔ)

抽油煙機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中很常見的家用電器之一，其抽走油煙、凈化室內(nèi)空氣的功能對(duì)人們的健康起到了有利作用。隨著我國(guó)現(xiàn)代化的推進(jìn)，家用電器自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代家用電器發(fā)展的趨勢(shì)，抽油煙機(jī)也將逐漸自動(dòng)化、智能化。傳感技術(shù)在智能抽油煙機(jī)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用對(duì)智能抽油煙機(jī)自動(dòng)化水平的提高有著重要意義。氣敏傳感器的應(yīng)用可以對(duì)室內(nèi)的油煙濃度和煤氣濃度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)自身電阻值的變化來(lái)反映油煙和煤氣濃度的變化；熱敏傳感器的應(yīng)用可以對(duì)室內(nèi)油煙的溫度進(jìn)行感應(yīng)，油煙濃度越高，溫度就越高，而傳感器的電阻就越低；光敏傳感器的應(yīng)用可以調(diào)節(jié)智能抽油煙機(jī)LED燈顯示面板的照明，實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約。綜上所述，傳感技術(shù)在智能抽油煙機(jī)中具有很強(qiáng)的實(shí)用性，希望相關(guān)研究部門能重視傳感技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)傳感技術(shù)的研究運(yùn)用，為提高智能抽油煙機(jī)的自動(dòng)化水平創(chuàng)造有利條件。

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〔編輯：王霞〕