CN108227574B - 一种食品加工机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种食品加工机的控制方法，所述食品加工机包括控制装置与负载，所述控制装置通过可控硅控制所述负载工作，所述负载的额定功率为P0，其中，所述控制装置通过对所述可控硅进行周期性控制获得负载功率P，在一个控制周期T内包括一个功率产生单元和功率调整单元，所述功率产生单元的周期为X，所述功率调整单元的周期为Y，所述功率产生单元产生的功率为P1，P＝(X/(X+Y))*P1，周期X、Y分别为半波周期的整数倍。避免了单独采用掉波控制方式或者斩波控制方式时出现的不稳定问题，也解决了由于过零信号检测延迟以及器件本身精度制约等问题。使得食品加工机可以采用恒定的小功率进行工作，这样可以提高食品制作的品质。

Description

一种食品加工机的控制方法

技术领域

本发明涉及小功率控制方法的技术领域，特别是涉及一种食品加工机的控制方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，以及人们对于生活品质的不断追求，食品加工机已经开始成为了人们的一种生活必需品，如豆浆机、粥机、料理机等等。

众所周知，现有的家用食品加工机一般都具有加热功能或者粉碎搅拌功能或者同时具有加热和粉碎搅拌两大功能。而为了使食品加工机更好的完成对食物原料的加工，对于加热以及粉碎搅拌的功率的控制是食品加工机的重要指标。而可控硅作为一种功率调节器件，被广泛的应用于家用食品加工机。

现有技术中，可控硅调节功率的方式主要有以下两种：掉波控制方式和斩波控制方式，此两种方式都能使得可控硅实现对负载功率的调节控制。由于器件本身、控制电路以及安规要求等限制，在食品加工机需要较小的功率时，该两种方式都存在缺陷。若采用斩波控制方式控制可控硅时，若需要的功率越小时，可控硅的触发点则越接近市电的过零点，而由于过零信号检测的延迟以及控制精度等问题，则会出现可控硅的触发点直接与实际过零点重合，或者过了过零点而进入下一个波，这样可控硅不能进行触发或者功率不稳定的情况，不能实现所需的小功率。

若采用掉波控制方式控制可控硅时，虽然不会出现上述斩波控制方式的问题，但是其实现较小功率是基于长时间的不导通，从而使得整个周期内的平均功率降低，实际在可控硅触发的时间段内，负载的功率较高。并且由于安规要求中对于电源跌落方面要求，因此这种控制方式也不能满足实际需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效实现小功率控制的食品加工机控制方法。

为了解决以上技术问题，本发明一种食品加工机的控制方法，所述食品加工机包括控制装置与负载，所述控制装置通过可控硅控制所述负载工作，所述负载的额定功率为P0，其中，所述控制装置通过对所述可控硅进行周期性控制获得负载功率P，在一个控制周期T内包括一个功率产生单元和功率调整单元，所述功率产生单元的周期为X，所述功率调整单元的周期为Y，所述功率产生单元产生的功率为P1，P＝(X/(X+Y))*P1，周期X、Y分别为半波周期的整数倍。

优选的，在所述功率产生单元，所述控制装置控制所述可控硅以掉波工作方式使得负载在周期X内的功率为P1，在周期X内导通n1个半波，关断n2个半波，P1＝n1/(n1+n2)*P0。

优选的，在周期X内以n个半波为子周期，所述控制装置控制所述可控硅在一个子周期内导通n3个半波，P1＝P0*n3/n，所述子周期在周期X内循环的次数为n1。

优选的，(n1+n2)/n1＝N，N≤4。

优选的，N＞2时，n1为不连续的单个半波。

优选的，在周期X内以m个半波为子周期，在子周期内有m1个导通半波，在导通半波内，所述控制装置控制所述可控硅以斩波工作方式进行工作，所述控制装置在导通半波过零点后R处触发所述可控硅，P1＝R*P0*m1/m。

优选的，所述负载由市电电源供电，所述是市电电源的频率为50HZ，Y≥400ms，X≤1000ms。

优选的，所述负载的额定功率P0≥1000W时，X/(X+Y)≤2/3。

优选的，P＜1/4P0。

优选的，所述负载包括加热装置，所述控制装置控制加热装置需将物料加热至温度T，所述控制装置控制加热装置以功率P0将物料加热至温度T1，再控制加热装置以功率P将物料加热至温度T。

通过设置相应的功率产生单元和功率调整单元，将一个控制周期分为两个模块，先在功率产生单元产生一个可靠性较高的控制功率给到负载，然后利用功率调整单元将控制周期内的调整到食品加工机所需的控制功率，。

避免了单独采用掉波控制方式或者斩波控制方式时出现的不稳定问题，也解决了由于过零信号检测延迟以及器件本身精度制约等问题。同时又可以在控制周期内满足负载功率对食品加工的需求，这样可以提高食品制作的品质。

在具有加热功能的食品加工机上使用该方法进行控制，可以实现恒稳加热，并且保持热惯性稳定，避免了大小火带来的加热不均匀。在具有粉碎搅拌功能的食品加工机上使用该方法进行控制，在解决小功率掉波控制对电网电压的影响尤其有效，并能控制搅拌的均匀度。

尤其在同时具有加热功能与粉碎搅拌功能的家用食品加工机上使用该方法进行控制负载效果更佳，如豆浆机，可实现豆浆机小功率恒稳加热且热惯性稳定，解决了目前煮浆过程中加热不稳定的情况，减少了溢出的可能，且在熬煮的同时可以采用小功率进行搅拌，使得加热更佳均匀，提高了豆浆机的制浆性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明食品加工机的控制方法实施例的电路原理图；

图2是本发明食品加工机的控制方法实施例的波形图；

图3是本发明食品加工机的控制方法实施例的周期X的波形图；

图4是本发明食品加工机的控制方法实施例的周期X的另一种波形图。

具体实施方式

实施例1：

本发明一种食品加工机的控制方法，所述食品加工机包括控制装置与负载，所述控制装置通过可控硅控制所述负载工作，所述负载的额定功率为P0，其特征在于，所述控制装置通过对所述可控硅进行周期性控制获得负载功率P，在一个控制周期T内包括一个功率产生单元和功率调整单元，所述功率产生单元的周期为X，所述功率调整单元的周期为Y，所述功率产生单元产生的功率为P1，P＝(X/(X+Y))*P1，周期X、Y分别为半波周期的整数倍。

如图1所示，以食品加工机的加热回路为例说明，在本实施例中，所述负载包括加热装置RG，所述控制装置包括主控芯片MCU，所述主控芯片MCU通过驱动电路控制触发所述可控硅TR1，所述驱动电路包括电阻R1、三极管Q1、以及电阻R2、电容C1，所述三极管Q1的基极通过限流电阻R1电连接所述主控芯片MCU，所述三极管Q1的集电极通过电阻R2电连接所述可控硅TR1的控制端G，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极和发射极之间并联电容C1，所述可控硅的T1端电连接市电电源的火线L，所述可控硅的T2端连接所述加热装置RG的一端，所述加热装置RG的另一端电连接市电电源的零线N。

在本实施例中，所述主控芯片MCU通过对所述可控硅进行周期性控制，在一个控制周期T内包括一个功率产生单元和功率调整单元，所述功率产生单元内所述负载的功率为P1，P＝(X/(X+Y))*P1，周期X、Y分别为半波周期的整数倍，当然，在此过程中，可以根据食品加工机的功能程序的需求，提前设置好相应的功率需求，从而设置好不同功率条件下的X、Y、P1的关系值，也可以在实际工作过程中，通过相应的参数进行触发并进行计算相应的取值。此时，所述主控芯片触发所述可控硅时的包括以下步骤：

a、确定豆浆机运行所需的负载功率为P，即P＝(X/(X+Y))*P1；

b、确定与P1相匹配的X、Y的周期值。

c、确定在X周期内P1的工作模式。

d、主控芯片按照相应的取值控制所述可控硅运行。

在本实施例中，如图2所示，在所述功率产生单元，所述控制控制所述可控硅以掉波工作方式使得负载在周期X内的功率为P1，在周期X内导通n1半个半波，关断n2个半波，P1＝n1/(n1+n2)*P0。其中，黑色代表半波导通。此时，在控制周期T内，负载的实际功率P＝n1/(n1+n2)*(X/(X+Y))*P0。其中，(n1+n2)/n1＝N，N≤5。N＞2时，n1为不连续的单个半波。当N＞5，不论在周期X内如何控制，则都会与直接斩波或者掉波控制一样，因为其相应的占空比较大，则会出现如控制准确，电源闪烁等问题，而当N＞2时，n1为不连续的单个半波，一般需要调整功率，则说明额定功率下负载工作不能满足食品加工的需求，比如，负载为加热装置，需要小功率加热时，要么在此阶段温度较高，容易溢出，要么此阶段容易焦糊，所以如果使用多个连续半波进行加热，则会导致连续加热的时间过长，从而出现热量大导致焦糊或者溢出。

在本实施例中，所述加热装置RG需要使用1/12P0的功率来进行工作。若采用单独的斩波控制方式来控制可控硅时，则需要对每个波斩掉11/12，这样在运行过程中，其触发点本身就很接近零点，由于过零检测信号的延迟，以及器件本身精度等影响，导致在斩波的时候出现无法触发或者功率不稳定；若采用单独的掉波控制方式来控制可控硅时，那则需要在12个波内去掉11个波只触发1个波，这样使得加热装置的瞬时功率较大不能满足恒定小功率的要求，并且存在较大电源跌落，容易导致电源闪烁，不符合安规方面的需求。如果需要功率越小，则上述问题更加严重。

此时采用本发明中的办法，在功率产生单元，使加热装置的负载功率P1＝1/4P0，此时，相当于功率产生单元的周期与功率调整单元之间则需形成1/3的占比关系，即Y＝2X，也就是说，控制装置控制可控硅使得负载先以1/4P0的功率工作周期X，然后在停止工作2个周期X的时长，这样则使得在整个控制周期T内加热装置以1/12P0的功率进行工作。

在本实施例中，周期X与周期Y越长，虽然可以更好的确保周期X内的功率可靠产生，但是不利于整体加热的效果，因为整个控制周期T过长，则回导致加热均匀性不够。因此，在市电电源频率为50HZ的情况下，Y≥400ms，X≤1000ms，这样既确保了周期X内的可靠功率产生，又确保了整体加热的均匀性。其中，当Y小于400ms时，即功率调整单元的时间过短，由于散热时间不够，容易因为热惯性的原因，从而导致加热过猛容易溢出。而当X大于1000ms时，则相对于功率产生单元工作时间较长，而实际加热功率又大于实际需求的加热功率，则相当于长时间以超功率要求的加热功率进行加热，也容易产生溢出。因此，对于P0≥1000W时，X/(X+Y)≤2/3。

当然，在此过程中，对于在周期X内，控制装置如何控制可控硅使得加热装置的功率为1/4P0，则可以通过多种方式进行。

在本实施例中，因为周期X为半波的整数倍，所以可以计算在周期X内半波的个数，然后，计算出导通的半波个数n1以及关断的半波个数n2，只需n1/(n1+n2)＝1/4，则可以形成1/4P0的加热功率。

当然，也可以在周期X内以n个半波为子周期，所述控制装置控制所述可控硅在一个子周期内导通n3个半波，P1＝P0*n3/n，所述子周期在周期X内循环的次数为n1。仍以产生1/4P0的加热功率为例，如图3所示，则在周期X内，以4个半波为一个子周期，则在该子周期内导通1个半波，并以该子周期在周期X内循环，从而使得在周期X内，加热装置可以获得1/4P0的加热功率。

以上的两种方式，都是基于控制装置在周期X内通过掉波工作方式控制可控硅，当然，控制装置在周期X内也可以通过掉波结合斩波的工作方式控制可控硅。在周期X内以m个半波为子周期，在子周期内有m1个导通半波，在导通半波内，所述控制装置控制所述可控硅以斩波工作方式进行工作，所述控制装置在导通半波过零点后R处触发所述可控硅，P1＝R*P0*m1/m。此时，相当于以m个半波作为一个掉波子周期，其中有m1个导通半波，而在触发导通半波时，并不是以掉波的方式再过零处触发，而是采用斩波的方式再过零后R处触发可控硅。仍以在产生1/4P0加热功率为例，如图3所示，则在周期X内，以2个半波为一个子周期，在该子周期内，可以有1个导通半波，而在这个导通半波内，在过零后半波的1/2处进行触发可控硅，此时，相当于是有1/2*(1/2)P0＝1/4P0的加热功率产生。与前述相比，可以更加有效的将加热进行均匀划分，由一个半波工作停两个半波，到每间隔一个半波则都进行工作，使得加热更加的均匀，降低了热惯性对加热的影响。

在本实施例中，当P＜1/4P0的时候使用该方式较为合适，因为，如果需要降低的功率更小一点的时候，则会出现如控制准确，电源闪烁等问题，而如果大于1/4的功率时，完全可以使用现有的掉波或斩波的方式控制即可，因为周期X内也是先形成一个较为合适的功率进工作，在使用功率调整单元进行周期性调整。

所述控制装置控制加热装置需将物料加热至温度T，所述控制装置控制加热装置以功率P0将物料加热至温度T1，再控制加热装置以功率P将物料加热至温度T。

通过设置相应的功率产生单元和功率调整单元，将一个控制周期分为两个模块，先在功率产生单元产生一个可靠性较高的控制功率给到负载，然后利用功率调整单元将控制周期内的调整到食品加工机所需的控制功率，。

避免了单独采用掉波控制方式或者斩波控制方式时出现的不稳定问题，也解决了由于过零信号检测延迟以及器件本身精度制约等问题。同时又可以在控制周期内满足负载功率对食品加工的需求，这样可以提高食品制作的品质。

在具有加热功能的食品加工机上使用该方法进行控制，可以实现恒稳加热，并且保持热惯性稳定，避免了大小火带来的加热不均匀。在具有粉碎搅拌功能的食品加工机上使用该方法进行控制，在解决小功率掉波控制对电网电压的影响尤其有效，并能控制搅拌的均匀度。

尤其在同时具有加热功能与粉碎搅拌功能的家用食品加工机上使用该方法进行控制负载效果更佳，如豆浆机，可实现豆浆机小功率恒稳加热且热惯性稳定，解决了目前煮浆过程中加热不稳定的情况，减少了溢出的可能，且在熬煮的同时可以采用小功率进行搅拌，使得加热更佳均匀，提高了豆浆机的制浆性能。

需要强调的是，本发明的保护范围包含但不限于上述具体实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该被视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种食品加工机的控制方法，所述食品加工机包括控制装置与负载，所述控制装置通过可控硅控制所述负载工作，所述负载的额定功率为P0，其特征在于，所述控制装置通过对所述可控硅进行周期性控制获得负载功率P，在一个控制周期T内包括功率产生单元和功率调整单元，所述功率产生单元的周期为X，所述功率调整单元的周期为Y，所述功率产生单元内所述负载的功率为P1，P＝(X/(X+Y))*P1，周期X、Y分别为半波周期的整数倍。

2.根据权利要求1所述的食品加工机的控制方法，其特征在于，在所述功率产生单元，所述控制装置控制所述可控硅以掉波工作方式使得负载在周期X内的功率为P1，在周期X内导通n1个半波，关断n2个半波，P1＝n1/(n1+n2)*P0。

3.根据权利要求2所述的食品加工机的控制方法，其特征在于，在周期X内以n个半波为子周期，所述控制装置控制所述可控硅在一个子周期内导通n3个半波，P1＝P0*n3/n，所述子周期在周期X内循环的次数为n1。

4.根据权利要求2所述的食品加工机的控制方法，其特征在于，(n1+n2)/n1＝N，N≤5。

5.根据权利要求4所述的食品加工机的控制方法，其特征在于，N＞2时，n1为不连续的单个半波。

6.根据权利要求1所述的食品加工机的控制方法，其特征在于，在周期X内以m个半波为子周期，在子周期内有m1个导通半波，在导通半波内，所述控制装置控制所述可控硅以斩波工作方式进行工作，所述控制装置在导通半波过零点后R处触发所述可控硅，P1＝R*P0*m1/m。

7.根据权利要求1所述的食品加工机的控制方法，其特征在于，所述负载由市电电源供电，所述市电电源的频率为50HZ，Y≥400ms，X≤1000ms。

8.根据权利要求7所述的食品加工机的控制方法，其特征在于，所述负载的额定功率P0≥1000W时，X/(X+Y)≤2/3。

9.根据权利要求1所述的食品加工机的控制方法，其特征在于，P＜1/4P0。

10.根据权利要求1所述的食品加工机的控制方法，其特征在于，所述负载包括加热装置，所述控制装置控制加热装置需将物料加热至温度T，所述控制装置控制加热装置以功率P0将物料加热至温度T1，再控制加热装置以功率P将物料加热至温度T。

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