专利名称：一种电磁炉电流取样电路的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种电磁炉电流取样电路，属于电磁炉电流取样电路的改造技术。
背景技术：
电磁炉作为一种新型的厨房加热用具，具有高效，节能等特点，深受广大消费者的喜爱，而加热功率的稳定又是消费者关注的焦点，而功率调节的实现又是根据电流的采样值来决定的，所以功率是否稳定取决于电流采样信号的稳定。而电磁炉的工作本身就有一个电磁转化的过程，所以电流取样信号很容易被干扰，而导致功率波动，为了解决这个问题，有很多工程技术人员已经探索出很多方案，但要么成本较高，要么方案本身不够稳定可罪。
实用新型内容本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种成本低，且使电磁炉电流信号采样稳定可靠的电磁炉电流取样电路。本实用新型设计合理，方便实用。本实用新型的技术方案是本实用新型的电磁炉电流取样电路，包括有电源电路、 完成电流信号的信号采集模块、完成放大倍数的设定的信号放大倍数设置模块、按照放大倍数的要求将信号进行放大处理的内部集成运放模块、将放大后的信号进行滤波，使之更加的平滑的滤波模块、将模拟信号转化成数字信号进行内部运算的内部集成模数转换模块、单片机、根据运算对输出进行有效控制的输出控制模块，其中内部集成运放模块及内部集成模数转换模块集成在单片机内，信号采集模块的输出端与信号放大倍数设置模块的输入端与集成在单片机内的内部集成运放模块的输入端连接，内部集成运放模块的输出端通过滤波模块与集成在单片机内的内部集成模数转换模块连接，单片机的输出端与输出控制模块连接。上述电源电路包括有起到过流保护作用的熔断器FUSE1，起到浪涌保护作用的浪涌保护器件CNR1，电容Cl、C2、C3，整流器件DB，电感L2、线盘I和IGBT1，其中交流电经在整个电路中起到过流保护作用的FUSE1、起到浪涌保护的作用CNRl及经滤波电容C3、整流器件DB后在通过电感L2和电容Cl的作用形成稳定的300V电源，通过线盘I和IGBTl构成回路，C2和线盘I构成震荡回路。上述信号采集模块包括有康铜丝R3。上述康铜丝R3的电阻为10-15毫欧。上述信号放大倍数设置模块包括有可调电阻VRl，电阻R6、R8、R9，放大倍数VA计算公式为:VA = R8/ (R9+R6 Il VRl)。上述内部集成运放模块包括有运算放大器OP及开关S1、S2、S3、S5，电阻R1、R2R5， 其中信号采集模块采集的电流信号通过单片机(6)的Pim脚输入进来，通过开关S1、S2控制是直接输入到运算放大器OP的负端还是通过电阻Rl、S2来输入到运算放大器OP的负端；电源GND通过开关S5控制是直接与运算放大器OP的正端连接，还是通过电阻R5与运算放大器OP的正端连接；单片机(6)的Pim脚通过开关Si、S3、电阻R2控制是直接输入到运算放大器OP的输出端，还是通过电阻R1、开关S3、电阻R2来输入到运算放大器OP的
输出端。上述滤波模块包括有电阻RE6，滤波电容EC3、C10,信号采集模块采集到的信号经过集成在单片机内的内部集成运放模块后通过电阻RE6，滤波电容EC3、C10输出到内部集成模数转换模块进行模数转化。上述内部集成运放模块还包括有控制放大信号的输出通道的开关S6、S7，其中内部集成运放模块的放大信号的输出能通过S6输出到单片机的PIN2 口，单片机的PIN2 口再通过RE6、EC3、ClO电路输入到内部集成模数转换模块；或内部集成运放模块的放大信号的输出能通过S7，再经过R4输出到单片机的PIN3 口，单片机的PIN3 口直接输出到内部集成模数转换模块完成信号的采集。上述内部集成运放模块还包括有对运放进行比较基准电压进行校准的运放校准电路，其包括有开关S4、S5，校准方法如下1)首先通过软件设置，将S4闭合，选择运放校准模式。2)通过软件选择闭合S2或者S5来选择当前的一个输入脚作为基准电压。3)然后对另外一端电压进行调整，知道产生一个翻转信号，将调整的电压点固定下来作为工作中的基准电压点。4)调整完成后将S4打开，进入正常工作模式。本实用新型与现有技术相比，具有如下突出特点1)运放集成进专用MCU，抗干扰能力加强，性价比高。本实用新型考虑到抗干扰和成本优化的设计理念，将取样的关键器件信号运算放大器的功能集成到专用的单片机里，再内部集成配置相应的参数，构成了一个信号放大电路模块，此模块为常规运放电路模块的延伸与扩展，此模块不仅仅是将采集到的信号单纯的放大，还具有高温自我校准，输出信号通道选择等特点，使得此部分模块实现的功能更加的丰富。而由于集成度高，外围配置器件较少，使得放大效果受外围器件参数影响较小，这样不仅仅节省了外围器件，还增强了此部分功能抗干扰的能力，实现了性价比高的优化设计。2)运放校准简单，轻松应对温度影响。因为电磁炉本身是一个大功率工作的产品，而且电源板尺寸的设计越来越小，使得PCBA上的器件性能受温度影响逾加明显，这样常规的运放方案放大信号会出现随温度增加不断漂移的现象，为解决此问题，本方案特增加了运放电路校准功能，在高温时候通过软件校准来实现放大信号的稳定，这样可以轻松应对温度对器件的影响。3)放大倍数可调节范围宽，电路移植性高。本实用新型的放大倍数的调节是通过改变输入阻抗来实现的，根据设计要求，在外围电路增加一可调电阻，此可调电阻范围可根据要求进行配置，增加了调整的灵活性。而根据设计的参数配置情况，本方案的放大倍数可调整范围为15倍-20倍。这样在实际使用中根据电流信号的强弱可随意调整放大倍数，电路设计可直接移植。4)运放信号可直接输出到模数转换模块，抗干扰能力强。此外，本实用新型考虑到模数转换信号非常容易被干扰的情况，在本方案设计之初就考虑到放大信号经放大后直接送到模数转换模块采样端口进行模数转化，并设计了一个双输出通道选择模式。从外围电路中采集到的电流信号经过运放模块放大后需要输入到模数转换模块将模拟信号转化成数字型号来提供给MCU进行功率的调节，输出通道一种是直接MCU内部电路选择模式，不经过输出的MCU管脚直接将信号送到模数转换模块，第二种通道是通过MCU管脚输出到外部，然后外部电路再进行滤波去抖处理后再送到MCU的模数转换模块的采集管脚。两个通道各有优点，第一种抗干扰能力强，信号从MCU内部传递，不易被干扰，但信号放大后不能调整。第二种通道需要配置相应硬件电路，放大后的信号可调整，而输出管脚紧靠模数转换信号采集管脚，PCB走线很短。两个通道可根据具体情况来灵活使用。考虑到电磁炉输出功率允许手动调节的要求，本实用新型使用的是第二种通道模式。本实用新型是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的电磁炉电流取样电路。
图1为本实用新型的原理框图；图2为本实用新型的整体电路原理图；图3为本实用新型单片机MCU内部运放电路模块的原理图。
具体实施方式
实施例本本实用新型的原理框图如图1所示，本实用新型的电磁炉电流取样电路，包括有电源电路、完成电流信号的信号采集模块1、完成放大倍数的设定的信号放大倍数设置模块2、按照放大倍数的要求将信号进行放大处理的内部集成运放模块3、将放大后的信号进行滤波，使之更加的平滑的滤波模块4、将模拟信号转化成数字信号进行内部运算的内部集成模数转换模块5、单片机6、根据运算对输出进行有效控制的输出控制模块7，其中内部集成运放模块3及内部集成模数转换模块5集成在单片机6内，信号采集模块1的输出端与信号放大倍数设置模块2的输入端与集成在单片机6内的内部集成运放模块3的输入端连接，内部集成运放模块3的输出端通过滤波模块4与集成在单片机6内的内部集成模数转换模块5连接，单片机6的输出端与输出控制模块7连接。上述电源电路包括有起到过流保护作用的熔断器FUSE1，起到浪涌保护作用的浪涌保护器件CNR1，电容Cl、C2、C3，整流器件DB，电感L2、线盘I和IGBT1，其中交流电经在整个电路中起到过流保护作用的FUSE1、起到浪涌保护的作用CNRl及经滤波电容C3、整流器件DB后在通过电感L2和电容Cl的作用形成稳定的300V电源，通过线盘I和IGBTl构成回路，C2和线盘I构成震荡回路。本实用新型中，交流电为220VAC/50HZ的市电。本实用新型中，电流信号的采集考虑到成本控制及采样的稳定性，上述信号采集模块1包括有康铜丝R3进行电流采样，此器件特点是阻性非常小，大概在10-15个毫欧之间，按照U = I*R计算，其电路电流为IOA的时候电压信号达到0. lv-0. 15mv。这里实施的关键点是R3到R6的PCB走线要尽量短，而且一定要经过Cl滤波以后才能送到运放电路去。上述信号放大倍数设置模块2包括有可调电阻VR1，电阻R6、R8、R9，完全使用外围配置电路实现放大倍数的调节，放大倍数VA计算公式为VA = R8/(R9+R6 || VRl)，其中VRl为一个IOK Ω的可调电阻，本方案设计选用的R8为200ΚΩ，R9为10K，所以VA的变化范围为VAl = 200/(10+0) = 20VA2 = 200/(10+5) = 13此VAl和VA2均可以通过对以上器件规格调整来进行改变。按以上公式计算放大倍数定下来以后按照采样电压为0. 15v计算放大后的信号电压范围为0. 15*VA2 = 1. 95V0. 15*VA1 = 3V由于芯片的参考电压是+5V，所以取样电流经过放大以后到模数转换的信号电压不能高于3. 3V，因为大于3. 3V以后就会出现非线性变化。这样就要求我们设定的放大倍数最好是小于20倍，按以上参数配置后本方案的放大倍数完全符合要求。上述内部集成运放模块3包括有运算放大器OP及开关S1、S2、S3、S5，电阻R1、R2 R5，其中信号采集模块1采集的电流信号通过单片机6的Pim脚输入进来，通过开关Sl、S2 控制是直接输入到运算放大器OP的负端还是通过电阻R1、S2来输入到运算放大器OP的负端；电源GND通过开关S5控制是直接与运算放大器OP的正端连接，还是通过电阻R5与运算放大器OP的正端连接；单片机(6)的Pim脚通过开关Si、S3、电阻R2控制是直接输入到运算放大器OP的输出端，还是通过电阻R1、开关S3、电阻R2来输入到运算放大器OP的输出端。上述滤波模块4包括有电阻RE6，滤波电容EC3、C10，信号采集模块1采集到的信号经过集成在单片机6内的内部集成运放模块3后通过电阻RE6，滤波电容EC3、C10输出到内部集成模数转换模块5进行模数转化。上述内部集成模数转换模块5、输出控制模块7 可采用常规电路。本实施例中，上述内部集成运放模块3还包括有控制放大信号的输出通道的开关 S6、S7，其中内部集成运放模块3的放大信号的输出能通过S6输出到单片机6的PIN2 口， 单片机6的PIN2 口再通过RE6、EC3、C10电路输入到内部集成模数转换模块(5)；或内部集成运放模块3的放大信号的输出能通过S7,再经过R4输出到单片机6的PIN3 口，单片机6的PIN3 口直接输出到内部集成模数转换模块5完成信号的采集。这两种方式可灵活运用。此外，为了解决运放信号会因温度升高而离散的现象，上述内部集成运放模块3 还包括有对运放进行比较基准电压进行校准的运放校准电路，其包括有开关S4、S5，校准方法如下1)首先通过软件设置，将S4闭合，选择运放校准模式。2)通过软件选择闭合S2或者S5来选择当前的一个输入脚作为基准电压。3)然后对另外一端电压进行调整，知道产生一个翻转信号，将调整的电压点固定下来作为工作中的基准电压点。4)调整完成后将S4打开，进入正常工作模式。以上步骤可在每次功率关闭的情况下进行校准，这样当温度较高的时候只需校准一次就可以将运放基准电压调整，调整起来方便灵活。
权利要求1.一种电磁炉电流取样电路，其特征在于包括有电源电路、完成电流信号的信号采集模块(1)、完成放大倍数的设定的信号放大倍数设置模块O)、按照放大倍数的要求将信号进行放大处理的内部集成运放模块C3)、将放大后的信号进行滤波，使之更加的平滑的滤波模块G)、将模拟信号转化成数字信号进行内部运算的内部集成模数转换模块(5)、单片机 (6)、根据运算对输出进行有效控制的输出控制模块(7)，其中内部集成运放模块C3)及内部集成模数转换模块( 集成在单片机(6)内，信号采集模块(1)的输出端与信号放大倍数设置模块O)的输入端与集成在单片机(6)内的内部集成运放模块(3)的输入端连接， 内部集成运放模块C3)的输出端通过滤波模块(4)与集成在单片机(6)内的内部集成模数转换模块(5)连接，单片机(6)的输出端与输出控制模块(7)连接。
2.根据权利要求1所述的电磁炉电流取样电路，其特征在于上述电源电路包括有起到过流保护作用的熔断器FUSE1，起到浪涌保护作用的浪涌保护器件CNR1，电容Cl、C2、C3， 整流器件DB，电感L2、线盘I和IGBT1，其中交流电经在整个电路中起到过流保护作用的 FUSEl、起到浪涌保护的作用CNRl及经滤波电容C3、整流器件DB后在通过电感L2和电容Cl 的作用形成稳定的300V电源，通过线盘I和IGBTl构成回路，C2和线盘I构成震荡回路。
3.根据权利要求1所述的电磁炉电流取样电路，其特征在于上述信号采集模块(1)包括有康铜丝R3。
4.根据权利要求3所述的电磁炉电流取样电路，其特征在于上述康铜丝R3的电阻为 10-15毫欧。
5.根据权利要求1所述的电磁炉电流取样电路，其特征在于上述信号放大倍数设置模块⑵包括有可调电阻VR1，电阻R6、R8、R9，放大倍数VA计算公式为VA = R8/ (R9+R6 VRl)。
6.根据权利要求1所述的电磁炉电流取样电路，其特征在于上述内部集成运放模块 (3)包括有运算放大器OP及开关Si、S2、S3、S5，电阻Rl、R2R5，其中信号采集模块⑴采集的电流信号通过单片机(6)的Pim脚输入进来，通过开关S1、S2控制是直接输入到运算放大器OP的负端还是通过电阻R1、S2来输入到运算放大器OP的负端；电源GND通过开关 S5控制是直接与运算放大器OP的正端连接，还是通过电阻R5与运算放大器OP的正端连接；单片机(6)的Pim脚通过开关Si、S3、电阻R2控制是直接输入到运算放大器OP的输出端，还是通过电阻R1、开关S3、电阻R2来输入到运算放大器OP的输出端。
7.根据权利要求1所述的电磁炉电流取样电路，其特征在于上述滤波模块(4)包括有电阻RE6，滤波电容EC3、C10，信号采集模块(1)采集到的信号经过集成在单片机(6)内的内部集成运放模块(3)后通过电阻RE6，滤波电容EC3、C10输出到内部集成模数转换模块 (5)进行模数转化。
8.根据权利要求1所述的电磁炉电流取样电路，其特征在于上述内部集成运放模块 (3)还包括有控制放大信号的输出通道的开关S6、S7，其中内部集成运放模块C3)的放大信号的输出能通过S6输出到单片机(6)的PIN2 口，单片机(6)的PIN2 口再通过RE6、EC3、 ClO电路输入到内部集成模数转换模块(5)；或内部集成运放模块(3)的放大信号的输出能通过S7，再经过R4输出到单片机(6)的PIN3 口，单片机(6)的PIN3 口直接输出到内部集成模数转换模块( 完成信号的采集。
专利摘要本实用新型是一种电磁炉电流取样电路。包括有电源电路、完成电流信号的信号采集模块、完成放大倍数的设定的信号放大倍数设置模块、按照放大倍数的要求将信号进行放大处理的内部集成运放模块、将放大后的信号进行滤波，使之更加的平滑的滤波模块、将模拟信号转化成数字信号进行内部运算的内部集成模数转换模块、单片机、根据运算对输出进行有效控制的输出控制模块，其中内部集成运放模块及内部集成模数转换模块集成在单片机内，信号采集模块的输出端与信号放大倍数设置模块的输入端与集成在单片机内的内部集成运放模块的输入端连接，内部集成运放模块的输出端通过滤波模块与集成在单片机内的内部集成模数转换模块连接，单片机的输出端与输出控制模块连接。本实用新型成本低，且使电磁炉电流信号采样稳定可靠。
文档编号H05B6/06GK201976277SQ20102054853
公开日2011年9月14日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者汪军, 王强, 许忠 申请人:佛山市顺德区瑞德电子实业有限公司