CN100527103C - 一种双控电磁加热控制系统 - Google Patents

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Abstract

本系统包括设置在壳体内的功率控制部分和与其相连接且设置在壳体上的界面控制部分。主控制板和控制面板上各设置有一个控制芯片，所述的主控制板还包括通讯模块，并与微控制器相连接，所述控制面板还包括控制芯片、通讯模块和功能处理模块，控制芯片分别与通讯模块和功能模块相连接，主控制板的通讯模块和控制面板的通讯模块相连接，本发明简化了开发过程，减少了不必要的重复劳动过程，极大地提高电磁加热应用项目的开发效率和降低开发难度，提高系统可靠性和稳定性。

Description

一种双控电磁加热控制系统
技术领域
本发明涉及一种电磁加热控制系统，尤其涉及一种利用双芯片控制的电磁加热控制系统。
背景技术
如图1所示，现有的电磁加热系统往往采用单芯片控制，将系统(包括主控制板和控制面板)所需的所有功能均集中到一个芯片控制处理，使得每一电磁加热产品均须进行专门的底层和人机交互界面功能的开发及调试，存在技术要求高，开发周期长，调试项目多且复杂，重复劳动多，售后产品不易维护和升级，而且开发调试人员必须具备熟练的电磁加热底层开发经验才能胜任。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种的双芯片控制的电磁加热控制系统，并提供应用级的接口控制方式，通过控制面板简单的控制命令即可处理复杂的电磁加热系统，从而简化了开发过程，减少了不必要的重复劳动过程。
本发明是这样实现的：本系统包括设置在下壳体内的功率控制部分(简称主控制板，下同)和与其相连接且设置在上壳体内的界面控制部分(简称控制面板，下同)。主控制板和控制面板上各设置有一个控制芯片，所述的主控制板还包括通讯模块，并与微控制器相连接，所述控制面板还包括控制芯片、通讯模块和功能处理模块，控制芯片分别与通讯模块和功能模块相连接，主控制板的通讯模块和控制面板的通讯模块相连接，
主控制板上的控制芯片(简称微控制器，下同)用于电磁加热过程中的功率控制，故障保护，温度及电压电流A/D数据采样和风扇驱动等；控制面板上的控制芯片用于按键、显示控制模块的人机交互界面的处理以及功能菜单流程的实现，并用于控制主控制板的功率输出和功率大小、接收主控制板发送来的检测到的温度数据、电压数据以及各种故障保护信息，根据接收的数据控制电磁加热。
所述的主控制板和控制面板之间采用I2C总线或串行总线及相应的供电线路相连接，I2C总线或串行总线上的传输协议为IHComm通讯协议(InductionHeating communication Protocol)。
本发明采用此双控方式的优势在于把电磁加热中的功率控制、故障保护等与性能密切相关的复杂控制部分的软硬件集成到主控制板中，由专门处理芯片去处理，使之成为一个独立通用的系统组成要件，任何第三方开发人员，无论其对电磁加热的底层控制、保护技术熟悉与否，只需要遵循规范的IHComm通讯协议，即可简单方便的控制电磁加热，将极大地提高电磁加热应用项目的开发效率和降低开发难度，提高系统可靠性和稳定性。
附图说明
图1为现有背景技术的控制线路组成方框图；
图2为本发明的控制线路方框图。
具体实施方式
如图2所示，本系统包括设置在下壳体内的功率控制部分1(简称主控制板，下同)和与其相连接且设置在上壳体内的界面控制部分3(简称控制面板，下同)。主控制板1和控制面板3上各设置有一个控制芯片(即微控制器10和控制芯片4)，所述的主控制板1还包括第一通讯模块9，并与微控制器10相连接，所述控制面板3还包括控制芯片4、第二通讯模块8和功能处理模块7，控制芯片4分别与第二通讯模块8和功能模块7相连接，主控制板1的第一通讯模块9和控制面板3的第二通讯模块8相连接，
主控制板1上的微控制器10用于电磁加热过程中的功率控制，故障保护，温度及电压电流A/D数据采样和风扇驱动等；控制面板3上的控制芯片用于按键、显示等人机交互界面的处理以及功能菜单流程的实现，并用于控制主控制板1的功率输出和功率大小、接收主控制板1发送来的检测到的温度数据、电压数据以及各种故障保护信息，根据接收的数据控制电磁加热。
所述的主控制板1和控制面板3之间采用I2C总线或串行总线及相应的供电线路(5V，18V电源)相连接，I2C总线或串行总线上的传输协议为IHComm通讯协议(Induction Heating communication Protocol)。
主控制板1与控制面板3之间的通讯控制流程如下：控制面板3根据从人机交互界面12收到的用户功率大小要求，通过第二通讯模块8转化成符合IHComm协议的数据帧，然后发送到主控制板1，主控制板1收到后，首先校验数据是否正确，如正确，则按要求输出功率；如错误，则要求重发。当控制面板3需要获取各种温度数据时，则发送读命令，主控制板1收到后，将采样到的数据通过第一通讯模块9转化成符合IHComm协议的数据帧回送到控制面板3，控制面板3即可依此数据进行下一步的功能处理。当主控制板1检测到各种故障状态之后，也会通过第一通讯模块9把故障代码发送到控制面板3，控制面板3根据收到的故障代码通过人机交互界面12反映出来，通知用户系统处于故障状态。
所述的主控制板1上的微控制器10的型号为HMS87C1204A。
所述的主控制板1包括整流模块5、加热线圈功率控制模块、逆变模块6、自适应同步电路模块15、第一通讯模块9、微控制器10、电流检测电路14和电压检测电路13。整流模块5连接至市电交流电源，其直流输出施加至逆变模块6，逆变模块6向加热线圈2提供交变电流，使处在交变磁场中的金属受热负载表面感应涡流而发热，逆变器件的工作参数由加热线圈功率控制模块控制，金属受热负载设置在壳体上部的加热台面，加热线圈功率控制模块设置在微控制器10中，第一通讯模块9接收到控制面板3发送来的控制命令后，由微控制器10内嵌的实时控制程序软件进行处理，电流检测电路14和电压检测电路13均与微控制器10中的加热线圈功率控制模块相连接，并向其提供加热线圈功率调整信息，自适应同步电路模块15分别与电流检测电路14、逆变模块6、微控制器10相连接，并跨接在加热线圈2的两端，能够降低逆变器件的自身发热。
所述的主控制板1还包括为各电路与模块提供5V、18V直流电源的整流稳压电源电路11。
所述的微控制器10，还包括风扇控制模块、保护控制模块和报警控制模块，风扇控制模块与冷却风扇相连接，控制其运转，保护控制模块与自适应同步电路模块相连接，共同对加热线圈进行保护，报警控制模块与报警器件如蜂鸣器相连接，在工作出现异常时，发出报警信号。
所述的保护控制模块中包含了过电流保护电路、绝缘门极晶体管的集电极高压保护电路，都采用硬件比较器，实现高可靠的快速保护，使绝缘门极晶体管工作在可靠的电压、电流范围内。
所述的逆变模块6是采用绝缘门极晶体管的单管谐振模块。220V交流市电经整流模块5整流成约310V直流，施加至单管谐振逆变模块6上，单管谐振逆变模块6产生交变磁场，使处在交变磁场中的金属受热负载表面感应出涡流，从而达到高效率的加热效果。单管谐振逆变模块6是通过微控制器10中加热线圈功率控制模块结合自适应同步电路模块15实施控制，做到在不同功率段实现在绝缘门极晶体管的集电极电压最低时导通，减少导通损耗，降低逆变器件绝缘门极晶体管的自身发热。
整个电路都是由微控制器10内嵌的实时控制程序软件控制。通过电压检测电路13和电流检测电路14实现加热线圈2功率的自动调节，通过人机交互界面12接收用户命令，实现用户需要的功能，通过测温处理程序实现对发热器件绝缘门极晶体管的保护，以及受热负载的温度测定。
所述的控制面板3包括控制芯片4、显示控制模块的人机交互界面12、功能处理模块7和通讯模块8，控制芯片4分别与人机交互界面12、功能处理模块7和通讯模块连接8。各模块处理均由控制芯片4参与，人机交互界面12接收用户命令，控制芯片4根据用户的命令通过第二通讯模块8与主控制板1进行通讯，功能处理模块7根据接收到的主控制板1发来的数据，决定各功能的控制流程，从而实现用户需要的功能。

Claims (4)

1、一种双控电磁加热控制系统，包括设置在下壳体内的主控制板和设置在上壳体内的控制面板；
所述主控制板中包括整流模块、逆变模块、自适应同步电路模块、微控制器、整流稳压电源电路、电流检测电路和电压检测电路，所述微控制器中设有加热线圈功率控制模块；其中，所述电流检测电路和电压检测电路均与微控制器中的加热线圈功率控制模块相连接，并向其提供加热线圈功率调整信息；所述自适应同步电路模块分别与电流检测电路、逆变模块、微控制器相连接，并跨接在加热线圈的两端；
所述控制面板包括显示控制模块的人机交互界面；
其特征在于，所述主控制板中还包括与微控制器相连接的通讯模块；
所述控制面板中还包括控制芯片、通讯模块和功能处理模块，所述控制芯片(4)分别与通讯模块(8)和功能模块(7)相连接，所述主控制板的通讯模块和控制面板的通讯模块相连接；
所述主控制板上的微控制器用于电磁加热过程中的功率控制，故障保护，温度及电压电流A/D数据采样和风扇驱动的处理；
所述控制面板上的控制芯片用于按键、显示控制模块的人机交互界面的处理以及功能菜单流程的实现，并用于控制主控制板的功率输出和功率大小、接收主控制板发送来的所检测到的温度数据、电压数据以及各种故障保护信息，根据接收的数据控制电磁加热。
2、根据权利要求1所述的双控电磁加热控制系统，其特征在于，所述主控制板中的通讯模块和控制面板中的通讯模块之间采用串行总线及相应的供电线路相连接。
3、根据权利要求2所述的双控电磁加热控制系统，其特征在于，所述串行总线上的传输协议为IHComm通讯协议。
4、根据权利要求1-3中任一项所述的双控电磁加热控制系统，其特征在于，所述主控制板中的通讯模块接收到控制面板中的通讯模块发送来的控制命令后，由微控制器内嵌的实时控制程序进行处理，其通讯控制流程如下：控制面板根据从人机交互界面收到的用户功率大小要求，通过通讯模块转化成符合IHComm协议的数据帧，然后发送到主控制板，主控制板收到后，首先校验数据是否正确，如正确，则按要求输出功率，如错误，则要求重发；当控制面板需要获取各种温度数据时，则发送读命令，主控制板收到后，将采样到的数据通过通讯模块转化成符合IHComm协议的数据帧回送到控制面板，控制面板即可依此数据进行下一步的功能处理；当主控制板检测到各种故障状态之后，也会通过通讯模块把故障代码发送到控制面板，控制面板根据收到的故障代码通过人机交互界面反映出来，通知用户系统处于故障状态。
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