CN105203862A - 一种商用电磁灶负载检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用电磁灶负载检测装置，包括高压主回路、IGBT模块、IGBT驱动模块、取样滤波模块、MCU处理器以及电磁感应线圈，高压主回路电流输入端与市电连接，MCU处理器的信号输出端连接IGBT驱动模块的信号输入端，IGBT驱动模块的信号输出端连接IGBT模块，IGBT模块连接高压主回路的信号输入端；MCU处理器的信号输入端通过取样滤波模块连接高压主回路；高压主回路连接电磁感应线圈。还公开了一种商用电磁灶负载检测方法。本发明不仅简单、实用、方便，降低电路设计成本；而且实现三重检测，提高了负载检测的可靠性、稳定性并使负载检测的能量损耗接近零，提升了产品的竞争力。

Description

一种商用电磁灶负载检测装置及方法

技术领域

本发明涉及商用电磁炉技术，尤其涉及一种商用电磁灶负载检测装置及方法。

背景技术

传统的家用电磁灶和商用电磁灶负载检测常取样工频侧的电流或者高频侧的电流进行负载检测，该方法的缺点是必须使电磁灶工作一段时间，并且需要在高压侧串联电流互感器，利用电流互感器的次级输出进行检测，不仅造成能量浪费，而且电路结构复杂繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种商用电磁灶负载检测装置及方法，直接对高压主回路的旁路滤波电容电压进行取样、检测，不仅简单、实用、方便，而且可以大大优化电路设计，降低电路设计成本，提升产品的竞争力。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种商用电磁灶负载检测装置，其特征在于，包括高压主回路、IGBT模块、IGBT驱动模块、取样滤波模块、MCU处理器以及电磁感应线圈，所述高压主回路电流输入端与市电连接，MCU处理器的信号输出端连接IGBT驱动模块的信号输入端，IGBT驱动模块的信号输出端连接IGBT模块，IGBT模块连接高压主回路的信号输入端；MCU处理器的信号输入端通过取样滤波模块连接高压主回路；高压主回路连接电磁感应线圈。

进一步地，还包括用于检测电磁感应线圈上方是否有负载的光学传感器，所述光学传感器与MCU处理器连接。

进一步地，还包括用于检测负载重量的压力传感器，所述压力传感器通过信号放大滤波电路与MCU处理器连接。

进一步地，还包括与MCU处理器连接的报警器。

进一步地，所述高压主回路包括整流桥电路、差模扼流圈L1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电磁感应线圈，其中，整流桥电路的引脚2和引脚3与市电连接，差模扼流圈L1的A端与整流桥电路的引脚1连接，差模扼流圈L1的B端连接连接电容C4；电容C4的另一端连接单相整流桥模块引脚4，电容C3的两端分别连接整流桥电路的引脚1和引脚4；电容C2的一端与差模扼流圈L1的B端连接，电容C2的另一端连接电容C5，电容C5的另一端连接整流桥电路的引脚4；电容C1的一端分别连接差模扼流圈L1的B端和IGBT模块的第一信号输出端，电容C1的另一端连接电容C6，电容C6的另一端分别连接整流桥电路的引脚4和IGBT模块的第二信号输出端，电容C2和电容C5的连接端连接电磁感应线圈的一端，电容C1和电容C6的连接端分别连接电磁感应线圈的另一端和IGBT模块的第三信号输出端；差模扼流圈L1的B端连接取样滤波模块的信号输入端。

为解决上述技术问题，本发明还提出了一种商用电磁灶负载检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，光学传感器每隔预定时间检测电磁感应线圈上方的负载信息并传输给MCU处理器；

步骤2，MCU处理器判断是否有负载覆盖在电磁感应线圈的上方，如有负载，则进入下一步骤，如果没有负载，重复步骤1；

步骤3，压力传感器检测负载的重量信息并传输给MCU处理器；

步骤4，MCU处理器对负载的重量与设定的参考重量范围Vp行比较,如果负载的重量不在参考重量范围Vp内，则进入步骤8，如果负载的重量信息在参考重量范围Vp内，则进入下一步骤；

步骤5，高压主回路正常工作，MCU处理器每隔预定时间向IGBT驱动模块发出一个锅检脉冲信号，IGBT驱动模块驱动IGBT模块工作；

步骤6，取样滤波模块获取高压主回路的工作电压信号直接输送给MCU处理器；

步骤7，MCU处理器对输送的工作电压信号跟设定的基准电压进行比较，如果工作电压信号Vc1大于基准电压△V，此时MCU处理器做出无负载或者负载不合适的判断，则进入步骤8；如果工作电压信号Vc1小于基准电压△V，此时MCU处理器做出有负载且负载适合的判断，进而启动加热程序，直接对负载进行加热；

步骤8，启动报警器报警，并且不启动加热。

进一步地，所述MCU处理器输出的锅检脉冲信号为双路互补带有死区的IGBT驱动信号。

上述技术方案至少具有如下有益效果：本发明采用直接对高压主回路的旁路滤波电容电压进行取样、检测，不仅简单、实用、方便，而且可以大大优化电路设计，降低电路设计成本；利用光学传感器以及压力传感器对负载的尺寸大小和负载的重量进行检测，并利用高压主回路的旁路电容电压对负载材质进行检测，实现三重检测，大大提高了负载检测的可靠性、稳定性并使负载检测的能量损耗接近零，提升了产品的竞争力。

附图说明

图1是本发明商用电磁灶负载检测装置的原理框图。

图2是本发明商用电磁灶负载检测装置的电路原理图。

图3是本发明商用电磁灶负载检测装置中IGBT驱动信号的波形图。

图4是本发明商用电磁灶负载检测装置中工作电压信号Vc1与设定基准电压△V的比较图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例一

本发明提供的是一种商用电磁灶负载检测装置，用于解决目前传统的家用电磁灶和商用电磁灶负载检测通过取样工频侧的电流或者高频侧的电流进行负载检测，必须在高压侧串联电流互感器，利用电流互感器的次级输出进行检测，造成电路结构复杂繁琐的问题。

如图1、图2所示，本发明实施例的商用电磁灶负载检测装置包括高压主回路1、IGBT模块2、IGBT驱动模块3、取样滤波模块4、MCU处理器5以及电磁感应线圈6，所述高压主回路1电流输入端与市电连接，MCU处理器5的信号输出端连接IGBT驱动模块3的信号输入端，IGBT驱动模块3的信号输出端连接IGBT模块2，IGBT模块2连接高压主回路1的信号输入端；MCU处理器5的信号输入端通过取样滤波模块4连接高压主回路1；高压主回路1连接电磁感应线圈6。其中，高压主回路1包括整流桥电路11、差模扼流圈L1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电磁感应线圈，其中，整流桥电路11的引脚2和引脚3与市电连接，差模扼流圈L1的A端与整流桥电路11的引脚1连接，差模扼流圈L1的B端连接连接电容C4；电容C4的另一端连接单相整流桥模块引脚4，电容C3的两端分别连接整流桥电路11的引脚1和引脚4；电容C2的一端与差模扼流圈L1的B端连接，电容C2的另一端连接电容C5，电容C5的另一端连接整流桥电路11的引脚4；电容C1的一端分别连接差模扼流圈L1的B端和IGBT模块2的第一信号输出端，电容C1的另一端连接电容C6，电容C6的另一端分别连接整流桥电路11的引脚4和IGBT模块2的第二信号输出端，电容C2和电容C5的连接端连接电磁感应线圈6的一端，电容C1和电容C6的连接端分别连接电磁感应线圈6的另一端和IGBT模块2的第三信号输出端；差模扼流圈L1的B端连接取样滤波模块4的信号输入端。

在本实施例中，还包括用于检测电磁感应线圈6上方是否有负载的光学传感器7和用于检测负载重量的压力传感器8，光学传感器7与MCU处理器5连接，压力传感器8通过信号放大滤波电路10与MCU处理器5连接。具体地，在具体实施中，光学传感器7安装在电磁灶的电磁感应线圈6上，光学传感器7的安装位置位于电磁感应线圈6半径的2/3处，这样有利于光学传感器7感知电磁感应线圈6上方的光线强弱；压力传感器8安装在电磁灶的耐高温透明微晶玻璃面板下方，当有负载压在耐高温透明微晶上的时候，压力传感器8对负载的重量进行检测，以判断是否放上重量合适的负载。在工作中，MCU处理器5间歇性的查询光学传感器7的信号，判断是否有负载遮住光学传感器7以及负载的大小是否合适；如果没有检测到电磁灶上放有负载或者负载的尺寸不合适，则继续检测光学传感器7的信号，当有适宜大小的物体遮住光学传感器7时，MCU处理器5同时启动压力传感器8的AD采样输入，MCU处理器5对采集的负载重量与设定的参考重量范围Vp行比较,如果负载的重量信息不在参考重量范围Vp内，则不启动加热，如果负载的重量信息在参考重量范围Vp内，则继续判断负载的材质是否合适加热，MCU处理器5每隔预定时间向IGBT驱动模块3发出一个锅检脉冲信号，IGBT驱动模块3驱动IGBT模块2工作，取样滤波模块4获取高压主回路1的工作电压信号直接输送给MCU处理器5，MCU处理器5对输送的工作电压信号跟设定的基准电压进行比较，如果工作电压信号Vc1大于基准电压△V，此时MCU处理器5做出无负载或者负载不合适的判断，则不启动加热；如果工作电压信号Vc1小于基准电压△V，此时MCU处理器5做出有负载且负载适合的判断，进而启动加热程序，直接对负载进行加热。因此，本实施例利用光学传感器7以及压力传感器8对负载的尺寸大小和负载的重量进行检测，并利用高压主回路1的旁路电容电压对负载材质进行检测，实现三重检测，大大提高了负载检测的可靠性、稳定性并使负载检测的能量损耗接近零，提升了产品的竞争力。

实施例二

本发明实施例的商用电磁灶负载检测方法包括以下步骤：

步骤1，光学传感器7每隔预定时间检测电磁感应线圈6上方的负载信息并传输给MCU处理器5；

步骤2，MCU处理器5判断是否有负载覆盖在电磁感应线圈6的上方，如有负载，则进入下一步骤，如果没有负载，重复步骤1；

步骤3，压力传感器8检测负载的重量信息并传输给MCU处理器5；

步骤4，MCU处理器5对负载的重量与设定的参考重量范围Vp进行比较,如果负载的重量不在参考重量范围Vp内，则进入步骤8，如果负载的重量信息在参考重量范围Vp内，则进入下一步骤；

步骤5，高压主回路1正常工作，MCU处理器5每隔预定时间向IGBT驱动模块3发出一个锅检脉冲信号，IGBT驱动模块3驱动IGBT模块2工作；

步骤6，取样滤波模块4获取高压主回路1的工作电压信号直接输送给MCU处理器5；

步骤7，MCU处理器5对输送的工作电压信号跟设定的基准电压进行比较，如果工作电压信号Vc1大于基准电压△V，此时MCU处理器5做出无负载或者负载不合适的判断，则进入步骤8；如果工作电压信号Vc1小于基准电压△V，此时MCU处理器5做出有负载且负载适合的判断，进而启动加热程序，直接对负载进行加热；

步骤8，不启动加热。

商用电磁灶主回路为半桥回路，工作时，光学传感器7根据光线的强弱变化输送信号给MCU处理器5，MCU处理器5根据光学传感器7的检测数据判断是否有负载覆盖在电磁感应线圈6的上方，并且判断该负载的尺寸大小是否合适；压力传感器8采集电磁灶的耐高温透明微晶玻璃面板上的压力信号，压力传感器8将采集到的压力信号通过信号放大滤波电路10进行放大跟滤波处理，经过处理的信号输送给MCU处理器5的AD采样输入口，MCU处理器5内部设定的参考重量范围Vp，如果负载的重量不在参考重量范围Vp内，比如负载的重量小于参考重量范围Vp的最小值，说明负载重量太轻，为其他不适宜加热的物体，如果负载的重量大于参考重量范围Vp的最大值，说明负载重量太重，超过了本设备的承重范畴，MCU处理器5启动报警器9报警，并且不启动加热，或者出现故障提示，当负载的重量信息在参考重量范围Vp内时，则继续判断该负载材质是否为适宜加热的锅具类，MCU处理器5输出双路互补带有死区的IGBT驱动信号给IGBT驱动模块3，IGBT驱动模块3驱动IGBT模块2工作，该IGBT驱动信号的波形如图3所示，为时序互补的上下桥臂若干个脉冲，脉冲持续时间为T。高压滤波电容C4上的工作电压信号Vc1经过取样滤波模块4处理后直接输送给MCU处理器5的AD输入口进行计算和处理。如果此时没有负载或者负载很轻的话，输送给MCU处理器5的AD采样信号值较大，如图4所示，与设定值△V进行比较，如果工作电压信号Vc1大于基准电压△V，此时MCU处理器5便可以做出无负载或者负载不合适的判断，不启动加热；如果工作电压信号Vc2小于基准电压△V，如图3所示，此时MCU处理器5做出有负载且负载适合的判断，进而启动加热程序，直接对负载进行加热。

本发明采用直接对高压主回路1的旁路滤波电容电压进行取样、检测，不仅简单、实用、方便，而且可以大大优化电路设计，降低电路设计成本；利用光学传感器7以及压力传感器8对负载的尺寸大小和负载的重量进行检测，并利用高压主回路1的旁路电容电压对负载材质进行检测，实现三重检测，大大提高了负载检测的可靠性、稳定性并使负载检测的能量损耗接近零，提升了产品的竞争力。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种商用电磁灶负载检测装置，其特征在于，包括高压主回路、IGBT模块、IGBT驱动模块、取样滤波模块、MCU处理器以及电磁感应线圈，所述高压主回路电流输入端与市电连接，MCU处理器的信号输出端连接IGBT驱动模块的信号输入端，IGBT驱动模块的信号输出端连接IGBT模块，IGBT模块连接高压主回路的信号输入端；MCU处理器的信号输入端通过取样滤波模块连接高压主回路；高压主回路连接电磁感应线圈。

2.如权利要求1所述的商用电磁灶负载检测装置，其特征在于，还包括用于检测电磁感应线圈上方是否有负载的光学传感器，所述光学传感器与MCU处理器连接。

3.如权利要求1所述的商用电磁灶负载检测装置，其特征在于，还包括用于检测负载重量的压力传感器，所述压力传感器通过信号放大滤波电路与MCU处理器连接。

4.如权利要求1所述的商用电磁灶负载检测装置，其特征在于，还包括与MCU处理器连接的报警器。

5.如权利要求1所述的商用电磁灶负载检测装置，其特征在于，所述高压主回路包括整流桥电路、差模扼流圈L1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电磁感应线圈，其中，整流桥电路的引脚2和引脚3与市电连接，差模扼流圈L1的A端与整流桥电路的引脚1连接，差模扼流圈L1的B端连接连接电容C4；电容C4的另一端连接单相整流桥模块引脚4，电容C3的两端分别连接整流桥电路的引脚1和引脚4；电容C2的一端与差模扼流圈L1的B端连接，电容C2的另一端连接电容C5，电容C5的另一端连接整流桥电路的引脚4；电容C1的一端分别连接差模扼流圈L1的B端和IGBT模块的第一信号输出端，电容C1的另一端连接电容C6，电容C6的另一端分别连接整流桥电路的引脚4和IGBT模块的第二信号输出端，电容C2和电容C5的连接端连接电磁感应线圈的一端，电容C1和电容C6的连接端分别连接电磁感应线圈的另一端和IGBT模块的第三信号输出端；差模扼流圈L1的B端连接取样滤波模块的信号输入端。

6.一种商用电磁灶负载检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，光学传感器每隔预定时间检测电磁感应线圈上方的负载信息并传输给MCU处理器；

步骤2，MCU处理器判断是否有负载覆盖在电磁感应线圈的上方，如有负载，则进入下一步骤，如果没有负载，重复步骤1；

步骤3，压力传感器检测负载的重量信息并传输给MCU处理器；

步骤4，MCU处理器对负载的重量与设定的参考重量范围Vp行比较,如果负载的重量不在参考重量范围Vp内，则进入步骤8，如果负载的重量信息在参考重量范围Vp内，则进入下一步骤；

步骤5，高压主回路正常工作，MCU处理器每隔预定时间向IGBT驱动模块发出一个锅检脉冲信号，IGBT驱动模块驱动IGBT模块工作；

步骤6，取样滤波模块获取高压主回路的工作电压信号直接输送给MCU处理器；

步骤7，MCU处理器对输送的工作电压信号跟设定的基准电压进行比较，如果工作电压信号Vc1大于基准电压△V，此时MCU处理器做出无负载或者负载不合适的判断，则进入步骤8；如果工作电压信号Vc1小于基准电压△V，此时MCU处理器做出有负载且负载适合的判断，进而启动加热程序，直接对负载进行加热；

步骤8，启动报警器报警，并且不启动加热。

7.如权利要求6所述的商用电磁炉非隔离式锅具检测方法，其特征在于，所述MCU处理器输出的锅检脉冲信号为双路互补带有死区的IGBT驱动信号。