CN102378424A - 一种电磁炉及其控制电路、自动/半自动烹饪设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁炉及其控制电路、自动/半自动烹饪设备，所述电磁炉控制电路包括电流信号采集电路、控制信号发生电路及线圈驱动电路，所述电流信号采集电路与所述控制信号发生电路连接，所述控制信号发生电路与所述线圈驱动电路连接，所述电流信号采集电路采集所述电磁炉的加热线圈中的电流信号并向所述控制信号发生电路输出，所述控制信号发生电路根据所述电流信号产生频率控制信号并向所述线圈驱动电路输出，所述线圈驱动电路根据所述频率控制信号驱动所述电磁炉的加热线圈。本发明的电磁炉控制电路，能够精确地控制电磁炉的热功率，保证电磁加热的稳定性和一致性。

Description

一种电磁炉及其控制电路、自动/半自动烹饪设备

技术领域

本发明涉及一种电磁炉及其控制电路、自动/半自动烹饪设备。

背景技术

电磁炉作为一种新兴的烹饪工具，已日渐被人们所接受，相对于燃气炉具，电磁炉具有高效节能的优点。电磁炉一般采用市电作为工作电源，然而，现有的电磁炉对加热功率并没有良好的控制，容易造成在市电或负载特性发生变化时，加热功率也随之变化，电磁炉加热稳定性较差。对热功率的调节控制精度有限，难以保证加热的一致性，不能充分发挥电磁炉的优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电磁炉及其控制电路，能够精确地控制电磁炉的热功率输出。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种电磁炉控制电路，包括电流信号采集电路、控制信号发生电路及线圈驱动电路，所述电流信号采集电路与所述控制信号发生电路连接，所述控制信号发生电路与所述线圈驱动电路连接，所述电流信号采集电路采集所述电磁炉的加热线圈中的电流信号并向所述控制信号发生电路输出，所述控制信号发生电路根据所述电流信号产生电磁线圈谐振频率控制信号并向所述线圈驱动电路输出，所述线圈驱动电路根据所述电磁线圈谐振频率控制信号驱动所述电磁炉的加热线圈。

在所述电磁炉控制电路的一种实施例中，所述电流信号采集电路与所述控制信号发生电路之间还连接有信号调理电路，所述信号调理电路对所述电流信号采集电路输入的电流信号进行信号调理，并将调理后的信号输出到所述控制信号发生电路。

在所述电磁炉控制电路的一种实施例中，所述信号调理电路包括转换电路，所述转换电路为电流/电压转换电路、电流/表征电流的频率转换电路或电流/PWM转换电路。

在所述电磁炉控制电路的一种实施例中，所述信号调理电路还包括连接在所述转换电路与所述控制信号发生电路之间的低通滤波电路。

在所述电磁炉控制电路的一种实施例中，所述信号调理电路还包括连接在所述转换电路与所述低通滤波电路之间的信号放大电路。

在所述电磁炉控制电路的一种实施例中，所述控制信号发生电路包括依次连接的闭环控制电路和频率转换电路；所述闭环控制电路对所述信号调理电路输入的调理后信号进行闭环控制而产生控制信号并输出到所述频率转换电路，所述频率转换电路对输入的控制信号进行转换，产生频率控制信号。

在所述电磁炉控制电路的一种实施例中，所述频率转换电路为电压/频率转换电路、表征电流的频率/电磁线圈谐振频率转换电路或PWM/频率转换电路。

在所述电磁炉控制电路的一种实施例中，所述闭环控制电路为单片机。

本发明也提供了一种电磁炉，包括上述任一种的控制电路。

本发明还提供了一种电磁加热的自动/半自动烹饪设备，包括上述任一种的控制电路。

本发明的有益效果在于：

通过加热线圈的电流信号采集，而相应产生控制信号，控制高频交流电的频率而控制电磁炉的输出热功率，从而能够以闭环的方式自动精确地对电磁炉的热功率输出加以控制，保证电磁炉加热的稳定性和一致性，充分发挥出电磁炉的优势。

附图说明

图1为本发明一种实施例的电磁炉工作原理图；

图2为本发明一种实施例的电磁炉控制电路结构图；

图3为本发明一种实施例的电压频率转换电路的原理图；

图4为本发明一种实施例的线圈驱动电路的原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，图1示出了电磁炉的基本工作原理，为简略起见，图中仅示出了与电磁炉加热相关的部分，包括加热线圈(加热线圈盘)1、陶瓷台板2、电磁炉锅3。电磁炉的其他部分并未在图1示出，本领域技术人员能够理解，电磁炉还包含其他必要部件。

电磁炉一般是通过加热线圈盘来进行加热，以用来实现烹饪。其基本的工作原理是，工作电源经过整流器转换为直流电，再经高频电力转换装置从直流电变为30kHz±Δf的高频交流电，该高频交流电被施加在加热线圈盘的加热线圈1上，其磁力线穿透电磁炉的陶瓷台板2(微晶板)而作用于烹饪用的电磁炉锅具3(一般为金属锅)上，电磁炉锅具3在此高频交变磁场作用下，因电磁感应产生涡流4，涡流4克服电磁炉锅具3内阻而流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热即烹调的热源。

由此可见，电磁炉的热功率与加热线圈中的交变磁场强度有关，而交变磁场强度又与施加在加热线圈，也即电磁线圈上的高频交流电有关，我们知道，电磁线圈是一种感性负载，其感抗为Z＝SL，其中，L为电磁线圈的电感值，S＝2πf，f为施加在电磁线圈上的高频交流电的频率。如此，根据电压电流公式I＝U/Z可知，当施加电压固定时，只要控制电磁线圈上的高频交流电频率，即可相应控制电磁线圈上的高频交流电的大小，进而控制电磁线圈中的交变磁场强弱，从而达到控制电磁炉的热功率目的。

为此，本发明实施例的电磁炉控制电路，采用闭环控制技术，通过采集电磁线圈的电流信号作为反馈，产生相应的频率控制信号以控制线圈驱动电路进行线圈驱动，从而能够控制电磁线圈的交变磁场强度，并因此精确地控制了电磁炉的热功率。

如图2所示，电磁炉控制电路包括电流信号采集电路、信号调理电路、控制信号发生电路及线圈驱动电路。其中，电流信号采集电路，在本例中使用霍尔(Hall)传感器，由霍尔传感器采集电磁线圈的电流信号。另外，由于本发明的输入电信号采用电流信号，而非功率信号，其使电磁炉磁通量和电流强度成线性关系，因此采集电流信号更能反映实际加热功率信息。

由于电流信号通常较难处理，因而可以首先对电流信号进行信号调理。即，将采集到的电流信号输出到与电流信号采集电路相连的信号调理电路，信号调理电路包括转换电路，转换电路可以为电流/电压转换电路、电流/表征电流的频率转换电路或电流/PWM转换电路，以将采集到的电流信号转换为电压信号、表征电流的频率信号、或者PWM信号。

进一步的，信号调理电路还可以包括连接在转换电路与控制信号发生电路之间的低通滤波电路，用来进行转换后的信号的低通滤波。更进一步，信号调理电路还包括连接在转换电路与低通滤波电路之间的信号放大电路，以在低通滤波之前对转换后的信号进行放大。

在图2的示例中，信号调理电路包括依次相连的电流/电压转换电路、信号放大电路和低通滤波电路，以便依次对输入的电流信号进行电流/电压转换、对转换后的电压信号进行信号放大、对放大的电压信号进行低通滤波。

信号调理完毕后，信号调理电路将调理后的电压信号输出到与信号调理电路相连的控制信号发生电路，控制信号发生电路包括依次相连的闭环控制电路和频率转换电路。闭环控制电路，根据输入的调理后信号，利用闭环控制算法计算得出控制信号并将该控制信号输出到频率转换电路，在图2的示例中，频率转换电路为电压/频率转换电路，需要注意的是，在本文中，如非特别指出，频率是指电磁线圈谐振频率；频率控制信号即指电磁线圈谐振频率控制信号。可以理解，频率转换电路也可以是表征电流的频率/电磁线圈谐振频率转换电路(注意到此处的转换是频率到频率的转换，前一频率是表征电流的频率；后一频率是电磁线圈谐振频率，也即本文非特别指出时所指的频率)、PWM/频率转换电路。

图3为控制信号发生电路的频率转换电路的原理图，从图中可以看出，其频率的变化，是采用数字电位器，其可以使阻抗与数字量成线性关系，即，其可以使输出电功率为变频无级功率，具有连续性，而非通断型，通过电流信号采集电路所采集的电流匹配相应的频率输出，其输出功率没有功率突变。

线圈驱动电路的原理图如图4所示，从原理图中可以看出，本发明使用的是变频无级功率控制，因此，其可以严格根据曲线完成功率输出。

闭环控制算法，主要过程是：设定被控参数目标值，然后根据被控目标的被控参数的当前值反馈与被控参数目标值的比较结果，产生相应的控制调节信号，通过控制调节信号将被控目标的被控参数向被控参数目标值靠近。在本例中，被控目标即电磁线圈，被控参数为电磁线圈中的高频交流电，被控参数目标值例如可以是设定的输出热功率，对设定的输出热功率进行换算，例如可以通过实验测量得到该输出热功率对应所需的电压信号目标值，将由电流信号采集电路反馈并经信号调理电路调理后得到的电压信号输入值与所述电压信号目标值进行比较，则可得出需要的电压控制信号。

电压/频率转换电路，例如为压控振荡器，对输入的电压控制信号进行电压/频率转换而得到频率控制信号，频率控制信号被送入到线圈驱动电路以控制线圈驱动电路生成相应的驱动信号驱动电磁线圈。由于根据电磁线圈的电流信号反馈，通过闭环控制得出频率控制信号来控制线圈驱动电路驱动电磁线圈，这样通过精确地控制交变频率，也就相应地控制了电磁线圈的交变电流，进而控制了交变磁场强度，从而可以精确的控制电磁炉的热功率。

本发明的控制电路，可以应用在电磁炉或者电磁加热的自动/半自动烹饪设备中，能够高效快捷的控制当前热功率，控制精度高，保证了电磁炉的稳定性和一致性，控制方式简单可靠。由于其高精度的输出热功率控制，可以实现接近连续的热功率输出值，即可以实现上百个档位的热功率输出，每一档位的输出热功率的差值极小，与现有的电磁炉的各档位输出的热功率离散化，也即各档位的热功率差值较大相比，具有明显的优势。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电磁炉控制电路，其特征在于，包括电流信号采集电路、控制信号发生电路及线圈驱动电路，所述电流信号采集电路与所述控制信号发生电路连接，所述控制信号发生电路与所述线圈驱动电路连接，所述电流信号采集电路采集所述电磁炉的加热线圈中的电流信号并向所述控制信号发生电路输出，所述控制信号发生电路根据所述电流信号产生电磁线圈谐振频率控制信号并向所述线圈驱动电路输出，所述线圈驱动电路根据所述电磁线圈谐振频率控制信号驱动所述电磁炉的加热线圈。

2.如权利要求1所述的电磁炉控制电路，其特征在于，所述电流信号采集电路与所述控制信号发生电路之间还连接有信号调理电路，所述信号调理电路对所述电流信号采集电路输入的电流信号进行信号调理，并将调理后的信号输出到所述控制信号发生电路。

3.如权利要求2所述的电磁炉控制电路，其特征在于，所述信号调理电路包括转换电路，所述转换电路为电流/电压转换电路、电流/表征电流的频率转换电路或电流/PWM转换电路。

4.如权利要求3所述的电磁炉控制电路，其特征在于，所述信号调理电路还包括连接在所述转换电路与所述控制信号发生电路之间的低通滤波电路。

5.如权利要求4所述的电磁炉控制电路，其特征在于，所述信号调理电路还包括连接在所述转换电路与所述低通滤波电路之间的信号放大电路。

6.如权利要求1～5任一所述的电磁炉控制电路，其特征在于，所述控制信号发生电路包括依次连接的闭环控制电路和频率转换电路；所述闭环控制电路对所述信号调理电路输入的调理后信号进行闭环控制处理而产生控制信号并输出到所述频率转换电路，所述频率转换电路对输入的控制信号进行转换，产生频率控制信号。

7.如权利要求6所述的电磁炉控制电路，其特征在于，所述频率转换电路为电压/频率转换电路、表征电流的频率/电磁线圈谐振频率转换电路或PWM/频率转换电路。

8.如权利要求6所述的电磁炉控制电路，其特征在于，所述闭环控制电路为单片机。

9.一种电磁炉，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的控制电路。

10.一种电磁加热的自动/半自动烹饪设备，其特征在于，包括如权利要求1～8任一所述的控制电路。

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