自动监控型抽油烟机的工作原理
自动监控型抽油烟机的结构和工作原理烹饪时的油烟气以及燃气在燃烧过程中产生的废气有害于人体健康。它的功能就是将厨房内的这些有害气体及废油微粒吸入机内后（有的还要加以净化）再排放至室外。
一、种类
通常有隔滤循环式（内循环式）和排气式（直排式）两种。
隔滤循环式是将废气吸入机内，先经过吸油网，将油和气初步分离，再经过活性炭过滤器吸附有害气体中的有害物质（净化），然后将净化后的气体重新排出。这种抽油烟机不需要排气管道。其结构较复杂、成本较高。在国内一般没有普及。
排气式是将油烟气吸入机内后，通过风叶的旋转产生离心力将废油微粒和烟气分离，滤去油脂后用管道将气体排出室外。目前国内的产品大多属于此类。排气式又分为普通型和自动监控型两种。
普通型只在炒菜时使用，用于排出油烟废气。这种类型的电路简单，价格便宜。自动监控型除了炒菜时排出油烟气外，还可全天候监视厨房室内的一氧化碳、煤气的浓度，当浓度超标时，设备发出报警声并自动开启工作把有害气体排出室外，保障生命和财产安全。有利于因防止燃气管道和设备损坏，引起的燃气外泄带来的意外事故。这种类型的电路复杂，价格贵。下面就介绍这种自动监控型的油烟机。
二、基本结构和工作原理
1、安装方式
抽油烟机一般为顶挂式，安装方式见图1所示。机器离灶台的安装距离不宜过高，过高不便于灶台上的废气就近为机器吸入。过矮不便于炒菜做饭。离灶台高度取0.6~0.8m 为宜。
图1 油油烟机的安装
2、外观和内部结构
见图2所示，抽油烟机主要由电动机、风机、集气罩、集油盘、排气口、油杯、控制电路等组成。
电动机通常采用单相电容运转式。由于电动机所带的负载（风机）不大，因此功率也就不大。只是要求转速较高、噪声低。风机的作用有两个，一是将厨房内的废气从进气口吸入，由排气口排出。二是将油烟气中油与气分离。因此风机结构较为特殊，它是由若干个特殊形状的叶片组成。风机在电机的带动下进行旋转。重量较轻的气体沿着转轴方向从下往上流动，最后顺着管道排出室外。这就是风机的轴流作用。重量较重的细小油脂微粒，被风叶抛离到集油盘上，最后落入油杯中。这就是风机的离心作用。油烟
气经过风机的离心力分离后，油脂微粒粘附在集油盘的内壁。冷凝后逐渐流入油杯中，油杯装满油后再倒掉。集油盘由薄钢板制成，要求有较好的密封性。油杯是一塑料制成的杯子。抽油烟机上通常附有照明用的白炽灯或日光灯。自动监控型的还装有气敏监测器和报警扬声器。当灶台上的燃气泄漏时，报警器能发出声音报警，同时自动启动电机，将有害气体排出室外。
（a）外观（b）结构
图2 抽油烟机结构
3、工作原理
工作时由电机带动风机旋转，将灶台上方的空气从进气口吸入机内。高速旋转的风机风叶使油烟气中的油脂微粒在离心力作用下向四周散射，油脂与烟气得以分离。油脂微粒中的大部分粘附在集油盘的内壁上，经自然冷凝后集中流入油杯。小部分未被收集的油脂微粒随烟气一起被吹入出气口，通过排气管道排出室外。
按下监控开关时，电路处于自动监控状态。当发生燃气泄漏时，空气中的一氧化碳浓度超标。自动监控电路自动启动电机运转把室内的一氧化碳抽出室外。并同时启动扬声器发出报警声。保证人身和财产安全。
三、电路原理
很多生产厂家生产的自动监控型抽油烟机的电路大同小异，这里以采用LM324和KD9561为主的电路进行原理分析。
1、电路接线图
图3 电路接线图
见图3所示，采用单相电容动转式异步电机。当左开关闭合时，使左电机工作。当右开关闭合时，使右电机的工作。当照明开关闭合时，照明灯通电点亮。当自动开关闭合，自动监控电路通电，处于自动监控状态。在炒菜做饭时，自动监控开关断开，自动监控电路不工作。 2、 自动监控电路
图4 自动监控电路板电路图
见图4所示，该电路主要由气敏器件QM －N5、三端稳压集成电路块7805、四运算集成电路LM324、音乐集成电路KD －9561、继电器JZC21F 和三极管、二极管、电阻、电容、变压器等元件组成。首先说明一些主要器件的工作原理和特性 （1）气敏元件QM －N5
图5 气敏监测元件
见图5所示，这是一种半导体气敏元件。F-F ’极是加热极。A-B 极是检测极。当FF ’极通电加热工作时，A-B 端的电阻值随着可燃气体的浓度上升而下降。半导体气敏元件有N 型和P 型之分。N 型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P 型阻值随气体浓度的增大而增大。QM-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO 2为主体材料的N
型半导体气敏
K
D 1～D IN 4001自动
14
L
元件，在200～300℃温度时它吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当遇到可燃气体（如CO等）时，原来吸附的氧脱附，而由可燃气体以正离子状态吸附在金属氧化物半导体表面；氧脱附放出电子，可燃行气体以正离子状态吸附也要放出电子，从而使氧化物半导体导带电子密度增加，电阻值下降。当可燃性气体不存在时，金属氧化物半导体又会自动恢复氧的负离子吸附，使电阻值升高到初始状态。该元件在冷态时（断电），电阻值在数十K左右。而在通电加热时，电阻值剧降至数百欧姆左右，然后才逐渐上升到数十K左右。它在洁净空气中的阻值大约有数十K左右，接触到可燃气体时阻值急剧下降，下降幅度与可燃气体浓度在0.5%以下成正比。可燃气体浓度上升到1％以上时，阻值小于10欧姆。根据它的工作特性，要求电路具有开机延时功能，以防止开机时电路误报警。
（2）三端稳压集成块7805
它的作用类似于稳压二极管电路。220V交流电经变压器降压，再经桥式整流、电容滤波后，输入到稳压器的输入端，从输出端便可得到稳定的标称直流电压。该集成块有三支管脚，一支为输入管脚，一只接地管脚，一只为输出管脚。编号的最后的两位数代表输出电压大小。7805的输出电压为5V，最大输出电流为1.5A。
（3）四运算放大器集成电路LM324
图6 LM324集成电路
LM324是一个14管脚双列直插式集成电路。集成块上边有一个缺口。缺口的左边为第一管脚，管脚按逆时针方向排列。内部结构见图6所示。该集成块集成了四个运算放大器。每个运算放大器有两个输入端和一个输出端。图中OUT表示输出，+IN和－IN分别表示同相输入和反相输入端。
（4）音乐集成电路KD9561
图7 音乐集成电路KD9561
该集成块是具有四种模拟声响的语音集成电路。给（1）和（5）脚加上不同电压，
可输出不同声音的音频信号。一般（1）脚的电压固定在＋5V左右。（5）脚为悬空。VDD 接5V直流电源的正极。VSS接直流电源的负极。（6）和（7）脚是块内晶振电路外接振荡电阻。KD9561的（3）脚输出火警声音的音频信号。
（5）继电器JZC21F
（a）简化结构（b）线圈（c）常开触头（d）常闭触头
图6 继电器
继电器是一种根据线圈电压变化，而使触头闭合或断开的控制器件。它主要由铁芯、线圈、衔铁、弹簧、触头等组成。其结构见图6所示。图（b）所示的符号表示线圈电气符号，图（c）表示常闭触头的电气符号。图（d）表示常开触头的电气符号。
当线圈断电时，不会产生磁场。衔铁在弹簧的作用下，向上抬起。使常闭触头闭合。当线圈通电时，会产生感应磁场。铁芯的作用是增强磁感应强度。对衔铁产生吸引力，使其与铁芯吸合。这样就会使常闭触头断开，常开触头闭合。
吸合是指继电器线圈通电时产生磁场，使衔铁被吸引并与铁芯接触。常闭触头是指继电器不通电时，处于闭合状态的触头。常开触头是指继电器通电时，处于闭合状态的触头。常开和常闭触头的状态刚好相反。即当常闭触头处于闭合状态时，常开触头则处于断开状态。
（6）电路分析
当SW1闭合时，变压器把220V的交流电变压成8V左右的交流电。由VD1～VD4组成桥式整流电路进行整流，然后经C1滤波后形成9V左右的直流电压。9V的直流电压提供给继电器JZC21、R10和VT2的集电极、发射极。D5是续流二极管，它是在VT2从导通转为截止时，为继电器电磁线圈产生的反向感应电动势提供续电流，起到保护三极管的作用。9V的直流电压提供给R11、发光二极管LED1和VT3的集电极、发射极。9V的直流电压经三端稳压器7805稳压后，输出5V的直流电压。5V的直流电压给气敏元件QM－N5的加热极供电，使QM－N5加热。5V直流电压经R3、R4分压后，形成2.5V左右的直流电压。输入到LM324的（2）、（6）、（9）和（13）脚。这个几个管脚分别是A1、A2、A3和A4运算放大器的反相输入端，分别为三个运算放大器提供基准偏压。5V还为音乐集成块KD－9561的（VDD端接电源正极，VSS端接地）和扬声器BL、LM324（4脚接电源正极，11脚接地）供电。
R2和C2组成一个电容充电电路。它们和A1组成开机延时监控启动电路。在接通电源瞬间，电容两端电压为零。因此，A1的反相输入端电压高于正相输入端电压。所以A1输出约为0.3V左右低电平（输出端为1脚）。造成QM－N5的B端为低电压，由于刚启动时，QM-N5的AB端电阻较小。所以，A端也为低电压。这个低电压输入到A4
的正相输入端（12）脚，使其正相输入端电压低于反相输入端。所以A2输出（输出端为14脚）低电平。使A2的正相输入端和A3的正相输入端都为低电平。所以，A2和A3都输出（A2的输出端为7脚，A3的输出端为8脚）低电平，这就导致VT1和VT2反偏截止，VT3导通。发光二极管LED2反偏截止不发光。KD9561因其第（2）脚电位为高电平而不工作。扬声器BL不发音。VT2的截止使继电器JZC21线圈断电，常闭触头闭合，常开触头K1、K2断开。继电器的常开触头K1、K2分别与左、右电机绕组、交流电源串联构成回路，开机时不会使电机工作，VT3的导通使LED1导通发光（绿光），表明状态安全。C2充电使其端电压上升，当C2端电压上升超过2.5V后，A1输出高电平（约5V）。会使QM-N5的B端电压升高。而C2的端电压上升超过2.5V所需时间大于QM-N5的AB端电阻趋于稳定的时间。当C2电压上升超过2.5V时，AB端电阻已达到稳定值（几十K左右）。虽然此时B端电压升高，但由于QM-N5的AB端电阻很大，所以QM-N5的A端电压仍然很低，A4、A2和A3的的工作状态仍然不变。QM-N5在通电时AB端的电阻值有一个瞬间下降，过后才恢复到较大阻值。不增加延时电路就会在开机时使继电器误动作。
A4正相输入端的电压，由A1输出端的电压经QM－N5的B～A端电阻和RP、R5分压所得。当可燃气体无泄漏或浓度很低时，气敏管的两端电阻值较高。经分压后的A4正相输入端电压低于其反相输入端电压，A4输出低电平。A2和A3以及VT1、VT2、VT3的状态不变。当可燃气体的浓度上升时，气敏管的两端电阻值也会下降。经分压后的A4正相输入端电压上升，当上升到超过A4反相输入端电压2.5V时，A4输出高电平。导致A2输出高电平，VT1饱和导通。LED2导通发出红光，KD9561开始工作输出报警音频信号，使扬声器BL发出报警声音。同时，A3输出高电平，使VT2导通，VT3截止。VT2导通使继电器通电吸合，常开触头K1、K2闭合，左、右电机通电开始工作。把可燃气体吸入机内排出室外。VT3截止，使LED1反偏截止不发光。
电位器RP、R5、R1和气敏管的AB端电阻构成一个分压电路，当调节RP使其阻值上升时，A4正相输入端电压就会上升。只要气敏管的阻值稍有一点下降（即可燃气体浓度稍有一点上升），就会使A4正相输入端电压上升并超过2.5V，使电路状态改变。电路的监控灵敏度提高。反之，调节RP使其阻值下降，A4正相输入端电压就会下降。气敏管的阻值要发生较大变化时，才会使电路状态改变。电路的监控灵敏度下降。