CN207528808U - 一种食物料理机的过零检测电路及过零检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种食物料理机的过零检测电路及过零检测系统。其中过零检测电路包括：与市电相关联的第一电源、整流模块、光耦合器、信号输出端、第一限流电阻、上拉电阻和第二电源，该第一电源包括第一端L和第二端N；该光耦合器包括阳极、阴极和两个输出端，其中一个该输出端接地，另一个该输出端与该信号输出端电连接，且通过该上拉电阻与该第二电源电连接，阴极通过该第一限流电阻与该第二端N电连接；该整流模块与该第一端L和该第二端N都电连接，并将该第一端L与第二端N中较高的电平输送到该阳极。本实用新型提供的一种食物料理机的过零检测电路具有功耗较低的特点。

Description

一种食物料理机的过零检测电路及过零检测系统

技术领域

本实用新型涉及食物料理机的控制电路技术，尤其涉及一种食物料理机的过零检测电路。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对食物质量的要求越来越高。因此，能够满足人们日常营养需求，特别是对健康的、高品质的食物追求，满足便捷、均衡、安全、健康、味美等功能的要求的诸如豆浆机之类的食物料理机大量出现于市场上。当前较快的生活节奏使得人们希望食物料理机在自动、快速的料理和煮制食材，并实现对食材的流程化加工，这就要求对食物料理机的加热组件进行多档调节。例如，在制作豆浆时，希望先对食材进行加热煮沸，然后再对食材进行熬煮。一方面，人们希望在加热过程中食物料理机能够以全功率进行加热，使得加热时间尽量缩短，提高效率。另一方面，人们希望在熬煮过程中食物料理机能以低功率进行加热，以免发生猛烈沸腾并节约能源。

当前市场上的食物料理机为了实现以多种不同的功率进行加热，通常使用可控硅对加热功率进行调节。由于可控硅只能在其功率为0关断，因而需要采用过零检测电路来获知可控硅功率的零点。传统的过零检测电路通过在市电火线和零线间架设整流通路和限流通路的办法，获取火线和零线电压相同的零点。这样的方法虽然能够在可控硅功率的零点产生脉冲，但是具有较高的静态功耗。随着人们对环保的日益重视和能耗控制法规的日益严格，传统的过零检测电路越来越不能适应当前的需求。因此，有必要提供一种具有较低能耗的过零检测电路。

实用新型内容

本实用新型提供一种食物料理机的过零检测电路，本实用新型要解决的问题是提供一种在实现过零检测功能的同时，具有较低的功耗。

为解决本实用新型的至少一部分技术问题，本实用新型提供了一种食物料理机的过零检测电路，包括：与市电相关联的第一电源、整流模块、光耦合器、信号输出端、第一限流电阻、上拉电阻和第二电源，该第一电源包括第一端L 和第二端N；

该光耦合器包括阳极、阴极和两个输出端，其中一个该输出端接地，另一个该输出端与该信号输出端电连接，且通过该上拉电阻与该第二电源电连接，阴极通过该第一限流电阻与该第二端N电连接；

该整流模块与该第一端L和该第二端N都电连接，并将该第一端L与第二端N中较高的电平输送到该阳极。

根据本实用新型的至少一个实施例，该整流模块包括同向串联的第一二极管与第二二极管和同向串联的第三二极管与第四二极管；

该整流模块中的二极管对外的正极接地、对外的负极都与该光耦合器的阳极电连接，该第一端L和第二端N分别电连接在第一二极管与第二二极管之间和第三二极管与第四二极管之间。

根据本实用新型的至少一个实施例，该第一端L通过保险电阻与该整流模块连接，该保险电阻是可修复保险电阻或不可修复保险电阻；

该保险电阻的额定功率的上限是3瓦或5瓦，该述保险电阻的额定功率的下限是1瓦。

根据本实用新型的至少一个实施例，该第一端L与该第二端N通过滤波电容连接；

该滤波电容的电容值的上限是1微法或1.5微法，该滤波电容的电容值的下限是0.39微法或0.68微法；

该滤波电容的额定电压的下限是250伏特、275伏特或300伏特。

根据本实用新型的至少一个实施例，该光耦合器是线性光耦合器；

该光耦合器为光敏三极管输出型光耦合器；

该光耦合器为内光路光电耦合器。

根据本实用新型的至少一个实施例，该光耦合器的两个输出端为发射极和集电极，该发射极接地，该集电极与该信号输出端电连接，且通过该上拉电阻与该第二电源电连接。

根据本实用新型的至少一个实施例，该光耦合器与该信号输出端之间通过第二限流电阻连接；

该第二限流电阻的阻值的上限是1k欧姆或2k欧姆，该第二限流电阻的阻值的下限是0.75k欧姆或0.8k欧姆。

根据本实用新型的至少一个实施例，第二电源是恒压电源，该第二电源的电压的上限是6伏特或8伏特，该第二电源的电压的下限是3伏特或4伏特；

该上拉电阻的阻值的上限是10k欧姆或15k欧姆，该上拉电阻的阻值的下限是5.6k欧姆或8.2k欧姆；

该信号输出端适于与单片机电连接。

根据本实用新型的至少一个实施例，该第一限流电阻的阻值的上限是750k 欧姆或620K欧姆，该第一限流电阻的阻值的下限是300k欧姆或430k欧姆。

为解决本实用新型的至少一部分技术问题，本实用新型还提供一种过零检测系统，包括上述的过零检测电路和单片机；

该单片机与该信号输出端电连接，识别该信号输出端的电位，并将该信号输出端电位变化的时刻识别为过零时刻，

该单片机根据该过零时刻输出过零信息，或该单片机根据该过零时刻生成并输出控制信号。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型所提供的过零检测电路和过零检测系统一方面取消了架设在电源两端之间仅通过电阻连接的通路，并因此消除了该通路上的功耗。另一方面，本实用新型所提供的过零检测电充分利用单片机可以识别电位变动的时刻的能力，以较低的功耗实现了不亚于传统过零检测电路的过零检测功能。

附图说明

图1是本实用新型的一个可选的实施例的过零检测电路的系统框图；

图2是本实用新型的一个可选的实施例的过零检测电路的电路图。

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。

参考图1，根据本实用新型的一个非限制性的例子，本实用新型提供的过零检测电路包括第一电源V1。第一电源V1进一步包括第一端L和第二端N。第一电源V1与市电关联。本实用新型提供的过零检测电路还包括整流模块Rec、光耦合器OC、信号输出端Opt、第一限流电阻R1、上拉电阻R2和第二电源 V2。值得注意的是，第一电源V1与市电关联的具体方法可以是多样的。例如，第一端L可以在食物料理机接通电源后，直接的与市电的火线电连接。与之类似的，第二端N可以在食物料理机接通电源后，直接的与市电的零线电连接。或者，又例如，第一电源V1通过一个变压器，或者其他方式间接的与市电连接。

光耦合器OC包括四个端口，分别是阳极1、阴极2和两个输出端3、4。在这四个端口中，一个输出端3接地，另一个输出端4与信号输出端Opt电连接。并且该输出端4还通过上拉电阻R2与第二电源V2电连接。由于光耦合器OC可以根据阳极1和阴极2的电位情况导通或者切断两个输出端，因此上拉电阻R2和第二电源V2的组合可以在输出端3和4导通时在信号输出端Opt 输出低电平的同时保护第二电源V2，又可以在输出端3和4断开时使输出端 Opt输出高电平。使用光耦合器OC的好处在于，光耦合器对输入、输出电信号有良好的隔离作用。在过零检测电路中使用时，不但可以保证在输出端的诸如第二电源V2，以及连接在信号输出端Opt的诸如单片机之类的设备与市电完全隔离，还能保证输出端的电位变化不会对阳极1和阴极2的电位产生影响，从而保证了过零检测的精确性。

光耦合器OC的阴极2通过第一限流电阻R1与第二端N电连接。整流模块Rec与第一端L和第二端N都电连接，并将第一端L与第二端N中较高的电平输送到光耦合器OC的阳极1。这样的设置使得当第一端L位于低电平，第二端N位于高电平时，光耦合器OC的阳极1和阴极2都接收高电平，两个输出端3、4之间不导通，信号输出端Opt输出高电平。而当第一端L位于稿电平，第二端N位于低电平时，光耦合器OC的阳极1接收高电平，阴极2接收低电平，两个输出端3、4之间导通，信号输出端Opt输出低电平。从而使得信号输出端Opt在第一端L和第二端N电位相同时，由高电平切换为低电平或者由低电平切换为高电平。配合能够识别上述切换时刻的设备时，就能实现过零检测的功能。例如，当输出端Opt与单片机连接时，单片机就能够通过识别信号输出端Opt的电位变化的时刻，间接的识别出第一端L与第二端N 电位相同的时刻，实现过零检测的功能。

值得注意的是，以上的例子只是对本实用新型所提出的过零检测电路的一个可选的例子的说明。本实用新型所提出的过零检测电路的许多部分都可以具有多种多样的设置方式。例如，光耦合器OC既可以是线性光耦合器，也可以是非线性光耦合器。选用线性光耦合器作为光耦合器OC可以增加过零检测电路的响应速度。例如，可以选择夏普公司生产的型号为PC817的线性光耦合器。下面以一些例子进行进一步的说明本实用新型的其他方面的可选的变化。

参考图2，根据一个非限制性的例子，整流模块Rec包括同向串联的第一二极管D1与第二二极管D2，以及同向串联的第三二极管D3与第四二极管 D4。该整流模块Rec中的二极管对外的正极，即D2和D4的正极接地。该整流模块Rec中的二极管对外的负极，即D1和D3的负极都与光耦合器OC的阳极1电连接。第一端L电连接在第一二极管D1与第二二极管D2之间，和第二端N电连接在第三二极管D3与第四二极管之间D4。这样的设置能够以简单的结构实现，第一端L和第二端N中任意一端处于高电平时，都能通过相应的二极管(D1或D2)将高电平输入到光耦合器OC的阳极1的功能。这样的设置还能够通过二极管阻止第一端L与第二端N在整流模块的电路中发生短路。

继续参考图2，根据一个非限制性的例子，第一端L通过保险电阻F1与整流模块Rec连接。保险电阻F1既可以是可修复保险电阻，也可以是不可修复保险电阻。设置保险电阻的好处一方面是对第一端L流入整流器Rec的电流进行限流，另一方面则是防止短路。保险电阻F1的额定功率可以根据实际情况进行设定。保险电阻F1一般被设定在1瓦到5瓦之间。例如，对于相对不稳定的市电可以使用额定功率较大的保险电阻F1，例如使用额定功率为3瓦的保险电阻F1。

继续参考图2，根据一个非限制性的例子，第一端L与第二端N之间还设有一用于滤波的滤波电容C1。滤波电容C1的电容值可以根据需要在1.5微法和0.39微法之间选择。此外，还需将考虑滤波电容C1的额定电压。一般应当采用比市电的峰值更高的额定电压并留出适当冗余。例如，对于波动较小的市电可以采用0.68微法，额定电压为250伏特的滤波电容C1以增强反应速度并降低成本。与之相对的，对于市电波动较大的区域，则可以考虑1微法或者更大的电容值，同时采用额定电压为275伏特或300伏特的滤波电容C1以增强整个过零检测电路的可靠性和稳定性。

市面上在售的光耦合器具有多种形式。例如，按光路径分，光耦合器可分为外光路光电耦合器(又称光电断续检测器)和内光路光电耦合器。外光路光电耦合器又分为透过型和反射型光电耦合器。按输出形式分，光耦合器可分为光敏器件输出型、NPN三极管输出型、达林顿三极管输出型、逻辑门电路输出型、低导通输出型、光开关输出型和功率输出型等多种类型。本发明的光耦合器可以在上述类型中进行选择。根据一个非限制性的例子，本实用新型所提供的过零检测电路所采用的光耦合器OC是光敏输出型内光路光电耦合器。进一步的，本实用新型所提供的过零检测电路所采用的光耦合器OC可以是光敏三极管输出型内光路光电耦合器。这种耦合器具有稳定可靠，反应速度快，电位变化时边缘较为锐利等特点，特别适合与本实用新型的其他元件配合，精确高效的实现过零检测的功能。

在当前的非限制性的例子中，光耦合器OC是光敏三极管输出型内光路光电耦合器，该光耦合器OC的两个输出端分别是发射极3和集电极4。因此该光耦合器OC的两个输出端的具体连接方式可以是发射极3接地，集电极4与信号输出端Opt电连接，且通过上拉电阻R2与第二电源V2电连接。这样的设置可以提高过零检测电路的反应速度。

继续参考图2，根据一个非限制性的例子，光耦合器OC与信号输出端Opt 之间通过第二限流电阻R3连接。第二限流电阻R3能够使得当信号输出端Opt 与单片机之类对输入电流与电压都有一定要求的设备连接时，具有较好的输出特性，不会损坏这些设备。第二限流电阻R3的阻值可以根据第二电源V2的情况、上拉电阻R2的情况，以及光耦合器OC的输出情况决定，通常第二限流电阻R3的阻值会选在0.75k-2k欧姆之间选择，当希望进一步降低功耗时，可以选择较大的第二限流电阻R3，例如选择阻值为1k欧姆的第二限流电阻 R3。与之相对的，如果希望有较大的输出能力，则可以选择较小的，例如阻值为0.91k欧姆的第二限流电阻R3。

根据一个非限制性的例子，第二电源V2可以选择低电压的恒压电源。这样选择的好处在于，使得在光耦合器OC的输出端的电路能够在较低电压的环境中运行，保护与信号输出端Opt连接的诸如单片机之类的设备。第二电源V2 的电压可以根据信号输出端Opt所连接的设备的情况，光耦合器OC的情况，在3伏特到8伏特之间进行选择。例如当输出端连接的是需要较大的功率进行驱动的单片机，则可以选择额定电压为6伏特的第二电源V2。此外，使用额定电压较大的第二电源V2还可以降低在上拉电阻R2上的能量的消耗。反之，若输出端连接的是功耗较低的单片机则可以选择额定电压为4伏特的第二电源 V2。

与之类似的，上拉电阻R2的阻值也可以根据第二电源V2及与信号输出端 Opt连接的设备的情况在5.6k欧姆到15k欧姆之间进行选择，当设置有第二限流电阻R3时还应当考虑与第二限流电阻R3的配合。例如，对于较大的第二电源V2额定电压，较大的第二限流电阻R3，可以选择阻值较大的，例如阻值为10K欧姆的上拉电阻R2。反之则可以选择阻值较小的，例如阻值为8.2k欧姆的上拉电阻R2。

第一限流电阻R1的阻值也可以根据光耦合器OC的情况及对过零检测电路的整体功耗要求等情况，在300k欧姆至750k欧姆之间进行选择。光耦合器 OC的情况指的是，阳极1与阴极2之间的阻抗、阳极1与阴极2之间的可承受的电压，及光耦合器OC的阈值、光耦合器OC的阳极1与阴极2之间允许流过的最大电流等。例如，当光耦合器OC需要较大电流驱动时，可以采用较小的，例如阻值为430k欧姆的第一限流电阻R1。反之，当光耦合器OC需要的驱动电流较小时，为了降低整体功耗，可以采用较大的，例如阻值为620k 欧姆的第一限流电阻R1。

此外，本实用新型还提供一种过零检测系统，过零检测电路和单片机。通过将单片机的输入管脚与信号输出端OPt电连接的办法，能够使得单片机可以识别信号输出端Opt的电位。由于单片机具有一定运算能力，所以可以识别信号输出端Opt电位变化的时刻，并将该电位变化的时刻识别为过零时刻。单片机具体的使用识别出的过零时刻的方法可以是多样的。例如，单片机可以仅作为过零检测系统的一部分，将识别出的过零时刻输出。又例如，单片机可以同时被用作其他控制功能，利用识别出的过零时刻向可控硅等其他设备输出控制信号，实现控制功能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，只是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单的修改、等同的变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种食物料理机的过零检测电路，包括：与市电相关联的第一电源、整流模块、光耦合器、信号输出端、第一限流电阻、上拉电阻和第二电源，所述第一电源包括第一端L和第二端N；

所述光耦合器包括阳极、阴极和两个输出端，其中一个所述输出端接地，另一个所述输出端与所述信号输出端电连接，且通过所述上拉电阻与所述第二电源电连接，阴极通过所述第一限流电阻与所述第二端N电连接；

所述整流模块与所述第一端L和所述第二端N都电连接，并将所述第一端L与第二端N中较高的电平输送到所述阳极。

2.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于：所述整流模块包括同向串联的第一二极管与第二二极管和同向串联的第三二极管与第四二极管；

所述整流模块中的二极管对外的正极接地、对外的负极都与所述光耦合器的阳极电连接，所述第一端L和第二端N分别电连接在第一二极管与第二二极管之间和第三二极管与第四二极管之间。

3.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于：所述第一端L通过保险电阻与所述整流模块连接，所述保险电阻是可修复保险电阻或不可修复保险电阻；

所述保险电阻的额定功率的上限是3瓦或5瓦，所述保险电阻的额定功率的下限是1瓦。

4.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于：所述第一端L与所述第二端N通过滤波电容连接；

所述滤波电容的电容值的上限是1微法或1.5微法，所述滤波电容的电容值的下限是0.39微法或0.68微法；

所述滤波电容的额定电压的下限是250伏特、275伏特或300伏特。

5.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于：所述光耦合器是线性光耦合器；

所述光耦合器为光敏三极管输出型光耦合器；

所述光耦合器为内光路光电耦合器。

6.根据权利要求5所述的过零检测电路，其特征在于：所述光耦合器的两个输出端为发射极和集电极，所述发射极接地，所述集电极与所述信号输出端电连接，且通过所述上拉电阻与所述第二电源电连接。

7.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于：所述光耦合器与所述信号输出端之间通过第二限流电阻连接；

所述第二限流电阻的阻值的上限是1k欧姆或2k欧姆，所述第二限流电阻的阻值的下限是0.75k欧姆或0.91k欧姆。

8.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于：第二电源是恒压电源，所述第二电源的电压的上限是6伏特或8伏特，所述第二电源的电压的下限是3伏特或4伏特；

所述上拉电阻的阻值的上限是10k欧姆或15k欧姆，所述上拉电阻的阻值的下限是5.6k欧姆或8.2k欧姆；

所述信号输出端适于与单片机电连接。

9.根据权利要求1所述的过零检测电路，其特征在于：所述第一限流电阻的阻值的上限是750k欧姆或620k欧姆，所述第一限流电阻的阻值的下限是300k欧姆或430k欧姆。

10.一种过零检测系统，包括如权利要求1-9中任意一项所述的过零检测电路和单片机；

所述单片机与所述信号输出端电连接，识别所述信号输出端的电位，并将所述信号输出端电位变化的时刻识别为过零时刻，

所述单片机根据所述过零时刻输出过零信息，或所述单片机根据所述过零时刻生成并输出控制信号。