【正文】 Hz），數(shù)碼管滅，其它LED燈熄滅。操作面板如31所示。開機后，將延時一段時間，再進行鍋底溫度傳感器斷路檢測。當電磁爐處于關斷加熱脈沖時(如定溫溫度己超過上限)，無鍋檢測將失效。溫度控制均為上、下限控制，每5秒鐘控制一次，若溫度高于上限則關斷加熱脈沖。對應的功率可根據(jù)用戶的需要再增加或減少。在即時，主開關已經(jīng)開通，在電源的激勵下，又從0開始正向流動，重復階段的過程。由于Cr左端的電位被電源箝位于，故右端電位不斷下降。圖26 主要波形 Main waveforms由圖25（b）、,圖25（c）的等效電路圖可得式（211）方程組：（211）由初始條件，解微分方程組（211）并代入初始條件，可得下列結(jié)果： （212） （213） （214） （215）IGBT上的電壓： （216）式中： 為衰減系數(shù)；為電磁爐諧振頻率；為衰減振蕩角頻率；是由電路的初始狀態(tài)和電路參數(shù)決定的初相角，是僅由電路參數(shù)決定的滯后于的相位角?？梢?，按照指數(shù)規(guī)律單調(diào)增加。時序波形如圖26所示。它將市電整流濾波后得到的脈動直流轉(zhuǎn)換為高頻電流，通過加熱線圈建立高頻磁場，磁力線經(jīng)線圈與金屬器皿底部構(gòu)成的磁回路穿透爐面作用于鍋底，利用小電阻大電流的短路熱效應產(chǎn)生熱量，在鍋底形成渦流而發(fā)熱，起到加熱器皿中的食物的作用。感應加熱的最大特點是將工件直接加熱，其優(yōu)點是工人勞動條件好，工件加熱速度快，溫度容易控制，加熱過程中不會混入雜質(zhì)及金屬燒損等，因此應用的比較廣泛。由電磁場理論可以推導，工件中產(chǎn)生渦流由于集膚效應，沿橫截面由表面至中心按指數(shù)衰減。當兩根導體流過的電流是反方向時，最大電流密度出現(xiàn)在導體內(nèi)側(cè)；當兩根導體流過的電流是同方向時，最大電流密度出現(xiàn)在導體外側(cè)。圖21 感應加熱原理 Principle of Induction Heating設工件的等效匝數(shù)為，則感應電動勢為： (21)如果磁通是交變的，設 (22)則有 (23)的有效值為 (24)感應電勢在工件中產(chǎn)生感應電流I。在這些應用中，可以非常方便地設定加熱參數(shù)，控制加熱效果。電磁爐就是基于這個原理設計的。(3)多功能復合型電磁爐將成為新的廚房主流電器由于電磁爐的安全、清潔、無火、無煙等特點，必將引導廚房革命進入無煙時代，這個理念已經(jīng)被很多人接受，而在五年內(nèi)，電磁爐取代煤氣爐已經(jīng)是順理成章的事了。目前，我國電磁爐的銷售主要集中在城市，農(nóng)村市場相對較少。電磁爐這塊大蛋糕吸引了許多生產(chǎn)廠家注意，投入大量的資金開發(fā)電磁爐。 (2)外觀設計各種各樣，結(jié)構(gòu)性能有待提高在電磁爐賣場逛一下，就可以看到電磁爐的外觀設計五花八門，從色彩的搭配到界面的設計，無一不體現(xiàn)著自己的個性。直至大功率集成塊IGBT的成熟，才使電磁爐的性價比得到保障及公眾認可，發(fā)展至今消費趨勢全民看好。直到上世末期，由于技術的進步，眾多的家用電器的誕生，使電磁爐再次有了新的生機。隨著環(huán)保意識和節(jié)能概念深入人心，電磁爐這種既環(huán)保又節(jié)能的廚房烹飪用具的市場潛力是巨大的。(3) 加熱的溫度可以隨意調(diào)節(jié)一般地說，電磁爐的輸入功率在2002000W之間。與其他傳統(tǒng)的加熱廚房用具相比，電磁爐作為高科技的產(chǎn)品，具有許多的優(yōu)點。顯示界面是數(shù)碼管顯示界面。本文基于感應加熱原理，設計開發(fā)了電磁爐的控制系統(tǒng)，完成了電磁爐控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計，本文主要研究內(nèi)容如下:電磁爐的發(fā)展過程、工作原理、功能實現(xiàn)原理、硬件電路設計原理以及單片機程序的結(jié)構(gòu)等。從此，電磁爐開始走進人們的生活。(2) 體積小、重量輕、使用方便電磁爐是全封閉的結(jié)構(gòu)，外面只有一只電源線。有人根據(jù)現(xiàn)在的用電價格與煤氣的價格做過計算，使用電磁爐比用液化氣節(jié)省近三分之一。到了上世紀的80年代，在西方發(fā)達國家電磁爐的使用率在70%左右。但是由于電磁爐的技術要求相對比較高，而電磁爐的線路設計以及內(nèi)部程序中的保護電路不全面，導致產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，無法正常使用。據(jù)調(diào)查，在2001年，國內(nèi)生產(chǎn)電磁爐的廠家還不足百家，生產(chǎn)與電磁爐相關的電子元器件及配套產(chǎn)品的廠家也是少之又少。(4)技術上的停滯不前由于國內(nèi)電磁爐尚未完全步入完全的成熟期，就開始了不正常的價格戰(zhàn)，導致各品牌沒有很好地在技術上鉆研，將精力都投放在成本的降低方面，導致技術上一時間內(nèi)沒有稱雄的霸主出現(xiàn)。從電磁爐在國內(nèi)開始銷售到2008年，我國電磁爐行業(yè)幾十年來沒有任何的標準可以依靠。(2)功率越做越大，市場越分越細隨著微處理器引入電磁爐的控制系統(tǒng)，智能控制理論的應用，以及微處理器的日趨強大。. 本課題的主要內(nèi)容本文設計的電磁爐是民用的小功率的廚房電氣設備。第二章 電磁爐感應加熱原理2..1概述1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象，內(nèi)容為：當一個回路中的電流變化時，它附近的另外一個閉合回路中就會有感應電流產(chǎn)生。感應加熱的過程可簡單地描述為：根據(jù)安培定則，線圈中通過交變電流時周圍會產(chǎn)生交變的磁場，當一個導體放入這個交變的磁場中時，根據(jù)法拉第電磁感應定律和集膚效應，在導體的表面會產(chǎn)生感應電流（渦流），由于電流的熱效應而產(chǎn)生熱量。在感應加熱設備中存在三個效應：集膚效應、臨近效應和圓環(huán)效應。當電流和感應電流相互靠攏時，線圈和工件表現(xiàn)出臨近效應，結(jié)果聚集在線圈內(nèi)側(cè)表面，電流積聚在工件的外表面。將和的數(shù)值代入，即可得公式： (28)從上式可以看出，當材料電阻率、相對磁導率給定后，透入深度△僅與頻率平方根成反比，此工件的加熱厚度可以方便地通過調(diào)節(jié)頻率來加以控制。由整流電路將50/60Hz的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓（ACDCAC、交流直流交流），再經(jīng)過控制電路將直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率為20～35KHz的高頻電壓，高速變化的電流流過線圈產(chǎn)生高速變化的磁場，當磁場內(nèi)的磁力線通過金屬器皿底部金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱器皿內(nèi)的東西，達到用戶使用的結(jié)果[6]。其中R*是次級電阻反射到初級的等效負載電阻；L*是次級電感反射到初級并與初級電感L相疊加后的等效電感。流過IGBT的電流與流過L*的電流相等。(2)諧振階段 IGBT關斷之后，L*和Cr相互交換能量而發(fā)生諧振，同時在R*上消耗能量，形成功率輸出。然后，Cr開始釋放能量，使反向流動，一部分消耗在R*上，一部分轉(zhuǎn)變成磁場能。因此，是零電壓開通。不同火力的檔位，輸出的功率是不同的。C，100176。定時時間到后，電磁爐自動關機。數(shù)碼管顯示EZ。風扇工作異常檢測報警開機后，延時2秒，再檢測風扇工作電壓。(4)功能鍵：在待機狀態(tài)按下“火力”鍵，火力功能燈亮，進入火力工作狀態(tài)；在待機狀態(tài)按下“定溫”鍵，定溫功能燈亮，進入定溫工作狀態(tài)；“火力”“定溫”功能下可相互切換。在定溫狀態(tài)下無按鍵操作時，2小時自動關機進入關機狀態(tài)。硬件部分是實現(xiàn)電磁爐上述功能的基礎，可以說是電磁爐的“肢體”。4)：控制電路及保護電路電路，包括信號調(diào)理電路、溫度檢測電路、電源電路、檔位輸入電路、顯示及故障報警電路、過溫、過壓、過流保護電路等。主程序是循環(huán)執(zhí)行的，主要實現(xiàn)那些需要實時處理的功能，如功率控制、定溫控制、無鍋檢測和報警等。例如定時時鐘。所以16A/250V的保險絲不能隨意改動或代換（更不能直接短路）。如圖42所示。在電磁爐電路中，開關管扮演著非常重要的角色。高頻交變電流是由線盤的電感量，與高頻諧振電容的容量決定的。如圖44所示。再由R13降壓EC10電容濾波輸出+18V比較平滑的直流電。在輸出端得到一個+5V的電壓。所以Q3基極雖然是高電平。RR9上拉電阻。線盤與C5電容產(chǎn)生阻尼諧振，電磁能迅速轉(zhuǎn)化為熱能。當IGBT燒壞或沒有功率輸出情況下，RR1R1R14 、RRR3R3R1R1R24都要進行檢測，查看是否開路或變值。(1) 結(jié)合爐面?zhèn)鞲衅髋cIGBT傳感器取到的AD值，控制風扇工作。起到保護元器件的作用。(5)傳感器開路或短路時，開機后發(fā)出不工作信號（開路需要1分鐘后再判斷），并報知故障信息。(2) 熱敏電阻開路或短路時，開機后發(fā)出不工作信號，（開路需要1分鐘后再判斷），并報知故障信息。本文引用于LED的驅(qū)動。在關機狀態(tài)下，按下開機鍵，主程序在完成開機初始化后，便進入開機循環(huán)。延時600ms的軟件延時目的是等待電路狀態(tài)的穩(wěn)定，否則，一上電立刻按開/關鍵，有可能引起誤報警。在上述四個功能中，第一個功能在中斷中實現(xiàn)，后三個功能在主程序中實現(xiàn)。(1) ADC值緩沖區(qū)的首地址為adcfr，6個字節(jié)分別對應存放著6個通道的ADC值，尋址方式為間接方式尋址。前者通道的切換次數(shù)是30次，后者通道的切換次數(shù)是6次。在有異常情況出現(xiàn)時，將發(fā)生相應的報警。要注意的是當環(huán)境溫度低于零下負30度時，將會誤判為傳感器開路報警。(5) 風扇工作異常報警因為功率管在工作時發(fā)熱，并且加熱線圈在工作時也產(chǎn)生大量的熱量，電磁爐的內(nèi)部溫度一般都是很高，因此風扇擔負著散熱的功能。此信號被傳入中斷，用來控制報警顯示以及報警顯示延時，具體見后面的定時器中斷。假若在30秒內(nèi)，又將鍋放回到爐臺上，則會以原來的方式繼續(xù)工作，需要說明的是無鍋檢測的時間不會計入定時時間。圖57是無鍋檢測的程序流程。(3) 延時2秒鐘計數(shù)器noguot1。占空比越低，負荷電流就越小[11]。程序中變量的設置說明如下:(1) 加熱/定溫狀態(tài)切換得標志heatflag。(3) 最小火力的控制變化定時計數(shù)器minpowt，當定時器中斷中將minpowt減為0后，便進入主程序。每一個設定的溫度都需要有一個上、下限，當單片機檢測到的溫度超過設定的上限時，就會立刻關斷加熱脈沖，停止加熱；然而，隨著溫度的降低，當單片機檢測到的溫度低于設定的下限時，就會立刻輸出加熱脈沖，繼續(xù)加熱。電磁爐開機初始化keepreg=f7h，keept=0，為“240”檔。如，蜂鳴器的延時，在程序的運行到任何地方都可以打開蜂鳴器，并同時設置延時時間計數(shù)器bzzrt=延時時間/10MS， 每10MS中斷一次，并將bzzrt減一，直到減到0時，將蜂鳴器關斷。此標志為1時，鍵值寄存器keyvl才可被執(zhí)行按鍵任務程序所用。圖513 執(zhí)行按鍵任務流程圖 Flow chart of the implementation of key tasks圖514是定時控制流程圖。在程序中的任何地方關閉控制線后，就會立即設置此計數(shù)器，在中斷中，在檢測到控制線打開后，就會對其進行減“1”計數(shù)，直到減為0。(7) 定溫控制的定時。在每次1ms中斷完成后，根據(jù)當前的定時時間和工作狀態(tài)，對顯示緩沖區(qū)進行刷新，并且顯示其中的一個，下次中斷時顯示下一個，每3ms是一個掃描循環(huán)。另外，散熱風扇在長時間使用以后可能會因為磨損或油污導致速變慢、噪音變大、線圈燒毀等故障，這種情況可以直接更換新品。其損壞的程度不同，故故障的表現(xiàn)也是不一樣的，即表現(xiàn)為者燒門控管或不能加熱。特別注意機殼的進風和排通道是否暢通，門控管散熱片是否附著油污。此故障在北方農(nóng)村冬天常發(fā)生。另外，如果。維修方法是分別在各傳感器上并聯(lián)一個100Kfl～270Kn的固定電阻，具體阻值根據(jù)機型不同要試驗而定，在能夠正常啟動加熱的前提下該電阻阻值越大越好。主要是檢查4性能足否正常(最好代換試之)，+18V是否偏低。如果電容損壞，諧振頻率必將改變。本章節(jié)主要介紹電磁爐屢燒門控管(IGBT)、無鍋、加熱不正常等最常見的三種故障類型的故障部位及檢修方法[13]。圖515 顯示掃描流程圖 Scan flow chart shows圖516是刷新顯示緩沖區(qū)流程圖。(8)“加熱一保溫”檔控制線的反轉(zhuǎn)定時。(4) 電磁爐的異常報警。除此之外，本程序還有以下幾個方面的定時：(1) 蜂鳴器的延時。電磁爐開機初始化或無鍵按下時被清0，有任何鍵按下時均被置位。正是有了這樣的中斷，在一般情況下，主程序中不需要可為實現(xiàn)與時間控制有關方面的功能而專門的編寫一段延時程序。圖511為定時器中斷總框架流程。圖510 定溫控制流程圖 Constant temperature control flow chart圖510為功率控制的流程圖。首先檢測乘數(shù)的第0位，如果為1則加上被乘數(shù)，否則填0。只有鍵盤才可以改變此標志。當市電的電壓不同時，達到相同的火力所需要的負荷電流也是不同的。(4) 無鍋檢測次數(shù)的計數(shù)器noguot2。在開機初始化及第一次檢測到有鍋時，無鍋檢測標志noguoflag被清除。也就是說，單片機檢測到的負荷電流值CRU將會很低。在報警標志almflag被置位的同時，報警延時計時器被設置為25，在定時器中斷中，在almflag=l的條件下，每200ms減一，總共延時5秒，當定時時間到信號被傳到本程序。在開機后，延時2秒種，檢測風扇的工作電壓。在開機后，延時一段時間，再對鍋底溫度傳感器進行斷路檢測。這種狀態(tài)持續(xù)5秒鐘后，電磁爐將會自動關機。但在一個ADC轉(zhuǎn)換的周期內(nèi)的平均值，通過第一種方法更能表現(xiàn)出