【正文】 Hz），數(shù)碼管滅，其它LED燈熄滅。操作面板如31所示。開機(jī)后，將延時(shí)一段時(shí)間，再進(jìn)行鍋底溫度傳感器斷路檢測。當(dāng)電磁爐處于關(guān)斷加熱脈沖時(shí)(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(guān)斷加熱脈沖。對(duì)應(yīng)的功率可根據(jù)用戶的需要再增加或減少。在即時(shí)，主開關(guān)已經(jīng)開通，在電源的激勵(lì)下，又從0開始正向流動(dòng)，重復(fù)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?？梢姡凑罩笖?shù)規(guī)律單調(diào)增加。時(shí)序波形如圖26所示。它將市電整流濾波后得到的脈動(dòng)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(yīng)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(yīng)加熱的最大特點(diǎn)是將工件直接加熱，其優(yōu)點(diǎn)是工人勞動(dòng)條件好，工件加熱速度快，溫度容易控制，加熱過程中不會(huì)混入雜質(zhì)及金屬燒損等，因此應(yīng)用的比較廣泛。由電磁場理論可以推導(dǎo)，工件中產(chǎn)生渦流由于集膚效應(yīng)，沿橫截面由表面至中心按指數(shù)衰減。當(dāng)兩根導(dǎo)體流過的電流是反方向時(shí)，最大電流密度出現(xiàn)在導(dǎo)體內(nèi)側(cè)；當(dāng)兩根導(dǎo)體流過的電流是同方向時(shí)，最大電流密度出現(xiàn)在導(dǎo)體外側(cè)。圖21 感應(yīng)加熱原理 Principle of Induction Heating設(shè)工件的等效匝數(shù)為，則感應(yīng)電動(dòng)勢為： (21)如果磁通是交變的，設(shè) (22)則有 (23)的有效值為 (24)感應(yīng)電勢在工件中產(chǎn)生感應(yīng)電流I。在這些應(yīng)用中，可以非常方便地設(shè)定加熱參數(shù)，控制加熱效果。電磁爐就是基于這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。(3)多功能復(fù)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(diǎn)，必將引導(dǎo)廚房革命進(jìn)入無煙時(shí)代，這個(gè)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(duì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)五花八門，從色彩的搭配到界面的設(shè)計(jì)，無一不體現(xiàn)著自己的個(gè)性。直至大功率集成塊IGBT的成熟，才使電磁爐的性價(jià)比得到保障及公眾認(rèn)可，發(fā)展至今消費(fèi)趨勢全民看好。直到上世末期，由于技術(shù)的進(jìn)步，眾多的家用電器的誕生，使電磁爐再次有了新的生機(jī)。隨著環(huán)保意識(shí)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(diǎn)。顯示界面是數(shù)碼管顯示界面。本文基于感應(yīng)加熱原理，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)原理、硬件電路設(shè)計(jì)原理以及單片機(jī)程序的結(jié)構(gòu)等。從此，電磁爐開始走進(jìn)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(jià)格與煤氣的價(jià)格做過計(jì)算，使用電磁爐比用液化氣節(jié)省近三分之一。到了上世紀(jì)的80年代，在西方發(fā)達(dá)國家電磁爐的使用率在70%左右。但是由于電磁爐的技術(shù)要求相對(duì)比較高，而電磁爐的線路設(shè)計(jì)以及內(nèi)部程序中的保護(hù)電路不全面，導(dǎo)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(guān)的電子元器件及配套產(chǎn)品的廠家也是少之又少。(4)技術(shù)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(jià)格戰(zhàn)，導(dǎo)致各品牌沒有很好地在技術(shù)上鉆研，將精力都投放在成本的降低方面，導(dǎo)致技術(shù)上一時(shí)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(biāo)準(zhǔn)可以依靠。(2)功率越做越大，市場越分越細(xì)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(yīng)用，以及微處理器的日趨強(qiáng)大。. 本課題的主要內(nèi)容本文設(shè)計(jì)的電磁爐是民用的小功率的廚房電氣設(shè)備。第二章 電磁爐感應(yīng)加熱原理2..1概述1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，內(nèi)容為：當(dāng)一個(gè)回路中的電流變化時(shí)，它附近的另外一個(gè)閉合回路中就會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。感應(yīng)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(shí)周圍會(huì)產(chǎn)生交變的磁場，當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體放入這個(gè)交變的磁場中時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和集膚效應(yīng)，在導(dǎo)體的表面會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流），由于電流的熱效應(yīng)而產(chǎn)生熱量。在感應(yīng)加熱設(shè)備中存在三個(gè)效應(yīng)：集膚效應(yīng)、臨近效應(yīng)和圓環(huán)效應(yīng)。當(dāng)電流和感應(yīng)電流相互靠攏時(shí)，線圈和工件表現(xiàn)出臨近效應(yīng)，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(dāng)材料電阻率、相對(duì)磁導(dǎo)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(dāng)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(dá)到用戶使用的結(jié)果[6]。其中R*是次級(jí)電阻反射到初級(jí)的等效負(fù)載電阻；L*是次級(jí)電感反射到初級(jí)并與初級(jí)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(guān)斷之后，L*和Cr相互交換能量而發(fā)生諧振，同時(shí)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(dòng)，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(shí)時(shí)間到后，電磁爐自動(dòng)關(guān)機(jī)。數(shù)碼管顯示EZ。風(fēng)扇工作異常檢測報(bào)警開機(jī)后，延時(shí)2秒，再檢測風(fēng)扇工作電壓。(4)功能鍵：在待機(jī)狀態(tài)按下“火力”鍵，火力功能燈亮，進(jìn)入火力工作狀態(tài)；在待機(jī)狀態(tài)按下“定溫”鍵，定溫功能燈亮，進(jìn)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(shí)，2小時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。硬件部分是實(shí)現(xiàn)電磁爐上述功能的基礎(chǔ)，可以說是電磁爐的“肢體”。4)：控制電路及保護(hù)電路電路，包括信號(hào)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(bào)警電路、過溫、過壓、過流保護(hù)電路等。主程序是循環(huán)執(zhí)行的，主要實(shí)現(xiàn)那些需要實(shí)時(shí)處理的功能，如功率控制、定溫控制、無鍋檢測和報(bào)警等。例如定時(shí)時(shí)鐘。所以16A/250V的保險(xiǎn)絲不能隨意改動(dòng)或代換（更不能直接短路）。如圖42所示。在電磁爐電路中，開關(guān)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(gè)+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(dāng)IGBT燒壞或沒有功率輸出情況下，RR1R1R14 、RRR3R3R1R1R24都要進(jìn)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(fēng)扇工作。起到保護(hù)元器件的作用。(5)傳感器開路或短路時(shí)，開機(jī)后發(fā)出不工作信號(hào)（開路需要1分鐘后再判斷），并報(bào)知故障信息。(2) 熱敏電阻開路或短路時(shí)，開機(jī)后發(fā)出不工作信號(hào)，（開路需要1分鐘后再判斷），并報(bào)知故障信息。本文引用于LED的驅(qū)動(dòng)。在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，按下開機(jī)鍵，主程序在完成開機(jī)初始化后，便進(jìn)入開機(jī)循環(huán)。延時(shí)600ms的軟件延時(shí)目的是等待電路狀態(tài)的穩(wěn)定，否則，一上電立刻按開/關(guān)鍵，有可能引起誤報(bào)警。在上述四個(gè)功能中，第一個(gè)功能在中斷中實(shí)現(xiàn)，后三個(gè)功能在主程序中實(shí)現(xiàn)。(1) ADC值緩沖區(qū)的首地址為adcfr，6個(gè)字節(jié)分別對(duì)應(yīng)存放著6個(gè)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(shí)，將發(fā)生相應(yīng)的報(bào)警。要注意的是當(dāng)環(huán)境溫度低于零下負(fù)30度時(shí)，將會(huì)誤判為傳感器開路報(bào)警。(5) 風(fēng)扇工作異常報(bào)警因?yàn)楣β使茉诠ぷ鲿r(shí)發(fā)熱，并且加熱線圈在工作時(shí)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(fēng)扇擔(dān)負(fù)著散熱的功能。此信號(hào)被傳入中斷，用來控制報(bào)警顯示以及報(bào)警顯示延時(shí)，具體見后面的定時(shí)器中斷。假若在30秒內(nèi)，又將鍋放回到爐臺(tái)上，則會(huì)以原來的方式繼續(xù)工作，需要說明的是無鍋檢測的時(shí)間不會(huì)計(jì)入定時(shí)時(shí)間。圖57是無鍋檢測的程序流程。(3) 延時(shí)2秒鐘計(jì)數(shù)器noguot1。占空比越低，負(fù)荷電流就越小[11]。程序中變量的設(shè)置說明如下:(1) 加熱/定溫狀態(tài)切換得標(biāo)志heatflag。(3) 最小火力的控制變化定時(shí)計(jì)數(shù)器minpowt，當(dāng)定時(shí)器中斷中將minpowt減為0后，便進(jìn)入主程序。每一個(gè)設(shè)定的溫度都需要有一個(gè)上、下限，當(dāng)單片機(jī)檢測到的溫度超過設(shè)定的上限時(shí)，就會(huì)立刻關(guān)斷加熱脈沖，停止加熱；然而，隨著溫度的降低，當(dāng)單片機(jī)檢測到的溫度低于設(shè)定的下限時(shí)，就會(huì)立刻輸出加熱脈沖，繼續(xù)加熱。電磁爐開機(jī)初始化keepreg=f7h，keept=0，為“240”檔。如，蜂鳴器的延時(shí)，在程序的運(yùn)行到任何地方都可以打開蜂鳴器，并同時(shí)設(shè)置延時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)器bzzrt=延時(shí)時(shí)間/10MS， 每10MS中斷一次，并將bzzrt減一，直到減到0時(shí)，將蜂鳴器關(guān)斷。此標(biāo)志為1時(shí)，鍵值寄存器keyvl才可被執(zhí)行按鍵任務(wù)程序所用。圖513 執(zhí)行按鍵任務(wù)流程圖 Flow chart of the implementation of key tasks圖514是定時(shí)控制流程圖。在程序中的任何地方關(guān)閉控制線后，就會(huì)立即設(shè)置此計(jì)數(shù)器，在中斷中，在檢測到控制線打開后，就會(huì)對(duì)其進(jìn)行減“1”計(jì)數(shù)，直到減為0。(7) 定溫控制的定時(shí)。在每次1ms中斷完成后，根據(jù)當(dāng)前的定時(shí)時(shí)間和工作狀態(tài)，對(duì)顯示緩沖區(qū)進(jìn)行刷新，并且顯示其中的一個(gè)，下次中斷時(shí)顯示下一個(gè)，每3ms是一個(gè)掃描循環(huán)。另外，散熱風(fēng)扇在長時(shí)間使用以后可能會(huì)因?yàn)槟p或油污導(dǎo)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(jī)殼的進(jìn)風(fēng)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(gè)100Kfl～270Kn的固定電阻，具體阻值根據(jù)機(jī)型不同要試驗(yàn)而定，在能夠正常啟動(dòng)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(shí)。(4) 電磁爐的異常報(bào)警。除此之外，本程序還有以下幾個(gè)方面的定時(shí)：(1) 蜂鳴器的延時(shí)。電磁爐開機(jī)初始化或無鍵按下時(shí)被清0，有任何鍵按下時(shí)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(shí)現(xiàn)與時(shí)間控制有關(guān)方面的功能而專門的編寫一段延時(shí)程序。圖511為定時(shí)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(biāo)志。當(dāng)市電的電壓不同時(shí)，達(dá)到相同的火力所需要的負(fù)荷電流也是不同的。(4) 無鍋檢測次數(shù)的計(jì)數(shù)器noguot2。在開機(jī)初始化及第一次檢測到有鍋時(shí)，無鍋檢測標(biāo)志noguoflag被清除。也就是說，單片機(jī)檢測到的負(fù)荷電流值CRU將會(huì)很低。在報(bào)警標(biāo)志almflag被置位的同時(shí)，報(bào)警延時(shí)計(jì)時(shí)器被設(shè)置為25，在定時(shí)器中斷中，在almflag=l的條件下，每200ms減一，總共延時(shí)5秒，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到信號(hào)被傳到本程序。在開機(jī)后，延時(shí)2秒種，檢測風(fēng)扇的工作電壓。在開機(jī)后，延時(shí)一段時(shí)間，再對(duì)鍋底溫度傳感器進(jìn)行斷路檢測。這種狀態(tài)持續(xù)5秒鐘后，電磁爐將會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。但在一個(gè)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