【正文】 來。以1MS中斷計數(shù)，每10MS進(jìn)行一次AD轉(zhuǎn)換。圖53 關(guān)機(jī)處理流程圖 Shut down process flow chart 開機(jī)處理總框架圖54是開機(jī)處理總框圖。關(guān)機(jī)狀態(tài)下有如下特征:(1) 顯示部分全部熄滅，這時只有開/關(guān)鍵有效。在開機(jī)狀態(tài)下，如果按下關(guān)機(jī)鍵，主程序則又返回到關(guān)機(jī)循環(huán)，再重復(fù)上述過程。SEG1SEG8用于段輸出，Grid1Grid7 用于位輸出。第一次上電時不作判斷處理。用導(dǎo)熱硅脂涂在它們之間，并壓在PCB板上，IGBT產(chǎn)生的溫度直接傳到了熱敏電阻上，熱敏電阻與R28電阻分壓點的變化反映了熱敏電阻的阻值變化。圖49 電流檢知電路 Current detection circuit爐面?zhèn)鞲衅鳎籂t面加熱鍋具的溫度透過微晶玻璃板傳至緊貼在微晶玻璃板底部的傳感器，該傳感器的阻值變化直接反映了鍋具溫度的變化，傳感器與R27電阻分壓電壓的變化反映了傳感器的阻值變化，就反映出加熱鍋具的溫度變化。(3) 判斷是否有特殊要求控制風(fēng)扇工作圖47 風(fēng)扇驅(qū)動電路 Fan drive circuit市電（交流220V）經(jīng)DD2整流后由R2R2RR12分壓得到一個電壓進(jìn)入IC1的11腳ADC1進(jìn)行檢知。C8為濾波電容。否則，高電壓形成的大電流必將損壞IGBT。電磁爐工作時，IGBT快速交替地工作在截止與導(dǎo)通狀態(tài)之間。因IGBT的G極（控制極）有信號輸入，開始導(dǎo)通（但很快就截止了。 IGBT驅(qū)動電路[26]圖45 IGBT驅(qū)動電路 IGBT drive circuit驅(qū)動電路有兩個任務(wù)：一是對開關(guān)脈沖進(jìn)行激勵放大，充分激勵I(lǐng)GBT使之處于良好的導(dǎo)通狀態(tài)；而是為IGBT關(guān)斷提供反偏電壓，使IGBT能夠可靠的關(guān)斷。D8為鉗位二極管，把電位鉗制在0V以上。D6二次整流E1濾波后出來300V左右的高壓進(jìn)入U2的8腳。當(dāng)IGBT擊穿后，要對其進(jìn)行檢測，C5容量變值都會導(dǎo)致IGBT燒壞（特別是電容短路）。經(jīng)測試，此時加在開關(guān)管上的電壓約為十250V，工作電流在20A～40A之間。當(dāng)其燒壞后，不能隨意用其它整流器代替。壓敏電阻標(biāo)注一般為10D561K或10D471K，其最大允許使用電壓為300V（AC），當(dāng)電壓超出其范圍時，就會被炸裂。圖33主程序框圖 program block diagram 圖 34定時器中斷服務(wù)程序框圖 diagram of timer interrupt service routine第四章 電磁爐硬件電路設(shè)計 交流電輸入部分市電220V經(jīng)接插件LN1接入電路。為了使程序運行穩(wěn)定可靠，主程序與定時中斷服務(wù)程序應(yīng)遵循如下原則：(1) 主程序與定時中斷服務(wù)程序可以雙向傳送數(shù)據(jù)。詳細(xì)的硬件設(shè)計將在第四章介紹。良好的軟件設(shè)計可以最大限度的發(fā)揮硬件資源的優(yōu)勢。在火力狀態(tài)下，按滑動鍵可進(jìn)行6檔火力調(diào)節(jié)，最小可調(diào)到1檔，“開/關(guān)”可以關(guān)機(jī)。(6)定時鍵：在“火力“或“定溫”狀態(tài)下按“定時”鍵，定時功能燈亮，進(jìn)入定時設(shè)定狀態(tài)；基本狀態(tài)說明如下：(1)上電狀態(tài)：插上電源，蜂鳴器響一長聲（約1 S），所有LED燈全亮（約1 S），然后進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。按照委托開發(fā)廠家海爾的要求，界面是LED數(shù)碼管顯示的。鍋底溫度超溫、傳感器斷路報警若鍋底溫度過高，或溫度傳感器斷路則報警，數(shù)碼管顯示E3。若30秒內(nèi)，又將鍋放回爐臺上，則以原來的方式工作，無鍋檢測時間不計入定時時間。C。其中間歇檔為斷續(xù)加熱，即開3秒，停3秒。解此微分方程并代入初始條件，可得： （217）L*中的剩余能量，一部分消耗在R*上，一部分返回電源，的絕對值按指數(shù)規(guī)律衰減，在時刻，L*中的能量釋放完畢，二極管自然阻斷。當(dāng)時，Cr的能量釋放完畢，轉(zhuǎn)由L*釋放能量，使繼續(xù)反向流動，一部分消耗在R*上，一部分向Cr反向充電。波形如圖26中的和。 (29)由初始條件，解得： (210)式中為時間常數(shù)。分析一個工作周期的情況，定義主開關(guān)開通的時刻為t0。電磁爐是運用高頻電磁感應(yīng)原理加熱。這種性質(zhì)在工業(yè)金屬熱處理方面獲得了廣泛的應(yīng)用。交變磁場在導(dǎo)體中感應(yīng)出來的電流稱為渦流。臨近效應(yīng)：當(dāng)兩根通有交流電的導(dǎo)體靠的很近時，在相互影響下，兩導(dǎo)體中的電流要重新分布。在一個金屬導(dǎo)體外面套上一個匝數(shù)為N1的線圈，如圖21所示，當(dāng)交變電流通入感應(yīng)線圈時，感應(yīng)圈內(nèi)就會產(chǎn)生交變磁通，使感應(yīng)圈中的工件受到電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電勢。感應(yīng)加熱在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，例如渦流冶煉、淬火、焊接等等。(2) 感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)的原理使電能轉(zhuǎn)變成熱能。20022003年，市場上炒得比較火爆的是“一鍵通”、“智能化”，其實目前真正能做到全智能化還需要一段時間。這項標(biāo)準(zhǔn)的出臺對電磁爐的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。從2006年起，國內(nèi)電磁爐的需求每年都在增加，據(jù)統(tǒng)計每年的增長率都在10%20%左右。國內(nèi)電磁爐行業(yè)競爭十分激烈。(3)從1989年至1997年這十年期間，天馳電磁爐采用大功率管（飛利浦BUT12A）推挽輸出式及多路保護(hù)式電路克服了技術(shù)上的不成熟（模具結(jié)構(gòu)和通風(fēng)效果的設(shè)計、電子主要件參數(shù)不穩(wěn)定，線路設(shè)計及芯片程序保護(hù)電路極差），達(dá)到恒電流、恒功率的效果。雖然電磁爐在90年代初曾經(jīng)經(jīng)歷過一陣猛烈的旋風(fēng)，但是由于很多廠家急功近利，急于開發(fā)市場，而忽略了電磁爐的技術(shù)開發(fā)，片面以價格爭奪市場，導(dǎo)致電磁爐的質(zhì)量不穩(wěn)定，頻繁地招到消費者的投訴，終于在熱了一陣后走了下坡路[4]。它已成為中國市場上比較受歡迎的小家電產(chǎn)品之一。電磁爐的用戶界面上有相應(yīng)的開關(guān)鍵和指示燈，操作比較簡單，而且電磁爐內(nèi)部有許多附加的保護(hù)電路，任何人都可輕松使用它?，F(xiàn)在由于人們生活水平的提高，廚房電氣化程度越來越高，電磁爐在我國也逐漸地進(jìn)入千家萬戶。電磁爐實現(xiàn)的功能:加熱功能、定溫功能、定時功能、無鍋檢測功能、報警功能，具體包括過熱報警、過壓或者欠壓報警、風(fēng)扇失效報警等。硬件電路主要包括主回路、控制電路、保護(hù)電路、電源電路和顯示電路等單元回路。目前，在西方發(fā)達(dá)國家，電磁爐的使用率比較高，基本上達(dá)到80%左右。使用電磁爐沒有場合的限制，只需要把電源線插到220V的插座上即可使用。近年來，國內(nèi)對電磁爐的需求量十分大。而到了上世紀(jì)80年代末，電磁爐才開始進(jìn)入國內(nèi)市場。緊接著有許多品牌的電磁爐基本全軍覆沒，使整個華東地區(qū)造成談爐色變的陰影。國內(nèi)銷售比較好的品牌有愛德、富士寶、愛庭、三洋等，而到2003年兩年之內(nèi)，生產(chǎn)電磁爐的廠家多達(dá)上千家，而加工生產(chǎn)電磁爐零配件的廠家更是數(shù)不勝數(shù)。國外在這類成長期的產(chǎn)品研發(fā)的投入上，少則占總銷售的15%，多則占30%，但國內(nèi)電磁爐品牌能在研發(fā)上投入上百萬的已經(jīng)寥寥可數(shù)了。從2009年3月1日起，國家開始依據(jù)《家用電磁灶能效限定值及能源效率等級》標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制實施。電磁爐許多原來無法實現(xiàn)的功率都能一一實現(xiàn)，比如煮飯、煲湯、自動烹調(diào)等，都可以實現(xiàn)自動劃、智能化，真正實現(xiàn)煎、炸、燉、煮、炒。主要內(nèi)如下： (1)簡單介紹了研究電磁爐的背景，描述了國內(nèi)電磁爐的發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀，提出了電磁爐發(fā)展趨勢。感應(yīng)加熱是法拉第電磁感應(yīng)定律的具體應(yīng)用。感應(yīng)加熱的基本原理與變壓器類似。集膚效應(yīng)：當(dāng)交流電通過導(dǎo)體時，沿導(dǎo)體截面上的電流分布是不均勻的，最大電流密度出現(xiàn)在導(dǎo)體的表層，這種電流積聚現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。這時線圈本身表現(xiàn)為圓環(huán)效應(yīng)，工件本身表現(xiàn)為集膚效應(yīng)。頻率越高，工件的加熱厚度就越薄。圖22電磁感應(yīng)加熱的基本過程 The basic process of electromagnetic induction heating圖22是電磁感應(yīng)加熱的基本過程，至少需要整流單元、功率開關(guān)管、功率開關(guān)管驅(qū)動控制單元、加熱線圈單元及鍋具等部件。圖24 電磁爐主電路等效電路 Equivalent circuit of the main circuit induction cooker電磁爐主電路的工作過程可以分成3個階段，各階段的等效電路如圖25所示。由圖25（a）得式29。等效電路如圖25（b）及圖25（c）所示，我們也將其分為兩個階段來討論。在接近0之前，之時，達(dá)到負(fù)的最大值。(3) 電感放電階段 如圖25(d)所示，可得方程：初始條件為：。對應(yīng)的功率分別設(shè)為2000W，1800W，1500W，1200W，900W,間歇。C，60176。(4)無鍋檢測當(dāng)爐臺上無鍋時，電磁爐可自動檢測，此時顯示全滅，每2秒蜂鳴器響一次，電源指示燈閃爍一次，持續(xù)30秒后(蜂鳴器響15次)，自動關(guān)機(jī)。當(dāng)環(huán)境溫度低于零下負(fù)30度時，將會誤判為傳感器開路報警。當(dāng)風(fēng)扇受阻(如有異物進(jìn)入長住風(fēng)扇)，或風(fēng)扇電機(jī)線圈斷路，或匝間短路時報警，數(shù)碼管顯示ES。(5)童鎖鍵：在非關(guān)機(jī)狀態(tài)下按“童鎖”鍵，童鎖功能燈亮，進(jìn)入童鎖狀態(tài)；在童鎖狀態(tài)按下只響應(yīng)開關(guān)鍵和童鎖鍵，其中開關(guān)鍵短按即可響應(yīng)，童鎖鍵需長按3S解鎖。表31溫度表Table 31 檔位123456數(shù)碼管顯示60`100`140`180`210`240`對應(yīng)功率W9009001200150018002000(4)火力功能：在待機(jī)狀態(tài)下，按下“火力”鍵，蜂鳴器響一聲，進(jìn)入火力功能；火力指示燈長亮，默認(rèn)火力為第6檔，數(shù)碼管顯示 “6 ” ，檔位LED顯示對應(yīng)火力檔 位。軟件部分則是完成電磁爐上述功能的關(guān)鍵，是設(shè)計的關(guān)鍵部分，也可以說是“靈魂’。電磁爐的硬件組成框圖如圖32示。定時器中斷服務(wù)程序是定時執(zhí)行的，主要是為主程序服務(wù)的，包括提供良好的人機(jī)界面，為主程序提供狀態(tài)轉(zhuǎn)換及定時數(shù)據(jù)，以及實現(xiàn)各種需要計時、定時控制的功能等等。主程序和定時器中斷服務(wù)程序包含的主要子程序分別如圖33圖34示。RZ1是壓敏電阻，作用是為了防止市電輸入電壓過高而損壞電磁爐，其外型像瓷片電容（藍(lán)色）。BG1是個大電流高耐壓器件，其規(guī)格為20A\800V。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，+300V經(jīng)加熱線圈、開關(guān)管以大電流給加熱線圈充電，電能轉(zhuǎn)化為加熱線圈中的電磁能。因此線盤的電感量和電容的容量要根據(jù)功率來確定。圖44 直流電源電路 DC power supply circuit市電（交流220V）經(jīng)DD2整流。為IGBT驅(qū)動供電。經(jīng)EC11濾波后為主芯片、保護(hù)電路、控制板供電。其輸出還是高電平。R41為下拉電阻。加在IGBT的C、E極上的電壓非常高，在這個期間，要確保IGBT可靠截止。用來檢知線盤工作時的峰值。(2) 判斷是否開機(jī)，風(fēng)扇長轉(zhuǎn)。如圖49所示。IGBT熱敏電阻：該熱敏電阻放在緊貼著IGBT的正面。(3) 在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，如果IGBT溫升高于55℃，CPU則控制風(fēng)扇一直工作，直到溫度小于45℃后停止工作。單片機(jī)將顯示的數(shù)據(jù)通過TM1618的1引腳DIO在時鐘上升沿輸入串行數(shù)據(jù)，從低位開始。在開機(jī)循環(huán)中，開機(jī)初始化是一次性的，程序既要檢測是否有關(guān)機(jī)鍵按下，又要進(jìn)行開機(jī)處理，開機(jī)處理則包括功率控制、定溫控制、無鍋檢測和報警等等，是電磁爐主要功能實現(xiàn)的地方。圖52 上電初始化流程圖 Poweron initialization flow chart關(guān)機(jī)信號Powflag可以來自于電磁爐上電、定時、鍵盤和報警檢測。圖53是關(guān)機(jī)處理流程圖。(2) ADC定時計數(shù)器adctm。顯然，第二種方法更適合本系統(tǒng)。在電磁爐報警時，蜂鳴器響一次，發(fā)光二極管全部點亮，此時數(shù)碼管的高位顯示字母E，低位則顯示報警號。(3)鍋底溫度超溫、傳感器斷路報警 假若鍋底溫度偏高或著溫度傳感器斷路則會報警，電磁爐的數(shù)碼管顯示為E3。一旦風(fēng)扇不能正常工作，整個電磁爐將會不能工作甚至有可能損壞，設(shè)置風(fēng)扇工作異常保護(hù)是必要的。(2) almdelay為報警延時計時器。無鍋檢測的原理如下：在控制線路打開時，電磁爐的爐面上無鍋或者鍋具不是鐵鍋、直徑太小，電磁爐的負(fù)荷電流將會很小。在無鍋檢測程序中設(shè)置了以下變量進(jìn)行報警檢測的控制：(1) 無鍋檢測標(biāo)志為noguoflag。當(dāng)?shù)谝淮螜z測到無鍋時被設(shè)置為2秒鐘的延時時間初始值10(對200ms進(jìn)行計數(shù))，在定時器中斷中，在無鍋檢測狀態(tài)noguoflag=l時，進(jìn)行減1計數(shù)，直到其值為0時，控制線打開，并且重置此計數(shù)器，反復(fù)執(zhí)行。用戶根據(jù)自已的需要會選擇不的火力，在市電的電壓相同的情況下，達(dá)到相應(yīng)的火力所需要的負(fù)荷電流是不同的。加熱為1，定溫為0，電磁爐開機(jī)初始化時，此標(biāo)志位為1。當(dāng)電磁爐處于“加熱–保溫”狀態(tài)時，主程序?qū)⒅刂么擞嫈?shù)器，同時并將控制線反轉(zhuǎn)。這種控制方式優(yōu)點是控制簡單，設(shè)計方便。只有鍵盤可以改變此標(biāo)志。此外，無鍋檢測、定時計數(shù)延時等，都可以用到此中斷中。(3) 鍵未釋放標(biāo)志keynesc。它可以用在程序中任何需要延時控制的地方，最重要的是對所設(shè)置的定時時間進(jìn)行精確定時，當(dāng)定時時間到時，設(shè)置關(guān)機(jī)標(biāo)志，該信息被傳送至主程序，主程序進(jìn)行關(guān)機(jī)處理。這時無鍋檢測程序才以可進(jìn)行一次無鍋檢測。因為溫度變化比較緩慢，所以在定溫狀態(tài)下，每間隔3秒鐘檢測一次溫度。當(dāng)掃描發(fā)光二極管時，可以直接將相應(yīng)緩沖區(qū)中的內(nèi)容調(diào)出顯示，當(dāng)掃描數(shù)碼管管時，則需要經(jīng)過查表才能顯示。檢修過程中，不要輕易懷疑單片機(jī)(MCU)、LM33LM393等集塊的損壞，實際上這些集成塊的損壞率極低，輕觸式薄膜開關(guān)也不容易損壞。(3)主振電容C5損壞 此電容與加熱線圈共同組成諧振回路。如果風(fēng)扇運轉(zhuǎn)正常，則檢查門控管驅(qū)動電路。原因是系統(tǒng)設(shè)置工作溫度范圍不夠，在冬天傳感器阻值非常大，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路后傳遞給CPU的電壓信號，足以令CPU判斷傳感器開路而停