CN102846182A - 电炊具及其加热控制方法 - Google Patents

Abstract

电炊具，包括锅体，锅盖，内锅，加热装置，控制装置和开关电源，加热装置包括继电器温控机构和可控硅温控机构，继电器温控机构包括继电器和与继电器连接的第一发热管，可控硅温控机构包括可控硅和受控于可控硅的第二发热管，继电器和可控硅均受控于控制装置。加热控制方法包括：设置输出功率P₀；计算当前电压下第一发热管功率Pr；计算P₀与Pr的差值、并将该差值与Pt的比值

转换为可控硅触发的半波数；计数可控硅触发的半波数；获取当前所需的输出功率。本发明具有能够避免可控硅温升过高的优点。

Description

电炊具及其加热控制方法

技术领域

本发明涉及一种电炊具及其加热控制方法。

背景技术

目前，市场上的智能电饭煲通常使用继电器连接一个发热盘，根据控制器中预存的食物烹饪曲线通过改变发热盘加热周期的占空比来调节发热片的平均功率。或者是使用可控硅连接一个发热盘，根据控制器中预存的食物烹饪曲线通过改变可控硅的触发时间来调节发热盘的功率。这种控温方式存在的缺陷是：1、发热盘功率输出不均匀，随着继电器的开和关温度存在较大的波动。2、由于市电的电压会发生波动，食物即使采用相同的加热占空比，其平均功率也不相同，影响烹饪效果。当电压过高时，由于平均功率变大，锅内的水沸腾过于剧烈而导致食物变烂甚至溢出；当电压过低时，由于平均功率变小，锅内的水温度不足导致食物无法烹调到位。3、单独使用可控硅控温时，调节大功率发热体功率会使得可控硅通过的电流过大，导致可控硅的发热损耗变大，需要较大尺寸散热器配合使用，导致电炊具的电路板要做很大，电炊具的体积大。

发明内容

为了克服现有电饭煲的控温方式的上述缺陷，本发明提供了一种能够避免可控硅温升过高的电炊具及其加热控制方法。

电炊具，包括锅体，锅盖，内锅，加热装置，控制装置和开关电源；加热装置包括继电器温控机构和可控硅温控机构，继电器温控机构包括继电器和与继电器连接的第一发热管，可控硅温控机构包括可控硅和受控于可控硅的第二发热管，继电器和可控硅均受控于控制装置；继电器温控机构和可控硅温控机构配合提供加热功率。

进一步，所述的控制装置包括与检测电路的当前电压的电压有效值检测电路，检测电压的过零点、且每次当电压过零点时产生一个上升沿或者下降沿的过零中断信号的过零检测电路和控制芯片，电压有效值检测电路输出的实时电压输入至控制芯片中，电压过零检测电路发出的过零中断信号输入控制芯片中，控制芯片中设有过零中断信号计数器，控制芯片的输出端分别连接可控硅和继电器；

控制芯片包括根据当前电压计算第一发热管功率Pr的第一计算单元，根据当前电压计算第二发热管功率Pt的第二计算单元，存储有设定功率P₀的存储单元，和比较设定功率P₀与第一发热管功率Pr的比较单元；

比较单元计算P₀与Pr的差值、并将该差值与Pt的比值                                                、转换为可控硅触发的半波数N；

控制芯片累计过零中断信号的个数到达半波数时，控制芯片停止触发可控硅。

进一步，第一发热管和第二发热管安装于同一个发热盘中。

进一步，所述的开关电源包括与市电输入端子连接的安全保护电路，与该安全保护电路连接的整流滤波电路，与整流滤波电路连接、能将高压直流电转换为低压直流电的非隔离开关电源，和与非隔离开关电源连接的稳压电路；电压有效值检测电路和电压过零检测电路均与安全保护电路连接，控制芯片连接将电源输出的高纹波直流电压转换为控制芯片所需的低纹波直流电压的稳压电路。

进一步，电压有效值检测电路包括第二整流二极管，第一分压电阻，第二分压电阻，第三分压电阻，第三钳位二极管，第四滤波电阻和第八滤波电容以及第九滤波电容；第二整流二极管与安全保护电路连接；

第二整流二极管、第一分压电阻和第二分压电阻串联连接，钳位二极管一端与第二分压电阻连接、另一端接稳压电路，第九滤波电容与第四滤波电阻串联形成的串联模块与第三分压电阻、第八滤波电容并联，第四滤波电阻与第九滤波电容连接的一端通过导线与控制芯片连接；第三分压电阻、第八滤波电容和第九滤波电容一端接地。

进一步，电压过零检测电路包括第五限流电阻，第六限流电阻，第七限流电阻，第四钳位二极管和第五钳位二极管；第五限流电阻、第六限流电阻和第七限流电阻串联连接，第四钳位二极管的正极接地、负极连接第七限流电阻，第五钳位二极管的正极连接第七限流电阻，负极连接稳压电路，第七限流电阻与控制芯片的输入端连接。

进一步，继电器与继电器驱动电路连接，继电器驱动电路包括第八电阻、第九电阻和第六二极管，第八电阻一端连接控制芯片的输出端、另一端连接第一三极管的基极，第九电阻一端连接第一三极管的基极、另一端连接第一三极管的发射极，第一三极管的集电极连接继电器；继电器与第六二极管并联。

进一步，可控硅与可控硅触发电路连接，可控硅触发电路包括第二三极管，第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，第十电阻一端连接控制芯片的输出端、另一端连接第二三极管的基极，第十一电阻一端连接第二三极管的基极、另一端连接第二三极管的发射极，第十二电阻一端连接第二三极管的集电极、另一端连接可控硅。

所述的电炊具的加热控制方法，包括以下步骤：

1）、控制芯片根据用户选择的烹饪模式及烹饪阶段设置相应的输出功率P₀，该输出功率P₀预存于控制芯片的存储单元中；

2）、电压有效值检测电路测得当前电压，并将当前电压输入控制芯片中，第一计算单元计算当前电压下第一发热管功率Pr，第二计算单元计算当前电压下第二发热管功率Pt；

3）、比较单元比较P₀和Pr、并计算P₀与Pr的差值、以及该差值与Pt的比值

、最后将

转换为可控硅触发的半波数N；

4）、可控硅开启时，定时器从0开始计数，控制芯片每接收到一个过零中断信号定时器自加一，当定时器的计数到达可控硅触发的半波数时、停止触发可控硅；

5）、判断电炊具的当前状态，获取当前所需的输出功率，将当前所需的输出功率存入存储单元，重复执行步骤2）-4）。

本发明的技术构思是：采用继电器和可控硅分别控制一个发热管，能够根据市电电压变化及时调节两发热管功率，使总的输出功率恒定。同时功率输出灵活，可以根据不同烹饪需要，输出合适的恒定功率。可控硅和继电器配合使用，可控硅只通过一个较小的电流，温升不至于过高，同时可以实现大功率调节。可控硅调功使用过零触发方式，功率因数高，电磁干扰小。

本发明具有能够大功率调节又避免可控硅温升过高的优点。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的控制电路框图。

图3是本发明的控制电路图。

图4是加热装置的示意图。

图5是本发明的加热控制方法的流程图。

具体实施方式

实施例一

参照图1-4

电炊具，包括锅体A，锅盖B，内锅C，加热装置，控制装置和开关电源，加热装置包括继电器温控机构和可控硅温控机构，继电器温控机构包括继电器K1和与继电器连接的第一发热管H1，可控硅温控机构包括可控硅T1和受控于可控硅的第二发热管H2，继电器K1和可控硅T1均受控于控制装置；继电器温控机构和可控硅温控机构配合提供加热功率。

继电器温控机构可以是由一个继电器K1和一个第一发热管H1组成；也可以是由多个继电器K1和多个第一发热管H1组成，每个继电器K1控制一个对应的第一发热管H1。当继电器温控机构仅包含一个继电器K1和一个第一发热管H1时，继电器K1和可控硅T1同时开启。当继电器温控机构包含多个继电器K1和多个发热管H1时，控制芯片先计算需要开启的继电器数量，再同时开启相应的继电器K1和可控硅T1。

所述的控制装置包括与检测电路的当前电压的电压有效值检测电路6，检测电压的过零点、且每次当电压过零点时产生一个上升沿或者下降沿的过零中断信号的过零检测电路7，和控制芯片8，电压有效值检测电路6输出的实时电压输入至控制芯片8中，电压过零检测电路7发出的过零中断信号输入控制芯片8中，控制芯片8中设有过零中断信号计数器，控制芯片8的输出端分别连接可控硅T1和继电器K1；

控制芯片8包括根据当前电压计算第一发热管H1功率Pr的第一计算单元，根据当前电压计算第二发热管H2功率Pt的第二计算单元，存储设定功率P₀的存储单元，和比较设定功率P₀与第一发热管H1功率Pr的比较单元；

比较单元计算P₀与Pr的差值、以及该差值与Pt的比值

、并将

转换为可控硅T1触发的半波数N。半波数指的是过零中断信号的个数，电压过零检测电路7每发出一个过零中断信号则计数器自加1，当计数器累计达到可控硅T1触发的半波数时，控制芯片8停止触发可控硅T1。

第一发热管H1和第二发热管H2安装于同一个发热盘12中。

所述的开关电源包括与市电输入端子连接的安全保护电路2，与该安全保护电路连接的整流滤波电路3，与整流滤波电路3连接、能将高压直流电转换为低压直流电的非隔离开关电源4，和与非隔离开关电源4连接的稳压电路5；电压有效值检测电路6和电压过零检测电路7均与安全保护电路2连接，控制芯片8连接将市电输出的高纹波直流电压转换为控制芯片8所需的低纹波直流电压的稳压电路5。

电压有效值检测电路6包括第二整流二极管D2，第一分压电阻R1，第二分压电阻R2，第三分压电阻R3，第三钳位二极管D3，第四滤波电阻R4和第八滤波电容C8以及第九滤波电容C9；第二整流二极管D2与安全保护电路2连接；

第二整流二极管D2、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2串联连接，钳位二极管一端与第二分压电阻R2连接、另一端接稳压电路，第九滤波电容C9与第四滤波电阻R4串联形成的串联模块与第三分压电阻R3、第八滤波电容C8并联，第四滤波电阻与第九滤波电容C9连接的一端通过导线与控制芯片8连接；第三分压电阻R3、第八滤波电容C8和第九滤波电容C9一端接地。

电压过零检测电路7包括第五限流电阻R5，第六限流电阻R6，第七限流电阻R7，第四钳位二极管D4和第五钳位二极管D5；第五限流电阻R5、第六限流电阻R6和第七限流电阻R7串联连接，第四钳位二极管D4的正极接地、负极连接第七限流电阻R7，第五钳位二极管D5的正极连接第七限流电阻R7，负极连接稳压电路5，第七限流电阻R7与控制芯片8的输入端连接。

继电器K1与继电器K1驱动电路连接，继电器K1驱动电路包括第八电阻R8、第九电阻R9和第六二极管D6，第八电阻R8一端连接控制芯片8的输出端、另一端连接第一三极管Q1的基极，第九电阻R9一端连接第一三极管Q1的基极、另一端连接第一三极管Q1的发射极，第一三极管Q1的集电极连接继电器K1；

继电器K1与第六二极管D6并联。

可控硅T1与可控硅T1触发电路连接，可控硅T1触发电路包括第二三极管Q2，第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，第十电阻R10一端连接控制芯片8的输出端、另一端连接第二三极管Q2的基极，第十一电阻R11一端连接第二三极管Q2的基极、另一端连接第二三极管Q2的发射极，第十二电阻R12一端连接第二三极管Q2的集电极、另一端连接可控硅T1。

安全保护电路2包括保险丝Fuse，压敏电阻ZNR和安规电容C1；保险丝Fuse与市电输入端子串联，压敏电阻ZNR和安规电容C1并联于电源输入端子的两极之间。当电路故障引起过流，自身熔断切断电流，防止安全事故发生。压敏电阻ZNR并联在电源输入端子L极和N极之间，起浪涌抑制作用。安规电容C1也并在电源输入端子L极和N极之间，起滤波作用，提高电路可靠性。

整流滤波电路3包括第一整流二极管D1，滤波电感L1，第二高压滤波电容C2和第三高压滤波电容C3，该整流滤波电路3为π型滤波电路。第一整流二极管D1将市电进行半波整流，市电经整流滤波后提供开关电源直流输入电压。

稳压电路5包括第四前置滤波电容C4，第五前置滤波电容C5，稳压器件，第六后置滤波电容C6和第七后置滤波电容C7；第四前置滤波电容C4、第五前置滤波电容C5、第六后置滤波电容C6和第七后置滤波电容C7并联于电源输出端子的两极之间，两个前置滤波电容均与稳压器件的输入端连接，两个后置滤波电容均与稳压器件的输出端连接，稳压器件的输入与市电输入端子的L极连接。稳压电路5的作用是将开关电源输出的高纹波直流电压V1转换成控制芯片8需要的低纹波直流电压V2。

所述非隔离开关电源4将高压直流电转换成低压直流电，是一个高效率的能量转换装置。其输出端连接与电源输入端L极之间无阻抗，便于驱动可控硅T1。

本发明的技术构思是：采用继电器K1和可控硅T1分别控制发热管，能够根据市电电压变化及时调节两发热管功率，使总的输出功率恒定。同时功率输出灵活，可以根据不同烹饪需要，输出合适的恒定功率。该方案通过可控硅来实时调节加热功率，能减少继电器K1开关次数，延长了继电器K1的使用寿命，同时，本方案减小了流过可控硅T1的电流，避免可控硅的温升过高，可以无需使用散热装置或者使用较小的散热装置，以解决需要足够大的散热装置带来的电路板容置空间过大，成本过高的问题，有利于电炊具的小型化。可控硅T1调功使用过零触发方式，功率因数高，电磁干扰小。

本发明可适用于如电饭煲，电压力锅，电炖锅，电蒸锅，面包机等各种电炊具。

本发明具有能够实时调节继电器K1和可控硅T1的输出功率，达到烹饪所需的恒定功率，使发热盘12的功率输出均匀的优点。

实施例二

参照图5

所述的电炊具的加热控制方法，包括以下步骤：

1）、控制芯片8根据用户选择的烹饪模式及烹饪阶段设置相应的输出功率P₀，该输出功率P₀预存于控制芯片8的存储单元中；

2）、电压有效值检测电路6测得当前电压，并将当前电压输入控制芯片8中，第一计算单元计算当前电压下第一发热管H1功率Pr，第二计算单元计算当前电压下第二发热管H2功率Pt；

3）、比较单元比较P₀和Pr、计算P₀与Pr的差值、以及该差值与Pt的比值

、最后将

转换为可控硅T1触发的半波数N；

4）、可控硅T1开启时，定时器从0开始计数，控制芯片8每接收到一个过零中断信号定时器自加一，当定时器的计数到达可控硅T1触发的半波数时、停止触发可控硅T1；

5）、判断电炊具的当前状态，获取当前所需的输出功率，将当前所需的输出功率存入存储单元，重复执行步骤2）-4）。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.电炊具，包括锅体，锅盖，内锅，加热装置，控制装置和开关电源，其特征在于：加热装置包括继电器温控机构和可控硅温控机构，继电器温控机构包括继电器和与继电器连接的第一发热管，可控硅温控机构包括可控硅和受控于可控硅的第二发热管，继电器和可控硅均受控于控制装置；继电器温控机构和可控硅温控机构配合提供加热功率。

2.如权利要求1所述的电炊具，其特征在于：所述的控制装置包括与检测电路的当前电压的电压有效值检测电路，检测电压的过零点、且每次当电压过零点时产生一个上升沿或者下降沿的过零中断信号的过零检测电路和控制芯片，电压有效值检测电路输出的实时电压输入至控制芯片中，电压过零检测电路发出的过零中断信号输入控制芯片中，控制芯片中设有过零中断信号计数器，控制芯片的输出端分别连接可控硅和继电器；控制芯片包括根据当前电压计算第一发热管功率Pr的第一计算单元，根据当前电压计算第二发热管功率Pt的第二计算单元，存储有设定功率P₀的存储单元，和比较设定功率P₀与第一发热管功率Pr的比较单元；比较单元计算P₀与Pr的差值、并将该差值与Pt的比值                                               

转换为可控硅触发的半波数N；控制芯片累计过零中断信号的个数到达半波数时，控制芯片停止出发可控硅。

3.如权利要求2所述的电炊具，其特征在于：第一发热管和第二发热管安装于同一个发热盘中。

4.如权利要求1-3之一所述的电炊具，其特征在于：所述的开关电源包括与市电输入端子连接的安全保护电路，与该安全保护电路连接的整流滤波电路，与整流滤波电路连接、能将高压直流电转换为低压直流电的非隔离开关电源，和与非隔离开关电源连接的稳压电路；电压有效值检测电路和电压过零检测电路均与安全保护电路连接，控制芯片连接将市电输出的高纹波直流电压转换为控制芯片所需的低纹波直流电压的稳压电路。

5.如权利要求4所述的电炊具，其特征在于：电压有效值检测电路包括第二整流二极管，第一分压电阻，第二分压电阻，第三分压电阻，第三钳位二极管，第四滤波电阻和第八滤波电容以及第九滤波电容；第二整流二极管与安全保护电路连接；

第二整流二极管、第一分压电阻和第二分压电阻串联连接，钳位二极管一端与第二分压电阻连接、另一端接稳压电路，第九滤波电容与第四滤波电阻串联形成的串联模块与第三分压电阻、第八滤波电容并联，第四滤波电阻与第九滤波电容连接的一端通过导线与控制芯片连接；第三分压电阻、第八滤波电容和第九滤波电容一端接地。

6.如权利要求5所述的电炊具，其特征在于：电压过零检测电路包括第五限流电阻，第六限流电阻，第七限流电阻，第四钳位二极管和第五钳位二极管；第五限流电阻、第六限流电阻和第七限流电阻串联连接，第四钳位二极管的正极接地、负极连接第七限流电阻，第五钳位二极管的正极连接第七限流电阻，负极连接稳压电路，第七限流电阻与控制芯片的输入端连接。

7.如权利要求6所述的电炊具，其特征在于：继电器与继电器驱动电路连接，继电器驱动电路包括第八电阻、第九电阻和第六二极管，第八电阻一端连接控制芯片的输出端、另一端连接第一三极管的基极，第九电阻一端连接第一三极管的基极、另一端连接第一三极管的发射极，第一三极管的集电极连接继电器；

继电器与第六二极管并联。

8.如权利要求7所述的电炊具，其特征在于：可控硅与可控硅触发电路连接，可控硅触发电路包括第二三极管，第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，第十电阻一端连接控制芯片的输出端、另一端连接第二三极管的基极，第十一电阻一端连接第二三极管的基极、另一端连接第二三极管的发射极，第十二电阻一端连接第二三极管的集电极、另一端连接可控硅。

9.如权利要求1所述的电炊具的加热控制方法，包括以下步骤：

1）、控制芯片根据用户选择的烹饪模式及烹饪阶段设置相应的输出功率P₀，该输出功率P₀预存于控制芯片的存储单元中；

2）、电压有效值检测电路测得当前电压，并将当前电压输入控制芯片中，计算单元计算当前电压下第一发热管功率Pr；

3）、比较单元比较P₀和Pr、并计算P₀与Pr的差值、以及该差值与Pt的比值

、最后将

转换为可控硅触发的半波数N；

4）、可控硅开启时，定时器从0开始计数，控制芯片每接收到一个过零中断信号定时器自加一，当定时器的计数到达可控硅触发的半波数时、停止触发可控硅；

5）、判断电炊具的当前状态，获取当前所需的输出功率，将当前所需的输出功率存入存储单元，重复执行步骤2）-4）。

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