CN111121113B - 防止电磁灶空锅干烧的检测方法 - Google Patents
防止电磁灶空锅干烧的检测方法Info
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Abstract
本发明提供一种防止电磁灶空锅干烧的检测方法，包括IGBT逆变模块，高频LC振荡回路，采样电路以及MCU数字处理电路，锅具置于高频LC振荡回路中的线盘L上面,一MCU数字处理电路与驱动电路连接，驱动电路与IGBT逆变模块连接，IGBT逆变模块与高频LC振荡回路连接，采样电路包括高频电流、频率的采样电路和输入交流电源电压电流采样电路，MCU数字处理电路根据前述二路采样电路的数据，控制驱动电路，使IGBT逆变模块输出恒定功率，MCU数字处理电路按设定的间隔时间，采集LC振荡回路的电流、频率数据，依次储存于储存器内，当采集的LC振荡回路频率变化值大于设定值时，判定电磁灶锅具处于空锅干烧状态。优点是，整个过程的响应时间快，只需要几秒的时间即可判出锅具处于空锅干烧，实施锅具保护，从而延长锅具的使用寿命，避免因空锅干烧未保护导致的高温造成火灾、人员受伤等危险。通过去掉灶面保护温度传感器还可以降低电磁灶制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及电磁灶技术，特别是一种关于防止电磁灶空锅干烧的检测方法。
背景技术
近年来，电磁灶作为要烹饪灶具逐渐走进各餐饮连锁、酒店、食堂等各种厨房，因其安全、环保、节能、无明火受到广泛欢迎。但是由于市场上的电磁灶产品，均通过在灶面设置温度传感器，通过感知灶面的温度来确定锅具是否处于干烧状态。但是电磁灶的锅具选择是一种开放性状态，用户往往不会使用厂家配置的锅具，而且基于成本的考虑，通常情况下都会使用单底的的锅具。因温度传感器不能直接对锅具进行测温，热响应时间很慢；当电磁灶的输出功率较大时，只要空锅干烧，仅需要几秒钟，锅具底部即因高温发红，而此时温度传感器的温度还没有明显变化，根本不可能实现有效保护，这就造成在无人的情况下，出现空锅干烧情况，很难及时进行保护，导致锅具很容易损坏，严重情况下还会因高温造成火灾、人员受伤等危险。
发明内容
为解前述电磁灶存在的问题，本发明提供一种防止电磁灶空锅干烧的检测方法，包括IGBT逆变模块，高频LC振荡回路，采样电路以及MCU数字处理电路，锅具置于高频LC振荡回路中的线盘L上面,一MCU数字处理电路与驱动电路连接，驱动电路与IGBT逆变模块连接，IGBT逆变模块与高频LC振荡回路连接，采样电路包括高频电流、频率的采样电路和输入交流电源电压电流采样电路，MCU数字处理电路根据前述二路采样电路的数据，控制驱动电路，使IGBT逆变模块输出恒定功率，MCU数字处理电路按设定的间隔时间，采集LC振荡回路的电流、频率数据，依次储存于储存器内，当采集的LC振荡回路频率的变化值大于设定值时，判定电磁灶锅具处于空锅干烧状态；包括以下步骤:
（1) MCU数字处理电路根据采样电路采集的数据，控制驱动电路，使IGBT逆变模块输出恒定功率给高频LC振荡回路；
(2）MCU数字处理电路每间隔100ms采集LC振荡回路的电流、频率；
(3) MCU数字处理电路每500ms计算一次高频LC振荡回路频率的变化值；
(4）若第一个100ms采集的确LC振荡回路的频率为f1，第五个采集的LC振荡回路的频率为f5，f5与 f1的差值小于500，返回步骤（1)；
(5）若步骤(4）的f5与 f1的差值大于500，则判定为电磁灶为干烧状态，MCU数字处理电路控制驱动电路关断IGBT逆变模块输出功率。
电磁灶是利用电磁感应加热技术对铁磁性锅具进行快速加热，而且锅具与电磁灶的高频LC震荡回路形成了一个整体，当锅具材质、距离等变化时，高频LC震荡回路的工作状态亦不会相同。影响高频LC震荡回路工作状态的主要因素即是锅具本身的磁导率和电感系数。而根据金属材质的温度特性可知，锅具温度在低于居里温度点时，磁导率呈现出随温度升高而略微增大的特性，当温度达到居里温度点时，锅具的磁导率和电感系数会急剧降低，从而影响LC震荡回路工作状态。
当锅具温度达到居里温度点之前，为使电磁灶的输出功率恒定，电磁灶的高频LC振荡回路的工作频率会略有降低；当锅具温度达到居里温度点时，为稳定电磁灶的输出功率，电磁灶的高频LC震荡回路的工作频率会随着锅具磁导率和电感系数的变化明显上升，而且这种变化在2秒的时间内即可完成。正是基于上述原理，提出本发明的技术方案。
本发明的优点是，本发明实时采样高频电流和电网输入电压、电流的大小，并定时记录高频LC震荡回路的工作频率，仅需要MCU内部算法即可判断出电磁灶锅具是否处于空锅干烧状态。整个过程的响应时间快，只需要几秒的时间即可实现保护，而且随着电磁灶的输出功率越大，保护越快，从而延长锅具的使用寿命，避免因空锅干烧未保护导致的高温造成火灾、人员受伤等危险。通过去掉灶面保护温度传感器还可以降低电磁灶制造成本，对减少环境污染、节能降耗亦有积极的作用。
附图说明
图1是本发明方框架图；
图2是原理电路图；
图3是检测流程图；
图中标号说明：
1-整流电路；2-滤波电路；3-高频LC振荡回路；4-IGBT逆变模块；5-驱动电路；6-输入电压、电流采样电路； 7-高频电流、频率采样电路；8-MCU数字处理单元；9-锅具；10-互感器；L-高频振荡回线圈，即电磁灶线盘。
具体实施方式
请附图1、2、3所示，本发明包括IGBT逆变模块4，高频LC振荡回路3，采样电路6、7以及MCU数字处理电路8，锅具9置于高频LC振荡回路中的线盘L上面,一MCU数字处理电路8与驱动电路5连接，驱动电路5与IGBT逆变模块4连接，IGBT逆变模块4与高频LC振荡回路3连接，采样电路包括高频电流、频率的采样电路7和输入交流电源电压电流采样电路6，MCU数字处理电路8根据前述二路采样电路6、7的数据，控制驱动电路5，使IGBT逆变模块4输出恒定功率，MCU数字处理电路8按设定的间隔时间，采集LC振荡回路3的电流、频率数据，依次储存于储存器内，当采集的LC振荡回路的频率大于设定值时，判定电磁灶锅具处于空锅干烧状态。具体检测过程是：
（1) MCU数字处理电路根据采样电路采集的数据，控制驱动电路，使IGBT逆变模块输出恒定功率给高频LC振荡回路；
(2）MCU数字处理电路每间隔100ms采集LC振荡回路的电流、频率；
(3) MCU数字处理电路每500ms计算一次高频LC振荡回路频率的变化值；
(4）若第一个100ms采集的LC振荡回路的频率为f1，第五个采集的LC振荡回路的频率为f5，f5与f1的差值小于500，返回步骤（1)；
(5）若步骤(4）的f5与f1的差值大于500，则判定为电磁灶为空锅干烧状态，MCU数字处理电路控制驱动电路关断IGBT逆变模块输出功率。
请参阅附图3所示检测过程，图中:
标号1是电路启动；
标号2是采样电路采样；
标号3是MCU指令驱动电路使IGBT逆变模块恒功率运行；
标号4是采样电路每100ms采集LC振荡回路的电流、频率；
标号5是MCU每500ms计算一次高频LC振荡回路频率的变化值；
标号6是f5与f1的差值小于500，返回步骤（3)；
f1为第一个100ms采集的LC振荡回路的频率；
f5为第五个100ms采集的LC振荡回路的频率；
标号7是若f5与f1的差值大于500，MCU指令驱动电路，关断IGBT逆变模块功率输出。
所述频率f5与f1的差值大于500，本发明通常是500HZ。
Claims (1)
1.一种防止电磁灶空锅干烧的检测方法，包括IGBT逆变模块，高频LC振荡回路，采样电路以及MCU数字处理电路，锅具置于高频LC振荡回路中的线盘L上面，一MCU数字处理电路与驱动电路连接，驱动电路与IGBT逆变模块连接，IGBT逆变模块与高频LC振荡回路连接，采样电路包括高频电流、频率的采样电路和输入交流电源电压电流采样电路，MCU数字处理电路根据前述二路采样电路的数据，控制驱动电路，使IGBT逆变模块输出恒定功率，MCU数字处理电路按设定的间隔时间，采集LC振荡回路的电流、频率数据，依次储存于储存器内，当采集的LC振荡回路频率的变化值大于设定值时，判定电磁灶锅具处于空锅干烧状态；锅具与电磁灶的高频LC振荡回路形成一个整体，当锅具材质、距离变化时，高频LC振荡回路的工作频率不相同，锅具本身的磁导率和电感系数影响高频LC振荡回路工作频率，当锅具温度达到居里温度点之前，为使电磁灶的输出功率恒定，电磁灶的高频LC振荡回路的工作频率会略有降低；当锅具温度达到居里温度点时，为稳定电磁灶的输出功率，电磁灶的高频LC振荡回路的工作频率会随着锅具磁导率和电感系数的变化明显上升；
包括以下步骤：
(1)MCU数字处理电路根据采样电路采集的数据，控制驱动电路，使IGBT逆变模块输出恒定功率给高频LC振荡回路；
(2)MCU数字处理电路每间隔100ms采集LC振荡回路的电流、频率；
(3)MCU数字处理电路每500ms计算一次高频LC振荡回路频率的变化值；
(4)若第一个100ms采集的确LC振荡回路的频率为f1，第五个100ms采集的LC振荡回路的频率为f5，f5与f1的差值小于500，返回步骤(1)；
(5)若步骤(4)的f5与f1的差值大于500，则判定为电磁灶为空锅干烧状态，MCU数字处理电路控制驱动电路关断IGBT逆变模块输出功率；仅通过MCU内部算法即可判断出电磁灶锅具是否处于空锅干烧状态；
实时采样高频电流和电网输入电压、电流的大小，并定时记录高频LC震荡回路的工作频率。
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