CN101711648B - 一种食品加工机 - Google Patents

Abstract

一种食品加工机，包括主机、交流串激电机、刀具、加热组件和控制电路，控制电路中设有调速电路，调速电路包括整流电路、强弱电隔离器件、功率开关管、续流管和CPU，整流电路向功率开关管提供直流控制电源，强弱电隔离器件连接功率开关管的控制端，CPU产生的脉冲控制信号输入到强弱电隔离器件中，控制强弱电隔离器件的工作，从而触发功率开关管的导通，功率开关管接入电机的供电电路中，使得CPU产生的脉冲控制信号对电机调速，续流管与电机相连接构成续流回路，使得电机中的电感储能放电维持电机继续运转。本发明采用交直流两用串激电机，通过功率开关管变频变脉宽控制调速，电机转速平滑稳定，电磁噪声小，铁损小效率高。

Description

一种食品加工机

技术领域

本发明涉及一种食品加工机，尤其涉及一种具有调速控制电路的食品加工机。

背景技术

串激电机可以适用于交流和直流电源，且起动力矩大，转速高，尤其是在直流驱动方式下，转速更高。该种类型的电机能够很好的满足豆浆机的需要。为了实现对豆浆机中的串激电机的调速控制，现有技术中出现了针对豆浆机电机控制的调速电路。例如中国专利号为CN200820043323.9号发明专利，公告日为2008年11月12日，公开了一种无级调速豆浆机，包括机头、盛浆容器，机头上安装有电机，电机通过单片机智能控制电路控制运转，所述电机(M)的主电路中串接一控制电机转速的可控硅，所述单片机的一个I/O输出端经电阻(R1)与光耦可控硅(U1)的控制极电连接，光耦可控硅(U1)的阴极接可控硅(TRI)的控制极，光耦可控硅(U1)的阴极串接电阻(R2)后与供电电路电连接。该方案通过单片机控制可控硅的导通，实现对电机的无级调速。再如中国专利号为CN200810198161.0号发明专利申请文本，公开日为2009年1月28日，公开了一种制浆机电路，包括控制单元、执行单元和电源单元，所述控制单元包括中央处理芯片，所述执行单元包括并联的电机和电加热装置，其中电机串联有一个双向可控硅，电加热装置串联有第二继电器；所述中央处理芯片通过光耦控制电路与双向可控硅连接，所述中央处理芯片通过第二继电器控制电路与电加热装置连接；所述控制单元包括与中央处理芯片连接用于检测电源信号的过零检测电路。由于电路中有双向可控硅和过零检测电路，所以可实现无级调速，以达到慢速启动、慢速停止或慢速搅拌的目的。上述两方案中，采用的开关组件均是可控硅，用可控硅原理调速，使得电机转速不均匀，电机动载荷大，造成电机冲击大，且电磁噪声大，并电机效率低，耗损发热严重，温度高，电机易损，可靠性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种能够使电机运转平滑稳定，电磁噪声小，效率高的食品加工机。

按照本发明提供的一种食品加工机，包括主机、安装在所述主机内的交流串激电机、由所述电机驱动的刀具、加热组件和控制电路，所述控制电路中设有调速电路，所述调速电路包括整流电路、强弱电隔离器件、功率开关管、续流管和CPU，所述整流电路向所述功率开关管提供直流控制电源，所述强弱电隔离器件连接功率开关管的控制端，所述CPU产生的可变频率或可变脉宽的脉冲控制信号输入到所述强弱电隔离器件中，控制所述强弱电隔离器件的工作，从而触发所述功率开关管的导通，所述功率开关管接入电机的供电电路中，使得所述CPU产生的脉冲控制信号对所述电机实现变频或变脉宽的调速，所述续流管与电机相连接构成续流回路，使得电机中的电感储能放电维持电机继续运转。

按照本发明提供的一种食品加工机，还具有如下附属技术特征：

所述加热组件与所述调速电路相连接，所述调速电路对所述加热组件实现可变频或可变脉宽的无级功率调节。

所述强弱电隔离器件采用光耦器件，所述光耦器件连接在所述功率开关管的控制端，所述CPU的脉冲控制信号输出端与所述光耦器件的控制端相连接。

所述续流管与电机并联后连接于所述功率开关管的一端，在所述功率开关管关断后，所述续流管与电机构成续流回路。

所述续流管为快速恢复二极管。

在所述整流电路之后设置有滤波电路。

在所述滤波电路之后设置有稳压电路，所述稳压电路将脉动直流变为稳定直流作为所述功率开关管的控制电源。

还包括有开关继电器，所述开关继电器分别接入所述电机和加热组件电路中，所述开关继电器的接通早于所述功率开关管的接通，所述开关继电器的断开晚于所述功率开关管IGBT的断开。

所述功率开关管采用功率开关管IGBT或场效应管。

所述CPU采用单片机。

按照本发明提供的一种食品加工机与现有技术相比具有如下优点：首先，本发明采用交直流两用串激电机，通过功率开关管变频变脉宽控制，电机转速平滑稳定，电磁噪声小，效率高，较常用的双向可控硅无级调速，性能有较大的提高；其次，本发明设置有续流管，使得在功率开关管在关断时，续流管与电机构成续流回路，续流管使电机的电感储能起再生作用，功率开关管功率损耗明显减少；再次，本发明的电机运行更加平稳，运行噪音减小，铁损小电机发热少，温度降低，电机寿命提高，电磁骚扰小，整机安全可靠性提高。

附图说明

图1是本发明的电路框图。

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

参见图1和图2，在本发明给出的一种食品加工机，包括主机、安装在所述主机内的交流串激电机、由所述电机驱动的刀具、加热组件和控制电路，所述控制电路中设有调速电路，所述调速电路包括整流电路1、强弱电隔离器件4、功率开关管IGBT5、续流管6和CPU。所述CPU采用单片机。所述整流电路1向所述功率开关管IGBT5提供直流控制电源，所述强弱电隔离器件4连接功率开关管IGBT的控制端G，所述CPU产生的可变频率或可变脉宽的脉冲控制信号输入到所述强弱电隔离器件4中，控制所述强弱电隔离器件4的工作，从而触发所述功率开关管IGBT的导通，所述功率开关管IGBT接入电机8的供电电路中，使得所述CPU产生的脉冲控制信号对电机8实现变频或变脉宽的调速，所述续流管6与电机8相连接构成续流回路，使得电机8中的电感储能放电维持电机继续运转。本发明设置了强弱电隔离器件4，所述CPU通过控制强弱电隔离器件4的通断，实现对于强电通断的控制，可以直接使用市电。本发明的CPU通过强弱电隔离器件4间接控制所述功率开关管IGBT，所述CPU输出的可变频或可变脉宽的脉冲信号可以控制功率开关管IGBT的通断，从而实现对电机8的供电电源的频率或脉宽的调整，最终达到电机调速的目的。本发明的调速电路是针对串激电机而设计，能够满足串激电机的平滑无级调速需求。电机转速平滑，无冲击，电能转化为机械能，提高了电机做功能力，同时电机由交流变为直流供电，电机铁损有很大减小，电机效率进一步提高。本发明的功率开关管还可以采用场效应管。

本发明由于采用串激电机，在所述功率开关管IGBT关断时，电机8处于失电状态，影响电机8的平稳运行。为了保证电机8的继续运转，本发明增加了续流管6。所述续流管6与电机8并联后连接于所述功率开关管IGBT的一端C，在所述功率开关管IGBT关断后，所述续流管6与电机8构成续流回路。由于电机是电感负载，由电阻和电感组成，在脉冲高电平期间，功率开关管IGBT导通，Vce为零，电机通电而转动，同时电机电感储能，在脉冲低电平期间，功率开关管IGBT关断，电机储能电感向续流管6放电，电流方向不变，电机继续运转，续流管6使电机的电感储能起再生作用，功率开关管IGBT功率损耗明显减少。并且使得电机8的运行更加平稳。

参见图1和图2，在本发明给出的上述实施例中，所述加热组件10与所述调速电路相连接，所述调速电路对所述加热组件10实现可变频或可变脉宽的功率调节。所述加热组件10的供电电路中还串接有开关继电器9，该开关继电器9同样由CPU控制，通断次序与开关继电器7相同，同样可以实现继电器零电流通断。本发明通过调速电路对加热组件10进行功率调节，使加热组件10实现无级功率调节，可以更好的满足对豆浆进行加热熟化的工艺要求。改进现行的恒功元件断续加热调功方法。

参见图1和图2，在本发明给出的上述实施例中，所述续流管6为快速恢复二极管。采用快速恢复二极管可以满足续流回路的快速切换，使得电机8和续流管6构成合格的续流回路，满足电机8的运行需求，也最大限度的减少功率开关管IGBT的功耗。

参见图1和图2，在本发明给出的上述实施例中，所述强弱电隔离器件4采用光耦器件，所述光耦器件连接在所述功率开关管IGBT的控制端G，所述CPU的脉冲控制信号输出端与所述光耦器件的控制端相连接。本发明由于采用光耦器件，使得CPU的控制信号与市电隔离，增加了安全性。当然，本发明的强弱电隔离器件4也可以采用变压器，或者是其他形式的强弱电隔离器件。

参见图1和图2，在本发明给出的上述实施例中，在所述整流电路1之后设置有滤波电容2。在所述滤波电路2之后设置有稳压电路3，所述稳压电路3将脉动直流变为稳定直流作为所述功率开关管IGBT的控制电源。所述整流电路1为桥堆整流电路，所述滤波电路2对整流电路1整流后的电源进行滤波。而稳压电路3对整流、滤波后的电源进行稳压，满足功率开关管IGBT对于稳定电源的需求，使得功率开关管IGBT更好的工作，满足调速的需要。

参见图1和图2，在本发明给出的上述实施例中，还包括有开关继电器7，所述开关继电器7接入电机8电路中，所述开关继电器7的接通早于所述功率开关管IGBT的接通，所述开关继电器7的断开晚于所述功率开关管IGBT的断开。本发明开关继电器7的通断由CPU控制，由于开关继电器7的接通早于功率开关管IGBT的接通，使开关继电器7在无电流的情况下接通，开关继电器7的断开晚于功率开关管IGBT的断开，使开关继电器7在无电流的情况下断开。因此，本发明的开关继电器7是在无电流的情况下动作，减少了开关继电器触点的老化烧蚀以及触点的分断火化电磁骚扰。该开关继电器7也可以安装在主供电线路中。

本发明的电机控制过程如下：单片机CPU先通过I/O输出控制信号，使开关继电器7触点吸合，实现触点零电流开通，单片机CPU I/O输出脉冲信号到光藕器件4，其脉冲逐渐增加，使电机实现软起动，电机平均的功率逐渐增加，达到所需转速。因此，在电机8起动初期，电机转速是逐步提高，利于串激电机的平稳起动。由于电机是电感负载，由电阻和电感组成，在脉冲高电平期间，功率开关管IGBT导通，Vce为零，电机8通电而转动，同时电机电感储能，在脉冲低电平期间，IGBT关断，电机储能电感向续流管6放电，电流方向不变，电机继续运转，续流管6使电动机的电感储能起再生作用，IGBT功率损耗明显减少，根据豆浆工艺在不同阶段的要求，CPU I/O输出不同频率的脉冲和/或脉宽，实现无级控制电机转速，单片机集成电路CPU在关闭电机时，先将I/O到光藕器件4的脉冲信号输出为零，再关闭继电器7，实现触点零电流的关断。

加热组件的控制过程：开始加热，单片机CPU输出控制信号，开关继电器9通电，触点闭合，实现零电流的开通，单片机I/O输出脉冲信号，到光藕器件4的输入端，功率开关管5得脉冲控制信号，加热组件10供电，控制脉冲信号的占空比不同，电加热管得无级调节的电功率，根据豆浆程序的要求，控制所需的功率，关闭加热时，先关闭单片集成电路到光藕器件4的信号，再关闭开关继电器9实现触点零电流的关断。

本发明的食品加工机包括有豆浆机，米糊机，榨汁机等粉碎加热类食品加工机器。由于采用了串激电机，使得刀具转速更高，运行更加平稳，对于食物的粉碎更好，制出的成品口感更佳。而由于采用上述串激电机的调速电路，更能增加和满足粉碎工艺无级调速的需要。

Claims (10)

1.一种食品加工机，包括主机、安装在所述主机内的交流串激电机、由所述电机驱动的刀具、加热组件和控制电路，所述控制电路中设有调速电路，所述调速电路包括整流电路、强弱电隔离器件、功率开关管、续流管和CPU，其特征在于：所述整流电路向所述功率开关管提供直流控制电源，所述强弱电隔离器件连接功率开关管的控制端，所述CPU产生的可变频率或可变脉宽的脉冲控制信号输入到所述强弱电隔离器件中，控制所述强弱电隔离器件的工作，从而触发所述功率开关管的导通，所述功率开关管接入电机的供电电路中，使得所述CPU产生的脉冲控制信号对所述电机实现变频或变脉宽的调速，所述续流管与电机相连接构成续流回路，使得电机中的电感储能放电维持电机继续运转。

2.如权利要求1所述的一种食品加工机，其特征在于：所述加热组件与所述调速电路相连接，所述调速电路对所述加热组件实现可变频或可变脉宽的无级功率调节。

3.如权利要求1所述的一种食品加工机，其特征在于：所述强弱电隔离器件采用光耦器件，所述光耦器件连接在所述功率开关管的控制端，所述CPU的脉冲控制信号输出端与所述光耦器件的控制端相连接。

4.如权利要求1所述的一种食品加工机，其特征在于：所述续流管与电机并联后连接于所述功率开关管的一端，在所述功率开关管关断后，所述续流管与电机构成续流回路。 

5.如权利要求3所述的一种食品加工机，其特征在于：所述续流管为快速恢复二极管。

6.如权利要求1所述的一种食品加工机，其特征在于：在所述整流电路之后设置有滤波电路。

7.如权利要求6所述的一种食品加工机，其特征在于：在所述滤波电路之后设置有稳压电路，所述稳压电路将脉动直流变为稳定直流作为所述功率开关管IGBT的控制电源。

8.如权利要求1所述的一种食品加工机，其特征在于：还包括有开关继电器，所述开关继电器分别接入所述电机和所述加热组件电路中，所述开关继电器的接通早于所述功率开关管的导通，所述开关继电器的断开晚于所述功率开关管的断开。

9.如权利要求1所述的一种食品加工机，其特征在于：所述功率开关管采用功率开关管IGBT或场效应管。

10.如权利要求1所述的一种食品加工机，其特征在于：所述CPU采用单片机。 

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