CN208211933U - 多士炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于紧急保护电路装置技术领域。解决元器件多且易损坏的问题。多士炉包括有串接在加热回路中的加热器（1）、电连接头（2）和双开关（3），双开关（3）由电磁铁线圈（4）控制，电磁铁线圈（4）设在线圈驱动电路（5）中，交直流转换电路（6）的输入端接在电加热器（1）上，交直流转换电路（6）的输出端输出供各个电路工作的直流电压，加热回路中串接有一个二极管（7），二极管（7）两端并接有继电器触点（8），继电器线圈（9）设置在继电器线圈驱动电路（10）中，单片机（11）第一I/O端、第二I/O端分别接于线圈驱动电路（5）、继电器线圈驱动电路（10）的输入端。有元器件少，时间温度可调，功能多的优点。

Description

多士炉

技术领域

本实用新型属于电烤面包片炉的自动断开紧急保护电路装置技术领域。

背景技术

在多士炉加热装置主电流回路中，有分别串接在发热丝两端的两个金属弹片开关，负责切断发热丝的电源。两个金属弹片开关是由炉体上带有电磁机构的按键控制。在电器安全使用中要求多土炉在工作时，其加热装置或者说发热丝处于带电状态，断电时加热装置或者说电热丝应当处于不带电状态，避免使用者不小心触摸到设置在炉内的发热丝而触电。

中国专利，名称为多土炉，专利号201320783257.X公开了一种多土炉，包括有：加热装置及控制电路，所述加热装置与控制电路连接，所述控制电路包括有：加热装置主电流回路，用于对加热装置进行通断控制；所述加热装置主电流回路包括有：第一金属弹片开关及第二金属弹片开关，所述第一金属弹片开关的两端分别电气连接交流电源火线及加热装置的一端，所述第二金属弹片开关的两端分别电气连接交流电源零线及加热装置的另一端；继电器控制电路，包括有第一继电器和第二继电器，所述第一继电器和第二继电器均具有常闭触点，第一继电器和第二继电器的常闭触点串联在加热装置主电流回路中；定时控制电路，用于输出的控制信号；所述定时控制电路与继电器控制电路电气连接，定时控制电路向继电器控制电路输出的控制信号；所述第一金属弹片开关与第一继电器的常闭触点串联连接，第二金属弹片开关与第二继电器的常闭触点串联连接，第一继电器的常闭触点与第二继电器的常闭触点分别连接加热装置的两端；所述第一金属弹片开关、第二金属弹片开关、第一继电器的常闭触点及第二继电器的常闭触点共同控制发热丝与交流零火线的接通和断开；当多土炉烘烤面包的定时时间到达时，如果第一金属弹片开关、第二金属弹片开关因为外力卡死而无法断开，则定时控制电路输出的控制信号对继电器控制电路进行控制，继电器控制电路中的继电器的线圈得再动作，其串联在加热装置主电流回路中的第一继电器的常闭触点与第二继电器的常闭触点保持断开状态，切断发热丝与交流电源零、火线的连接。

该多土炉，除了包括有一对受多土炉面包架升降机构控制的金属弹片开关外，还在加热装置的两端分别串入了两个继电器的常闭触点，所串入的这两个继电器常闭触点也是起到防卡死功能的关键部分；当多土炉烘烤面包的定时时间到达时，如果第一金属弹片开关、第二金属弹片开关因为外力卡死而无法断开，则定时控制电路输出的控制信号对继电器控制电路进行控制，继电器控制电路中的继电器的线圈得再动作，其串联在加热装置主电流回路中的第一继电器的常闭触点与第二继电器的常闭触点保持断开状态，切断发热丝与交流电源零、火线的连接。

其缺点是主电流回路中，需要采用两个继电器，用其两个常闭触点接于电加热器的两端，在控制电路中的降压整流电路采用了阻容降压和四个二极管形成全桥整流，使用的元器件多。而一旦阻容加压电路中的电容击穿短路，电网中的高压将直接加到各个电路上，将导致许多元器件损坏。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种既可以控制升降机构控制的金属弹片开关通断，又可以在一定时间内控制半通，又可以在另一个时间内全通，并且交替切换的多士炉。

为实现本实用新型的目的，所述的多士炉，包括有电加热器，串接在电加热器与电连接头之间的双开关，电加热器、电连接头和双开关串接形成加热回路，所述的双开关是由电磁铁线圈控制，所述的电磁铁线圈设置在线圈驱动电路中，交直流转换电路的输入端接在电加热器上，所述的交直流转换电路的输出端输出供各个电路工作的直流电压，所述的加热回路中串接有一个二极管，所述的二极管两端并接有继电器触点，继电器线圈设置在继电器线圈驱动电路中，单片机第一I/O端接于线圈驱动电路输入端，单片机第二I/O端接于继电器线圈驱动电路输入端。

单片机内的控制程序，可以通过对应的I/O端输入或输出多路方波信号。设定一个I/O端为定时信号，另外设定一个I/O端为不同占比的脉宽信号，同时再设定一个I/O端接受输入的检测信号，实现自动控制。

按下双开关的按键，双开关闭合，电加热器通电加热可烤面包片。达到设定时间后，单片机控制线圈驱动电路，使双开关断开。

若双开关或者其按键失灵，则单片机在达到设定时间时，控制继电器线圈驱动电路，使继电器触点断开，形成半波电压加在电加热器上，电功率仅为正常工作时的一半。功率值设计在半功率可避免面包片产生燃烧。

若则单片机继电器线圈的继电器触点时通时断，电加热器上的加热功率则介于全功率与半功率之间。

单片机内的控制程序，可使I/O端输出可变换占空比的脉冲信号，实现加热功率的调节，方便使用者根据自己的口味烘烤面包片。

本实用新型多士炉相比现有技术，不但可以实现开关失灵的保护，而且还具有了多种调节功能，改变加热温度，并且零部件使用少，结构简单。

附图说明

图1为本实用新型多士炉的电路框图。

图2为对应图1电路框图的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型多士炉的具体实施例作进一步详述：

如图1和2中所示，电连接头2火线端、零线端、接地端分别表示为L、N、E。双开关3一对输出、输入端分别表示为N-OUT、L-OUT、N-IN、L-IN。T1为电磁铁线圈4。Ｄ3为二极管7。RELAY为继电器线圈9。RLY1为继电器触点8。交直流转换电路6有两个直流电压输出，分别表示为VCC和+12V，VCC为各个电路的工作电压，+12V专门为电磁铁线圈4和继电器线圈9工作的驱动电压。单片机，包括有CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上。U1为光电耦合器。SW1表示为单片机上的控制开关。GND为电路中的接地端。虚线框中的所有元器件表示为该虚线框所构成电路的元器件。

本实用新型多士炉，包括有设置在炉体内电加热器1，电加热器1为电阻丝，用于通电发热，可对炉内的面包片进行加热。一个双开关3串接在电加热器1两端与电连接头2之间，当双开关3断开后电加热器1上不带电，手指接触到不会触电。电加热器1、电连接头2和双开关3串接形成加热回路。所述的双开关3是由电磁铁线圈4控制，所述的电磁铁线圈4设置在线圈驱动电路5中，交直流转换电路6的输入端接在电加热器1上，所述的交直流转换电路6的输出端输出供各个电路工作的直流电压。

所述的加热回路中串接有一个二极管7，所述的二极管7两端并接有继电器触点8，继电器线圈9设置在继电器线圈驱动电路10中。单片机11第一I/O端接于线圈驱动电路5输入端。单片机11第二I/O端接于继电器线圈驱动电路10输入端。

双开关3中的两个开关分别串接于电加热器1的两端，并分别接于电连接头2的火线与零线端。双开关3按下，整个电路通电，单片机11内部的控制程序使第一I/O端输出开启信号至线圈驱动电路5，使电磁铁线圈4通电并产生磁力，吸住双开关3，使双开关3自锁。当达到设定时间时，单片机11内部的控制程序使第一I/O端输出断开信号，至线圈驱动电路5，使驱动线圈5断电并失去磁力，双开关3复位并断开。此时，无论手触及到电加热器1的任何一端都不会产生触电。

当双开关3或者其按键失灵，以至双开关3的触点无法断开时，在单片机11达到设定时间时，其第二I/O端输出一个断开信号至继电器线圈驱动电路10，使继电器线圈9通电，驱动继电器触点8断开。此时加热回路中仅有一个二极管7串接于其中，形成半波电压。这样，加在电加热器1上的电功率仅为正常工作时的一半。

UL1026 2016年8月版针对多士炉有明确规定，当双极断开开关失效，30分钟内炉内面包片不得起火。根据该规定，将电加热器1的功率值设计在半功率工作，在其产生的热量达到热平衡状态时，使炉体内无法达到燃烧起火的温度。这样，在出现双开关3或者其按键失灵时，可避免面包片在炉体内产生燃烧。因此，可以通过降低电加热器1的加热功率，可防止着火危险的发生。

当在设定的时间内，第二I/O端输出一个脉冲信号至继电器线圈驱动电路10，使继电器线圈9时通时断，则相应地驱动继电器触点8随之时通时断，此时，在设定的时间内加在电加热器1上的电压为全波、半波周期交替变换的电压，电加热器1上的加热功率则介于全功率与半功率之间。

在加热回路中形成全波、半波交替工作的电压时，全波电压出现的时间越长，电加热器1上产生的的热能越多，半波电压出现的时间越长，电加热器1上产生的的热能越少 。通过调整继电器触点8的断开和闭合时间。实现全波、半波电压交替加在加热回路中工作。

当在设定的时间内，通过单片机11上的选择键调整其内的控制程序，使第二I/O端输出一个相应变换占空比的脉冲信号至继电器线圈驱动电路10，使继电器线圈9时通时断，驱动继电器触点8随之时通时断，那么就可以实现加热功率的调节，方便使用者根据自己的口味烘烤面包片。通电时间长，电加热功率大，在设定的时间内，加在炉内面包片的温度也就越高。断电时间短，电加热功率小，在设定的时间内，加在炉内面包片的温度也就越低。在硬件不变的情况下，仅仅通过设置在单片机11内部的软件即可实现电加热功率的调节和加热时间长短的调节，通过对炉内面包片的加热温度高、低的调节以及加热时间长、短的组合调节，可以烧烤出各种松脆、软硬、香口的面包片。

本实用新型多士炉相比现有技术，通过增加在加热回路中串接有二极管7以及在二极管7两端并接有继电器触点8，不但实现了在双开关3或者其按键失灵的保护，而且通过改变继电器触点8的通、断时长，还具有了温度调节功能，并且零部件使用少，结构简单。

所述的单片机11第三I/O端接于电压检测电路12输出端，所述的电压检测电路12输入端接于电加热器1上两个点。所述的电压检测电路12用于检测电加热器1上的电压波形，再将检测到的波形信号输入至第三I/O端，供单片机11内的控制程序判断运算

单片机11第二I/O端输出不同占空比的脉冲信号至继电器线圈驱动电路10，可使继电器线圈9时通时断，继电器触点8也会随之时通时断。

继电器触点8闭合时，二极管7短路，电加热器1直接接入电网，全波交流电压加在电加热器1上，电加热器1处于全波工作状态。

继电器触点8断开时，二极管7串接在加热回路中，电网电压经过二极管7后只有半波加在电加热器1上，电加热器1处于半波工作状态。电加热器1在全波工作与半波工作状态不同时间的组合，产生不同的功率。

所述的电压检测电路12中设有光电耦合器，所述的光电耦合器内部的LED正极接低压电位点，低压电位点设为地，负极接电加热器1高压电位点，电耦合器内部的光敏晶体管的发射极接LED正极，集电极接单片机11第三I/O端。

由于光电耦合器内部LED正极接直流转换电路6的地GND，LED负极接电加热器1的高压电位点中间抽头，因此，当电加热器1上施加有全波电压时，在电加热器1的中间抽头上正半周电压高于地GND端电位，LED处于截至状态。而只有负半波电压低于地GND端电位，能通过LED使其导通发光。

当LED导通，光敏晶体管的发射极与集电极导通，集电极电压处于低电位，说明电加热器1工作在全波状态。反之，则说明电加热器1工作在半波状态。两种状态作为检测信号，由电压检测电路12输出端输出至单片机11第三I/O端。控制程序收到该检测信号，并结合输出至继电器线圈驱动电路10的控制信号，就可以判断继电器是否工作正常。一旦不正常，控制程序将会在单片机11第一I/O端输出一个关断信号至线圈驱动电路5，使电磁铁线圈4断电，双开关3断开。

由此可见，单片机11第一I/O端输出通断信号可控制双开关3通与断。单片机11第二I/O端输出通断信号可控制继电器触点8通与断。两路通过单片机11内部控制程序的定时设定及信号检测运算分别控制加热回路，互为失灵保护。

双开关3失灵后，可以通过继电器触点8断开进行保护。而继电器失灵后，可以通过单片机11内部控制程序判断后，通过双开关3断开进行保护。而在实际使用中，双开关3和继电器几乎不会同时失灵，因此，通过双重保护，大大提高了电器的安全性，有效地避免面包在炉内燃烧现象的发生。

所述的交直流转换电路6中设有一个接于电加热器1上的整流二极管D1，在所述的加热回路中，当继电器触点8断开时，在二极管7导通的情况下，将会在电加热器1上形成高、低压电位点，所述的整流二极管D1的正极接于电加热器1上的高压电位点，形成半波整流电路。整流二极管D1也可以接于图2中虚线二极管所示的位置。

由于整流二极管D1的正极接于电加热器1上的高压电位点，交直流转换电路6中的整流电路为半波整流电路。如图2中虚线所示，若是整流二极管D1的负极接于电加热器1上的低压电位点，交直流转换电路6中的整流电路仍为半波整流电路。

当二极管7正极加有正半周的电压并且继电器触点8断开时，二极管7导通。当二极管7正极加有负半周的电压并且继电器触点8断开时，二极管7截止。电加热器1与二极管7负极的连接端的电压最高，中间抽头连接端10VAC的电压其次，接地端的电压最低。这三个端上的直流电压大小不同，形成高、低压电位点。例如，二极管7负极的连接端相对于中间抽头连接端为高、低压电位点。中间抽头连接端相当于接地端亦为高、低压电位点。

当继电器触点8闭合时，二极管7短路，此时加在电加热器1上的电压为全波电压。任意两个高、低压电位点之间的全波电压峰值与半波电压峰值几乎是一样的。

这样，无论在加热回路中为全波电流还是半波电流，在交直流转换电路6的输入端只有半波电压才可使其工作，并且在整流电路输出端均输出一个相同的直流电压。因此，无论继电器触点8处于导通或断开状态，均不会影响交直流转换电路6的输入电压。相比于现有技术的全桥整流电路，不但少用了三个整流二极管D1，大大降低了制造成本，而且加热回路中的电流变化也不会影响交直流转换电路6的直流输出电压，为各个电路提供了一个稳定的直流工作电压。

所述的电加热器1设有中间抽头，所述的交直流转换电路6的其中一个输入端接于中间抽头。

在电加热器1上选取合适的中间抽头，当110V或220V的交流电加在电加热器1上后，在中间抽头上可以输出一个适合供交直流转换电路6工作的交流低压，这样，在交直流转换电路6的输出端则可以输出一个供各个电路工作的直流电压。即避免了采用变压器降压，又避免了采用现有降压整流电路中的阻容降压，节省了元器件。一旦阻容降压电路中的电容击穿则产生短路，电网中的高压将直接加在整流元器件上，导致接在电容之后的很多元器件的烧毁。相比于现有降压整流电路中的阻容降压更安全可靠，而且更节省元件。

Claims (6)

1.一种多士炉，包括有电加热器（1），串接在电加热器（1）与电连接头（2）之间的双开关（3），电加热器（1）、电连接头（2）和双开关（3）串接形成加热回路，所述的双开关（3）是由电磁铁线圈（4）控制，所述的电磁铁线圈（4）设置在线圈驱动电路（5）中，交直流转换电路（6）的输入端接在电加热器（1）上，所述的交直流转换电路（6）的输出端输出供各个电路工作的直流电压，其特征是

所述的加热回路中串接有一个二极管（7），所述的二极管（7）两端并接有继电器触点（8），继电器线圈（9）设置在继电器线圈驱动电路（10）中，

单片机（11）第一I/O端接于线圈驱动电路（5）输入端，单片机（11）第二I/O端接于继电器线圈驱动电路（10）输入端。

2.根据权利要求1所述的多士炉，其特征是所述的单片机（11）第三I/O端接于电压检测电路（12）输出端，所述的电压检测电路（12）输入端接于电加热器（1）上两个点。

3.根据权利要求２所述的多士炉，其特征是所述的电压检测电路（12）中设有光电耦合器，所述的光电耦合器内部的LED正极接低压电位点，低压电位点设为地，负极接电加热器（1）高压电位点，电耦合器内部的光敏晶体管的发射极接LED正极，集电极接单片机（11）第三I/O端。

4.根据权利要求1、２或３所述的多士炉，其特征是所述的交直流转换电路（6）中设有一个接于电加热器（1）上的整流二极管D1，在所述的加热回路中，当继电器触点（8）断开时，在二极管（7）导通的情况下，将会在电加热器（1）上形成高、低压电位点，所述的整流二极管D1的正极接于电加热器（1）上的高压电位点，形成半波整流电路。

5.根据权利要求1、２或３所述的多士炉，其特征是所述的电加热器（1）设有中间抽头，所述的交直流转换电路（6）的其中一个输入端接于中间抽头。

6.根据权利要求４所述的多士炉，其特征是所述的电加热器（1）设有中间抽头，所述的交直流转换电路（6）的其中一个输入端接于中间抽头。