CN203240625U - 一种微波炉控制设备和微波炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种微波炉控制设备和微波炉，其中控制设备包括：采集器，设置于所述微波炉的烹饪腔内；处理器，用于按照预设周期接收当前食物温度数字信号和当前食物湿度数字信号所产生的采样中断信号、响应该采样中断信号控制模糊PID控制器，以及控制循环直至当前温度达到所述设定温度，所述处理器的输出端与模糊PID控制器连接；所述模糊PID控制器根据模糊PID算法计算得到数字控制量；磁控管控制装置，包括：与所述模糊PID控制器的输出端连接的数模转换器，与所述数模转换器的输出端连接的磁控管脉冲控制器。本实用新型实施例，增加了温度控制的精度，既能获得预设加热效果，也提高了使用的方便性。

Description

一种微波炉控制设备和微波炉

技术领域

本实用新型涉及微波炉控制技术领域，更具体地说，涉及一种微波炉控制设备和微波炉。 

背景技术

微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波炉由电源，磁控管，控制电路、烹调腔和波导等组成，所述波导在控制电路将磁控管产生的微波功率传输到炉腔，以加热食物。 

现有的微波炉控制设备基于使用者针对不同食物在操作面板上输入烹饪时间、食物种类和重量等加热参数，通过使用者不断摸索以达到较适宜的加热温度。 

从而现有的微波炉控制设备和微波炉，存在加热控制精度差和使用不方便的技术缺陷。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种微波控制炉设备和微波炉，以实现提高微波炉控制精度且方便使用的技术目的。 

一方面，本实用新型实施例公开了： 

一种微波炉控制设备，包括： 

采集器，：设置于所述微波炉的烹饪腔内； 

处理器，用于按照预设周期接收当前食物温度数字信号和当前食物湿度数字信号所产生的采样中断信号、响应该采样中断信号控制模糊PID控制器，以及控制循环直至当前温度达到所述设定温度，所述处理器的输出端与模糊PID控制器连接； 

所述模糊PID控制器，将所述当前食物温度和所述当前食物湿度，以及接收的设定温度根据模糊PID算法计算得到数字控制量； 

磁控管控制装置，包括： 

与所述模糊PID控制器的输出端连接的数模转换器，将所述数字控制量转换得到模拟控制量； 

以及， 

与所述数模转换器的输出端连接的磁控管脉冲控制器，所述磁控管脉冲控制器将所述模拟控制量脉宽调制PWM得到模拟脉冲控制信号，并利用所述模拟脉冲控制信号控制所述磁控管输入功率。 

可选地： 

所述采集器包括： 

多个设置于烹饪腔内壁且正对旋转盘的红外线温度传感装置； 

多个设置于所述微波炉排气孔周围的湿度传感器。 

可选地： 

所述红外线温度传感装置包括： 

红外线热电堆传感器、放大电路、温度补偿电路和低通滤波电路，其中： 

所述红外线热电堆传感器的输出端连接所述放大电路； 

所述放大电路的输出端连接所述温度补偿电路； 

所述温度补偿电路的输出端连接所述低通滤波电路； 

所述低通滤波电路的输出端连接与所述处理器中断管脚连接的模数转换器。 

可选地： 

所述磁控管脉冲控制器包括： 

依次连接的脉冲宽度调制PWM芯片、零触发光电耦合器芯片和双向晶闸管，其中： 

数模转换器的输出端连接所述PWM芯片； 

所述零触发光电耦合器芯片驱动所述双向晶闸管。 

可选地： 

所述控制设备还包括： 

与所述处理器连接的液晶显示LCD电路。 

可选地： 

所述控制设备还包括： 

与所述处理器连接的报警电路。 

又一方面，本实用新型实施例公开了： 

一种微波炉，包括：微波炉炉体，以及，所述微波炉控制设备。 

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例基于用户对欲加热食物的温度的设定，并通过采集食物温度及湿度值，对用于加热食物的磁控管输入功率进行控制，本实用新型实施例通过不断采集、计算和输出的闭环控制方式，增加了温度控制的精度，同时，用户无需根据经验进行食物加热时间和加热方式的设定，即能获得预设加热效果，也提高了使用的方便性。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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。 

图1为本实用新型实施例公开的一种微波炉控制装置结构示意图； 

图2为本实用新型又一实施例公开的一种微波炉控制装置中红外线温度传感装置结构示意图； 

图3为本实用新型又一实施例公开的一种微波炉控制装置中磁控管脉冲控制器结构示意图； 

图4为本实用新型又一实施例公开的一种微波炉控制装置结构示意图； 

图5为本实用新型实施例公开的一种微波炉结构示意图。 

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。 

本实用新型实施例公开了一种微波炉控制设备和微波炉，以实现提高微波炉控制精度且方便使用的技术目的。 

图1示出了一种微波炉控制设备，包括： 

采集器11，设置于所述微波炉的烹饪腔内； 

所述采集器11包括： 

多个设置于烹饪腔内壁且正对旋转盘的红外线温度传感装置111； 

红外温度传感器由于非接触式测量形式、抗电磁干扰灵敏度高和测温范围广非常适合在微波炉的电磁场中使用。需要说明的是，所述通过红外线方式进行当前食物温度采集的方式并不唯一，还可选择光纤测量形式。 

参见图2（示出了一种微波炉控制装置中红外线温度传感装置），包括： 

红外线热电堆传感器1、放大电路2、温度补偿电路3和低通滤波电路4，其中： 

由于热电堆输出信号易受噪声干扰，因此需再串接一个低通滤波器4。 

所述红外线热电堆传感器1的输出端连接所述放大电路2； 

所述放大电路2的输出端连接所述温度补偿电路3； 

所述温度补偿电路3的输出端连接所述低通滤波电路4； 

所述低通滤波电路4的输出端连接与所述处理器12的中断管脚连接的模数转换器。 

在图2所示电路应用中，红外线热电堆传感器1的输出温差信号在环境温度25℃下，待测食物温度从0℃～100℃，其输出信号为-0.8mV～3.7mV，为 了方便后续电路的信号处理以及和补偿电路信号作补偿，因此需将此信号作1000倍的放大。 

在本实施例中，所述放大电路2包括：10倍增益差分放大和100增益同相放大，由于热电堆的输出温差信号非常微小，选择低漂移的OP07放大器，减少输出讯号的漂移。热电堆的输出电压为一温差信号，先将热电堆的热端引脚与冷端引脚透过差分放大器读出放大10倍的温差信号，再将此信号经由放大倍率为100倍的同相放大器，透过放大器的级联放大设计，可将热电堆的输出信号放大1000倍。 

将放大1000倍后的信号经1倍增益电压射随器降低负载效应，还可以1倍增益的差分放大器与温度补偿电路3信号作温度补偿，所述温度补偿电路3的目的在于：为了防止由于热电堆传感器的冷端接点易受环境温度的影响所造成输出信号的漂移。 

另外，针对该电路中红外线热电堆传感器1，将红外线热电堆传感器的热敏电阻并联一个电阻达到线性修正的目的，将非线性的输出电压，转成线性的输出电压；同时可采用惠斯顿电桥做第二次线性修正并做电阻对电压的转换处理，达到线性的输出电压。 

多个设置于所述微波炉排气孔周围的湿度传感器112。 

磁控管工作时，炉腔内温度上升，相对湿度下降；随着炉腔内温度继续升高，水蒸汽从食物中排出，相对湿度增加；食物接近沸腾时，相对湿度急剧上升。当初始相对湿度一定时，不同的食物量对应不同的湿度变化曲线，食物量越多，湿度开始升高时的湿度变化率较小；食物量越少，湿度变化率越大。通过湿度变化率可识别食物量的多少。不同种类的食物的密度、比热和介电损耗不同，如比热大的食物，升温慢，湿度变化率小，加热时间就长；介电损耗大的食物，吸收的微波能量较多，湿度变化率大，加热时间就短。因此，湿度的变化率主要取决于食物的种类和数量。 

需要微波加热的食物一般都含有水分，当磁控管激发微波给食物加热时，水分从食物中蒸发出来，并从导气口排出炉外。故把湿度传感器装在微波炉 排气口附近，通过检测炉腔内湿度的变化，将湿度数字信号作为一个输入量送入处理器中，且供进行模糊量的计算。 

需要说明的是，本实施例中的湿度传感器可选用直接输出数字湿度信号的传感器。 

处理器12，用于按照预设周期接收当前食物温度数字信号和当前食物湿度数字信号所产生的采样中断信号、响应该采样中断信号控制模糊PID控制器，以及控制循环直至当前温度达到所述设定温度，所述处理器的输出端与模糊PID控制器连接； 

所述处理器12可以优先选用MCU，以达到节约开发成本，简约控制设备结构的技术效果。通过传感器检测要加热食品的表面温度及空气湿度来确定初始值；在驱动磁控管的同时按照预设周期检测传感器的当前值；如果当前值达到预设温度则停止加热。 

所述MCU连接有晶振电路、复位电路、E2PROM电路、I/O输入/输出口，预留USB端口和串口，此处不再详细图示； 

所述MCU中的指令设计可采用模块化的设计，即整个控制软件由许多独立的小模块组成，并通过模块程序调用执行，具体地，可包括采样模块、模糊PID运算控制模块、LCD显示模块等组成。 

所述模糊PID控制器13，将所述当前食物温度和所述当前食物湿度，以及接收的设定温度根据模糊PID算法计算得到数字控制量； 

所述根据模糊PID算法计算的原理包括： 

将设定温度和当前食物温度数字信号、当前食物湿度数字信号的采样值进行比较，得到偏差信号e的精确量，作为模糊控制器的一个输入量，把偏差信号e的精确量进行模糊化变成模糊量，偏差e的模糊量可以用相应的模糊语言（if..then..）表示，得到了偏差e的模糊语言集合的一个子集

再由模糊子集

和模糊关系

根据模糊推理的合成规则进行模糊决策，得到模糊控制量为： 

$\tilde{u}=\tilde{e}\·\tilde{R}$

为了对被控对象施加精确的控制，还需要将模糊量

转换为精确量从而输出精确的数字控制量；在经过数模D/A转换后变为精确的脉冲触发模拟量驱动零触发光电耦合器芯片和双向晶闸管工作。 

所述设定温度可以优选采用用户通过微波炉人机交互面板进行输入。 

磁控管控制装置，包括： 

与所述模糊PID控制器的输出端连接的数模转换器141，将所述数字控制量转换得到模拟控制量； 

在本实施例中，所述数模转换器可选用内置缓冲放大器的低功耗数模转换器，但并不局限。 

以及， 

与所述数模转换器的输出端连接的磁控管脉冲控制器142，所述磁控管脉冲控制器将所述模拟控制量脉宽调制PWM得到模拟脉冲控制信号，并利用所述模拟脉冲控制信号控制所述磁控管输入功率。 

在本实施例中： 

食物温度通过红外温度传感器的红外线热电堆传感器感测，热电堆的温差信号经过信号处理，即差分放大、级联放大、温度端补偿、滤波处理等，输出一个模拟温度信号，再经A/D转换电路之后进入处理器；且湿度传感器将数字湿度信号输入所述处理器。所述处理器以查询的方式检测温、湿度传感器的温、湿度数据，并进行模糊PID（Proportion比例，Integration积分，Differentiation微分）算法得到数字控制量，在经过数模转换后输出模拟脉冲触发信号，通过过零触发电路驱动双向可控硅，从而控制磁控管的输入功率达到自动控温的目的，如果当前值达到预设温度则停止上述循环控制。 

图3示出了一种微波炉控制装置中磁控管脉冲控制器，包括： 

依次连接的脉冲宽度调制PWM芯片5、零触发光电耦合器芯片6和双向晶闸管7，其中： 

数模转换器241的输出端连接所述PWM芯片5； 

所述PWM芯片是利用脉宽调制技术，通过零触发光电耦合器芯片6的驱动，对双向晶闸管（可控硅）7的导通时间进行控制，从而改变磁控管的加热功率。 

如周期为T时间内工频交流电的半周波数为N，如全导通时额定加热功率为P，则实际的平均加热功率P_ave与T周期内实际导通的半周波数n成正比，用公式表示为： 

P_ave=(n/N)P。 

所述零触发光电耦合器芯片6驱动所述双向晶闸管7。 

同时，所述双向晶闸管还起到隔离工频交流电对处理器及连接电路的干扰。 

图4示出了又一种微波炉控制装置，在图1图示及其对应说明的基础上，还包括： 

与所述处理器12连接的液晶显示LCD电路41。 

与所述处理器12连接的报警电路42。 

所述液晶显示LCD电路41用于支持显示当前加热物体的温度和估计加热时间等数字显示。 

所述报警电路42是为了防止***加热温度过高或程序出现死循环，所述报警电路可优选蜂鸣器报警电路。 

图5示出了一种微波炉，如图所示： 

微波炉炉体51，以及，图2-5图示及其对应说明中的微波炉控制设备，所述微波炉控制设备的工作原理参见图1图示及其对应说明，此处不再赘述。 

综上所述： 

本实用新型实施例基于用户对欲加热食物的温度的设定，并通过采集食物温度及湿度值，对用于加热食物的磁控管输入功率进行控制，本实用新型实施例通过不断采集、计算和输出的闭环控制方式，增加了温度控制的精度， 同时，用户无需根据经验进行食物加热时间和加热方式的设定，即能获得预设加热效果，也提高了使用的方便性。 

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (7)

1.一种微波炉控制设备，其特征在于，包括： 

采集器，设置于所述微波炉的烹饪腔内； 

输入端与所述采集器的输出端连接的处理器； 

与所述处理器的输出端连接的所述模糊PID控制器； 

磁控管控制装置，包括： 

与所述模糊PID控制器的输出端连接的数模转换器； 

以及， 

与所述数模转换器的输出端连接的磁控管脉冲控制器。 

2.如权利要求1所述的微波炉控制设备，其特征在于，所述采集器包括： 

多个设置于烹饪腔内壁且正对旋转盘的红外线温度传感装置； 

多个设置于所述微波炉排气孔周围的湿度传感器。 

3.如权利要求1所述的微波炉控制设备，其特征在于，所述红外线温度传感装置包括： 

红外线热电堆传感器、放大电路、温度补偿电路和低通滤波电路，其中： 

所述红外线热电堆传感器的输出端连接所述放大电路； 

所述放大电路的输出端连接所述温度补偿电路； 

所述温度补偿电路的输出端连接所述低通滤波电路； 

所述低通滤波电路的输出端连接与所述处理器中断管脚连接的模数转换器。 

4.如权利要求1所述的微波炉控制设备，其特征在于，所述磁控管脉冲控制器包括： 

依次连接的脉冲宽度调制PWM芯片、零触发光电耦合器芯片和双向晶闸管，其中： 

数模转换器的输出端连接所述PWM芯片； 

所述零触发光电耦合器芯片驱动所述双向晶闸管。 

5.如权利要求1所述的微波炉控制设备，其特征在于，还包括： 

与所述处理器连接的液晶显示LCD电路。 

6.如权利要求1所述的微波炉控制设备，其特征在于，还包括： 

与所述处理器连接的报警电路。 

7.一种微波炉，其特征在于，包括：微波炉炉体，以及，权利要求1-6任一项权利要求所述的微波炉控制设备。 

Images