一种加热测温电路、测温电路及烹饪装置

文档序号:254455 发布日期:2021-11-16 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 一种加热测温电路、测温电路及烹饪装置 (Heating temperature measurement circuit, temperature measurement circuit and cooking device ) 是由 江德勇 苏畅 郑量 马志海 江太阳 黄庶锋 雷俊 于 2020-05-12 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种加热测温电路、测温电路及烹饪装置,该加热测温电路包括:加热线圈,用于在通电时对金属物体进行加热;激励线圈和接收线圈,激励线圈在通电时产生交变磁场,使金属物体产生电涡流,接收线圈在电涡流作用下产生接收信号;开关电路,连接加热线圈,用于在进行温度测量时,使激励线圈通电,并切断加热线圈的导电通路。通过上述方式,能够防止加热线圈对测温信号的干扰,提高测温的精度。(The application discloses heating temperature measurement circuit, temperature measurement circuit and culinary art device should heat the temperature measurement circuit and include: a heating coil for heating the metal object when energized; the device comprises an excitation coil and a receiving coil, wherein the excitation coil generates an alternating magnetic field when being electrified, so that a metal object generates an eddy current, and the receiving coil generates a receiving signal under the action of the eddy current; and a switching circuit connected to the heating coil for energizing the exciting coil and cutting off the conduction path of the heating coil when measuring the temperature. By the mode, the heating coil can be prevented from interfering with temperature measurement signals, and the temperature measurement precision is improved.)

一种加热测温电路、测温电路及烹饪装置

技术领域

本申请涉及温度检测技术领域,特别是涉及一种加热测温电路、测温电路及烹饪装置。

背景技术

一般,在对金属物体进行加热时,需要对金属物体的温度进行检测和控制,以烹饪装置为例,为了实现对烹饪装置的良好控制,使烹饪装置对金属物体进行加热,需要测量金属物体的温度。例如,采用设定的加热曲线对金属物体进行加热,需要检测金属物体的温度是否满足设定的加热曲线,再比如,当金属物体温度异常时,可以使烹饪装置暂停加热。

现有的一种方式是通过热敏电阻来检测金属物体的温度,但是由于热敏电阻的位置设置问题,导致温度检测不准确,并且对金属物体的局部位置的温度突变检测也不够灵敏。

发明内容

为解决上述问题,本申请提供了一种加热测温电路、测温电路及烹饪装置,能够防止加热线圈对测温信号的干扰,提高测温的精度。

本申请采用的一个技术方案是:提供一种加热测温电路,该加热测温电路包括:加热线圈,用于在通电时对金属物体进行加热;激励线圈和接收线圈,激励线圈在通电时产生交变磁场,使金属物体产生电涡流,接收线圈在电涡流作用下产生接收信号;开关电路,连接加热线圈,用于在进行温度测量时,使激励线圈通电,并切断加热线圈的导电通路。

其中,开关电路还用于在未进行温度测量时,使加热线圈和激励线圈均通电。

其中,加热线圈和激励线圈串联设置,开关电路的两端分别连接加热线圈的两端,开关电路在温度测量时导通,以切断加热线圈的导电通路。

其中,开关电路还用于在未进行温度测量时,使加热线圈通电,并切断激励线圈的导电通路。

其中,加热线圈和激励线圈并联设置,开关电路包括一选择开关,选择开关分别加热线圈和激励线圈的一端,加热线圈和激励线圈另一端相连接,选择开关用于在进行温度测量时,选择性导通激励线圈的导电通路,在未进行温度测量时,选择性导通加热线圈的导电通路。

其中,加热线圈和激励线圈为同一线圈的两段。

其中,接收线圈包括第一差分线圈和第二差分线圈,第一差分线圈和第二差分线圈的一个同名端连接,第一差分线圈和第二差分线圈的另一个同名端产生接收信号,其中,第一差分线圈或第二差分线圈与加热线圈同轴设置。

其中,测温区间的驱动频率为15KHz-60KHz。

本申请采用的另一个技术方案是:提供一种测温电路,测温电路与加热电路分别单独设置,用于对金属物体进行加热和测温,测温电路包括串联的采样电路、激励线圈和接收线圈;采样电路在通电时,对激励信号进行采样;激励线圈在通电时产生交变磁场,使金属物体产生电涡流;接收线圈在电涡流作用下产生接收信号;其中,激励信号和接收信号用于确定金属物体的温度。

其中,接收线圈包括第一差分线圈和第二差分线圈,第一差分线圈和第二差分线圈的一个同名端连接,第一差分线圈和第二差分线圈的另一个同名端产生接收信号,其中,第一差分线圈或第二差分线圈与加热线圈同轴设置。

其中,测温电路还包括谐振电容,谐振电容与激励线圈并联。

其中,测温电路还包括谐振电容,谐振电容与激励线圈串联。

其中,测温电路还包括:激励源;驱动电路,采样电路、激励线圈和接收线圈串联于激励源和驱动电路之间的导电通路上;驱动电路由驱动信号控制,以实现导通和关闭。

本申请采用的另一个技术方案是:提供一种烹饪装置,该烹饪装置包括上述的加热测温电路,或如上述的测温电路。

本申请提供的加热测温电路包括:加热线圈,用于在通电时对金属物体进行加热;激励线圈和接收线圈,激励线圈在通电时产生交变磁场,使金属物体产生电涡流,接收线圈在电涡流作用下产生接收信号;开关电路,连接加热线圈,用于在进行温度测量时,使激励线圈通电,并切断加热线圈的导电通路。通过上述方式,使得在测温时,加热线圈断电,不会影响激励线圈和接收线圈的信号,进一步得到温度测量的更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。其中:

图1是本申请提供的烹饪装置一实施例的结构示意图;

图2是本申请提供的加热测温电路第一实施例的电路示意图;

图3是本申请提供的加热测温电路第二实施例的电路示意图;

图4是本申请激励线圈、接收线圈、金属物体的等效电路图;

图5是申请请提供的加热测温电路第三实施例的电路示意图;

图6是图5的电路工作时的波形示意图;

图7是申请请提供的加热测温电路第四实施例的电路示意图;

图8是本申请提供的加热电路的电路示意图;

图9是本申请提供的测温电路第一实施例的电路示意图;

图10是图8和图9中加热电路和测温电路的波形示意图;

图11是本申请提供的测温电路第二实施例的电路示意图;

图12是本申请提供的线圈盘一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请,而非对本申请的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1,图1是本申请提供的烹饪装置一实施例的结构示意图,该烹饪装置10包括面板11、加热线圈12、激励线圈(图1未示)和接收线圈13。

其中,面板11包括第一侧面和第二侧面,其中的第一侧面为加热面,用于放置金属物体20,加热线圈12、激励线圈(图1未示)和接收线圈13设置于第二侧面。可选地,面板11采用非金属材料制作。

其中,加热线圈12在通电时产生交变磁场,金属物体在该交变磁场的作用下产生电涡流,以实现加热线圈12对金属物体20(锅具)的加热。

在测量金属物体的温度时,对激励线圈提供激励信号,以使激励线圈产生交变磁场,金属物体在交变磁场的作用下产生电涡流,电涡流进一步通过电磁感应使接收线圈产生接收信号,根据激励信号和接收信号确定金属物体的测量温度。

结合图2,图2是本申请提供的加热测温电路第一实施例的电路示意图,该加热测温电路包括电源输入端L/N、保险管F1、整流桥D1、扼流圈L1、滤波电容C1、谐振电容C2,采样线圈L3(用于采集激励信号Ui)、加热线圈LX1、功率管IGBT、激励电源VSS、二极管D4、激励线圈LX2。

在一可选的实施例中,接收线圈13包括第一差分线圈Ls1和第二差分线圈Ls2,其中,Ls1、Ls2同名端相连,消除加热线圈LX1带来的影响,获取差分信号。在一可选的实施例中,第一差分线圈Ls1和加热线圈12同轴设置。在一实施例中,第一差分线圈Ls1可以设置在加热线圈12的正上方,在另一实施例中,第一差分线圈Ls1和加热线圈12设置在同一平面,且第一差分线圈Ls1设置在加热线圈12的内部。当然,在其他实施例中,第一差分线圈Ls1和加热线圈12也可以采用其他方式设置,这里不一一列举。

结合图3,图3是本申请提供的加热测温电路第二实施例的电路示意图,该加热测温电路包括电源输入端L/N、保险管F1、整流桥D1、扼流圈L1、滤波电容C1、谐振电容C2,采样线圈L3(用于采集激励信号Ui)、加热线圈LX1、功率管IGBT、激励电源VSS、二极管D4、激励线圈LX2。

另外,该加热测温电路还包括过零电路(由二极管D2、D3,电阻R1、R2、R3,比较器CMP1构成)、IGBT驱动模块DR1、主控芯片IC1。其中,过零电路用于检测电源电压是否接近0,以使得主动芯片IC1根据电源电压,输出相应的驱动控制信号。

下面对温度检测原理进行说明:

当激励线圈靠近金属物体(金属)时,金属物体表面受到交变磁场作用产生电涡流,此时激励线圈产生电涡流的等效电路,如图4所示,图4是本申请激励线圈、接收线圈、金属物体的等效电路图,其中Rz为金属物体等效电阻,Lz为金属物体等效电感,涡流电流可以表示为:Iz=I3·jωM/(Rz+jωLz);其中,M为激励线圈和金属物体之间的互感。

当温度变化时,Lz基本保持不变,而Rz=f(t)随温度发生变化,因而Iz与I3的相位差如下,且该相位差随温度发生变化。

Δφ=∠Iz-∠I3=π/2-arctan(ωLz/Rz)=arctan(Rz/ωLz)

为准确测量涡流电流Iz,在一实施例中采用一对差分线圈接收信号,其中Ls1、Ls2分别是第一差分线圈和第二差分线圈的自电感;Ms1、Ms2分别是移除金属物体后第一差分线圈和第二差分线圈与激励线圈之间的互感;Mz1、Mz2分别是第一差分线圈和第二差分线圈与金属物体之间的互感。在本实施例中,要求Ms1=Ms2,Mz1≠Mz2,第一差分线圈和第二差分线圈的另一对同名端之间的信号作为接收信号Usr,由于激励线圈在第一差分线圈和第二差分线圈上的感应电压相互抵消,因而不会影响金属物体上的涡流电流感应到差分接收线圈上的信号,差分接收线圈的开路输出电压(即接收信号Usr)为:

Usr=Iz·jω(Mz1-Mz2)=I3·jωM·jω(Mz1-Mz2)/(Rz+jωLz)

因此,只要测量Usr与I3的相位差,即可计算得到金属物体的温度值;故本实施例的测量过程为:(1)在激励线圈上输出固定频率的正弦波或方波;(2)测量接收信号Usr与激励线圈基波电流的相位差;(3)根据相位差计算被测导体的温度。

经过实践发现,上述实施例的温度检测不够准确,下面再通过一实施例对上述实施方式进行改进。

可以理解地,由于加热线圈LX1和激励线圈LX2串联,虽然一般在输入电源接近0点时进行温度测量,但是加热线圈还是会对激励线圈、接收线圈产生影响,所以,在一实施例中,可以设置一开关电路,在进行温度测量时,使激励线圈通电,并切断加热线圈的导电通路。这样,在温度测量时,加热线圈就不会对外部电路产生作用。下面通过几种实施例进一步说明。

参阅图5,图5是申请请提供的加热测温电路第三实施例的电路示意图,该加热测温电路包括电源输入端L/N、保险管F1、整流桥D1、扼流圈L1、滤波电容C1、谐振电容C2,采样线圈L3、加热线圈LX1、功率管IGBT、激励电源VSS、二极管D4、激励线圈LX2。

在本实施例中,加热线圈LX1和激励线圈LX2串联,该加热测温电路还包括一开关K1,开关K1的两端分别连接加热线圈LX1的两端,开关K1在温度测量时导通,以切断加热线圈LX1的导电通路。

可以理解地,在本实施例中,在加热时,开关K1切断,加热线圈LX1和激励线圈LX2同时作为加热使用。

可选地,本实施例中的开关K1可以是三极管、MOS管等具有开关功能的晶体管,可由主控芯片来控制其导通和关闭。

下面结合图6,图6是图5的电路工作时的波形示意图。

在电源电压零点附近,进入测量区间,区间范围在0.01ms~2ms。此时K1闭合,切换LX2单独工作。正常加热时,K1断开,LX1和LX2共同参与谐振。

参阅PPG波形,在加热区间时,fx为正常功率维持频率,测量区间的驱动频率为f0,f0的范围宽度为15KHz~60KHz。在一可选的实施例中,f0为15~45KHz。其中,f0可以设置为一个固定值,这样信号一致性好。在本实施例中,频率值低于本系统的自由谐振频率。

在本实施例中,通过在加热线圈LX1上并联一个开关,可以通过该开关使加热线圈LX1短路,在加热时,断开开关,加热线圈LX1和激励线圈LX2串联,在测温时,关闭开关,加热线圈LX1短路,仅激励线圈LX2处于导电通路中。通过上述方式,在加热时可以将激励线圈LX2也作为加热使用,可以增加加热面积,提高加热效率。

参阅图7,图7是申请请提供的加热测温电路第四实施例的电路示意图,该加热测温电路包括电源输入端L/N、保险管F1、整流桥D1、扼流圈L1、滤波电容C1、谐振电容C2,采样线圈L3、加热线圈LX1、功率管IGBT、激励电源VSS、二极管D4、激励线圈LX2。

在本实施例中,加热线圈LX1和激励线圈LX2并联,该加热测温电路还包括一选择开关K2,选择开关K2分别加热线圈LX1和激励线圈LX2的一端,加热线圈LX1和激励线圈LX2另一端相连接,选择开关K2用于在进行温度测量时,选择性导通激励线圈K2的导电通路,在未进行温度测量时,选择性导通加热线圈K1的导电通路。

可以理解地,在本实施例中,在加热时,仅有加热线圈LX1作为加热使用。

可选地,本实施例中的选择开关K2可以是单刀双掷开关,可由主控芯片来控制其导通方向。

本实施例的工作原理与上述图6类似,这里不再赘述。

在本实施例中,通过一个单刀双掷开关在加热线圈LX1和激励线圈LX2之间切换,可以保证同一时刻只有一个线圈接入导电通路,避免了两个线圈之间的信号相互干扰。

区别于现有技术,本实施例提供的加热测温电路包括:加热线圈,用于在通电时对金属物体进行加热;激励线圈和接收线圈,激励线圈在通电时产生交变磁场,使金属物体产生电涡流,接收线圈在电涡流作用下产生接收信号;开关电路,连接加热线圈,用于在进行温度测量时,使激励线圈通电,并切断加热线圈的导电通路。通过上述方式,使得在测温时,加热线圈断电,不会影响激励线圈和接收线圈的信号,进一步得到温度测量的更加准确。

可以理解地,为了防止加热线圈对激励线圈的干扰,也可以将加热电路和测温电路分别设置。

参阅图8,图8是本申请提供的加热电路的电路示意图,该加热电路包括整流桥D1、扼流圈L1、滤波电容C1、谐振电容C2,加热线圈LX1、功率管IGBT。另外,结合图2,该加热电路还可以包括电源输入端L/N、保险管F1等,同样,结合图3,该加热电路还可以包括过零电路、主控芯片、驱动电路等,这里不再赘述。

参阅图9,图9是本申请提供的测温电路第一实施例的电路示意图,该测温电路包括激励电源VSS、采样线圈L3、接收线圈(包括Ls1和Ls2)、激励线圈LX2、谐振电容CX2、功率管Q1、二极管D2。

其中,激励线圈LX2和谐振电容CX2并联。

参阅图10,图10是图8和图9中加热电路和测温电路的波形示意图。在加热时,通过PPG波形控制IGBT的高速通断,在测量时,通过PWM控制Q1高速通断。其工作频率范围在15KHz~60KHz。在一实施例中,可以选择为15~45KHz。

在上述实施例中,PPG波形和PWM波形可由主控芯片产生。

参阅图11,图11是本申请提供的测温电路第二实施例的电路示意图,该测温电路包括激励电源VSS、采样线圈L3、接收线圈(包括Ls1和Ls2)、激励线圈LX2、谐振电容CX2、功率管Q1、二极管D2。

其中,激励线圈LX2和谐振电容CX2串联。

本实施例与上述图9的实施例原理类似,这里不再赘述。

区别于现有技术,本实施例提供的测温电路包括串联的采样电路、激励线圈和接收线圈;采样电路在通电时,对激励信号进行采样;激励线圈在通电时产生交变磁场,使金属物体产生电涡流;接收线圈在电涡流作用下产生接收信号;其中,通过激励信号和接收信号,确定金属物体的温度。通过上述方式,将加热电路和测温电路分开设置,在测温时,可以不对加热电路进行驱动,这样,加热线圈断电,不会影响激励线圈和接收线圈的信号,进一步得到温度测量的更加准确。

参阅图12,图12是本申请提供的线圈盘一实施例的结构示意图,该线圈盘120包括第一线圈121和第二线圈122,第一线圈121和第二线圈122首尾相连共同形成一个整体的线圈盘120。

进一步,该线圈盘120还包括第一连接端a、第二连接端b和第三连接端c,其中,第一连接端a和第三连接端c为外部连接端,第二连接端为第一线圈121和第二线圈122的连接点。

结合上述实施例中的电路,第一线圈121和第二线圈122可以作为加热线圈和激励线圈实现串联或者并联。例如,将第一连接端a和第三连接端c连接,就可以实现加热线圈和激励线圈实现的并联。

可以理解地,上述的方法可以程序数据的形成存储于存储介质中,并可以由图3的实施例中提供的主控芯片IC1来执行实现。在一实施例中,该主控芯片IC1可以是烹饪装置中的主控芯片,该烹饪装置可以是电磁炉。

本实施例中提供的线圈盘,由于在两端和线圈中间均设置有连接端,可以灵活的对线圈的不同端点进行连接以形成不同的连接方式,即至少包括两个线圈段的串联和并联。通过上述方式,可以在不改变线圈的结构的情况下,实现多种的连接方式,方便对电路进行改变,还能够节省空间,有利于实现电子器件的轻便。

在本申请所提供的几个实施方式中,应该理解到,所揭露的方法以及设备,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的,例如,所述模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外,在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅为本申请的实施方式,并非因此限制本申请的专利范围,凡是根据本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

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