采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟的制造方法
【专利摘要】本发明采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，包括油烟机壳体，以及设置在油烟机壳体内的电容式传感器、风机和调速控制电路；电容式传感器包括内部设有第一腔室和第二腔室的本体座，以及与本体座配合的传感器壳体；第一腔室和第二腔室的底部相连通，内部充注有液体绝缘介质；第一腔室的高度大于第二腔室的高度，液体绝缘介质的液面截面积小于第二腔室的液面截面积；第一腔室通过顶部设置的大气进气孔与大气连通，内部沿高度方向设置有两片平行相对的电极板；第二腔室通过顶部设置的烟道进气孔与公共烟道连通；电极板作为电容式传感器的输出端与调速控制电路的输入端连接，调速控制电路的输出端与电机连接，风机的输出端与公共烟道连通。
【专利说明】采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸油烟机，具体为采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机。
【背景技术】
[0002]现今高层住宅吸油烟机大多采用“烟管式”设计，即十几家用户共用一条公共烟道，理论上烟气始终向上运动，各家用户的油烟可以沿公共烟道排出。但是，在吸油烟机使用高峰期，大量的油烟在同一时间均排入公共烟道，这些油烟在烟道中长距离运动后会引起阻滞，从而公共烟道内部压力增大，使得排烟效果不佳。
[0003]在这种排烟效果不佳的情况下需要油烟机的排风量能够自动适应公共烟道的压力变化，但是现有的吸油烟机转速往往是用户自己控制的，不能及时调节。并且吸油烟机的调节档位固定，不能很好的适应实际的使用环境。
[0004]现有的采用一般的传感器就可以实现对公共烟道压力变化的检测，但是现有的压力传感器主要由弹性敏感元件和位移敏感元件组成，弹性敏感元件使被测压力转换为位移或应变量，之后由位移敏感元件转化为与压力成线性关系的电信号。这种传感器不能适用于油烟环境中，弹性敏感元件表面被损坏或者沾有油烟污溃，将无法正常使用，导致功能性失效。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的问题，本发明提供采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，能够适应烟道压力，实现吸油烟机转速的适应性无级调节，保证排烟顺畅。
[0006]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0007]本发明采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，包括油烟机壳体，以及设置在油烟机壳体内的电容式传感器、由电机驱动的风机和控制电机的调速控制电路；所述的电容式传感器包括内部设有第一腔室和第二腔室的本体座，以及与本体座配合的传感器壳体；第一腔室和第二腔室的底部相连通，内部充注有液体绝缘介质；第一腔室的高度大于第二腔室的高度，液体绝缘介质的液面截面积小于第二腔室的液面截面积；第一腔室通过顶部设置的大气进气孔与大气连通，内部沿高度方向设置有两片平行相对的电极板；第二腔室通过顶部设置的烟道进气孔与公共烟道连通；电极板作为电容式传感器的输出端与调速控制电路的输入端连接，调速控制电路的输出端与电机连接，风机的输出端与公共烟道连通。
[0008]优选的，大气进气孔设置在第一腔室的一侧，并通过同侧设置在第一腔室侧壁上的通气孔与第一腔室连通；大气进气孔内插设有第一防漏杆件，第一防漏杆件下端依次连接同轴设置的第一压缩弹簧和第一支杆。
[0009]进一步，电极片底部依次连接绝缘板和固定连接在第一腔室底部的固定底盘。
[0010]优选的，烟道进气孔设置在第二腔室的一侧；并通过同侧设置在第二腔室侧壁上的通气孔与第二腔室连通；烟道进气孔内插设有第二防漏杆件，第二防漏杆件下端依次连接同轴设置的第二压缩弹簧和第二支杆。
[0011]进一步，第二腔室一侧设置有进液口和溢流口，底部设置有排液口 ；进液口的位置高于液体绝缘介质的平衡液面，溢流口设置在液体绝缘介质的平衡位置处。
[0012]进一步，第二腔室下部向内缩进形成缺口，缺口的高度小于液体绝缘介质在第二腔室中的最低液位；缺口内设置安装板，安装板上设置有用于和传感器壳体连接的安装孔。
[0013]优选的，调速控制电路包括用于将电容传感器的电容变化值转换为电压信号的运算放大器电路，依次连接在运算放大器电路输出端的速度调节器和晶闸管调压电路，以及设置在电机输出端的转速反馈电路；晶闸管调压电路的输出端与电机的控制端连接；转速反馈电路的反馈信号经与运算放大器电路的输出信号减运算后输入到速度调节器中。
[0014]进一步，运算放大器电路包括运算放大器和固定电容，固定电容的电容值C等于电容传感器的电容值Cx的最大值；运算放大器的一个输入端接地，另一个输入端并联固定电容后与电容传感器串联。
[0015]优选的，液体绝缘介质采用变压器油，所述的电机采用单相异步电动机。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0017]本发明通过底部连通的第一腔室和第二腔室分别感应大气压力和烟道压力，并通过液面变化带来的液面差反应出两者的压力差，通过将平行相对的电极板插入液体绝缘介质中，在不影响液面升降的前提下，来感知液面液体绝缘介质的高度变化；液面的变化将使电极间电容大小改变，通过电极板间电容值的变化反应液面高度的变化，从而体现出气压的变化；利用液体的介电常数和空气差别较大的特性，即使是微小的液面变化也能够引起电容值的改变，能够实现连续控制的同时还保证了较高的精度，不仅实现对油烟的吸除，而且还能够根据压力变化自动调节转速达到节能目的；并且大气和烟道气体不直接和传感元件接触，不会带来油烟污溃，保证了使用寿命和工作稳定性，避免了公共烟道压力增大时出现油烟倒吸的情况，保证了油烟机的顺畅排烟。
[0018]进一步的，通过在侧壁设置的通气孔能够保证气压有效的引入到对应的腔室中，并且利用设置在对应进气孔中的防漏杆件、压缩弹簧和支杆，在电容传感器在安装或倾倒时，防漏杆件在弹簧的回复力和自身重力的作用下向下运动，防漏杆件与进气孔相抵并且封住侧壁上的通气孔，从而防止腔内液体流出。并通过支杆避免了压缩弹簧和漏入进气孔中液体绝缘介质的接触，防止压缩弹簧因长时间与其解除性能受到影响或损坏，延长其使用寿命。
[0019]进一步的，通过绝缘板的设置将电极与其他导电材料隔开，保证了感应精度，通过利用固定底盘能够方便的将电极固定设置在第一腔室中，并且方便维护、更换和检修。
[0020]进一步的，通过设置的进液口能够方便的注入液体，排液口排放液体，并且利用设置在液体绝缘介质平衡位置处的溢流口避免通过进液口注入和出液口排出来回反复调节液位，当溢流口有液体溢出，说明液体已达到平衡位置，充液即可结束，液位控制精确。
[0021]进一步的，由于第二腔室的液面截面积大，因此在压差作用下，液面的下降幅度小，通过将其下部设置缺口缩小截面，一方面减少了液体的充注量，另一方面也为与传感器壳体的安装提供了空间，减小了整体的体积和质量，占用空间小，安装灵活，适应性广。
[0022]进一步的，通过控制电路将电容传感器的输出信号转换为电压信号，从而实现处理调整了对电机的直接控制，并利用转速反馈电路保证了调速的准确性和实时调节特性，
工作稳定。
[0023]进一步的，通过运算放大器电路对电容传感器的信号进行转换，并且输出电压与其电容成线性正比，减化了运算，同时提高了响应速度，保证了调节精度和控制精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明实例中所述吸油烟机的结构示意图。
[0025]图2为本发明实例所述结构中的电容传感器的剖视图。
[0026]图3为图2局部剖的俯视图。
[0027]图4为本发明实例所述结构中的运算放大器电路的电路图。
[0028]图5为本发明实例所述结构中的调速控制电路的静态结构图。
[0029]图中:第一腔室1，大气进气孔11，第一防漏杆件12，第一压缩弹簧13，第一支杆
14;第二腔室2，烟道进气孔21，第二防漏杆件22，第二压缩弹簧23，第二支杆24，进液口25，溢流口 26，排液口 27，安装孔28，安装板29 ;电极板31，绝缘板32，固定底盘33，油烟机壳体4,电容式传感器5,电机6,风机7,调速控制电路8。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0031]本发明采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，如图1所示，包括油烟机壳体4,以及设置在油烟机壳体4内的电容式传感器5、由电机6驱动的风机7和控制电机6的调速控制电路8 ;如图2所示，所述的电容式传感器5包括内部设有第一腔室I和第二腔室2的本体座，以及与本体座配合的传感器壳体；第一腔室I和第二腔室2的底部相连通，内部充注有液体绝缘介质；本优选实例中，液体绝缘介质采用变压器油，其相对为密度
0.895，并且粘性较小，能够满足使用需求。第一腔室I的高度大于第二腔室2的高度，液体绝缘介质的液面截面积小于第二腔室2的液面截面积；如图3所示，第一腔室I通过顶部设置的大气进气孔11与大气连通，内部沿高度方向设置有两片平行相对的电极板31。
[0032]本优选实例中，如图2所示，电极片31底部依次连接绝缘板32和固定连接在第一腔室I底部的固定底盘33，绝缘板32将电极片与其他导电器件分离，并且能够通过固定底盘33将其固定安装，如图2所示，本优选实例中以螺钉将固定底座33安装在第一腔室I的底部；第二腔室2通过顶部设置的烟道进气孔21与公共烟道连通；电极板31作为电容式传感器5的输出端与调速控制电路8的输入端连接，调速控制电路8的输出端与电机6连接，风机7的输出端与公共烟道连通，本优选实例中，电机6采用单相异步电动机。
[0033]为了防止电容传感器安装或者倾倒时腔内液体由进气口流出，如图2所示，本优选实施例中大气进气孔11设置在第一腔室I的一侧，并通过同侧设置在第一腔室I侧壁上的通气孔与第一腔室I连通；大气进气孔11内插设有第一防漏杆件12，第一防漏杆件12下端依次连接同轴设置的第一压缩弹簧13和第一支杆14。烟道进气孔21设置在第二腔室2的一侧；并通过同侧设置在第二腔室2侧壁上的通气孔与第二腔室2连通；烟道进气孔21内插设有第二防漏杆件22，第二防漏杆件22下端依次连接同轴设置的第二压缩弹簧23和第二支杆24。在倒置或倾倒时，防漏杆件在压缩弹簧的回复力和自身重力的作用下向下运动，防漏杆件与进气孔相抵而封住通气孔，从而防止腔内液体绝缘介质的流出。
[0034]本优选实例中，如图2所示，第二腔室2—侧设置有进液口 25和溢流口 26，底部设置有排液口 27 ;进液口 25的位置高于液体绝缘介质的平衡液面，溢流口 26设置在液体绝缘介质的平衡位置处。当从进液口注入液体时，一旦溢流口出现液体溢出，说明液体已达到所需容量，即已达到平衡位置，无需设计成透明可视外壳来用肉眼观察液面高度，并且液位控制比较精确。第二腔室2下部向内缩进形成缺口，缺口的高度小于液体绝缘介质在第二腔室2中的最低液位；从而保证了第二腔室2中液体绝缘介质的有效液面截面积稳定不变化；缺口内设置安装板29，安装板29上设置有用于和传感器壳体连接的安装孔28，不仅注入绝缘介质的总量减少，而且还减小了体积和质量。
[0035]通常情况下，用户正常使用吸油烟机时，公共烟道的风压不会超过400pa，该压差下的液位差为50mm左右，电容传感器的第一腔室I和第二腔室2的液体绝缘介质利用连通器原理连通，本优选实例中采用第一腔室I与第二腔室2液面的截面积之比为1:4，因此液位变化之比为4:1，第一腔室液体产生的液位变化不超过40mm，第二腔室液体产生的液位变化不超过10mm，因此距溢流口下面IOmm处向下可以将腔室容积减小，在减少液体充注量的同时，留出空间设置安装板29，并通过安装板29上制成的安装孔28便于电容传感器的固定安装。在此基础上本发明所述电容传感器的整体厚度为16mm，长166mm，高117mm，体积比较小，重量轻，所占空间很小，安装位置灵活。
[0036]本优选实例中，如图4所示，调速控制电路8包括用于将电容传感器的电容变化值转换为电压信号的运算放大器电路，依次连接在运算放大器电路输出端的速度调节器和晶闸管调压电路，以及设置在电机6输出端的转速反馈电路；晶闸管调压电路的输出端与电机6的控制端连接；转速反馈电路的反馈信号经与运算放大器电路的输出信号减运算后输入到速度调节器中。在调速控制系统中，根据电容传感器输出信号自动调节电机6转速，从而控制风机7的转速和风量。调速控制电路8的静态结构如图4所示，有Urf=Kn(Utl-Un)，U1=KsUrt, Un=an，其中，Kn为速度调节器的静态放大倍数；KS为晶闸管的放大倍数，α为转速负反馈系数，η为电机转速。Uct为速度调节器输出电压办为晶闸管输出电压，也为电机输入电压札为运算放大器的输出电压，由输出端直接给定；Un为电机输出端的反馈电压。
[0037]如图5所示，所述的运算放大器电路包括运算放大器和固定电容，固定电容的电容值C等于电容传感器的电容值Cx的最大值；运算放大器的一个输入端接地，另一个输入端并联固定电容后与电容传感器串联。如图5所示，两电极板间电容为运算放大器中的电容Cx，运算放大器输出电压Utl与两极板间电容成正比且成线性关系，其中，运算放大器电路中的固定电容C取电容传感器电容Cx的最大值,即第一腔室液位最高时对应的电极板间电容值。根据运算放大电路的输入输出关系有U。=一 (Cx/C)Ui,其中，Ui为输入电压，负号表示输出与输入电压信号反相。
[0038]本发明分别取大气压力与公共烟道的压力作用于电容式传感器两个腔室的液面，且通过设置调速控制电路8参数和风机的选型使得液面处于平衡位置时风机排风压力为30?60Pa，即保证风机排风口比公共烟道压力高出30?60Pa，以实现顺利排烟；而当第一腔室I液位处于最高位置时电机两端的电压达到电机的额定电压220V，风机排风压力也达到450Pa左右，即保证风机排风口和公共烟道的压差，避免出现油烟倒吸的情况，在保证了油烟机正常顺畅排烟的同时达到了省电节能的目的。
【权利要求】
1.采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，其特征在于，包括油烟机壳体(4)，以及设置在油烟机壳体(4)内的电容式传感器(5)、由电机(6)驱动的风机(7)和控制电机(6)的调速控制电路(8);所述的电容式传感器(5)包括内部设有第一腔室(I)和第二腔室(2)的本体座，以及与本体座配合的传感器壳体；第一腔室(I)和第二腔室(2)的底部相连通，内部充注有液体绝缘介质；第一腔室(I)的高度大于第二腔室(2)的高度，液体绝缘介质的液面截面积小于第二腔室(2)的液面截面积；第一腔室(I)通过顶部设置的大气进气孔(11)与大气连通，内部沿高度方向设置有两片平行相对的电极板(31);第二腔室(2)通过顶部设置的烟道进气孔(21)与公共烟道连通；电极板(31)作为电容式传感器(5)的输出端与调速控制电路(8)的输入端连接，调速控制电路(8)的输出端与电机(6)连接，风机(7)的输出端与公共烟道连通。
2.根据权利要求1所述的采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，其特征在于，所述的大气进气孔(11)设置在第一腔室(I)的一侧，并通过同侧设置在第一腔室(I)侧壁上的通气孔与第一腔室(I)连通；大气进气孔(11)内插设有第一防漏杆件(12)，第一防漏杆件(12)下端依次连接同轴设置的第一压缩弹簧(13)和第一支杆(14)。
3.根据权利要求1或2所述的采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，其特征在于，所述的电极片(31)底部依次连接绝缘板(32)和固定连接在第一腔室(I)底部的固定底盘(33)。
4.根据权利要求1所述的采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，其特征在于，所述的烟道进气孔(21)设置在第二腔室(2)的一侧；并通过同侧设置在第二腔室(2)侧壁上的通气孔与第二腔室(2)连通；烟道进气孔(21)内插设有第二防漏杆件(22)，第二防漏杆件(22)下端依次连接同轴设置的第二压缩弹簧(23)和第二支杆(24)。
5.根据权利要求1或4所述的采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，其特征在于，所述的第二腔室(2) —侧设置有进液口(25)和溢流口(26)，底部设置有排液口(27);进液口(25)的位置高于液体绝缘介质的平衡液面，溢流口(26)设置在液体绝缘介质的平衡位置处。
6.根据权利要求1或4所述的采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，其特征在于，所述的第二腔室(2)下部向内缩进形成缺口，缺口的高度小于液体绝缘介质在第二腔室(2)中的最低液位；缺口内设置安装板(29)，安装板(29)上设置有用于和传感器壳体连接的安装孔(28)。
7.根据权利要求1所述的采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，其特征在于，所述的调速控制电路(8)包括用于将电容传感器的电容变化值转换为电压信号的运算放大器电路，依次连接在运算放大器电路输出端的速度调节器和晶闸管调压电路，以及设置在电机(6)输出端的转速反馈电路；晶闸管调压电路的输出端与电机(6)的控制端连接；转速反馈电路的反馈信号经与运算放大器电路的输出信号减运算后输入到速度调节器中。
8.根据权利要求7所述的采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，其特征在于，所述的运算放大器电路包括运算放大器和固定电容，固定电容的电容值C等于电容传感器的电容值Cx的最大值；运算放大器的一个输入端接地，另一个输入端并联固定电容后与电容传感器串联。
9.根据权利要求1所述的采用电容式传感器的全自动连续可调式吸油烟机，其特征在于，所述的液体绝缘介质采用变压器油 ，所述的电机(6)采用单相异步电动机。
【文档编号】F24C15/20GK103776076SQ201410039989
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】刘小民, 张卓飒, 高德康 申请人:西安交通大学