KR20220156053A - 가열 회로 및 조리 장치 - Google Patents

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KR20220156053A
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즈하이 마
윈펑 왕
쥔 레이
더융 장
재은 변
윈 저우
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포샨 순더 메이디 일렉트리컬 히팅 어플라이언시스 메뉴팩쳐링 코., 리미티드
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Abstract

가열 회로(100) 및 조리 장치에 있어서, 가열 회로(100)는, 가열 코일(L1)을 포함하여 가열 대기 대상(200)을 공진 가열하는 가열 유닛(110); 일부는 가열 코일(L1)과 상호 감응하고, 다른 일부는 가열 코일(L1) 및 가열 대기 대상(200)과 각각 상호 감응하며, 상응한 측정 신호를 출력하되, 여기서, 측정 신호는 수집된 가열 코일(L1)의 공진 전기 파라미터를 측정하도록 결합되어 가열 대기 대상(200)의 온도를 결정하는 측정 코일을 포함한다. 상기 방식을 통해, 측정 신호에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 온도를 결정하고, 정밀한 온도 제어를 구현하며, 가열 대기 대상(200)의 실시간 온도를 정확하게 측정할 수 있다.

Description

가열 회로 및 조리 장치
본 출원은 2020년 5월 12일에 제출한, 출원번호가 2020103989957이고 발명의 명칭이 "가열 회로 및 조리 장치”인 중국 특허출원의 우선권; 출원번호가 2020207808640이고 발명의 명칭이 "온도 측정 회로 및 조리 장치”인 중국 특허출원의 우선권; 및 출원번호가 2020207838542이고 발명의 명칭이 "신호 처리 회로, 공진 가열 온도 측정 회로 및 조리 장치”인 중국 특허출원의 우선권을 주장하며, 인용을 통해 모두 본 출원에 통합된다.
본 출원은 가열 기술분야에 관한 것으로, 특히 가열 회로 및 조리 장치에 관한 것이다.
인덕션 밥솥, 밥솥, 전기압력 밥솥과 같은 전자식 가열 조리기는 전자기 감응 가열 원리를 이용하여 조리 기구를 와전류 가열하는 새로운 조리기로서, 열효율이 높고, 사용이 편리하며, 가스 연소 오염이 없고, 안전하며 깨끗하다는 등의 장점을 갖기에, 현대 가정에 사용하기 매우 적합하다.
기존의 전자식 가열 조리기의 온도 측정 장치는 코일판의 N·TC(Negative Temperature Coefficient, 서미스터)를 사용하여 조리 기구의 온도를 간접적으로 측정하지만, 온도 측정 부정확, 온도 측정 지연 등의 문제점이 존재하고, 온도 측정의 오차는 또한 지능형 조리 시, 정확한 온도 제어 조리, 저온 조리, 및 물 비등 감지 등의 지능적인 조리 제어를 수행하기 어렵도록 한다.
본 출원이 주로 해결하고자 하는 기술적 과제는 가열 회로 및 조리 장치를 제공하는 것으로, 전자식 가열 조리기의 온도 측정이 부정확, 온도 측정 지연 등의 종래기술의 문제점을 해결할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 출원에서 사용된 기술적 해결수단은 가열 회로를 제공하는데, 가열 코일을 포함하여 가열 대기 대상을 공진 가열하는 가열 유닛; 일부는 가열 코일과 상호 감응하고, 다른 일부는 가열 코일 및 가열 대기 대상과 각각 상호 감응하며, 상응한 측정 신호를 출력하되, 여기서, 측정 신호는 수집된 가열 코일의 공진 전기 파라미터를 측정하도록 결합되어 가열 대기 대상의 온도를 결정하는 측정 코일을 포함한다. 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 출원에서 사용된 다른 기술적 해결수단은 조리 장치를 제공하는데, 상기 가열 회로를 포함한다.
본 출원의 유리한 효과는 다음과 같다. 본 출원의 가열 회로는 가열 유닛 및 측정 코일을 포함하고, 가열 유닛은 가열 코일을 포함하여 가열 대기 대상을 공진 가열하며; 측정 코일의 일부는 가열 코일과 상호 감응하고, 다른 일부는 가열 코일 및 가열 대기 대상과 각각 상호 감응하며, 상응한 측정 신호를 출력하되, 여기서, 측정 신호는 수집된 가열 코일의 공진 전기 파라미터를 측정하도록 결합되어 가열 대기 대상의 온도를 결정한다. 상기 방식을 통해 가열 대기 대상의 온도를 얻어 가열 대기 대상의 온도를 실시간으로 정확하게 검출함으로써 정밀한 온도 제어를 구현할 수 있다.
본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위하여 이하 실시예의 설명에 사용해야 할 도면을 간략하게 소개한다. 이하의 설명에서 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예일 뿐, 본 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 발명적 노력의 필요가 없는 전제 하에서, 또한 이러한 도면에 근거하여 다른 도면을 얻을 수 있는 것은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원의 가열 회로의 일 실시예의 구조 모식도이고;
도 2는 도 1의 가열 회로 및 가열 대기 대상의 등가 회로 모델도이며;
도 3은 본 출원의 측정 전압 및 공진 수집 전압의 파형도이고;
도 4는 본 출원의 가열 회로의 일 실시예의 등가 모델 회로도이며;
도 5는 본 출원의 가열 회로의 다른 실시예의 등가 모델 회로도이고;
도 6은 도 4 또는 도 5의 에너지 저장 커패시터(C1)에 저장된 직류 전기 에너지의 전압을 샘플링하는 모식도이며;
도 7은 도 4 또는 도 5의 가열 유닛의 공진 회로에 인가되는 공진 전압을 샘플링하는 모식도이고;
도 8은 본 출원의 가열 회로의 다른 실시예의 구조 모식도이며;
도 9는 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 구조 모식도이고;
도 10은 도9에 도시된 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 전력 공급 신호와 여기 신호의 관계 모식도이며;
도 11은 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 구조 모식도이고;
도 12는 도 11에 도시된 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 전력 공급 신호와 영-교차 신호의 관계 모식도이며;
도 13은 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 부분 구조 모식도이고;
도 14는 도 13에 도시된 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 비교 신호의 모식도이며;
도 15는 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 부분 구조 모식도이고;
도 16은 도 15에 도시된 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 트리거 신호의 모식도이며;
도 17은 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 구조 모식도이고;
도 18은 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 구조 모식도이며;
도 19는 도 18의 가열 회로의 등가 회로 모델도이고;
도 20은 본 출원의 측정 전압 및 공진 수집 전압의 파형도이며;
도 21은 본 출원의 가열 회로의 신호 처리 회로의 또 다른 실시예의 구조 모식도이고;
도 22는 본 출원의 가열 회로의 신호 처리 회로의 또 다른 실시예의 구조 모식도이며;
도 23은 도 19의 신호 처리 회로에 대응되는 회로 모식도이고;
도 24는 본 출원의 조리 장치의 일 실시형태의 구조 모식도이다.
이하, 본 출원의 실시예의 도면을 참조하여 본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 명확하고 완전하게 설명하며, 물론, 설명된 실시예는 단지 본 출원의 일부 실시예일뿐, 전체 실시예가 아니다. 본 출원의 실시예에 기반하여 본 분야의 통상의 지식을 가진 자가 발명적 노력의 필요가 없는 전제 하에서 획득한 모든 다른 실시예는 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다.
먼저 본 출원의 가열 회로는 임의의 가열 기기에 사용될 수 있고, 설명의 편의를 위해서, 이하 모두 가열 회로를 조리 장치에 사용하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 출원의 가열 회로의 일 실시예의 구조 모식도이다. 본 실시예의 가열 회로(100)는 가열 유닛(110) 및 측정 코일(120)을 포함할 수 있다.
가열 유닛(110)은 가열 코일(L1)을 포함하여 가열 대기 대상(200)을 공진 가열하기 위한 것이다. 여기서, 가열 대기 대상(200)은 가열 유닛(110)에 배치되어 가열 코일(L1)을 사용하여 공진 가열할 수 있는 다양한 조리 기구일 수 있다.
측정 코일(120)의 일부는 가열 코일(L1)과 상호 감응하고, 다른 일부는 가열 코일(L1) 및 가열 대기 대상(200)과 각각 상호 감응하며, 상응한 측정 신호를 출력하되, 여기서, 측정 신호는 수집된 가열 코일(L1)의 공진 전기 파라미터를 측정하도록 결합되어 가열 대기 대상(200)의 온도를 결정한다.
선택적으로, 측정 신호는 가열 코일(L1)의 공진 전기 파라미터 및 가열 대기 대상(200)의 열저항 파라미터와 관련되어 측정 신호 및 수집된 가열 코일(L1)의 공진 전기 파라미터를 측정하여 가열 대기 대상(200)의 열저항 파라미터를 결정함으로써 열저항 파라미터에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 온도를 결정할 수 있다.
본 실시예에서 상이한 온도에서의 가열 대기 대상(200)의 열저항 변화를 측정하여 가열 대기 대상(200)에 대한 온도 측정을 구현할 수 있다. 구체적으로, 샘플링 측정 코일(120)의 측정 신호를 통해 가열 대기 대상(200)의 열저항 변화를 측정할 수 있으며, 가열 대기 대상(200)의 열저항 변화와 온도 사이의 함수 관계에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 온도를 간접적으로 도출함으로써 비접촉 결합 온도 측정을 구현한다.
종래기술에서는 가열 유닛의 서미스터를 사용하여 가열 환경의 온도 변화를 검출하지만, 가열 대기 대상 자체의 특성과 가열 온도의 연계를 고려하지 않았고; 종래기술에 비하여 본 실시예는 측정 코일(120), 가열 대기 대상(200), 가열 코일(L1) 사이의 상호 감응을 통해, 가열 대기 대상(200)의 열저항 파라미터를 정확하게 획득함으로써 본 실시예의 가열 회로(100)로 하여금 가열하는 동시에 가열 대기 대상(200)의 실시간 온도를 정확하게 측정할 수 있도록 한다. 본 실시예의 가열 회로(100)가 조리 장치에 적용될 경우, 정확한 온도 제어 조리, 저온 조리, 조리 장치의 물 비등 상황에 대한 정확한 감지 등의 지능적인 조리 동작을 구현할 수 있다.
구체적으로, 측정 코일(120)은 제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)을 포함한다. 여기서, 제1 측정 서브 코일(L2)은 가열 코일(L1)에 근접하도록 설치되어 가열 코일(L1) 및 가열 대기 대상(200)과 각각 상호 감응하고; 제2 측정 서브 코일(L3)과 가열 코일(L1)은 상호 감응하며, 일부 실시예에서, 제2 측정 서브 코일(L3)은 자기 도체에 권선되고, 가열 코일(L1)이 위치하는 공진 회로는 자기 도체를 통과함으로써 제2 측정 서브 코일(L3) 및 가열 코일(L1)이 상호 감응하도록 한다.
여기서, 제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)의 한 쌍의 동명단은 연결되고, 제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)의 다른 한 쌍의 동명단을 측정 코일(120)의 출력단으로 사용하여 측정 신호를 출력한다.
제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)은 차동 코일을 구성하고, 양자 중 한 쌍의 동명단(도 1에서 *로 표시된 바와 같음)은 서로 연결되며, 제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)에서의 가열 코일(L1)의 감응 전압은 서로 상쇄되고, 즉, 제2 측정 서브 코일(L3)은 제1 측정 서브 코일(L2)에 대한 가열 코일(L1)의 간섭을 상쇄하기 위한 것이며, 동시에, 제2 측정 서브 코일(L3)은 가열 대기 대상(200)의 영향을 받지 않도록 하여야 하고, 즉, 가열 대기 대상(200)의 자기장 간섭으로부터 멀어지도록 한다.
제1 측정 서브 코일(L2)은 가열 대기 대상(200)의 열저항 샘플링 코일이라고 생각할 수 있다. 가열 코일(L1)은 가열 대기 대상(200)을 자기장 형태로 전기 에너지로 변환시키며 나아가 열에너지로 변환시켜 공진 가열을 수행한다. 공진 가열 시, 가열 대기 대상(200), 예를 들어 다양한 조리 기구는, 감응 인덕턴스 및 열저항으로 구성된 회로에 해당될 수 있다.
선택적으로, 제1 측정 서브 코일(L2)은 기설정된 각도로 가열 코일(L1)의 디스크면에 배치될 수 있고, 여기서, 기설정된 각도는 0~45도 범위 내에 있을 수 있다. 바람직하게, 기설정된 각도는 0도이고, 제1 측정 서브 코일(L2)은 가열 코일(L1)의 디스크면에 평행되게 배치될 수 있으며, 제1 측정 서브 코일(L2)은 또한 가열 코일(L1)의 디스크면의 자기장이 약한 중심 위치에 배치되어 측정 결과가 보다 정확하도록 할 수 있다.
가열 회로(100)는 수집 유닛(130)을 더 포함할 수 있고, 본 실시예에서, 수집 유닛(130)은 수집 코일(L4)일 수 있으며, 일부 실시예에서, 수집 코일(L4)은 자기 도체에 권선되고, 가열 코일(L1)의 공진 회로는 자기 도체를 통과하여 수집 코일(L4) 및 가열 코일(L1)이 상호 감응하도록 함으로써 가열 코일(L1)의 공진 전기 파라미터를 수집한다. 여기서, 공진 전기 파라미터는 가열 유닛(110)에 흐르는 공진 전류일 수 있다.
샘플링 코일(L4)은 가열 코일(L1)의 고주파 신호 트랜스포머로서, 고주파 상호 감응 형태로 가열 코일(L1)에 흐르는 공진 전류를 감응하며, 상응한 공진 수집 전압을 생성함으로써 처리 회로(140)에 피드백할 수 있다.
계속하여 도 1을 참조하면, 가열 회로(100)는 처리 회로(140)를 더 포함할 수 있다. 처리 회로(140)는 측정 코일(120)의 출력단 및 수집 유닛(130)의 출력단에 연결되어 측정 신호 및 공진 전기 파라미터를 수집하고, 측정 신호 및 공진 전기 파라미터에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 열저항 파라미터를 결정하며, 열저항 파라미터에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 온도를 결정할 수 있다.
측정 코일(120)에 의해 출력되는 측정 신호는 측정 전압을 포함할 수 있고, 수집 유닛(130)에 의해 출력되는 공진 전기 파라미터는 공진 수집 전압을 포함할 수 있으며, 가열 코일(L1)에 흐르는 공진 전류에 대응되고; 처리 회로(140)는 측정 전압 및 공진 수집 전압을 비교하여 예를 들어 양자 사이의 위상차를 비교하여 가열 대기 대상(200)의 열저항 파라미터를 결정할 수 있다.
구체적으로, 처리 회로(140)는 메인 제어 칩 및 처리 모듈을 포함할 수 있고, 처리 회로(140)가 측정 코일(120) 및 수집 유닛(130)의 정보, 예를 들어 측정 전압 및 공진 수집 전압 등을 획득할 경우, 처리 모듈을 통해 정보를 처리한 후, 회로 내부의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 메인 제어 칩에 발송하며, 메인 제어 칩은 디지털 신호를 분석하여 가열 대기 대상(200)의 온도를 얻는다.
여기서, 처리 모듈은 적어도 추종 회로, 증폭 회로, 추종 회로 등을 포함할 수 있고; 메인 제어 칩은 또한 제어 회로의 파워 튜브의 제어와 같은 다른 기능을 동시에 구현할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 도 2는 도 1의 가열 회로와 가열 대기 대상의 등가 회로 모델도이다. 본 실시예에서, 가열 대기 대상(200)은 감응 인덕턴스(Lr) 및 등가 열저항(Rz)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가열 유닛(110)의 가열 코일(L1)이 공진 가열 시, 공진 전류(I1)는 가열 코일(L1)이 위치하는 공진 회로에 흐르고, 샘플링 코일(L4)은 가열 코일(L1)에 흐르는 공진 회로(I1)를 감응하며, 상응한 공진 수집 전압(U1)을 생성한다. 측정 코일(120)(제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)의 측정 전압을 포함)에 의해 출력되는 측정 전압을 U2로 표기한다.
가열 대기 대상(200)이 가열 유닛(110)의 가열 코일(L1)에 배치될 경우, 가열 코일(L1)은 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)와 상호 감응함으로써 상응한 감응 전류(Ir)를 생성하고, 여기서, 감응 전류(Ir)는 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr) 및 등가 열저항(Rz)을 흐른다.
가열 코일(L1)과 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)는 상호 인덕턴스(M1r)를 생성하고, 하기 공식을 만족시킨다.
jωM1rI1+(jωLr+Rz)Ir=0,
Figure pct00001
(1)
본 출원에서, 측정 코일(120)의 제2 측정 서브 코일(L3)은 가열 코일(L1)과 상호 감응하고, 제1 측정 서브 코일(L2)은 가열 코일(L1) 및 가열 대기 대상(200)과 각각 상호 감응한다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)는 제1 측정 서브 코일(L2)과 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하지만, 제2 측정 서브 코일(L3)과 상호 인덕턴스를 생성하지 않고; 가열 코일(L1)은 제2 측정 서브 코일(L3)과 상호 인덕턴스(M13)를 생성하며, 제1 측정 서브 코일(L2)과 상호 인덕턴스(M12)를 생성한다.
후속 계산의 편의를 위해, 측정 코일(120)을 미리 보정할 수 있다. 측정 코일(120)은 가열 대기 대상(200)이 가열 유닛(110)에 배치되지 않을 경우, 두 개의 출력단 사이의 전압차를 기설정값으로 함으로써 보정을 완료한다. 선택적으로, 기설정값은 0일 수 있음으로써 영점 보정을 완료하여 측정 코일(120)에 의해 출력되는 측정 전압(U2)이 단지 제1 측정 서브 코일(L2)과 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr) 사이의 상호 인덕턴스(Mr2)로 인한 것이도록 할 수 있다. 이하 보정 후 두 개의 출력단 사이의 전압차가 0인 것을 예로 설명한다.
구체적으로, 가열 대기 대상(200)을 배치할 경우, 감응 인덕턴스(Lr)가 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하지만; 가열 대기 대상(200)을 배치하지 않을 경우, 감응 인덕턴스(Lr)는 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하지 않으므로 가열 대기 대상(200)이 가열 유닛(110)에 배치되지 않을 경우, 측정 코일(120)의 두 개의 출력단 사이의 전압차가 0이 되도록 함으로써 측정 코일(120)을 영점 보정한다. 이때 제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)의 이명단의 전압차는 0에 근접, 즉, jωM13=jωM12으로, 제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)을 영점 보정하며, 다시 말해서, 영점 보정은 초기 U2=0이 되도록 한다.
가열 대기 대상(200)이 가열 유닛(110)에 배치될 경우, 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)는 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하지만, 제2 측정 서브 코일(L3)에 상호 인덕턴스를 생성하지 않고; 가열 코일(L1)이 제1 측정 서브 코일(L2)에 대한 상호 인덕턴스(M12) 및 제2 측정 서브 코일(L3)에 대한 상호 인덕턴스(M13)는 영점 보정된 후 jωM13=jωM12를 만족하므로; 측정 코일(120)에 의해 출력되는 측정 전압(U2)은 단지 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)로 인해 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하면서 생성된 것이며, 즉,
U2=(jωMr2)Ir (2)
다시 말해서, 측정 코일(120)이 영점 보정된 후, 제2 측정 서브 코일(L3)과 가열 코일(L1) 사이에 생성된 상호 인덕턴스(M13)는 제1 측정 서브 코일(L2)에 대한 가열 코일(L1)의 상호 인덕턴스(M12)를 상쇄하므로 후속 측정 코일(120)에 의해 출력되는 측정 전압은 단지 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)로 인해 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하면서 생성된 것이다.
따라서, 상기 공식(1)을 공식(2)에 대입하고, 다음과 같이 알 수 있다.
Figure pct00002
(3)
공식(3)에서, 공진 전류(I1)는 샘플링 코일(L4)에 의해 측정될 수 있다. 구체적으로, U1은 I1의 매핑 전압이므로 샘플링 코일(L4)에 의해 출력되는 공진 수집 전압(U1)을 통해 공진 전류(I1)를 얻을 수 있으며; U2는 측정 코일(120)에 의해 출력되는 측정 전압이다. 가열 코일(L1), 제1 측정 서브 코일(L2), 제2 측정 서브 코일(L3), 샘플링 코일(L4) 및 인덕턴스(Lr)의 인덕턴스값이 결정되고 이에 상응한 위치가 결정된 후, M1r, Mr2도 결정될 수 있다. 따라서, 상기 공식(3)을 통해, 가열 대기 대상(200)의 열저항(Rz)의 크기를 계산할 수 있다.
Lr은 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스이고, 가열 대기 대상(200)은 일반적으로 조리된 조리 기구이기에, 감응 인덕턴스(Lr)의 온도 계수는 작으며; 등가 열저항(Rz)은 큰 온도 계수를 갖고, 대부분 스테인레스 또는 철 재질의 온도 계수는 0.001~0.007 사이(20℃)에 있으므로 U2 및 I1을 측정하면 가열 대기 대상(200)의 열저항(Rz)을 도출할 수 있으며, 다음으로, 미리 설정된 열저항-온도 함수
Figure pct00003
에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 온도를 획득한다.
따라서, 본 실시예는 측정 코일(120), 가열 대기 대상(200), 가열 코일(L1) 사이의 상호 인덕턴스를 검출하여 가열 대기 대상(200)의 열저항 파라미터를 정확하게 획득함으로써 본 실시예의 가열 회로(100)로 하여금 가열하면서 가열 대기 대상(200)의 실시간 온도를 정확하게 측정할 수 있도록 한다. 본 실시예의 가열 회로(100)가 조리 장치에 적용될 경우, 정확한 온도 제어 조리, 저온 조리, 조리 장치의 물 비등 상황에 대한 정확한 감지 등의 지능적인 조리 동작을 구현할 수 있다.
이 외에, 처리 회로(140)는 가열 회로(100)의 데이터 처리를 수행할 수 있고, 공식(3)으로부터, 처리 회로(140)는 측정 전압(U2) 및 공진 수집 전압(U1)에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 등가 열저항(Rz)을 결정하며, 등가 열저항(Rz)에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 온도를 결정할 수 있는 것을 알 수 있다.
처리 회로(140)는 고속 AD 샘플링 공진 수집 전압(U1) 및 측정 전압(U2)의 파형을 통해, 메모리에 저장한 후, 데이터 처리를 수행할 수 있다. 공진 수집 전압(U1) 및 측정 전압(U2)은 교류이고, 공식(3)으로부터 측정 전압(U2)이 비표준 함수임을 알 수 있으므로 공진 수집 전압(U1) 및 측정 전압(U2)의 수치를 직접 획득할 수 없다. 처리 회로(140)는 또한 그 파형에 대해 디지털 신호 처리를 수행하여야 하고, 예를 들어 DFT (Discrete Fourier Transform, 이산 푸리에 변환) 처리는,
길이가 M(1~10)인 유한 이산 주파수 서열을 선택하여 그 중 제N개 삼각함수 U2N=CV2N*cos(ωNt+ΦV2N)을 해석하는 단계; 마찬가지로 U1에 대해 길이가 M인 유한 이산 주파수 서열을 선택하여 그 중 제N개 삼각함수 U1N=CV1N*sin(ωNt+ΦV1N)을 해석하는 단계를 포함한다.
U2N 및 U1N의 여기 소스가 동일하고, 선택된 이산 주파수 포이트가 동일하기에, 양자의 주파수는 동일, 즉, 모두 ωNt이고; CV2N 및 CV1N은 U2N 및 U1N 진폭이다. 따라서 U1N 및 U2N의 위상차ΔΦ를 구하면 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1)의 구체적인 수치를 비교할 필요 없이 Rz를 관련시킬 수 있다. 이 외에, 간섭 요인을 감소시키기 위하여 바람직하게는 U1 및 U2의 기본파를 비교 대상으로 선택할 수 있다.
구체적으로, 처리 회로(140)는 이하 방식에 근거하여 위상차ΔΦ를 획득할 수 있다.
1)측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1)의 비율을 획득하고, 비율을 처리하며, 예를 들어 아크탄젠트 함수 연산을 수행하여 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1) 사이의 위상차를 획득한다. 예를 들어, 공식 tan(ΦV2N-ΦV1N)=CV2N*cos(ωNt+ΦV2N)/CV1N*sin(ωN t+ΦV1N)에서, tan(ΦV1N-ΦV2N) 아크탄젠트 함수 arctan를 구하면 ΔΦ=ΦV1N-ΦV2N을 얻을 수 있다.
2)측정 전압(U2) 및 공진 수집 전압(U1)의 파형을 비교하여 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1) 사이의 위상차를 획득한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도 3은 본 출원의 측정 전압 및 공진 수집 전압의 파형도이다. U1N전압 파형a를 시작점으로, U2N전압이 도달하는 b점을 기록하는 데에 필요한 시간 ΔΦ는 위상차이고, 여기서 a 및 b점은 동일한 전압값에 있다.
3)비교기에 의해 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1)을 비교하여 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1) 사이의 위상차를 획득한다. 예를 들어, U1N 및 U2N을 U1의 I/O인터페이스를 통해 출력시키고, U1N 및 U2N을 비교기의 양극 및 음극 입력단으로 사용하여 비교기에 접속시킴으로써 위상차ΔΦ를 획득한다.
이 외에, 분 분야의 통상의 지식을 가진 자는 또한 다른 방법을 사용하여 위상차ΔΦ를 획득할 수 있고, 여기서 더 반복하지 않는다. 위상차ΔΦ를 획득한 후, 열저항(Rz)은 온도(-50°~400°)에 대응되는 ΔΦ를 측정하고, 양자 관계식
Figure pct00004
을 구축한다. 실제 사용에서, 테이블 또는 양자의 관계식을 통해 가열 대기 대상(200)의 온도를 구할 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4는 본 출원의 가열 회로의 일 실시예의 등가 모델 회로도이고, 도 5는 본 출원의 가열 회로의 다른 실시예의 등가 모델 회로도이다. 가열 회로(100)는 정류 유닛(150), 에너지 저장 커패시터(C1), 공진 커패시터(C2), 직류 보충 유닛(160) 및 인버터 유닛(170)을 더 포함한다. 여기서, 도 4의 가열 유닛(110)은 직렬로 연결된 가열 코일(L1) 및 공진 커패시터(C2)를 포함, 즉, 가열 코일(L1) 및 공진 커패시터(C2)는 LC 직렬 공진 회로를 구성하며; 도 5의 가열 회로(110)는 병렬로 연결된 가열 코일(L1) 및 공진 커패시터(C2)을 포함, 즉, 가열 코일(L1) 및 공진 커패시터(C2)는 LC 병렬 공진 회로를 구성한다.
여기서, 정류 유닛(150)은 정류기 브리지(D1)일 수 있고, 교류를 직류로 정류할 수 있으며, 일반적으로 사용되는 주전원은 교류이고, 주전원 범위는 100~280V이며, 정류기 브리지(D1)는 주전원을 정류하여 직류 버스 전압을 제공할 수 있다.
에너지 저장 커패시터(C1)는 정류 유닛(150)을 연결하여 직류 전기 에너지를 저장하는 데에 사용될 수 있다. 공진 커패시터(C2)는 가열 코일(L1)에 직렬 또는 병렬로 연결되어 가열 유닛(110)을 구성함으로써 LC 직렬 공진 가열 회로(도 4에 도시됨) 또는 LC 병렬 공진 가열 회로(도 5에 도시됨)를 형성한다. 가열 코일(L1) 및 공진 커패시터(C2)는 반전되어 15KHz~60KHz의 고주파 발진을 발생시키고, 자기장을 방사하며, 가열 대기 대상(200)의 저부에 와전류를 형성함으로써 전자기 감응 가열을 수행할 수 있다.
직류 보충 유닛(160)은 에너지 저장 커패시터(C1)에 연결되어 직류 보충 전기 에너지를 인입한다. 직류 보충 유닛(160)은 다이오드(D2)일 수 있고, 일단은 직류 소스에 연결되어 직류 전기 에너지를 인입할 수 있으며, 여기서, 인입된 직류 전기 에너지의 전압 범위는 10~400V일 수 있고, 바람직하게는, 10~50V, 140~160V 및 282~367V일 수 있다.
인버터 유닛(170)은 가열 유닛(100)의 공진 회로에 연결되어 발진 주파수 신호를 수신할 수 있음으로써 저장된 직류 전기 에너지 및 인입된 직류 보충 전기 에너지의 구동 하에서 가열 유닛(110)이 공진 유닛으로 공진 가열하도록 한다. 구체적으로, 인버터 유닛은 하프 브리지 공진 모듈(171) 또는 단관 공진 모듈(172)을 포함할 수 있다.
도 4의 인버터 유닛(170)은 하프 브리지 공진 모듈을 사용하고, 하프 브리지 공진 모듈은 두 개의 스위칭 파워 튜브(Q2, Q3)를 포함할 수 있으며, 두 개의 스위칭 파워 튜브(Q2, Q3)는 토템폴의 형태로 연결되고 에너지 저장 커패시터(C1)의 양단에 연결될 수 있으며, 중간점을 출력으로 사용하고, 가열 유닛(110)의 공진 회로에 연결된다. 스위칭 파워 튜브(Q2, Q3)의 제어단은 각각 발진 주파수 신호를 수신한다.
도 5의 인버터 유닛(170)은 단관 공진 모듈을 사용하고, 단관 공진 모듈은 파워 튜브(Q4)를 포함할 수 있으며, 파워 튜브(Q4)는 에너지 저장 커패시터(C1)의 양단에 연결되고, 가열 유닛(110)의 공진 회로에 연결되며, 파워 튜브(Q4)의 제어단은 발진 주파수 신호를 수신한다.
여기서, 파워 튜브(Q2, Q3, Q4)는 가열 유닛(110)의 공진 회로에 대응되는 발진 여기 소스를 수신할 수 있거나, 처리 회로(140)의 구동 신호를 수신할 수 있어 구동 신호에 근거하여 도통하거나 차단한다.
도 4의 가열 회로의 "LC 직렬 공진+하프 브리지 공진 모듈" 또는 도 5의 가열 회로의 "LC 병렬 공진+단관 공진 모듈"은 단지 본 출원의 실시예일 뿐, LC 직렬 공진 회로가 단지 하프 브리지 공진 모듈과 매칭될 수 있거나 LC 병렬 공진 회로가 단지 단관 공진 모듈과 매칭될 수 있는 것을 대표하는 것이 아님을 유의해야 한다. 다른 일부 가열 회로에서, 본 분야의 통상의 지식을 가진 자는 또한 실제 상황에 근거하여 "LC 직렬 공진+단관 공진 모듈"의 가열 회로 또는 "LC 병렬 공진+하프 브리지 공진 모듈"을 매칭시킬 수 있고, 여기서 더 반복하지 않는다.
상기로부터 알 수 있다시피, 직류 보충 유닛(160)은 직류 보충 전기 에너지를 인입할 수 있다. 구체적으로, 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 6은 도 4 또는 도 5의 에너지 저장 커패시터(C1)에 저장된 직류 전기 에너지의 전압을 샘플링하는 모식도이고, 도 7은 도 4 또는 도 5의 가열 유닛의 공진 회로에 인가되는 공진 전압을 샘플링하는 모식도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, Z1은 에너지 저장 커패시터(C1)의 전압의 피크 윈도우이고, Z2는 에너지 저장 커패시터(C1)의 전압의 밸리 윈도우이다. 도 7에 도시된 바와 같이, Z11은 가열 유닛(110)의 공진 회로에 인가되는 공진 전압의 피크 윈도우이고, Z22는 가열 유닛(110)의 공진 회로에 인가되는 공진 전압의 밸리 윈도우이다.
여기서, Z1 및 Z2의 지속 시간은 10마이크로초~3밀리초일 수 있고, Z11 및 Z22의 지속 시간은 10마이크로초~3밀리초일 수 있으며, 여기서 직류 보충 유닛(160)에 인입된 직류 보충 전기 에너지의 크기를 조절하여 Z1과 Z2 및 Z11과 Z22의 지속 시간을 제어할 수 있다.
또한, 상기 실시예의 복수개의 모듈/유닛은 충돌이 없는 경우 또한 자체적으로 매칭될 수 있고, 본 출원에 달리 명시되지 않는 한 제한되지 않는다.
이 외에, 일부 실시예에서, 수집 유닛(130)은 또한 저항 샘플링 회로(131)일 수 있다. 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 도 8은 본 출원의 가열 회로의 다른 실시예의 구조 모식도이다. 본 실시예에서, 상기 실시예와 같이 샘플링 코일(L4)을 수집 유닛(130)으로 하용하는 것이 아니라, 저항 샘플링 회로(131)를 수집 유닛(130)으로 사용한다. 예를 들어, 저항 샘플링 회로(131)의 일단은 가열 유닛(110)의 공진 회로에 연결될 수 있고, 타단은 접지될 수 있음으로써 저항 샘플링 회로(131)를 사용하여 가열 코일(L1)의 공진 전기 파라미터를 수집한다.
구체적으로, 저항 샘플링 회로(131)는 샘플링 저항(R1) 및 파워 튜브(Q1)를 포함할 수 있고, 파워 튜브(Q1)의 제어단은 공진 주파수를 허용할 수 있으며, 파워 튜브(Q1)의 하나의 채널단은 저항 샘플링 회로(131)의 입력단으로 사용되어 공진 회로에 접속될 수 있고, 다른 하나의 채널단은 샘플링 저항(R1)에 연결될 수 있으며, 연결 노드는 저항 샘플링 회로(131)의 출력단으로서 수집된 전기 신호를 출력한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 도9은 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 구조 모식도이고, 도 10은 도 9에 도시된 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 전력 공급 신호와 여기 신호의 관계 모식도이다.
본 출원의 또 다른 실시예는 가열 회로를 제공하는데, 온도 측정 회로(300)를 더 포함하고, 온도 측정 회로(300)는 온도 측정 유닛(31), 트리거 유닛(32) 및 처리 유닛(33)을 포함한다.
온도 측정 유닛(31)의 입력단에는 전력 공급 전원 및 여기 전원이 연결되어 전력 공급 신호(VAC) 및 여기 신호(VSS)를 입력하고, 여기 신호(VSS)가 여기 임계값(VSS1)보다 작을 경우 여기 신호(VSS)에 의해 여기되어 온도 측정 신호(VAB)를 생성하는 데에 사용되며; 여기 신호(VSS)가 여기 임계값(VSS1)보다 작을 경우, 전력 공급 신호(VAC)는 영-교차 범위(W) 내에 있고, 영-교차 범위(W)는 영-교차점(Z)을 중심으로 사용한다.
전력 공급 신호(VAC)는 전체 회로의 전원 공급을 구현하고, 본 실시예에서, 전력 공급 신호(VAC)는 220V의 주전원 교류이며, 온도 측정 회로(300)는 작동 시간대를 포함할 수 있고, 예를 들어 가열 시간대, 및 온도 측정 시간대를 포함한다. 정상 작동에 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 온도 측정 시간대는 전력 공급 신호(VAC)의 영-교차 범위(W) 내에서 선택되고, 영-교차 범위(W)는 영-교차점(Z)을 중심으로 하며, 즉, 전력 공급 신호가 작을 경우, 작동 효과에 영향을 미치지 않을 경우 온도 측정을 수행하고, 예를 들어 전력 공급 신호가 작으며, 가열 효과에 기본적으로 작용이 없을 경우 온도 측정을 수행하고, 상응한 온도 측정 유닛(31)은 또한 상기 온도 측정 시간대에서 온도 측정 신호(VAB)를 생성한다.
본 실시예는 전력 공급 신호(VAC)에 대응되는 여기 신호(VSS)를 사용하여 온도 측정 시간대를 제어하는데, 구체적으로, 본 실시예의 온도 측정 유닛(31)은 여기 신호(VSS)가 여기 임계값(VSS1)보다 작을 경우에만 온도 측정 신호(VAB)를 생성하도록 여기할 수 있고, 여기 신호(VSS)가 여기 임계값(VSS1)보다 작은 범위는 영-교차 범위(W)에 대응된다. 여기서, 여기 신호(VSS)의 주기는 전력 공급 신호(VAC)의 주기의 절반이고, 본 실시예의 여기 신호(VSS)를 5V~50V로 설정하며, 50V 미만의 여기 신호(VSS)는 전력 공급 신호(VAC)의 작용에 영향을 미치지 않는다.
본 실시예의 목적은 온도 측정 신호를 수집하는 정확한 시작 시간을 획득하여 온도 측정이 보다 정확하도록 하는 것이다. 이상 온도 측정 유닛(31)에 대한 설명으로부터 알 수 있다 시피, 온도 측정 신호(VAB)의 생성은 전력 공급 신호(VAC)의 영-교차 범위에 대응되거나, 여기 신호(VSS)가 여기 임계값(VSS1)보다 작은 것에 대응되므로 전력 공급 신호(VAC) 또는 여기 신호(VSS)를 검출하여 온도 측정 신호(VAB)를 수집하는 시작 시간을 획득할 수 있다.
그러나 전력 공급 신호(VAC) 또는 여기 신호(VSS)를 직접 검출하는 것은 쉽지 않으므로 본 실시예에서는 트리거 유닛(32)을 인입하고, 그 입력단은 전력 공급 전원 및/또는 여기 전원에 연결되어 전력 공급 신호(VAC) 및/또는 여기 신호(VSS)를 입력하며, 전력 공급 신호(VAC) 및/또는 여기 신호(VSS)에 기반하여 트리거 신호를 생성한다. 트리거 유닛(32)의 작용은 전력 공급 신호(VAC) 또는 여기 신호(VSS)를 변환시켜 측정에 용이하다.
본 실시예의 처리 유닛(33)은 트리거 유닛(32)에 연결되어 트리거 신호를 획득하고, 트리거 신호에 근거하여 온도 측정 신호(VAB)를 수집하는 시작 시각(TA)을 결정하며, 시작 시각(TA)은 영-교차점(Z)에 대응된다.
본 실시예는 트리거 유닛(32)을 설정하여 온도 측정 신호(VAB)의 수집 시간이 보다 정확하도록 함으로써 온도 측정 결과가 보다 정확하도록 할 수 있다.
처리 유닛(33)은 또한 온도 측정 신호(VAB)를 수집하는 종료 시각(TB)이 시작 시각(TA)이 제3 시간(T3) 지연된 후의 시각인 것을 결정한다. 제3 시간(T3)은 전력 공급 신호(VAC)의 주파수에 의존하고, 본 실시예에서 전력 공급 신호(VAC)는 50Hz이며, T3은 10us~2ms로 선택된다.
상기 설명으로부터 알 수 있다시피, 본 실시예의 관건 포인트는 트리거 유닛(32)이 전력 공급 신호(VAC) 및/또는 여기 신호(VSS)를 트리거 신호로 변환시켜 측정에 용이하고, 본 실시예에서, 트리거 신호를 구형파 신호로 변환시켜 구형파 신호의 에지 중단의 검출을 사용하여 시각의 정확한 검출을 구현한다. 트리거 유닛(32)의 구체적인 회로 구조에 있어서, 이하 실시예를 통해 설명하고, 물론 이하 실시예에 한정되지 않으며, 정확한 시간 검출을 구현할 수 있는 다른 회로 구조는 모두 본 출원에 적용될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 도 11은 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 구조 모식도이고, 도 12는 도 11에 도시된 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 전력 공급 신호와 영-교차 신호의 관계 모식도이다. 본 출원의 또 다른 실시예의 가열 회로의 온도 측정 회로(400)의 구조는 대체적으로 이전 실시예의 가열 회로의 온도 측정 회로(300)와 동일하고, 온도 측정 유닛(41), 트리거 유닛(42) 및 처리 유닛(43)을 더 포함한다. 구별점은 주로 트리거 유닛(42) 및 처리 유닛(43)에 있다.
본 실시예에서 트리거 유닛(42)은 영-교차 회로를 포함하고, 영-교차 회로에 전력 공급 신호(VAC)를 입력하며, 출력되는 영-교차 신호(ZERO)를 트리거 신호로 사용하고; 영-교차 신호(ZERO)는 구형파 신호이다.
영-교차 회로의 비교기는 이중 에지 인터럽트 비교기이므로 이중 에지 인터럽트 신호를 생성할 수 있어 처리 유닛(43)으로 하여금 영-교차 신호(ZERO)의 이전 구형파의 하단 에지의 인터럽트 시각(A) 및 이후 구형파의 상단 에지의 인터럽트 시각(B)을 수집할 수 있도록 하고, 하단 에지의 인터럽트 시각(A) 및 상단 에지의 인터럽트 시각(B)에 기반하여 시작 시각(TA)을 결정한다. 구체적으로 하단 에지의 인터럽트 시각(A) 및 상단 에지의 인터럽트 시각(B)의 중간 시각을 영-교차점(Z)의 시각으로 사용하고, 영-교차점(Z)의 시각이 제1 시간(T1) 지연된 후의 시각을 시작 시각(TA)으로 사용한다.
구체적으로, 트리거 유닛(42)은 제1 비교기(CMP1), 제1 다이오드(D2) 및 제2 다이오드(D3)를 포함한다. 여기서, 제1 비교기(CMP1)는 이중 에지 인터럽트 비교기이다.
제1 비교기(CMP1)의 양의 입력단은 제1 다이오드(D2)의 출력단 및 제2 다이오드(D3)의 출력단에 연결되고, 제1 다이오드(D2)의 입력단은 전력 공급 신호(VAC)의 신호 소스의 제1 전극(L)에 연결되며, 제2 다이오드(D3)의 입력단은 전력 공급 신호(VAC)의 신호 소스의 제2 전극(N)에 연결되어 제1 비교기(CMP1)의 양의 입력단에 입력되는 전력 공급 신호(VAC)가 모두 순방향 신호이도록 한다.
제1 비교기(CMP1)의 음의 입력단에 참조 신호(Vref)를 입력하고, 출력단은 영-교차 신호(ZERO)를 출력하며, 영-교차 신호(ZERO)의 구형파는 전력 공급 신호(VAC)가 참조 신호(Vref)보다 큰 것을 나타낸다. 따라서 하단 에지의 인터럽트 시각(A)과 상단 에지의 인터럽트 시각(B) 사이는 영-교차 범위(W)에 대응되고, 하단 에지의 인터럽트 시각(A) 및 상단 에지의 인터럽트 시각(B)의 중간 시각을 취하여 영-교차점(Z)의 시각을 나타낸다.
본 실시예에서 트리거 유닛(42)은 전력 공급 신호(VAC)에 근거하여 트리거 신호를 생성하고, 영-교차 범위 외에서 트리거 신호의 구형파를 생성하며, 구형파의 에지 중단을 검출하여 에지 중단의에 근거하여 영-교차점(Z)을 결정함으로써 수집 시작 시간(TA)을 결정한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 도 13은 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 부분 구조 모식도이고, 도 14는 도 13에 도시된 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 비교 신호의 모식도이다. 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로는 온도 측정 유닛, 트리거 유닛(52) 및 처리 유닛을 포함한다.
트리거 유닛(52)은 제2 비교기(CMP2)를 포함하고, 비교기(CMP2)의 양의 입력단은 임계값 전원에 연결되어 여기 임계값(VSS1)을 입력하며, 음의 입력단은 여기 신호(VSS)를 입력하고, 출력단은 트리거 신호로서 비교 신호(VSS_INT)를 출력하며, 비교 신호(VSS_INT)는 구형파 신호이고, 여기서 구형파는 여기 신호가 여기 임계값보다 작은 것을 나타낸다. 제2 비교기(CMP2)에 대향되는 다른 비교기는 상기 원리에 기반하여 설정될 수 있다.
처리 유닛은 비교 신호(VSS_INT)에서 구형파의 상단 에지의 인터럽트 시각을 시작 시각(TA)으로 사용한다.
본 실시예의 트리거 유닛(52)은 여기 신호(VSS)에 근거하여 트리거 신호를 생성하고, 여기 신호(VSS)가 여기 임계값(VSS1)보다 작을 경우 구형파를 생성하며, 구형파의 에지 중단을 검출하여 수집 시작 시간(TA)을 결정한다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 도 15는 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 부분 구조 모식도이고, 도 16은 도 15에 도시된 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로의 트리거 신호의 모식도이다. 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 온도 측정 회로는 온도 측정 유닛, 트리거 유닛(62) 및 처리 유닛을 포함한다.
트리거 유닛(62)은 3극관(Q1)을 포함하고, 3극관(Q1)의 베이스는 전력 공급 신호(VAC)를 입력하며, 구체적으로 전력 공급 신호(VAC)의 신호 소스의 제2 전극(N)에 연결되고, 이미터는 여기 신호(VSS)를 입력하며, 콜렉터는 트리거 신호(VSS_INT)를 출력하고, 트리거 신호(VSS_INT)는 구형파 신호이며, 구형파는 전력 공급 신호(VAC)가 여기 신호(VSS)보다 작은 것을 나타낸다.
처리 유닛은 트리거 신호의 구형파의 상단 에지의 인터럽트 시각을 시작 시각(TA)으로 사용한다. 3극관(Q1)의 베이스는 단지 VAC 신호 소스의 하나의 전극에 연결되므로 전력 공급 신호(VAC)가 양에서 음으로 0을 교차할 경우, 하나의 구형파가 나타나지만, 음에서 양으로 0을 교차할 경우 새로운 구형파가 나타나지 않으므로 음에서 양의 영-교차 범위 내의 시작 시각은 지연 계산을 통해 획득되고, 즉, 처리 유닛은 또한 상단 에지의 인터럽트 시각이 제2 시간(T2) 지연된 후의 시각을 시작 시각(TA1)으로 사용한다.
본 실시예는 반파 트리거이고, TA1과 TA 사이는 반주기를 간격으로 하며, 예를 들어 전력 공급 신호(VAC)의 주파수가 50Hz이면, TA1-TA=10ms이고, 마찬가지로, T2+T3=10ms이다.
본 실시예의 트리거 유닛은 전력 공급 신호(VAC)와 여기 신호(VSS) 사이의 관계에 근거하여 트리거 신호를 생성하고, 전력 공급 신호(VAC)가 여기 신호(VSS)보다 작을 경우 구형파를 생성하며, 구형파의 에지 중단을 검출하여 수집 시작 시간(TA)을 결정한다.
상기 실시예는 검출하기 용이한 트리거 신호를 생성하여 온도 측정 신호의 수집 시간을 결정하여 수집 시간이 보다 정확하도록 하고, 상응한 온도 측정 결과도 보다 정확하다. 또한, 이상 두 개의 실시예의 트리거 유닛의 회로 구조는 모두 도 11의 온도 측정 회로의 회로 구조에 연결될 수 있다.
도 17을 참조하면, 도 17은 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 구조 모식도이다.
본 출원의 또 다른 실시예는 가열 회로를 제공하는데, 신호 처리 회로(700)를 더 포함하고, 신호 처리 회로(700)는 가열 회로(70)의 측정 코일 또는 샘플링 코일의 출력단에 연결되어 상기 측정 코일 또는 샘플링 코일에 의해 출력되는 처리할 신호를 처리할 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 가열 회로(70)는 가열 코일(L1), 측정 코일(720), 샘플링 코일(730) 및 신호 처리 회로(700)를 포함할 수 있다.
가열 코일(L1)은 가열 대기 대상을 공진 가열하는데, 여기서, 가열 대기 대상은 다양한 조리 기구일 수 있다. 측정 코일(720)은 가열 코일(L1) 및 가열 대기 대상과 각각 상호 감응함으로써 측정 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 샘플링 코일(730)은 자기 도체에 권선될 수 있고, 가열 코일(L1)의 공진 회로는 자기 도체를 통과하여 가열 코일(L1)의 공진 전기 파라미터를 수집하여 신호를 수집한다. 여기서, 샘플링 코일(730)은 가열 코일(L1)의 변류기일 수 있고, 상호 감응의 형태로 가열 코일(L1)에 흐르는 공진 전류를 샘플링한다.
신호 처리 회로(700)는 가열 회로(70)의 측정 코일(720) 또는 샘플링 코일(730)의 출력단을 연결하기 위한 것으로, 측정 코일(720) 또는 샘플링 코일(730)에 의해 출력되는 처리할 신호를 처리할 수 있다.
신호 처리 회로(700)가 측정 코일(720)의 출력단에 연결될 경우, 처리할 신호는 측정 코일(720)에 의해 출력되는 측정 신호이고; 신호 처리 회로(700)가 샘플링 코일(730)의 출력단에 연결될 경우, 처리할 신호는 샘플링 코일(730)에 의해 출력되는 샘플링 신호이다.
또한, 도 18 및 도 19를 참조하면, 도 18은 본 출원의 가열 회로의 또 다른 실시예의 구조 모식도이고, 도 19는 도 18의 가열 회로의 등가 회로 모델도이다. 본 실시예의 가열 회로(70)는 가열 코일(L1), 측정 코일(720), 샘플링 코일(L4) 및 신호 처리 회로(700)를 포함할 수 있다. 여기서, 측정 코일(720)은 제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)을 포함할 수 있다.
제1 측정 서브 코일(L2)은 가열 코일(L1)에 근접하도록 설치되어 가열 코일(L1) 및 가열 대기 대상(200)과 각각 상호 감응하고; 제2 측정 서브 코일(L3)과 가열 코일(L1)은 상호 감응하며, 일 실시예에서, 제2 측정 서브 코일(L3)은 자기 도체에 권선되고, 가열 코일(L1)이 위치하는 공진 회로를 통과한다.
제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)은 차동 코일을 구성하고, 양자 중 한 쌍의 동명단은 함께 연결되며(도 18에서 *로 표시된 바와 같이), 다른 한 쌍의 동명단은 측정 코일(720)의 출력단으로 사용되어 측정 신호를 출력함으로써 측정 신호 및 수집된 가열 코일의 공진 전기 파라미터에 의해 가열 대기 대상(200)의 열저항 파라미터를 결정하고, 열저항 파라미터에 근거하여 가열 대기 대상의 온도를 결정한다.
제2 측정 서브 코일(L3)은 가열 코일(L1)과 상호 인덕턴스를 생성하는 데에 사용될 수 있음으로써 제1 측정 서브 코일(L2)과 가열 코일(L1)에 의해 생성된 상호 인덕턴스가 상쇄되므로 제2 측정 서브 코일(L3)과 가열 대기 대상(200)이 상호 감응되지 않도록 요구하여, 가열 대기 대상(200)의 자기장 간섭으로부터 멀어진다.
제1 측정 서브 코일(L2)은 가열 대기 대상(200)의 열저항 샘플링 코일이라고 생각할 수 있다. 가열 코일(L1)은 가열 대기 대상(200)을 자기장 형태로 전기 에너지로 변환시키고 나아가 열에너지로 변환시켜 공진 가열을 수행한다. 공진 가열 시, 가열 대기 대상(200), 예를 들어 다양한 조리 기구는, 감응 인덕턴스 및 열저항으로 구성된 회로에 등가될 수 있다.
본 실시예에서, 측정 코일(720)에 의해 출력되는 측정 신호는 측정 전압일 수 있고, 샘플링 코일(L4)에 의해 출력되는 샘플링 신호는 공진 전류일 수 있으며, 처리 후, 샘플링 코일(L4)에 의해 출력되는 공진 전류를 공진 수집 전압으로 변환시킬 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 가열 코일(L1)이 공진 가열을 수행할 경우, 공진 전류(I1)는 가열 코일(L1)이 위치하는 공진 회로를 흐른다. 샘플링 코일(L4)은 자기 도체에 권선되고, 가열 코일(L1)의 공진 회로는 자기 도체를 통과하여 가열 코일(L1)에 흐르는 공진 전류(I1)를 감응하도록 하며, 상응한 공진 수집 전압(U1)을 생성한다. 측정 코일(제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)의 측정 전압을 포함)에 의해 출력되는 측정 전압을 U2로 표기한다.
가열 대기 대상(200)이 가열 코일(L1)에 배치될 경우, 가열 코일(L1)은 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)와 상호 감응함으로써 상응한 감응 전류(Ir)를 생성하고, 여기서, 감응 전류(Ir)는 감응 인덕턴스(Lr) 및 등가 열저항(Rz)을 흐른다.
가열 코일(L1)과 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)는 상호 인덕턴스(M1r)를 생성하고, 하기 공식을 만족시킨다.
jωM1rI1+(jωLr+Rz)Ir=0,
Figure pct00005
(1)
본 출원에서, 측정 코일의 제2 측정 서브 코일(L3)은 가열 코일(L1)과 상호 감응하고, 제1 측정 서브 코일(L2)은 가열 코일(L1) 및 가열 대기 대상(200)과 각각 상호 감응한다. 따라서, 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)는 제1 측정 서브 코일(L2)과 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하지만, L3과 상호 인덕턴스를 생성하지 않고; 가열 코일(L1)은 제2 측정 서브 코일(L3)과 상호 인덕턴스(M13)를 생성하지만, 제1 측정 서브 코일(L2)과 상호 인덕턴스(M12)를 생성한다.
후속 계산의 편의를 위해, 측정 코일(720)을 미리 보정할 수 있다. 측정 코일(720)은 가열 대기 대상(200)이 가열 유닛(710)에 배치되지 않을 경우, 두 개의 출력단 사이의 전압차를 기설정값으로 함으로써 보정을 완료한다. 선택적으로, 기설정값은 0일 수 있음으로써 영점 보정을 완료하여 측정 코일(720)에 의해 출력되는 측정 전압(U2)이 단지 제1 측정 서브 코일(L2)과 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr) 사이의 상호 인덕턴스(Mr2)로 인한 것이도록 할 수 있다. 이하 보정 후 두 개의 출력단 사이의 전압차가 0인 것을 예로 설명한다.
구체적으로, 가열 대기 대상(200)을 배치할 경우, 감응 인덕턴스(Lr)가 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하지만; 가열 대기 대상(200)을 배치하지 않을 경우, 감응 인덕턴스(Lr)는 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하지 않으므로 가열 대기 대상(200)이 가열 코일(L1)에 배치되지 않을 경우, 측정 코일(720)의 두 개의 출력단 사이의 전압차가 0이 되도록 함으로써 측정 코일(720)을 영점 보정한다. 이때 제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)의 이명단의 전압차는 0에 근접, 즉, jωM13=jωM12으로, 제1 측정 서브 코일(L2) 및 제2 측정 서브 코일(L3)을 영점 보정하며, 다시 말해서, 영점 보정은 초기 U2=0이 되도록 한다.
가열 대기 대상(200)이 가열 코일(L1)에 배치될 경우, 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)는 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하지만, 제2 측정 서브 코일(L3)에 상호 인덕턴스를 생성하지 않고; 가열 코일(L1)이 제1 측정 서브 코일(L2)에 대한 상호 인덕턴스(M12) 및 제2 측정 서브 코일(L3)에 대한 상호 인덕턴스(M13)는 영점 보정된 후 jωM13=jωM12를 만족하므로 측정 코일(120)에 의해 출력되는 측정 전압(U2)은 단지 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)로 인해 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하면서 생성된 것이며, 즉,
U2=(jωMr2)Ir (2)
다시 말해서, 측정 코일(720)이 영점 보정된 후, 제2 측정 서브 코일(L3)과 가열 코일(L1) 사이에 생성된 상호 인덕턴스(M13)는 제1 측정 서브 코일(L2)에 대한 가열 코일(L1)의 상호 인덕턴스(M12)를 상쇄하므로 후속 측정 코일(720)에 의해 출력되는 측정 전압은 단지 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스(Lr)로 인해 제1 측정 서브 코일(L2)에 상호 인덕턴스(Mr2)를 생성하면서 생성된 것이다.
따라서, 상기 공식(1)을 공식(2)에 대입하고, 다음과 같이 알 수 있다.
Figure pct00006
(3)
공식(3)에서, 공진 전류(I1)는 샘플링 코일(L4)에 의해 측정될 수 있고, 구체적으로, U1은 I1의 매핑 전압이므로 샘플링 코일(L4)에 의해 출력되는 공진 수집 전압(U1)을 통해 공진 전류(I1)를 얻을 수 있으며; U2는 측정 코일(720)에 의해 출력되는 측정 전압이다. 가열 코일(L1), 제1 측정 서브 코일(L2), 제2 측정 서브 코일(L3), 샘플링 코일(L4) 및 인덕턴스(Lr)의 인덕턴스값이 결정되고 이에 상응한 위치가 결정된 후, M1r, Mr2도 결정될 수 있다. 따라서, 상기 공식(3)을 통해, 가열 대기 대상(200)의 열저항(Rz)의 크기를 계산할 수 있다.
Lr은 가열 대기 대상(200)의 감응 인덕턴스이고, 가열 대기 대상(200)은 일반적으로 조리된 조리 기구이기에, 감응 인덕턴스(Lr)의 온도 계수는 작으며; 등가 열저항(Rz)은 큰 온도 계수를 갖고, 대부분 스테인레스 또는 철 재질의 온도 계수는 0.001~0.007 사이(20℃)에 있으므로 U2 및 I1을 측정하면 가열 대기 대상(200)의 열저항(Rz)을 도출할 수 있으며, 다음으로, 미리 설정된 열저항-온도 함수
Figure pct00007
에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 온도를 획득한다.
이 외에, 가열 회로(100)에서의 데이터 처리에 있어서, 공식(3)을 결부하면, 측정 전압(U2) 및 공진 수집 전압(U1)에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 등가 열저항(Rz)을 결정하고, 등가 열저항(Rz)에 근거하여 가열 대기 대상(200)의 온도를 결정할 수 있다.
예를 들어, 고속 AD 샘플링 공진 수집 전압(U1) 및 측정 전압(U2)의 파형을 통해, 메모리에 저장한 후, 데이터 처리를 수행한다. 공진 수집 전압(U1) 및 측정 전압(U2)은 교류이고, 공식(3)으로부터 측정 전압(U2)이 비표준 함수임을 알 수 있으므로 공진 수집 전압(U1) 및 측정 전압(U2)의 수치를 직접 획득할 수 없다. 또한 그 파형에 대해 디지털 신호 처리를 수행하여야 하고, 예를 들어 DFT(Discrete Fourier Transform, 이산 푸리에 변환) 처리는,
길이가 M(1~10)인 유한 이산 주파수 서열을 선택하여 그 중 제N개 삼각함수 U2N=CV2N*cos(ωNt+ΦV2N)을 해석하는 단계; 마찬가지로 U1에 대해 길이가 M인 유한 이산 주파수 서열을 선택하여 그 중 제N개 삼각함수 U1N=CV1N*sin(ωNt+ΦV1N)을 해석하는 단계를 포함한다.
U2N 및 U1N의 여기 소스가 동일하고, 선택된 이산 주파수 포이트가 동일하기에, 양자의 주파수는 동일, 즉, 모두 ωNt이고; CV2N 및 CV1N은 U2N 및 U1N 진폭이다. 따라서 U1N 및 U2N의 위상차ΔΦ를 구하면 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1)의 구체적인 수치를 비교할 필요 없이 Rz를 관련시킬 수 있다. 이 외에, 간섭 요인을 감소시키기 위하여 바람직하게는 U1 및 U2의 기본파를 비교 대상으로 선택할 수 있다.
구체적으로, 이하 공식에 근거하여 위상차ΔΦ를 획득할 수 있다.
1)측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1)의 비율을 획득하고, 비율에 아크탄젠트 함수 연산을 수행하여 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1) 사이의 위상차를 획득한다. 예를 들어, 공식 tan(ΦV2N-ΦV1N)=CV2N*cos(ωNt+ΦV2N)/CV1N*sin(ωN t+ΦV1N)에서, tan(ΦV1N-ΦV2N) 아크탄젠트 함수 arctan를 구하면 ΔΦ=ΦV1N-ΦV2N을 얻을 수 있다.
2)측정 전압(U2) 및 공진 수집 전압(U1)의 파형을 비교하여 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1) 사이의 위상차를 획득한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 도 20은 본 출원의 측정 전압 및 공진 수집 전압의 파형도이다. U1N전압 파형a를 시작점으로, U2N전압이 도달하는 b점을 기록하는 데에 필요한 시간 ΔΦ는 위상차이고, 여기서 a 및 b점은 동일한 전압값에 있다.
3)비교기에 의해 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1)을 비교하여 측정 전압(U2)과 공진 수집 전압(U1) 사이의 위상차를 획득한다. 예를 들어, U1N 및 U2N을 U1의 I/O인터페이스를 통해 출력시키고, U1N 및 U2N을 비교기의 양극 및 음극 입력단으로 사용하여 비교기에 접속시킴으로써 위상차ΔΦ를 획득한다.
이 외에, 분 분야의 통상의 지식을 가진 자는 또한 다른 방법을 사용하여 위상차ΔΦ를 획득할 수 있고, 여기서 더 반복하지 않는다. 위상차ΔΦ를 획득한 후, 열저항(Rz)은 온도(-50°~400°)에 대응되는 ΔΦ를 측정하고, 양자 관계식
Figure pct00008
을 구축한다. 실제 사용에서, 테이블 또는 양자의 관계식을 통해 가열 대기 대상(200)의 온도를 구할 수 있다.
이상에서 본 출원의 공진 가열 온도 측정 회로의 원리를 설명하였으므로 공진 가열 온도 측정 회로(70)의 측정 신호 및 샘플링 신호를 수집하기만 하면, 데이터 처리를 통해 가열 대기 대상의 온도를 알 수 있다. 그러나, 수집된 공진 가열 온도 측정 회로의 전기 파라미터에 대해 직접 데이터 처리를 수행하면, 온도 측정 시스템이 쉽게 소진된다. 따라서 또한 신호 처리 회로를 사용하여 전기 파라미터에 대해 신호 처리를 수행하여 온도 측정 시스템이 소진되는 것을 방지하여야 한다. 도 21을 참조하면, 도 21은 본 출원의 가열 회로의 신호 처리 회로의 또 다른 실시예의 구조 모식도이다.
신호 처리 회로(700)는 바이어스 회로(F), 클램핑 회로(G) 및 증폭 회로(J)를 포함할 수 있다. 바이어스 회로(F)는 측정 코일(720) 또는 샘플링 코일(730)에 출력단에 연결되어 처리할 신호의 역방향 전압을 순방향 바이어스함으로써 양의 진폭을 갖는 완전한 파형의 바이어스 신호를 얻을 수 있다. 여기서, 진폭 범위는 0~참조 전압(VCC)일 수 있다.
클램핑 회로(G)는 바이어스 회로(F)에 연결되어 바이어스 신호의 고전압 부분을 클램프함으로써 클램프 신호를 얻어 바이어스 신호가 후속 회로에 흘러 에너지가 과도하여 회로를 소진시키는 것을 방지한다. 증폭 회로(J)는 클램핑 회로(G)에 연결되어 클램프 신호를 증폭시킨 후 출력함으로써 처리된 출력 신호를 얻는다.
상기 방식을 통해, 처리할 신호는 신호 처리 회로에 의해 처리된 후, 원래의 순방향 및 역방향을 갖는 전압 신호를 완전한 진폭의 순방향 전압으로 변환시키고, 원래의 전압 신호의 고전압 부분을 클램프하며, 저전압 부분만 후속 회로에 발송하여 처리함으로써 온도 측정 시스템의 소진을 방지하여 후속 데이터 처리가 용이하도록 한다.
도 22를 참조하면, 도 22는 본 출원의 가열 회로의 신호 처리 회로의 또 다른 실시예의 구조 모식도이다. 본 실시예의 신호 처리 회로(700)는 바이어스 회로(F), 클램핑 회로(G) 및 증폭 회로(J) 외에, 전압 추종 회로(H) 및/또는 필터 회로(I)를 더 포함할 수 있다.
전압 추종 회로(H)는 클램핑 회로(G)와 후속 회로 사이에 연결되어 클램핑 회로와 후속 회로 사이에 높은 구성을 형성함으로써 후속 회로가 클램핑 회로(G)에 의해 출력되는 클램핑 신호에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 필터 회로(I)는 증폭 회로(J)와 전속 회로 사이에 연결되어 증폭 회로(J)에 입력되기 전의 클램핑 신호를 필터링 처리하여 신호의 직류 성분을 필터링할 수 있다.
여기서, 신호 처리 회로(700)가 전압 추종 회로(H) 및 필터 회로(I)를 포함할 경우, 전압 추종 회로(H)의 후속 회로는 증폭 회로(J) 및 필터 회로(I)(도 22에 도시된 바와 같이)를 포함하고, 필터 회로(I)의 전속 회로는 클램핑 회로(G) 및 전압 추종 회로(H)(도 22에 도시된 바와 같이)를 포함하며; 신호 처리 회로(700)가 전압 추종 회로(H)를 포함하고, 필터 회로(I)를 포함하지 않을 경우, 전압 추종 회로(H)의 후속 회로는 증폭 회로(J)이며; 신호 처리 회로(700)가 필터 회로(I)를 포함하고, 전압 추종 회로(H)를 포함하지 않을 경우, 필터 회로(I)의 전속 회로는 클램핑 회로(G)이다.
이 외에, 일부 실시예에서, 예를 들어, 처리할 신호가 샘플링 코일(730)에 의해 출력되는 샘플링 신호일 경우, 샘플링 코일(730)에 의해 출력되는 것은 공진 전류이므로 신호 처리 회로(700)는 부하 저항(E)을 더 포함하여 수집 공진 전류를 공진 샘플링 전압으로 변환시킬 수 있다. 부하 저항(E)은 샘플링 코일(730)의 출력단과 바이어스 회로(F) 사이의 제1 노드에 연결되어 샘플링 코일(730)에 의해 출력되는 공진 전류를 제1 노드의 공진 샘플링 전압으로 변환시킴으로써 처리할 신호로 사용하여 바이어스 회로(F)에 의해 처리되도록 할 수 있다.
처리할 신호가 측정 코일(720)에 의해 출력되는 측정 신호일경우, 보정된 후 측정 코일(720)에 의해 출력되는 측정 신호는 측정 전압이므로 신호 처리 회로(700)는 부하 저항(E)을 포함하지 않을 수 있다.
도 23을 참조하면, 도 23은 도 22의 신호 처리 회로에 대응되는 회로 모식도이다. 신호 처리 회로(700)는 입력단(a) 및 출력단(b)을 포함하고, 입력단(a)은 측정 코일(720) 또는 샘플링 코일(730)에 연결되어 처리할 신호를 획득하기 위한 것이며, 출력단(b)은 신호 처리가 완료된 전압 신호를 출력하기 위한 것이다. 여기서, 신호 처리가 완료된 전압 신호는 메인 제어 칩에 발송되어 가열 대기 대상(200)의 온도를 더 얻는다.
처리할 신호가 샘플링 신호일 경우, 신호 처리 회로(700)는 부하 저항(E), 즉, 도 20의 저항(R0)을 포함할 수 있고, R0의 저항값은 0~100KΩ일 수 있으며; 처리할 신호가 측정 신호일 경우, 신호 처리 회로(700)는 저항(R0)을 포함하지 않을 수 있다.
바이어스 회로(F)는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 포함할 수 있고; 제1 저항(R1)의 일단은 측정 코일(720) 또는 샘플링 코일(730)의 출력단에 연결될 수 있으며, 제1 저항(R1)의 타단은 제2 저항(R2)의 일단에 연결될 수 있고, 제2 저항(R2)의 타단은 참조 전압(VCC)에 연결되며, 여기서, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 제2 노드를 바이어스 회로(F)의 출력단으로 사용한다. 여기서, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항값은 1KΩ~100KΩ일 수 있다.
클램핑 회로(G)는 다이오드(D1)를 포함할 수 있고, 다이오드(D1)의 양극은 바이어스 회로(F)의 출력단에 연결되며, 음극은 참조 전압(VCC)에 연결되고, 여기서, 다이오드(D1)의 양극과 바이어스 회로(F)의 출력단 사이의 제3 노드를 클램핑 회로(G)의 출력단으로 사용한다.
전압 추종 회로(H)는 제1 증폭기(N1)를 포함하고, 제1 증폭기(N1)의 제1 입력단은 클램핑 회로(G)의 출력단에 연결되며, 제1 증폭기(N1)의 제2 입력단은 출력단에 연결된다. 여기서, 도 23에 도시된 바와 같이 제1 입력단은 제1 증폭기(N1)의 비반전 입력단일 수 있고, 제2 입력단은 제1 증폭기(N1)의 반전 입력단일 수 있다.
필터 회로(I)는 필터 커패시터(C1)를 포함할 수 있고, 필터 커패시터(C1)의 일단은 전압 추종 회로(H)의 출력단, 즉, 제1 증폭기(N1)의 제2 입력단과 출력단의 노드에 연결되며; 필터 커패시터(C1)의 타단은 증폭 회로(J)의 입력단에 연결될 수 있다. 필터 커패시터(C1)는 100pF~10μF를 선택할 수 있다.
증폭 회로(J)는 제3 저항(R3), 제4 저항(R4) 및 제2 증폭기(N2)를 포함할 수 있다. 제2 증폭기(N2)의 제1 입력단은 제4 저항(R4)을 통해 출력단(b)에 연결될 수 있고, 제2 증폭기(N2)의 제2 입력단은 제3 저항(R3)을 통해 전속 회로에 연결될 수 있음으로써 출력단(b)은 처리된 출력 신호를 출력한다.
여기서, 제2 증폭기(N2)의 제1 입력단은 비반전 입력단일 수 있고, 제2 증폭기(N2)의 제2 입력단은 반전 입력단일 수 있다. 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)은 연산 증폭기 비례 저항이고, 저항값은 10Ω~100KΩ일 수 있다.
신호 처리 회로(700)가 처리할 신호에 대해 신호 처리를 수행하는 과정(측정 신호를 예로 함): 측정 코일(720)은 가열 대기 대상이 송출한 공진 주기 전압 신호(여기서 전압 신호는 순방향 및 역방향)를 감응하여 측정 신호를 형성하고; 측정 신호는 제1 저항 및 제2 저항의 풀업 및 바이어스 분압을 경과하여 부압을 영점 이상으로 상승시켜 바이어스 신호를 형성하며; 바이어스 신호는 다이오드(D1)에 의해 클램핑되고, 고전압 부분의 바이어스 신호를 클램프하며, 저전압 신호를 선택하여 이미터 팔로워로 사용되는 제1 증폭기(N1)로 발송하여 제1 증폭기(N1)를 사용하여 클램프 신호를 출력하고 제1 증폭기(N1)를 사용하여 후속 회로와 클램핑 회로 사이에 높은 구성을 형성하며, 후속 회로가 클램핑 회로에 의해 출력되는 클램프 신호에 영향을 미치는 것을 방지한 후, 필터 커패시터(C1)에 의해 필터링된 후 증폭 회로로 사용되는 제2 증폭기(N2)에 발송하여 신호를 중폭시킴으로써 처리 신호를 출력한다.
도 24를 참조하면, 도 24는 본 출원의 조리 장치의 일 실시형태의 구조 모식도이다. 상기 조리 장치(900)는 가열 회로(800)를 포함하고, 여기서 상기 가열 회로(800)는 상기 임의의 실시형태의 가열 회로 구조와 동일하며, 구체적인 구조는 상기 실시형태를 참조할 수 있고, 여기서 더 반복하지 않는다.
여기서, 조리 장치(900)는 인덕션 밥솥, 밥솥 또는 전기압력 밥솥과 같은 기기일 수 있고, 여기서 더 반복하지 않는다.
상기 설명은 단지 본 출원의 실시형태이고, 이로써 본 출원의 특허범위를 제한하려는 것은 아니며, 본 출원의 명세서 및 도면 내용을 사용하여 이루어진 등가 구조 또는 등가 흐름 변환, 또는 다른 관련 기술분야에 직접 또는 간접적으로 적용시킨 것은 모두 마찬가지로 본 출원의 특허보호범위에 포함된다.

Claims (28)

  1. 가열 회로로서,
    가열 코일을 포함하여 가열 대기 대상을 공진 가열하는 가열 유닛;
    일부는 상기 가열 코일과 상호 감응하고, 다른 일부는 상기 가열 코일 및 상기 가열 대기 대상과 각각 상호 감응하며, 상응한 측정 신호를 출력하되, 상기 측정 신호는 수집된 상기 가열 코일의 공진 전기 파라미터를 측정하도록 결합되어 상기 가열 대기 대상의 온도를 결정하는 측정 코일을 포함하는, 가열 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 코일은,
    상기 가열 코일에 근접하도록 설치되어 상기 가열 코일 및 상기 가열 대기 대상과 각각 상호 감응하는 제1 측정 서브 코일;
    상기 가열 코일과 상호 감응하는 제2 측정 서브 코일을 포함하고;
    상기 제1 측정 서브 코일 및 제2 측정 서브 코일의 한 쌍의 동명단은 연결되며, 상기 제1 측정 서브 코일 및 제2 측정 서브 코일의 다른 한 쌍의 동명단을 상기 측정 코일의 출력단으로 사용하여 상기 측정 신호를 출력하는, 가열 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 측정 코일은 상기 가열 대기 대상이 상기 가열 유닛에 배치되지 않을 경우, 두 개의 상기 출력단 사이의 전압차를 소정값으로 함으로써 보정을 완료하는, 가열 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 측정 서브 코일은 소정의 각도로 상기 가열 코일의 디스크면에 배치되고, 상기 소정의 각도는 0~45도 범위 내에 있는, 가열 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소정의 각도는 0도이고, 상기 제1 측정 서브 코일은 상기 가열 코일의 디스크면에 평행되게 배치되는, 가열 회로.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 가열 코일의 상기 공진 전기 파라미터를 수집하기 위한 수집 유닛을 더 포함하되;
    상기 수집 유닛은,
    상기 가열 코일의 상기 공진 전기 파라미터를 수집하는 수집 코일; 또는,
    일단은 상기 가열 유닛의 공진 회로에 연결되고, 타단은 접지되어 상기 가열 코일의 상기 공진 전기 파라미터를 수집하는 저항 샘플링 회로를 포함하는, 가열 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정 코일의 상기 출력단 및 상기 수집 유닛의 출력단을 연결시켜 상기 측정 신호 및 상기 공진 전기 파라미터를 수집하고, 상기 측정 신호 및 상기 공진 파라미터에 근거하여 상기 가열 대기 대상의 상기 열저항 파라미터를 결정하며, 상기 열저항 파라미터에 근거하여 상기 가열 대기 대상의 온도를 결정하는 처리 회로를 더 포함하는, 가열 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정 코일에 의해 출력되는 상기 측정 신호는 측정 전압을 포함하고;
    상기 수집 유닛에 의해 수집되어 출력되는 상기 공진 전기 파라미터는 공진 수집 전압을 포함하며, 상기 가열 코일을 통과하는 공진 전류에 대응되고;
    상기 처리 회로는 상기 측정 전압과 상기 공진 수집 전압을 비교하여 양자 사이의 위상차를 획득하여 상기 가열 대기 대상의 상기 열저항 파라미터를 결정하는, 가열 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 처리 회로가 상기 측정 전압과 상기 공진 수집 전압 사이의 위상차를 획득하는 방식은,
    상기 측정 전압과 상기 공진 수집 전압의 비율을 획득하고, 상기 비율을 처리하여 상기 측정 전압과 상기 공진 수집 전압 사이의 위상차를 획득하는 단계; 또는
    상기 측정 전압과 상기 공진 수집 전압의 파형을 비교하여 상기 측정 전압과 상기 공진 수집 전압 사이의 위상차를 획득하는 단계; 또는
    비교기로 상기 측정 전압과 상기 공진 수집 전압을 비교하여 상기 측정 전압과 상기 공진 수집 전압 사이의 위상차를 획득하는 단계를 포함하는, 가열 회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가열 유닛은 상기 가열 코일과 직렬 또는 병렬로 연결되어 상기 가열 유닛의 공진 회로를 구성하는 공진 커패시터를 더 포함하고;
    상기 가열 회로는,
    교류를 직류로 정류하기 위한 정류 유닛;
    상기 정류 유닛에 연결되어 직류 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 커패시터;
    상기 에너지 저장 커패시터에 연결되어 직류 보충 전기 에너지를 인입하는 직류 보충 유닛;
    상기 가열 유닛의 상기 공진 회로에 연결되고, 발진 주파수 신호를 수신함으로써 저장된 상기 직류 전기 에너지와 상기 직류 보충 전기 에너지의 구동 하에서 상기 가열 유닛이 공진 주파수로 공진 가열하도록 하는 인버터 유닛을 더 포함하며;
    상기 인버터 유닛은 하프 브리지 공진 모듈 또는 단관 공진 모듈을 포함하는, 가열 회로.
  11. 제1항에 있어서,
    온도 측정 회로를 더 포함하고, 상기 온도 측정 회로는,
    입력단에는 전력 공급 신호 및 여기 신호를 입력하기 위한 전력 공급 전원 및 여기 전원이 연결되어 있고, 상기 여기 신호가 여기 임계값보다 작을 경우 상기 여기 신호는 여기되어 온도 측정 신호를 생성하되; 상기 여기 신호가 여기 임계값보다 작을 경우, 상기 전력 공급 신호는 영-교차 범위 내에 있으며, 상기 영-교차 범위는 영-교차점을 중심으로 하는 온도 측정 유닛;
    입력단은 상기 전력 공급 전원 및/또는 상기 여기 전원에 연결되어 상기 전력 공급 신호 및/또는 상기 여기 신호를 입력하기 위한 것이고, 상기 전력 공급 신호 및/또는 상기 여기 신호에 기반하여 트리거 신호를 생성하는 트리거 유닛;
    입력단은 상기 트리거 유닛의 출력단에 연결되고, 상기 트리거 신호에 근거하여 상기 온도 측정 신호를 수집하는 시작 시각을 결정하며, 상기 시작 시각은 상기 영-교차점에 대응되는 처리 유닛을 포함하는, 가열 회로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 트리거 유닛은 영-교차 회로를 포함하고, 상기 영-교차 회로는 상기 전력 공급 전원과 상기 처리 유닛 사이에 연결되어 상기 전력 공급 신호를 입력하기 위한 것이며, 상기 영-교차 회로는 이중 에지 인터럽트 비교기를 포함하고, 상기 이중 에지 인터럽트 비교기에 의해 출력되는 영-교차 신호를 상기 트리거 신호로 사용하며;
    상기 영-교차 신호는 구형파 신호이고;
    상기 처리 유닛의 입력단은 상기 이중 에지 인터럽트 비교기의 출력단에 연결되어 상기 영-교차 신호 중 이전 구형파의 하단 에지의 인터럽트 시각 및 다음 구형파의 상단 에지의 인터럽트 시각을 수집하며, 상기 상단 에지의 인터럽트 시각 및 상기 하단 에지의 인터럽트 시각에 기반하여 상기 시작 시각을 결정하는, 가열 회로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상단 에지의 인터럽트 시각과 하단 에지의 인터럽트 시각의 중간 시각을 영-교차점의 시각으로 사용하고, 상기 영-교차점이 제1 시간 지연된 후의 시각을 상기 시작 시각으로 사용하는, 가열 회로.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 트리거 유닛은 비교기를 포함하고, 상기 비교기의 제1 입력단은 여기 전원에 연결되어 여기 신호를 입력하기 위한 것이며, 제2 입력단은 임계값 전원에 연결되어 상기 여기 임계값을 입력하기 위한 것이고, 출력단은 상기 처리 유닛의 입력단에 연결되며, 출력되는 비교 신호를 상기 트리거 신호로 사용하고;
    상기 비교 신호는 구형파 신호이며, 구형파는 상기 여기 신호가 상기 여기 임계값보다 작은 것을 나타내고;
    상기 처리 유닛은 상기 비교 신호의 구형파의 상단 에지의 인터럽트 시각을 시작 시각으로 사용하는, 가열 회로.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 트리거 유닛은 3극관을 포함하고, 상기 3극관의 베이스는 상기 전력 공급 전원에 연결되어 상기 전력 공급 신호를 입력하며, 이미터는 상기 여기 전원에 연결되어 여기 신호를 입력하고, 콜렉터는 상기 처리 유닛의 입력단에 연결되어 상기 트리거 신호를 출력하며;
    상기 트리거 신호는 구형파 신호이고, 구형파는 상기 전력 공급 신호가 상기 여기 신호보다 작은 것을 나타내며;
    상기 처리 유닛은 상기 트리거 신호의 구형파의 상단 에지의 인터럽트 시각을 시작 시각으로 사용하는, 가열 회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 또한 상기 상단 에지의 인터럽트 시각이 제2 시간 지연된 후의 시각을 상기 시작 시각으로 사용하는, 가열 회로.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상기 온도 측정 신호 수집의 종료 시각이 상기 시작 시각이 제3 시간 지연된 후의 시각인 것을 결정하는, 가열 회로.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제3 시간은 10us~2ms인, 가열 회로.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 여기 신호는 5V~50V인, 가열 회로.
  20. 제1항에 있어서,
    신호 처리 회로를 더 포함하고, 상기 신호 처리 회로는 상기 가열 회로의 상기 측정 코일 또는 샘플링 코일의 출력단을 연결하기 위한 것으로, 상기 측정 코일 또는 상기 샘플링 코일에 의해 출력되는 처리할 신호를 처리하며, 상기 신호 처리 회로는,
    상기 측정 코일 또는 상기 샘플링 코일의 출력단에 연결되어 상기 처리할 신호의 역방향 전압을 순방향 바이어스함으로써 양의 진폭을 갖는 완전한 파형의 바이어스 신호를 얻는 바이어스 회로;
    상기 바이어스 회로에 연결되어 상기 바이어스 신호의 고전압 부분을 클램프함으로써 클램프 신호를 얻는 클램핑 회로;
    상기 클램핑 회로에 연결되어 상기 클램프 신호 증폭 후 출력함으로써 처리된 출력 신호를 얻는 증폭 회로를 포함하는, 가열 회로.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 클램핑 회로와 후속 회로 사이에 연결되어 상기 클램핑 회로와 상기 후속 회로 사이에 높은 구성을 형성함으로써 상기 후속 회로가 상기 클램핑 회로에 의해 출력되는 상기 클램프 신호에 영향을 미치는 것을 방지하는 전압 추종 회로를 더 포함하는, 가열 회로.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 증폭 회로와 전속 회로 사이에 연결되어 상기 증폭 회로에 입력되기 전의 상기 클램핑 신호를 필터링 처리하는 필터 회로를 더 포함하는, 가열 회로.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 처리할 신호가 상기 샘플링 코일에 의해 출력되는 샘플링 신호일 경우, 상기 신호 처리 회로는,
    상기 샘플링 코일의 출력단과 상기 바이어스 회로 사이의 제1 노드에 연결되어 상기 샘플링 코일에 의해 출력되는 공진 전류를 상기 제1 노드의 공진 샘플링 전압으로 변환시킴으로써 상기 처리할 신호로 사용하여 상기 바이어스 회로가 처리하도록 하는 부하 저항을 더 포함하는, 가열 회로.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 바이어스 회로는 제1 저항 및 제2 저항을 포함하고;
    상기 제1 저항의 일단은 상기 측정 코일 또는 상기 샘플링 코일의 출력단에 연결되고, 상기 제1 저항의 타단은 상기 제2 저항의 일단에 연결되며, 상기 제2 저항의 타단은 참조 전압에 연결되고, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 제2 노드를 상기 바이어스 회로의 출력단으로 사용하는, 가열 회로.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 클램핑 회로는 다이오드를 포함하고, 양극은 상기 바이어스 회로의 출력단에 연결되며, 음극은 참조 전압에 연결되고, 상기 다이오드의 양극과 상기 바이어스 회로의 출력단 사이의 제3 노드를 상기 클램핑 회로의 출력단으로 사용하는, 가열 회로.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 전압 추종 회로는 제1 증폭기를 포함하고, 이의 제1 입력단은 상기 클램핑 회로의 출력단에 연결되며, 상기 제1 증폭기의 제2 입력단은 출력단에 연결되는, 가열 회로.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 증폭 회로(H)는 제3 저항, 제4 저항 및 제2 증폭기를 포함하되;
    상기 제2 증폭기의 제1 입력단은 상기 제4 저항에 의해 출력단에 연결되고, 상기 제2 증폭기의 제2 입력단은 상기 제3 저항에 의해 전속 회로에 연결됨으로써 상기 출력단에서 처리된 상기 출력 신호를 출력하는, 가열 회로.
  28. 조리 장치로서,
    제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 가열 회로를 포함하는, 조리 장치.
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