專利名稱：一種電磁爐及其加熱控制電路、自動/半自動烹飪設(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加熱控制電路、電磁加熱的自動/半自動烹飪設(shè)備。
背景技術(shù)：
電磁爐作為一種新興的烹飪工具而日漸為人們所接受，與傳統(tǒng)烹飪工具，例如燃氣式爐灶的明火烹調(diào)方式不同，電磁爐采用電磁感應(yīng)原理，通過電子線路板組成部分產(chǎn)生高頻交流電施加在電磁線圈上而產(chǎn)生交變磁場、當電磁爐配鍋(通常為含鐵鍋具)放置在電磁爐上時，鍋具切割交變磁力線而在鍋具底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流，也即渦流。渦流使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運動，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能。可見，電磁爐煮食的熱源來自于鍋具底部而不是電磁爐本身發(fā)熱傳導(dǎo)給鍋具，與依靠傳導(dǎo)方式加熱的傳統(tǒng)燃氣式爐灶相比，具有升溫快、熱效率高、無明火、無煙塵、無有害氣體、對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱輻射等優(yōu)點，因而具有良好的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有的在應(yīng)用電磁爐對烹調(diào)物料的加熱過程中，當需要采用不同的火候?qū)ξ锪线M行加熱時，其基本上都是人工操作，由操作者根據(jù)經(jīng)驗判斷，到什么階段，該采用什么樣的火候，根據(jù)不同的烹飪方法(例如炒、燒、炸等)和不同的菜式等需要，人工調(diào)節(jié)加熱功率， 因此，現(xiàn)有的電磁爐，無法對加熱過程進行良好的控制，以適應(yīng)于不同烹飪方式的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種電磁爐及其加熱控制電路、電磁加熱的自動/半自動烹飪設(shè)備，能夠?qū)ε腼冎械募訜徇^程實施良好的控制，以滿足不同烹飪方式的需要。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種電磁爐加熱控制電路，包括線圈驅(qū)動電路及與上述線圈驅(qū)動電路相連的控制信號發(fā)生電路，上述控制信號發(fā)生電路包括存儲有控制參數(shù)變化曲線的存儲單元；上述控制信號發(fā)生電路根據(jù)從上述存儲單元中讀取的上述控制參數(shù)變化曲線，產(chǎn)生控制信號輸入到上述線圈驅(qū)動電路，控制上述線圈驅(qū)動電路以驅(qū)動電磁爐輸出對應(yīng)的熱功率。在上述加熱控制電路的一種實施例中，上述控制信號發(fā)生電路包括控制電路和與上述控制電路相連的頻率轉(zhuǎn)換電路，上述控制電路，讀取并根據(jù)上述存儲單元中存儲的上述控制參數(shù)變化曲線，產(chǎn)生所需的控制信號，并將該控制信號輸出到上述頻率轉(zhuǎn)換電路，上述頻率轉(zhuǎn)換電路，對輸入的控制信號進行頻率轉(zhuǎn)換而得到電磁線圈諧振頻率控制信號，上述頻率控制信號被送入到線圈驅(qū)動電路控制上述線圈驅(qū)動電路以驅(qū)動電磁爐輸出對應(yīng)的熱功率。在上述加熱控制電路的一種實施例中，上述的頻率轉(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。在上述加熱控制電路的一種實施例中，還包括反饋電路，上述反饋電路與上述控制信號發(fā)生電路相連。
上述的控制電路為閉環(huán)控制電路；該閉環(huán)控制電路對上述反饋電路所輸入的反饋信號進行閉環(huán)處理而產(chǎn)生控制信號并輸出到上述的線圈驅(qū)動電路。上述的閉環(huán)處理，是通過在閉環(huán)控制電路中運行閉環(huán)控制算法實現(xiàn)的，主要過程是設(shè)定被控參數(shù)目標值，然后根據(jù)被控目標的被控參數(shù)的當前值反饋與被控參數(shù)目標值的比較結(jié)果，產(chǎn)生相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)信號，通過控制調(diào)節(jié)信號將被控目標的被控參數(shù)向被控參數(shù)目標值靠近。在本例中，被控目標即電磁線圈，被控參數(shù)為電磁線圈中的高頻交流電， 被控參數(shù)目標值例如可以是設(shè)定的輸出熱功率，對設(shè)定的輸出熱功率進行換算，例如可以通過實驗測量得到該輸出熱功率對應(yīng)所需的電壓信號目標值，將由電流信號采集電路反饋并經(jīng)信號調(diào)理電路調(diào)理后得到的電壓信號輸入值與所述電壓信號目標值進行比較，則可得出需要的電壓控制信號。在上述加熱控制電路的一種實施例中，上述反饋電路包括電流信號采集電路及信號調(diào)理電路，上述電流信號采集電路與上述信號調(diào)理電路相連，上述信號調(diào)理電路與上述控制信號發(fā)生電路相連。在上述加熱控制電路的一種實施例中，上述信號調(diào)理電路包括轉(zhuǎn)換電路，上述轉(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。在上述加熱控制電路的一種實施例中，上述信號調(diào)理電路還包括低通濾波電路， 上述低通濾波電路連接在上述轉(zhuǎn)換電路及上述控制信號發(fā)生電路之間。在上述加熱控制電路的一種實施例中，上述信號調(diào)理電路還包括信號放大電路， 上述的信號放大電路連接在轉(zhuǎn)換電路及上述低通濾波電路之間。本發(fā)明還提供了一種電磁爐，包括上述任一種的加熱控制電路。本發(fā)明也提供了一種電磁加熱的自動/半自動烹飪設(shè)備，包括上述任一種的加熱控制電路。本發(fā)明的有益效果在于通過設(shè)置與線圈驅(qū)動電路相連的控制信號發(fā)生電路，由控制信號發(fā)生電路根據(jù)存儲的控制參數(shù)變化曲線，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，控制線圈驅(qū)動電路以驅(qū)動電磁爐輸出對應(yīng)的熱功率。從而能夠?qū)﹄姶艩t的加熱過程實施良好的自動程序控制，根據(jù)不同的烹飪需要而自動輸出適宜的熱功率。本發(fā)明并設(shè)置了反饋電路和閉環(huán)控制電路，從而可以對電磁爐的加熱功率實施精確的自動閉環(huán)控制。


圖1為本發(fā)明一種實施例的加熱曲線示意圖；圖2為本發(fā)明一種實施例的擬合圖1中的加熱曲線對應(yīng)的頻率變化曲線示意圖；圖3為本發(fā)明一種實施例的加熱控制電路結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明另一種實施例的加熱控制電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明實施例的一種電磁爐加熱控制電路，包括線圈驅(qū)動電路及與上述線圈驅(qū)動電路相連的控制信號發(fā)生電路，上述控制信號發(fā)生電路包括存儲有控制參數(shù)變化曲線的存儲單元；上述控制信號發(fā)生電路根據(jù)從上述存儲單元中讀取的上述控制參數(shù)變化曲線，產(chǎn)生控制信號輸入到上述線圈驅(qū)動電路，控制上述線圈驅(qū)動電路以驅(qū)動電磁爐輸出對應(yīng)的熱功率。本發(fā)明的構(gòu)思是根據(jù)烹飪需要和實驗設(shè)定相應(yīng)的電磁加熱方式及其加熱曲線， 控制電磁爐自動按照該預(yù)先設(shè)定的加熱曲線(如圖1所示，其為一種加熱曲線)對菜肴進行加熱。所述加熱曲線可以是根據(jù)不同烹飪方法(例如炒、燒、炸等)和不同菜式等的需要，通過模擬其烹飪加熱過程和加熱特點而得到的。所述加熱曲線也可以是通過模擬其它類型熱源(例如明火、蒸汽、紅外等)的加熱規(guī)律和加熱過程而得到的。電磁爐一般是通過加熱線圈盤來進行加熱，以用來實現(xiàn)烹飪。其基本的工作原理是，工作電源經(jīng)過整流器轉(zhuǎn)換為直流電，再經(jīng)高頻電力轉(zhuǎn)換裝置從直流電變?yōu)?0 30kHz 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上，其磁力線穿透電磁爐的陶瓷臺板(微晶板)而作用于烹飪用的電磁爐鍋(一般為金屬鍋)上，金屬鍋體在此高頻交變磁場作用，因電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流，渦流克服金屬鍋體內(nèi)阻而流動時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，電磁爐的熱功率與加熱線圈中的交變磁場強度有關(guān)，而交變磁場強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，當施加電壓固定時，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，進而控制電磁線圈中的交變磁場強弱，從而達到控制電磁爐的熱功率目的。由以上對電磁爐的工作原理分析可知，可以通過控制電磁線圈上的高頻交流電頻率來控制電磁爐的熱功率。根據(jù)圖1的加熱曲線，可以得到相應(yīng)的高頻交流電頻率變化曲線如圖2所示，圖2中，橫坐標表示時間，縱坐標表示電磁線圈上的高頻交流電頻率，類似的，該頻率變化曲線，大致分為兩個階段，在第一階段，頻率隨時問而呈指數(shù)減小趨勢，當達到一定時間(大致在15 20秒)，頻率趨于穩(wěn)定。為此，本發(fā)明實施例的電磁爐加熱控制電路，通過在存儲單元中存儲圖2所示的頻率變化曲線，并根據(jù)該頻率變化曲線產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，控制電磁線圈上的高頻交流電頻率。需要注意的是，存儲單元并非一定要存儲頻率變化曲線這種形式，也可以是其他控制參數(shù)變化曲線，如下文示例，當首先產(chǎn)生電壓控制信號時，則存儲單元中可以存儲電壓變化曲線。如圖3所示，電磁爐加熱控制電路，包括線圈驅(qū)動電路及控制信號發(fā)生電路，線圈驅(qū)動電路與控制信號發(fā)生電路相連。控制信號發(fā)生電路包括控制電路和與其相連的頻率轉(zhuǎn)換電路，在圖3的示例中，頻率轉(zhuǎn)換電路為電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路?？刂齐娐?，讀取并根據(jù)存儲單元中存儲的電壓變化曲線，在不同時刻輸出相應(yīng)的電壓控制信號，并將該電壓控制信號輸出到電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，例如為壓控振蕩器，對輸入的電壓控制信號進行電壓/頻率轉(zhuǎn)換而得到不同時刻的對應(yīng)頻率控制信號，頻率控制信號被送入到線圈驅(qū)動電路以控制線圈驅(qū)動電路生成相應(yīng)的驅(qū)動信號驅(qū)動電磁線圈。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；頻率控制信號即指電磁線圈諧振頻率控制信號?？刂齐娐防缈梢允菃纹瑱C，頻率變化曲線可以存儲在單片機的存儲單元，例如 ROM或者FLASH中，也可以存儲在獨立的存儲單元，由單片機在需要時從中讀取。頻率轉(zhuǎn)換電路，除了上述的電壓/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所指的頻率)或PWM/頻率轉(zhuǎn)換電路。如上所述，在頻率變化的第二階段，頻率基本不再隨時間而變化，而是趨于穩(wěn)定。 為了能夠更為精確地控制高頻交流電的頻率，可以使用閉環(huán)控制技術(shù)。如圖4所示，通過采集電磁線圈的電流信號作為反饋，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號對輸入到線圈驅(qū)動電路的驅(qū)動信號進行控制，從而控制電磁線圈的交變磁場強度，以精確控制電磁爐的熱功率。圖4中，電磁爐控制電路包括反饋電路、控制信號發(fā)生電路及線圈驅(qū)動電路。其中，反饋電路包括電流信號采集電路和信號調(diào)理電路，電流信號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。由于電流信號通常較難處理，因而可以首先對電流信號進行信號調(diào)理。即，將采集到的電流信號輸出到與電流信號采集電路相連的信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路主要包括轉(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。進一步的，可以設(shè)置低通濾波電路來進行低通濾波，低通濾波電路連接在轉(zhuǎn)換電路和控制信號發(fā)生電路之間連接低通濾波電路。更進一步，還可以設(shè)置信號放大電路用來進行信號放大，信號放大電路連接在轉(zhuǎn)換電路及低通濾波電路之間。在圖4的示例中，信號調(diào)理電路包括依次相連的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路和低通濾波電路，以便依次對輸入的電流信號進行電流/電壓轉(zhuǎn)換、對轉(zhuǎn)換后的電壓信號進行信號放大、對放大的電壓信號進行低通濾波。信號調(diào)理完畢后，信號調(diào)理電路將調(diào)理后的電壓信號輸出到與信號調(diào)理電路相連的控制信號發(fā)生電路，控制信號發(fā)生電路包括依次相連的閉環(huán)控制電路和電壓/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，利用閉環(huán)控制算法計算得出電壓控制信號并將該電壓控制信號輸出到電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，閉環(huán)控制算法，主要過程是設(shè)定被控參數(shù)目標值，然后根據(jù)被控目標的被控參數(shù)的當前值反饋與被控參數(shù)目標值的比較結(jié)果，產(chǎn)生相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)信號，通過控制調(diào)節(jié)信號將被控目標的被控參數(shù)向被控參數(shù)目標值靠近。 在本例中，被控目標即電磁線圈，被控參數(shù)為電磁線圈中的高頻交流電，被控參數(shù)目標值例如可以是設(shè)定的輸出熱功率，對設(shè)定的輸出熱功率進行換算，例如可以通過實驗測量得到該輸出熱功率對應(yīng)所需的電壓信號目標值，將由電流信號采集電路反饋并經(jīng)信號調(diào)理電路調(diào)理后得到的電壓信號輸入值與所述電壓信號目標值進行比較，則可得出需要的電壓控制信號。也就是說，由存儲單元中可以讀取當前時刻的電壓信號目標值，由電流信號采集電路采集、信號調(diào)理電路調(diào)理，可以得到能夠表征電磁爐當前輸出熱功率的電壓信號當前值，將電壓信號目標值與電壓信號當前值比較，得到二者的差異，則產(chǎn)生相應(yīng)的電壓控制信號，控制線圈驅(qū)動電路驅(qū)動電磁爐電磁線圈輸出相應(yīng)的熱功率，該熱功率對應(yīng)的電壓信號當前值向電壓信號目標值趨近。電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路對輸入的電壓控制信號進行電壓/頻率轉(zhuǎn)換而得到頻率控制信號，頻率控制信號被送入到線圈驅(qū)動電路以控制線圈驅(qū)動電路生成相應(yīng)的驅(qū)動信號驅(qū)動電磁線圈。由于根據(jù)電磁線圈的電流信號反饋，通過閉環(huán)控制得出頻率控制信號來控制線圈驅(qū)動電路驅(qū)動電磁線圈，這樣通過精確地控制交變頻率，保持頻率變化曲線第二階段的
頻率穩(wěn)定。上述加熱控制電路，適用于電磁爐，或者電磁加熱的自動/半自動烹飪設(shè)備。通過加熱控制電路對電磁爐或者電磁加熱的自動/半自動烹飪設(shè)備的家人過程實施良好的控制，使其可以模擬例如燃氣加熱的各種加熱方式，滿足不同的烹飪需要，大大地擴展了電磁爐的適用范圍，使得電磁爐具有更加廣泛的應(yīng)用前景。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種電磁爐加熱控制電路，其特征在于，包括線圈驅(qū)動電路及與所述線圈驅(qū)動電路相連的控制信號發(fā)生電路，所述控制信號發(fā)生電路包括存儲有控制參數(shù)變化曲線的存儲單元；所述控制信號發(fā)生電路根據(jù)從所述存儲單元中讀取的所述控制參數(shù)變化曲線，產(chǎn)生控制信號輸入到所述線圈驅(qū)動電路，控制所述線圈驅(qū)動電路以驅(qū)動電磁爐輸出對應(yīng)的熱功率。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱控制電路，其特征在于，所述控制信號發(fā)生電路包括控制電路和與所述控制電路相連的頻率轉(zhuǎn)換電路，所述控制電路，讀取并根據(jù)所述存儲單元中存儲的所述控制參數(shù)變化曲線，產(chǎn)生所需的控制信號，并將該控制信號輸出到所述頻率轉(zhuǎn)換電路，所述頻率轉(zhuǎn)換電路，對輸入的控制信號進行頻率轉(zhuǎn)換而得到電磁線圈諧振頻率控制信號，所述頻率控制信號被送入到線圈驅(qū)動電路控制所述線圈驅(qū)動電路以驅(qū)動電磁爐輸出對應(yīng)的熱功率。
3.如權(quán)利要求2所述的加熱控制電路，其特征在于所述的頻率轉(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。
4.如權(quán)利要求2或3所述的加熱控制電路，其特征在于還包括反饋電路，所述反饋電路與所述控制信號發(fā)生電路相連。
5.如權(quán)利要求4所述的加熱控制電路，其特征在于所述控制電路為閉環(huán)控制電路；所述閉環(huán)控制電路對所述反饋電路所輸入的反饋信號進行閉環(huán)處理而產(chǎn)生控制信號并輸出到所述線圈驅(qū)動電路。
6.如權(quán)利要求4所述的加熱控制電路，其特征在于所述反饋電路包括電流信號采集電路及信號調(diào)理電路，所述電流信號采集電路與所述信號調(diào)理電路相連，所述信號調(diào)理電路與所述控制信號發(fā)生電路相連。
7.如權(quán)利要求6所述的加熱控制電路，其特征在于所述信號調(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。
8.如權(quán)利要求7所述的加熱控制電路，其特征在于所述信號調(diào)理電路還包括低通濾波電路，所述低通濾波電路連接在所述轉(zhuǎn)換電路及所述控制信號發(fā)生電路之間。
9.如權(quán)利要求8所述的加熱控制電路，其特征在于所述信號調(diào)理電路還包括信號放大電路，所述的信號放大電路連接在轉(zhuǎn)換電路及所述低通濾波電路之間。
10.一種電磁爐，其特征在于，包括如權(quán)利要求1 9任一所述的加熱控制電路。
11.一種電磁加熱的自動/半自動烹飪設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1 9任一所述的加熱控制電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁爐及其加熱控制電路、自動/半自動烹飪設(shè)備，所述加熱控制電路包括線圈驅(qū)動電路及與所述線圈驅(qū)動電路相連的控制信號發(fā)生電路，所述控制信號發(fā)生電路包括存儲有控制參數(shù)變化曲線的存儲單元；所述控制信號發(fā)生電路根據(jù)從所述存儲單元中讀取的所述控制參數(shù)變化曲線，產(chǎn)生控制信號輸入到所述線圈驅(qū)動電路，控制所述線圈驅(qū)動電路以驅(qū)動電磁爐輸出對應(yīng)的熱功率。本發(fā)明可以對電磁爐的加熱過程實施良好的控制，使得電磁爐適用范圍更加廣泛。
文檔編號H05B6/06GK102378425SQ201010249698
公開日2012年3月14日 申請日期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 申請人:深圳市愛可機器人技術(shù)有限公司