CN107990995A

CN107990995A - 一种测量评估电磁锅锅体温度的方法

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Publication number: CN107990995A
Application number: CN201711276328.6A
Authority: CN
Inventors: 王宝彬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2018-05-04

Abstract

本发明涉及一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，包括以下步骤：步骤一、如果电磁灶采用特定的不锈钢或不锈钢夹层电磁锅，那么电路中的谐振周期值与锅体温度之间有对应关系；步骤二、在正常工作时，利用上述的方法得到谐振周期T，在温度记录表格中查找T最接近周期对应的温度t，认为该温度t为锅体的温度；步骤三、利用周期曲线来评估相对温度，设定煮水自动停止或保温控制。本发明的有益效果是：能精准测量评估电磁锅锅体的沸点温度和实施检测保温温度，有效解决现有测量存在不足之处。

Description

一种测量评估电磁锅锅体温度的方法

技术领域

本发明具体涉及是一种测量评估电磁锅锅体温度的方法。

背景技术

电磁炉将交流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈L1上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅，此时金属锅相当于电感L2。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。电磁灶的振荡频率在一般在几十K左右。

在工作时候，电磁锅是放置在电磁灶的陶瓷台板上，很难通过温度传感器直接测量锅体的温度。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题；为此，本发明的一个目的在于提出一种能精准测量评估及解决现有测量不足的测量评估电磁锅锅体温度的方法,以及由此衍生的水沸点的自动检测以及保温功能。

根据本发明的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，包括以下步骤：

步骤一、如果电磁灶采用特定的不锈钢或不锈钢夹层电磁锅，那么电路中的谐振周期值与锅体温度之间有类似线性关系；

步骤二、在正常工作时，利用上述的方法得到谐振周期T，在温度记录表格中查找T最接近周期对应的温度t，认为该温度t为锅体的温度；

步骤三、利用周期曲线来评估相对温度，设定煮水自动停止或保温控制。

具体进一步，步骤一、通过实验，将电磁锅用电磁灶加热，将电磁锅的锅底温度由T1加热到Tn，记录下温度，并记录不同温度下的谐振周期，形成温度记录表格；

具体进一步，所述煮水自动停止温度检测步骤如下：

步骤一、检测当前的谐振周期T；

步骤二、在温度记录表格中查找，得到当前最接近的温度t；

步骤三、最接近的温度t是否到沸点温度。

步骤四、最接近的温度t达到沸点温度，停止加热或维持小功能加热状态。

具体进一步，所述步骤三中，最接近的温度t检测出低于沸点温度，重新返回步骤一中，重新检测当前的谐振周期T。

具体进一步，所述保温控制温度检测步骤如下：

步骤一、检测当前的谐振周期T；

步骤二、在温度记录表格中查找，得到当前最接近的温度t；

步骤三、计算当前温度t与目标温度t_target之间的差值△t；

步骤三、根据△t调节输出功率进行保温功能加热；

步骤四、保温功能加热是否结束。

具体进一步，所述步骤四中保温功能加热还未结束，重新返回步骤一中，重新检测当前的谐振周期T。

具体进一步，在测量谐振周期的时候：通过选择开关，给电感输入稳定的电源激励，测量电感电压U的自由谐振周期T。

具体进一步，在测量电压自由谐振的周期：通过电压比较起将电感电压UL与Ud进行电压比较，输出方波信号，通过单片机测量方波脉宽信号就可以测量自由谐振的时间。

具体进一步，通过测量谐振周期T，判断不锈钢或不锈钢夹层电磁锅的温度上升或下降，通过调整电磁炉功率使得不锈钢或不锈钢夹层电磁锅温度的稳定。

本发明的有益效果是：通过该检测在温度记录表格中查找，得到当前最接近的温度t和计算当前温度t与目标温度t_target之间的差值△t；能精准测量评估电磁锅锅体的沸点温度和实施检测保温温度，有效解决现有测量存在不足之处。另外，通过利用不锈钢或不锈钢夹层电磁锅煮水时的谐振周期曲线，可以进行判断出水的煮沸判断。

附图说明

本发明结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。

图1是本发明的第一电路示意图。

图2是图1的电源切换过程测量谐振周期示意图。

图3是电感电压U3自由振荡波形示意。

图4是直接测量电感电压的谐振周期示意图。

图5是本发明的利用电压比较测量谐振周期的电路示意图。

图6是图5的电感电流、电感电压以及电压比较器输出的方波信号示

意图。

图7是电感电压波形示意图。

图8是本发明的沸点检测步骤示意图。

图9是本发明的保温检测步骤示意图。

图10是在电磁灶中将室温下的水加热到沸腾的典型过程，谐振周期与时间的关系示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1至图10描述根据本发明实施例的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，包括以下步骤：

如图10所示，其中步骤二、还通过实验，将电磁锅用电磁灶加热，将电磁锅的锅底温度由t1加热到tn，记录下温度，并记录不同温度下的谐振周期，形成温度记录表格。

如图8所示，本发明公开了，所述煮水自动停止温度检测步骤如下：

步骤一、检测当前的谐振周期T；

步骤二、在温度记录表格中查找，得到当前最接近的温度t；

步骤三、最接近的温度t是否到沸点温度。

如图9所示，本发明公开了，所述保温控制温度检测步骤如下：

步骤一、检测当前的谐振周期T；

步骤二、在温度记录表格中查找，得到当前最接近的温度t；

步骤三、计算当前温度t与目标温度t_target之间的差值△t；

步骤三、根据△t调节输出功能进行保温功能加热；

步骤四、保温功能加热是否结束。

具体进一步，在测量谐振频率的时候：通过选择开关，将给电感输入稳定的电源激励，测量电感电压U电感的自由谐振周期T。

具体进一步，在测量自由谐振的时间：通过电压比较起将电感电压UL与Ud进行电压比较，输出方波信号，通过单片机测量方波脉宽信号就可以测量自由谐振周期。

通过以下内容对本实施例进一步说明：

对于普通的不锈钢或不锈钢夹层锅体，利用谐振周期实现沸点检测与保温功能。

对于普通的不锈钢或不锈钢夹层锅，利用谐振周期不能得到绝对的锅体温度，但可以判断出锅体温度的相对变化。利用这点，可以实现沸点检测与保温功能。

本发明是通过如下原理如下：

所述电磁灶的线圈与锅体的谐振频率即所述自由谐振周期其中公式中的L为原理图中的谐振电感；C为原理图中的谐振电容，由公式可知，电容容值发生变化时，谐振频率受到影响；谐振电容的容值受到电容温度影响非常小，并且具有容值变化与电容的温度具有一致性，可以通过测量电容的温度t_c，来进行补偿。

电感L发生变化时，谐振频率受到影响。

影响电感L的因素比较多如下：

(1)线圈

(2)电磁锅的材质，以及它与线圈的位置

(3)锅子的温度

其中对于电磁灶与匹配的电磁锅来说，因素(1)，(2)可以忽略掉，由此可知主要影响电感L的因素是电磁锅的温度。

通过谐振频率公式可以知道，谐振周期主要受到电磁锅的温度的影响。对于特定的电磁锅来说，如果测量出谐振周期T，就可以大致判断出锅子的温度了。

通过实验可知，对于大部分的不锈钢或不锈钢夹层作为锅底的电磁锅来说，当它们在电磁灶上加热时，电路中的谐振周期与锅底温度之间存在类似线性的关系。

本发明通过以下三种在电磁灶正常工作时检测谐振频率的方法

如图1所示：通过稳压激励电源，对线圈进行稳压电压激励。在测量谐振频率的时候，通过选择开关，将给电感输入稳定的电源激励，观测电感电压U电感的自由振荡周期T。

在VAC过零点时，通过选择开关，将输入电源由U1切换为稳压激励电源U2，稳压激励电源U2供电时间为△T，在△T内设定固定的导通脉宽T2导通IGBT，对谐振电路进行激励，并测量测量电感电压U3的自由振荡周期T。△T之后通过切换开关将如图所示的电源由稳压激励电源U2切换为输入电压U1。

如图2是激励电源切换时刻示图，如图3是电感电压U3自由振荡波形示意图。其中t1到t2为IGBT导通时间，通过稳压电压U2给谐振电路进行激励，从t2时刻开始，IGBT断开，UL电压以U2电压值为中心自由振荡，其中t3到t4为一个振荡周期。如图4是直接测量电感电压的谐振周期，当IGBT只是发一个脉宽激励时，可知电感电压围绕Ud上下波动，逐渐衰减，最终电感电压为Ud。上图所示T1为自由谐振周期的一半。所以在正常工作时IGBT，电感电压高于Ud的时间为1/2(自由谐振周期的一半)

如图5所示，通过电压比较起将电感电压UL与Ud进行电压比较，输出方波信号，通过单片机测量方波脉宽信号就可以测量自由谐振周期。如图6所示，电感电流、电感电压以及电压比较器输出的方波信号。需要注意的是方波输出是采用正向比较器输出的波形，如果采用反向比较器，输出的波形逻辑相反。用Ud电源对谐振电路进行激励，测量谐振周期。

如图7所示，在交流电压过零点处，停止关掉IGBT，因为没有了功率消耗，滤波电容C1被充电，电压Ud慢慢升高，最后在T/2后至SQRT(2)*Uac(T为工频电源Uac的周期)。

如图7所示，Ud电压稳定后，以一定的脉宽导通IGBT，对谐振电路进行激励，然后关掉IGBT，使得电感电压UL自由振荡，测量UL的自由振荡周期。在完成周期测量后，在即将进入下一个交流电压过零点处，以一定的重复脉冲导通IGBT，使得UL在下一个过零点处滤波电容的电量被放掉，为启动电磁灶重启正常工作做好准备。

另外，利用电磁灶谐振周期估计特定的不锈钢或不锈钢夹层锅体的温度沸点检测，如图10所示在电磁灶中将室温下的水加热到沸腾的典型过程，由时间t_a到t_b，时间较短，通常在十多秒，主要是锅体加热，温度上升快，谐振周期变化较大；在t_b到t_c之间，将锅内的水温逐渐升温，趋于与锅体温度相同，期间谐振周期变化较小；在t_c到t_d之间，锅体温度与水温逐渐上升至沸点；到沸点以后谐振周期波动很微小。

根据上述过程，判断流程如下所示：

(1)每隔△t就计算一下谐振频率的变化率K，

K＝((t+△t)时刻的谐振周期–(t)时刻的谐振周期)/△t

(2)从开始加热，当K第一次由大变小，且K值下降到最小时，判断此时为t_b时刻。

(3)继续加热，当K第二次由大变小，且接近于零时，认为此时为t_d，如果再持续加热一段时间△t2，则判断水确实已经达到沸点，停止加热。

保温功能检测采用以下方法

通过观测谐振周期，可以判断出锅体的温度变化。据此可以对锅体温度进行保温处理，即维持系统的谐振周期值在一个稳定期望值。

设定谐振周期目标值T_target，一般将启动保温功能时刻的谐振周期值作为目标值。

测量当前谐振周期T_current,

将目标值T_target与当前谐振周期T_current进行比较，其差值为△T。

将△T进行PI处理，用以控制输出功率，重复上述步骤。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，其特征在于：所述步骤一中，通过实验，将电磁锅用电磁灶加热，将电磁锅的锅底温度由t_a加热到t_d，记录下温度，并记录不同温度下的谐振周期，形成温度记录表格。

3.根据权利要求1所述的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，其特征在于：所述煮水自动停止温度检测步骤如下：

步骤一、检测当前的谐振周期T；

步骤二、在温度记录表格中查找，得到当前最接近的温度t；

步骤三、最接近的温度t是否到沸点温度；

4.根据权利要求1所述的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，其特征在于：所述步骤三中，最接近的温度t检测出低于沸点温度，重新返回步骤一中，重新检测当前的谐振周期T。

5.根据权利要求1所述的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，其特征在于：所述保温控制温度检测步骤如下：

步骤一、检测当前的谐振周期T；

步骤二、在温度记录表格中查找，得到当前最接近的温度t；

步骤三、计算当前温度t与目标温度t_target之间的差值△t；

步骤三、根据△t调节输出功能进行保温功能加热；

步骤四、保温功能加热是否结束。

6.根据权利要求5所述的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，其特征在于：所述步骤四中保温功能加热还未结束，重新返回步骤一中，重新检测当前的谐振周期T。

7.根据权利要求4所述的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，其特征在于：在测量谐振频率的时候：通过选择开关，给电感输入稳定的电源激励，测量电感电压U电感的自由振荡谐振周期T。

8.根据权利要求4所述的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，其特征在于：在测量自由谐振的周期：通过电压比较起将电感电压UL与Ud进行电压比较，输出方波信号，通过单片机测量方波脉宽信号就可以测量自由谐振周期。

9.根据权利要求1所述的一种测量评估电磁锅锅体温度的方法，其特征在于：通过测量谐振周期T，判断不锈钢或不锈钢夹层电磁锅的温度上升或下降，通过调整电磁炉功率使得不锈钢或不锈钢夹层电磁锅温度的稳定。