CN102755121B - 烤面包炉电子防卡保护装置 - Google Patents

Abstract

一种烤面包炉电子防卡保护装置，涉及烤面包炉，特别涉及烤面包炉的防卡保护装置。该保护装置，包括电源电路、保护驱动电路、阻容降压电路、继电器电路；所述电源电路，从发热丝抽头输出的交流电经整流稳压电路分别提供给控制电路和保护驱动电路；所述保护驱动电路包括延时触发电路和开关电路，用于启动阻容降压电路；所述阻容降压电路包括电阻、X2安规电容、整流二极管、稳压管和电容，通过保护驱动电路驱动并提供稳定电压给继电器电路；所述继电器电路包括继电器、放电二极管，控制发热丝电源与阻容降压电路电源的开闭。本发明在保证产品安全性能不变的情况下，节约了烤面包炉的内部空间，大大降低了产品成本，同时还提高了产品的安全性能。

Description

烤面包炉电子防卡保护装置

技术领域

本发明涉及烤面包炉，特别涉及烤面包炉的防卡保护装置。

背景技术

澳大利亚SAA以往的安规要求是当面包片将升降机构卡死时，烘烤面包的时间达到设定的烤制时间后，机器能自动断开发热丝与电源L线、N线连接。这个功能使用机械的防卡死装置就能实现，现在市面的烤面包炉基本都具有此种机械防卡死结构。

现在SAA新的安规要求对烤面包炉提出了当外力将襟手完全下压后，烤面包炉达到设定的烤制时间后，机器能自动断开发热丝与电源L线、N线连接。使用传统的机械防卡死方案实现不了这个功能，另外，从现在对小家电安全要求的发展趋势看，以后欧盟对烤面包炉也有可能会实施这项安规要求。传统的烤面包炉控制电源使用的是从发热丝上抽取10V左右的交流电，通过整流稳压获得控制部分需要的12V和5V直流电，当发热丝断电后，控制部分就没电了，所以，当使用继电器切断发热丝电源时，会遭遇“控制部分输出防卡死保护信号→继电器线圈通电→继电器触点断开→发热丝断电→控制部分断电→继电器线圈断电→继电器触点重新吸合→发热丝重新通电”这样一个过程，实现不了所要求的发热丝断电功能。

现在的产品常常使用一个独立电源为控制部分供电，这样就保证了在发热丝断电后继电器还能稳定吸合。但这个方案的缺点就是烤面包炉需要较大的内部空间，使产品尺寸增大，不仅增加了成本，而且影响产品的外观，导致产品缺乏竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠的、自供电的烤面包炉电子防卡保护装置。

本发明为达到上述目的所采用的一个技术方案是：一种烤面包炉电子防卡保护装置，包括电源电路、保护驱动电路、阻容降压电路、继电器电路；

所述电源电路，从发热丝抽头输出的交流电经整流稳压电路分别提供给控制电路和保护驱动电路；

所述保护驱动电路包括延时触发电路和开关电路，用于启动阻容降压电路，延时触发电路提供触发电压给开关电路；

所述阻容降压电路包括电阻、X2安规电容、整流二极管、稳压管和电容，通过保护驱动电路驱动并提供稳定电压给继电器电路；

所述继电器电路包括继电器、放电二极管，控制发热丝电源与阻容降压电路电源的开闭；

其中，所述开关电路包括三极管、光耦，三极管设置在光耦的发光二极管的通路上，光耦开关为在阻容降压电路的一路电源开关，所述开关电路的三极管的基极与电阻R117的一端和稳压二极管ZD102正极连接，集电极与光耦102的发光二极管的负极连接，电阻R114的一端与光耦102的发光二极管的正极连接，另一端与5V电源连接；

或，所述开关电路包括三极管、继电器，三极管设置在继电器线圈通路上，继电器的触点为在阻容降压电路的一路电源开关，所述开关电路的三极管的基极与电阻R117的一端和稳压二极管ZD102正极连接，集电极与继电器线圈的一端和二极管D307的正极连接，继电器线圈的另一端与12V电源和二极管D307的负极连接。

进一步地，所述延时触发电路包括电阻、电解电容、稳压二极管，电阻与电解电容的正极与稳压二极管正极连接。

进一步地，所述电源电路包括二极管D101、D106、电容EC101、EC102、C101、C102、电阻R101、R108、R110、稳压二极管ZD101，二极管D101、电容EC101、电阻R108、电容C101组成整流电路部分，电阻R101、二极管D106、电容EC102、电容C102，组成降压整流电路部分，稳压二极管ZD101、电阻R110组成稳压电路部分。

进一步地，所述阻容降压电路包括电阻R301、R302、R119、X2安规电容、整流二极管D102—D105、稳压管ZD103和电容EC104，电阻R301、R302、X2安规电容、电阻R119组成降压电路部分，整流二极管D102—D105、稳压管ZD103和电容EC104组成整流稳压电路部分。

进一步地，所述继电器电路包括继电器、放电二极管，放电二极管设置在继电器线圈的通路上；继电器的常闭触点为发热丝电源开关，继电器的常开触点为阻容降压电路电源的开关。

进一步地，阻容降压电路在电源电压波动范围内、在X2安规电容容值误差范围内都能提供保证继电器可靠吸合的电压。

本发明在正常工作时使用发热丝抽头的电压为控制部分供电；异常情况时，使用继电器自锁的原理为其供电，不需要单独增加开关电源或变压器。在保证产品安全性能不变的情况下，节约了烤面包炉的内部空间，大大降低了产品成本，同时还提高了产品的安全性能。

附图说明

图1是本发明较佳实施例之一的电路原理图；

图2是本发明较佳实施例之二的电路原理图；

图3本发明较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示，一种烤面包炉电子防卡保护装置，包括电源电路、保护驱动电路、阻容降压电路、继电器电路。

所述电源电路，从发热丝抽头输出的交流电经整流稳压电路分别提供给控制电路和保护驱动电路。控制电路为现有的控制电路。

所述保护驱动电路包括延时触发电路和开关电路，用于启动阻容降压电路，延时触发电路提供触发电压给开关电路。所述延时触发电路包括电阻、电解电容、稳压二极管，电阻R116与电解电容EC103的正极与稳压二极管ZD102正极连接。开关电路有两种形式，一种是：所述开关电路包括三极管、光耦，三极管设置在光耦的发光二极管的通路上，光耦开关为在阻容降压电路的一路电源开关，如图1所示。所述开关电路的三极管Q101的基极与电阻R117的一端和稳压二极管ZD102正极连接，集电极与光耦102的发光二极管的负极连接，电阻R114的一端与光耦102的发光二极管的正极连接，另一端与5V电源连接。另一种是：所述开关电路包括三极管、继电器，三极管设置在继电器线圈通路上，继电器的触点为在阻容降压电路的一路电源开关，如图2所示。所述开关电路的三极管Q101的基极与电阻R117的一端和稳压二极管ZD102正极连接，集电极与继电器RY303线圈的一端和二极管D307的正极连接，继电器RY303线圈的另一端与12V电源和二极管D307的负极连接。

所述阻容降压电路包括电阻、X2安规电容、整流二极管、稳压管和电容，通过保护驱动电路驱动并提供稳定电压给继电器电路；电阻R301、R302、X2安规电容C301、电阻R119组成降压电路部分，整流二极管D102—D105、稳压管ZD103和电容EC104组成整流稳压电路部分。

所述继电器电路包括继电器、放电二极管，控制发热丝电源与阻容降压电路电源的开闭。放电二极管设置在继电器线圈的通路上；继电器的常闭触点为发热丝电源开关，继电器的常开触点为阻容降压电路电源的开关。

所述电源电路包括二极管、电容、电阻、稳压二极管，二极管D101、电容EC101、电阻R108、电容C101组成整流电路部分，电阻R101、二极管D106、电容EC102、电容C102，组成降压整流电路部分，稳压二极管ZD101、电阻R110组成稳压电路部分。

正常的面包烘烤过程，其机械动作如图3所示，当用户需要烘烤面包时，将面包片放入面包烘烤槽1中，通过烤面包炉上的烘烤时间调节钮设置好烘烤面包的时间。然后，按下手把201，烤面包炉的面包烘烤滑架2上的托架托着面包下移直到烤面包炉面包烘烤槽1底部。这时，由于滑架2上的压片202已经将电源开关4的压杆401压下，电源开关4导通，控制电路使控制电磁铁5产生吸力，使已经处于电磁铁5上的挂钩501下方的烤面包炉滑架2上的卡片203，被电磁铁5上的挂钩501钩住，从而使烤面包炉面包滑架2和面包被保持在烤面包炉面包烘烤槽1的底部。由于烤面包炉的电源开关4已经接通，烤面包炉面包烘烤槽1中的发热元件已经通电加热，开始烘烤面包。当烤面包炉烘烤面包的时间达到了用户设定的时间时，控制电路控制电磁铁5断电，电磁铁5失去吸力，滑架2上的卡片203在滑架2的复位弹簧3的作用下带着面包升起，从而结束了面包的烘烤。

如图1、图3所示，在正常工作状态下，当襟手201下压，滑架2上的压片202压下电源开关4的压杆，电源开关4的触点S101闭合，电源通过电源开关4的触点S101，继电器RY301、RY302常闭触点加到发热丝两端，烤面包炉开始工作，与此同时，发热丝抽头输出10V左右交流电到电源部分，电源经过保险丝F101、二极管D101、电容EC101、电阻R108、电容C101、电阻R101、二极管D106、电容EC102、电容C102、稳压二极管ZD101、电阻R110输出5V直流电压供控制电路使用。经过电源部分整流稳压，保证控制部分及输出部分正常工作。此时，控制芯片U101第3脚输出高电平，三极管Q102导通，电磁铁RY101吸合，保证电磁铁5正常钩住滑架2上的卡片203，将面包烘烤滑架2、面包托架和襟手201保持在烤面包炉的底部。此时放开襟手201，因为滑架2上的卡片203被电磁铁5上的挂钩501钩住，面包烘烤滑架2、面包托架和襟手201也不会向上回弹。另外，此时因为三极管Q102导通，Q102集电极为低电平，所以三极管Q101截止，光耦U102输出端截止，继电器RY301、RY302线圈断电，电源电压通过RY301、RY302、常闭触点为发热丝稳定供电，整机正常工作。当烤面包炉的工作时间达到用户设定烘烤时间后，控制部分的控制电路通过输出部分控制芯片U101的3脚输出低电平，三极管Q102截止，电磁铁5断电，面包烘烤滑架2、面包托架和襟手201向上回弹，断开电源开关4的触点S101，整机断电，工作结束。在正常情况下，电子防卡死保护电路是不工作，整机的工作状态与常规烤面包炉一样。

在非正常状况下，当襟手201被外力持续下压，烤面包炉整机开始工作，此时工作情况与上面正常工作情况一样。当工作时间达到用户设定烘烤时间后，控制部分通过输出部分U101的3脚输出低电平，三极管Q102截止，电磁铁5断电。但此时襟手201因为受外力持续下压，所以面包烘烤滑架2、面包托架和襟手201不能向上回弹，电源开关4上的压杆401一直被滑架上的压片202压住而压迫开关弹片，使开关弹片上的触点S101闭合，电源开关4上的触点S101无法断开。电源开关4一直保持闭合。此时，当三极管Q102截止后，Q102集电极为高电平，12V电源通过电磁铁RY101线圈和电阻R116为电容EC103充电，当EC103的电压高于5.1V后，稳压二极管ZD102击穿导通，三级管Q101导通，光耦U102初级通电，次级导通，电源电压通过光耦U102次级输入到阻容降压电路电阻R301、电阻R302、电容C301、电阻R119、二极管D102-D105，稳压管ZD103和电容EC104一起产生稳定的DC24V电压，驱动继电器RY301、RY302线圈通电，继电器RY301、RY302触点吸合，继电器RY301、RY302常闭触点断开，使发热丝断电，整个控制电路断电。此时因为继电器吸合后，利用继电器的自锁原理，电源电压通过继电器RY301的常开触点输入到阻容降压电路，即通过电阻R301、R302、电容C301、电阻R119、二极管D102-D105、稳压管ZD103和电容EC104一起产生稳定的DC24V电压，驱动继电器RY301、RY302线圈保持通电。所以保证了继电器线圈的稳定供电，从而保证了发热丝的持续断电。直到压住烤面包炉襟手201的外力消除，面包烘烤滑架2、面包托架和襟手201向上回弹，滑架2上的压片202释放电源开关4上的压杆401，电源开关4上开关弹片上的触点S101断开，使整机断电回到初始待机状态。

如图2所示，本发明较佳实施例二继电器版整体电路及工作原理跟本发明较佳实施例一光耦版完全一样，只是使用继电器替换光耦。这样在输出端，继电器触点的耐压比光耦更高，产品的稳定性更高，在对抗EFT测试，浪涌测试时效果更好，缺点是继电器的体积相对光耦较大，在结构尺寸允许的情况下，使用继电器方案，在结构尺寸有限的情况下，会使用光耦方案。

以AC230V900W烤面包炉为例，电路分为常规电路和防卡保护电路两部分。

常规电路部分与普通的烤面包炉控制电路一样，由发热丝抽出10V左右的交流电源，经过整流稳压后获得12V和5V的直流电压，分别为电磁铁和控制电路供电，控制电路采用CMS12530烤面包炉专业芯片，使用者通过电位器VR101设定面包片烧色等级，控制电路自动控制面板烘烤的时间。

防卡保护电路部分包括三部分：驱动电路、阻容降压电路、继电器电路。

驱动电路包括电阻R116、R117、电解电容EC103、稳压二极管ZD102、三极管Q101、光耦U102(或者继电器RY303)，它的作用是在滑架2、托架被卡住时，即在出现防卡保护情况时，保证光耦U102(或继电器RY303)的次级稳定导通，在正常工作未出现防卡保护情况时，保证光耦U2(或继电器RY303)次级不会出现误导通。当出现襟手201卡死的情况时，当烤面包炉的工作时间达到用户设定时间后，控制电路U101的3脚输出低电平，Q102截止，12V直流电通过R116、和电磁铁线圈为电解电容EC103充电，当EC103两端的电压高于5.1V后，稳压二极管ZD102反向击穿，三极管Q101导通，5V直流电通过R114电阻点亮光耦U2初级(或者12V直流电使得继电器RY303线圈通电)，光耦U2次级导通(或者继电器RY303触点吸合)。电阻R116、电解电容EC103、稳压二极管ZD102共同组成延时触发电路，保证在整机通电瞬间，Q102因控制延迟的原因有可能会出现短暂的截止，通过延时触发电路可以保证光耦U102(或者继电器RY303)在Q102这个短暂的截止期间不会出现误触发。延时触发电路的延时时间可以通过调整R116的阻值、EC103的容值、ZD102的稳压值来改变。

阻容降压电路主要由电阻R301、R302、R119、X2安规电容C301、整流二极管D102-D105、稳压管ZD103和电容EC104组成，它的作用是在防卡保护启动时为继电器RY301、RY3032线圈提供稳定的电源。

设计阻容降压电路时需要充分考虑在电源电压波动范围内、在X2安规电容C301容值误差范围内都能提供保证继电器可靠吸合的电压。例如根据电源电压参数为AC230V+5％，-10％，频率50Hz，X2安规电容误差为±10％来设计，因单个继电器线圈参数为DC12V，0.36W，线圈阻值为额定400欧姆，稳定吸合电压为9.4V。故选择X2安规电容的容值为0.47UF250V，单个继电器两端电压＝流过电流×继电器线圈电阻400欧姆，流过电流＝0.89×2πfUC，计算得出此电路单个继电器线圈的下限状态电压为9.79V，此时稳压管流过电流为0mA；额定状态电压为12V，此时稳压管流过电流为0.21mA，消耗功率为0.00252W；上限状态电压为12V，此时稳压管流过电流为4.89mA，消耗功率为0.05868W；所有设计参数均在一个可靠工作的范围。

继电器电路主要由继电器RY301、RY302、放电二极管D305、D306组成，放电二极管D305、D306的作用是在继电器RY301、RY302线圈断电后，能将线圈上的残余电量快速放掉；继电器RY301、RY302继电器的作用是在正常工作状态下，让工作电源通过其常闭触点加到发热丝的两端，出现襟手卡死的情况后，能够自动断开其常闭触点，让发热丝断电，同时通过闭合自身的常开触点，利用继电器自锁的原理为自己的线圈提供工作电源。

以上内容是结合具体的优选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做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种烤面包炉电子防卡保护装置，其特征在于：包括电源电路、保护驱动电路、阻容降压电路、继电器电路；

所述电源电路，从发热丝抽头输出的交流电经整流稳压电路分别提供给控制电路和保护驱动电路；

所述保护驱动电路包括延时触发电路和开关电路，用于启动阻容降压电路，延时触发电路提供触发电压给开关电路；

所述阻容降压电路包括电阻、X2安规电容、整流二极管、稳压管和电容，通过保护驱动电路驱动电源开关并提供稳定电压给继电器电路；

所述继电器电路包括继电器、放电二极管，控制发热丝电源与阻容降压电路电源的开闭；

其中，所述开关电路包括三极管、光耦，三极管设置在光耦的发光二极管的通路上，光耦开关为在阻容降压电路的一路电源开关，所述开关电路的三极管的基极与电阻R117的一端和稳压二极管ZD102正极连接，集电极与光耦的发光二极管的负极连接，电阻R114的一端与光耦的发光二极管的正极连接，另一端与5V电源连接；

或，所述开关电路包括三极管、继电器，三极管设置在继电器线圈通路上，继电器的触点为在阻容降压电路的一路电源开关，所述开关电路的三极管的基极与电阻R117的一端和稳压二极管ZD102正极连接，集电极与继电器线圈的一端和二极管D307的正极连接，继电器线圈的另一端与12V电源和二极管D307的负极连接。

2.根据权利要求1所述烤面包炉电子防卡保护装置，其特征在于：所述延时触发电路包括电阻、电解电容、稳压二极管，电阻与电解电容的正极与稳压二极管负极连接。

3.根据权利要求1所述烤面包炉电子防卡保护装置，其特征在于：所述电源电路包括二极管D101、D106、电容EC101、EC102、C101、C102、电阻R101、R108、R110、稳压二极管ZD101，二极管D101、电容EC101、电阻R108、电容C101组成整流电路部分，电阻R101、二极管D106、电容EC102、电容C102，组成降压整流电路部分，稳压二极管ZD101、电阻R110组成稳压电路部分。

4.根据权利要求1所述烤面包炉电子防卡保护装置，其特征在于：所述阻容降压电路包括电阻R301、R302、R119、X2安规电容、整流二极管D102—D105、稳压管ZD103和电容EC104，电阻R301、R302、X2安规电容、电阻R119组成降压电路部分，整流二极管D102—D105、稳压管ZD103和电容EC104组成整流稳压电路部分。

5.根据权利要求1所述烤面包炉电子防卡保护装置，其特征在于：所述继电器电路包括继电器、放电二极管，放电二极管设置在继电器线圈的通路上；继电器的常闭触点为发热丝电源开关，继电器的常开触点为阻容降压电路电源的开关。

6.根据权利要求4所述烤面包炉电子防卡保护装置，其特征在于：阻容降压电路在电源电压波动范围内、在X2安规电容容值误差范围内都能提供保证继电器可靠吸合的电压。