CN210833909U - 测温电路及烹饪器具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种测温电路及烹饪器具，该测温电路包括：热电偶(10)、反相输入电路(11)、同相输入电路(12)、电源电路(13)、运算放大电路(14)、以及微控制单元(15)，反相输入电路(11)的第一端与热电偶(10)连接，反相输入电路(11)的第二端与运算放大电路(14)的反相输入端连接，同相输入电路(12)与运算放大电路(14)的同相输入端连接；运算放大电路(14)的输出端与微控制单元(15)连接，运算放大电路(14)还与电源电路(13)连接。本实用新型通过反相输入电路对热电偶输出的热电动势信号进行放大，降低了对运算放大电路的放大性能要求，从而解决了测温电路成本较高的问题。

Description

测温电路及烹饪器具

技术领域

本实用新型涉及家电技术领域，尤其涉及一种测温电路及烹饪器具。

背景技术

电磁炉是一种常见的用于加热的家用电器。电磁炉在工作时，利用高频交流电通过线圈盘以使放置在电磁炉上的锅具底部产生涡流，从而对电磁炉上设置的锅具进行加热。电磁炉在工作的过程中，常常需要进行准确的温度控制，因此，需要在电磁炉上设置测温电路。

现有技术中，为了准确监测电磁炉的温度，通过热电偶来测量温度，由于电磁炉的线圈盘产生的电磁场对热电偶输出的热电动势信号产生干扰，该干扰表现为共模干扰信号，目前，常通过两种方式解决该干扰问题：一、通过带有金属屏蔽的热电偶来解决该问题；二、通过采用高共模抑制比的运算放大器或者多个运算放大器组合在一起组成的电路对共模干扰信号进行处理。

然后，现有技术中的测温电路所需元件的性能要求较高，且数量较多，导致成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种测温电路及烹饪器具，以克服测温电路所需元件性能要求较高，测温电路成本较高的问题。

第一方面，本实用新型提供一种测温电路，包括：热电偶、反相输入电路、同相输入电路、电源电路、运算放大电路、以及微控制单元；

其中，所述反相输入电路的第一端与所述热电偶连接，所述反相输入电路的第二端与所述运算放大电路的反相输入端连接，所述同相输入电路与所述运算放大电路的同相输入端连接；

所述热电偶用于采集温度信息，并将所述温度信息转换成热电动势信号；所述反相输入电路用于对所述热电动势信号进行放大处理获得第一输入信号，并将所述第一输入信号传输至所述运算放大电路的反相输入端；所述同相输入电路用于向所述运算放大电路的同相输入端输入第二输入信号；

所述运算放大电路的输出端与所述微控制单元连接，所述运算放大电路还与所述电源电路连接，所述电源电路用于向所述运算放大电路提供工作电压，所述运算放大电路用于根据所述第一输入信号以及所述第二输入信号进行放大处理；

所述微控制单元用于根据所述运算放大电路输出的电信号获取所述温度信息。

本实用新型提供的测温电路，热电偶用于采集温度信息，并将温度信息转换为热电动势信号，通过热电偶采集的温度信息精确度较高；另外，通过反相输入电路对热电偶输出的热电动势信号进行放大处理，使得输入至运算放大电路的反相输入端具有较高的输入电压，从而降低了对运算放大电路的放大性能要求，降低测温电路成本。

在一种可能的实现方式中，反相输入电路包括：电阻R3和电容C3；

其中，所述热电偶的正极输出端通过第一热电偶线接地，所述热电偶的负极输出端通过第二热电偶线连接至所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端分别与所述运算放大电路的反相输入端、所述电容C3的第一端连接，所述电容C3的第二端接地。

本实用新型提供的测温电路，通过在热电偶的输出端与运算放大电路之间设置电阻R3，且电阻R3的电阻值较高，从而提高电路的输入电阻，使得运算放大电路的反相输入端具有较高的输入电压，从而降低了对运算放大电路的放大性能要求，降低测温电路的成本。

在一种可能的实现方式中，第一热电偶线和第二热电偶线相互缠绕。

在该可能的实现方式中，通过将第一热电偶线和第二热电偶线相互缠绕，能够降低电磁炉的线圈盘产生的电磁场对热电动势信号的干扰，提高微控制单元获取的温度信息的准确性。

在一种可能的实现方式中，所述测温电路还包括：共模电感；

第一热电偶线通过所述共模电感接地，第二热电偶线通过所述共模电感连接至所述电阻R3的第一端。

在该可能的实现方式中，通过在热电偶的输出端与反相输入电阻之间设置共模电感，该共模电感能够过滤共模的电磁干扰信号，从而能够降低电磁炉的线圈盘产生的电磁场对热电动势信号的干扰，提高微控制单元获取的温度信息的准确性。

在一种可能的实现方式中，所述运算放大电路包括运算放大器和反馈网络电路，其中，所述反馈网络电路包括电阻R1和电容C1；

所述运算放大器的反相输入端分别与所述反相输入电路的第二端、所述电阻R1的第一端以及所述电容C1的第一端连接；

所述运算放大器的同相输入端与所述同相输入电路连接；

所述运算放大器的输出端分别与所述电阻R1的第二端、所述电容C1的第二端连接。

本实用新型提供的测温电路，通过电阻R2控制运算放大电路的放大倍数，简单方便，且成本较低，另外，电容C1能够补偿运算放大器相位滞后以及寄生电容产生的影响，电容C1还能够消除电路产生的自激振荡。

在一种可能的实现方式中，所述同相输入电路包括电阻R4，所述电阻R4的第一端接地，所述电阻R4的第二端与所述运算放大器的同相输入端连接。

本实用新型提供的测温电路，通过同相输入电路向运算放大电路的同相输入端提供电压为零的第二输入信号，并通过运算放大器本身的特性使运算放大器的反相输入端和同相输入端的电压相等，因此，该运算放大器无共模信号输入，也就是说，本实用新型提供的测温电路本身具有较高的共模抑制比，而对于运算放大器来说则无共模抑制比要求，从而降低测温电路成本。

在一种可能的实现方式中，所述测温电路还包括：输出电路；

所述输出电路的第一端与所述运算放大电路的输出端连接，所述输出电路的第二端与所述微控制单元连接。

在一种可能的实现方式中，所述输出电路包括电容C2和电阻R2，所述运算放大电路的输出端分别与所述电阻R2的第一端、所述电容C2的第一端连接，所述电阻R2的第二端与所述微控制单元连接，所述电容C2的第二端接地。

本实用新型提供的测温电路，通过输出电路中的电容C2滤除运算放大电路的高频噪声，提高微控制单元获取的温度信息的准确性；另外，通过输出电路中的电阻R2限制输入至微控制单元的电流，以防止由于电流过大导致微控制单元损坏，提高了测温电路的可靠性。

在一种可能的实现方式中，所述电源电路包括：电阻R5和电容C5；

所述电阻R5的第一端分别与所述运算放大器电路、所述电容C5的第一端连接，所述电容C5的第二端接地，所述电阻R5的第二端连接供电电源。

本实用新型提供的测温电路，电源电路用于向运算放大电路提供工作电压，供电电源通过电阻R5向运算放大电路提供工作电压，且电阻R5能够降低供电电源中的噪音对运算放大电路的影响，另外，电源电路中的电容C5能够滤除供电电源输出的电信号中的干扰信号。

在一种可能的实现方式中，所述电阻R3与所述电阻R4的电阻值大小相等，和/或所述电阻R3的电阻值大于或等于10K欧姆。

本实用新型提供的测温电路，通过将电阻R4的电阻值大小设置为与电阻R3的电阻值大小相同，以补偿运算放大电路同相输入端与反相输入端的对称性。

第二方面，本实用新型提供一种烹饪器具，包括如上第一方面或第一方面各种可能的设计所述的测温电路。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为本实用新型提供的测温电路的结构示意图一；

图2为本实用新型提供的测温电路的结构示意图二；

图3为本实用新型提供的测温电路的结构示意图三；

图4为本实用新型提供的测温电路的结构示意图四。

附图标记说明：

10-热电偶；

11-反相输入电路；

12-同相输入电路；

13-电源电路；

14-运算放大电路；

15-微控制单元；

16-第一热电偶线；

17-第二热电偶线；

18-运算放大器；

19-反馈网络电路；

20-输出电路；

L1-共模电感。

具体实施方式

图1为本实用新型提供的测温电路的结构示意图一；图2为本实用新型提供的测温电路的结构示意图二；图3为本实用新型提供的测温电路的结构示意图三。

参照图1所示，本实施例提供的测温电路包括：热电偶10、反相输入电路11、同相输入电路12、电源电路13、运算放大电路14、以及微控制单元15。

其中，反相输入电路11的第一端与热电偶10连接，反相输入电路11的第二端与运算放大电路14的反相输入端连接，同相输入电路12与运算放大电路14的同相输入端连接。

运算放大电路14的输出端与微控制单元15连接，运算放大电路14还与电源电路13连接。

其中，热电偶10为用于采集温度信息，并且能够将温度信息转换成热电动势信号；反相输入电路11用于对热电动势信号进行放大处理，获得第一输入信号，并将第一输入信号传输至运算放大电路14的反相输入端；同相输入电路12用于向运算放大电路14的同相输入端输入第二输入信号。

热电偶10具有结构简单、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等特点，采用热电偶10采集温度信息更为方便，且热电偶采集到的温度信息也更为准确。

示例性地，热电偶10可以为K型热电偶。热电偶10也可以称为热电偶温度传感器、热电偶传感器等其他名称，本实用新型对于热电偶10的具体型号以及名称不作限制。

热电偶10输出的热电动势信号通常较为微弱，因此，本申请实施例中通过反相输入电路11对热电动势信号进行放大处理，使输入至运算放大电路14的反相输入端的第一输入信号具有较高的电压。

在本实施例中，反相输入电路11能够对热电动势信号进行放大处理，该反相输入电路11可以为包括电阻和电容的电路，本实施例对于反相输入电路11的具体实现方式不作特别限制，凡是能够实现对热电动势信号进行放大的电路，都属于本实用新型的保护范畴。

本实施例中，运算放大电路14主要用于根据第一输入信号以及第二输入信号进行放大处理，并向微控制单元15输出电信号，微控制单元15用于根据运算放大电路14输出的电信号获取温度信息。

示例性地，该微控制单元15可以为MCU，微控制单元15也可以称为单片微型计算机(single chip microcomputer)或者单片机等其他名称。微控制单元15可以包括模数转换(analogue-to-digital，AD)接口，即图2中所示的AD，其中，AD表示将模拟信号转换为数字信号，运算放大电路14的输出端与微控制单元15的AD接口连接。

一种可能的实现方式，微控制单元15根据运算放大电路14输出的电信号的电压获取温度信息。若运算放大电路14的输出端与微控制单元15的AD接口连接，微控制单元15可以根据AD接口上的电信号的电压获取温度信息。

需要说明的是，在实际应用中，微控制单元还与供电电源连接，如图2中所示，微控制单元与VCC连接，VCC向微控制单元提供工作电压，保证微控制单元正常工作。另外，微控制单元中还可以包括接地点。

其中，电源电路13主要用于向运算放大电路14提供工作电压。需要说明的是，在一些实施例中，电源电路13可能未被示出，其也属于本实用新型的保护范畴。

本实施例提供的测温电路的工作过程主要为：热电偶10采集温度信息，并将温度信息转换为热电动势信号，反相输入电路11对热电动势信号进行放大处理获得第一输入信号，并将第一输入信号输入至运算放大电路14的反相输入端，同相输入电路12向运算放大电路14的同相输入端输入第二输入信号，运算放大电路14根据第一输入信号以及第二输入信号进行放大处理，运算放大电路14通过输出端向微控制单元15输出电信号，微控制单元15根据运算放大电路14输出的电信号获得温度信息。

本实施例提供的测温电路，通过反相输入电路11对热电偶10输出的热电动势信号进行放大处理，使得运算放大电路14的反相输入端具有较高的输入电压，通过上述方式降低了对运算放大电路14的放大性能要求，在实际应用中采用普通的运算放大电路14即可实现，从而降低了测温电路的成本。

结合图1、图2以及图3所示，一种可能的实现方式，反相输入电路11包括电阻R3和电容C3，其中，热电偶10的正极输出端通过第一热电偶10线接地，热电偶10的负极输出端通过第二热电偶10线连接至电阻R3的第一端，电阻R3的第二端分别与运算放大电路14的反相输入端、电容C3的第一端连接，电容C3的第二端接地。

其中，热电偶的正极输出端如图2以及图3中所示热电偶中的“+”，热电偶的负极输出端如图2以及图3中所示热电偶中的“-”。

可选地，电阻R3的电阻值大于10K欧姆。

本实用新型通过在热电偶10的输出端与运算放大电路14之间设置电阻R3，且电阻R3的电阻值较高，从而提高电路的输入电阻，使运算放大电路14的反相输入端具有较高的输入电压，从而降低了对运算放大电路14的放大性能要求，降低测温电路的成本。

另外，反相输入电路14中的电容C3能够有效滤除热电偶输出的毛刺干扰信号，将包含温度信息的有效信号传输至运算放大电路，使运算放大电路对有效信号进行放大。

可选地，可参照图2中所示，第一热电偶10线和第二热电偶10线相互缠绕。

其中，第一热电偶10线和第二热电偶10线可以为由镍铬线和绝缘层组成的线缆，其中，绝缘层位于镍铬线的外侧。

第一热电偶10线和第二热电偶10线还可以为由镍硅线和绝缘层组成的线缆，其中，绝缘层位于镍硅线的外侧。

可选地，绝缘层可以为玻璃纤维材质。

本实施例中通过将第一热电偶线16和第二热电偶线17相互缠绕，能够降低电磁炉的线圈盘产生的电磁场对热电动势信号的干扰，从而提高微控制单元15获取的温度信息的准确性。

另外，需要说明的是，本实用新型中，第一热电偶线16和第二热电偶线17相互缠绕的范围是从热电偶的测温点至反相输入电路11的输入端，即第一热电偶线16和第二热电偶线17相互缠绕的范围是从热电偶的测温点至电阻R3的第一端。

可选地，参照图3所示，该测温电路还包括：共模电感L1。

共模电感也叫共模扼流圈，通常，共模电感L1包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端。第一热电偶线16通过共模电感L1接地，第二热电偶线17通过共模电感L1连接至电阻R3的第一端。

热电偶10的正极输出端通过第一热电偶线16的第一部分连接至共模电感L1的第一输入端，共模电感L1的第一输出端通过第一热电偶线16的第二部分接地；热电偶10的负极输出端通过第二热电偶线16的第一部分连接至共模电感L1的第二输入端，共模电感L1的第二输出端通过第二热电偶线17的第二部分连接至电阻R3的第一端。

本实用新型中，通过在热电偶的输出端与反相输入电路之间设置共模电感，该共模电感能够过滤共模的电磁干扰信号，从而能够降低电磁炉的线圈盘产生的电磁场对热电动势信号的干扰，提高微控制单元获取的温度信息的准确性。

结合图1、图2以及图3所示，一种可能的实现方式，运算放大电路14包括运算放大器18和反馈网络电路19。

本实施例中，运算放大器18(运算放大器18也可以简称“运放”)和反馈网络电路19共同组成运算放大电路14，其能够对输入信号进行放大处理。其中，运算放大器18可以是以芯片的形式存在，也可是由多个独立器件组成的电路单元，本实用新型对此不做限制。

可选地，反馈网络电路19包括电阻R1和电容C1。

具体地，运算放大器18的反相输入端分别与反相输入电路11的第二端、电阻R1的第一端以及电容C1的第一端连接，运算放大器18的同相输入端与同相输入电路12连接，运算放大器18的输出端分别与电阻R1的第二端、电容C1的第二端连接。

其中，电阻R1的电阻值越大，运算放大电路14的放大倍数越大。

可选地，电阻R1的电阻值大于1M欧姆。

电容C1用于补偿运算放大器18相位滞后以及寄生电容产生的影响，电容C1还能够用于消除测温电路产生的自激振荡。

结合图1、图2以及图3，同相输入电路12包括电阻R4，其中，电阻R4的第一端接地，电阻R4的另一端与运算放大器18的同相输入端连接，电阻R4能够用于补偿运算放大器18的同相输入端和反相输入端的对称性。

可选地，电阻R4的电阻值与电阻R3的电阻值相等。

本实施例提供的测温电路，由于运算放大器18的同相输入端的输入电压等于零，进一步，运算放大器18本身的特性使运算放大器18的反相输入端和同相输入端的电压相等，因此，运算放大器18的反相输入端的电压也为零，因此，该运算放大器18无共模信号输入，也就是说，该测温电路本身具有较高的共模抑制比，而对于运算放大器18来说则无共模抑制比要求，本实施例提供的测温电路对运算放大器无共模抑制比要求，从而降低了对运算放大器的硬件性能要求，从而降低测温电路成本。

结合图1、图2以及图3，电源电路13包括电阻R5和电容C5。

其中，电阻R5的第一端分别与运算放大电路14、电容C5的第一端连接，电容C5的第二端接地，电阻R5的第二端连接供电电源。

图2以及图3中所示的VCC即为供电电源，其中，VCC，是Volt Current Condenser的简写，意思是电路的供电电压，电源电压。

供电电源通过电源电路13中的电阻R5向运算放大电路14提供工作电压，电阻R5能够减小供电电源噪音对运算放大器18的影响。

可选地，电阻R5的电阻值小于100欧姆。需要说明的是，在实际应用中，电阻R5的电阻值大小可以根据实际需求设定。

电源电路13中的电容C5为滤波电容，电容C5可以用于滤除供电电源输出的电信号中的干扰信号。

本实用新型提供的测温电路，通过电源电路13向运算放大电路14提供工作电压，使输出至运算放大电路14的电能更为稳定，且干扰小。通过这样的方式也进一步使运算放大电路14的输出信号更为精准，提高了温度信息的准确度。

图4为本实用新型提供的测温电路的结构示意图四。如图4所示，本实施例所示的测温电路在图2以及图3所示实施例的基础上，还包括：输出电路20。

图4中仅示出了第一热电偶线16与第二热电偶线17相互缠绕时的情况，需要说明的是，热电偶10的输出端与反相输入电路11之间采用如图3所示的连接方式时，运算放大电路14与微控制单元15之间也可以包括输出电路20，其连接方式可参照本实施例中的描述。

其中，输出电路20的第一端与运算放大电路14的输出端连接，输出电路20的第二端与微控制单元15连接，输出电路20用于对运算放大电路输出的电信号进行滤波以及限流处理，具体地，输出电路20能够滤除运算放大电路中的运算放大器产生的高频噪声，输出电路20还能够限制输入至微控制单元的电流的大小。

可选地，输出电路20包括电容C2和电阻R2，运算放大电路14的输出端分别与电阻R2的第一端、电容C2的第一端连接，电阻R2的第二端与微控制单元15连接，电容C2的第二端接地。

电容C2为退耦电容，电容C2具体用于滤除运算放大器18输出的高频噪声。

电阻R2为限流电阻，电阻R2具体用于限制电容R2所处中支路的电流的大小，通过电阻R2能够有效防止由于输入至微控制单元15的电流过大导致微控制单元15损坏。

本实施例提供的测温电路，不仅降低了对运算放大器18的放大性能要求以及共模抑制比要求，进一步，通过设置输出电路20，滤除运算放大器18的高频噪声的影响，提高了微控制单元15获取的温度信息的准确性，且通过设置电阻R2，能够防止由于输入至微控制单元15的电流过大导致微控制单元15损坏，还进一步提高了测温电路的可靠性。

本实施例还提供一种烹饪器具，该烹饪器具包括如上任一实施例所述的测温电路。

示例性地，该烹饪器具可以为电磁炉，上述任一实施例所述的测温电路可以用于测量电磁炉的炉面的温度。

当然，该烹饪器具也可以为其他类型的烹饪器具，并不限于上述的电磁炉。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种测温电路，其特征在于，包括：热电偶(10)、反相输入电路(11)、同相输入电路(12)、电源电路(13)、运算放大电路(14)、以及微控制单元(15)；

其中，所述反相输入电路(11)的第一端与所述热电偶(10)连接，所述反相输入电路(11)的第二端与所述运算放大电路(14)的反相输入端连接，所述同相输入电路(12)与所述运算放大电路(14)的同相输入端连接；

所述热电偶(10)用于采集温度信息，并将所述温度信息转换成热电动势信号；所述反相输入电路(11)用于对所述热电动势信号进行放大处理获得第一输入信号，并将所述第一输入信号传输至所述运算放大电路(14)的反相输入端；所述同相输入电路(12)用于向所述运算放大电路(14)的同相输入端输入第二输入信号；

所述运算放大电路(14)的输出端与所述微控制单元(15)连接，所述运算放大电路(14)还与所述电源电路(13)连接，所述电源电路(13)用于向所述运算放大电路(14)提供工作电压，所述运算放大电路(14)用于根据所述第一输入信号以及所述第二输入信号进行放大处理；

所述微控制单元(15)用于根据所述运算放大电路(14)输出的电信号获取所述温度信息。

2.根据权利要求1所述的测温电路，其特征在于，所述反相输入电路(11)包括：电阻R3和电容C3；

其中，所述热电偶(10)的正极输出端通过第一热电偶线(16)接地，所述热电偶(10)的负极输出端通过第二热电偶线(17)连接至所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二端分别与所述运算放大电路(14)的反相输入端、所述电容C3的第一端连接，所述电容C3的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的测温电路，其特征在于，所述第一热电偶线(16)与所述第二热电偶线(17)相互缠绕。

4.根据权利要求2所述的测温电路，其特征在于，还包括：共模电感L1，所述第一热电偶线(16)通过所述共模电感L1接地，所述第二热电偶线(17)通过所述共模电感L1连接至所述电阻R3的第一端。

5.根据权利要求1所述的测温电路，其特征在于，所述运算放大电路(14) 包括运算放大器(18)和反馈网络电路(19)，其中，所述反馈网络电路(19)包括电阻R1和电容C1；

所述运算放大器(18)的反相输入端分别与所述反相输入电路(11)的第二端、所述电阻R1的第一端以及所述电容C1的第一端连接；

所述运算放大器(18)的同相输入端与所述同相输入电路(12)连接；

所述运算放大器(18)的输出端分别与所述电阻R1的第二端、所述电容C1的第二端连接。

6.根据权利要求5所述的测温电路，其特征在于，所述同相输入电路(12)包括电阻R4，所述电阻R4的第一端接地，所述电阻R4的第二端与所述运算放大电路(14)的同相输入端连接。

7.根据权利要求1所述的测温电路，其特征在于，还包括：输出电路(20)；

所述输出电路(20)的第一端与所述运算放大电路(14)的输出端连接，所述输出电路(20)的第二端与所述微控制单元(15)连接。

8.根据权利要求7所述的测温电路，其特征在于，所述输出电路(20)包括电容C2和电阻R2，所述运算放大电路(14)的输出端分别与所述电阻R2的第一端、所述电容C2的第一端连接，所述电阻R2的第二端与所述微控制单元(15)连接，所述电容C2的第二端接地。

9.根据权利要求1所述的测温电路，其特征在于，所述电源电路(13)包括：电阻R5和电容C5；

所述电阻R5的第一端分别与所述运算放大电路(14)、所述电容C5的第一端连接，所述电容C5的第二端接地，所述电阻R5的第二端连接供电电源。

10.根据权利要求6所述的测温电路，其特征在于，所述电阻R3与所述电阻R4的电阻值大小相等，和/或所述电阻R3的电阻值大于或等于10千欧姆。

11.一种烹饪器具，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的测温电路。

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