專利名稱：一種電磁爐及其控制電路、自動(dòng)/半自動(dòng)烹飪?cè)O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁爐及其控制電路、自動(dòng)/半自動(dòng)烹飪?cè)O(shè)備。
背景技術(shù)：
電磁爐作為一種新興的烹飪工具，已日漸被人們所接受，相對(duì)于燃?xì)鉅t具，電磁爐具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。電磁爐一般采用市電作為工作電源，然而，現(xiàn)有的電磁爐對(duì)加熱功率并沒(méi)有良好的控制，容易造成在市電或負(fù)載特性發(fā)生變化時(shí)，加熱功率也隨之變化，電磁爐加熱穩(wěn)定性較差。對(duì)熱功率的調(diào)節(jié)控制精度有限，難以保證加熱的一致性，不能充分發(fā)揮電磁爐的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種電磁爐及其控制電路，能夠精確地控制電磁爐的熱功率輸出。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種電磁爐控制電路，包括電流信號(hào)采集電路、控制信號(hào)發(fā)生電路及線圈驅(qū)動(dòng)電路，所述電流信號(hào)采集電路與所述控制信號(hào)發(fā)生電路連接，所述控制信號(hào)發(fā)生電路與所述線圈驅(qū)動(dòng)電路連接，所述電流信號(hào)采集電路采集所述電磁爐的加熱線圈中的電流信號(hào)并向所述控制信號(hào)發(fā)生電路輸出，所述控制信號(hào)發(fā)生電路根據(jù)所述電流信號(hào)產(chǎn)生電磁線圈諧振頻率控制信號(hào)并向所述線圈驅(qū)動(dòng)電路輸出，所述線圈驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所述電磁線圈諧振頻率控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述電磁爐的加熱線圈。在所述電磁爐控制電路的一種實(shí)施例中，所述電流信號(hào)采集電路與所述控制信號(hào)發(fā)生電路之間還連接有信號(hào)調(diào)理電路，所述信號(hào)調(diào)理電路對(duì)所述電流信號(hào)采集電路輸入的電流信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，并將調(diào)理后的信號(hào)輸出到所述控制信號(hào)發(fā)生電路。在所述電磁爐控制電路的一種實(shí)施例中，所述信號(hào)調(diào)理電路包括轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路為電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、電流/表征電流的頻率轉(zhuǎn)換電路或電流/PWM轉(zhuǎn)換電路。在所述電磁爐控制電路的一種實(shí)施例中，所述信號(hào)調(diào)理電路還包括連接在所述轉(zhuǎn)換電路與所述控制信號(hào)發(fā)生電路之間的低通濾波電路。在所述電磁爐控制電路的一種實(shí)施例中，所述信號(hào)調(diào)理電路還包括連接在所述轉(zhuǎn)換電路與所述低通濾波電路之間的信號(hào)放大電路。在所述電磁爐控制電路的一種實(shí)施例中，所述控制信號(hào)發(fā)生電路包括依次連接的閉環(huán)控制電路和頻率轉(zhuǎn)換電路；所述閉環(huán)控制電路對(duì)所述信號(hào)調(diào)理電路輸入的調(diào)理后信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)控制而產(chǎn)生控制信號(hào)并輸出到所述頻率轉(zhuǎn)換電路，所述頻率轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入的控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生頻率控制信號(hào)。在所述電磁爐控制電路的一種實(shí)施例中，所述頻率轉(zhuǎn)換電路為電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路、表征電流的頻率/電磁線圈諧振頻率轉(zhuǎn)換電路或PWM/頻率轉(zhuǎn)換電路。在所述電磁爐控制電路的一種實(shí)施例中，所述閉環(huán)控制電路為單片機(jī)。
本發(fā)明也提供了一種電磁爐，包括上述任一種的控制電路。本發(fā)明還提供了一種電磁加熱的自動(dòng)/半自動(dòng)烹飪?cè)O(shè)備，包括上述任一種的控制電路。本發(fā)明的有益效果在于通過(guò)加熱線圈的電流信號(hào)采集，而相應(yīng)產(chǎn)生控制信號(hào)，控制高頻交流電的頻率而控制電磁爐的輸出熱功率，從而能夠以閉環(huán)的方式自動(dòng)精確地對(duì)電磁爐的熱功率輸出加以控制，保證電磁爐加熱的穩(wěn)定性和一致性，充分發(fā)揮出電磁爐的優(yōu)勢(shì)。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的電磁爐工作原理圖；圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的電磁爐控制電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的電壓頻率轉(zhuǎn)換電路的原理圖；圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的線圈驅(qū)動(dòng)電路的原理圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，圖1示出了電磁爐的基本工作原理，為簡(jiǎn)略起見(jiàn)，圖中僅示出了與電磁爐加熱相關(guān)的部分，包括加熱線圈(加熱線圈盤)1、陶瓷臺(tái)板2、電磁爐鍋3。電磁爐的其他部分并未在圖1示出，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，電磁爐還包含其他必要部件。電磁爐一般是通過(guò)加熱線圈盤來(lái)進(jìn)行加熱，以用來(lái)實(shí)現(xiàn)烹飪。其基本的工作原理是，工作電源經(jīng)過(guò)整流器轉(zhuǎn)換為直流電，再經(jīng)高頻電力轉(zhuǎn)換裝置從直流電變?yōu)?0kHz士 Af 的高頻交流電，該高頻交流電被施加在加熱線圈盤的加熱線圈1上，其磁力線穿透電磁爐的陶瓷臺(tái)板2(微晶板)而作用于烹飪用的電磁爐鍋具3(—般為金屬鍋)上，電磁爐鍋具 3在此高頻交變磁場(chǎng)作用下，因電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流4，渦流4克服電磁爐鍋具3內(nèi)阻而流動(dòng)時(shí)完成電能向熱能的轉(zhuǎn)換，所產(chǎn)生的焦耳熱即烹調(diào)的熱源。由此可見(jiàn)，電磁爐的熱功率與加熱線圈中的交變磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，而交變磁場(chǎng)強(qiáng)度又與施加在加熱線圈，也即電磁線圈上的高頻交流電有關(guān)，我們知道，電磁線圈是一種感性負(fù)載，其感抗為Z = SL，其中，L為電磁線圈的電感值，S = 2Jif，f為施加在電磁線圈上的高頻交流電的頻率。如此，根據(jù)電壓電流公式I = U/Z可知，當(dāng)施加電壓固定時(shí)，只要控制電磁線圈上的高頻交流電頻率，即可相應(yīng)控制電磁線圈上的高頻交流電的大小，進(jìn)而控制電磁線圈中的交變磁場(chǎng)強(qiáng)弱，從而達(dá)到控制電磁爐的熱功率目的。為此，本發(fā)明實(shí)施例的電磁爐控制電路，采用閉環(huán)控制技術(shù)，通過(guò)采集電磁線圈的電流信號(hào)作為反饋，產(chǎn)生相應(yīng)的頻率控制信號(hào)以控制線圈驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行線圈驅(qū)動(dòng)，從而能夠控制電磁線圈的交變磁場(chǎng)強(qiáng)度，并因此精確地控制了電磁爐的熱功率。如圖2所示，電磁爐控制電路包括電流信號(hào)采集電路、信號(hào)調(diào)理電路、控制信號(hào)發(fā)生電路及線圈驅(qū)動(dòng)電路。其中，電流信號(hào)采集電路，在本例中使用霍爾(Hall)傳感器，由霍爾傳感器采集電磁線圈的電流信號(hào)。另外，由于本發(fā)明的輸入電信號(hào)采用電流信號(hào)，而非功率信號(hào)，其使電磁爐磁通量和電流強(qiáng)度成線性關(guān)系，因此采集電流信號(hào)更能反映實(shí)際加熱功率信息。
由于電流信號(hào)通常較難處理，因而可以首先對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。即，將采集到的電流信號(hào)輸出到與電流信號(hào)采集電路相連的信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路包括轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換電路可以為電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、電流/表征電流的頻率轉(zhuǎn)換電路或電流/PWM轉(zhuǎn)換電路，以將采集到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)、表征電流的頻率信號(hào)、或者PWM信號(hào)。進(jìn)一步的，信號(hào)調(diào)理電路還可以包括連接在轉(zhuǎn)換電路與控制信號(hào)發(fā)生電路之間的低通濾波電路，用來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后的信號(hào)的低通濾波。更進(jìn)一步，信號(hào)調(diào)理電路還包括連接在轉(zhuǎn)換電路與低通濾波電路之間的信號(hào)放大電路，以在低通濾波之前對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行放大。在圖2的示例中，信號(hào)調(diào)理電路包括依次相連的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大電路和低通濾波電路，以便依次對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換、對(duì)轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大、對(duì)放大的電壓信號(hào)進(jìn)行低通濾波。信號(hào)調(diào)理完畢后，信號(hào)調(diào)理電路將調(diào)理后的電壓信號(hào)輸出到與信號(hào)調(diào)理電路相連的控制信號(hào)發(fā)生電路，控制信號(hào)發(fā)生電路包括依次相連的閉環(huán)控制電路和頻率轉(zhuǎn)換電路。 閉環(huán)控制電路，根據(jù)輸入的調(diào)理后信號(hào)，利用閉環(huán)控制算法計(jì)算得出控制信號(hào)并將該控制信號(hào)輸出到頻率轉(zhuǎn)換電路，在圖2的示例中，頻率轉(zhuǎn)換電路為電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，需要注意的是，在本文中，如非特別指出，頻率是指電磁線圈諧振頻率；頻率控制信號(hào)即指電磁線圈諧振頻率控制信號(hào)?？梢岳斫?，頻率轉(zhuǎn)換電路也可以是表征電流的頻率/電磁線圈諧振頻率轉(zhuǎn)換電路(注意到此處的轉(zhuǎn)換是頻率到頻率的轉(zhuǎn)換，前一頻率是表征電流的頻率；后一頻率是電磁線圈諧振頻率，也即本文非特別指出時(shí)所指的頻率)、PWM/頻率轉(zhuǎn)換電路。圖3為控制信號(hào)發(fā)生電路的頻率轉(zhuǎn)換電路的原理圖，從圖中可以看出，其頻率的變化，是采用數(shù)字電位器，其可以使阻抗與數(shù)字量成線性關(guān)系，即，其可以使輸出電功率為變頻無(wú)級(jí)功率，具有連續(xù)性，而非通斷型，通過(guò)電流信號(hào)采集電路所采集的電流匹配相應(yīng)的頻率輸出，其輸出功率沒(méi)有功率突變。線圈驅(qū)動(dòng)電路的原理圖如圖4所示，從原理圖中可以看出，本發(fā)明使用的是變頻無(wú)級(jí)功率控制，因此，其可以嚴(yán)格根據(jù)曲線完成功率輸出。閉環(huán)控制算法，主要過(guò)程是設(shè)定被控參數(shù)目標(biāo)值，然后根據(jù)被控目標(biāo)的被控參數(shù)的當(dāng)前值反饋與被控參數(shù)目標(biāo)值的比較結(jié)果，產(chǎn)生相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)信號(hào)，通過(guò)控制調(diào)節(jié)信號(hào)將被控目標(biāo)的被控參數(shù)向被控參數(shù)目標(biāo)值靠近。在本例中，被控目標(biāo)即電磁線圈，被控參數(shù)為電磁線圈中的高頻交流電，被控參數(shù)目標(biāo)值例如可以是設(shè)定的輸出熱功率，對(duì)設(shè)定的輸出熱功率進(jìn)行換算，例如可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到該輸出熱功率對(duì)應(yīng)所需的電壓信號(hào)目標(biāo)值，將由電流信號(hào)采集電路反饋并經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理后得到的電壓信號(hào)輸入值與所述電壓信號(hào)目標(biāo)值進(jìn)行比較，則可得出需要的電壓控制信號(hào)。電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，例如為壓控振蕩器，對(duì)輸入的電壓控制信號(hào)進(jìn)行電壓/頻率轉(zhuǎn)換而得到頻率控制信號(hào)，頻率控制信號(hào)被送入到線圈驅(qū)動(dòng)電路以控制線圈驅(qū)動(dòng)電路生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁線圈。由于根據(jù)電磁線圈的電流信號(hào)反饋，通過(guò)閉環(huán)控制得出頻率控制信號(hào)來(lái)控制線圈驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電磁線圈，這樣通過(guò)精確地控制交變頻率，也就相應(yīng)地控制了電磁線圈的交變電流，進(jìn)而控制了交變磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而可以精確的控制電磁爐的熱功率。本發(fā)明的控制電路，可以應(yīng)用在電磁爐或者電磁加熱的自動(dòng)/半自動(dòng)烹飪?cè)O(shè)備中，能夠高效快捷的控制當(dāng)前熱功率，控制精度高，保證了電磁爐的穩(wěn)定性和一致性，控制方式簡(jiǎn)單可靠。由于其高精度的輸出熱功率控制，可以實(shí)現(xiàn)接近連續(xù)的熱功率輸出值，即可以實(shí)現(xiàn)上百個(gè)檔位的熱功率輸出，每一檔位的輸出熱功率的差值極小，與現(xiàn)有的電磁爐的各檔位輸出的熱功率離散化，也即各檔位的熱功率差值較大相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電磁爐控制電路，其特征在于，包括電流信號(hào)采集電路、控制信號(hào)發(fā)生電路及線圈驅(qū)動(dòng)電路，所述電流信號(hào)采集電路與所述控制信號(hào)發(fā)生電路連接，所述控制信號(hào)發(fā)生電路與所述線圈驅(qū)動(dòng)電路連接，所述電流信號(hào)采集電路采集所述電磁爐的加熱線圈中的電流信號(hào)并向所述控制信號(hào)發(fā)生電路輸出，所述控制信號(hào)發(fā)生電路根據(jù)所述電流信號(hào)產(chǎn)生電磁線圈諧振頻率控制信號(hào)并向所述線圈驅(qū)動(dòng)電路輸出，所述線圈驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所述電磁線圈諧振頻率控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述電磁爐的加熱線圈。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁爐控制電路，其特征在于，所述電流信號(hào)采集電路與所述控制信號(hào)發(fā)生電路之間還連接有信號(hào)調(diào)理電路，所述信號(hào)調(diào)理電路對(duì)所述電流信號(hào)采集電路輸入的電流信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，并將調(diào)理后的信號(hào)輸出到所述控制信號(hào)發(fā)生電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電磁爐控制電路，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路包括轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路為電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、電流/表征電流的頻率轉(zhuǎn)換電路或電流/PWM轉(zhuǎn)換電路。
4.如權(quán)利要求3所述的電磁爐控制電路，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路還包括連接在所述轉(zhuǎn)換電路與所述控制信號(hào)發(fā)生電路之間的低通濾波電路。
5.如權(quán)利要求4所述的電磁爐控制電路，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路還包括連接在所述轉(zhuǎn)換電路與所述低通濾波電路之間的信號(hào)放大電路。
6.如權(quán)利要求1 5任一所述的電磁爐控制電路，其特征在于，所述控制信號(hào)發(fā)生電路包括依次連接的閉環(huán)控制電路和頻率轉(zhuǎn)換電路；所述閉環(huán)控制電路對(duì)所述信號(hào)調(diào)理電路輸入的調(diào)理后信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)控制處理而產(chǎn)生控制信號(hào)并輸出到所述頻率轉(zhuǎn)換電路，所述頻率轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入的控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生頻率控制信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的電磁爐控制電路，其特征在于，所述頻率轉(zhuǎn)換電路為電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路、表征電流的頻率/電磁線圈諧振頻率轉(zhuǎn)換電路或PWM/頻率轉(zhuǎn)換電路。
8.如權(quán)利要求6所述的電磁爐控制電路，其特征在于，所述閉環(huán)控制電路為單片機(jī)。
9.一種電磁爐，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-8任一所述的控制電路。
10.一種電磁加熱的自動(dòng)/半自動(dòng)烹飪?cè)O(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1 8任一所述的控制電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電磁爐及其控制電路、自動(dòng)/半自動(dòng)烹飪?cè)O(shè)備，所述電磁爐控制電路包括電流信號(hào)采集電路、控制信號(hào)發(fā)生電路及線圈驅(qū)動(dòng)電路，所述電流信號(hào)采集電路與所述控制信號(hào)發(fā)生電路連接，所述控制信號(hào)發(fā)生電路與所述線圈驅(qū)動(dòng)電路連接，所述電流信號(hào)采集電路采集所述電磁爐的加熱線圈中的電流信號(hào)并向所述控制信號(hào)發(fā)生電路輸出，所述控制信號(hào)發(fā)生電路根據(jù)所述電流信號(hào)產(chǎn)生頻率控制信號(hào)并向所述線圈驅(qū)動(dòng)電路輸出，所述線圈驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所述頻率控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述電磁爐的加熱線圈。本發(fā)明的電磁爐控制電路，能夠精確地控制電磁爐的熱功率，保證電磁加熱的穩(wěn)定性和一致性。
文檔編號(hào)H05B6/06GK102378424SQ20101024959
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者劉信羽 申請(qǐng)人:深圳市愛(ài)可機(jī)器人技術(shù)有限公司