智能油烟检测系统的设计

时，传感器就会对控制芯片发出高电频信号。

光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。一般情况下，由三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。[2]在本设计中，两个光电传感器分别安装在油烟机内壁上和储油槽中。

震动传感器的运作原理是当它感觉到一个物体在震荡时，它会给控制芯片输入一个电压信号。[3]在本设计中，当蜂鸣器报警，显示是时候清理油烟机，而人们可能暂时不想清理油烟机时，他们会按下按钮开关来停止蜂鸣器。而震动传感器的作用就是感应人们第二次开启油烟机，而油烟机依然没有被清洗（光电传感器检测到油渍量超标），这时震动传感器会因为油烟机运作时的震动给控制芯片发送一个高电频信号，让蜂鸣器再次响起来。

发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。[4]

在本设计中，控制芯片的引脚9，10，11分别连着三个发光二极管，颜色分别是红绿黄，并同时与三个阻值为220Ω的电阻串联。为了节省电源，这三个LED 是要手动开关才会亮起来，并在三秒后熄灭。内壁传感器发出的信号控制黄灯，油

0 引言

本设计可以通过简单的方式告诉人们储油槽的油渍量何时达到溢出标准，油烟机内壁上的油渍何时超过油烟机负荷，使得人们能够知道油烟机的具体情况并及时清理油烟机。这样可以防止油渍滴出来，减少油污对家庭环境的污染，大大的提高人们生活上的便利。

1 项目设计思路

1.1 系统设计

本设计主要由两个光电传感器，一个蜂鸣器，三个发光二极管，和一个ArduinoUNO 控制芯片组成。它简单的工作原理是：当两个光电传感器检测到油污过多的时候，它们会向控制芯片发出信号，控制芯片接受到信号后会分别控制三个LED 灯和蜂鸣器。

在本设计中，控制芯片的主要作用是接受两个光电传感器和一个振动传感器发出的信号。对这些输入信号分别进行处理，从而产生输出信号来控制三个LED 灯和有源蜂鸣器。

[1]

引脚7和9是两个光电传感器信号的输入端口，引脚3是

开关信号的输入端口。引脚11到13分别是三个LED 灯信号的输出端口，引脚5是蜂鸣器信号的输出端口，引脚8是震动传感器的输入端口。两个光电传感器分别安装在油烟机内壁上和储油槽中。两个传感器分别装载在一个密封的玻璃块里。当内壁上的传感器玻璃外壳上附着的油污积累到一定厚度时，光电传感器就会探测到强烈的信号反射并对控制芯片发出高电频信号。当储油槽中的传感器玻璃外壳完全被覆盖

Key words :lampblack machine; Arduino UNO control board; lampblack intelligent detection; alarm system

（2）。供电电池（2）在上一层是主控板（3），主控板（3）上层连接着一个振动传感器（4）和蜂鸣器（7），主控板下层连接光电传感器（5）和（6），其中光电传感器（5）在圆柱形外壳（9）外。

图1 设计模型

图2 正视图 图3 侧视图 图4 俯视图

1.3 软件设计

1.3.1 程序总体框架

如程序流程图5所示，当程序开始运行时，控制芯片首先把所有数据和端口都初始化。然后从光电传感器1的输出信号判断油污是否超标。如果油污量超标则警报，然后继续判断光电传感器2的输出信号。要是没有超标则直接判断光电传感器2的输出信号。光电传感器2重复光电传感器1的判

图5 程序流程图

当蜂鸣器报警而用户把警报关了，但是并没有清理油烟机时，程序会进入计数系统。计数系统是用来判断用户什么时候关上油烟机。程序设置两个小时，当计数系统计满两个小时后，震动传感器会启动。当振动传感器感应到有震动，也就是用户重新启动油烟机时，系统会再次报警以提示用户需要清洗油烟机。1.3.2 程序分区

（1）初始化

如图6所示，先定义好整个程序所要用到的数据和初始化所有端口。

图6 初始化

（2）条件判断

如图7所示，当程序完成初始化，控制芯片就会判断什

图8 LED 灯模块模块

（4）蜂鸣器模块

如图9所示，控制芯片会分成三种情况来控制蜂鸣器的频率和间隔时间从而让蜂鸣器发出不同的声音。

1.4 第二代设计的功能拓展

很多时候，人们在厨房煮饭或炒菜的时候会忘记开启油烟机，常常造成油烟已经布满了整个厨房了，这给人们造成了不必要的麻烦。针对这个问题，本设计计划在未来加上一个烟雾传感器。当油烟扩散到油烟机内部的传感器时，蜂鸣器会自动响起来提醒人们该开启抽油烟机了，要关闭蜂鸣器

图9 蜂鸣器模块

2 结语

本设计的创新点在于它可以帮助人们了解和控制油烟机内部的油垢量，有效的控制了厨房的卫生环境，使人们的生活质量大大提高。本设计小巧实用，外观简约又有美感，价低廉，并不占用空间，可以简单的放在油烟机内部。善的地方在于它的供电时长，由于它体积不大，并不能安装大容量的电池，由此可能导致用户需要时常更换电池。就是底部的磁铁用久后可能磁力会衰弱，导致本设计在油烟机内部松动，影响检测准确性，甚至可能脱落产生安全隐患。这些问题都是需要在未来解决的难关。

参考文献

德电子.Arduino Uno 简介.http://baijiahao.baidu.

com/s?id=1587399157305419173&wfr=spider&fo r=pc.

度百科.光电传感器工作原理.证030173号h t t p s ://b a i k e.b a i d u.100139098

[4]百度百科.LED 灯.京ICP 证030173号https://baike.

/item/LED%E7%81%AF/1074636?-fr=aladdin

[5]百度知道.《蜂鸣器工作原理是什么，为什么需要接振荡

的信号才能工作？》https:///ques-tion/1606088291499839827.html

[6]百度百科.按钮开关.京ICP 证030173号https://baike.

/item/%E6%8C%89%E9%92%AE%E5%B-C%80%E5%85%B3/8063907?fr=aladdin