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小小电磁炉 蕴含大智慧(三)电磁炉的锅检原理

作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:2012-10-20 13:55:51  [去论坛]
一、电磁炉的锅检原理: 在使用电磁炉的时候,都知道当电磁炉的炉面上面不坐锅的时候,电磁炉是不能启动的,在电磁炉上烹调食品时;只要把锅端离炉面;电磁炉立即自动关闭进入待机状态。 这是为什么?这就是现代电磁炉的一项自动控制保护功能,当不坐锅的时候电磁炉不能启动、当在加热烹调时烹调结束只要把锅端离电磁炉面;电磁炉即会立即停止工作;既省电、又安全,对于家用电器的电磁炉来说,面对广大的用电知识不太丰富的用户;电磁炉增加此项功能真是独具匠心。 目前电磁炉的锅检有两种类型;一种是电流锅检;一种是脉冲锅检。 电流锅检: 电流锅检是利用判断电磁炉交流电源进线上面电流的大小来判定电磁炉盘上面是否坐锅;判断的原理是:在电磁炉开始工作时;电磁炉的炉盘上如果坐锅;锅底就要产生涡流;就要消耗能量;电磁炉电源进线的电流就要增加;我们判断这个电流增加的大小来估算出电磁炉的炉盘上是否坐锅;此种方式判断灵敏度极低,受负载功率大小、供电电压大小的影响;极容易出现误判。 脉冲锅检:脉冲锅检利用了计算机的脉冲计数技术,来判断电磁炉面是否坐锅;以确定是否允许电磁炉开启运行。前面的原理已经介绍;电磁炉的能量输出部分(炉盘线圈)实际上是一个谐振电路(炉盘线圈和内部的电容器组成谐振电路),这个谐振电路的谐振频率就是电磁炉的振荡频率;这个频率在坐锅时和不坐锅时完全不同;坐锅时谐振频率低约控制在28K左右;不坐锅时谐振频率大大高于28K。脉冲锅检就是利用对这个振荡频率的周期数进行计数比较;当计数的结果判定振荡频率为28K;则CPU认为有锅坐在炉面上;控制电路可以维持电磁炉正常工作;当计数的结果判定振荡频率高于28K;则CPU认为电磁炉面没有坐锅;控制电路则关闭电磁炉进入待机状态。脉冲锅检的灵敏度高;不受负载功率大小、供电电压的变化影响;控制精确、稳定、可靠。 二、电路分析 1、 电流锅检:电流锅检是判断电源供电电路交流电流的大小;估算出炉盘上是否坐锅;就要在电源进线处设置一个检测流过交流电流的大小的装置,图1所示就是电流锅检的等效电路图。 图1 图1电路实际是一个电磁炉的供电电路;图中整流桥堆D2就是电磁炉的供电整流元件。220V的交流电经过D2整流、C2滤波后输出+311V的直流电压;供电磁炉的振荡及功率输出使用。在交流供电电路的输入部分;接了一只电流互感器T。电流互感器的构造类似是一个变压器;L1是初级线圈;用较粗的导线绕制;圈数只有一匝;次级用较细的导线绕制;圈数有近几千匝以上(初级线圈的直流电阻因为就是粗线绕制的一匝;其直流电阻基本为0欧姆;次级线圈的直流电阻根据不同的类型从几十欧姆到近几百欧姆之间变化)。 T的初级线圈L1串联在电磁炉的交流供电的电路中,电磁炉工作时;电磁炉供电电流经L1流通,由于L1只有一匝;线径又特别粗;所以不会对电磁炉的供电产生任何压降的影响。由于T是一个变压器;只要初级线圈L1有电流流过;次级线圈L2的两端就必定有电压产生;这个电压的大小与L1流过的电流大小及L2的圈数有关,当L2的圈数确定;这个电压于L1流过的电流成正比。也就是说;当电磁炉的工作电流越大;L2两端的电压就越高。 次级线圈L2的圈数有几千匝,电磁炉正常工作时;初级L1线圈的电流有约4至5安培的电流,这个电流可以在L2两端产生约近10V的交流电压,在没有坐锅的状态下,炉盘线圈没有功率输出;电磁炉整机的电流会非常的小(小于0.05安培)这时L2两端的电压极小(几十毫伏)。这个坐锅和不坐锅的巨大的电压落差变化经过CPU的接口送入CPU内部。 在CPU的内部有一个“锅检电压比较”电路;和事先设定好的“锅检基准电压”进行比较,如果电磁炉启动瞬间后,这个输入的电压高于基准电压;则认为有锅坐在炉盘上,电路就维持正常启动状态工作,持续振荡工作通过锅对食品加热。如果电磁炉启动后;这个输入的电压极小,远小于“锅检基准电压”;则认为电磁炉盘上面没有坐锅;输出控制电路这控制电磁炉停止振荡工作,电磁炉处于待机状态。 在一般的采用有电流互感器电流检测的电磁炉电路中;这个经过D1及C1整流滤波后的电压在有些电磁炉中也作为电磁炉的过流保护控制之用,当因为某些原因;电磁炉发生异常过流现象时,L2的电压就会较大幅度的上升(大大于电磁炉正常工作时的电压),CPU内部的过流保护控制电路检测到这个上升的电压;即会判断电磁炉有故障;从而发出信号关闭电磁炉的工作。 电流锅检很容易发生错误判断,例如在不坐锅的情况下,如果炉盘线圈出现轻微的短路、或IGBT管有轻微漏电的情况下;即使不坐锅;流过互感器T初级线圈L1的电流也会很大,此时电流锅检电路就会判断为有锅;开启电磁炉工作;结果出现了严重的损坏电磁炉的现象发生。 2、 脉冲锅检: 脉冲锅检是判断电磁炉内部振荡器在坐锅和不坐锅时振荡频率的不同,从而判断是否要开启电磁炉或关闭电磁炉的工作;这种脉冲锅检判断方法大大的优于电流锅检的判断方法;在现代比较好的品牌电磁炉均被采用。 电磁炉的振荡频率一般都设计在坐锅时25K以上30K左右。这个频率的大小是由电磁炉内部的谐振电容(约0.3微法)、炉盘线圈、及锅底决定,下面公式所示; 在公式中是常数不变的;式中的C是一个固定电容(就是电磁炉内部0.3微法电容器)其容量也是不变的;而式中的L就是电磁炉盘的电感线圈。其电感量L在坐锅时和不坐锅时是完全不一样的。电磁炉盘在坐锅时;电感量L就会变大,电磁炉盘在不坐锅时;电感量就会变小。电磁炉的振荡频率就会因为坐锅或不坐锅而变化。通过上面公式的计算:如坐锅时振荡频率设定为28K,不坐锅时振荡频就会大幅度的上升。 图2 如果坐锅时的振荡频率设计为28K,那么不坐锅时振荡频率就高于28K许多甚至高于35K以上;不坐锅时频率高;每秒的振荡周期数就高于坐锅时每秒的振荡周期数,图2所示的上下的波形对比即为坐锅和不坐锅的振荡周期数对比。 图3所示;就是脉冲锅检的电路原理图;这个在坐锅时的振荡频率为28K;经过比较器电路U2B的(14)脚输出 28K频率的方波;这个方波除了去激励IGBT功率管之外,还送往 图3 电磁炉的CPU控制电路中的脉冲计数电路。脉冲计数电路对U2B(14)脚送来的振荡信号进行以250微秒为一个时间段;对振荡信号进行取样计数,如果坐锅时;振荡频率为28K/秒,那么在250微秒的时间段,就能检测到7个振荡周期的方波。此时CPU内部的脉冲计数电路也是以250微秒时间端7个脉冲标准计数(考虑到锅的差异及锅放置位置的差异可以对6至8个脉冲的计数都属于正常计数范围,也就是坐锅时;振荡频率可以由24K到32K范围都正常)。这时计数电路在250微秒计数,通过的脉冲数7个正常,电路则维持启动正常工作继续对锅及食品加热。 如果在250微秒时间段计数脉冲超过8个甚至9个、10个这就意味着;电磁炉的振荡频率大大的上升;为什么会上升?只有不坐锅振荡频率才会上升。计数电路计数把这个误差通过控制电路;控制电磁炉停止振荡进入待机状态,图4所示。不坐锅时回送到CPU的脉冲个数显然上升,计数不能通过。 图4 3、脉冲锅检的工作过程: 开启电磁炉的瞬间;当谐振电路还在振铃状态时锅检电路就开始计数,因为此时的振铃频率在坐锅和不坐锅就已经不同,如果不坐锅,显然振荡频率大大上升,图5所示;显然第一次计数就不能通过,不过此时并不马上控制关机;要再通过第二次;第三次计数,都检测到计数频率高才通过控制电路关闭电磁炉工作。计数的间隔不同的电磁炉不同,是由软件控制,可以一秒一次;可以一秒两次,总之只要电磁炉开启,脉冲锅检计数电路就不停的工作,所以在对食物加热的过程中,只要把锅端离炉面,电磁炉即会立即停止工作;可见脉冲锅检是非常准确、安全、可靠的。买电磁炉应该认准这样的! 图5 未完 下集 电磁炉的功率控制原理及功率控制电路。。 声明!本文章原作者是郝铭,有关于他的更多文章请到他本人的博客浏览! http://bbs.jqdzw.com/

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