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自动安全煤气炉的实施
Ajinkya Yalmar,Mahesh Parihar,Vivek Kadam, Kunika Kharat
Department of Instrumentation Engineering,
Ramrao Adik Institute of Technology ,Nerul Navi Mumbai,India
ajinkyayalmar@gmail.com,Parihar.rait@gmail.com,
vivekkadam1989@gmail.com
摘要
自动安全燃气炉明确地集中于额外的安全作为使用国产LPG的根本论据。本文着重于开发的模式，以自动防止使用燃气灶任何类型的威胁。这个项目是基于AT89C51微控制器的嵌入式应用程序，只处理在各种情况下厨房燃气灶的关闭机制。它在不使用时关闭气体。该项目是一个精确的部门，工作在三种模式，即检测模式，定时器模式和远程访问模式。通过放置在炉的燃烧器附近的IR传感器来进行器具的检测。定时器模式在特定时间间隔后关闭气体，并且远程访问模式可以使用蜂窝移动电话关闭炉头旋钮。DTMF模块设置在与微控制器的接口中，使得当从蜂窝移动装置接收到关闭的信号到DTMF模块时，微控制器将关闭气体旋钮。本项目涉及的各种模式基于微控制器功能。这个项目突出了厨房自动化的规定。它大大有助于确保安全和使用燃气灶更方便和容易。
关键字：自动化，DTMF, IR传感器，安全。
1.基本介绍
国内安全控制已成为近几年来令人关注和广泛增长的领域。最近，我们已经习惯了这么多的技术，我们目前需要一切方便和方便。制造一些能够防止不小心使用LPG的危险的想法是通过观察由于气体泄漏而引起的爆炸事件在社会中发生的事故的动机。印度钦奈的一些教授在2004年又创办了一个名为“自动燃气炉”的项目，还有一个名为“设计和实施简单机电系统以减少南亚国内气体浪费和事故”的项目这些问题。燃气灶的使用在印度家庭中是非常不可或缺的。但随着其不可避免的好处，它带来各种风险来处理。现在人们在处理多任务时，他们需要更聪明的应用程序。因此，有时候不愿意的无知和疏忽可能导致浪费，并导致一些严重的生命致命事故。这个问题是多年来的一个严重问题。这些事故的灾难性性质如此之高，使印度约3500-4000人每年因气瓶/火炉爆炸而死亡。有必要采取一些措施来避免这种不可接受的错误。因此，为了阻止这种情况，本项目关注于在厨房中使用燃气灶安全的各种安全方法。在本文中的部分细节，出台后第一节，第二节简要介绍了该系统的框图。第三节说明系统的运行机制。在第IV节中解释了各种操作模式。程序算法和设计计算中提到的第五节。结果显示在第六节，最后一节提到工作的结论。
2.系统框图的说明
这种自动安全燃气灶为安全问题提供了可靠的解决方案。这个项目是一个低成本的基于微控制器的系统，可以在LPG燃气灶安全实施，以提供厨房自动化和安全。该项目设计有不同的模式，提供在各种条件下的安全操作。项目功能框图如图1所示。1。微控制器在三种模式下自动关闭燃气灶：检测模式，定时器模式，远程访问模式。在检测模式下，接近传感器检测到器具的存在。如果气体打开时没有器具; 它在一定时间后机械地关闭炉头旋钮。因此，这将提供对可能不知不觉地保持旋钮打开的情况的问题的解决方案。
图1：系统框图
在定时器模式下，用户设置炉子的关闭时间。达到设定的时间后，气体旋钮自动关闭，同时发出警报提醒用户。如果同时涉及多于一个任务，这种模式将非常有助于烹饪目的，从而提供类似于在烤箱中存在的时间预设置的特征。该时间段由具有密码保护的控制器保持可配置。在远程访问模式下，可以通过使用手机关闭气体旋钮。安装双音多频（DTMF）模块，对从电话接收的代码进行解码以关闭气体供应旋钮。这些功能将帮助用户很多，因为这将使使用燃气灶更高效，可靠和舒适。炉子的关闭机构由直流电动机提供。关闭机制是项目设计中最重要的部分，因为项目涉及三种模式中涉及的各种关闭方法。
3.运行机制
该工作的基本目的是当从任何实施模式给出任何输入时控制气体流速。使用12VDC，100rpm电动机作为关闭旋钮，通过将其部分旋转。每当给电动机任何输入时，通过相应地转动旋钮立即关闭输入气体供应。
对于关断机制，每当任何模式给予微控制器任何动作输入时，微控制器通过升压调节器将输出提供给直流电动机，以将电压电平从5VDC升高到12VDC。通过在微控制器编程中定义合适的时间延迟来精确控制电机的旋转。微控制器和电机之间的接口电路图如图。电机驱动器IC L293D用于控制电机的旋转角度。来自微控制器的输入首先连接到电机驱动器IC，然后连接到电机。
为了关闭气体供应，即旋转气体旋钮，DC电机的旋转通过齿轮装置传递到旋钮。在齿轮装置中，两个齿轮被用在DC电动机的轴上，另一个在气体旋钮上。控制信号由微控制器给出到DC电动机，结果是装配在气体旋钮上的齿轮沿气体供给的OFF方向旋转。在实际应用中，这种布置可以设置在旋钮的后侧。目前为了示范和研究原型的目的，电动机轴本身被认为是气体供给的旋钮
图2：微控制器和电机的接口图
4.系统的多种控制模式
A.检测模式
在检测模式下，在燃气灶的燃烧器上检测到器具的存在。为了检测器具，将IR检测器设置在气体炉的上方约10cm的特定高度处并远离气体燃烧器30cm的距离。IR检测器的范围约为最大50cm。相应地进行这种调节，使得除了器具本身之外没有其它物体被检测到。即使放置在炉子上方一定高度的红外传感器检测到空容器的存在，也不会将其作为安全措施自动打开气源。
该模式的编程以这样的方式完成，即当打开时，微控制器将连续地检查IR探测器的信号以确定气体燃烧器上是否存在器具，即它在主回路中工作。如果燃烧器上有餐具，则不采取任何措施。如果没有餐具，则给出10秒的延迟，然后旋钮关闭。
IR检测器在正常高的条件下使用，即当存在器具时，IR检测器的输出将为低，并且该信号作为输入提供给微控制器，并且不采取动作。当燃烧器没有器具时，IR检测器的输出将为高，并且该信号作为输入给予微控制器并且气体供应关闭。在Proteus上开发的模拟输出模型如图。
B.定时器模式
定时器模式操作类似于诸如微波炉，洗衣机等各种国内消费者设备中的定时器报警。定时器模式的功能完全由微控制器使用其定时器模式来控制。
图3：Proteus仿真模型的检测模式
对于此模式的工作，LCD和键盘与微控制器接口。LCD的接口用于指示目的。最初，必须给微控制器一个中断信号以激活定时器模式。一旦给出中断，微控制器要求用户设置所需的时间。然后用户需要根据他的要求设置分钟的时间。按确认键后，定时器值被加载，倒计时开始，定时器值开始递减，经过时间后，气源关闭。因此，微控制器中的用户定义的时间周期用于控制系统操作。
C.远程访问模式
此模式的功能类似于系统的通用远程控制接口。通过移动蜂窝电话发送的无线电波用于访问远程模式。DTMF模块设置为解码从电话接收的音。来自DTMF的信号被接口到微控制器，并且一旦从DTMF模块接收到设置信号关闭，则气体被关闭。
双音多频（DTMF）顾名思义使用两个正弦波音组合来表示一个键。这些音调被称为行和列频率，因为它们对应于电话键盘的布局。
DTMF键盘（发生器或编码器）产生正弦音，它是行和列频率的混合。行频率是低组频率。列频率属于高组频率。这可以防止谐波的误解。此外，DTMF的频率被选择为使得没有与其他频率具有谐波关系，并且混合频率不会产生可以模仿另一有效音调的和或乘积频率。 高组频率（列音）比低组音频略高，以补偿语音音频系统的高频衰减。
对应于DTMF键盘的行和列频率已经在图1中指示。DTMF音调能够表示小键盘上的16种不同状态或符号中的一种。这相当于4位数据，也称为半字节。
图4：系统中使用的DTMF键盘。
在设计考虑中，移动电话的拨号盘上的3号被设置为燃气灶的关闭开关。微控制器的端口2引脚（P2.0至P2.3）定义为来自DTMF模块的输入。最初，选择麦克风作为接收器模块以从移动电话接收信号。也可以使用麦克风或移动电话以外的其他设备。但是，任务是单调乏味，替代使用3.5毫米耳机插孔的手机证明是足够的。图5描绘了远程访问模式的模块化功能。DTMF解码器从移动电话接收音频信号并将数据转换为电信号，使得它可以由微控制器来引导以用于处理相反的动作。
微控制器被编程使得当在端口2接收到3的二进制等效时，则仅产生输出信号以关闭旋钮。微控制器的输出发送到电机驱动器IC，顺时针驱动旋钮半圈，关闭气源。来自开源库或基于个人开发的基于Android的应用也可以在这项工作中设想，以促进它作为基于智能手机的国内LPG系统的控制。
5.设计系统的有关计算
A.旋钮旋转的时间延迟的计算
12伏直流电动机被指定用作旋钮时指令，关闭气体供应。根据惯例，标准厨房炉旋钮旋转180°关闭。如前面在关闭机构部分中所述，来自微控制器的输入连接到由电动机驱动器IC L293D驱动的电动机。电机的旋转计算取决于电机的转矩。这里，为此目的选择100rpm的电动机。因此，对于旋钮半旋转，时间按比例计算为
但是当在设置时实际实现时，由于某些非线性（对死区时间和旋钮的负载的补偿），在0.5秒左右观察到延迟。对于不同时刻的电机轴的观察到的输出旋转在表I中示出。电机轴理想输出曲线如图。
图5：远程访问模块的模块化功能
图6：电机轴对时间的输出响应。
表1：观察不同时刻电机轴的输出旋转。
B.红外传感器放置
检测模式的性能取决于炉子的红外传感器的位置。传感器放置在离燃烧器10cm和30cm的高度处。选择IR传感器的范围，使得没有检测到除燃烧器上的器具之外的其它物体。还采取了适当的注意，以避免损坏传感器的火焰和用户的工作也不会在烹饪时受到干扰。
传感器的检测范围取决于器具的反射率。反射率的值越高，获得的检测范围越大。在燃气灶上实验不同颜色的器具，并且对应于此，实验上注意到IR传感器的检测范围。用于检测不同颜色的器具的这个范围如表II所示。
图7：IR传感器对不同颜色的输出响应
表2：用于不同颜色的器具的ir传感器的检测范围
C.检测模式算法
为了开发用于检测模式的程序代码，必须考虑适当的时间延迟，以便在关闭旋钮之前提供足够的延迟。因此，在代码中定义10秒的延迟，使得即使在该规定时间内用餐具被替代，也不会关闭气体供应。检测模式的流程图如图。
D.定时器模式算法
最初，定义了用于键盘和LCD屏幕的输入和输出的端口。然后生成子程序，使得每个循环将恰好发展一分钟的延迟。定时器值由
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