CN1445482A - 电烤炉温度线性化智能对标法及其专用控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电烤炉温度线性化智能对标法及其专用控制器，其特点是：由专用的温度控制器根据程序预设的对标起点等待对标值的确定，当测温器测到的温度为标点值时给控制器发出确定信号，控制器将该温度值作为一个标值放入相应的数据区，第四将测温器移到下一个对标点，并等待下一对标值的确定，当测温器测到的温度为所述标点值时再给控制器发出确定信号，这样一直到对标标点全部为止；最后，把所有对标点的标值写到EEPROM中相应的区中，在下次启用时直接从该区中读取数据。克服了现有技术每次使用都要重新调整温度的麻烦，以及由于电烤炉发热板的性能参数发生改变而带来温度变化的影响，从而能大大提高控制精度。

Description

电烤炉温度线性化智能对标法及其专用控制器

所属技术领域

本发明涉及电烤炉温度线性化智能对标法及其专用控制器，属于电烤炉控制技术领域。

背景技术

目前，电烤炉得到广泛的应用，但电烤炉的温度标示不详细，温度控制精度低、难于掌握烤炉的实时确定温度。具体而言存在如下方面的缺点：(1)温度显示只显示设定值，不能实时显示实际温度，也不能控制实际温度在允许范围内。(2)当电烤炉发热板的性能参数发生改变时候，不能够通过程序来消除因该性能参数改变带来的影响，即不能保证烤炉的温度控制精度在要求范围内。(3)当传感器参数发生漂移时候，不能够通过程序修正系统，来保证控制精度。

技术内容

本发明需要解决的技术问题是提供电烤炉温度线性化智能对标法及其专用控制器，具有智能对标、精确控制发热板表面温度、实时显示表面温度、自动校正系统误差的特点。

本发明的技术问题可以通过采取如下措施解决：电烤炉温度线性化智能对标法，其特点是：首先把合适的标准测温器放置在需要对标的标点，其次由专用控制器根据程序预设的对标起点等待对标值的确定，当测温器测到的温度为标点值时给控制器发出确定信号，控制器将该温度值作为一个标值放入相应的数据区，再次选择下一个对标点，并等待下一对标值的确定，当测温器测到的温度为所述标点值时再给控制器发出确定信号，这样一直到对标标点全部为止；最后，把所有对标点的标值写到EEPROM中相应的区中，在下次启用时直接从该区中读取数据。

本发明的特点是将是测得的分布在电烤炉各功能区的温度值作为标准预置在内存区，或者将用户的习惯使用温度值作为标值保存在内存区，在用户下次选用相同的电烤功能时自动从内存区找出标准温度值或习惯使用的温度值，由用户确定使用。克服了现有技术每次使用都要重新调整温度的麻烦，以及由于电烤炉发热板的性能参数发生改变而带来温度变化的影响，从而能大大提高控制精度。

如前所述电烤炉温度线性化智能对标法的专用控制器，其结构特点是：由微电脑控制电路、记忆电路、键盘输入电路、温度检测电路、控制信号输出电路、显示电路、报警电路和电源电路连接而成；微电脑控制电路的数据线连接记忆电路的数据线、控制输入端连接键盘输入电路的输出端、信号输入端连接温度检测电路的输出端、控制信号输出端连接控制信号输出电路的输入端、显示信号输出端连接显示电路的输入端、警报信号输出端连接报警电路的输入端、电源输入端连接电源电路的输出端；控制信号输出电路的输出端连接发热管的控制端、电磁阀的控制端。

记忆电路用于记忆用户上次工作设定，控制电路根据用户上次最后工作使用的某个参数，在下一次开机时自动将该设定为默认值供用户选择，控制电路通过显示电路提供功能菜单选择，如果用户认为控制精度不满足要求时候，可以在上电开机时选择温度对标菜单进行对标，记忆电路记忆对标完成后的标值，在下次开机时候提出对标的标值以此为依据进行精确显示和控制。

控制电路由主控制电路、从控制电路构成，主控制电路由微电脑MCU芯片IC3及其外围的振荡电路、复位与过零检测电路连接而成，所述振荡电路由晶振XTAL、电容C1、C2、电阻R31连接而成、其输出端连接IC3的时钟输入端，所述复位与过零检测电路由三极管Q8、Q9及其外围电阻、电容连接而成，其输出端连接IC3的复位端；从控制电路由微电脑MCU芯片IC101及其外围的振荡复位电路连接而成，所述振荡复位电路由晶振XTAL、三极管Q101及其外围电阻、电容连接而成，其振荡输出端连接IC101的时钟输入端、复位输出端连接IC101的复位端。

IC3用于负责系统控制，负责对按键、显示和声音进行处理，对温度进行PID计算，并根据结果控制输出占空比信号，IC101用于负责对温度信号采集和将数据传输给IC3。

记忆电路由EEPROM芯片IC7及其外围的电阻R34、R35、R51、R52和电容C12连接而成；IC7的第1、2、3、4、7脚接地，第8脚接+5V，8、4脚间接电容C12，IC7的第5脚接电阻R35通过接头LINKA1的第4脚连接到控制电路的一个双向I/O口，IC7的6脚接电阻R34通过接头LINKA1的5脚接到控制电路1的另一个双向I/O口，在LINKA1的4、5脚接电阻R51和R52。

键盘输入电路由按键S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和电阻R25、R26、R27、R28、R29、R30、R44、R45组成，各按键的一端分别接到控制电路的一个输出端、另一端分别通过电阻连接显示电路的输入端。

温度检测电路由电阻R109～R116、电容C105、C106、C107、C108、热敏电阻NTC1、NTC2和插头CN1、CN2组成，热敏电阻NTC1通过接插头CN1先与C106并联后再与并联的R109、C105串联，在串联点B1处接IC101的18脚，在串联点B1处通过接电阻R110接到IC101的8脚，在串联点B1处通过接电阻R111接到IC101的6脚，在串联点B1处通过接电阻R112接到IC101的5脚；热敏电阻NTC2通过接插头CN2先与C107并联后再与并联的R116、C108串联，在串联点B2处接IC101的15脚，在串联点B2处通过接电阻R113接到IC101的12脚，在串联点B2处通过接电阻R114接到IC101的11脚，在串联点B2处通过接电阻R115接到IC101的10脚。

控制信号输出电路包括水阀开关电路和功率输出电路，水阀开关电路由电阻R54、继电器RL1、三极管Q10、二极管D6组成，Q10的基极与控制电路的一个输出端连接、集电极通过继电器RL1连接水阀开关的控制端；功率输出电路由电阻R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R55、光耦合芯片IC4和IC5、可控硅T2、T3、电容C3和C5组成，控制电路的两个控制输出端分别通过IC4、T2连接上层发热板、通过IC5、T3连接下层发热板。

显示电路由窗口显示电路和指示灯电路连接而成，窗口显示电路由锁存芯片IC1、IC2及三极管Q1～Q6、数码管L10～L21、发光二极管L1～19连接而成，所述三极管的基极分别连接IC3的一个输出端、集电极分别连接数码管的控制端及发光二极管的输入端，数码管的控制端与发光二极管的输入端短接，IC1的输入端、控制端各连接控制电路的一个输出端，IC1、IC2的控制端短接，IC1的一个输出端连接IC2的输入端，IC1、IC2的输出端各连接一组数码管的数据端。

报警电路由电阻R32和R118、二极管D7、三极管Q7和蜂鸣器SPEAK组成；Q7的基极通过电阻R32连接控制电路1的一个输出端、集电极连接并联的D7和蜂鸣器SPEAK，用于控制蜂鸣器发声报警。

电源电路由稳压芯片IC6、变压器T1、压敏电阻ZNR、电容C6、C7、C8、C9、二极管D1～D5连接而成，IC6的输出端连接其他各电路的电源输入端。

本实用新型具有如下突出效果：

1、本发明区别于现有技术的特点是：第一、运用了温度智能对标法，自动记忆用户上次工作设定，例如自动记忆用户上次最后工作使用的某个参数，在下一次开机时自动显示该设定为默认值供用户选择，用户直接按启动键便可以使用，免去选择操作的麻烦；第二、记忆温度智能对标标值，如果用户认为控制精度不满足要求时候，可以在上电开机时候选择温度对标菜单进行对标，记忆对标完成后的标值，在下次开机时候提出对标的标值以此为依据进行精确显示和控制。

2、本发明特别适用于麦当劳烤炉要求在248°F～446°F 工作范围精确显示表面温度，精确控制表面温度，精度±3°F。

3、本发明不受发热板的个体差异的影响，能及时纠正由于发热板的个体差异对控制精度的影响，并且能够消除传感器的个体差异而影响到控制精度降低的因素。

4、具有多种保护功能：(1)加热超温保护；(2)温度传感器开路、短路保护；(3)无操作十分钟自动关机保护功能。

图面说明

图1是本发明实施例1的结构框图。

图2是本发明实施例1控制程序流程图。

图3是本发明实施例1的主控制电路及显示电路电气原理图。

图4是本发明实施例1的记忆电路、控制信号输出电路、报警电路及电源电路电气原理图。

图5是本发明实施例1的从控制电路、温度检测电路电气原理图。

优选实施例

图1至图5构成本实用新型的实施例1。从图1可知，本实施例由微电脑控制电路1、记忆电路2、键盘输入电路3、温度检测电路4、控制信号输出电路5、显示电路6、报警电路7和电源电路8连接而成，显示电路6由窗口显示电路14和指示灯电路15连接而成。

上述电路分装在两块线路板上，第一块是电源板，第二块是控制板，用接插座和电缆将它们连接。控制板上的MCU为主MCU，复位电路和时钟电路是主复位电路和主时钟电路。负责对按键、显示和声音进行处理，对温度进行PID计算，并根据结果控制输出占空比信号；电源板上的MCU是从微电脑控制器，复位电路和时钟电路是从复位电路和从时钟电路，从MCU主要负责对传感器的信号进行采集，然后再传输给主MCU。电源板安装有整流滤波电源电路、从时钟电路、从复位电路、声音提示电路、水阀开关电路、输出功率控制电路、温度检测电路、从微电脑控制器；控制板安装有主微电脑控制器、主复位电路、主时钟电路、按键输入电路、显示电路。

从图3可知，主控制电路9由微电脑MCU芯片IC3及其外围的晶振XTAL、电容C1、C2、电阻R31、三极管Q8、Q9、电阻R46、R47、R48、R49、R50、R53、电容C10、C11连接而成；显示电路6由锁存芯片IC1、IC2及三极管Q1～Q6、数码管L10～L21、发光二极管L1～19连接而成；IC3的第14、15、16、17、18、19脚连接检测插头LINKB，IC3的第7、9、10、11、12、13连接电源记忆报警插头LINKA。

从图4可知，记忆电路2由记忆芯片IC7及其外围的电阻R34、R35、R51、R52和电容C12连接而成；IC7的第1、2、3、4、7脚接地，第8脚接+5V，8、4脚间接电容C12，IC7的5脚接电阻R35通过LINKA1的4脚接到IC3的10脚，IC7的6脚接电阻R34通过LINKA1的5脚接到IC3的9脚；控制信号输出电路5包括水阀开关电路16和功率输出电路17，水阀开关电路16由电阻R54、继电器RL1、三极管Q10、二极管D6组成，Q10的基极与控制电路1的一个输出端连接、集电极通过继电器RL1连接水阀开关的控制端；功率输出电路17由电阻R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R55、光耦合芯片IC4和IC5、可控硅T2、T3、电容C3和C5组成，控制电路1的两个控制输出端分别通过IC4、T2连接上层发热板18、通过IC5、T3连接下层发热板19；报警电路7由电阻R32和R118、二极管D7、三极管Q7和蜂鸣器SPEAK组成；Q7的基极通过电阻R32连接IC3的第7脚；电源电路8由稳压芯片IC6、变压器T1、压敏电阻ZNR、电容C6、C7、C8、C9、二极管D1～D5连接而成，给其他各电路供电。

从图5可知，从控制电路10由微电脑MCU芯片IC101及其外围晶振XTAL、三极管Q101、电阻R101～R108、R117、电容C1、C101、C102连接而成；温度检测电路4由电阻R109～R116、电容C105、C106、C107、C108、热敏电阻NTC1、NTC2和插头CN1、CN2连接而成。从控制电路的MCU芯片IC101的第14、9、16、17、19脚分别连接电阻R104、R105、R106、R107、R108通过接插头LINKB1的6、5、4、3、2脚连接主控制电路的MCU芯片IC3的第14、16、15、17、18脚。

从图2可知，本发明实施例内置了控制软件，其中：

主控制程序控制如下：

1)在上电初始化MCU芯片，从EEPROM中读取相应数据到主MCU芯片的RAM数据区；

2)判断是否需要进行温度智能对标操作，如果不需要进行温度对标，就进入主工作程序，否则进入温度对标程序；

3)在主工作程序中：首先，分别对按键、显示、提示音进行处理，其次，主MCU与从MCU进行通讯，接收传递来的温度数据，对数据进行处理，最后，根据数据处理后的结果，以及用户的设定目标，根据PID算法计算加热控制量，再把PID运算的结果以通断的占空比形式输送到控制执行部件——可控硅，控制可控硅的通断来控制加热功率，在到达设定值后判断是不是需要蒸、烤操作；如果需要蒸、烤，就进行到计时和喷水流程；如果不需要进行蒸和烤的工作，就把温度保持在设定值。一个流程完成后再返回到主程序循环进行。

温度智能对标流程控制：

在判断到需要进行温度对标后，用户需要把一个自己认为合适的标准温度计放置在需要对标的标点，首先，输出一定比例的占空比信号到可控硅控制加热，其次，根据程序预设的对标起点等待对标值的确定，当用户看到标准温度计的温度与设定的标点值相同时，给一个确定信号，当有确定信号时候，与从MCU进行通讯，数字滤波处理输入的数据信号，确认无误后放入相应的数据区，再等待下一个信号，这样一直到对标标点全部为止，自动退出温度智能对标程序；最后，把所有对标点的标值写到EEPROM中相应的区中，在下次上电的时候直接从该区中读取数据。

Claims (10)

1、电烤炉温度线性化智能对标法，其特点是：首先把合适的标准测温器放置在需要对标的标点，其次由专用控制器根据程序预设的对标起点等待对标值的确定，当测温器测到的温度为标点值时给控制器发出确定信号，控制器将该温度值作为一个标值放入相应的数据区，再次选择下一个对标点，并等待下一对标值的确定，当测温器测到的温度为所述标点值时再给控制器发出确定信号，这样一直到对标标点全部对完为止；最后，把所有对标点的标值写到EEPROM中相应的区中，在下次启用时直接从该区中读取数据。

2、如权利要求1所述电烤炉温度线性化智能对标法的专用控制器，其特征是：由微电脑控制电路(1)、记忆电路(2)、键盘输入电路(3)、温度检测电路(4)、控制信号输出电路(5)、显示电路(6)、报警电路(7)和电源电路(8)连接而成；微电脑控制电路(1)的数据线连接记忆电路(2)的数据线、控制输入端连接键盘输入电路(3)的输出端、信号输入端连接温度检测电路(4)的输出端、控制信号输出端连接控制信号输出电路(5)的输入端、显示信号输出端连接显示电路(6)的输入端、警报信号输出端连接报警电路(7)的输入端、电源输入端连接电源电路(8)的输出端；控制信号输出电路(5)的输出端连接发热管的控制端、电磁阀的控制端。

3、如权利要求2所述专用控制器，其特征是：控制电路(1)由主控制电路(9)、从控制电路(10)构成，主控制电路(9)由微电脑MCU芯片IC3及其外围的振荡电路(11)、复位与过零检测电路(12)连接而成，所述振荡电路(11)由晶振XTAL、电容C1、C2、电阻R31连接而成、其输出端连接IC3的时钟输入端，所述复位与过零检测电路12由三极管Q8、Q9及其外围电阻、电容连接而成，其输出端连接IC3的复位端；从控制电路(10)由微电脑MCU芯片IC101及其外围的振荡复位电路(13)连接而成，所述振荡复位电路(13)由晶振XTAL、三极管Q101及其外围电阻、电容连接而成，其振荡输出端连接IC101的时钟输入端、复位输出端连接IC101的复位端。

4、如权利要求2所述专用控制器，其特征是：记忆电路(2)由EEPROM芯片IC7及其外围的电阻R34、R35、R51、R52和电容C12连接而成；IC7的第1、2、3、4、7脚接地，第8脚接+5V，8、4脚间接电容C12，IC7的第5脚接电阻R35通过接头LINKA1的第4脚连接到控制电路(1)的一个双向I/O口，IC7的6脚接电阻R34通过接头LINKA1的5脚接到控制电路(1)的另一个双向I/O口，LINKA1的4、5脚接电阻R51和R52。

5、如权利要求2所述专用控制器，其特征是：键盘输入电路(3)由按键S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和电阻R25、R26、R27、R28、R29、R30、R44、R45组成，各按键的一端分别接到控制电路(1)的一个输出端、另一端分别通过电阻连接显示电路(6)的输入端。

6、如权利要求2所述专用控制器，其特征是：温度检测电路(4)由电阻R109～R116、电容C105、C106、C107、C108、热敏电阻NTC1、NTC2和插头CN1、CN2组成，热敏电阻NTC1通过接插头CN1先与C106并联后再与并联的R109、C105串联，在串联点B1处接IC101的18脚，在串联点B1处通过接电阻R110接到IC101的8脚，在串联点B1处通过接电阻R111接到IC101的6脚，在串联点B1处通过接电阻R112接到IC101的5脚；热敏电阻NTC2通过接插头CN2先与C107并联后再与并联的R116、C108串联，在串联点B2处接IC101的15脚，在串联点B2处通过接电阻R113接到IC101的12脚，在串联点B2处通过接电阻R114接到IC101的11脚，在串联点B2处通过接电阻R115接到IC101的10脚。

7、如权利要求2所述专用控制器，其特征是：控制信号输出电路(5)包括水阀开关电路(16)和功率输出电路(17)，水阀开关电路(16)由电阻R54、继电器RL1、三极管Q10、二极管D6组成，Q10的基极与控制电路(1)的一个输出端连接、集电极通过继电器RL1连接水阀开关的控制端；功率输出电路(17)由电阻R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R55、光耦合芯片IC4和IC5、可控硅T2、T3、电容C3和C5组成，控制电路(1)的两个控制输出端分别通过IC4、T2连接上层发热板(18)、通过IC5、T3连接下层发热板(19)。

8、如权利要求2所述专用控制器，其特征是：显示电路(6)由窗口显示电路(14)和指示灯电路(15)连接而成，窗口显示电路(14)由锁存芯片IC1、IC2及三极管Q1～Q6、数码管L10～L21、发光二极管L1～19连接而成，所述三极管的基极分别连接IC3的一个输出端、集电极分别连接数码管的控制端及发光二极管的输入端，数码管的控制端与发光二极管的输入端短接，IC1的输入端、控制端各连接控制电路(1)的一个输出端，IC1、IC2的控制端短接，IC1的一个输出端连接IC2的输入端，IC1、IC2的输出端各连接一组数码管的数据端。

9、如权利要求2所述专用控制器，其特征是：报警电路(7)由电阻R32和R118、二极管D7、三极管Q7和蜂鸣器SPEAK组成；Q7的基极通过电阻R32连接控制电路(1)的一个输出端、集电极连接并联的D7和蜂鸣器SPEAK，用于控制蜂鸣器发声报警；电源电路(8)由稳压芯片IC6、变压器T1、压敏电阻ZNR、电容C6、C7、C8、C9、二极管D1～D5连接而成，IC6的输出端连接其他各电路的电源输入端。

10、如权利要求1所述的电烤炉温度线性化智能对标法，其特点是：由内置的控制程序完成自动对标，所述程序的流程如下：

1)在上电初始化MCU芯片，从EEPROM中读取相应数据到主MCU芯片的RAM数据区；

2)判断是否需要进行温度智能对标操作，如果不需要进行温度对标，就进入主工作程序，否则进入温度对标程序；

在主工作程序中：首先，分别对按键、显示、提示音进行处理，其次，主MCU与从MCU进行通讯，接收传递来的温度数据，对数据进行处理，最后，根据数据处理后的结果，以及用户的设定目标，根据PID算法计算加热控制量，再把PID运算的结果以通断的占空比形式输送到可控硅，并控制可控硅的通断来控制加热功率，在到达设定值后判断是不是需要蒸、烤操作；如果需要蒸、烤，就进行到计时和喷水流程；如果不需要进行蒸和烤的工作，就把温度保持在设定值。一个流程完成后再返回到主程序循环进行。

温度智能对标程序中：把一个合适的标准温度计放置在需要对标的标点，首先，输出一定比例的占空比信号到可控硅控制加热，其次，根据程序预设的对标起点等待对标值的确定，当用户看到标准温度计的温度与设定的标点值相同时，给一个确定信号，当有确定信号时候，与从MCU进行通讯，数字滤波处理输入的数据信号，确认无误后放入相应的数据区，再等待下一个信号，这样一直到对标标点全部为止，自动退出温度智能对标程序；最后，把所有对标点的标值写到EEPROM中相应的区中，在下次上电的时候直接从该区中读取数据。

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