【正文】 獨(dú)樹一幟。其中，各個(gè)家電廠家紛紛通過專業(yè)的技術(shù)搶占市場(chǎng)。從2006年起，國(guó)內(nèi)電磁爐的需求每年都在增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年的增長(zhǎng)率都在10%20%左右。(4)技術(shù)上的停滯不前由于國(guó)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)。比如IGBT在電磁爐所有器件中相對(duì)比較重要，它的性能的好壞絕對(duì)關(guān)系著電磁爐能否正常的工作。然而這些電磁爐的結(jié)構(gòu)性能比起豐富多彩的外觀設(shè)計(jì)稍有遜色。國(guó)內(nèi)電磁爐行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。據(jù)調(diào)查，在2001年，國(guó)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。在國(guó)內(nèi)電磁爐的發(fā)展中會(huì)遇到過很多困難，尤其是技術(shù)上的瓶頸，比如鍋具的適宜性，不同用電環(huán)境的要求，在攻克這些科技難題時(shí)，在技術(shù)上得到了豐富和積累，使得產(chǎn)品能夠突破前期市場(chǎng)矛盾，順利進(jìn)入全國(guó)各區(qū)域。(4)目前國(guó)內(nèi)真正能就電磁爐產(chǎn)品做到需求調(diào)研→產(chǎn)品對(duì)位開發(fā)→產(chǎn)品驗(yàn)證→成本分析→新品上市→批量制造→售后服務(wù)→再完善（工藝、外觀、性能、功能），這樣全過程的生產(chǎn)廠家約有6家（較大部分是靠OEM或白機(jī)再包裝又或使用他人的程序方案，對(duì)產(chǎn)品的性價(jià)比及產(chǎn)品的延伸性具很大的局限性）。(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(jì)、電子主要件參數(shù)不穩(wěn)定，線路設(shè)計(jì)及芯片程序保護(hù)電路極差），達(dá)到恒電流、恒功率的效果。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。(2)在此后的兩年內(nèi)，電磁路的銷售掀起一陣狂潮。就目前而言，我國(guó)的電磁爐市場(chǎng)比西方的發(fā)達(dá)國(guó)家至少晚了10年的時(shí)間[3]。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(chǎng)，而忽略了電磁爐的技術(shù)開發(fā)，片面以價(jià)格爭(zhēng)奪市場(chǎng)，導(dǎo)致電磁爐的質(zhì)量不穩(wěn)定，頻繁地招到消費(fèi)者的投訴，終于在熱了一陣后走了下坡路[4]。到了上世紀(jì)的80年代，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家電磁爐的使用率在70%左右。早在1957年德國(guó)NEFF公司開始把電磁爐轉(zhuǎn)為民用。電磁爐正處于成長(zhǎng)期。它已成為中國(guó)市場(chǎng)上比較受歡迎的小家電產(chǎn)品之一。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。在這個(gè)過程中，不存在熱量的損耗。與其他單一功率的廚房用具相比，可以依據(jù)煎、炒、炸、蒸、煮等選擇合適的功率，并且功率調(diào)節(jié)非常簡(jiǎn)單。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(jiǎn)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。(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。同時(shí)，使用電磁爐也有利于減少火災(zāi)的發(fā)生。它既環(huán)保又節(jié)能，被人們稱為“綠色爐具”。現(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(guó)也逐漸地進(jìn)入千家萬戶。從此，電磁爐開始走進(jìn)人們的生活。單片機(jī)程序結(jié)構(gòu)分主程序和定時(shí)器中斷服務(wù)程序兩個(gè)部分，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)運(yùn)行，程序運(yùn)行穩(wěn)定可靠。單片機(jī)的使用讓電磁爐實(shí)現(xiàn)了智能化，主要包括提供良好的人機(jī)界面、功率自動(dòng)控制、溫度自動(dòng)控制、定時(shí)控制以及各種自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警等。電磁爐實(shí)現(xiàn)的功能:加熱功能、定溫功能、定時(shí)功能、無鍋檢測(cè)功能、報(bào)警功能，具體包括過熱報(bào)警、過壓或者欠壓報(bào)警、風(fēng)扇失效報(bào)警等。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?jī)?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。電磁爐的設(shè)計(jì)與研究 摘 要電磁爐是目前發(fā)展最快的，市場(chǎng)增長(zhǎng)幅度最高的家電產(chǎn)品之一。開發(fā)的電磁爐具有成本低、界面多、功能齊全等優(yōu)點(diǎn)，有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。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。顯示界面是數(shù)碼管顯示界面。該系統(tǒng)覆蓋了電、機(jī)、磁等眾多的知識(shí)。關(guān)鍵詞:電磁爐 電磁感應(yīng) CKM001 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1Design and Research of Induction CookerAbstractInduction cooker is one of the household electrical appliances whose development is quickest and the market growth rate is highest at the present. The designed induction cooker has advantages like low cost，many interface，plete function there is a certain degree of market petitiveness . This paper designed the control system based on the principle of induction heating and pleted the control system’s hardware and the software design of the induction main content is as follows:This thesis introduces the development course，working principle，function realizing principle，hardware circuit design principle as well as MCU Program’s structure of induction cook. Hardware circuit includes the unit loop circuit such as main loop circuit drive ，control circuit，protective cireuit，the circuit of power source and displaying circuit etc.Induction can achieve the following functions: heating function, constant temperature function, timing function, no pot detection, alarm function. It specifically including overheating alarm, overvoltage alarm , undervoltage alarm and fan failure alarm.The displaying interface is Digital Number Display use of MCU makes the induction cooker intelligence,mainly offers good manmachine interface,power automatic control and temperature automatic control as well as various automatic detections alarm program structure divides into two parts as main program and timet interrupt service program,after many times’testing and running,the program runs steadily and reliably.Keyword: Induction Cooker Electrolmagnetic Induction CKM001 第一章 緒論在半個(gè)世紀(jì)以前，德國(guó)人利用電磁感應(yīng)原理發(fā)明電磁爐。目前，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，電磁爐的使用率比較高，基本上達(dá)到80%左右。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)。一般說來，電磁爐具備以下四個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：(1) 安全衛(wèi)生使用電磁爐烹調(diào)時(shí)，無熱、無輻射、無煙、無明氣、無煙塵排放，十分有利于凈化空氣和環(huán)境保護(hù)[1]。這是因?yàn)榛陔姶鸥袘?yīng)的原理，電磁爐自身是不會(huì)發(fā)熱的，只有使用鐵質(zhì)的鍋底才能產(chǎn)生熱量，所以假若在使用電磁爐做飯的過程中，手指不小心的碰到電磁爐，也不會(huì)有灼傷的危險(xiǎn)。使用電磁爐沒有場(chǎng)合的限制，只需要把電源線插到220V的插座上即可使用。(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。(4) 熱效率比較高且升溫比較快電磁爐是通過高頻電流經(jīng)過線圈產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)在鐵質(zhì)的鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，渦流產(chǎn)生大量的熱量使鐵質(zhì)鍋底快速發(fā)熱。一般的煤氣爐的熱效率為40％，電爐為52％．而電磁爐為高達(dá)83％[2]。近年來，國(guó)內(nèi)對(duì)電磁爐的需求量十分大。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(chǎng)潛力是巨大的。粗略地統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)有1000多家廠家把電磁爐作為自己企業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向，投入大量的資金開發(fā)更智能化的，功能更加齊全的電磁爐。而后，在上世紀(jì)70年代美國(guó)也進(jìn)行電磁爐的開發(fā)。而到了上世紀(jì)80年代末，電磁爐才開始進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。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)。(1)在1989年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正式開始出售電磁爐（當(dāng)時(shí)國(guó)外只有松下產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，但只看不賣）。僅在蘇州、浙江兩地就有將近100種品牌的電磁爐出現(xiàn)。緊接著有許多品牌的電磁爐基本全軍覆沒，使整個(gè)華東地區(qū)造成談爐色變的陰影。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(shì)全民看好。 (5)電磁爐產(chǎn)品已進(jìn)入成熟銷售期，且有走進(jìn)千家萬戶之勢(shì)，市場(chǎng)之大眾所皆知；這樣，大功率及微型電磁爐的需求會(huì)猛增，這給電磁爐制造廠家又是一個(gè)新課題?？v觀國(guó)內(nèi)電磁爐的發(fā)展現(xiàn)狀，可以從以下幾個(gè)方面描述:(1)電磁爐品牌眾多目前國(guó)內(nèi)電磁爐市場(chǎng)發(fā)展比較混亂。國(guó)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)。 (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(chǎng)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。(3)零件的使用層次不齊擁有成熟品牌的電磁爐廠家一定會(huì)采用性能優(yōu)越的、兼容性強(qiáng)的配件以保證電磁爐擁有更好的、更穩(wěn)定的性能。IGBT一般采用了東芝、西門子，IC芯片采用PHILIPS、東芝以及韓國(guó)的，但拆開各品牌的電磁爐就會(huì)發(fā)現(xiàn)，主要元器件真是層次不齊，有的竟然連生產(chǎn)廠家都沒有，這樣做，勢(shì)必會(huì)影響電磁爐的正常發(fā)展。國(guó)外在這類成長(zhǎng)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(guó)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。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。到2008年底，國(guó)內(nèi)電磁爐生產(chǎn)廠家已有1000多家。在2008年，國(guó)內(nèi)電磁爐的零售量突破5000萬臺(tái)。從2009年3月1日起，國(guó)家開始依據(jù)《家用電磁灶能效限定值及能源效率等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制實(shí)施。目前，我國(guó)電磁爐的銷售主要集中在城市，農(nóng)村市場(chǎng)相對(duì)較少。隨著這個(gè)政策的的進(jìn)一步實(shí)施，電磁爐生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)戰(zhàn)農(nóng)村市場(chǎng)成為必然趨勢(shì)。在未來的幾年內(nèi)，電磁爐可能朝以下幾個(gè)方面發(fā)展[17]： (1)外觀設(shè)計(jì)趨向流線型、超薄型方向發(fā)展隨著電子器件集成度越來越高，電子器件的體積不斷減小，功能不斷地增強(qiáng)，未來電磁爐將越做越小，越做越薄，并有可能出現(xiàn)微型電磁爐。電磁爐許多原來無法實(shí)現(xiàn)的功率都能一一實(shí)現(xiàn)，比如煮飯、煲湯、自動(dòng)烹調(diào)等，都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)劃、智能化，真正實(shí)現(xiàn)煎、炸、燉、煮、炒。(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。(4)電磁爐鍋具的多樣性和適用性目前電磁爐僅能使用帶導(dǎo)磁性質(zhì)的鐵質(zhì)材料，這極大地限制了電磁爐的使用范圍，隨著電磁爐技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及電磁爐工作頻率的提高，使鋁質(zhì)鍋具、銅質(zhì)鍋具、甚至其他材料的鍋具亦成為可能。隨著技術(shù)的不斷提高，電磁爐將打破諸多限制，在鍋具的使用上朝多樣性和適用性方向發(fā)展。主要內(nèi)如下： (1)簡(jiǎn)單介紹了研究電磁爐的背景，描述了國(guó)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(shì)。電磁爐就是基于這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。(3)受海爾廠家的委托設(shè)計(jì)滿足其要求的電磁爐。(4)簡(jiǎn)單介紹了電磁爐的可能出現(xiàn)的主要的故障和平時(shí)使用注意事項(xiàng)。感應(yīng)加熱是法拉第電磁感應(yīng)定律的具體應(yīng)用。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。而如今，人們對(duì)高品質(zhì)、高效率、高安全性的家電產(chǎn)品的要求越來越高。[6][27]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。感應(yīng)加熱的基本原理與變壓器類似。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(shì)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(shì)在工件中產(chǎn)生感應(yīng)電流I。使工件內(nèi)部(工件表層電流透入深度△層)開始加熱，其焦