油烟机自动控制系统详解.doc

计算机与信息学院 电子信息工程系综合课程设计报告 专 业 班 级 电子信息工程11-1班 学生姓名及学号 指导教师 课题名称 油烟机自动控制系统 ~2014 学年第 三 学期 设计课题：油烟机自动控制系统 一、课题的基本描述 随着社会的进步，建设生态文明是我国长久的发展之计。目前国内对厨房油烟净化的研究还处于起步阶段，人们对油烟危害认识不足以及对其处理方法缺乏重视。因此，提出油烟治理新技术，已经刻不容缓，且智能、节能化产品已不断融入生活中。传统抽油烟机长时间的打开不仅会对电能造成浪费，而且还会使其工作寿命缩短；设计将针对传统的抽油烟机进行改进，通过烟雾传感器检测油烟及浓度大小，控制抽油烟机的电机是否启动及转速大小；根据光照强度控制照明灯的开启；这样使智能控制抽油烟机具有智能、环保、节能的特点。 二、设计的基本要求 设计要求： 在烹饪的过程中根据有无油烟来控制电机的启停、根据油烟浓度的大小自动调节电机的转速，并能根据当前光照强度，决定是否照明。并且，在油烟机电机关闭的情况下，照明灯是不会打开的。使之达到智能、节能的目的。 三、技术方案及关键问题 实现思路： 具体实现采用TGS2600 传感器对油烟进行检测，检测信号过PCF8591进行A/D 转换，然后由单片机根据数值的大小来决定开启哪个转速挡位，从而实现电机转速的调节。油烟机的电机使用的是用抽头来调节电机转速的，因而本次设计使用控制多个继电器来启用不同的挡位。抽油烟机的光照亮度则通过灯泡照明，采用光敏电阻对环境光信号进行采集。 解决的关键问题： 系统对油烟浓度以及对光强大小的检测。 四、系统设计实现 （一）、硬件设计： 整个硬件设计包括以下模块：电源模块，烟雾检测模块，光强检测模块，单片机最小系统，继电器组。 硬件模块图： 图1.硬件系统框图 （一）、电源模块： 为整个系统提供电源。整个系统使用的电源有两个，一个是给电机和灯泡供电，使用的是220V的交流电；另一个是给单片机系统、检测模块和继电器组模块供电，需要的是5V的直流电。我们的家庭用电使用的就是220V的交流电，可以直接给电机和灯泡供电。因而需要设计一个电压转换电路，使220V交流电压转为5V直流电压，为单片机系统、检测系统、显示模块及继电器组模块供电。 220V转5V电路框图： 图2.电源变换原理框图 220V交流电连一个降压变压器把电压值降到9V左右。然后用桥式整流电路进行整流，使交流变成直流。变成直流以后，对其进行滤波，减小纹波成分，提高电压均值，稳定电路输出。后接一个LM7805，对其进行稳压。LM7805可以使输出稳定在5V，并且其内部还有过热保护电路和短路保护电路。三端稳压器LM7805后面接一个104的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。 电路原理图： 图3.电源原理图 （二）、检测模块： 检测模块包括两路信号监测，一路是油烟检测，一路是光强检测。 油烟检测：油烟检测使用的是TGS2600，TGS2600对香烟的烟雾或烹调臭味有很高的灵敏度。该传感器的电阻随油烟气体浓度的变化而变化，因而只要检测该传感器的阻值，就可以检测油烟的浓度，在TGS2600传感器输出端串联一个负载电阻，经计算，为使其输出电压范围变化最大，负载电阻阻值的大小应为30k左右。该传感器输出的为模拟电压信号，需要对其进行A/D变换。为了实现阻抗匹配，在其后接一个电压跟随器。电压跟随器具有高的输入阻抗的，低的输出阻抗特性。 油烟浓度测量输出电压范围：油烟检测电阻的变化范围为10k到95k，其两端串联上一个30k的精密电阻，其电压变化范围为1.2V到3.75V，经A/D变换，输出的数字值的变化值为61-191，即用这个值来表示油烟的浓度。由于油烟浓度越大，阻值越小，并依据此变化范围，设置电机的转速。 本次设计将电机转速分为三档，分别是快档、中档、慢档，电机转速分别是快速、中速、慢速。电机的转速由检测到的油烟浓度进行控制。不同的油烟浓度对应不同的转速，可以实现节能的效果。 光强检测：光强检测使用光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化。光敏检测用来检测当前的光照强度。当检测到油烟以后电机启动，就会判断当前光强是否达到要求，如果没达到照明要求，则开启灯，否则不必开启。并且在电机没有启动的情况下，灯泡是不会点亮的。 本次