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单片机在电磁炉中的应用

晨怡热管 2007/3/26 22:37:37
1     引言

       电磁灶是应用电磁感应原理进行加热工作的,是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具。它使用起来非常方便,可用来进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作。电磁灶的功率一般在700--1800W左右。

       电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类,相比较高频电磁灶受热效率高,比较省电。

       按样式分类,可以分以下三种。 
 
       台式电磁炉:分为单头和双头两种,具有摆放方便、可移动性强等优点。因为价格低较受欢迎。
  
       埋入式电磁炉:是将整个电磁炉放入橱柜面内,然后在台面上挖个洞,使灶面与橱柜台面成一个平面。业内专家认为这种安装方法只求美观,但不科学,很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅,埋入式炒菜并不方便。
  
       嵌入式电磁炉:可适应不同锅具的需要,不再对锅具有特殊要求。

       本文主要介绍利用SPMC65P2404芯片来实现电磁炉的设计。SPMC65P2404是凌阳推出的一款工业控制8位单片机,具有很高的性价比,抗干扰能力强,非常适合应用于工业控制类、家电类产品的设计。使用SPMC65P2404设计的电磁炉具有如下性能:

       六种加热模式:火锅、煎炸、炒菜、烧烤、蒸煮、烧焖;

       一种自动工作模式:烧水; 最大720分钟的定时开机功能; 2小时自动关机保护功能; 小物件检测功能,对不合适的物件不进行加热; 系统采用过流、过压、超温等多种保护措施; 采用开关电源,使系统能够在180~250V的电压范围内正常工作; 系统设置了故障报警功能,方便故障查找及检修; 系统含有自检程序,方便生产测试。

       2   电磁炉加热原理

       电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板,交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场,磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时,产生涡流,令锅底迅速发热,达到加热食品的目的。

       电磁炉加热原理如图2-1所示,灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板(结晶玻璃),台面下边装有高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电力转换装置及相应的控制系统,台面的上面放有平底烹饪锅。

                                                        图 2‑1     电磁炉加热原理

       其工作过程如下:电流电压经过整流器转换为直流电,又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电,将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上,由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换,所产生的焦耳热就是烹调的热源。

       3     电磁炉设计要求

      
电磁炉作为一种普遍的家用产品,除了要具有基本的加热功能外,它的安全性能及稳定性能是设计的关键。

       电磁炉设有多种保护装置,包括小物件检测、过热自动停机保护、过压或欠压自动停机保护、空烧自动停止加热保护、2小时断电保护、1~2分钟自动停机保护以及声光报警显示等。综合起来,电磁炉可由下述技术特性参数考核:

       (1)自身保护特性。输出开关管是电磁炉的关键元件,工作于高电压、大功率状态,受成本和器件参数限制,设计时不可能有很大的富裕量,故在工作过程中,若电源电压过高、工作状态切换时产生瞬间冲击、电流增大、机内温升过高、铁锅挪离灶板或空载,开关管都可能损坏。因此,应保证过压、过流、过温、锅检测等保护装置正常;

       (2)锅底温度控制特征。锅底发热直接传至灶板(陶瓷玻璃),灶板是导热材料,故一般都将热敏元件安装在灶板底部,探测锅底的温度;

       (3)功率稳定性。电磁炉应具有输出功率自动调整功能,以改善电源适应性和负载适应性;(4)电磁兼容性。该性能涉及对其余家电的干扰和对人体的危害。电磁炉均在电源回路中设有LC滤波电路并用金属围框吸收漏磁通,同时采用脉冲方式,使平均辐射功率控制在最小限度;

       4     系统硬件设计

       系统采用SPMC65P2404 作为主控MCU,主要模式有:键盘扫描,锅体温度检测,IGBT 温度检测,电流过流检测,超压欠压检测,振荡信号检测,风扇控制,数码管显示控制,LED 控制,蜂鸣器控制,系统启动控制。

 

                                                                   图 4‑1     系统框图

       4.1   功率板电路分析

                                                            图 4‑2    功率板电路图

       4.1.1    加热线圈工作电路 

       
       交流电220V 经过前端滤波处理,通过整流桥,变成大约310v 左右的直流电,通过MCU控制IGBT 的导通和关闭,来控制加热线圈的工作状态。

       4.1.2   开关电源电路部分

 

      
开关电源部分采用TI 公司最新推出的集成电路VIPer12A,来实现不同电压的输出,AC 接入后经过半波整流,接到VIPer12A 的电压输入脚,输出端通过稳压变压的方式来得到18V 和5V 直流电,为IC 和其他外围元件提供电源。

       4.1.3    电压值测量电路



       AC 接入后,经过半波整流,由R10 和R17 产生分压,对电路的电压进行比例式测量,以判断电路电压是否超过或者不足。

       4.1.4     温度测量

 

 



       AC 接入后,经过半波整流,由R10 和R17 产生分压,对电路的电压进行比例式测量,以判断电路电压是否超过或者不足。

       4.1.4     温度测量

(4)电磁兼容性。该性能涉及对其余家电的干扰和对人体的危害。电磁炉均在电源回路中设有LC滤波电路并用金属围框吸收漏磁通,同时采用脉冲方式,使平均辐射功率控制在最小限度;

       4     系统硬件设计

       系统采用SPMC65P2404 作为主控MCU,主要模式有:键盘扫描,锅体温度检测,IGBT 温度检测,电流过流检测,超压欠压检测,振荡信号检测,风扇控制,数码管显示控制,LED 控制,蜂鸣器控制,系统启动控制。

 

                                                                   图 4‑1     系统框图

       4.1   功率板电路分析

                                                            图 4‑2    功率板电路图

       4.1.1    加热线圈工作电路 

       
       交流电220V 经过前端滤波处理,通过整流桥,变成大约310v 左右的直流电,通过MCU控制IGBT 的导通和关闭,来控制加热线圈的工作状态。

       4.1.2   开关电源电路部分

 

       开关电源部分采用TI 公司最新推出的集成电路VIPer12A,来实现不同电压的输出,AC 接入后经过半波整流,接到VIPer12A 的电压输入脚,输出端通过稳压变压的方式来得到18V 和5V 直流电,为IC 和其他外围元件提供电源。

       4.1.3    电压值测量电路



       AC 接入后,经过半波整流,由R10 和R17 产生分压,对电路的电压进行比例式测量,以判断电路电压是否超过或者不足。

       4.1.4     温度测量

(4)电磁兼容性。该性能涉及对其余家电的干扰和对人体的危害。电磁炉均在电源回路中设有LC滤波电路并用金属围框吸收漏磁通,同时采用脉冲方式,使平均辐射功率控制在最小限度;

       4     系统硬件设计

       系统采用SPMC65P2404 作为主控MCU,主要模式有:键盘扫描,锅体温度检测,IGBT 温度检测,电流过流检测,超压欠压检测,振荡信号检测,风扇控制,数码管显示控制,LED 控制,蜂鸣器控制,系统启动控制。

 

                                                                   图 4‑1     系统框图

       4.1   功率板电路分析

                                                            图 4‑2    功率板电路图

       4.1.1    加热线圈工作电路 

       
       交流电220V 经过前端滤波处理,通过整流桥,变成大约310v 左右的直流电,通过MCU控制IGBT 的导通和关闭,来控制加热线圈的工作状态。

       4.1.2   开关电源电路部分

 

       开关电源部分采用TI 公司最新推出的集成电路VIPer12A,来实现不同电压的输出,AC 接入后经过半波整流,接到VIPer12A 的电压输入脚,输出端通过稳压变压的方式来得到18V 和5V 直流电,为IC 和其他外围元件提供电源。

       4.1.3    电压值测量电路



       AC 接入后,经过半波整流,由R10 和R17 产生分压,对电路的电压进行比例式测量,以判断电路电压是否超过或者不足。

       4.1.4     温度测量

(4)电磁兼容性。该性能涉及对其余家电的干扰和对人体的危害。电磁炉均在电源回路中设有LC滤波电路并用金属围框吸收漏磁通,同时采用脉冲方式,使平均辐射功率控制在最小限度;

       4     系统硬件设计

       系统采用SPMC65P2404 作为主控MCU,主要模式有:键盘扫描,锅体温度检测,IGBT 温度检测,电流过流检测,超压欠压检测,振荡信号检测,风扇控制,数码管显示控制,LED 控制,蜂鸣器控制,系统启动控制。

 

                                                                   图 4‑1     系统框图

       4.1   功率板电路分析

                                                            图 4‑2    功率板电路图

       4.1.1    加热线圈工作电路 

       
       交流电220V 经过前端滤波处理,通过整流桥,变成大约310v 左右的直流电,通过MCU控制IGBT 的导通和关闭,来控制加热线圈的工作状态。

       4.1.2   开关电源电路部分

 

       开关电源部分采用TI 公司最新推出的集成电路VIPer12A,来实现不同电压的输出,AC 接入后经过半波整流,接到VIPer12A 的电压输入脚,输出端通过稳压变压的方式来得到18V 和5V 直流电,为IC 和其他外围元件提供电源。

       4.1.3    电压值测量电路



       AC 接入后,经过半波整流,由R10 和R17 产生分压,对电路的电压进行比例式测量,以判断电路电压是否超过或者不足。

       4.1.4     温度测量

(4)电磁兼容性。该性能涉及对其余家电的干扰和对人体的危害。电磁炉均在电源回路中设有LC滤波电路并用金属围框吸收漏磁通,同时采用脉冲方式,使平均辐射功率控制在最小限度;

       4     系统硬件设计

       系统采用SPMC65P2404 作为主控MCU,主要模式有:键盘扫描,锅体温度检测,IGBT 温度检测,电流过流检测,超压欠压检测,振荡信号检测,风扇控制,数码管显示控制,LED 控制,蜂鸣器控制,系统启动控制。

 

                                                                   图 4‑1     系统框图

       4.1   功率板电路分析

                                                            图 4‑2    功率板电路图

       4.1.1    加热线圈工作电路 

       
       交流电220V 经过前端滤波处理,通过整流桥,变成大约310v 左右的直流电,通过MCU控制IGBT 的导通和关闭,来控制加热线圈的工作状态。

       4.1.2   开关电源电路部分

 

       开关电源部分采用TI 公司最新推出的集成电路VIPer12A,来实现不同电压的输出,AC 接入后经过半波整流,接到VIPer12A 的电压输入脚,输出端通过稳压变压的方式来得到18V 和5V 直流电,为IC 和其他外围元件提供电源。

       4.1.3    电压值测量电路



       AC 接入后,经过半波整流,由R10 和R17 产生分压,对电路的电压进行比例式测量,以判断电路电压是否超过或者不足。

       4.1.4     温度测量

 

 

 

 

责任编辑: banye 参与评论