电磁炉电气控制部分的设计研究

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1、电磁炉电气控制部分的设计研究　　摘要：此次由电磁炉的工作原理出发，探讨电磁炉电气控制部分的设计需求。　　关键词：电磁炉；电气控制；研究设计　　引言：　　电磁炉是新兴的一种炉具，其具有的各项功能及功能的衍生一直是相关技术人员研究的主要方向。　　1电磁炉基本原理介绍　　1.1功能6　　电磁炉可以实现的主要功能是：加热功能、自动调温功能、定时功能、无锅检测功能及报警功能。每一个功能的实现都有其各自的原理方法，接下来就对其功能细节和原理一一进行阐述。首先是加热功能。现在市面上的电磁炉一般存在5个加热档位，即爆炒

2、、煎炸、熬煮、慢火和保温，其对应着不同的功率，对应为1600W、1400W、1200W、1100W、500W，保温功能的500W在运行时会有3秒间隔加热，即每加热3秒，间隔3秒进行加热。其实现原理则是功率控制PWM输出原理。PWM全称脉冲宽度调制原理，是一种通过控制输出脉冲宽度控制电路各项指标的一种技术，广泛应用于测量、通信、功率控制等领域。实现加热功就是通过PWM技术，输出不同占空比的PWM信号，做到控制硬件电路的输出功率，达到不同档位加热的功能。其次是自动调温功能也叫定温功能，定温的功率同样有5个档

3、位：2400W、2000W、1400W、1000W、500W。用户可根据自己的实际情况定温到不同的档位进行加热，一旦锅内温度低于定温温度或高于定温温度，电磁炉就会进行自动温度调整，让温度回归定温温度。其实现原理则是通过POT输入电压与实际输出电压的电压差值作比较，每5秒钟控制一次，若差值高于上限则关断加热脉冲；若差值低于下限则打开加热脉冲，以最高火力档加热。以上两个功能是电磁炉最为基本的两个功能。除此之外，无锅检测功能通过预设的CRU值与实际值相比较，低于预设值认为无锅，发出蜂鸣警报。报警功能则分为欠过

4、压报警、IGBT超温和开路报警、锅底温度超温、传感器断路报警，其原理与相关的检测器、传感器有关就不做详细介绍。定时功能原理较为简单，也不做介绍。　　1.2硬件　　电磁炉的硬件部分应用的主要芯片为：MCU和HT16512。MCU指微型计算机处理器，简称单片机，HT462R2/HT46C22是常见的两种单片机，可以对电磁炉的时间、温度、警报等进行控制，是电磁炉的核心部分。HT16512是主要的驱动显示控制芯片，内部RAM直接对应VFD驱动器的显示单元。市面上还有许多其他的芯片可以实现相同的功能，但是性能指标

5、上有所差异，在此不做详细讲解。除了主要芯片外，还需要一些基本的电路来实现相关的功能。电磁炉硬件电路模块的主要电路包括：主回路、激励电路、控制电路、保护电路、电源电路等。　　1.3软件6　　软件应该和硬件相对应，通过硬件原理分析可知，软件程序部分主要包括主程序控制部分和定时器中断服务程序部分。主程序部分依靠两个循环（开机、关机）来实现，定时器中断服务程序部分与MCU的相关接口有关，不做介绍。　　2存在的问题　　2.1功能　　我国电磁炉技术发展时间不长，还处于起步阶段，其功能设计部分存在的问题不仅是技术落后

6、的问题，还有功能单一化，智能化不足等问题。技术方面，比如在应用PWM技术对功率进行控制时，主开关的导通时间和关闭时间很难与PWM波输入占空比的宽度相契合，导致占空比丢失，功率控制不精确等问题。功能设计方面，简单的加热、定温、定时等功能难以满足用户复杂的烹饪用火需求，虽然较于传统燃气较为安全无污染，但是在商用方面难以打开局面。　　2.2硬件　　硬件部分存在的主要问题均来自于MCU，一个是模数转换，另一个是I/O接口转换。模数转换存在的困难是来自各方的干扰导致信号失真或丢失，无法实现准确的模数转换，也因此无

7、法做到对电磁炉进行准确的控制。按照干扰的类型可将干扰分为正尖峰干扰和负尖峰干扰。在某些比较复杂的应用中需要I/O接口能够做到输出和输入两种功能，其涉及到的I/O接口方向转换是现在的技术难点。软件部分存在的技术难点与硬件对应，不做介绍。　　3解决方案　　3.1功能6　　从功能设计方面，我国发展虽然起步较晚，但是我国不缺乏创新人才，电磁炉公司可以通过三个角度对电磁炉的功能设计加以提升：首先是用户角度，进行相关的市场调研，积极对用户反馈和用户心理进行研究，从每一个细节处、每个类型的用户角度考虑研发出具备不同功

8、能的电磁炉；其次是相关竞争公司角度，通过对其他公司生产的电磁炉具备的功能进行研究和拓展，研发新功能；再其次是自身角度，积极培养技术人才，对功能设计加以丰富化、实用化和智能化。从技术方面，除了引进先进的技术手段，还要学会多种技术的联合使用。譬如上述问题中PWM占空比丢失的问题，我们可以通过实验发现，在改变占空比的同时，开关频率也会发生改变，这也是造成干扰的主要原因之一，为了降低干扰对信号的影响，可以通过PWM和PFM（脉冲频率调制）两种技术相