【正文】 電路 IGBT 控制電路的設計如圖 412 所示為 IGBT 控制電路圖，Q1與 Q2組成互補對稱功率放大電路。當關機處理程序判斷“開/關機”按鍵按下時，程序設定開關機狀態(tài)標志位 Power Flag=1，即為開機狀態(tài)，主程序進入開機循環(huán)處理程序。按鍵掃描流程圖如圖 55 所示。 (2) 攔截技術 所謂攔截，是指將亂飛的程序引向指定位置，再進行出錯處理。當煮飯程序結束時，關機處理。當 V7大于 V6時，V8為高電平信號，IGBT1導通。如圖 410所示為 IGBT、頂蓋和鍋底溫度檢測電路。以上動作過程，保證了 IGBT1驅動信號的上升沿與諧振電路的諧振電壓 Uc 的零點在 t4時刻保持同步。圖45 開關電源電路開關電源電路中采用 PI 公司的 TNY278 芯片，其內部集成了一個 700V 的功率 MOSFET、振蕩器、高壓開關電流源、電流限流及熱關斷電路，采用開/關控制方式來穩(wěn)定輸出電壓，功率輸出范圍比較大，可以獲得精確的穩(wěn)壓精度及出色的瞬態(tài)響應特性。顯示電路和鍵盤掃描電路主要包括液晶顯示模塊、發(fā)光二極管、液晶驅動芯片 HT1621 和按鍵模塊以及電阻、電容元器件等，如圖 43所示為液晶顯示電路，圖 44 為 LED 顯示和鍵盤掃描電路。 (2) 多種系統(tǒng)保護 可選的看門狗復位；具有復位或中斷功能的低壓檢測；具有功率節(jié)省模式等待及兩種停止模式。運用與恒溫控制相同的方法，只是給定的溫度值具有一定的變化率，在此不再贅述。在本課題中，借助 MATLAB Fuzzy Logic工具箱，將模糊推理規(guī)則輸入到二維模糊推理器，可以得到模糊控制規(guī)則觀察器，將 49 種輸入組合依次輸入到觀察器中，可以計算出米量的模糊推理表，如表 31所示，表中 X、Y、Z 分別代表鍋底頂蓋溫度差、鍋底溫度變化率和米量的整數論域。EC 的隸屬函數曲線選擇常用的三角形隸屬函數，如圖 37所示。 (5)膨脹階段 膨脹階段是一個使米飯松化的過程。電磁電飯煲在鍋底和頂蓋排氣口分別放置了熱敏電阻溫度傳感器，用于檢測鍋具底部溫度和鍋內的水蒸氣溫度。傳感裝置在模糊控制系統(tǒng)中十分重要，它的精度直接影響整個控制系統(tǒng)的精度。這樣的事實讓學者們思考對于無法構造數學模型的對象，能否讓計算機模擬人的思維方式進行智能化控制決策，這就導致了模糊控制理論的誕生。由于感應線圈具有感抗作用不允許電流發(fā)生突變，所以在t1~t2時間i1隨線性上升，在t2時脈沖結束,IGBT1截止。如圖25所示為電磁感應加熱電路的組成圖，圖中方框上方表示的是與方框功能相對應的的關鍵器件。由此可知，電磁感應加熱所產生熱量的功率分別與鍋底材料磁導率μ的平方、感應線圈中的交變電流的平方以及交變電流的頻率的平方成正比。電磁感應加熱方式與傳統(tǒng)的加熱方式相比有很多優(yōu)點，如非接觸式加熱、無明火、無污染、速度快、效率高等，因此電磁家電產品吸引了越來越多的消費者。 課題來源與研究的主要內容 電磁電飯煲是現代廚房中比較高端的廚具，與傳統(tǒng)的電飯煲相比有很多優(yōu)點，具有廣闊的市場空間。電磁感應加熱技術在其他方面的應用也如雨后春筍般出現。(5)可實現自動化控制。電磁感應加熱來源于法拉第發(fā)現的電磁感應現象。15設計說明書（論文）結構嚴謹，表達清楚，文字通順，用語正確，基本無錯別字和病句，書寫格式符合規(guī)范。(2) 理論上分析模糊控制理論及其在電磁電飯煲控制系統(tǒng)中的應用。任務與進度要求第12周 調研、收集資料，熟悉課題內容，完成開題報告。完成控制系統(tǒng)的硬件設計第1113周完成電磁電飯煲控制系統(tǒng)的軟件設計。硬件電路的設計主要包括單片機系統(tǒng)、開關電源、主諧振電路、IGBT控制電路、傳感器檢測電路、按鍵檢測電路、液晶和LED顯示電路以及各種報警保護電路等，并且具體分析了各部分電路的功能和工作原理。國內在此領域處于領先地位的為浙江大學，但是離國外先進技術還有相當距離。國內市場上只有少數知名廠商能夠生產電磁電飯煲，但其控制系統(tǒng)基本上是以進口為主，而且價格高昂，不進行電磁加熱技術的研究和產品的開發(fā)，就必然在日益激烈的家電廚具市場競爭中被淘汰。隨著功率器件的大容量化和高頻化，電磁感應加熱技術也向大容量化和高頻化發(fā)展。(2)理論上分析模糊控制理論及其在電磁電飯煲控制系統(tǒng)中的應用。圖23是一個基本的電磁感應加熱系統(tǒng)的示意圖，包括電磁感應初級線圈，次級負載和交變的電源。電流頻率越高，自感電動勢的作用越強，集膚效應也越顯著。通過脈寬調制方波控制功率開關管IGBT1按一定的頻率進行開合而使并聯(lián)諧振電路工作，通過感應線圈的高頻、高壓的交變電流在感應線圈的周圍感應出高頻交變的磁場，使位于磁場內的電磁電飯煲鍋具底部感應出渦流而發(fā)熱。在t4到t5時間內，第二個脈沖開始到來，但這時IGBT1的Ue為正，Uc為負，處于反偏激狀態(tài)，所以IGBT1不能導通。模糊控制屬于計算機數字控制的一種形式，其系統(tǒng)組成類同于一般的數字控制系統(tǒng)，只是以模糊控制器取代了傳統(tǒng)的數字控制器，其結構框圖如圖31所示。以單輸入、單輸出為例。由于熱水溫度升高和對流，鍋內的大米能夠充分均勻受熱。一般的直接檢測重量的方法在電磁電飯煲中由于受到結構限制而很難實現。這樣在室溫一定的情況下，米量的模糊推理判斷系統(tǒng)可以看成是輸入量為鍋底和頂蓋的溫度差及其鍋底溫度的變化率，輸出量為米量的模糊控制系統(tǒng)。無論采用哪一種溫度控制，都要對相關的輸入量和輸出量進行模糊化。由電流檢測電路監(jiān)測控制系統(tǒng)的工作電流，結合功率調節(jié)電路對控制系統(tǒng)進行功率控制。(4) 功能檢測 I/O 口 第 2 腳用于中斷監(jiān)控，第 25腳用于 IGBT 溫度檢測，第 26 腳用于鍋底溫度檢測，第 27 腳用于鍋頂溫度檢測，第 23 腳用于負載檢測電路。當掃描按鍵時，單片機設定四個 LED 的公共端 Led COM 為輸出高電平，掃描四個按鍵 KEY1~KEY4的狀態(tài)。為達到同步的效果，將并聯(lián)諧振電壓逆變電路兩端即補償電容兩端的電壓信號經過高阻抗電阻降壓后取樣作為同步信號輸送給同步電路，如圖 410 所示是同步電路。如圖 48 為上電浪涌保護電路圖。開關功率器件IGBT1由于頻繁高速的開關，發(fā)熱量很大并且器件溫度比較高，因此在 IGBT1旁邊設置一個由18V直流電壓驅動的風扇。上電時，控制系統(tǒng)默認狀態(tài)為關機狀態(tài)即Power Flag=0，主程序進入關機處理程序。圖54 液晶顯示流程圖 按鍵掃描程序流程圖 按鍵掃描電路是人機交互界面的一部分，用戶通過操作按鍵，將控制信息傳遞給單片機，單片機經過處理后執(zhí)行用戶選定功能模式。通過不斷檢測程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現程序循環(huán)時間超過最大循環(huán)運行時間，則認為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”，產生中斷強制系統(tǒng)復位。當運行液晶顯示子程序時，首先完成單片機對液晶驅動芯片 HT1621 的控制端口的初始化以及 HT1621 的初始化。中斷服務程序包括 PWM 信號產生、鍵盤掃描、溫度檢測、定時中斷服務和高、低壓檢測服務等，用于定時執(zhí)行顯示電路，數據檢測及更新以及定時、計時等功能。為提高溫度檢測的準確性，將IGBT 溫度傳感器置于IGBT底部并貼緊 IGBT，將底部溫度傳感器置于感應線圈中央貼近電磁電飯煲鍋具底部，將頂蓋溫度傳感器置于水蒸氣出口處。Q1~Q4型號為 MJE13003A，是一種功率比較大，耐壓比較高三極管。ZD1和 ZD2是兩個相同規(guī)格的 的穩(wěn)壓二極管，加上 RR4上的所分電壓值，開關變壓器輸出電壓值穩(wěn)定在+18V。“/CS”是 HT1621 的片選信號端口，當“/CS”為低電平和作為輸入時，“讀/寫”HT1621 的數據和命令有效。復位端口RESET內部上拉可減縮系統(tǒng)成本。首先將 220V交流電供給主電源電路，在主電路中，將交流電全波整流和電感、電容濾波后供給并聯(lián)諧振電路。米量的基本論域Q為[200g, 1000g]，離散化的整數論域Z={3, 2,1,0,1,2,3}，則量化因子 K3=3/400。米量 Q 的整數論域 Z={3, 2,1,0,1,2,3}，則量化因子 K3=3/400。米飯經過進一步膨脹狀態(tài)，可以使米飯充分松軟。根據煮飯專家建議的煮飯最佳加熱溫度工藝曲線，如圖34所示，煮飯的過程可分為吸水、加熱、沸騰、燜飯、膨脹和保溫六個階段。這種程序一般包括兩個部分，一個是計算機或單板機離線計算查詢表的程序，屬于模糊矩陣運算。模糊自動控制是以模糊集合論、模糊語言變量以及模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數字控制。此時，在IGBT1的C、E極間出現的電壓實際為逆程脈沖電壓加上電源電壓，其值可達1100V。電磁電飯煲鍋具置于高頻交變的磁場中，根據法拉第電磁感應定律及其三個效應，在電飯煲鍋具底部表面產生大量渦流。導體表面的電流密度會大于中心的電流密度，最大的電流密度出現在導體的表面層，這種電流聚集于表面的現象叫做集膚效應。金屬工件具有電阻值，根據焦耳定律，渦流在金屬工件上產生大量的熱量，從而使金屬工件迅速發(fā)熱。因此，研發(fā)擁有自主知識產權的電磁電飯煲控制系統(tǒng)具有較高的理論意義和很高的實際應用價值。鋁箔封口機，電子高壓滅菌器，熱裝式夾緊系統(tǒng)都在不同程度上使用了感應加熱技術，不僅安全，而且提高了工作效率。而電磁電飯煲是一種新型的廚房電器，由于采用了電磁感應加熱方式，煮飯速度快，米飯口感好，正在逐步得到人們的青睞。比較常見的如開關電源中的變壓器設計，通常設計人員會用各種方法來減小渦流損耗，來提高效率。10合計100意見及建議評閱人簽名： 年 月 日天津工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）成績考核表學生姓名學院名稱機械工程學院專業(yè)班級題目模糊控制電磁電飯煲控制系統(tǒng)的設計1．畢業(yè)設計（論文）指導教師評語及成績：成績： 指導教師簽字： 年 月 日2．畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語及成績：成績：答辯主席（或組長）簽字： 年 月 日3．畢業(yè)設計（論文）總成績：給定成績給定成績總成績(a+b+c)摘 要本課題所研究的是模糊控制電磁加熱電飯煲的智能控制系統(tǒng)的設計與實現。二、進度及預期結果：起止日期主要內容預期結果第12周調研、收集資料，熟悉課題內容，完成開題報告。天津工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）題目：模糊控制電磁電飯煲控制系統(tǒng)的設計姓 名 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 測控技術與儀器 指導教師 職 稱 講 師 2011年6月8日本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表題目模糊控制電磁電飯煲控制系統(tǒng)的設計學生姓名學生班級測控072指導教師填寫任務書下達時間3月1號學生調研及查閱文獻情況良好畢業(yè)設計（論文）原計劃有無調整無學生是否按計劃執(zhí)行工作進度是學生是否能獨立完成工作任務是學生的出勤情況及出勤考核辦法出勤良好學生每周接受指導的次數及時間兩次，每次一小時畢業(yè)設計（論文）指導記錄是否齊全是學生的工作態(tài)度在相應選項劃“√”認真√一般較差尚存在的問題及采取的措施：指導教師簽字： 2011 年 4 月 27 日系（教研室）意見： 負責人簽字：天津工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）進度檢查記錄題目模糊控制電磁電飯煲控制系統(tǒng)的設計學生姓名學院名稱機械工程學院專業(yè)班級測控072指導教師姓名指導教師職稱講師日 期指 導 記 錄電磁電飯煲電磁感應加熱電路米量測定模糊推理溫度控制模糊推理顯示電路和鍵盤掃描電路的設計開關電源和同步電路的設計側面和頂蓋加熱電路的設計浪涌保護電路的設計鍋底、頂蓋和 IGBT 溫度檢測電路的設計風扇驅動控制電路的設計IGBT 控制電路的設計液晶顯示子程序流程圖按鍵掃描程序流程圖畢業(yè)論文定稿及裝訂指導畢業(yè)設計答辯指導天津工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）任務書 題目模糊控制電磁電飯煲控制系統(tǒng)的設計學生姓名學院名稱機械工程學院專業(yè)班級測控072課題類型畢業(yè)設計課題意義目的是利用電磁感應加熱原理,通過交變的電磁場直接作用于被加熱的鍋底產生渦流,導體的熱效應使鍋底迅速發(fā)熱,由于不需要熱傳遞其熱效率高達90%以上,并且發(fā)熱速度快。整體了解設計要求并完成開題報告第35周了解電磁感應加熱原理及其在電磁電飯煲中的應用。主要著眼于電磁電飯煲具有智能、安全、高效、節(jié)能等優(yōu)越性能，并且日益成為現代化的廚房中不可缺少的廚具，蘊藏著巨大的市場商機。然而在19世紀末期，科學技術人員又發(fā)現這一現象的有利面，就是可以將之利用到加熱場合，來取代一些傳統(tǒng)的加熱方法。然而，由于采用模糊控制的電磁感應加熱電飯煲存在檢測困難、控制復雜的特點，國內只有少數大型家電公司能夠研制、生產電磁電飯煲。目前我國整體廚房概念逐步推廣，電磁家電產品的種類將增加，除了適合廚房應用的大功率電磁爐、電磁電飯煲之外，小功率的電磁感應技術結合活實時的單片機控制和相關傳感器技術將被廣泛應用于電壓力煲、洗碗機、電水壺、飲水機、咖啡機等小家電上，給我們的生活帶來更多