电磁加热装置的风机异常检测方法、装置及电磁加热装置与流程

本发明涉及风机异常检测技术领域，尤其涉及一种电磁加热装置的风机异常检测方法、装置及电磁加热装置。

背景技术：

电磁加热系统元器件和整机工作在高温环境，需要风机和散热片组成的散热系统保证整机工作在相对稳定环境。但由于电源故障、驱动电路故障或者风机本身异常导致风机无法正常工作，致使整机和元器件工作在相对高温环境，降低了可靠性。因此急需风机异常检测方法，监控风机工作状态，迅速检测出风机异常状态，并做出正确处理。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种电磁加热装置的风机异常检测方法、装置及电磁加热装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电磁加热装置的风机异常检测方法，包括如下步骤：

电磁加热装置启动后进行初始化，开始主程序；

每隔预设时间启动风机异常检测程序；

所述风机异常检测程序包括判断风机的运转状态以及风机运转时的运行模式，根据判断结果将采样电压与匹配的预先设置的异常判断条件进行比较，当无异常时执行电磁加热装置的功能程序，当检测到异常时执行电磁加热装置的异常处理程序。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种电磁加热装置的风机异常检测装置，包括：

初始化模块，用于在电磁加热装置启动后进行初始化，开始主程序；

计时模块，用于每隔预设时间启动风机异常检测程序；

异常检测模块，用于判断风机的运转状态以及风机运转时的运行模式，根据判断结果将采样电压与匹配的预先设置的异常判断条件进行比较，当无异常时执行电磁加热装置的功能程序，当检测到异常时执行电磁加热装置的异常处理程序。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种电磁加热装置，包括风机、风机驱动电路、电压采样电路和上述技术方案所述的电磁加热装置的风机异常检测装置；所述电压采集电路用于采集采样电压，并发送给电磁加热装置的风机异常检测装置，所述电磁加热装置的风机异常检测装置将采样电压与匹配的预先设置的异常判断条件进行比较，当无异常时执行电磁加热装置的功能程序，当检测到异常时执行电磁加热装置的异常处理程序，其中，采样电压为风机驱动电路中的三极管和风机输出端连接点的电压。

本发明的有益效果是：本发明所述风机异常检测方法实时监控风机工作状态，可迅速检测出风机异常，并作出正确处理，有效地避免因为高温工作环境造成的元器件与整机可靠性降低的问题，保证整机和元器件的安全性，提高使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中风机驱动电路图；

图2为本发明实施例所述电磁加热装置的风机异常检测方法流程图；

图3为本发明实施例电磁炉的风机异常检测方法主流程图；

图4为本发明实施例电磁炉的风机异常检测方法子流程图；

图5为本发明实施例所述电磁加热装置的风机异常检测装置框图；

图6为本发明实施例所述电磁加热装置电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

风机异常主要可以分为这样几种原因：

1、mcu主控芯片逻辑错误或者输出io口异常；2、驱动电路主要是驱动三极管异常；3、电源vdd电流负载过重，导致工作电压偏低。4、风机本身内部结构或者内部电路异常。本发明针对上述原因，采集风机驱动电路中驱动三极管和风机输出端连接点的电压，通过程序判断，判断是否处于异常状态。

如图1所示，所述风机驱动电路主要由主控mcu处理器经过rc回路(r03和c01)连接驱动三极管q01的基极，控制驱动三极管q01的开通与关闭。驱动三极管q01集电极连接风机输出端，发射极接地，风机输入端连接vdd供电电源，续流二极管d01反接在风机两端。

如图2所示，本发明提供一种电磁加热装置的风机异常检测方法，包括如下步骤：

s1，电磁加热装置启动后进行初始化，开始主程序；

s2，每隔预设时间启动风机异常检测程序；

s3，所述风机异常检测程序包括判断风机的运转状态以及风机运转时的运行模式，根据判断结果将采样电压与匹配的预先设置的异常判断条件进行比较，当无异常时执行电磁加热装置的功能程序，当检测到异常时执行电磁加热装置的异常处理程序。

本发明将风机检测函数纳入到磁炉控制主函数，每隔预设时间进行一次风机异常检测，可以迅速地检测到异常状态并处理。可以避免电磁加热装置工作于一种无散热系统状态，可以有效地避免因为高温工作环境造成的元器件与整机可靠性降低的问题。

所述采样电压为风机驱动电路中的三极管和风机输出端连接点的电压，所述判断结果包括风机未运转、风机运转且运行在全速模式以及风机运转且运行在调速模式；所述预先设置的异常判断条件包括风机未运转状态下的异常判断条件、风机运转状态下全速模式时的异常判断条件和风机运转状态下调速模式时的异常判断条件。

所述风机未运转状态下的异常判断条件为：将采样电压与第一预设电压值进行比较，如果采样电压大于或等于第一预设电压值则判定风机无异常，否则判定风机异常；所述第一预设电压值为供电电压判断下限。风机未运行时，三极管处于开路状态，三极管集电极与供电电源+18v经过风机串联，电压值略小于供电电源+18v，可以设置第一预设电压值(供电电压判断下限)为16v～17v之间。

风机未运转状态下出现异常可能由以下几种原因造成，例如：1、风机内部电路(风机内部包括二极管断路、风机芯片断路)出现断路，三极管集电极信号为悬空，采样电压将远小于第一预设电压值。2、驱动三极管损坏处于常开状态，三极管集电极将被拉至低电平，采样电压将远小于第一预设电压值。3、风机内部电路并联在风机芯片或者风机芯片出现短路，三极管工作在放大状态而非饱和状态，三极管集电极将远小于第一预设电压值。通过设置这一判断条件，可以在风机未要求启动状态下，检测出风机是否异常，以及三极管是否异常的情况。

所述风机运转状态下全速模式时的异常判断条件为：将采样电压与第二预设电压值进行比较，如果采样电压小于或等于第二预设电压值则判定风机无异常，否则判定风机异常；所述第二预设电压值为三极管开通时，三极管保护压降上限。风机全速运转时，三极管处于饱和状态即开关状态，三极管保护压降vces上限其值一般随三极管型号有关，但一般其值在0.2～0.6v之间，一般判断值一般会存有一定的容差，避免误保护,可以设置第二预设电压值为0.7v～1v。

风机全速运转状态下出现异常可能由以下几种原因造成，例如：1、全速状态下，三极管应该处于开通状态，采样电压应该等于三极管饱和vces，如果驱动三极管出现故障电路处于放大状态，采样电压将会远大于第二预设电压值。2、如果风机处于短路状态，集电极通过风机内部绕组与供电电源串联，采样电压同样会远大于第二预设电压值。通过设置这一判断条件，可以检测出三极管或风机是否异常。

所述风机运转状态下调速模式时的异常判断条件为：将采样电压与第三预设电压值和第四预设电压值进行比较，如果采样电压大于等于第三预设电压值且小于等于第四预设电压值则判定风机无异常，否则判定风机异常。风机调速的控制模式是按照固定的占空比进行三极管的开启与关断，假设周期为t-all，占空比为t-on，mcu电压采样值其实是电压值的平均值vin＝vdd(供电电源)*(1-t-on/t-all)。为了有容差，设置了一个判断区间为[第三预设电压值,第四预设电压值]。

风机调速运转状态下出现异常可能由以下几种原因造成，例如：当风机内部出现短路或者三极管常开下，都将不会满足判断条件，判为异常状态，同时还可以针对两种情况作出检测：1、风机内部本身无异常，但是扇叶与电磁炉底座距离很近，出现摩擦或卡死，此时采样电压将会增大；2、电路负载过大，拉低供电电源vdd，采样电压将会降低。设置样电压大于等于第三预设电压值且小于等于第四预设电压值这一判断条件，可以有效的检测出这两种异常状态。

所述第一预设电压值、第二预设电压值、第三预设电压值和第四预设电压值会因供电电源、风机参数以及三极管参数等的不同而不同。比如说供电电源为18v，一般设置第一预设电压值取值略低于供电电压，可以设置为17v。但是如果风机供电电源值不同，参考电压也要随之变化。同样第二预设电压值设置略高于三极管饱和压降，具体值根据三极管具体参数确定，如果保护三极管饱和压降为0.3v，可以设置值为0.6v，如果保护三极管饱和压降为0.6v，则需要相应的增加判断值。第三预设电压值和第四电压预设值是同调速模式下正常平均电压作比较，如果调速按照占空比3/5进行工作，供电电源为18v，那么平均电压值为18*(1-3/5)＝7.2v,设置第三预设电压值主要为了检测三极管常开或者供电电源负载变大，一般设置第三预设电压值为所能承受的供电电源被拉低下限对应的平均电压，比如说供电电源正常为18v，电源负载变大造成供电电源下降，所能承受最低电压值为15v，可以设置第三预设电压值为15*(1-3/5)＝6v。同样设置第四预设电压值为防止风机短路或者风机卡死造成的平均电压上升，可以设置第四预设电压值为7.7v，作为判断条件。

所述第一预设电压值为供电电压判断下限；所述第二预设电压值为三极管开通时，三极管保护压降上限；所述第三预设电压值为调速模式下供电电源被拉低下限对应的平均电压；所述第四电压预设值为调速模式下供电电源被拉高上限对应的平均电压。

所述预设时间的取值范围为10ms～500ms。本发明实施例中所述预设时间的取值为100ms。本发明将风机检测函数纳入到磁炉主函数，每100ms周期进行一次风机异常检测，可以迅速地检测到异常状态并处理。可以避免电磁加热装置工作于一种无散热系统状态，可以有效地避免因为高温工作环境造成的元器件与整机可靠性降低的问题。

所述异常处理程序包括执行关闭igbt脉冲输出信号、显示装置提示错误、报警装置进行报警以及关闭所述电磁加热装置的至少一种。本发明通过上述异常处理，在出现异常现象时可以及时提示用户，还可以有效保护电磁加热装置。

风机异常检测程序包括：

a,检测风机状态，如果风机处于未转动状态则执行b，否则执行c；

b,采集采样电压，将采样电压与第一预设电压值进行比较，如果采样电压大于或等于第一预设电压值则判定风机无异常，否则判定风机异常；

c,判断风机运行模式，如果为全速模式则执行d，如果为调整模式则执行e；

d,采集采样电压，将采样电压与第二预设电压值进行比较，如果采样电压小于或等于第二预设电压值则判定风机无异常，否则判定风机异常；

e,采集采样电压，将采样电压与第三预设电压值和第四预设电压值进行比较，如果采样电压大于等于第三预设电压值且小于等于第四预设电压值则判定风机无异常，否则判定风机异常。

下面结合电磁炉的风机异常检测方法具体进行如下说明，参见程序流程图3和图4。

s1：电磁炉初始化，主程序开始。

s2：风机异常检测程序，每100ms执行一次。

s201：风机异常检测程序开始。

s202：判断风机启动标志fan_start是否被置起(＝1)。如果置起，表示要求风机转动，程序跳转到s206风机转动检测程序。否则跳转到风机不转检测程序s203。

s203：风机不转检测程序。风机不转表示风机两端电压无压差或者压差很小，将采样电压值vin与电压判断值panduanvc1进行比较，电压判断值panduanvc1为供电电压判断下限，如果供电电压vdd＝18v，那么电压判断值panduanvc1可以设置为电压16.5v对应电压采样点。当vin大于等于panduanvc1，认为供电电压正常，执行s204。否则认为可能会发生驱动三极管常开或者风机内部断路异常情况，执行s205。

s204：认定为无异常现象，设置风机异常标志fanji_status_yc＝0。

s205：认定风机处于异常现象，设置风机异常标志fanji_status_yc＝1，异常可能为驱动三极管击穿或mcupin3脚风机输出口损坏或者电流负载太大，+18v被拉低。

s206：程序执行风机转动检测程序。现有风机存在调速或者全速两种状态，判断风机是否工作在调速状态，即fan_tiaosu标志是否被置1。如果是风机工作在调速状态，执行s210。否则风机工作在全速状态，执行s207。

s207：判断电压采样值vin与电压判断值panduanvc2的比较关系。电压判断值panduanvc2为驱动三极管开通时，发射极电压上限，理想情况下三极管开通，电压采样值vin应该略大于三极管vce，适当提高判断阀值panduanvc2。当电压采样值vin小于等于判断阀值panduanvc2，认为是正常状态，执行s208。否则认定为异常状态，执行s209。

s208:检测为正常状态，fanji_status_yc＝0。

s209:检测为异常状态，fanji_status_yc＝1。

s210：此时风机检测程序执行到调速模式下检测程序，调速模式表示风机按照固定的占空比进行开通与关闭，所以平均电压应当为vdd(供电电源)*(1-t_on/t_all)，但是如果当出现异常情况，比如三极管常开或者断路或者供电电源vdd因为负载太大被拉低，电压采样值vin将远小于平均电压；或者当风机内部结构卡死或者被外部异物卡死，电压采样值vin将会大于平均电压。所以设置判断电压值上限panduanvc4以及判断电压值下限panduanvc3，(panduanvc3即上文中的第三预设电压值，panduanvc4即上文中的第四预设电压值。其值设置以平均电压vdd(供电电源)*(1-t_on/t_all)为中心，panduanvc3设置以略大于供电电压下降到允许限值对应的采样电压值；panduanvc4设置以略小于风机卡死对应的采样电压值)当panduanvc3≤vin≤panduanvc4，认为是风机正常状态执行s211。否则风机异常状态执行s212。

s211：认定为无异常状态，设置风机异常标志fanji_status_yc＝0。

s212：认定风机处于异常状态，设置风机异常标志fanji_status_yc＝1。

s3：判断风机异常状态。即判断fanji_status_yc是否等于0。如果是，认为是正常状态，执行电磁炉正常功能函数，执行s4。否则认为是异常状态，执行s5。

s4：正常状态，顺向执行电磁炉功能函数。

s5：异常状态，执行电磁炉异常处理函数。包括关闭igbt脉冲输出信号，数码管显示错误，蜂鸣器鸣叫，电磁炉处于关机状态等。

如图5所示，本发明还提供一种电磁加热装置的风机异常检测装置，包括：初始化模块，用于在电磁加热装置启动后进行初始化，开始主程序；计时模块，用于每隔预设时间启动风机异常检测程序；异常检测模块，用于判断风机的运转状态以及风机运转时的运行模式，根据判断结果将采样电压与匹配的预先设置的异常判断条件进行比较，当无异常时执行电磁加热装置的功能程序，当检测到异常时执行电磁加热装置的异常处理程序；其中，采样电压为风机驱动电路中的三极管和风机输出端连接点的电压。

本发明根据各种风机异常状态下不同驱动三极管集电极电压信号的异常信号，与实际电压采样值进行比较判断，并根据不同风机工作模式下设置不同的判断条件，确定风机是否处于异常状态。一旦检测到风机处于异常状态，启动异常处理函数，关闭igbt脉冲输出，进行报警，关闭电磁加热装置等。如果无异常发生，按照电磁炉正常功能函数执行。

所述判断结果包括风机未运转、风机运转且运行在全速模式以及风机运转且运行在调速模式；所述预先设置的异常判断条件包括风机未运转状态下的异常判断条件、风机运转状态下全速模式时的异常判断条件和风机运转状态下调速模式时的异常判断条件。

所述风机未运转状态下的异常判断条件为：将采样电压与第一预设电压值进行比较，如果采样电压大于或等于第一预设电压值则判定风机无异常，否则判定风机异常；所述第一预设电压值为供电电压判断下限；

所述风机运转状态下全速模式时的异常判断条件为：将采样电压与第二预设电压值进行比较，如果采样电压小于或等于第二预设电压值则判定风机无异常，否则判定风机异常；所述第二预设电压值为三极管开通，发射极电压上限；

所述风机运转状态下调速模式时的异常判断条件为：将采样电压与第三预设电压值和第四预设电压值进行比较，如果采样电压大于等于第三预设电压值且小于等于第四预设电压值则判定风机无异常，否则判定风机异常；所述第三预设电压值为调速模式下的平均电压。

所述预设时间的取值范围为10ms～500ms。本发明实施例中所述预设时间的取值为100ms。

所述异常处理程序包括执行关闭igbt脉冲输出信号、显示装置提示错误、报警装置进行报警以及关闭所述电磁加热装置的至少一种。

本发明还提供一种电磁加热装置，包括风机、风机驱动电路、电压采样电路和上述技术方案所述的电磁加热装置的风机异常检测装置；所述电压采集电路用于采集采样电压，并发送给电磁加热装置的风机异常检测装置，所述电磁加热装置的风机异常检测装置将采样电压与匹配的预先设置的异常判断条件进行比较，当无异常时执行电磁加热装置的功能程序，当检测到异常时执行电磁加热装置的异常处理程序，其中，采样电压为风机驱动电路中的三极管和风机输出端连接点的电压。所述电磁加热装置可以为电磁炉等。

如图6所示，所述风机驱动电路主要由主控mcu处理器经过rc回路(r03和c01)连接驱动三极管q01的基极，控制驱动三极管q01的开通与关闭。驱动三极管q01集电极连接风机输出端，发射极接地，风机输入端连接vdd供电电源，续流二极管d01反接在风机两端。电压采样电路包括分压电路和稳压滤波电路，所述分压电路包括电阻r01和电阻r02，串联连接的电阻r01和电阻r02连接在风机输出端和地之间，所述稳压滤波电路包括电容c02、电容ec01和电阻r04，所述电阻r04连接在电阻r01和电阻r02的公共端与主控mcu处理器之间，所述电阻r04的一端通过电容c02接地，另一端通过电容ec01接地。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。