基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法

文档序号:143193 发布日期:2021-10-22 浏览:41次 >En<

阅读说明:本技术 基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法 (Constant-temperature heating control method based on power and temperature double closed loops of induction cooker ) 是由 宋力涛 吴正华 龚宇 李艳春 于 2020-04-15 设计创作,主要内容包括:本发明公开了基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法:包括如下步骤:S1:预设工作温度值;S2:读取电磁炉面板实际的温度;S3:中央处理器判断电磁炉面板实际温度是否大于预设工作温度值;S4:读取电磁炉当前输入电压,将读取到的电压值传输给中央处理器。本发明提出的基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法,实现对锅底控温,重复多个周期的加热功率调整和温度反馈,不断的对温度进行调整,使温度趋于预设的温度值,直至温度稳定在预设的温度值,实现对锅底精确恒温加热。(The invention discloses a constant-temperature heating control method based on a power and temperature double closed loop of an induction cooker, which comprises the following steps: the method comprises the following steps: s1: presetting a working temperature value; s2: reading the actual temperature of the panel of the induction cooker; s3: the central processing unit judges whether the actual temperature of the panel of the induction cooker is greater than a preset working temperature value or not; s4: and reading the current input voltage of the induction cooker, and transmitting the read voltage value to the central processing unit. The constant-temperature heating control method based on the power and temperature double closed loop of the induction cooker realizes temperature control of the pan bottom, repeats heating power adjustment and temperature feedback for a plurality of periods, and continuously adjusts the temperature to enable the temperature to tend to a preset temperature value until the temperature is stabilized at the preset temperature value, thereby realizing accurate constant-temperature heating of the pan bottom.)

基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法

技术领域

本发明涉及到电磁炉温度控制技术领域,特别涉及基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法。

背景技术

炒菜的锅的因为加热源会导致温度变化大小不一,而锅底的加热温度恒定,对烹饪出的食品的口感和品质非常重要。但是目前市面上的绝大部分电磁炉都缺少精确加热控温的功能。为了达到精确加热恒温目的,提出基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法,可将锅底加热温度调至恒定状态,实现对锅底精确恒温加热,以解决上述背景技术中提出无法实现对锅底恒温加热的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法,包括如下步骤:

S1:预设工作温度值;

S2:读取电磁炉面板实际的温度,并将读取到的温度信号传输给中央处理器;

S3:中央处理器判断电磁炉面板实际温度是否大于预设工作温度值;

S4:读取电磁炉当前输入电压,将读取到的电压值传输给中央处理器;

S5:读取电磁炉当前输入电流,将读取到的电压值传输给中央处理器;

S6:中央处理器内置的算法器计算当前输入功率,即S4中读取的电压值乘以S5中读取的电流值,公式如下:P=UI;

S7:中央处理器判断输入功率是否大于设置输入功率:

优选地,所述电磁炉面板温度读取采用温度采样电路,温度采样电路包括排针CN1、电阻R23、电阻R26、温度传感器电阻Rz、电容C11和TMAIN信号输出端子,温度传感器电阻Rz贴附在电磁炉面板上,温度传感器电阻Rz的输入端接在排针CN1的脚3上,温度传感器电阻Rz的输出端接在排针CN1的脚4上,排针CN1的脚1连接到电阻R26的输入端,并连接到电阻R23的输出端,电阻R23的输入端接+5V电源端供电,电阻R26的输出端接到TMAIN信号输出端子输出,并连接到电容C11的输入端,电容C11的输出端与排针CN1的脚2相连后接地,采用12Bit的AD采样模块,得到AD值公式为Tad=4096*Rz/(Rz+2)。根据以上的公式,再从Rz的规格书中对照阻值和温度的关系表,就可以准确得知当前温度值。

优选地,所述电磁炉的输入电压读取前对电磁炉输出电压进行采样,电压采样采用电压采样电路,电压采样电路包括电阻R35、电阻R36、电阻R38、电阻R48、电阻R43、电容C19和电容C20,电阻R35的输入端并联到电磁炉电源输入端的母线上,电阻R35的输出端与电阻R36的输入端电性连接,电阻R36的输出端与电阻R38的输入端电性连接,电阻R38的输出端连接到电阻R48的输入端,并连接到电阻R43的输入端和电容C20的输入端,电阻R48的输出端和电容C20的输出端均接地,电阻R43的输出端路连接到AD-Vin电源信号端子输出,并连接到电容C19的输入端,电容C19的输出端接地。

优选地,所述电磁炉的输入电流读取前对电磁炉输出电流进行采样,电流采样采用电流采样电路,电流采样电路包括运算放大器IC6、电阻R42、电阻R48、电容C40、电阻R49、电阻R45和电容C16,运算放大器IC6的正极连接到电阻R42的输出端,并连接到电容C29的输入端,电阻R42的输入端串联到磁炉电源输入端的母线上,运算放大器IC6的负极连接到电容C29的输出端,并连接到电阻R48的输入端,电阻R48的输出端接地;所述运算放大器IC6的负极连接到电容C40的输入端,并连接到电阻R49的输入端,电容C40的输出端与电阻R49的输出端相连后连接到运算放大器IC6的输出端,运算放大器IC6的输出端连接到电阻R45的输入端,电阻R45的输出端连接到Curreng-V信号端输出,并连接到电容C16的输入端,电容C16的输出端接地。

优选地,所述中央处理器内置主控电路,主控电路包括芯片U1,芯片U1的型号为PIC16F,芯片U1内置比较器,并外接PID算法器,PID算法器为一种基于FPGS的算法器,芯片U1的脚1连接到TMAIN信号输出端子,芯片U1的脚44连接到AD-Vin电源信号端子,芯片U1的脚42连接到Curreng-V信号端。

优选地,所述电磁炉的输出端连接有IGBT驱动电路,IGBT驱动电路的IGBT端的源极连接到芯片U1的脚10,IGBT端的栅极接电源输入,IGBT端的漏极接到二极管D8的输入端,二极管D8的输出端与IGBT端的源极相连后接到电源输出端子为电磁炉工作端供电。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明提出的基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法,通过预设温度值,同时由温度采样电路采集电磁炉面板的实时温度,并将温度信号传输给中央处理器,由中央处理器将接收到的温度值与预设的温度值进行对比,得到一个差值,将差值带入中央处理器内置的PID算法器内进行计算,得出的数据作为实际功率设定值,并将电流检测电路检测到的电流值以及电压采样电路采样到的电压值相乘,得到一个功率值,记为实际功率值,将设定的功率值减去实际功率值得到一个误差值Err1,将Err1带入公式:Output1=Kp1*Err1+∑Ki1*Err1,算出Output1值,将算出来的Output1值作为加热功率输出参数,将该加热功率输出参数按比例去降低IGBT的加热功率,即可实现降低锅底温度,实现对锅底控温,重复多个周期的加热功率调整和温度反馈,不断的对温度进行调整,使温度趋于预设的温度值,直至温度稳定在预设的温度值;整体可将锅底加热温度调至恒定状态,实现对锅底精确恒温加热。

附图说明

图1为本发明的恒温控制流程图;

图2为本发明的工作原理框图;

图3为本发明的温度采样电路图;

图4为本发明的电压采样电路图;

图5为本发明的电流采样电路图;

图6为本发明的IGBT驱动电路图;

图7为本发明的控制电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2,基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法,包括如下步骤:

第一步:预设工作温度值;

第二步:读取电磁炉面板实际的温度,并将读取到的温度信号传输给中央处理器;

第三步:中央处理器判断电磁炉面板实际温度是否大于预设工作温度值大于预设工作温度值:由PID算法,减去设置输出功率。

小于预设工作温度值:由PID算法,增大设置输出功率,功率的大小决定电磁炉面板温度高低。

第四步:读取电磁炉当前输入电压,将读取到的电压值传输给中央处理器;

第五步:读取电磁炉当前输入电流,将读取到的电压值传输给中央处理器;

第六步:中央处理器内置的算法器计算当前输入功率,即S4中读取的电压值乘以S5中读取的电流值,公式如下:P=UI;

第七步:中央处理器判断输入功率是否大于设置输入功率

大于输入功率:由PID算法,减小电磁炉工作开度。

小于输入功率:由PID算法,增大电磁炉工作开度,开度大小决定当前输入功率的大小。

请参阅图3,电磁炉面板温度读取采用温度采样电路,温度采样电路包括排针CN1、电阻R23、电阻R26、温度传感器电阻Rz、电容C11和TMAIN信号输出端子,温度传感器电阻Rz贴附在电磁炉面板上,温度传感器电阻Rz的输入端接在排针CN1的脚3上,温度传感器电阻Rz的输出端接在排针CN1的脚4上,排针CN1的脚1连接到电阻R26的输入端,并连接到电阻R23的输出端,电阻R23的输入端接+5V电源端供电,电阻R26的输出端接到TMAIN信号输出端子输出,并连接到电容C11的输入端,电容C11的输出端与排针CN1的脚2相连后接地。

请参阅图4,电磁炉的输入电压读取前对电磁炉输出电压进行采样,电压采样采用电压采样电路,电压采样电路包括电阻R35、电阻R36、电阻R38、电阻R48、电阻R43、电容C19和电容C20,电阻R35的输入端并联到电磁炉电源输入端的母线上,电阻R35的输出端与电阻R36的输入端电性连接,电阻R36的输出端与电阻R38的输入端电性连接,电阻R38的输出端连接到电阻R48的输入端,并连接到电阻R43的输入端和电容C20的输入端,电阻R48的输出端和电容C20的输出端均接地,电阻R43的输出端路连接到AD-Vin电源信号端子输出,并连接到电容C19的输入端,电容C19的输出端接地。

请参阅图5,电磁炉的输入电流读取前对电磁炉输出电流进行采样,电流采样采用电流采样电路,电流采样电路包括运算放大器IC6、电阻R42、电阻R48、电容C40、电阻R49、电阻R45和电容C16,运算放大器IC6的正极连接到电阻R42的输出端,并连接到电容C29的输入端,电阻R42的输入端串联到磁炉电源输入端的母线上,运算放大器IC6的负极连接到电容C29的输出端,并连接到电阻R48的输入端,电阻R48的输出端接地;所述运算放大器IC6的负极连接到电容C40的输入端,并连接到电阻R49的输入端,电容C40的输出端与电阻R49的输出端相连后连接到运算放大器IC6的输出端,运算放大器IC6的输出端连接到电阻R45的输入端,电阻R45的输出端连接到Curreng-V信号端输出,并连接到电容C16的输入端,电容C16的输出端接地。

请参阅图7,中央处理器内置主控电路,主控电路包括芯片U1,芯片U1的型号为PIC16F,芯片U1内置比较器,并外接PID算法器,PID算法器为一种基于FPGS的算法器,芯片U1的脚1连接到TMAIN信号输出端子,芯片U1的脚44连接到AD-Vin电源信号端子,芯片U1的脚42连接到Curreng-V信号端。

请参阅图6,电磁炉的输出端连接有IGBT驱动电路,IGBT驱动电路的IGBT端的源极连接到芯片U1的脚10,IGBT端的栅极接电源输入,IGBT端的漏极接到二极管D8的输入端,二极管D8的输出端与IGBT端的源极相连后接到电源输出端子为电磁炉工作端供电。

该基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法,使用状态如下:例如,当前电磁炉面板温度为120度,需调节到60度保温,需要如下流程:

1、使用者按下电磁炉的按键,把档位设置成60度。

2、温度传感器电阻Rz检测到温度信号,并通过TMAIN信号输出端子将温度信号传输给芯片U1,读取当前电磁炉面板的温度。

3、芯片U1将读取的温度值与预设的温度值(即档位设置的60度)进行对比,判断出检测到的温度高于设定的温度。

4、用设定的温度减去检测到的温度,得到一个负的误差值Err。

5、把Err带入公式:Output=Kp*Err+∑Ki*Err,因为Err是个负数,算出来的Output肯定比之前的小,把算出来的值作为实际功率的设定值。

6、电压采样电路采集输入的电压信号,电流采样电路采集输入的电流信号,芯片U1读取输入的电流值和电压值,并将得到的电流值和电压值做乘积,以得到实际输入的功率,得到的实际功率高于设定的输入功率。

7、采用设定的输入功率减去实际输入功率,得到一个负的误差值Err1,将Err1带入公式:Output1=Kp1*Err1+∑Ki1*Err1,因为Err1是个负数,算出来的Output1肯定比之前的小。

8、将算出来的Output1值作为加热功率输出参数,将该加热功率输出参数按比例去降低IGBT的加热功率,从而实现降低锅底温度,实现对锅底控温。

9、重复多个周期的加热功率调整和温度反馈,不断的对温度进行调整,使温度趋于预设的温度值,直至温度稳定在预设的温度值。

10、当芯片U1将读取的温度值与预设的温度值(即档位设置的60度)进行对比,判断出检测到的温度低于设定的温度,用设定的温度减去检测到的温度,得到一个正的误差值Err;把Err带入公式:Output=Kp*Err+∑Ki*Err,因为Err是个正数,算出来的Output肯定比之前的大,把算出来的值作为实际功率的设定值;将得到的电流值和电压值做乘积,得到实际输入的功率,得到的实际功率高于设定的输入功率,采用设定的输入功率减去实际输入功率,得到一个负的误差值Err1,将Err1带入公式:Output1=Kp1*Err1+∑Ki1*Err1,因为Err1是个正数,算出来的Output1肯定比之前的大;将算出来的Output1值作为加热功率输出参数,将该加热功率输出参数按比例去升高IGBT的加热功率,从而实现降低锅底温度,实现对锅底控温。

综上所述,本发明提出的基于电磁炉的功率及温度双闭环的恒温加热控制方法,通过预设温度值,同时由温度采样电路采集电磁炉面板的实时温度,并将温度信号传输给中央处理器,由中央处理器将接收到的温度值与预设的温度值进行对比,得到一个差值,将差值带入中央处理器内置的PID算法器内进行计算,得出的数据作为实际功率设定值,并将电流检测电路检测到的电流值以及电压采样电路采样到的电压值相乘,得到一个功率值,记为实际功率值,将设定的功率值减去实际功率值得到一个误差值Err1,将Err1带入公式:Output1=Kp1*Err1+∑Ki1*Err1,算出Output1值,将算出来的Output1值作为加热功率输出参数,将该加热功率输出参数按比例去降低IGBT的加热功率,即可实现降低锅底温度,实现对锅底控温,重复多个周期的加热功率调整和温度反馈,不断的对温度进行调整,使温度趋于预设的温度值,直至温度稳定在预设的温度值;整体可将锅底加热温度调至恒定状态,实现对锅底精确恒温加热。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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