微機過零功率控制電磁灶的製作方法
2023-06-30 04:49:11 1
專利名稱：微機過零功率控制電磁灶的製作方法
技術領域：
本實用新型是微機過零功率控制電磁灶，屬微機控制技術領域。
電磁灶是利用電磁感應原理，由電路產生幾十千赫茲的高頻電磁場，在導磁鍋體上產生渦流，利用渦流使鍋體發熱從而實現爐灶功能。過零控制，就是在開關的輸入電壓為零時發出控制信號使開關導通或截止。微機過零控制，就是使用微機執行軟體程序來實現過零控制。微機過零控制電磁灶是用微機作為控制核心，採用微機過零控制技術控制電磁灶電力變換迴路的工作時間與間歇時間比而控制輸出功率的電磁灶。現有電磁灶的功率控制一般採用改變功率模塊控制極(基極或柵極)高頻方波的佔空比(PWM)的方式，尚未有人使用過零控制技術。不管是純電子線路的硬體過零控制還是微機過零控制都尚未有人使用。現有的PWM控制方式的缺點是電路比較複雜，調試比較困難。而且這種非過零控制方式在電路中會產生電壓尖峰，不但會提高功率迴路的成本，且不利於可靠性提高。
本實用新型的目的就是為了克服和解決現有的電磁灶只採用控制功率模塊的高頻方波佔空比(PWM)的方式而存在控制電路複雜、調試較困難、功率迴路成本高、可靠性差等的缺點和問題，研究、設計一種能應用於電磁灶的功率控制上的較為簡單、成本低、可靠性高的控制電路，並可通過硬體及軟體程序結合實現過零功率控制方式的微機過零功率控制電磁灶。
本實用新型是通過下述結構技術方案來實現的電磁灶的外形結構示意圖如
圖1所示，其工作原理方框圖如圖2所示，其電路結構方框圖如圖3所示。它由鍵盤1、指示燈2、灶臺面3、機殼4、電路板共同組裝連接構成，其相互連接關係為鍵盤1及指示燈2裝於機殼4的正面，灶臺面3固裝於機殼4的頂面中間，電路板固裝於機殼4內，鍵盤1及指示燈2分別與機殼內電路板上微機相應的鍵盤輸入電路、顯示輸出電路相電氣連接，灶臺面與電路板上相應的能量發射電路相感應連接；其中電路由微機、過零脈衝發生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、蜂鳴器、顯示器、鍵盤、受控開關、整流濾波電路5、6、高頻振蕩電路、驅動器、電力變換模塊、能量發射電路、直流DC供電電源共同連接構成，其相互連接關係為微機分別通過過零脈衝信號線、鍋體溫度檢測信號線、模塊過熱檢測信號線、鍵盤信號輸入線分別與過零脈衝發生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、鍵盤相對應電氣連接，同時，微機通過計算機總線分別與峰鳴器、顯示器、受控開關相應電氣連接，受控開關通過受控開關信號輸出線與整流濾波電路5相電氣連接，高頻振蕩電路通過高頻振蕩信號輸出線與驅動器相電氣連接，電力變換模塊分別通過整流濾波信號線、驅動信號線、電力變換信號輸出線分別與整流濾波電路5、驅動器、能量發射電路相對應電氣連接，整流濾波電路6分別通過變壓器輸出電信號線、整流濾波輸出信號線分別與變壓器、直流DC供電源相應電氣連接；其關鍵是微機分別通過過零脈衝信號線、計算機總線中的控制信號線分別與過零脈衝發生電路、受控開關相應電氣連接，過零脈衝發生電路與市電信號線相電氣連接，受控開關通過受控開關信號輸出線與整流濾波電路及電力變換模塊相電氣連接後控制能量發射電路。其電路原理圖如圖4所示，其中微機為MPU單片機，過零脈衝發生電路由比較器集成件IC6、光電耦合器集成件IC7、穩壓二極體Z1、Z3、電阻R12、R19、R26、電容C4並串聯連接構成；鍋體溫度檢測電路由溫敏開關器件SWT2構成；模塊過熱檢測電路由溫敏開關器件SWT、電阻R22、電容C7共同連接構成；蜂鳴器由接插件I01、I02、蜂鳴器器件BUZZ、晶體三極體Q1、電阻R18、電容C6共同連接構成；顯示器由發光二極體LED1～LED3、電阻R28～R30串並聯連接構成，鍵盤由按鍵S1～S4並聯連接構成；受控開關由光電晶閘管集成件IC1、晶閘管TR1、電阻R11並聯連接構成；整流濾波電路5由整流橋B2、電感L1、電阻R9、電容C8、C9串並聯連接構成；整流電路6由整流橋B3、電容C11並聯連接構成；高頻振蕩電路由高頻振蕩集成件IC4、電阻R5～R7、R14、電位器RW、二極體D6、D7、電容C14、C16共同連接構成；驅動器由緩衝器集成件IC5、電阻R1、R2並聯連接構成；電力變換模塊為功率模塊IC2，能量發射電路由電感L2、電容C10並聯連接構成；直流DC供電電源由穩壓器集成件IC3、電阻R13、電容C12、C13串並聯連接構成。
其工作運行原理市電經低壓變壓器降壓，再整流濾波後分成兩部分，一部分供給風扇工作，另一部分經DC供電源穩壓後供給微機、顯示器，鍵盤等低壓電路；市電信號由過零脈衝發生電路處理後，產生過零脈衝輸送給微機，微機檢測到市電的過零脈衝，根據多種條件，特別是功率大小判定受控開關是否應該導通，並相應發送導通或截止信號到受控開關；市電通過受控開關和整流電路加到電力變換電路，電力變換電路將整流後的市電變成幾十千赫茲高頻高壓信號，由能量發射電路將其變成電磁波向外發射；鍋體接收到此電磁波後發熱。鍋體溫度檢測電路檢測鍋體溫度，轉換成電信號送給微機，模塊過熱檢測電路檢測電力變換模塊是否超溫，如果超溫，就送信號給微機，由微機控制切斷電力變換電路能量供應。鍵盤控制輸出功率，四個按鍵四檔功率，分別為⑩、①、②、③檔，⑩檔為無功率輸出，③檔為滿功率輸出，①檔、②檔為中間檔，每壓按按鍵一次，蜂鳴器叫一聲。⑩檔的顯示為三個LED指示燈全亮，①檔為①號指示燈亮，②檔為②號指示燈亮，③檔為③號指示燈亮。其控制方法是先將市電信號引到過零脈衝發生電路，當市電電壓為零電壓時，過零脈衝電路輸出端的電壓發生跳變從而輸出一個過零脈衝，微機檢測到此過零脈衝的跳變之後，根據預先設定的功率(還可加上其他條件，如各種保護)判斷受控開關是否應該導通，如果應該導通，則微機向受控開關控制端輸出導通信號，市電進入電磁灶高頻高壓迴路，此時，能量發射電路向外發射電磁波；如果不應該導通，則微機輸出截止信號，電磁灶無電磁波向外發射，受控開關導通時間與截止時間比決定了所發射的能量的平均功率；因為微機的程序(微機控制程序流程圖如圖5所示)執行需耗費一定時間，因此實際當中，導通或截止控制信號發出時，受控開關的輸入電壓在輸入峰值電壓10％以下均認為是微機過零功率控制。
本實用新型與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果(1)電磁灶的高頻高壓工作部分對器件要求苛刻，將過零控制應用於電磁灶中將可降低器件要求，從而可降低成本；同時由軟體程序進行過零控制而不採用純電子線路的硬體過零控制，可進一步降低成本。過零控制同時控制導通時間與截止時間比，從而控制了電磁灶的輸出功率；(2)微機過零功率控制電磁灶，功率/價格比比較高，對於最大功率1200W的電磁灶，硬體成本可限制在180元人民幣以內，市場銷售價目前在800元人民幣左右，利潤可觀，市場前景十分廣闊；(3)微機過零功率控制電磁灶，由於主迴路的電源供給被微機直接控制，所以可以設計出許多有效的保護，而且因為採用智能晶片，能夠方便地實現顯示、報警等許多功能；(4)微機過零功率控制電磁灶具有電磁灶的一切優點。它利用電磁感應原理加熱，所以使用時無明火，灶臺本身不發熱，因而發生燙傷的可能性小，防止發生火災、爆炸、中毒等事故。另外它還具有美觀、清潔衛生的特點；(5)微機過零功率控制電磁灶可靠性比較高，功率模塊燒毀的可能性比其它類型電磁灶小；(6)微機過零功率控制電磁灶電熱效率非常高，經測量，可達90％以上，比其他類型加熱器具的電熱效律高出許多(柴火不到30％、煤氣爐約40％、電熱爐和微波爐約50％)，因此是節能型產品，如果配套生產電磁灶鍋具，相信將來可以代替目前常用的煤氣爐具。
下面對說明書附圖可進一步說明如下
圖1為電磁灶外形結構示意圖，圖2為微機過零功率控制電磁灶的工作原理方框圖，圖3為微機過零功率控制電磁灶的電路結構方框圖，圖4為微機過零功率控制電磁灶的電路原理圖，圖5為微機過零功率控制電磁灶的微機控制程序流程框圖。各圖中，1為鍵盤、2為指示燈、3為灶臺面、4為電磁灶機殼；圖中的NET1、NET2、NET3、NET4、NET5、NET6、NET7、NET10、NET11、NET12線端分別各自對應相連。
本實用新型的實施方式可為如下(1)可按
圖1所示並採用現有傳統的電磁灶的生產工藝、方法、材料，加工生產本微機過零功率控制電磁灶的機殼等灶體各部件；(2)按圖4所示，繪製電路板，並選購和篩選元器件，進行裝配電路板。例如IC1可選TLP666型或MOC3081型，IC2可選1MBH60D型，IC3可選7805型，IC4可選555型，IC5可選AN6721型，IC6可選C339型，IC7、IC8可選TLP521-4型；微機MPU可選89C51型；(3)按圖2～圖4所示，進行總裝連接，再按圖5所示彙編微機控制軟體程序；然後按上面說明書所述的工作運行原理進行簡單調試，便能較好地實施本實用新型。
權利要求1.一種包括指示燈、灶臺面、機殼的微機過零功率控制電磁灶，其特徵在它由鍵盤(1)、指示燈(2)、灶臺面(3)、機殼(4)、電路板共同組裝連接構成，其相互連接關係為鍵盤(1)及指示燈(2)裝於機殼(4)的正面，灶臺面(3)固裝於機殼(4)的頂面中間，電路板固裝於機殼(4)內，鍵盤(1)及指示燈(2)分別與機殼內電路板上微機相應的鍵盤輸入電路、顯示輸出電路相電氣連接，灶臺面與電路板上相應的能量發射電路相感應連接；其中電路由微機、過零脈衝發生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、蜂鳴器、顯示器、鍵盤、受控開關、整流濾波電路(5)、(6)、高頻振蕩電路、驅動器、電力變換模塊、能量發射電路、直流DC供電電源共同連接構成，其相互連接關係為微機分別通過過零脈衝信號線、鍋體溫度檢測信號線、模塊過熱檢測信號線、鍵盤信號輸入線分別與過零脈衝發生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、鍵盤相對應電氣連接，同時，微機通過計算機總線分別與峰鳴器、顯示器、受控開關相應電氣連接，受控開關通過受控開關信號輸出線與整流濾波電路(5)相電氣連接，高頻振蕩電路通過高頻振蕩信號輸出線與驅動器相電氣連接，電力變換模塊分別通過整流濾波信號線、驅動信號線、電力變換信號輸出線分別與整流濾波電路5、驅動器、能量發射電路相對應電氣連接，整流濾波電路(6)分別通過變壓器輸出電信號線、整流濾波輸出信號線分別與變壓器、直流DC供電源相應電氣連接；其關鍵是微機分別通過過零脈衝信號線、計算機總線中的控制信號線分別與過零脈衝發生電路、受控開關相應電氣連接，過零脈衝發生電路與市電信號線相電氣連接，受控開關通過受控開關信號輸出線與整流濾波電路及電力變換模塊相電氣連接後控制能量發射電路。
2.按權利要求1所述的微機過零功率控制電磁灶，其特徵在於所述的微機為MPU單片機，過零脈衝發生電路由比較器集成件IC6、光電耦合器集成件IC7、穩壓二極體Z1、Z3、電阻R12、R19、R26、電容C4並串聯連接構成；鍋體溫度檢測電路由溫敏開關器件SWT2構成；模塊過熱檢測電路由溫敏開關器件SWT、電阻R22、電容C7共同連接構成；蜂鳴器由接插件I01、I02、蜂鳴器器件BUZZ、晶體三極體Q1、電阻R18、電容C6共同連接構成；顯示器由發光二極體LED1～LED3、電阻R28～R30串並聯連接構成，鍵盤由按鍵S1～S4並聯連接構成；受控開關由光電晶閘管集成件IC1、晶閘管TR1、電阻R11並聯連接構成；整流濾波電路5由整流橋B2、電感L1、電阻R9、電容C8、C9串並聯連接構成；整流電路6由整流橋B3、電容C11並聯連接構成；高頻振蕩電路由高頻振蕩集成件IC4、電阻R5～R7、R14、電位器RW、二極體D6、D7、電容C14、C16共同連接構成；驅動器由緩衝器集成件IC5、電阻R1、R2並聯連接構成；電力變換模塊為功率模塊IC2，能量發射電路由電感L2、電容C10並聯連接構成；直流DC供電電源由穩壓器集成件IC3、電阻R13、電容C12、C13串並聯連接構成。
專利摘要本實用新型是微機過零功率控制電磁灶。它由鍵盤、指示燈、灶臺面、機殼、電路板連接構成;電路由微機、過零脈衝發生電路、鍋體溫度檢測電路、模塊過熱檢測電路、蜂鳴器、顯示器、鍵盤、受控開關、整流濾波電路、高頻振蕩電路、驅動器、電力變換模塊、能量發射電路、直流電源等通過各自相應信號線相互連接構成。本微機過零功率控制電磁灶成本低、可靠性高、電熱效率高、市場前景廣闊。
文檔編號F24C7/08GK2379721SQ9923596
公開日2000年5月24日 申請日期1999年5月7日 優先權日1999年5月7日
發明者黃明文, 鄭學仁, 劉百勇, 吳朝暉 申請人:華南理工大學