电磁炉的工作原理组成部分及设计要求.doc

电磁炉的工作原理与其组成部分时间：2008-8-16 9:31:08 来源：新华网 电磁炉网 [评论]    电磁炉是一种运用电磁感应原理进行加热的现代炉具，是一个跨电子、五金、塑料和计算机应用等多行业的产品，多项技术指标都复杂于一般的小家电产品，是一个技术含量很高的小家电产品     1 电磁炉的常识     电磁炉的工作原理     电磁炉是利用电磁感应原理制成的，如图1所示，在励磁线圈中通以交流电，产生交变磁场由于电磁感应效应，在铁或不锈钢制成的金属锅中会产生涡电流，电流的焦耳热就可以对食物进行加热和烹饪这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上图1 电磁炉原理示意图     电磁炉的组成部分     1.加热部分：电磁炉的锅体下面有搁板，下面有励磁线圈通过电磁感应产生涡电流对锅体进行加热     2.控制部分：主要有电源开关，温度调节钮，功率选择钮等由内部的控制电路来掌控     3.冷却部分：采用风冷的方式炉身的侧面分布有进风口和出风口，内部设有风扇     4.电气部分：由整流电路、逆变电路、控制回路、继电器、电风扇等组成。

    5.烹饪部分：主要包括各种炊具，供用户使用电磁炉工作原理电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的电磁炉加热原理如图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板（结晶玻璃），台面下边装有高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅其工作过程如下：电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 电磁炉方案设计1、概述电磁灶是应用电磁感应原理进行加热工作的，是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具它使用起来非常方便，可用来进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作特点：效率高、体积小、重量轻、噪音小、省电节能、不污染环境、安全卫生，烹饪时加热均匀、能较好地保持食物的色、香、味和营养素，是实现厨房现代化不可缺少的新型电子炊具。

电磁灶的功率一般在700--1800W左右电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类，相比较高频电磁灶受热效率高，比较省电　　按样式分类，可以分以下三种　　台式电磁炉：分为单头和双头两种，具有摆放方便、可移动性强等优点因为价格低较受欢迎　　埋入式电磁炉：是将整个电磁炉放入橱柜面内，然后在台面上挖个洞，使灶面与橱柜台面成一个平面业内专家认为这种安装方法只求美观，但不科学，很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅，埋入式炒菜并不方便　　嵌入式电磁炉：可适应不同锅具的需要，不再对锅具有特殊要求本文主要介绍利用SPMC65P2404芯片来实现电磁炉的设计SPMC65P2404是凌阳推出的一款工业控制8位单片机，具有很高的性价比，抗干扰能力强，非常适合应用于工业控制类、家电类产品的设计使用SPMC65P2404设计的电磁炉具有如下性能：六种加热模式：火锅、煎炸、炒菜、烧烤、蒸煮、烧焖；一种自动工作模式：烧水；最大720分钟的定时开机功能；2小时自动关机保护功能；小物件检测功能，对不合适的物件不进行加热；系统采用过流、过压、超温等多种保护措施；采用开关电源，使系统能够在180~250V的电压范围内正常工作；系统设置了故障报警功能，方便故障查找及检修；系统含有自检程序，方便生产测试。

2、电磁炉设计要求电磁炉作为一种普遍的家用产品，除了要具有基本的加热功能外，它的安全性能及稳定性能是设计的关键电磁炉设有多种保护装置，包括小物件检测、过热自动停机保护、过压或欠压自动停机保护、空烧自动停止加热保护、2小时断电保护、1～2分钟自动停机保护以及声光报警显示等综合起来，电磁炉可由下述技术特性参数考核：（1）自身保护特性输出开关管是电磁炉的关键元件，工作于高电压、大功率状态，受成本和器件参数限制，设计时不可能有很大的富裕量，故在工作过程中，若电源电压过高、工作状态切换时产生瞬间冲击、电流增大、机内温升过高、铁锅挪离灶板或空载，开关管都可能损坏因此，应保证过压、过流、过温、锅检测等保护装置正常； （2）锅底温度控制特征锅底发热直接传至灶板（陶瓷玻璃），灶板是导热材料，故一般都将热敏元件安装在灶板底部，探测锅底的温度； （3）功率稳定性电磁炉应具有输出功率自动调整功能，以改善电源适应性和负载适应性；（4）电磁兼容性该性能涉及对其余家电的干扰和对人体的危害电磁炉均在电源回路中设有LC滤波电路并用金属围框吸收漏磁通，同时采用脉冲方式，使平均辐射功率控制在最小限度；在实现以上电磁炉的性能规格的基础上，我们设计的电磁炉还具有以下的功能规格：手动控制火力，从300W~1800W 的范围，共分为14 档火力，每档均有稳定的功率；手动定温选择，从70 ~240℃的范围，共分为6 档定温选择，每档都能达到精确定温；自动烹调功能，内部自带1 自动烹调功能：烧水。

6 种自选功能：火锅，炒菜，蒸煮，炖焖，煎炸，烧烤，其中火锅，炒菜可以调节不同的火力档位；蒸煮，炖焖，煎炸，烧烤4 种功能可以选择不同的温度可以实现1~720 分钟预约开机功能，1~180 分钟的定时关机功能系统提供2 小时自动关机的保护功能 3、系统硬件设计系统采用SPMC65P2404 作为主控MCU，主要模式有：键盘扫描，锅体温度检测，IGBT 温度检测，电流过流检测，超压欠压检测，振荡信号检测，风扇控制，数码管显示控制，LED 控制，蜂鸣器控制，系统启动控制功率板电路分析交流电220V 经过前端滤波处理，通过整流桥，变成大约310v 左右的直流电，通过MCU控制IGBT 的导通和关闭，来控制加热线圈的工作状态 开关电源部分采用TI 公司最新推出的集成电路VIPer12A，来实现不同电压的输出，AC 接入后经过半波整流，接到VIPer12A 的电压输入脚，输出端通过稳压变压的方式来得到18V 和5V 直流电，为IC 和其他外围元件提供电源 电路中包含有电流检测部分，通过电流互感器将总回路的电流按比较缩小后，通过整流，变成直流，连接电阻到地，系统通过检查电阻端的电压来判断回路的电流大小。

同时回路电流若超过一定值后，通过另一端的保护信号反馈到IGBT 的控制端，将控制信号拉低，使IGBT 停止工作，同时送到MCU，让系统停止工作，并产生报警信号控制板电路分析主控板中主要由MCU，数码管，发光二极管，按键，复位电路组成，数码管采用共阳型的，发光二极管驱动方法为动态扫描，按键与SEG 线复用，控制COM 口，回读SEG 数据的I/O 来扫描按键复位电路为低电压复位电路，当电压低于2.6V 时，系统产生复位4、系统软件设计主流程采用分时结构，在每个不同的时间片进行不同的工作，时间片可以对动态扫描的LED进行定时刷新和扫描，方便程序控制工作时采用时间轮循的方式，能有效的利用时间资源过程中主要通过标志的方式将信息传递到其他模块中断程序电流过流中断是整个系统唯一的中断，当产生中断时，系统马上停止控制信号，然后置电流过流标志，让系统在其他地方检测过流的状态是否持续3 秒，若是，则产生电流过流的报警信号，系统停止工作功率调节模块系统需要根据外部电压和电流的大小，来计算是否已经达到了设定的功率值，通过比较后的功率大小关系来调整PWM 值，以输出比较恒定的功率假设外部电压为V1，MCU 检测到的电压值V2，根据电路计算得：V2=5.1*V1/（330+5.1）得到的A/D 值DATA 为：DATA=V2*256/5外部电流和MCU 通过转换的电压的测试值的关系为：外部电流值/转换后的电压=2.4根据上述关系来换算功率值的大小：P=V*I=0.06*AD（V）*AD（I）推出：AD（I）=100*P/（6*AD（V））确定AD（I）后，再通过调整PWM 值，以使AD（I）达到计算的值。

5、系统资源分配适用的锅类容器1、铁系（珐琅、铸锅、不锈铁）锅，不锈钢锅注 ：复合底锅必须是电磁炉专用2、底部直径12CM以下，根据不同的功能使用，如煎炒烤炸类要离空1CM为最佳蒸煮   类平底为最佳 不适用的锅类容器：1、铝、铜为材料之容器、锅2、容器底部直径不超过12CM者3、容器底部凸凹高度大于2CM者4、不锈钢双层复合底锅（非电磁炉专用）                              如何安全使用电磁炉一、使用之前注意：1、应使用质量好的插座，插座接触不良会导致烧机或电磁炉无法正常工作2、在插头电线损坏电线或电源插头未牢固地插入插座时，切勿使用电磁炉3、切勿弯曲、捆扎电线或对其施力过度，这会引起损坏4、切勿使任何障碍物附在本机插头或电源插座上5、切勿将插头插入己插有几个其它电器装置的插座，电流不得超出插座的极限（本装置的使用电流约为10安培）6、切勿在可能受潮或靠近火焰的地方使用电磁炉7、电磁炉在放置了一段时间后，若重新使用电磁炉，请先通电10分钟，使电磁炉内部电子元件稳定后，再开机进行功能操作二、使用时注意：1、切勿放置在不平稳的平面上2、切勿阻塞吸气口或排气口、避免炉内超温。

3、切勿在儿童可触及电磁炉、或儿童能自行使用的地方使用电磁炉4、切勿对空锅加热或加热过度5、切勿将诸如刀、叉、勺子、锅盖与铝箔等金属物品放置在顶板上，因为它们会受热6、切勿在盛放锅具的状态下搬运电磁炉7、切勿在四周空间不足的地方使用电磁炉、应使电磁炉的前部与左右两侧保持干净8、切勿使用金属丝和异物进入吸气或排气口的缝隙内9、切勿使物品跌落在顶板上如表面出现裂纹，应立即关掉电源，拔出插头并送往修理三、使用之后注意：1、炒菜锅在使用后不要置于炉面上，避免下次使用时难以启动2、烹调结束，锅具产生的高温热量会传导至电磁炉顶板，切勿立即触摸该顶板3、切勿用拉扯电线的方法拔出插头4、在确认不用电磁炉时，切勿使电源线续处于接通状态电磁炉的保养A 电源要求（1）使用电磁炉必须使用各项技术指标符合标准带地线的三孔插座（最好选用有CCC标志的产品），绝对不可自行换用没有地线的两孔插座，因为两孔插座插头插上后易松动、不牢固且不符和国家标准，这样易产生瞬时打火，电流增大，较危险2）插座不要位于电磁炉的正上方，防止热量上升烧烫电源3）若有易使电流发生骤变且较为频繁的电器，如电焊机、冲击钻、电锤等或其它高功率用电器，如冰箱、洗衣机、热水器等与电磁炉同时使用，则较易损坏电磁炉，应引起注意，最好使用带有过流保护装置的插线板或选用稳定电源。

最好不同时使用或尽量不在电磁炉工作的同时开关其它用电器，以免损坏电磁炉B 电磁炉的散热电磁炉工作时机体内部存有一定的温度，为使电磁炉发挥更好的作用，并正常工作，延长其使用寿命，这部分热量要及时的排放出去，所以尽量使电磁炉放置的位置有利于空气流通及散热C 电磁炉的清洗1，擦洗前请先拔掉电源线2，面板脏。