本發(fā)明涉及一種烹飪器具，尤其是涉及一種電磁湯爐及電磁湯爐基于自感應(yīng)重量的功率控制方法。

背景技術(shù)：

采用電磁感應(yīng)加熱的電磁湯爐具有節(jié)約電能、熱效率高、清潔環(huán)保、方便耐用等眾多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ钪?，電磁爐灶通過(guò)電磁線盤(pán)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；由于外鍋一般采用鐵、鎳能導(dǎo)磁材料制作，交變磁場(chǎng)使放置其上的鐵磁質(zhì)鍋體6產(chǎn)生渦流熱，起到加熱的作用。

cn201335429y提出一種一體式大功率商用電磁爐，在電磁爐加熱主體的線圈支架的底部與加熱主機(jī)的主機(jī)箱直接安裝接風(fēng)罩和風(fēng)扇，通過(guò)接風(fēng)罩使電磁爐頭總成與電磁加熱主機(jī)之間形成一個(gè)豎直、密封的風(fēng)道，從而使電磁爐頭總成與電磁加熱主機(jī)共用一個(gè)風(fēng)扇散熱，以降低電磁爐成本。該技術(shù)方案存在如下缺陷：

1.由于主機(jī)箱的上通風(fēng)窗與接風(fēng)罩的下罩口相對(duì)接，從而主機(jī)箱的上蓋板并沒(méi)有密封，導(dǎo)致水容易自上而下甚至通過(guò)進(jìn)風(fēng)口吸入，導(dǎo)致主機(jī)箱電路板、晶體管等失效，從而該電磁爐的工作穩(wěn)定性及可靠性較差。

2.無(wú)法根據(jù)需要烹飪物的多寡相應(yīng)的調(diào)節(jié)加熱速度，從而不便于用戶(hù)使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種電磁湯爐及電磁湯爐基于自感應(yīng)重量的功率控制方法，通過(guò)判斷電磁湯爐總體重量變化來(lái)判斷鍋體內(nèi)烹飪物的多寡，為電磁湯爐依據(jù)烹飪物多寡甚至狀態(tài)選擇不同的烹飪策略提供了依據(jù)。

一種基于自感應(yīng)重量的功率控制方法，其包括如下步驟：

啟動(dòng)電磁湯爐，獲取檢測(cè)初始狀態(tài)下電磁湯爐的初始重量p0及l(fā)c諧振電路的諧振頻率f0；

檢測(cè)到電磁湯爐在檢測(cè)周期t時(shí)的重量pt以及l(fā)c諧振電路在檢測(cè)周期t時(shí)的負(fù)載諧振頻率ft；

當(dāng)判斷電磁湯爐的重量pt相對(duì)于上一個(gè)檢測(cè)周期t-1的重量pt-1有變化時(shí)，計(jì)算檢測(cè)周期t時(shí)lc諧振電路的負(fù)載諧振頻率ft相對(duì)上一個(gè)檢測(cè)周期t-1的諧振頻率ft-1的變化量△f＝ft-ft-1，由微控制器通過(guò)改變控制端口輸出pwm信號(hào)的脈寬來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路輸出至逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率f'，使下一個(gè)檢測(cè)周期t+1內(nèi)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率f't+1相對(duì)檢測(cè)周期t的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率ft'也變大△f，即f′t+1＝ft'+△f。

其中，當(dāng)檢測(cè)到電磁湯爐的重量持續(xù)減小并減小到初始重量p0，并在n個(gè)連續(xù)檢測(cè)周期內(nèi)電磁湯爐的重量維持為初始重量p0時(shí)，關(guān)閉電磁湯爐使之停止工作。

其中，n為5～15的自然數(shù)。

其中，其特征在于，檢測(cè)周期t時(shí)的負(fù)載諧振頻率ft的步驟包括：

在周期t內(nèi)采樣lc諧振電路流過(guò)的高頻交流電流，將為正弦波的高頻交流電流轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)后，傳送至微控制器的一個(gè)檢測(cè)端口；

微控制器通過(guò)采樣確定方波信號(hào)的頻率，該頻率就是lc諧振電路的負(fù)載諧振頻率ft。

其中，電磁湯爐的重量是通過(guò)設(shè)置在電磁湯爐的支撐腳上的壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

相應(yīng)的，本發(fā)明提出一種采用了所述基于自感應(yīng)重量的功率控制方法的電磁湯爐，該電磁湯爐包括：底部具有散熱槽的灶體，該灶體的底部設(shè)有若干支撐腳，該支撐架包括重力腳及設(shè)于重力腳上用于實(shí)現(xiàn)電磁湯爐自感應(yīng)重量測(cè)量的壓力檢測(cè)結(jié)構(gòu)；設(shè)于灶體的主機(jī)箱和線圈支架，該主機(jī)箱內(nèi)設(shè)有電源模塊及控制電路板，該線圈支架上固定有與電源模塊相連的電磁線圈；設(shè)于灶體上端面的灶臺(tái)，該灶臺(tái)的中央設(shè)有鍋圈，在鍋圈上設(shè)有鍋體。

其中，壓力檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括：套設(shè)在重力腳上末端的彈簧；套設(shè)在彈簧外的套筒，該套筒的上末端具有固定座，該固定座上設(shè)有容納座；設(shè)于容納座之中的壓力傳感器，該壓力傳感器通過(guò)固定螺母與重力腳的上末端固定相連，且該壓力傳感器與主機(jī)箱的控制電路板電性相連。

其中，所述電磁湯爐還包括設(shè)于灶臺(tái)一側(cè)面的操控面板，該操控面板上設(shè)有用于顯示電磁湯爐工作狀態(tài)的顯示屏以及與外部水源相連通的水龍頭。

其中，主機(jī)箱的其中一側(cè)面設(shè)有主機(jī)散熱風(fēng)扇。

其中，主機(jī)箱的上端面設(shè)有用于為電磁線圈散熱的線圈散熱風(fēng)扇。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明提出的電磁湯爐，在支撐腳上設(shè)置壓力傳感器檢測(cè)電磁湯爐總體重量變化，從而判斷鍋體內(nèi)烹飪物的多寡，為電磁湯爐依據(jù)烹飪物多寡甚至狀態(tài)選擇不同的烹飪策略提供了依據(jù)，確保電磁湯爐可以以較高效率加熱并防止干燒。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)成本低及工作穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是電磁湯爐的部分分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是電磁湯爐的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是電磁湯爐的支撐腳的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是電源模塊及控制電路板控制電路的示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1-圖3所示(其中圖1相比圖2而言，圖1未畫(huà)出固定在灶體1四周的外殼)，本發(fā)明提出一種具有重量測(cè)量功能的電磁湯爐，該電磁湯爐包括：底部具有散熱槽11的灶體1，該灶體1的底部設(shè)有若干支撐腳3；固定在灶體1底部的主機(jī)箱2，該主機(jī)箱2內(nèi)設(shè)有電源模塊及控制電路板，且主機(jī)箱2的其中一側(cè)面設(shè)有主機(jī)散熱風(fēng)扇21，在主機(jī)箱2的上端面固定有線圈散熱風(fēng)扇22；設(shè)于灶體1內(nèi)的線圈支架4，該線圈支架4上固定有與電源模塊相連的電磁線圈41；設(shè)于灶體1上端面的灶臺(tái)5，該灶臺(tái)5的中央設(shè)有鍋圈51，固定在鍋圈51上的鍋體6；設(shè)于灶臺(tái)1一側(cè)面的操控面板7，該操控面板7上至少設(shè)有顯示電磁湯爐工作狀態(tài)的顯示屏71及與外部水源相連通的水龍頭72。

電源模塊給電磁線圈41供電，電磁線圈41產(chǎn)生高速變化的磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)之磁力通過(guò)鍋體6底部時(shí)即會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)之小渦流，使鍋體6本身自行迅速發(fā)熱，然后再加熱于鍋內(nèi)食物，從而可實(shí)現(xiàn)烹調(diào)食物的功能。由于控制電路板上具有高發(fā)熱量的igbt功率控制開(kāi)關(guān)，故將控制電路板設(shè)于主機(jī)箱2內(nèi)，且通過(guò)主機(jī)箱2一側(cè)面的主機(jī)散熱風(fēng)扇21進(jìn)行散熱；而線圈散熱風(fēng)扇22用于提供氣流吹過(guò)電磁線圈41的表面，為電磁線圈41散熱，從而確保電磁湯爐不會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱保護(hù)而停止工作，提高電磁湯爐的工作穩(wěn)定性及可靠性。

另外，支撐腳3包括：重力腳31；套設(shè)在重力腳31上末端的彈簧32；套設(shè)在彈簧32外的套筒33，該套筒33的上末端具有固定座331，該固定座331上設(shè)有容納座332；設(shè)于容納座332之中的壓力傳感器34；壓力傳感器34通過(guò)固定螺母35與重力腳31上末端固定相連，且該壓力傳感器34與主機(jī)箱2的控制電路板電性相連，由控制電路板根據(jù)壓力傳感器34的檢測(cè)結(jié)果判斷電磁湯爐的總體重量變化，為電磁湯爐的功率控制提供依據(jù)。

結(jié)合圖4所示。電源模塊包括依次順序連接的emc模塊、整流電路、濾波電路，該emc模塊的輸入端連接三相交流電源?？刂齐娐钒ǎ耗孀冸娐芳發(fā)c諧振電路；輸出端分別連接輸入電流采樣電路和輸入電壓采樣電路，與lc諧振電路連接的輸出電流采樣電路，且輸入電流采樣電路、輸入電壓采樣電路和輸出電流采樣電路均連接微控制器(一般是由單片機(jī)或dsp芯片實(shí)現(xiàn))，而微控制器的一個(gè)控制端口通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接逆變電路的控制端，且壓力傳感器34與微控制器的數(shù)據(jù)端口相連。

由emc模塊實(shí)現(xiàn)三相交流電源與電磁湯爐之間的電磁干擾隔離。比如，emc模塊包括分別串接在a相、b相和c相上的一個(gè)電感及保險(xiǎn)管，以及在在a相、b相和c相上的電感與保險(xiǎn)管的公共端與零線n之間分別連接一個(gè)濾波電容。而濾波電路包括分別串接在整流電路的兩個(gè)輸出端的電感l(wèi)2及電感l(wèi)3，以及連接在電感l(wèi)2與電感l(wèi)3之間的濾波電容c3。逆變電路包括2個(gè)大功率開(kāi)關(guān)管igbt1和igbt2構(gòu)成的半橋igbt模塊。lc諧振電路包括諧振電容c1、諧振電容c2及電磁線圈盤(pán)l1，以及設(shè)置在電磁線圈盤(pán)l1上方的鍋體6。

lc諧振電路中的等效電感l(wèi)0是由電磁線圈盤(pán)l1及鍋體6組成，鍋體6相對(duì)電磁線圈盤(pán)l1的距離變化及鍋體6因溫度變化都會(huì)造成等效電感l(wèi)0發(fā)生變化，從而影響lc諧振電路的諧振頻率由諧振電容c1和諧振電容c2的等效電容c0、電磁線圈盤(pán)l1及鍋體6組成的等效電感l(wèi)0構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路，lc諧振電路的等效阻抗|z|是隨著流過(guò)lc諧振電路中的電流頻率f變化：當(dāng)負(fù)載輸入電壓ac一定時(shí)，電流頻率f越偏離負(fù)載諧振頻率f0，等效阻抗|z|越大，輸出的功率越??；當(dāng)f＝f0時(shí)，等效阻抗|z|最小，此時(shí)負(fù)載的功率最大；當(dāng)f>f0時(shí)，等效阻抗|z|呈感性且頻率越大感抗越大，輸出功率越??；當(dāng)f＜f0時(shí)，等效阻抗|z|呈容性，且頻率越小容抗越大，輸出功率越小。因此，lc諧振電路的諧振頻率略低于逆變電路中2個(gè)大功率開(kāi)關(guān)管igbt1和igbt2的最低工作頻率，使負(fù)載在任何情況下(無(wú)論鍋體6有無(wú)烹飪物及烹飪物多寡)均呈感性。

三相交流電源經(jīng)過(guò)整流電路被整流成直流電壓，經(jīng)過(guò)濾波電路濾波處理成穩(wěn)定平滑的直流電壓，由逆變電路轉(zhuǎn)換成高頻交流電信號(hào)，lc諧振電路中電磁線圈盤(pán)l1上流過(guò)高頻交流電流，高頻的交流電流產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)，根據(jù)電磁感應(yīng)加熱原理，在電磁線圈盤(pán)l1上方放置鍋體6后，電磁能輻射至鍋體6的鍋底，鍋體6的鍋底產(chǎn)生渦流，由于渦流的熱效應(yīng)加熱鍋體6，從而實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換成熱能加熱鍋體6。

當(dāng)使用電磁湯爐燉湯時(shí)，為了鍋體6內(nèi)的烹飪物快速加熱提高烹飪效率并防止干燒，故通過(guò)壓力傳感器34的檢測(cè)結(jié)果判斷鍋體6內(nèi)烹飪物的多寡，以此作為電磁湯爐輸出功率控制的依據(jù)。當(dāng)向鍋體6內(nèi)添加烹飪物時(shí)會(huì)導(dǎo)致lc諧振電路中等效電感l(wèi)0的電感量增加，lc諧振電路的諧振頻率f0會(huì)變小，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率偏離lc諧振電路f0使電磁湯爐的輸出功率會(huì)降低；反之，當(dāng)鍋體6內(nèi)烹飪物減少時(shí)會(huì)導(dǎo)致lc諧振電路中等效電感l(wèi)0的電感量減小，lc諧振電路的諧振頻率f0會(huì)變大，導(dǎo)致lc諧振電路從感性諧振狀態(tài)滑入容性諧振狀態(tài)，使電磁湯爐的輸出功率會(huì)降低導(dǎo)致鍋體6發(fā)熱急劇減少，不利于烹飪物被快速加熱！

壓力傳感器34的檢測(cè)結(jié)果代表電磁湯爐的重量。在一個(gè)典型實(shí)施例中，電磁湯爐功率控制如下實(shí)現(xiàn)步驟：

步驟s1.啟動(dòng)電磁湯爐，獲取檢測(cè)初始狀態(tài)下壓力傳感器34的初始檢測(cè)值p0(表示電磁湯爐的初始重量)，并檢測(cè)lc諧振電路的諧振頻率f0及電磁湯爐的輸出功率。

通過(guò)輸出電流采樣電路檢測(cè)電磁線圈盤(pán)l1上流過(guò)的高頻交流電流，將為正弦波的高頻交流電流轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)后，傳送至微控制器的一個(gè)檢測(cè)端口。微控制器通過(guò)采樣確定方波信號(hào)的頻率，該頻率就是電磁線圈盤(pán)l1上的電流頻率，也就是lc諧振電路的負(fù)載諧振頻率f0。同時(shí)，通過(guò)輸入電流采樣電路、輸入電壓采樣電路分別采樣輸入電流幅值及輸入電壓幅值并傳送至微控制器，由微控制器計(jì)算出電磁湯爐的功率(功率＝輸入電壓*輸入電流)。

步驟s2.在檢測(cè)周期t時(shí)，通過(guò)壓力傳感器34檢測(cè)電磁湯爐的重量pt、lc諧振電路的負(fù)載諧振頻率ft，當(dāng)判斷檢測(cè)結(jié)果pt相對(duì)于上一個(gè)檢測(cè)周期t-1的檢測(cè)結(jié)果pt-1有變化時(shí)，計(jì)算檢測(cè)周期t時(shí)lc諧振電路的負(fù)載諧振頻率ft相對(duì)上一個(gè)檢測(cè)周期的諧振頻率ft-1的變化量△f(即△f＝ft-ft-1)，由微控制器通過(guò)改變控制端口輸出pwm信號(hào)的脈寬來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路輸出至逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率f'，使t+1檢測(cè)周期的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率f′t+1相對(duì)檢測(cè)周期t的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率ft'也變大△f，即f′t+1＝ft'+△f。

因此，通過(guò)微控制器通過(guò)改變控制端口輸出pwm信號(hào)的脈寬來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路輸出至逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率f'也跟隨lc諧振電路的負(fù)載諧振頻率ft同向、同量變化△f，從而使驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率f'略高于諧振頻率ft，使lc諧振電路接近于諧振狀態(tài)，lc諧振電路中電磁線圈盤(pán)l1的電流突增而使電磁湯爐保持較高的輸出功率，從而提高加熱效率。

當(dāng)然，當(dāng)通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)到鍋體6烹飪物減少時(shí)，此時(shí)微控制器將檢測(cè)到諧振頻率的變小△f，同時(shí)也將檢測(cè)到電磁湯爐的輸出功率變化，由微控制器通過(guò)改變pwm信號(hào)的脈寬來(lái)使驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率跟隨諧振頻率也變小△f。

步驟s3.當(dāng)電磁湯爐的重量持續(xù)減小并減小到初始重量p0時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)為鍋體6烹飪物減少至無(wú)烹飪物，為了防止發(fā)生干燒，此時(shí)微控制器控制轟鳴器發(fā)出報(bào)警并關(guān)閉輸入電源，停止工作。

當(dāng)然，為了防止出現(xiàn)誤判，可增加一個(gè)時(shí)間限制，比如在n個(gè)連續(xù)檢測(cè)周期內(nèi)(比如n為5～15的自然數(shù))持續(xù)出現(xiàn)壓力傳感器的檢測(cè)值＝初始檢測(cè)值p0時(shí)才認(rèn)為是繼續(xù)加熱可能會(huì)發(fā)生干燒，此時(shí)才關(guān)閉輸入電源使電磁湯爐停止工作。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。