專利名稱：微機(jī)過(guò)零功率控制電磁灶及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是微機(jī)過(guò)零功率控制電磁灶及其控制方法。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(chǎng)，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(guò)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(hào)使開關(guān)導(dǎo)通或截止。微機(jī)過(guò)零控制，就是使用微機(jī)執(zhí)行軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)零控制。微機(jī)過(guò)零控制電磁灶是用微機(jī)作為控制核心，采用微機(jī)過(guò)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(guò)零控制技術(shù)。不管是純電子線路的硬件過(guò)零控制還是微機(jī)過(guò)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(guò)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。
本發(fā)明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(wèn)題，研究、發(fā)明、設(shè)計(jì)一種能應(yīng)用于電磁灶的功率控制上的較為簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高的控制電路，并可通過(guò)硬件及軟件程序結(jié)合實(shí)現(xiàn)過(guò)零功率控制方式的微機(jī)過(guò)零功率控制電磁灶及其控制方法。
本發(fā)明是通過(guò)下述方法和結(jié)構(gòu)技術(shù)方案來(lái)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。微機(jī)過(guò)零功率控制電磁灶由鍵盤1、指示燈2、灶臺(tái)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(tái)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(tái)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(guò)零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測(cè)電路、模塊過(guò)熱檢測(cè)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(guò)過(guò)零脈沖信號(hào)線、鍋體溫度檢測(cè)信號(hào)線、模塊過(guò)熱檢測(cè)信號(hào)線、鍵盤信號(hào)輸入線分別與過(guò)零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測(cè)電路、模塊過(guò)熱檢測(cè)電路、鍵盤相對(duì)應(yīng)電氣連接，同時(shí)，微機(jī)通過(guò)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(guò)受控開關(guān)信號(hào)輸出線與整流濾波電路5相電氣連接，高頻振蕩電路通過(guò)高頻振蕩信號(hào)輸出線與驅(qū)動(dòng)器相電氣連接，電力變換模塊分別通過(guò)整流濾波信號(hào)線、驅(qū)動(dòng)信號(hào)線、電力變換信號(hào)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(duì)應(yīng)電氣連接，整流濾波電路6分別通過(guò)變壓器輸出電信號(hào)線、整流濾波輸出信號(hào)線分別與變壓器、直流DC供電源相應(yīng)電氣連接。其電路原理圖如圖4所示，其中微機(jī)為MPU單片機(jī)，過(guò)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(cè)電路由溫敏開關(guān)器件SWT2構(gòu)成；模塊過(guò)熱檢測(cè)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IO1、IO2、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(hào)由過(guò)零脈沖發(fā)生電路處理后，產(chǎn)生過(guò)零脈沖輸送給微機(jī)，微機(jī)檢測(cè)到市電的過(guò)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(hào)到受控開關(guān)；市電通過(guò)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(hào)，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(cè)電路檢測(cè)鍋體溫度，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送給微機(jī)，模塊過(guò)熱檢測(cè)電路檢測(cè)電力變換模塊是否超溫，如果超溫，就送信號(hào)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
、①、②、③檔，
檔為無(wú)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。
檔的顯示為三個(gè)LED指示燈全亮，①檔為①號(hào)指示燈亮，②檔為②號(hào)指示燈亮，③檔為③號(hào)指示燈亮。
電磁灶中微機(jī)過(guò)零功率控制方法是先將市電信號(hào)引到過(guò)零脈沖發(fā)生電路，當(dāng)市電電壓為零電壓時(shí)，過(guò)零脈沖電路輸出端的電壓發(fā)生跳變從而輸出一個(gè)過(guò)零脈沖，微機(jī)檢測(cè)到此過(guò)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(hào)，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(hào)，電磁灶無(wú)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(hào)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(guò)零功率控制。
本發(fā)明與現(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(duì)器件要求苛刻，將過(guò)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(guò)零控制而不采用純電子線路的硬件過(guò)零控制，可進(jìn)一步降低成本。過(guò)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(guò)零功率控制電磁灶，功率/價(jià)格比比較高，對(duì)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(chǎng)銷售價(jià)目前在800元人民幣左右，利潤(rùn)可觀，市場(chǎng)前景十分廣闊；(3)微機(jī)過(guò)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(guò)零功率控制電磁灶具有電磁灶的的一切優(yōu)點(diǎn)。它利用電磁感應(yīng)原理加熱，所以使用時(shí)無(wú)明火，灶臺(tái)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(guò)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(guò)零功率控制電磁灶電熱效率非常高，經(jīng)測(cè)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(lái)可以代替目前常用的煤氣爐具。
下面對(duì)說(shuō)明書附圖可進(jìn)一步說(shuō)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(guò)零功率控制電磁灶的工作原理方框圖，圖3為微機(jī)過(guò)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(guò)零功率控制電磁灶的電路原理圖，圖5為微機(jī)過(guò)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(tái)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(duì)應(yīng)相連。
本發(fā)明的實(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(guò)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(gòu)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(shuō)明書所述的工作運(yùn)行原理和微機(jī)過(guò)零功率控制方法進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)試，便能較好地實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種包括指示燈、灶臺(tái)面、機(jī)殼的微機(jī)過(guò)零功率控制電磁灶，其特征在它由鍵盤(1)、指示燈(2)、灶臺(tái)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(tái)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(tái)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(guò)零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測(cè)電路、模塊過(guò)熱檢測(cè)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(guò)過(guò)零脈沖信號(hào)線、鍋體溫度檢測(cè)信號(hào)線、模塊過(guò)熱檢測(cè)信號(hào)線、鍵盤信號(hào)輸入線分別與過(guò)零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測(cè)電路、模塊過(guò)熱檢測(cè)電路、鍵盤相對(duì)應(yīng)電氣連接，同時(shí)，微機(jī)通過(guò)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(guò)受控開關(guān)信號(hào)輸出線與整流濾波電路(5)相電氣連接，高頻振蕩電路通過(guò)高頻振蕩信號(hào)輸出線與驅(qū)動(dòng)器相電氣連接，電力變換模塊分別通過(guò)整流濾波信號(hào)線、驅(qū)動(dòng)信號(hào)線、電力變換信號(hào)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(duì)應(yīng)電氣連接，整流濾波電路(6)分別通過(guò)變壓器輸出電信號(hào)線、整流濾波輸出信號(hào)線分別與變壓器、直流DC供電源相應(yīng)電氣連接。
2.一種電磁灶的微機(jī)過(guò)零功率控制方法，其特征在于先將市電信號(hào)引到過(guò)零脈沖發(fā)生電路，當(dāng)市電電壓為零電壓時(shí)，過(guò)零脈沖電路輸出端的電壓發(fā)生跳變從而輸出一個(gè)過(guò)零脈沖，微機(jī)檢測(cè)到此過(guò)零脈沖的跳變之后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的功率判斷受控開關(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(hào)，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(hào)，電磁灶無(wú)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；實(shí)際上，導(dǎo)通或截止控制信號(hào)發(fā)出時(shí)，受控開關(guān)的輸入電壓在輸入峰值電壓10％以內(nèi)均認(rèn)為是微機(jī)過(guò)零功率控制。
全文摘要
本發(fā)明是微機(jī)過(guò)零功率控制電磁灶及其控制方法。它由鍵盤、指示燈、灶臺(tái)面、機(jī)殼、電路板連接構(gòu)成,電路由微機(jī)、過(guò)零脈沖發(fā)生電路、鍋體溫度檢測(cè)電路、模塊過(guò)熱檢測(cè)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(guò)各自信號(hào)線相互連接構(gòu)成:控制方法為市電為零時(shí),過(guò)零脈沖電路輸出電壓跳變產(chǎn)生一過(guò)零脈沖,微機(jī)檢測(cè)此脈沖后按預(yù)先設(shè)定控制受控開關(guān)導(dǎo)通或截止。本發(fā)明使電磁灶成本低、可靠性高、電熱效率高、市場(chǎng)前景廣闊。
文檔編號(hào)H05B6/12GK1237077SQ99116169
公開日1999年12月1日 申請(qǐng)日期1999年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月4日
發(fā)明者黃明文, 鄭學(xué)仁, 劉百勇, 吳朝暉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)