周小基
广东欧意物联网科技有限公司 广东 中山 528429
摘要：随着科学技术的发展和人们生活质量的提高，人们越来越重视安全问题。如今家用天然气使用率提高与天然气泄漏产生安全隐患的矛盾并没有得到很好地解决，这方面的技术还不成熟。为了适应市场对这方面的需求，我们研发了本装置。
关键词：新型；安全节能；抽油烟机；分析
1导言
家用抽油烟机具备良好的排气功能，却往往只用于排出油烟，其功能不能够得到充分利用。并且传统家用天然气检测装置往往只有单一的报警功能。无法对已经泄露的天然气进行处理，当天然气泄漏并无人在场时，仍会产生火灾、爆炸等危险。
2抽油烟
我国的抽油烟机经过漫长的发展，其外观已比较成熟。它打破了传统的造型设计，更加注重流线型外观，但其功能上的不足和清洗困难等弊端也逐渐显露出来。目前，开发一款集外观、功能于一体的高档环保型抽油烟机已经成为市场的需求。机的现状
2.1国内抽油烟机的发展现状
当今，我国绝大部分的抽油烟机都是简单地将排风机和排烟管相连接，其功能都是把室内多余的油烟排出。然而，其引起环境污染的问题主要有三方面：第一，油烟被排出室外，油烟污染物依附于建筑物，破坏了城市环境建设；第二，油烟会对人类健康造成危害；第三，抽油烟机中的烟雾含有大量粉尘，容易同自然气体混合，产生化学反应。我国人民生活水平和文化素质逐步提高，环保意识不断增强，对物质生活的要求也越来越高。所以，抽油烟机存在的问题也逐渐显露出来，特别是抽油烟机的设计不规范、设计观念陈旧、制造能力和环保意识低、安全性能差问题等都制约了抽油烟机的规范生产。因此，提高抽油烟机设计的技术含量，注重环保，是未来发展的必然选择。
2.2国外抽油烟机发展趋势
在经济稳步发展的今天，国外的设计已经进入一个崭新的时期并且具备优良的科学技术。据了解，在注重环保和净化功能的同时，国外设计师已经将净化技术应用于抽油烟机的设计，有效地提高其技术含量，这类产品已在市场上亮相。国外的抽油烟机发展较早，技术排烟设施相当成熟，为了防止污染大气，整个过程涉及抽油烟机的净化功能。
3新型抽油烟机的硬件设计
3.1燃气检测装置
考虑到本装置的电路设计和使用环境的需求，本装置选用了MP-4型号的天然气半导体气敏传感器。MP-4传感器电导率受空气中的天然气影响，天然气浓度越高，电导率越高。该特性能够很好地满足我们的需求，即将气体浓度信号转化为电信号传递到处理器中。经实际测试，该传感器对天然气的灵敏度高，体积较小，恢复性强，使用寿命较长。
3.2电路设计
根据天然气检测装置检测到的天然气浓度，通过A/D转换器将电信号转为数字信号输入中央处理器，中央处理器再通过判断，控制声光报警器和继电器的开关，为实现这一功能，装置采用Protel99S的升级版本Altium Desiger设计原理图，把没有封装的原件手动添加到元件库。然后，进行PCB板的设计，进行布局与布线的操作，设定相应层与相应导线规则。最后，打印在热转印纸上，在实验室加工出PCB电路板。
4解决抽油烟机叶轮噪音的研究
据了解，叶轮是噪音源之一，噪音主要是抽油烟机的电动机、叶轮的叶片在运转过程中产生的。因为风机的风量与噪音天生就是一对矛盾体，即风量越大，噪音就越响。这个问题一直影响抽油烟机设计的发展。人与物之间的关系应该是和谐的，倘若产品危害到人的本身，就失去其原本的意义。噪音的标准是抽油烟机性能的规范制度之一。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了防止抽油烟机机身以及风轮积油问题的产生，则要加大抽风的功率，但这同样也会增加噪音。因此，我们可以利用“无扇叶”的设计原理，把排烟防噪声的处理应用于传统的抽油烟机；或者采取离心盘技术，选用较小功率的抽油烟机，抑或在抽油烟机内腔粘贴降噪音材料，进行防振处理。
4软件设计
4.1语言与开发环境
本项目选用Kile4编程环境。Kile4是AT89C51系列兼容单片机C语言软件开发系统。相比汇编语言，C语言在功能上、结构上、可读性、可移植性、可维护性上具有明显的优势,这样可以简化程序的编译，并减少代码输入错误。Kile4软件提供丰富的库函数和强大的开发调试工具，并且生成目标代码效率很高，可以减少软件开发难度和提高软件开发的效率。
4.2程序流程图
用户使用时，可通过抽油烟机面板键盘上的手动开关控制使用模式，进行普通模式和安全模式的选择。当用户选择安全模式时，装置内天然气检测装置保持对空气中天然气浓度的实时检测，天然气检测装置将信号传递给处理器，处理器经设定好的逻辑进行防误报判断，判断天然气是否达持续5s高于3.5‰，处理器确认天然气泄漏后，启动相应程序分别向声光报警装置和继电器发送信号，声光报警装置接收到信号之后进行声光报警，继电接收到信号后接通排气装置的电路，启动排气装置将泄露天然气排出室内。当天然气浓度持续低于3.5‰，5s后解除报警并停止排气装置。当天然气泄漏危险排除后，经过天然气检测装置检测，处理器确认天然气浓度回复正常后，处理器控制各元件复位。
4.3核心代码
本新型家用安全抽油烟机报警装置采用指示灯报警、声光报警器报警公用的形式，在程序设计时应用公共程序。这样可以简化程序，减少代码输入错误的概率。本装置采用单片机AT89C51芯片作为检测报警系统的中央处理器，设计了分辨率高、计量准确度高的检测系统；并采用准确性高的电压检测芯片，确保整个系统供电和关闭的稳定性。AT89C51芯片具有四个输出端口，本装置利用其中三个输出端口分别控制相应继电器、发光光报警器、蜂鸣报警器。当天然气检测装置检测到天然气泄露时（天然气浓度持续5 s高于3.5‰），本装置中央处理器判定为天然气泄漏并启动相应程序，分别对相应继电器、闪光报警器、声光报警器下达指令，在指令下达之后继电器闭合接通抽油烟机排气装置电路，启动油烟机排气装置将已泄露天然气排出室内，同时发光报警器和蜂鸣报警器在接收到处理器下达的信号后启动声光报警。
5结论
本装置拓展传统抽油烟机的功能，结合了节能与安全两种思路，设计了一种可检测天然气泄露并在天然气泄漏时进行自动报警与排气的新型安全节能抽油烟机。通过对天然气传感器、单片机、C51语言、Altium Desiger等软件与硬件的应用，实现了本装置对天然气泄露检测与排除泄露天然气的功能。实验结果表明：一是在无天然气泄漏时可以实现传统抽油烟机的正常使用功能。二是当检测到天然气泄露浓度持续5s高于3.5‰时，中央处理器发出指令，排气装置自动启动，排出泄露天然气同时声光报警器启动报警；当天然气浓度恢复至持续低于3.5‰，5 s后解除报警并停止排气。
参考文献
[1]吕民轩.一种新型低功耗厨房油烟快速排放装置设计分析[J].中国新技术新产品,2018(02):119-120.
[2]潘益玲.基于单片机的抽油烟机自动控制无级调速电路设计[J].科技经济市场,2017(12):9-11.
[3]张婧波吴剑荣蒋芸杨迪詹晓北.以抽油烟机废油为原料发酵产鼠李糖脂的研究[J/OL].生物技术通报:1-5[2018-05-11].
[4]甄久军,席国强,杨战民,王晓勇.基于工业机器人的不锈钢抽油烟机自适应打磨系统的开发[J].机床与液压,2017,45(21):7-11.
[5]邱佳倩,秦敏,李云春.一种有效去除PM2.5的家用环保抽油烟机[J].家电科技,2017(10):80-82.
[6]汪昕宇,付俊英,王蕴琪,高爽,龚永罡.基于阿里IOT云平台的智能厨房油烟机控制系统设计与实现[J].电脑与电信,2017(10):68-70.
论文作者:周小基
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/18
标签：抽油烟机论文; 天然气论文; 装置论文; 声光论文; 功能论文; 报警器论文; 浓度论文; 《防护工程》2018年第12期论文;