電烤爐溫度線性化智能對標法及其專用控制器的製作方法
2023-05-13 03:18:51 1
專利名稱：電烤爐溫度線性化智能對標法及其專用控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電烤爐溫度線性化智能對標法及其專用控制器，屬於電烤爐控制技術領域。
背景技術：
目前，電烤爐得到廣泛的應用，但電烤爐的溫度標示不詳細，溫度控制精度低、難於掌握烤爐的實時確定溫度。具體而言存在如下方面的缺點(1)溫度顯示只顯示設定值，不能實時顯示實際溫度，也不能控制實際溫度在允許範圍內。(2)當電烤爐發熱板的性能參數發生改變時候，不能夠通過程序來消除因該性能參數改變帶來的影響，即不能保證烤爐的溫度控制精度在要求範圍內。(3)當傳感器參數發生漂移時候，不能夠通過程序修正系統，來保證控制精度。
技術內容本發明需要解決的技術問題是提供電烤爐溫度線性化智能對標法及其專用控制器，具有智能對標、精確控制發熱板表面溫度、實時顯示表面溫度、自動校正系統誤差的特點。
本發明的技術問題可以通過採取如下措施解決電烤爐溫度線性化智能對標法，其特點是首先把合適的標準測溫器放置在需要對標的標點，其次由專用控制器根據程序預設的對標起點等待對標值的確定，當測溫器測到的溫度為標點值時給控制器發出確定信號，控制器將該溫度值作為一個標值放入相應的數據區，再次選擇下一個對標點，並等待下一對標值的確定，當測溫器測到的溫度為所述標點值時再給控制器發出確定信號，這樣一直到對標標點全部為止；最後，把所有對標點的標值寫到EEPROM中相應的區中，在下次啟用時直接從該區中讀取數據。
本發明的特點是將是測得的分布在電烤爐各功能區的溫度值作為標準預置在內存區，或者將用戶的習慣使用溫度值作為標值保存在內存區，在用戶下次選用相同的電烤功能時自動從內存區找出標準溫度值或習慣使用的溫度值，由用戶確定使用。克服了現有技術每次使用都要重新調整溫度的麻煩，以及由於電烤爐發熱板的性能參數發生改變而帶來溫度變化的影響，從而能大大提高控制精度。
如前所述電烤爐溫度線性化智能對標法的專用控制器，其結構特點是由微電腦控制電路、記憶電路、鍵盤輸入電路、溫度檢測電路、控制信號輸出電路、顯示電路、報警電路和電源電路連接而成；微電腦控制電路的數據線連接記憶電路的數據線、控制輸入端連接鍵盤輸入電路的輸出端、信號輸入端連接溫度檢測電路的輸出端、控制信號輸出端連接控制信號輸出電路的輸入端、顯示信號輸出端連接顯示電路的輸入端、警報信號輸出端連接報警電路的輸入端、電源輸入端連接電源電路的輸出端；控制信號輸出電路的輸出端連接發熱管的控制端、電磁閥的控制端。
記憶電路用於記憶用戶上次工作設定，控制電路根據用戶上次最後工作使用的某個參數，在下一次開機時自動將該設定為默認值供用戶選擇，控制電路通過顯示電路提供功能菜單選擇，如果用戶認為控制精度不滿足要求時候，可以在上電開機時選擇溫度對標菜單進行對標，記憶電路記憶對標完成後的標值，在下次開機時候提出對標的標值以此為依據進行精確顯示和控制。
控制電路由主控制電路、從控制電路構成，主控制電路由微電腦MCU晶片IC3及其外圍的振蕩電路、復位與過零檢測電路連接而成，所述振蕩電路由晶振XTAL、電容C1、C2、電阻R31連接而成、其輸出端連接IC3的時鐘輸入端，所述復位與過零檢測電路由三極體Q8、Q9及其外圍電阻、電容連接而成，其輸出端連接IC3的復位端；從控制電路由微電腦MCU晶片IC101及其外圍的振蕩復位電路連接而成，所述振蕩復位電路由晶振XTAL、三極體Q101及其外圍電阻、電容連接而成，其振蕩輸出端連接IC101的時鐘輸入端、復位輸出端連接IC101的復位端。
IC3用於負責系統控制，負責對按鍵、顯示和聲音進行處理，對溫度進行PID計算，並根據結果控制輸出佔空比信號，IC101用於負責對溫度信號採集和將數據傳輸給IC3。
記憶電路由EEPROM晶片IC7及其外圍的電阻R34、R35、R51、R52和電容C12連接而成；IC7的第1、2、3、4、7腳接地，第8腳接+5V，8、4腳間接電容C12，IC7的第5腳接電阻R35通過接頭LINKA1的第4腳連接到控制電路的一個雙向I/O口，IC7的6腳接電阻R34通過接頭LINKA1的5腳接到控制電路1的另一個雙向I/O口，在LINKA1的4、5腳接電阻R51和R52。
鍵盤輸入電路由按鍵S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和電阻R25、R26、R27、R28、R29、R30、R44、R45組成，各按鍵的一端分別接到控制電路的一個輸出端、另一端分別通過電阻連接顯示電路的輸入端。
溫度檢測電路由電阻R109～R116、電容C105、C106、C107、C108、熱敏電阻NTC1、NTC2和插頭CN1、CN2組成，熱敏電阻NTC1通過接插頭CN1先與C106並聯後再與並聯的R109、C105串聯，在串聯點B1處接IC101的18腳，在串聯點B1處通過接電阻R110接到IC101的8腳，在串聯點B1處通過接電阻R111接到IC101的6腳，在串聯點B1處通過接電阻R112接到IC101的5腳；熱敏電阻NTC2通過接插頭CN2先與C107並聯後再與並聯的R116、C108串聯，在串聯點B2處接IC101的15腳，在串聯點B2處通過接電阻R113接到IC101的12腳，在串聯點B2處通過接電阻R114接到IC101的11腳，在串聯點B2處通過接電阻R115接到IC101的10腳。
控制信號輸出電路包括水閥開關電路和功率輸出電路，水閥開關電路由電阻R54、繼電器RL1、三極體Q10、二極體D6組成，Q10的基極與控制電路的一個輸出端連接、集電極通過繼電器RL1連接水閥開關的控制端；功率輸出電路由電阻R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R55、光耦合晶片IC4和IC5、可控矽T2、T3、電容C3和C5組成，控制電路的兩個控制輸出端分別通過IC4、T2連接上層發熱板、通過IC5、T3連接下層發熱板。
顯示電路由窗口顯示電路和指示燈電路連接而成，窗口顯示電路由鎖存晶片IC1、IC2及三極體Q1～Q6、數碼管L10～L21、發光二極體L1～19連接而成，所述三極體的基極分別連接IC3的一個輸出端、集電極分別連接數碼管的控制端及發光二極體的輸入端，數碼管的控制端與發光二極體的輸入端短接，IC1的輸入端、控制端各連接控制電路的一個輸出端，IC1、IC2的控制端短接，IC1的一個輸出端連接IC2的輸入端，IC1、IC2的輸出端各連接一組數碼管的數據端。
報警電路由電阻R32和R118、二極體D7、三極體Q7和蜂鳴器SPEAK組成；Q7的基極通過電阻R32連接控制電路1的一個輸出端、集電極連接並聯的D7和蜂鳴器SPEAK，用於控制蜂鳴器發聲報警。
電源電路由穩壓晶片IC6、變壓器T1、壓敏電阻ZNR、電容C6、C7、C8、C9、二極體D1～D5連接而成，IC6的輸出端連接其他各電路的電源輸入端。
本實用新型具有如下突出效果1、本發明區別於現有技術的特點是第一、運用了溫度智能對標法，自動記憶用戶上次工作設定，例如自動記憶用戶上次最後工作使用的某個參數，在下一次開機時自動顯示該設定為默認值供用戶選擇，用戶直接按啟動鍵便可以使用，免去選擇操作的麻煩；第二、記憶溫度智能對標標值，如果用戶認為控制精度不滿足要求時候，可以在上電開機時候選擇溫度對標菜單進行對標，記憶對標完成後的標值，在下次開機時候提出對標的標值以此為依據進行精確顯示和控制。
2、本發明特別適用於麥當勞烤爐要求在248°F～446°F 工作範圍精確顯示表面溫度，精確控制表面溫度，精度±3°F。
3、本發明不受發熱板的個體差異的影響，能及時糾正由於發熱板的個體差異對控制精度的影響，並且能夠消除傳感器的個體差異而影響到控制精度降低的因素。
4、具有多種保護功能(1)加熱超溫保護；(2)溫度傳感器開路、短路保護；(3)無操作十分鐘自動關機保護功能。
圖面說明
圖1是本發明實施例1的結構框圖。
圖2是本發明實施例1控制程序流程圖。
圖3是本發明實施例1的主控制電路及顯示電路電氣原理圖。
圖4是本發明實施例1的記憶電路、控制信號輸出電路、報警電路及電源電路電氣原理圖。
圖5是本發明實施例1的從控制電路、溫度檢測電路電氣原理圖。
優選實施例圖1至圖5構成本實用新型的實施例1。從圖1可知，本實施例由微電腦控制電路1、記憶電路2、鍵盤輸入電路3、溫度檢測電路4、控制信號輸出電路5、顯示電路6、報警電路7和電源電路8連接而成，顯示電路6由窗口顯示電路14和指示燈電路15連接而成。
上述電路分裝在兩塊線路板上，第一塊是電源板，第二塊是控制板，用接插座和電纜將它們連接。控制板上的MCU為主MCU，復位電路和時鐘電路是主復位電路和主時鐘電路。負責對按鍵、顯示和聲音進行處理，對溫度進行PID計算，並根據結果控制輸出佔空比信號；電源板上的MCU是從微電腦控制器，復位電路和時鐘電路是從復位電路和從時鐘電路，從MCU主要負責對傳感器的信號進行採集，然後再傳輸給主MCU。電源板安裝有整流濾波電源電路、從時鐘電路、從復位電路、聲音提示電路、水閥開關電路、輸出功率控制電路、溫度檢測電路、從微電腦控制器；控制板安裝有主微電腦控制器、主復位電路、主時鐘電路、按鍵輸入電路、顯示電路。
從圖3可知，主控制電路9由微電腦MCU晶片IC3及其外圍的晶振XTAL、電容C1、C2、電阻R31、三極體Q8、Q9、電阻R46、R47、R48、R49、R50、R53、電容C10、C11連接而成；顯示電路6由鎖存晶片IC1、IC2及三極體Q1～Q6、數碼管L10～L21、發光二極體L1～19連接而成；IC3的第14、15、16、17、18、19腳連接檢測插頭LINKB，IC3的第7、9、10、11、12、13連接電源記憶報警插頭LINKA。
從圖4可知，記憶電路2由記憶晶片IC7及其外圍的電阻R34、R35、R51、R52和電容C12連接而成；IC7的第1、2、3、4、7腳接地，第8腳接+5V，8、4腳間接電容C12，IC7的5腳接電阻R35通過LINKA1的4腳接到IC3的10腳，IC7的6腳接電阻R34通過LINKA1的5腳接到IC3的9腳；控制信號輸出電路5包括水閥開關電路16和功率輸出電路17，水閥開關電路16由電阻R54、繼電器RL1、三極體Q10、二極體D6組成，Q10的基極與控制電路1的一個輸出端連接、集電極通過繼電器RL1連接水閥開關的控制端；功率輸出電路17由電阻R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R55、光耦合晶片IC4和IC5、可控矽T2、T3、電容C3和C5組成，控制電路1的兩個控制輸出端分別通過IC4、T2連接上層發熱板18、通過IC5、T3連接下層發熱板19；報警電路7由電阻R32和R118、二極體D7、三極體Q7和蜂鳴器SPEAK組成；Q7的基極通過電阻R32連接IC3的第7腳；電源電路8由穩壓晶片IC6、變壓器T1、壓敏電阻ZNR、電容C6、C7、C8、C9、二極體D1～D5連接而成，給其他各電路供電。
從圖5可知，從控制電路10由微電腦MCU晶片IC101及其外圍晶振XTAL、三極體Q101、電阻R101～R108、R117、電容C1、C101、C102連接而成；溫度檢測電路4由電阻R109～R116、電容C105、C106、C107、C108、熱敏電阻NTC1、NTC2和插頭CN1、CN2連接而成。從控制電路的MCU晶片IC101的第14、9、16、17、19腳分別連接電阻R104、R105、R106、R107、R108通過接插頭LINKB1的6、5、4、3、2腳連接主控制電路的MCU晶片IC3的第14、16、15、17、18腳。
從圖2可知，本發明實施例內置了控制軟體，其中主控制程序控制如下1)在上電初始化MCU晶片，從EEPROM中讀取相應數據到主MCU晶片的RAM數據區；2)判斷是否需要進行溫度智能對標操作，如果不需要進行溫度對標，就進入主工作程序，否則進入溫度對標程序；3)在主工作程序中首先，分別對按鍵、顯示、提示音進行處理，其次，主MCU與從MCU進行通訊，接收傳遞來的溫度數據，對數據進行處理，最後，根據數據處理後的結果，以及用戶的設定目標，根據PID算法計算加熱控制量，再把PID運算的結果以通斷的佔空比形式輸送到控制執行部件——可控矽，控制可控矽的通斷來控制加熱功率，在到達設定值後判斷是不是需要蒸、烤操作；如果需要蒸、烤，就進行到計時和噴水流程；如果不需要進行蒸和烤的工作，就把溫度保持在設定值。一個流程完成後再返回到主程序循環進行。
溫度智能對標流程控制在判斷到需要進行溫度對標後，用戶需要把一個自己認為合適的標準溫度計放置在需要對標的標點，首先，輸出一定比例的佔空比信號到可控矽控制加熱，其次，根據程序預設的對標起點等待對標值的確定，當用戶看到標準溫度計的溫度與設定的標點值相同時，給一個確定信號，當有確定信號時候，與從MCU進行通訊，數字濾波處理輸入的數據信號，確認無誤後放入相應的數據區，再等待下一個信號，這樣一直到對標標點全部為止，自動退出溫度智能對標程序；最後，把所有對標點的標值寫到EEPROM中相應的區中，在下次上電的時候直接從該區中讀取數據。
權利要求
1.電烤爐溫度線性化智能對標法，其特點是首先把合適的標準測溫器放置在需要對標的標點，其次由專用控制器根據程序預設的對標起點等待對標值的確定，當測溫器測到的溫度為標點值時給控制器發出確定信號，控制器將該溫度值作為一個標值放入相應的數據區，再次選擇下一個對標點，並等待下一對標值的確定，當測溫器測到的溫度為所述標點值時再給控制器發出確定信號，這樣一直到對標標點全部對完為止；最後，把所有對標點的標值寫到EEPROM中相應的區中，在下次啟用時直接從該區中讀取數據。
2.如權利要求1所述電烤爐溫度線性化智能對標法的專用控制器，其特徵是由微電腦控制電路(1)、記憶電路(2)、鍵盤輸入電路(3)、溫度檢測電路(4)、控制信號輸出電路(5)、顯示電路(6)、報警電路(7)和電源電路(8)連接而成；微電腦控制電路(1)的數據線連接記憶電路(2)的數據線、控制輸入端連接鍵盤輸入電路(3)的輸出端、信號輸入端連接溫度檢測電路(4)的輸出端、控制信號輸出端連接控制信號輸出電路(5)的輸入端、顯示信號輸出端連接顯示電路(6)的輸入端、警報信號輸出端連接報警電路(7)的輸入端、電源輸入端連接電源電路(8)的輸出端；控制信號輸出電路(5)的輸出端連接發熱管的控制端、電磁閥的控制端。
3.如權利要求2所述專用控制器，其特徵是控制電路(1)由主控制電路(9)、從控制電路(10)構成，主控制電路(9)由微電腦MCU晶片IC3及其外圍的振蕩電路(11)、復位與過零檢測電路(12)連接而成，所述振蕩電路(11)由晶振XTAL、電容C1、C2、電阻R31連接而成、其輸出端連接IC3的時鐘輸入端，所述復位與過零檢測電路12由三極體Q8、Q9及其外圍電阻、電容連接而成，其輸出端連接IC3的復位端；從控制電路(10)由微電腦MCU晶片IC101及其外圍的振蕩復位電路(13)連接而成，所述振蕩復位電路(13)由晶振XTAL、三極體Q101及其外圍電阻、電容連接而成，其振蕩輸出端連接IC101的時鐘輸入端、復位輸出端連接IC101的復位端。
4.如權利要求2所述專用控制器，其特徵是記憶電路(2)由EEPROM晶片IC7及其外圍的電阻R34、R35、R51、R52和電容C12連接而成；IC7的第1、2、3、4、7腳接地，第8腳接+5V，8、4腳間接電容C12，IC7的第5腳接電阻R35通過接頭LINKA1的第4腳連接到控制電路(1)的一個雙向I/O口，IC7的6腳接電阻R34通過接頭LINKA1的5腳接到控制電路(1)的另一個雙向I/O口，LINKA1的4、5腳接電阻R51和R52。
5.如權利要求2所述專用控制器，其特徵是鍵盤輸入電路(3)由按鍵S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7和電阻R25、R26、R27、R28、R29、R30、R44、R45組成，各按鍵的一端分別接到控制電路(1)的一個輸出端、另一端分別通過電阻連接顯示電路(6)的輸入端。
6.如權利要求2所述專用控制器，其特徵是溫度檢測電路(4)由電阻R109～R116、電容C105、C106、C107、C108、熱敏電阻NTC1、NTC2和插頭CN1、CN2組成，熱敏電阻NTC1通過接插頭CN1先與C106並聯後再與並聯的R109、C105串聯，在串聯點B1處接IC101的18腳，在串聯點B1處通過接電阻R110接到IC101的8腳，在串聯點B1處通過接電阻R111接到IC101的6腳，在串聯點B1處通過接電阻R112接到IC101的5腳；熱敏電阻NTC2通過接插頭CN2先與C107並聯後再與並聯的R116、C108串聯，在串聯點B2處接IC101的15腳，在串聯點B2處通過接電阻R113接到IC101的12腳，在串聯點B2處通過接電阻R114接到IC101的11腳，在串聯點B2處通過接電阻R115接到IC101的10腳。
7.如權利要求2所述專用控制器，其特徵是控制信號輸出電路(5)包括水閥開關電路(16)和功率輸出電路(17)，水閥開關電路(16)由電阻R54、繼電器RL1、三極體Q10、二極體D6組成，Q10的基極與控制電路(1)的一個輸出端連接、集電極通過繼電器RL1連接水閥開關的控制端；功率輸出電路(17)由電阻R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R55、光耦合晶片IC4和IC5、可控矽T2、T3、電容C3和C5組成，控制電路(1)的兩個控制輸出端分別通過IC4、T2連接上層發熱板(18)、通過IC5、T3連接下層發熱板(19)。
8.如權利要求2所述專用控制器，其特徵是顯示電路(6)由窗口顯示電路(14)和指示燈電路(15)連接而成，窗口顯示電路(14)由鎖存晶片IC1、IC2及三極體Q1～Q6、數碼管L10～L21、發光二極體L1～19連接而成，所述三極體的基極分別連接IC3的一個輸出端、集電極分別連接數碼管的控制端及發光二極體的輸入端，數碼管的控制端與發光二極體的輸入端短接，IC1的輸入端、控制端各連接控制電路(1)的一個輸出端，IC1、IC2的控制端短接，IC1的一個輸出端連接IC2的輸入端，IC1、IC2的輸出端各連接一組數碼管的數據端。
9.如權利要求2所述專用控制器，其特徵是報警電路(7)由電阻R32和R118、二極體D7、三極體Q7和蜂鳴器SPEAK組成；Q7的基極通過電阻R32連接控制電路(1)的一個輸出端、集電極連接並聯的D7和蜂鳴器SPEAK，用於控制蜂鳴器發聲報警；電源電路(8)由穩壓晶片IC6、變壓器T1、壓敏電阻ZNR、電容C6、C7、C8、C9、二極體D1～D5連接而成，IC6的輸出端連接其他各電路的電源輸入端。
10.如權利要求1所述的電烤爐溫度線性化智能對標法，其特點是由內置的控制程序完成自動對標，所述程序的流程如下1)在上電初始化MCU晶片，從EEPROM中讀取相應數據到主MCU晶片的RAM數據區；2)判斷是否需要進行溫度智能對標操作，如果不需要進行溫度對標，就進入主工作程序，否則進入溫度對標程序；在主工作程序中首先，分別對按鍵、顯示、提示音進行處理，其次，主MCU與從MCU進行通訊，接收傳遞來的溫度數據，對數據進行處理，最後，根據數據處理後的結果，以及用戶的設定目標，根據PID算法計算加熱控制量，再把PID運算的結果以通斷的佔空比形式輸送到可控矽，並控制可控矽的通斷來控制加熱功率，在到達設定值後判斷是不是需要蒸、烤操作；如果需要蒸、烤，就進行到計時和噴水流程；如果不需要進行蒸和烤的工作，就把溫度保持在設定值。一個流程完成後再返回到主程序循環進行。溫度智能對標程序中把一個合適的標準溫度計放置在需要對標的標點，首先，輸出一定比例的佔空比信號到可控矽控制加熱，其次，根據程序預設的對標起點等待對標值的確定，當用戶看到標準溫度計的溫度與設定的標點值相同時，給一個確定信號，當有確定信號時候，與從MCU進行通訊，數字濾波處理輸入的數據信號，確認無誤後放入相應的數據區，再等待下一個信號，這樣一直到對標標點全部為止，自動退出溫度智能對標程序；最後，把所有對標點的標值寫到EEPROM中相應的區中，在下次上電的時候直接從該區中讀取數據。
全文摘要
本發明涉及電烤爐溫度線性化智能對標法及其專用控制器，其特點是由專用的溫度控制器根據程序預設的對標起點等待對標值的確定，當測溫器測到的溫度為標點值時給控制器發出確定信號，控制器將該溫度值作為一個標值放入相應的數據區，第四將測溫器移到下一個對標點，並等待下一對標值的確定，當測溫器測到的溫度為所述標點值時再給控制器發出確定信號，這樣一直到對標標點全部為止；最後，把所有對標點的標值寫到EEPROM中相應的區中，在下次啟用時直接從該區中讀取數據。克服了現有技術每次使用都要重新調整溫度的麻煩，以及由於電烤爐發熱板的性能參數發生改變而帶來溫度變化的影響，從而能大大提高控制精度。
文檔編號F24C7/08GK1445482SQ0215208
公開日2003年10月1日 申請日期2002年11月29日 優先權日2002年11月29日
發明者李宇, 黎東發, 陳惠標, 李德赤 申請人:廣州威納電子科技有限公司