电磁炉的锅检原理

小小电磁炉 蕴含大智慧 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