CN215412012U - 一种悬空式电磁加热节能控温电路及结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种悬空式电磁加热节能控温电路及结构，包括控制单元、信号转换单元、安全温度传感单元和多个控制温度传感单元；安全温度传感单元与信号转换单元电连接，安全温度传感单元用于检测烹饪锅具底面中部区域的温度；多个控制温度传感单元均与信号转换单元电连接，控制温度传感单元用于检测烹饪锅具底面外围区域的温度；信号转换单元与控制单元电连接，信号转换单元用于将检测到的信号转换为控制单元可识别的信号类型；控制单元用于接收并分析来自信号转换单元的信号；本申请旨在提供一种悬空式电磁加热节能控温电路及结构，通过多点接触和多点检测配合监测烹饪锅具底面的温度变化，从而快速判断锅具是否加热异常。

Description

一种悬空式电磁加热节能控温电路及结构

技术领域

本实用新型涉及电磁加热设备领域，尤其涉及一种悬空式电磁加热节能控温电路及结构。

背景技术

目前在电磁炉、多头灶等家电领域，需要控温时，一般都是使用一个或者多个热敏电阻，直接接触需要控温的部件，根据热敏导电材料遇热后电阻变大的特点，来判断温度是否达到需要的值。缺点是当被控温的部件变形或者受热不均匀时，可能会出现判断错误。在电磁炉、多头灶领域，因为用户口使用的锅具可能有单底锅、劣质复底锅、非平底炒锅等，当出现干烧时，锅具会局部变形并且被烧红，锅具变形有很大的随机性，当热敏电阻没有接触到变形凸起的位置，大概率不能感知这种异常的存在，就有可能导致锅具烧坏、炉子过热，并有可能导致失火。

用户平时在烹饪时，根据食油的种类不同，一般只需要160度-260度左右的温度，但因为上述极端情况的普遍存在，电磁炉、灶具制造行业不能使用耐温相对偏低的硼硅玻璃，不得不选用微晶玻璃做为锅具的承载面板，当使用微晶玻璃时，有两种选项，一是黑晶玻璃，二是透明微晶玻璃，黑晶玻璃因为材质自身为黑色，透光率极低，所以只能做一些相对低端的产品，但优点是相对便宜。透明微晶玻璃因为是透明的，在印刷时，色彩表达相对自由，具备良好的人机互交性能，但其价格高昂，限制了行业的应用，所以目前在电磁炉、多头灶行业普遍使用黑晶玻璃，同质化非常严重，整个行业的发展处于严重的停滞状态。行业一直没有彻底解决控温的问题，也极大的限制了电磁炉、多头灶的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种悬空式电磁加热节能控温电路及结构，通过多点接触和多点检测配合监测烹饪锅具底面的温度变化，从而快速判断锅具是否加热异常。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：一种悬空式电磁加热节能控温电路，包括控制单元、信号转换单元、安全温度传感单元和多个控制温度传感单元；所述安全温度传感单元与所述信号转换单元电连接，所述安全温度传感单元用于检测烹饪锅具底面中部区域的温度；多个所述控制温度传感单元均与所述信号转换单元电连接，所述控制温度传感单元用于检测烹饪锅具底面外围区域的温度；所述信号转换单元与所述控制单元电连接，所述信号转换单元用于将检测到的信号转换为所述控制单元可识别的信号类型；所述控制单元用于接收并分析来自所述信号转换单元的信号，并输出控制信号。

优选的，所述控制温度传感单元包括第一热电偶传感器、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一放大器和电容C11；所述第一热电偶传感器的正极端与所述电阻R11的一端电连接，所述电阻R11的另一端与所述第一放大器的负输入端电连接；所述第一热电偶传感器的负极端与所述电阻R13的一端电连接，所述电阻R13的另一端与所述第一放大器的正输入端电连接；所述电阻R12并联在所述第一放大器的负输入端和输出端之间；所述第一放大器的输出端与所述信号转换单元电连接；所述电阻R14的一端与所述第一放大器的正输入端电连接，所述电阻R14的另一端接地；所述电容C11并联在所述电阻R14的两端。

优选的，所述安全温度传感单元包括第二热电偶传感器、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、第二放大器和电容C41；所述第二热电偶传感器的正极端与所述电阻R41的一端电连接，所述电阻R41的另一端与所述第二放大器的负输入端电连接；所述第二热电偶传感器的负极端与所述电阻R43的一端电连接，所述电阻R43的另一端与所述第二放大器的正输入端电连接；所述电阻R42并联在所述第二放大器的负输入端和输出端之间；所述第二放大器的输出端与所述信号转换单元电连接；所述电阻R44的一端与所述第二放大器的正输入端电连接，所述电阻R44的另一端接地；所述电容C41并联在所述电阻R44的两端。

优选的，所述信号转换单元为A/D转换器。

一种悬空式电磁加热节能控温结构，包括面板、安全控温单元和多个控制控温单元，所述面板设置在电磁加热装置的上表面，所述安全控温单元设置在所述面板的中部，多个所述控制控温单元设置在所述安全控温单元的外围，多个所述控制控温单元的上端与所述面板之间的间距为1-30mm，烹饪锅具的底面与所述安全控温单元或多个所述控制控温单元接触。

优选的，所述控制控温单元包括第一安装壳，所述第一安装壳设置在所述面板，所述第一安装壳为中空结构，第一热电偶传感器设置在所述第一安装壳内。

优选的，所述控制控温单元还包括支撑座和锁紧部，所述支撑座设置在所述第一安装壳的上端，所述支撑座的中部为与所述第一安装壳连通的中空结构，所述第一安装壳通过所述锁紧部固定在所述面板。

优选的，所述控制控温单元还包括第一隔热片和第二隔热片，所述第一隔热片夹设在所述面板和所述支撑座之间，所述第二隔热片夹设在所述面板和所述锁紧部之间。

优选的，所述安全控温单元包括第二安装壳，所述第二安装壳设置在所述面板，所述第二安装壳为中空结构，第二热电偶传感器设置在所述第二安装壳内。

优选的，所述安全控温单元的上端与所述控制控温单元的上端之间的纵向距离为2-10mm，所述安全控温单元高度低于所述控制控温单元的高度。

本实用新型的一个技术方案的有益效果：通过多个控制温度传感单元配合与烹饪锅具的底面外围区域接触，对烹饪锅具底面外围的不同区域进行温度检测，通过多个区域的温度变化判断烹饪锅具是否发生干烧或者是否发生变形。进一步地，通过安全温度传感单元对烹饪锅具底面中部区域进行温度检测，结合多个外围区域检测的温度，根据检测的温度之间的温度反差，即可判断烹饪锅具是否出现异常。通过信号转换单元将温度变化产生的模拟信号转换为可供控制单元识别的数字信号，方便控制单元的识别、分析和处理。多个数字信号分别对应多个区域检测的温度，控制单元根据接收到的多个数字信号进行数据对比，从而判断输出对应的控制信号。

附图说明

附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型一个实施例的电路连接示意图；

图2是本实用新型一个实施例控制控温单元的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例的结构示意图。

其中：控制单元1、信号转换单元2、安全温度传感单元3、第二热电偶传感器31、控制温度传感单元4、第一热电偶传感器41、面板5、安全控温单元6、控制控温单元7、第一安装壳71、支撑座72、第一隔热片73、第二隔热片74、锁紧部75。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参阅图1至图3所示，一种悬空式电磁加热节能控温电路，包括控制单元1、信号转换单元2、安全温度传感单元3和多个控制温度传感单元4；所述安全温度传感单元3与所述信号转换单元2电连接，所述安全温度传感单元3用于检测烹饪锅具底面中部区域的温度；多个所述控制温度传感单元4均与所述信号转换单元2电连接，所述控制温度传感单元4用于检测烹饪锅具底面外围区域的温度；所述信号转换单元2与所述控制单元1电连接，所述信号转换单元2用于将检测到的信号转换为所述控制单元1可识别的信号类型；所述控制单元1用于接收并分析来自所述信号转换单元2的信号，并输出控制信号。

采用这种结构，通过多个控制温度传感单元4配合与烹饪锅具的底面外围区域接触，对烹饪锅具底面外围的不同区域进行温度检测，通过多个区域的温度变化判断烹饪锅具是否发生干烧或者是否发生变形。进一步地，通过安全温度传感单元3对烹饪锅具底面中部区域进行温度检测，结合多个外围区域检测的温度，根据检测的温度之间的温度反差，即可判断烹饪锅具是否出现异常。通过信号转换单元2将温度变化产生的模拟信号转换为可供控制单元1识别的数字信号，方便控制单元1的识别、分析和处理。多个数字信号分别对应多个区域检测的温度，控制单元1根据接收到的多个数字信号进行数据对比，从而判断输出对应的控制信号。

优选的，所述控制温度传感单元4包括第一热电偶传感器41、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一放大器和电容C11；所述第一热电偶传感器41的正极端与所述电阻R11的一端电连接，所述电阻R11的另一端与所述第一放大器的负输入端电连接；所述第一热电偶传感器41的负极端与所述电阻R13的一端电连接，所述电阻R13的另一端与所述第一放大器的正输入端电连接；所述电阻R12并联在所述第一放大器的负输入端和输出端之间；所述第一放大器的输出端与所述信号转换单元2电连接；所述电阻R14的一端与所述第一放大器的正输入端电连接，所述电阻R14的另一端接地；所述电容C11并联在所述电阻R14的两端。

采用这种结构，随着温度的变化第一热电偶传感器41两端的电动势也随之变化，基于这一特性实现对温度的测量，通过采集第一热电偶传感器41两端形成的电压信号，并对该电压信号进行放大处理，方便控制单元1进行采集。

热电偶传感器测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当热电偶传感器两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势差，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，可获得自由端温度在0℃时，热电偶传感器的分度表。

同时，所述安全温度传感单元3包括第二热电偶传感器31、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、第二放大器和电容C41；所述第二热电偶传感器31的正极端与所述电阻R41的一端电连接，所述电阻R41的另一端与所述第二放大器的负输入端电连接；所述第二热电偶传感器31的负极端与所述电阻R43的一端电连接，所述电阻R43的另一端与所述第二放大器的正输入端电连接；所述电阻R42并联在所述第二放大器的负输入端和输出端之间；所述第二放大器的输出端与所述信号转换单元2电连接；所述电阻R44的一端与所述第二放大器的正输入端电连接，所述电阻R44的另一端接地；所述电容C41并联在所述电阻R44的两端。

采用这种结构，通过第二热电偶传感器31采集烹饪锅具底面中部的温度变化产生的电压信号，并通过第二放大器进行放大。

具体地，所述信号转换单元2为A/D转换器。

通过对于的放大器放大后的电压信号是模拟信号，控制单元1无法直接识别处理，代表电压的模拟信号输入到A/D转换器中后转换成数字信号，数字信号能够被控制单元1识别、对比、分析和处理。控制单元1接收到多个数字信号后，对数字信号进行对比运算，从而输出对应的控制信号。

一种悬空式电磁加热节能控温结构，包括面板5、安全控温单元6和多个控制控温单元7，所述面板5设置在电磁加热装置的上表面，所述安全控温单元6设置在所述面板5的中部，多个所述控制控温单元7设置在所述安全控温单元6的外围，多个所述控制控温单元7的上端与所述面板5之间的间距为1-30mm，烹饪锅具的底面与所述安全控温单元或多个所述控制控温单元接触。

采用这种结构，控制控温单元7的上端与面板5保持一定的距离，起到支撑作用的同时，烹饪锅具不与面板5直接接触，避免加热时，面板5一直处于高温状态，高温状态是指一般的电磁加热装置锅具与面板5直接接触，面板的温度大约为300°或以上。对面板5的材质需求可适当降低，不需要使用高成本的微晶玻璃，可以使用较便宜的硼硅玻璃或者普通钢化玻璃，也可以直接进行其它方式的封装保护。烹饪锅具的底面与安全控温单元或多个控制控温单元接触，具体包括安全控温单元和多个控制控温单元其中至少三个点与烹饪锅具的底面接触，起到支撑锅具的作用，同时，锅具的底面不与其它导热装置如面板、外壳，等接触，减少了热量的损失。

本申请将通过面板5和控制控温单元7将炉体与烹饪锅具分离，进行非接触式加热，面板5与烹饪锅具之间的距离较近，空气对流损失的热量较小，可忽略不计，同时能够降低面板5的温度，更进一步地，在炉体内不需要设置散热装置，加热过程能量损失会降低80％左右。

通过多个控制控温单元7和安全控温单元6配合，对烹饪锅具的底面的多个点进行温度检测，避免烹饪锅具干烧变形而造成检测点与锅具表面不接触的情况发生，控温效果更佳灵敏，通过多个点的温度识别能够快速地作出判断，安全性能极大地提高。

本申请中，所述控制控温单元7包括第一安装壳71，所述第一安装壳71设置在所述面板5，所述第一安装壳71为中空结构，第一热电偶传感器41设置在所述第一安装壳71内。

所述控制控温单元7还包括支撑座72、第一隔热片73、第二隔热片74和锁紧部75，所述支撑座72设置在所述第一安装壳71的上端，所述支撑座72的中部为与所述第一安装壳71连通的中空结构，所述第一安装壳71通过所述锁紧部75固定在所述面板5，所述第一隔热片73夹设在所述面板5和所述支撑座72之间，所述第二隔热片74夹设在所述面板5和所述锁紧部75之间。

所述控制控温单元7还包括支撑座72、第一隔热片73、第二隔热片74和锁紧部75，所述支撑座72设置在所述第一安装壳71的上端，所述支撑座72的中部为与所述第一安装壳71连通的中空结构，所述第一安装壳71通过所述锁紧部75固定在所述面板5，所述第一隔热片73夹设在所述面板5和所述支撑座72之间，所述第二隔热片74夹设在所述面板5和所述锁紧部75之间。

采用这种结构，支撑座72能够增大烹饪锅具与控制控温单元7之间的接触面积，提高控制控温单元7的支撑稳定性，配合锁紧部75将第一安装壳71固定在面板5上，安装结果简单，方便对第一热电偶传感器41进行安装，通过隔热片能够阻隔面板5与控制控温单元7之间的温度传递，提高控制控温单元7的使用安全性。

优选的，所述安全控温单元6包括第二安装壳，所述第二安装壳设置在所述面板5，所述第二安装壳为中空结构，第二热电偶传感器31设置在所述第二安装壳内。

具体地，所述安全控温单元6的上端与所述控制控温单元7的上端之间的纵向距离为2-10mm，所述安全控温单元6高度低于所述控制控温单元7的高度。

安全控温单元6的高度可根据烹饪锅具底面弧度的不同进行适当调整，使烹饪锅具的底面始终保持与安全控温单元6和控制控温单元7之间有至少三个接触点，起到支撑作用，同时，多个控制控温单元7之间必然有至少一个点没有与锅具底面接触，则多个控制控温单元7之间的温差过大，控制单元1可直接判定加热异常而发出断电保护，防止出现安全隐患。

优选的，所述控制控温单元7设置有至少三个，至少三个所述控制控温单元7均匀分布在所述安全控温单元6的外围。

控制控温单元7为三个或者三个以上时，一般的锅具放置在上面时，至少可以保证有三个控制控温单元7接触，当电磁炉或多头灶工作时，根据三点支撑的原理，可分为以下几种情况：

正常工作时，三个控制控温单元7的温度基本一致，容差可以接受5摄氏度左右，系统取三个控制控温单元7的平均温度做为实际锅具的温度值。此时安全控温单元6不直接接触锅底与锅底的距离可根据设备所需用锅的形状进行调整，所以安全控温单元6的测控温度正常情况下会比控制控温点的温度低，升温速度也会比控制控温单元7慢。系统不匀许安全控温单元6的温度高于控制控温单元7的温度。一但超过，就可以判定已经出现干烧，并可能锅具变形。

当干烧锅具变形时，会出现以下几种可能性：

一是在某一个控制控温单元7上出现了烧红或变形突起，则此点的温度会比其它点都高出很多，系统可以在几秒内直接判定。

二是在两个控制控温单元7之间出现了锅具烧红变形，则这两个控制控温单元7的温度会比没有出现干烧的控制控温单元7高很多，系统也可以根据三个控制控温单元7的温度反差，直接判定出现异常。

三是在三个控制控温单元7同时出现了烧红或者变形突起，那么这三个控制控温单元7的连接线中心位置附近就会接触安全控温单元6，安全控温单元6就会出现异常。同时，从直撑锅具重量的支点接触概率上来看，这四个点极高概率会探测到温度超标异常。

使用弧形底锅具：从能效上来看，弧形底锅具并不是电磁炉理想的锅具，在使用此控温系统的电磁炉上，根据控制控温单元7与安全控温单元6之间的落差距离不同，当锅具圆弧半径过小，有可能不支持使用，一般只支持以下的情况：当锅具放到炉头上后，控制控温单元7能够支撑锅具，安全控温点没有技撑重量，达到如上条件，则可以象平底锅一样进行控制，不满足以上条件时，因为安全技撑点在支撑重量，其它三个控制点必然有一个没有接触到锅底，所以会出现三个控温点温差过大或者安全控温点温度超过控制控温点，系统可直接判定异常而断电保护，防止出现安全隐患。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬空式电磁加热节能控温电路，其特征在于，包括控制单元、信号转换单元、安全温度传感单元和多个控制温度传感单元；所述安全温度传感单元与所述信号转换单元电连接，所述安全温度传感单元用于检测烹饪锅具底面中部区域的温度；多个所述控制温度传感单元均与所述信号转换单元电连接，所述控制温度传感单元用于检测烹饪锅具底面外围区域的温度；所述信号转换单元与所述控制单元电连接，所述信号转换单元用于将检测到的信号转换为所述控制单元可识别的信号类型；所述控制单元用于接收并分析来自所述信号转换单元的信号，并输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种悬空式电磁加热节能控温电路，其特征在于，所述控制温度传感单元包括第一热电偶传感器、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、第一放大器和电容C11；所述第一热电偶传感器的正极端与所述电阻R11的一端电连接，所述电阻R11的另一端与所述第一放大器的负输入端电连接；所述第一热电偶传感器的负极端与所述电阻R13的一端电连接，所述电阻R13的另一端与所述第一放大器的正输入端电连接；所述电阻R12并联在所述第一放大器的负输入端和输出端之间；所述第一放大器的输出端与所述信号转换单元电连接；所述电阻R14的一端与所述第一放大器的正输入端电连接，所述电阻R14的另一端接地；所述电容C11并联在所述电阻R14的两端。

3.根据权利要求1所述的一种悬空式电磁加热节能控温电路，其特征在于，所述安全温度传感单元包括第二热电偶传感器、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、第二放大器和电容C41；所述第二热电偶传感器的正极端与所述电阻R41的一端电连接，所述电阻R41的另一端与所述第二放大器的负输入端电连接；所述第二热电偶传感器的负极端与所述电阻R43的一端电连接，所述电阻R43的另一端与所述第二放大器的正输入端电连接；所述电阻R42并联在所述第二放大器的负输入端和输出端之间；所述第二放大器的输出端与所述信号转换单元电连接；所述电阻R44的一端与所述第二放大器的正输入端电连接，所述电阻R44的另一端接地；所述电容C41并联在所述电阻R44的两端。

4.根据权利要求1所述的一种悬空式电磁加热节能控温电路，其特征在于，所述信号转换单元为A/D转换器。

5.一种悬空式电磁加热节能控温结构，其特征在于，包括面板、安全控温单元和多个控制控温单元，所述面板设置在电磁加热装置的上表面，所述安全控温单元设置在所述面板的中部，多个所述控制控温单元设置在所述安全控温单元的外围，多个所述控制控温单元的上端与所述面板之间的间距为1-30mm,烹饪锅具的底面与所述安全控温单元或多个所述控制控温单元接触。

6.根据权利要求5所述的一种悬空式电磁加热节能控温结构，其特征在于，所述控制控温单元包括第一安装壳，所述第一安装壳设置在所述面板，所述第一安装壳为中空结构，第一热电偶传感器设置在所述第一安装壳内。

7.根据权利要求6所述的一种悬空式电磁加热节能控温结构，其特征在于，所述控制控温单元还包括支撑座和锁紧部，所述支撑座设置在所述第一安装壳的上端，所述支撑座的中部为与所述第一安装壳连通的中空结构，所述第一安装壳通过所述锁紧部固定在所述面板。

8.根据权利要求7所述的一种悬空式电磁加热节能控温结构，其特征在于，所述控制控温单元还包括第一隔热片和第二隔热片，所述第一隔热片夹设在所述面板和所述支撑座之间，所述第二隔热片夹设在所述面板和所述锁紧部之间。

9.根据权利要求5所述的一种悬空式电磁加热节能控温结构，其特征在于，所述安全控温单元包括第二安装壳，所述第二安装壳设置在所述面板，所述第二安装壳为中空结构，第二热电偶传感器设置在所述第二安装壳内。

10.根据权利要求5所述的一种悬空式电磁加热节能控温结构，其特征在于，所述安全控温单元的上端与所述控制控温单元的上端之间的纵向距离为2-10mm，所述安全控温单元高度低于所述控制控温单元的高度。

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