專利名稱：微機(jī)過零功率控制電磁灶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是微機(jī)過零功率控制電磁灶，屬微機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
電磁灶是利用電磁感應(yīng)原理，由電路產(chǎn)生幾十千赫茲的高頻電磁場，在導(dǎo)磁鍋體上產(chǎn)生渦流，利用渦流使鍋體發(fā)熱從而實(shí)現(xiàn)爐灶功能。過零控制，就是在開關(guān)的輸入電壓為零時(shí)發(fā)出控制信號使開關(guān)導(dǎo)通或截止。微機(jī)過零控制，就是使用微機(jī)執(zhí)行軟件程序來實(shí)現(xiàn)過零控制。微機(jī)過零控制電磁灶是用微機(jī)作為控制核心，采用微機(jī)過零控制技術(shù)控制電磁灶電力變換回路的工作時(shí)間與間歇時(shí)間比而控制輸出功率的電磁灶?，F(xiàn)有電磁灶的功率控制一般采用改變功率模塊控制極(基極或柵極)高頻方波的占空比(PWM)的方式，尚未有人使用過零控制技術(shù)。不管是純電子線路的硬件過零控制還是微機(jī)過零控制都尚未有人使用。現(xiàn)有的PWM控制方式的缺點(diǎn)是電路比較復(fù)雜，調(diào)試比較困難。而且這種非過零控制方式在電路中會(huì)產(chǎn)生電壓尖峰，不但會(huì)提高功率回路的成本，且不利于可靠性提高。
本實(shí)用新型的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有的電磁灶只采用控制功率模塊的高頻方波占空比(PWM)的方式而存在控制電路復(fù)雜、調(diào)試較困難、功率回路成本高、可靠性差等的缺點(diǎn)和問題，研究、設(shè)計(jì)一種能應(yīng)用于電磁灶的功率控制上的較為簡單、成本低、可靠性高的控制電路，并可通過硬件及軟件程序結(jié)合實(shí)現(xiàn)過零功率控制方式的微機(jī)過零功率控制電磁灶。
本實(shí)用新型是通過下述結(jié)構(gòu)技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的電磁灶的外形結(jié)構(gòu)示意圖如


圖1所示，其工作原理方框圖如圖2所示，其電路結(jié)構(gòu)方框圖如圖3所示。它由鍵盤1、指示燈2、灶臺面3、機(jī)殼4、電路板共同組裝連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為鍵盤1及指示燈2裝于機(jī)殼4的正面，灶臺面3固裝于機(jī)殼4的頂面中間，電路板固裝于機(jī)殼4內(nèi)，鍵盤1及指示燈2分別與機(jī)殼內(nèi)電路板上微機(jī)相應(yīng)的鍵盤輸入電路、顯示輸出電路相電氣連接，灶臺面與電路板上相應(yīng)的能量發(fā)射電路相感應(yīng)連接；其中電路由微機(jī)、過零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、蜂鳴器、顯示器、鍵盤、受控開關(guān)、整流濾波電路5、6、高頻振蕩電路、驅(qū)動(dòng)器、電力變換模塊、能量發(fā)射電路、直流DC供電電源共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為微機(jī)分別通過過零脈沖信號線、鍋體溫度檢測信號線、模塊過熱檢測信號線、鍵盤信號輸入線分別與過零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、鍵盤相對應(yīng)電氣連接，同時(shí)，微機(jī)通過計(jì)算機(jī)總線分別與峰鳴器、顯示器、受控開關(guān)相應(yīng)電氣連接，受控開關(guān)通過受控開關(guān)信號輸出線與整流濾波電路5相電氣連接，高頻振蕩電路通過高頻振蕩信號輸出線與驅(qū)動(dòng)器相電氣連接，電力變換模塊分別通過整流濾波信號線、驅(qū)動(dòng)信號線、電力變換信號輸出線分別與整流濾波電路5、驅(qū)動(dòng)器、能量發(fā)射電路相對應(yīng)電氣連接，整流濾波電路6分別通過變壓器輸出電信號線、整流濾波輸出信號線分別與變壓器、直流DC供電源相應(yīng)電氣連接；其關(guān)鍵是微機(jī)分別通過過零脈沖信號線、計(jì)算機(jī)總線中的控制信號線分別與過零脈沖發(fā)生電路、受控開關(guān)相應(yīng)電氣連接，過零脈沖發(fā)生電路與市電信號線相電氣連接，受控開關(guān)通過受控開關(guān)信號輸出線與整流濾波電路及電力變換模塊相電氣連接后控制能量發(fā)射電路。其電路原理圖如圖4所示，其中微機(jī)為MPU單片機(jī)，過零脈沖發(fā)生電路由比較器集成件IC6、光電耦合器集成件IC7、穩(wěn)壓二極管Z1、Z3、電阻R12、R19、R26、電容C4并串聯(lián)連接構(gòu)成；鍋體溫度檢測電路由溫敏開關(guān)器件SWT2構(gòu)成；模塊過熱檢測電路由溫敏開關(guān)器件SWT、電阻R22、電容C7共同連接構(gòu)成；蜂鳴器由接插件I01、I02、蜂鳴器器件BUZZ、晶體三極管Q1、電阻R18、電容C6共同連接構(gòu)成；顯示器由發(fā)光二極管LED1～LED3、電阻R28～R30串并聯(lián)連接構(gòu)成，鍵盤由按鍵S1～S4并聯(lián)連接構(gòu)成；受控開關(guān)由光電晶閘管集成件IC1、晶閘管TR1、電阻R11并聯(lián)連接構(gòu)成；整流濾波電路5由整流橋B2、電感L1、電阻R9、電容C8、C9串并聯(lián)連接構(gòu)成；整流電路6由整流橋B3、電容C11并聯(lián)連接構(gòu)成；高頻振蕩電路由高頻振蕩集成件IC4、電阻R5～R7、R14、電位器RW、二極管D6、D7、電容C14、C16共同連接構(gòu)成；驅(qū)動(dòng)器由緩沖器集成件IC5、電阻R1、R2并聯(lián)連接構(gòu)成；電力變換模塊為功率模塊IC2，能量發(fā)射電路由電感L2、電容C10并聯(lián)連接構(gòu)成；直流DC供電電源由穩(wěn)壓器集成件IC3、電阻R13、電容C12、C13串并聯(lián)連接構(gòu)成。
其工作運(yùn)行原理市電經(jīng)低壓變壓器降壓，再整流濾波后分成兩部分，一部分供給風(fēng)扇工作，另一部分經(jīng)DC供電源穩(wěn)壓后供給微機(jī)、顯示器，鍵盤等低壓電路；市電信號由過零脈沖發(fā)生電路處理后，產(chǎn)生過零脈沖輸送給微機(jī)，微機(jī)檢測到市電的過零脈沖，根據(jù)多種條件，特別是功率大小判定受控開關(guān)是否應(yīng)該導(dǎo)通，并相應(yīng)發(fā)送導(dǎo)通或截止信號到受控開關(guān)；市電通過受控開關(guān)和整流電路加到電力變換電路，電力變換電路將整流后的市電變成幾十千赫茲高頻高壓信號，由能量發(fā)射電路將其變成電磁波向外發(fā)射；鍋體接收到此電磁波后發(fā)熱。鍋體溫度檢測電路檢測鍋體溫度，轉(zhuǎn)換成電信號送給微機(jī)，模塊過熱檢測電路檢測電力變換模塊是否超溫，如果超溫，就送信號給微機(jī)，由微機(jī)控制切斷電力變換電路能量供應(yīng)。鍵盤控制輸出功率，四個(gè)按鍵四檔功率，分別為⑩、①、②、③檔，⑩檔為無功率輸出，③檔為滿功率輸出，①檔、②檔為中間檔，每壓按按鍵一次，蜂鳴器叫一聲。⑩檔的顯示為三個(gè)LED指示燈全亮，①檔為①號指示燈亮，②檔為②號指示燈亮，③檔為③號指示燈亮。其控制方法是先將市電信號引到過零脈沖發(fā)生電路，當(dāng)市電電壓為零電壓時(shí)，過零脈沖電路輸出端的電壓發(fā)生跳變從而輸出一個(gè)過零脈沖，微機(jī)檢測到此過零脈沖的跳變之后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的功率(還可加上其他條件，如各種保護(hù))判斷受控開關(guān)是否應(yīng)該導(dǎo)通，如果應(yīng)該導(dǎo)通，則微機(jī)向受控開關(guān)控制端輸出導(dǎo)通信號，市電進(jìn)入電磁灶高頻高壓回路，此時(shí)，能量發(fā)射電路向外發(fā)射電磁波；如果不應(yīng)該導(dǎo)通，則微機(jī)輸出截止信號，電磁灶無電磁波向外發(fā)射，受控開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間比決定了所發(fā)射的能量的平均功率；因?yàn)槲C(jī)的程序(微機(jī)控制程序流程圖如圖5所示)執(zhí)行需耗費(fèi)一定時(shí)間，因此實(shí)際當(dāng)中，導(dǎo)通或截止控制信號發(fā)出時(shí)，受控開關(guān)的輸入電壓在輸入峰值電壓10％以下均認(rèn)為是微機(jī)過零功率控制。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)電磁灶的高頻高壓工作部分對器件要求苛刻，將過零控制應(yīng)用于電磁灶中將可降低器件要求，從而可降低成本；同時(shí)由軟件程序進(jìn)行過零控制而不采用純電子線路的硬件過零控制，可進(jìn)一步降低成本。過零控制同時(shí)控制導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間比，從而控制了電磁灶的輸出功率；(2)微機(jī)過零功率控制電磁灶，功率/價(jià)格比比較高，對于最大功率1200W的電磁灶，硬件成本可限制在180元人民幣以內(nèi)，市場銷售價(jià)目前在800元人民幣左右，利潤可觀，市場前景十分廣闊；(3)微機(jī)過零功率控制電磁灶，由于主回路的電源供給被微機(jī)直接控制，所以可以設(shè)計(jì)出許多有效的保護(hù)，而且因?yàn)椴捎弥悄苄酒?，能夠方便地?shí)現(xiàn)顯示、報(bào)警等許多功能；(4)微機(jī)過零功率控制電磁灶具有電磁灶的一切優(yōu)點(diǎn)。它利用電磁感應(yīng)原理加熱，所以使用時(shí)無明火，灶臺本身不發(fā)熱，因而發(fā)生燙傷的可能性小，防止發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒等事故。另外它還具有美觀、清潔衛(wèi)生的特點(diǎn)；(5)微機(jī)過零功率控制電磁灶可靠性比較高，功率模塊燒毀的可能性比其它類型電磁灶小；(6)微機(jī)過零功率控制電磁灶電熱效率非常高，經(jīng)測量，可達(dá)90％以上，比其他類型加熱器具的電熱效律高出許多(柴火不到30％、煤氣爐約40％、電熱爐和微波爐約50％)，因此是節(jié)能型產(chǎn)品，如果配套生產(chǎn)電磁灶鍋具，相信將來可以代替目前常用的煤氣爐具。
下面對說明書附圖可進(jìn)一步說明如下
圖1為電磁灶外形結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為微機(jī)過零功率控制電磁灶的工作原理方框圖，圖3為微機(jī)過零功率控制電磁灶的電路結(jié)構(gòu)方框圖，圖4為微機(jī)過零功率控制電磁灶的電路原理圖，圖5為微機(jī)過零功率控制電磁灶的微機(jī)控制程序流程框圖。各圖中，1為鍵盤、2為指示燈、3為灶臺面、4為電磁灶機(jī)殼；圖中的NET1、NET2、NET3、NET4、NET5、NET6、NET7、NET10、NET11、NET12線端分別各自對應(yīng)相連。
本實(shí)用新型的實(shí)施方式可為如下(1)可按
圖1所示并采用現(xiàn)有傳統(tǒng)的電磁灶的生產(chǎn)工藝、方法、材料，加工生產(chǎn)本微機(jī)過零功率控制電磁灶的機(jī)殼等灶體各部件；(2)按圖4所示，繪制電路板，并選購和篩選元器件，進(jìn)行裝配電路板。例如IC1可選TLP666型或MOC3081型，IC2可選1MBH60D型，IC3可選7805型，IC4可選555型，IC5可選AN6721型，IC6可選C339型，IC7、IC8可選TLP521-4型；微機(jī)MPU可選89C51型；(3)按圖2～圖4所示，進(jìn)行總裝連接，再按圖5所示匯編微機(jī)控制軟件程序；然后按上面說明書所述的工作運(yùn)行原理進(jìn)行簡單調(diào)試，便能較好地實(shí)施本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種包括指示燈、灶臺面、機(jī)殼的微機(jī)過零功率控制電磁灶，其特征在它由鍵盤(1)、指示燈(2)、灶臺面(3)、機(jī)殼(4)、電路板共同組裝連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為鍵盤(1)及指示燈(2)裝于機(jī)殼(4)的正面，灶臺面(3)固裝于機(jī)殼(4)的頂面中間，電路板固裝于機(jī)殼(4)內(nèi)，鍵盤(1)及指示燈(2)分別與機(jī)殼內(nèi)電路板上微機(jī)相應(yīng)的鍵盤輸入電路、顯示輸出電路相電氣連接，灶臺面與電路板上相應(yīng)的能量發(fā)射電路相感應(yīng)連接；其中電路由微機(jī)、過零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、蜂鳴器、顯示器、鍵盤、受控開關(guān)、整流濾波電路(5)、(6)、高頻振蕩電路、驅(qū)動(dòng)器、電力變換模塊、能量發(fā)射電路、直流DC供電電源共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為微機(jī)分別通過過零脈沖信號線、鍋體溫度檢測信號線、模塊過熱檢測信號線、鍵盤信號輸入線分別與過零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、鍵盤相對應(yīng)電氣連接，同時(shí)，微機(jī)通過計(jì)算機(jī)總線分別與峰鳴器、顯示器、受控開關(guān)相應(yīng)電氣連接，受控開關(guān)通過受控開關(guān)信號輸出線與整流濾波電路(5)相電氣連接，高頻振蕩電路通過高頻振蕩信號輸出線與驅(qū)動(dòng)器相電氣連接，電力變換模塊分別通過整流濾波信號線、驅(qū)動(dòng)信號線、電力變換信號輸出線分別與整流濾波電路5、驅(qū)動(dòng)器、能量發(fā)射電路相對應(yīng)電氣連接，整流濾波電路(6)分別通過變壓器輸出電信號線、整流濾波輸出信號線分別與變壓器、直流DC供電源相應(yīng)電氣連接；其關(guān)鍵是微機(jī)分別通過過零脈沖信號線、計(jì)算機(jī)總線中的控制信號線分別與過零脈沖發(fā)生電路、受控開關(guān)相應(yīng)電氣連接，過零脈沖發(fā)生電路與市電信號線相電氣連接，受控開關(guān)通過受控開關(guān)信號輸出線與整流濾波電路及電力變換模塊相電氣連接后控制能量發(fā)射電路。
2.按權(quán)利要求1所述的微機(jī)過零功率控制電磁灶，其特征在于所述的微機(jī)為MPU單片機(jī)，過零脈沖發(fā)生電路由比較器集成件IC6、光電耦合器集成件IC7、穩(wěn)壓二極管Z1、Z3、電阻R12、R19、R26、電容C4并串聯(lián)連接構(gòu)成；鍋體溫度檢測電路由溫敏開關(guān)器件SWT2構(gòu)成；模塊過熱檢測電路由溫敏開關(guān)器件SWT、電阻R22、電容C7共同連接構(gòu)成；蜂鳴器由接插件I01、I02、蜂鳴器器件BUZZ、晶體三極管Q1、電阻R18、電容C6共同連接構(gòu)成；顯示器由發(fā)光二極管LED1～LED3、電阻R28～R30串并聯(lián)連接構(gòu)成，鍵盤由按鍵S1～S4并聯(lián)連接構(gòu)成；受控開關(guān)由光電晶閘管集成件IC1、晶閘管TR1、電阻R11并聯(lián)連接構(gòu)成；整流濾波電路5由整流橋B2、電感L1、電阻R9、電容C8、C9串并聯(lián)連接構(gòu)成；整流電路6由整流橋B3、電容C11并聯(lián)連接構(gòu)成；高頻振蕩電路由高頻振蕩集成件IC4、電阻R5～R7、R14、電位器RW、二極管D6、D7、電容C14、C16共同連接構(gòu)成；驅(qū)動(dòng)器由緩沖器集成件IC5、電阻R1、R2并聯(lián)連接構(gòu)成；電力變換模塊為功率模塊IC2，能量發(fā)射電路由電感L2、電容C10并聯(lián)連接構(gòu)成；直流DC供電電源由穩(wěn)壓器集成件IC3、電阻R13、電容C12、C13串并聯(lián)連接構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型是微機(jī)過零功率控制電磁灶。它由鍵盤、指示燈、灶臺面、機(jī)殼、電路板連接構(gòu)成;電路由微機(jī)、過零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、蜂鳴器、顯示器、鍵盤、受控開關(guān)、整流濾波電路、高頻振蕩電路、驅(qū)動(dòng)器、電力變換模塊、能量發(fā)射電路、直流電源等通過各自相應(yīng)信號線相互連接構(gòu)成。本微機(jī)過零功率控制電磁灶成本低、可靠性高、電熱效率高、市場前景廣闊。
文檔編號F24C7/08GK2379721SQ9923596
公開日2000年5月24日 申請日期1999年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月7日
發(fā)明者黃明文, 鄭學(xué)仁, 劉百勇, 吳朝暉 申請人:華南理工大學(xué)