CN210108543U - 一种基于比较器的测温电路及感应测温装置和烹饪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温度感应测温电路，包括磁电转换子电路、检测子电路、驱动子电路和微处理芯片；磁电转换子电路的输出端与检测子电路的输入端电连接；检测子电路的输出端与微处理芯片的输入端电连接；微处理芯片的输出端与驱动子电路的输入端电连接；驱动子电路的输出端与磁电转换子电路的输入端电连接。本实用新型通过磁电转换子电路得到交变磁场，再经过分析检测子电路得到检测信号，微处理芯片通过检测信号得到加热温度变化情况。本实用新型结构简洁，反应迅速，能实时检测振荡电路的电信号并真实反应被测的电加热模块的温度变化情况。

Description

一种基于比较器的测温电路及感应测温装置和烹饪装置

技术领域

本实用新型涉及测温技术领域，更具体地，涉及一种基于比较器的测温电路。同时，本实用新型还涉及一种带有电磁感应测温电路的感应测温装置和烹饪装置。

背景技术

目前测温技术领域，仅通过热敏检测元件采集温度信号，再通过A/D模数转换器将采集到的温度信号转换成数字信号，以供微处理芯片读取温度，这种方式，不仅检测精度较低，而且电路成本相对较高。

实用新型内容

本实用新型克服了现有测温技术的缺陷，提供了一种新的基于比较器的测温电路。本实用新型结构简洁，反应迅速，能实时检测振荡电路的电信号并真实反应被测的电加热模块的温度变化情况。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种基于比较器的测温电路，所述的温度测量电路包括磁电转换子电路、检测子电路、驱动子电路和微处理芯片，其中，

所述的磁电转换子电路用于将电能转换为磁能，得到电磁信号；

所述的检测子电路用于对磁电转换子电路的电信号进行检测，得到检测信号；

所述的微处理芯片用于分析检测子电路的检测信号和输出脉冲信号；

所述的驱动子电路用于将微处理芯片的脉冲信号进行放大，得到驱动信号，驱动信号用于驱动磁电转换子电路；

其连接关系如下：

所述的磁电转换子电路对电加热模块进行磁能测量；

所述的磁电转换子电路的输出端与检测子电路的输入端电连接；

所述的检测子电路的输出端与微处理芯片的输入端电连接；

所述的微处理芯片的输出端与驱动子电路的输入端电连接；

所述的驱动子电路的输出端与磁电转换子电路的输入端电连接；所述的检测子电路包括整流滤波子电路、电压比较器子电路和采样分压子电路，其中：

所述的采样分压子电路的输入端作为检测子电路的输入端，采样分压子电路的输出端与整流滤波子电路的输入端电连接；

所述的整流滤波子电路的输出端与电压比较器子电路的第一输入端电连接；

所述的电压比较器子电路的第二输入端接电源；

所述的电压比较器子电路的输出端作为检测子电路的输出端。

在一种优选的方案中，所述的驱动子电路包括放大子电路和功率放大子电路，其中，

所述的放大子电路用于提供对电流和电压进行提升，放大子电路的输入端作为驱动子电路的输入端；

放大子电路的输出端与功率放大子电路的输入端电连接；

功率放大子电路的输出端作为驱动子电路的输出端。

本优选方案中，放大子电路用于提高驱动子电路的增益，兼顾放大电压和放大功率的问题。

在一种优选的方案中，所述的放大子电路包括第一电阻、第二电阻和第一NPN型三极管，其中，

所述的第一电阻的一端作为放大子电路的输入端，第一电阻的另一端与第一NPN型三极管的基极电连接；

所述的第一NPN型三极管的发射极接地；

所述的第一NPN型三极管的集电极与第二电阻的一端电连接；

所述的第二电阻的另一端接电源；

所述的第一NPN型三极管的集电极作为放大子电路的输出端。

在一种优选的方案中，所述的功率放大子电路包括第三电阻、第二NPN型三极管和第一PNP型三极管，其中，

所述的第二NPN型三极管的基极作为功率放大子电路的输入端，第二NPN型三极管的发射极与第一PNP型三极管的发射极电连接；

所述的第一PNP型三极管的集电极接地；

所述的第二NPN型三极管的集电极与第三电阻的一端电连接；

所述的第三电阻的另一端接电源；

所述的第二NPN型三极管的发射极作为功率放大子电路的输出端。

在一种优选的方案中，所述的检测子电路包括整流滤波子电路、电压比较器子电路和采样分压子电路，其中：

所述的采样分压子电路的输入端作为检测子电路的输入端，采样分压子电路的输出端与整流滤波子电路的输入端电连接；

所述的整流滤波子电路的输出端与电压比较器子电路的第一输入端电连接；

所述的电压比较器子电路的第二输入端接电源；

所述的电压比较器子电路的输出端作为检测子电路的输出端。

在一种优选的方案中，所述的采样分压子电路包括第四电阻和第五电阻，其中，

所述的第四电阻的一端作为采样分压子电路的输入端，第四电阻的另一端作为采样子电路的输出端；

所述的第四电阻的另一端与第五电阻的一端电连接；

所述的第五电阻的另一端接地。

在一种优选的方案中，所述的整流滤波子电路包括二极管、滤波电容、第一电容，其中，

所述的二极管的阳极作为整流滤波子电路的输入端，二极管的阴极与滤波电容的正极电连接；

所述的二极管的阴极与第一电容的一端电连接；

所述的第一电容的另一端接地；

所述的滤波电容的负极接地。

在一种优选的方案中，所述的电压比较器子电路包括运算放大器、第六电阻和第七电阻，其中，

所述的运算放大器的同相输入端作为电压比较器子电路的输入端；

所述的运算放大器的反相输入端与第六电阻的一端电连接；

所述的运算放大器的反相输入端与第七电阻的一端电连接；

所述的第六电阻的另一端接基准电压源；

所述的第七电阻的另一端接地。

本优选方案中，整流滤波子电路输出的直流小电压信号，输入至比较器一端与设定的基准电压值比较，比较器输出端连接至芯片的外部中断端口。当比较器输出翻转信号后，微处理芯片响应中断，来判定达到设定温度点。

在一种优选的方案中，所述的磁电转换子电路包括电感和第二电容，其中，

所述的电感的一端作为磁电转换子电路的输入端，电感的另一端与第二电容的一端电连接；

所述的电感的另一端作为磁电转换子电路的输出端；

所述的第二电容的另一端接地。

本专利还提供了一种感应测温装置，所述感应测温装置包括上述的电磁感应测温电路，还包括能够感应磁电转换子电路所产生的电磁信号的感温层。

所述微处理器包括与检测子电路连接用以接收、检测检测子电路中电信号的检测分析模块。

所述感温层由坡莫合金或精密合金材料制成。

所述感应测温装置还包括温度调节装置，所述微处理器还包括控制模块，所述控制模块的输入端与检测分析模块连接，输出端与温度调节装置连接，所述控制模块根据检测分析模块的检测结果并通过温度调节装置调节感温装置的温度大小。

本专利还提供了一种烹饪装置，所述烹饪装置设有上述感应测温装置。

所述烹饪装置为燃气灶、电磁炉、电饭锅或压力锅。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型结构简洁，反应迅速，能实时检测振荡电路的电信号并真实反应被测的电加热模块的温度变化情况。

附图说明

图1为实施例的模块图。

图2为实施例的部分电路图。

图3为实施例的驱动电路图。

图4为实施例2的结构示意图。

标号说明：51.炉头、52.炉架、53.面板、54.控制阀、55.进气管、57.电磁感应测温电路中的电感、4.锅具、5.燃气灶。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种基于比较器的测温电路，包括磁电转换电路、检测电路、驱动电路和微处理器，其中，

磁电转换电路将电能转换成磁能；

磁电转换子电路的输出端与检测电路的输入端电连接；

检测子电路的输出端与微处器的输入端电连接；

微处理器的输出端与驱动电路的输入端电连接；

驱动子电路的输出端与磁电转换电路的输入端电连接。

如图2所示，本实施例包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、驱动电路、微处理器、二极管、滤波电容、电容C1、电容C092、磁感应线圈和运算放大器，其中，

磁感应线圈对电加热模块进行检测；

微处理器的输出端与驱动电路的输入端电连接；

驱动电路的输出端与磁感应线圈的输入端；

磁感应线圈的输出端与电容C1的一端电连接；

电容C1的另一端接地；

磁感应线圈的输出端与电阻R1的一端电连接；

电阻R1的另一端与电阻R2的一端电连接；

电阻R2的另一端接地；

电阻R1的另一端与二极管的阳极电连接；

二极管的阴极与滤波电容的正极电连接；

二极管的阴极与电容C092的一端电连接；

滤波电容的负极接地；

电容C092的另一端接地；

二极管的阴极与运算放大器的同相输入端电连接；

运算放大器的反相输入端与第三电阻的一端电连接；

运算放大器的反相输入端与第四电阻的一端电连接；

第四电阻的另一端接地；

第三电阻的另一端接基准电压源；

运算放大器的正电源端接电源；

运算放大器的负电源端接地；

运算放大器的输出端与微处理器的输入端电连接。

如图3所示，驱动电路包括电阻R15、电阻R6、电阻R7、NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2、NPN型三极管Q3，其中，

电阻R6的一端作为驱动电路的输入端，电阻R6的另一端与NPN型三极管Q3的基级电连接；

NPN型三极管Q3的集电极与电阻R5的一端电连接；

电阻R5的另一端接电源；

NPN型三极管Q3的发射极接地；

NPN型三极管Q3的集电极与NPN型三极管Q1的基级电连接；

NPN型三极管Q3的集电极与PNP型三极管Q2的基级电连接；

NPN型三极管Q1的集电极与电阻R7的一端电连接；

电阻R7的另一端接电源；

NPN型三极管Q1的发射级与PNP型三极管Q2的发射级电连接；

PNP型三极管Q2的集电极接地；

PNP型三极管Q2的发射级作为功率放大电路的输出端。

本实施的工作过程：

磁电转换电路中的电信号实时反应感温层的温度，电阻R1和电阻R2组成的采样分压电路与磁电转换电路的电容并联，电阻R1和电阻R2组成的采样分压电路采集电容两端的电压并分压后输出到二极管D1整流，经整流后的脉动直流信号经滤波电容和电容C092滤波变为平稳的直流信号。直流信号输入至比较器一端与设定的基准电压值比较，比较器输出端连接至芯片的外部中断端口。当比较器输出翻转信号后，微处理器响应中断，来是否判定达到设定温度点。

实施例2

如图4所示，本专利还提供了一种烹饪装置，如燃气灶，包括燃气灶5和置于燃气灶5上方的烹饪器具4，该烹饪器具优选为锅具4，所述燃气灶5包括炉头51、炉架52、面板53、进气管55和控制阀54，面板53上设有安装孔，炉头51设于安装孔内，炉架52设于面板53上，炉架52与炉头51呈同心圆排布，即炉架52设于炉头51的外围，用以支撑被加热物体。所述进气管55与炉头51连通，用以为燃气供应提供管道，所述进气管55上设有控制阀54，即温度调节装置，该控制阀54可以是电磁阀或其他具有调节燃气气流大小功能的阀。所述电磁感应测温电路中的电感57优选地固定在炉头51上方或下方。

作为另一优选实施例，所述锅具4上设有能够感应磁电转换子电路所产生的电磁信号的感温层41。所述感温层41既可以做成锅具整体，也可以作为锅具的一部分，通过铆接、焊接、熔射、印刷等方法使其与锅具主体复合在一起。当感温层11设置在锅具1底部时，其既可以单独组成锅具4底部，也可以复合在锅具4底部，成为锅具4底部的一部分，就其复合位置而言，感温层41既可以位于锅具4底部的上表面，也可以位于锅具4底部的下表面。所述锅具底部，即锅底部分既可以为单层设计，也可以为复合式设计，比如，锅底是由铝板、钢板、铜板或铁板中的一个或多个复合在一起形成的。当锅具4底部为复合设计时，所述感温层41还可以设于锅底上表面和下表面之间。当然，对于立体加热而言，所述感温层也可以设置在锅身部位。

另外的，所述感温层41也可以与锅具41分别设置，比如感温层41作为一个独立的部件设置在炉架上，然后在感温层上放置锅具等器皿。

所述感温层41具有高磁导率，所述感温层41为铁磁性或亚铁磁性材料制成，比如坡莫合金、精密合金，其磁导率在居里点时，会突降至零或接近零，所谓坡莫合金即铁镍合金，所述感温层41磁导率优选为2000～200000H/m，电阻率优选为30～130μΩ·cm。

就本实施例而言，所述精密合金材料优选为精密合金4J36（上海凯冶金属制品有限公司生产）或精密合金4J32（上海凯冶金属制品有限公司生产），所述感温层41厚度优选为0.1至3毫米，本实施例为1.5毫米。

所述感温层41呈片状结构，复合在锅具4的底部，也可以由粉末状或颗粒状的精密合金材料组成，并附着在锅具4底部。

对本专利来说，显然凡是具备以上电阻率或铁磁性随温度变化而变化的感温层材料均可以适用于本专利，本实施例优选使用的坡莫合金或精密合金材料的居里点温度在30摄氏度至500摄氏度之间精密合金材料，进一步优选居里点温度在70摄氏度至400摄氏度之间的精密合金材料，就精密合金材料的种类而言，本实施优选使用如下合金材料：

合金类型	合金牌号	居里点
			铁锰合金	4J59	70
恒弹性合金	3J53	110
			恒弹性合金	3J53Y	110
弹性合金	Ni44MoTiAl	120
			恒弹性合金	3J58	130
弹性合金	3J54	130
			弹性合金	3J58	130
弹性合金	3J59	150
			非晶态软磁合金	(FeNiCo)78(SiB)22	150
弹性合金	3J53	155
			弹性合金	3J61	160
弹性合金	3J62	165
			精密合金	4J36	230
精密合金	4J32	220

所谓坡莫合金又称铁镍合金，其中铁的含量为35～70%，进一步优选为63～67%，镍的含量30～65%，进一步优选为37～58%。铁镍合金具有高磁导率，且在居里点会突降至接近真空磁导率。

所述电磁感应测温电路、感温层41组成感应测温装置。

所述电磁感应测温电路的微处理器包括与所述检测子电路连接用以接收、检测检测子电路中电信号的检测分析模块，所述电信号可以是电压或电流等。

所述微处理器还包括控制模块，所述控制模块的输入端与检测分析模块连接，输出端与控制阀54等类似的温度调节装置连接，所述控制模块根据检测分析模块的检测结果并通过温度调节装置调节感温装置的温度大小。具体来说，所述磁电转换电路将电能转换为磁能，产生电磁信号，并作用于感温层，所述电磁信号与感温层作用并被感温层损耗衰减，磁电转换子电路和检测子电路中的电流、电压等电信号随感温层温度的变化而变化，并形成特定对应关系，即通过检测磁电转换子电路或检测子电路中电信号的变化即可推知感温层的温度。

在测温的基础上，本专利还能够实现对温度的控制，以电压信号为例，所述控制模块的输入端与检测分析模块连接，输出端与控制阀连接，检测分析模块检测出检测子电路中的电压信号后，经对比判断是否超出初始设定的最低或最高值，当超出范围时，控制模块将调节温度调节装置，即控制阀，控制燃气量大小，最终调节烹饪装置的火力大小，从而达到调节感温层41温度的作用；当未超出范围，将保持当前的火力，从而保证感温层的温度维持在一定区间。

上述烹饪装置除了燃气灶外，还可以是电磁炉、电饭锅、压力锅等。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于比较器的测温电路，其特征在于，所述的测温电路包括磁电转换子电路、检测子电路、驱动子电路和微处理芯片，其中，

所述的磁电转换子电路用于将电能转换为磁能，得到电磁信号；

所述的检测子电路用于对磁电转换子电路的电信号进行检测，得到检测信号；

所述的微处理芯片用于分析检测子电路的检测信号和输出脉冲信号；

所述的驱动子电路用于将微处理芯片的脉冲信号进行放大，得到驱动信号，驱动信号用于驱动磁电转换子电路；

其连接关系如下：

所述的磁电转换子电路的输出端与检测子电路的输入端电连接；

所述的检测子电路的输出端与微处理芯片的输入端电连接；

所述的微处理芯片的输出端与驱动子电路的输入端电连接；

所述的驱动子电路的输出端与磁电转换子电路的输入端电连接；

所述的检测子电路包括整流滤波子电路、电压比较器子电路和采样分压子电路，其中：

所述的采样分压子电路的输入端作为检测子电路的输入端，采样分压子电路的输出端与整流滤波子电路的输入端电连接；

所述的整流滤波子电路的输出端与电压比较器子电路的第一输入端电连接；

所述的电压比较器子电路的第二输入端接电源；

所述的电压比较器子电路的输出端作为检测子电路的输出端；

所述的采样分压子电路包括第四电阻和第五电阻，其中，

所述的第四电阻的一端作为采样分压子电路的输入端，第四电阻的另一端作为采样子电路的输出端；

所述的第四电阻的另一端与第五电阻的一端电连接；

所述的第五电阻的另一端接地；

所述的整流滤波子电路包括二极管、滤波电容、第一电容，其中，

所述的二极管的阳极作为整流滤波子电路的输入端，二极管的阴极与滤波电容的正极电连接；

所述的二极管的阴极与第一电容的一端电连接；

所述的第一电容的另一端接地；

所述的滤波电容的负极接地；

所述的电压比较器子电路包括运算放大器、第六电阻和第七电阻，其中，

所述的运算放大器的同相输入端作为电压比较器子电路的输入端；

所述的运算放大器的反相输入端与第六电阻的一端电连接；

所述的运算放大器的反相输入端与第七电阻的一端电连接；

所述的第六电阻的另一端接基准电压源；

所述的第七电阻的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的测温电路，其特征在于，所述的驱动子电路包括放大子电路和功率放大子电路，其中，

所述的放大子电路用于提供对电流和电压进行提升，放大子电路的输入端作为驱动子电路的输入端；

放大子电路的输出端与功率放大子电路的输入端电连接；

功率放大子电路的输出端作为驱动子电路的输出端。

3.根据权利要求2所述的测温电路，其特征在于，所述的放大子电路包括第一电阻、第二电阻和第一NPN型三极管，其中，

所述的第一电阻的一端作为放大子电路的输入端，第一电阻的另一端与第一NPN型三极管的基极电连接；

所述的第一NPN型三极管的发射极接地；

所述的第一NPN型三极管的集电极与第二电阻的一端电连接；

所述的第二电阻的另一端接电源；

所述的第一NPN型三极管的集电极作为放大子电路的输出端。

4.根据权利要求2所述的测温电路，其特征在于，所述的功率放大子电路包括第三电阻、第二NPN型三极管和第一PNP型三极管，其中，

所述的第二NPN型三极管的基极作为功率放大子电路的输入端，第二NPN型三极管的发射极与第一PNP型三极管的发射极电连接；

所述的第一PNP型三极管的集电极接地；

所述的第二NPN型三极管的集电极与第三电阻的一端电连接；

所述的第三电阻的另一端接电源；

所述的第二NPN型三极管的发射极作为功率放大子电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的测温电路，其特征在于，所述的磁电转换子电路包括电感和第二电容，其中，

所述的电感的一端作为磁电转换子电路的输入端，电感的另一端与第二电容的一端电连接；

所述的电感的另一端作为磁电转换子电路的输出端；

所述的第二电容的另一端接地。

6.一种感应测温装置，其特征在于，所述感应测温装置包括权利要求1至5任一所述的测温电路，还包括能够感应磁电转换子电路所产生的电磁信号的感温层。

7.根据权利要求6所述的感应测温装置，其特征在于，所述感应测温装置包括与检测子电路连接用以接收、检测检测子电路中电信号的检测分析模块。

8.根据权利要求7所述的感应测温装置，其特征在于，所述感温层由坡莫合金或精密合金材料制成。

9.根据权利要求8所述的感应测温装置，其特征在于，所述感应测温装置还包括温度调节装置和控制模块，所述控制模块的输入端与检测分析模块连接，输出端与温度调节装置连接，所述控制模块根据检测分析模块的检测结果并通过温度调节装置调节感温装置的温度大小。

10.一种烹饪装置，其特征在于，所述烹饪装置设有权利要求7至9任一所述感应测温装置。

11.根据权利要求10所述的烹饪装置，其特征在于，所述烹饪装置为燃气灶、电磁炉、电饭锅或压力锅。

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