一种吸油烟机及其止回阀检测装置的制作方法

本发明实施例涉及烹饪设备技术，尤指一种吸油烟机及其止回阀检测装置。

背景技术：

目前市场上的吸油烟机止回阀的控制方式有以下几种，但控制都没有闭环；

1、传统吸油烟机靠烟机启动后的离心风机产生的风力将止回阀的阀叶吹开，这种方式是相关烟机普遍的状态，但是市场上经常会出现止回阀异常不能正常打开或者关闭的情况，根据市场维修数据，止回阀异常在吸油烟机不吸烟的异常中占比30%左右。比如，农村市场上面经常出现止回阀被鸟窝等异物堵住的情况，还存在止回阀安装不到位造成阀叶卡位，甚至是大部分止回阀的阀叶上油污的沾附而存在打不开的情况，或者是我们止回阀打开后由于异物卡住无法关闭的情况，可能造成公共烟道中的油烟进入自家厨房，严重影响产品的使用，给用户造成很大的麻烦，同时也增加了维修的人力成本，影响品牌形象。

2、吸油烟机止回阀自动开合装置通过转轴安装在阀体上的左右两个阀叶上，在转轴上设有与电机输出轴相连的齿轮传动机构，采用电机来驱动阀叶动作，这种控制方式虽然实现自动化控制，但是控制没有闭环，这种控制只是实现一种自动控制，无反馈信号；即系统只是通过电机来控制阀叶转动一定的角度，但是可能由于齿轮组或者固定装置异常，造成阀叶没有真正打开。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种吸油烟机及其止回阀检测装置，能够实时、准确地检测并判断出止回阀的当前状态，解决止回阀控制不闭环，检测不智能的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：

一种吸油烟机的止回阀检测装置，该吸油烟机包括：设置于出风口处的止回阀，该止回阀检测装置包括：依次相连的止回阀电容单元、振荡电路和主控单元；

止回阀电容单元，用于根据止回阀的开合产生不同的电容；

振荡电路，用于采集产生的电容，并将该电容转化为矩形波；

主控单元，用于采集矩形波的频率，根据矩形波的频率大小实时判断当前止回阀的开合状态，并根据该开合状态判断止回阀的故障状态。

可选地，止回阀电容单元包括：分别设置于止回阀的两个叶片上的正极极板和负极极板；

该正极极板和负极极板，用于跟随两个叶片的开合进行开合，并在开合过程中随两者之间的距离变化产生不同的电容。

可选地，主控单元根据矩形波的频率大小实时判断当前止回阀的开合状态包括：

当矩形波的频率小于或等于预设的第一频率时，判定止回阀处于打开状态；

当矩形波的频率大于或等于预设的第二频率时，判定止回阀处于闭合状态。

可选地，主控单元根据开合状态判断止回阀的故障状态包括：

检测吸油烟机的当前状态；

将吸油烟机的当前状态与止回阀的开合状态相结合判断止回阀的故障状态。

可选地，主控单元将吸油烟机的当前状态与止回阀的开合状态相结合判断止回阀的故障状态包括：

如果当前吸油烟机处于运行状态，止回阀处于打开状态，则判定止回阀正常；

如果当前吸油烟机处于运行状态，止回阀处于闭合状态，则判定止回阀故障；

如果当前吸油烟机处于非运行状态，止回阀处于打开状态，则判定止回阀故障；

如果当前吸油烟机处于非运行状态，止回阀处于闭合状态，则判定止回阀正常。

可选地，主控单元还用于：在预设的时长内对所述止回阀的故障状态进行多次判断，以对止回阀的故障状态进行确认。

可选地，主控单元采集矩形波的频率包括：

预设的外部输入中断函数接收外部输入的触发信号并产生中断；

在预设的单位时间内对产生的中断次数进行计数；

根据单位时间内的计数次数计算采集到的矩形波的频率。

可选地，主控单元还用于：

将采集到的矩形波的每个频率依次存入预设的数组中；其中，对于实时采集的新的频率，依次从数组的第一位重新写入，以覆盖数组中最早写入的数据；

对数组中的频率进行滤波处理以获取最终采样频率。

可选地，主控单元对数组中的频率进行滤波处理以获取最终采样频率包括：

对数组中存入的频率根据预设的排序算法进行排序；

从排序后的数组中获取中间的频率作为最终采样数值。

一种吸油烟机，包括：设置于出风口处的止回阀，还包括上述的止回阀检测装置。

本发明实施例的有益效果包括：

1、本发明实施例的吸油烟机包括：设置于出风口处的止回阀，该止回阀检测装置包括：依次相连的止回阀电容单元、振荡电路和主控单元；止回阀电容单元，用于根据止回阀的开合产生不同的电容；振荡电路，用于采集产生的电容，并将该电容转化为矩形波；主控单元，用于采集矩形波的频率，根据矩形波的频率大小实时判断当前止回阀的开合状态，并根据该开合状态判断止回阀的故障状态。通过该实施例方案，能够实时、准确地检测并判断出止回阀的当前状态，实现了止回阀的闭环控制，提高了止回阀检测的智能性。

2、本发明实施例的止回阀电容单元包括：分别设置于止回阀的两个叶片上的正极极板和负极极板；该正极极板和负极极板，用于跟随两个叶片的开合进行开合，并在开合过程中随两者之间的距离变化产生不同的电容。该实施例方案具有导电特性的材料均可以作为极板设置于两个叶片上，极大地降低了检测装置的成本。

3、本发明实施例的主控单元根据矩形波的频率大小实时判断当前止回阀的开合状态包括：当矩形波的频率小于或等于预设的第一频率时，判定止回阀处于打开状态；当矩形波的频率大于或等于预设的第二频率时，判定止回阀处于闭合状态。该实施例方案基于电容的变化会引起输出振荡波的频率变化，通过对输出波形频率的变化检测来实时判断止回阀的状态，提高了检测的实时性以及精确度。

4、本发明实施例的主控单元将吸油烟机的当前状态与止回阀的开合状态相结合判断止回阀的故障状态包括：如果当前吸油烟机处于运行状态，止回阀处于打开状态，则判定止回阀正常；如果当前吸油烟机处于运行状态，止回阀处于闭合状态，则判定止回阀故障；如果当前吸油烟机处于非运行状态，止回阀处于打开状态，则判定止回阀故障；如果当前吸油烟机处于非运行状态，止回阀处于闭合状态，则判定止回阀正常。该实施例方案基于吸油烟机的工作原理，以及对止回阀结构中极板的安装结构和原理分析，可以精准判断止回阀的故障状态，大幅度提高了判断的准确性，并实现了对只会发的闭环控制。

5、本发明实施例的主控单元对数组中的频率进行滤波处理以获取最终采样频率包括：对数组中存入的频率根据预设的排序算法进行排序；从排序后的数组中获取中间的频率作为最终采样数值。该实施例方案可以避免由于系统工作中瞬间的干扰造成系统误动作等原因造成的采样数据不准确，从而提高采样准确性，并进一步提高检测准确性。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例的止回阀检测装置组成框图；

图2为本发明实施例的止回阀电容单元结构示意图；

图3为本发明实施例的振荡电路实施例组成结构示意图；

图4为本发明实施例的振荡电路输出波形示意图；

图5为本发明实施例的止回阀极板打开侧视图；

图6为本发明实施例的止回阀极板关闭侧视图；

图7为本发明实施例的止回阀极板相对面积计算示意图；

图8为本发明实施例的主控单元根据矩形波的频率大小实时判断当前止回阀的开合状态及故障状态方法流程图；

图9为本发明实施例的主控单元采集矩形波频率的方法流程图；

图10为本发明实施例的主控单元对采集的矩形波频率进行滤波处理的方法流程图；

图11为本发明实施例的吸油烟机组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

一种吸油烟机的止回阀检测装置1，该吸油烟机包括：设置于出风口处的止回阀2，如图1所示，该止回阀检测装置1包括：依次相连的止回阀电容单元11、振荡电路12和主控单元13；

止回阀电容单元11，用于根据止回阀2的开合产生不同的电容；

振荡电路12，用于采集产生的电容，并将该电容转化为矩形波；

主控单元13，用于采集矩形波的频率，根据矩形波的频率大小实时判断当前止回阀2的开合状态，并根据该开合状态判断止回阀2的故障状态。

可选地，止回阀电容单元11可以包括：分别设置于止回阀2的两个叶片21上的正极极板11-1和负极极板11-2；

该正极极板11-1和负极极板11-2，用于跟随两个叶片21的开合进行开合，并在开合过程中随两者之间的距离变化产生不同的电容。

在本发明实施例中，已知电容的电容值C理论计算公式如下：

C=εS/d； （公式1）

其中：ε为电容正负极板间的介电常数；d为正负极板的相对距离；S为正负极板的面积。

根据以上公式可知，当其他参数一定时，电容的容值与两电极板的面积成正比。此处，该面积是指正负极板相对的有效面积。

在本发明实施例中，如图2所示，如果将电容器的正极极板11-1和负极极板11-2对称安装在止回阀2的两个叶片（或称阀叶）21上，则当止回阀2完全关闭时，电容的正极极板11-1和负极极板11-2间相对的有效面积较小，此时电容值C较小；反之，当止回阀2完全打开时，电容的正极极板11-1和负极极板11-2间相对的有效面积较大，此时电容值C变大。

在本发明实施例中，需要说明的是，上述正极极板11-1和负极极板11-2的固定方式可以包括以下任意一种或多种：粘胶方式、捆绑方式以及卡位方式，对于具体固定方法不做限制。

在本发明实施例中，通过止回阀2打开或者关闭状态下，两个叶片21上极板之间的相对有效面积的变化，转换成电容值的变化，继而改变振荡电路12输出的频率值。具体地，振荡电路12根据改变的电容值在输出端输出相应频率的矩形波，主控单元13通过检测振荡器输出的矩形波的频率大小，实时判断当前止回阀2的状态。通过该止回阀检测装置1，当油烟机启动后，用户可以实时判断止回阀2是否已经正常打开，从而实现止回阀状态的智能检测以及闭环检测。

在本发明实施例中，振荡电路12可以是集成电路或集成芯片，对于其具体实现方式不做限制，本发明实施例将通过图3所述的时基振荡芯片12-1及外围电路组成的振荡电路为例，对振荡电路12具体的工作过程进行介绍。

在本发明实施例中，RA、RB和C1为外接元件，C为可变式电容（本实施例中由止回阀2上面的两个导电极板组成），其中RA、RB和C组成了RC充放电电路，内部比较器A1参考电压（2/3VCC）加在同相输入端，内部比较器A2参考电压（1/3VCC）加在反向输入端；电源接通时，时基振荡芯片12-1的3脚输出高电平，同时电源通过RA、RB向电容C充电，当C上的电压到达时基振荡芯片电路6脚的阀值电压（2/3VCC）时，时基振荡芯片的7脚把电容里的电放掉，3脚由高电平变成低电平。当电容的电压降到(1/3VCC)时，3脚又变为高电平，同时电源再次经RA、RB向电容充电。这样周而复始，形成振荡矩形波Uout输出。

在本发明实施例中，根据上述振荡电路的硬件原理图分析以及图4所示的振荡电路输出波形图，可以将振荡周期T分为电容充电时间T1和电容放电时间T2，T=T1+T2；其中充电时间：

T1=（RA+RB）C*ln2≈0.69（RA+RB）C （公式2）

放电时间：

T2=RB*C*ln2≈0.69RB*C （公式3）

因此矩形波的振荡周期为：

T=T1+T2=0.69(RA+2RB)C，f=1/T （公式4）

通过改变RA、RB和电容C的值，便可以改变振荡器输出波形的频率f。

在本发明实施例中，硬件电路中RA、RB和C1的值是恒定的，只有C的容值变化会影响振荡电路输出矩形波的频率。

在本发明实施例中，下面对设置有极板的止回阀2的具体工作方式作详细介绍：如图2所示，止回阀2上可以包括：叶片21和转动轴22，其上设置有正极极板11-1、负极极板11-2、正极极板引线11-3和负极极板引线11-4。正极极板引线11-3和负极极板引线11-4分别焊接在相应的极板上，并沿着转动轴22从侧面引出，通过引线将极板的正负极连接到振荡电路12的电容接口上。止回阀2运动示意图分别如图5、图6所示，由上述止回阀运动示意图可知，随着止回阀2的打开或者关闭角度的变化，两个极板的相对面积具有以下的变化规律：当止回阀2打开时，两个叶片21和中垂线的夹角为0°，两个极板的相对面积最大；当止回阀2关闭时，两个叶片21和中垂线的夹角为90°，两个极板的相对面积最小。如图7所示，设两个导电极板的面积S=L*W；则在叶片21运动的过程中，L保持不变，随着两个叶片21与中垂线之间夹角β的变化，两者的相对面积S1= L*W*cosβ；由公式1和公式4可知，振荡器输出频率f与夹角β成反比关系。即，随着两个叶片21与中垂线之间夹角β的减小，止回阀2的叶片呈打开状态，两个导电极板组成的电容值C增大，但是振荡器输出的脉冲频率f减小。

在本发明实施例中，基于上述内容可知，可以预先根据叶片21的打开和闭合状态计算相应的输出脉冲频率f（即矩形波的平率），并将计算出的频率值作为参考标准以判断叶片21的当前开合状态。

可选地，主控单元13根据矩形波的频率大小实时判断当前止回阀的开合状态包括：

当矩形波的频率小于或等于预设的第一频率时，判定止回阀处于打开状态；

当矩形波的频率大于或等于预设的第二频率时，判定止回阀处于闭合状态。

在本发明实施例中，该第一频率和第二频率即上述的判断当前输出频率大小的参考标准，这两个频率值的大小可以根据具体的应用场景或者不同的精度要求进行自定义，对于其具体数值不做限制。

在本发明实施例中，该实施例方案基于电容的变化会引起输出振荡波的频率变化，通过对输出波形频率的变化检测来实时判断止回阀的状态，提高了检测的实时性以及精确度。

可选地，主控单元13根据开合状态判断止回阀的故障状态包括：

检测吸油烟机的当前状态；

将吸油烟机的当前状态与止回阀的开合状态相结合判断止回阀的故障状态。

在本发明实施例中，为了实现对止回阀状态的闭环检测，可以参考吸油烟机的当前状态，结合止回阀当前的开合状态，对止回阀的故障状态进行检测，并判断止回阀的故障状态。

在本发明实施例中，吸油烟机系统开机后，需要执行初始化工作，主要是初始化系统硬件接口，并将我们的设定数据进行初始化配置，初始化完成后，系统根据用户的操作实时判断烟机的当前状态，并设置相关标志位；该当前状态是指系统中相关设备的运行状态或非运行状态，其中运行状态可以包括风机运转、烟机开始排烟的工作状态，非运行状态可以包括待机、关机状态或者其他风机不运行的状态。

在本发明实施例中，如图8所示，完成上述初始化过程后，系统开始通过振荡电路接口判断振荡频率的大小，具体地，检测频率数据f0，并通过主控单元13将该检测数据f0与系统内部原先设定好的值（如上述的第一频率f1和第二频率f2）进行对比。如果判定当前吸油烟机处于运行状态，止回阀应该处于打开状态，此时，两个极板之间的相对面积最大，电容值也最大，振荡电路12输出的脉冲频率值较低，如低于预设的第一频率f1；如果处于非运行状态，止回阀应该处于关闭状态，此时，两个极板之间的相对面积最小，电容值也最小，振荡电路12输出的脉冲频率值较高，如高于预设的第二频率f2；其中，系统的判断值f1和f2是预先设定好的，且存在f1小于f2。

在本发明实施例中，根据上述分析可知，可以通过下述判断方案对止回阀的故障状态进行判断。

可选地，主控单元13将吸油烟机的当前状态与止回阀的开合状态相结合判断止回阀的故障状态可以包括：

如果当前吸油烟机处于运行状态，止回阀处于打开状态，则判定止回阀正常；

如果当前吸油烟机处于运行状态，止回阀处于闭合状态，则判定止回阀故障；

如果当前吸油烟机处于非运行状态，止回阀处于打开状态，则判定止回阀故障；

如果当前吸油烟机处于非运行状态，止回阀处于闭合状态，则判定止回阀正常。

可选地，主控单元13还用于：在预设的时长内对所述止回阀的故障状态进行多次判断，以对止回阀的故障状态进行确认。

在本发明实施例中，如果主控单元13的判断结果不满足前述两种状态（即低于预设的第一频率f1或高于预设的第二频率f2），则说明止回阀没有正常打开或者关闭，为了避免误判，主控单元13可以在规定时间内重复检测，如果重新检测后结果为已经满足要求，说明系统正常运作，仅是检测错误；如果在规定时间内还是没有满足要求，说明系统非正常运作，可以提醒用户进行检查处理。

实施例二

该实施例在实施例一的基础上对正极极板22和负极极板23的设置方式或实现方法作了进一步拓展。

在本发明实施例中，该正极极板22和负极极板23可以是如图2所示单独安装在止回阀2的两个叶片21上的极板，也可以是两个叶片本身，即直接将两个叶片作为极板。另外，在其它实施例中，两个极板还可以不直接设置于叶片21上，即两个极板设置在止回阀2以外的模块、单元或装置上，两个极板与止回阀2的叶片之间具有连接装置，并在止回阀2进行开合时通过该连接装置带动两极板的开合或相对面积的变化，或者保持两极板的相对面积不变，带动两个极板之间的相对距离进行变化，从而引起两个极板电容的变化。

在本发明实施例中，对于正极极板22和负极极板23的具体设置方法不做限制，任何能够通过止回阀2的开合引起电容变化的方案均在本发明实施例的保护范围之内。

实施例三

该实施例在实施例一的基础上对主控单元13采集矩形波频率的方法作了进一步限定。

可选地，主控单元13采集矩形波的频率可以包括：

预设的外部输入中断函数接收外部输入的触发信号并产生中断；

在预设的单位时间内对产生的中断次数进行计数；

根据单位时间内的计数次数计算采集到的矩形波的频率。

在本发明实施例中，如图9所示，可以通过定时器计时和外部输入中断输入来确定输入的脉冲频率，进而得到电容容值的变化。首先，根据图9的流程图可以知道，系统初始化完成后，需要进一步初始化数据存储空间，分配相关的数据存储空间，然后打开总中断清除中断标志并使能相关的中断函数，开启定时器中断和外部输入中断，定时器定时时间可以设置为1S（该时间值可以根据不同的应用场景自行定义，对于其具体数值不做限定），外部输入中断可以设置为检测脉冲的上升沿作为外部事件的触发。

在本发明实施例中，中断函数初始化完成后，开始实时检测并执行中断函数功能；当定时器计时没有达到1S且外部输入中断函数收到外部的触发时，每收到一次触发则脉冲计数器自加1；如果定时器计时达到1S后，我们将时间间隔标志位置为1，并且将该脉冲计数器的值保存，然后清除时间间隔标志位和脉冲计数器的值，系统进入第二轮的检测；最后，可以将测量得到的频率值存储在一个一维数组中，因为系统检测时会出现一些干扰，为了避免这些干扰对造成系统误动作，可以先将这些数据存储起来，便于后期数据处理。

实施例四

该实施例在实施例三的基础上对采集的矩形波频率的处理方法作了进一步限定。

可选地，主控单元13还用于：

将采集到的矩形波的每个频率依次存入预设的数组中；其中，对于实时采集的新的频率，依次从数组的第一位重新写入，以覆盖数组中最早写入的数据；

对数组中的频率进行滤波处理以获取最终采样频率。

在本发明实施例中，首先，主控单元13根据振荡频率检测得到了实时采样值后，可以初始化频率值的存储数组
DATA_BUF[N]
，数组大小可以为N，N为正整数，然后将测量得到的数据依次存入该数组DATA_BUF[N]
，并且新的数据产生后，可以从数组的第一位重新开始写入新的数据，并将最旧的数据覆盖，依次进行。

在本发明实施例中，由于系统工作中瞬间的干扰可能会造成系统的误动作，所以需要对采用得到的数据进行一定的滤波算法，即对存入数组DATA_BUF[N]
中的数据进行滤波，以确定出最终采样数据作为计算数据进行使用，具体流程如图10所示。

可选地，主控单元13对数组中的频率进行滤波处理以获取最终采样频率包括：

对数组中存入的频率根据预设的排序算法进行排序；

从排序后的数组中获取中间的频率作为最终采样数值。

在本发明实施例中，该预设的排序算法可以包括冒泡排序算法，系统执行冒泡排序算法，通过两层循环，将数组中的值按照从大到小（或从小到大）的顺序进行排序。该冒泡排序算法可以包括：比较相邻的两个数据，如果前一个比后一个小，就交换该两个数据的位置；根据该方案对每一对相邻数据进行比较，从开始第一对到结尾的最后一对，直至当前数组中的数据均按照从大到小的顺序进行排列。最后，对于从大到小排序好的N个数据，可以取用中间值作为最终的采样数据，从而避免瞬间脉冲的干扰，提高数据的可靠性。

实施例五

一种吸油烟机3，如图11所示，包括：设置于出风口处的止回阀2，还包括上述的止回阀检测装置1。

本发明实施例的有益效果包括：

1、本发明实施例的吸油烟机包括：设置于出风口处的止回阀，该止回阀检测装置包括：依次相连的止回阀电容单元、振荡电路和主控单元；止回阀电容单元，用于根据止回阀的开合产生不同的电容；振荡电路，用于采集产生的电容，并将该电容转化为矩形波；主控单元，用于采集矩形波的频率，根据矩形波的频率大小实时判断当前止回阀的开合状态，并根据该开合状态判断止回阀的故障状态。通过该实施例方案，能够实时、准确地检测并判断出止回阀的当前状态，实现了止回阀的闭环控制，提高了止回阀检测的智能性。

2、本发明实施例的止回阀电容单元包括：分别设置于止回阀的两个叶片上的正极极板和负极极板；该正极极板和负极极板，用于跟随两个叶片的开合进行开合，并在开合过程中随两者之间的距离变化产生不同的电容。该实施例方案具有导电特性的材料均可以作为极板设置于两个叶片上，极大地降低了检测装置的成本。

3、本发明实施例的主控单元根据矩形波的频率大小实时判断当前止回阀的开合状态包括：当矩形波的频率小于或等于预设的第一频率时，判定止回阀处于打开状态；当矩形波的频率大于或等于预设的第二频率时，判定止回阀处于闭合状态。该实施例方案基于电容的变化会引起输出振荡波的频率变化，通过对输出波形频率的变化检测来实时判断止回阀的状态，提高了检测的实时性以及精确度。

4、本发明实施例的主控单元将吸油烟机的当前状态与止回阀的开合状态相结合判断止回阀的故障状态包括：如果当前吸油烟机处于运行状态，止回阀处于打开状态，则判定止回阀正常；如果当前吸油烟机处于运行状态，止回阀处于闭合状态，则判定止回阀故障；如果当前吸油烟机处于非运行状态，止回阀处于打开状态，则判定止回阀故障；如果当前吸油烟机处于非运行状态，止回阀处于闭合状态，则判定止回阀正常。该实施例方案基于吸油烟机的工作原理，以及对止回阀结构中极板的安装结构和原理分析，可以精准判断止回阀的故障状态，大幅度提高了判断的准确性，并实现了对只会发的闭环控制。

5、本发明实施例的主控单元对数组中的频率进行滤波处理以获取最终采样频率包括：对数组中存入的频率根据预设的排序算法进行排序；从排序后的数组中获取中间的频率作为最终采样数值。该实施例方案可以避免由于系统工作中瞬间的干扰造成系统误动作等原因造成的采样数据不准确，从而提高采样准确性，并进一步提高检测准确性。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。