本发明是有关一种电磁炉，特别是一种具有温度感测功能的电磁炉。
背景技术：
请参照图1，传统电磁炉10包含一陶瓷面板11、一电磁线圈12、一磁条13、一控制器14以及一电源电路15。电磁线圈12设置于陶瓷面板11下方，用以产生磁场。磁条13设置于电磁线圈12下方以限制磁回路。使用者透过操作面板输入控制指令，例如调整加热温度，控制器14即可调整电源电路15的输出功率来改变加热的温度。具有磁阻特性的锅具100则置于陶瓷面板11的上方进行加热。
目前已开发出能够感测锅具温度的电磁炉。请再参照图1，传统具有温度感测功能的电磁炉是在陶瓷面板11下方另设置一热敏电阻16，并以传导的方式量测锅具的温度。控制器14即可依据热敏电阻16的量测结果调整电源电路15的输出功率。然而，热敏电阻16以及锅具100间以陶瓷面板11分隔，因此，接触式量测温度的方法不仅反应速度慢，且热敏电阻16所量测的温度与锅具100的实际温度具有一温度差，亦即量测准确度较差。
另一种以非接触式量测锅具温度的电磁炉则是在锅具的侧面或是斜下方设置非接触式的温度传感器(例如红外线温度传感器)，以直接量测锅具的温度。然而，不同的锅具材质的表面辐射率差异甚大，导致现有的电磁炉无法获得准确的温度量测结果。如此一来，使用者无法精确掌控锅具温度因而造成许多使用上的不便，例如无法作更精细的养生烹调以避免破坏食材的营养、锅具温度太高而产生致癌物或损坏锅具等。
有鉴于此，电磁炉如何准确感测加热中的锅具的温度便是目前极需努力的目标。
技术实现要素：
本发明提供一种具有温度感测功能的电磁炉，其是利用双通道热电堆传感器接收锅具所辐射的不同波段的红外线产生第一感测信号以及第二感测信号，并依据第一感测信号以及第二感测信号的比值即可查表得知不同材质锅具的实际温度。
本发明一实施例的具有温度感测功能的电磁炉包含一承载板、一电磁线圈模块、一温度传感器以及一控制器。承载板用以承载一锅具。电磁线圈模块设置于承载板的下方以定义出承载板上的一加热区域。温度传感器设置于承载板的下方，并包含一双通道热电堆传感器、一热敏电阻以及一信号处理器。双通道热电堆传感器用以感测锅具所辐射的一第一红外线波段以及一第二红外线波段的红外线并输出一第一感测信号以及一第二感测信号，其中第一红外线波段以及第二红外线波段相异。热敏电阻用以感测温度传感器所在区域的一环境温度，并输出相对应的环境温度信号。信号处理器与双通道热电堆传感器以及热敏电阻电性连接，并依据环境温度信号以及第一感测信号以及第二感测信号的比值查表得知锅具的一锅具温度，并输出相对应的一锅具温度信号。控制器与温度传感器电性连接，并依据锅具温度信号控制电磁线圈模块的输出功率。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1为一示意图，显示已知的具有温度感测功能的电磁炉。
图2为一示意图，显示本发明一实施例的具有温度感测功能的电磁炉。
图3为一示意图，显示本发明一实施例的具有温度感测功能的电磁炉的温度传感器。
图4为一曲线图，显示根据普朗克定律于不同波长下的黑体辐射能量值。
图中元件标号说明如下：
10 电磁炉
100 锅具
11 陶瓷面板
12 电磁线圈
13 磁条
14 控制器
15 电源电路
16 热敏电阻
20 电磁炉
21 承载板
211 视窗
212 保护盖
22 电磁线圈模块
221 电磁线圈
222 磁条
23 温度传感器
231 双通道热电堆传感器
231a、231b 热电堆感测元件
231c、231d 滤波片
232 热敏电阻
233 信号处理器
233a 偏压电阻
233b 可编程放大器
233c 多工器
233d 模拟至数字转换器
233e 微控制器
234 防磁套
24 控制器
241 电源电路
25 无线通讯元件
30 外部电子装置
AT 环境温度信号
PT 锅具温度信号
S1 第一感测信号
S2 第二感测信号
具体实施方式
以下将详述本发明的各实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求书为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。附图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求附图的简洁。
由于锅具的材质不同，导致锅具的表面辐射率差异甚大。举例而言，铁锅的表面辐射率约为0.7；不锈钢锅的表面辐射率约为0.1(亮面)至0.5(氧化处理)；铝锅的表面辐射率约为0.1。因此，非接触式的红外线传感器若无法修正待测物的表面辐射率的差异时，其所量测的锅具温度则不准确。本发明即是为了克服上述问题所提出。请参照图2，本发明的一实施例的具有温度感测功能的电磁炉20包含一承载板21、一电磁线圈模块22、一温度传感器23以及一控制器24。承载板21用以承载一锅具100。举例而言，承载板21可为一陶瓷板。于一实施例中，承载板21包含一视窗211，让锅具100所辐射的红外线可经由视窗211透过承载板21。于一较佳实施例中，承载板21包含一保护盖212，其覆盖视窗211，以避免脏污落入视窗211内。举例而言，保护盖212的材料可为硅、锗、蓝宝石或氟化钙(CaF2)等可穿透红外线的材料。
电磁线圈模块22设置于承载板21的下方，以定义出承载板21上的一加热区域。换言之，加热区域即是被电磁线圈模块22涵盖的区域，在加热区域内才具备加热的功能。举例而言，电磁线圈模块22包含电磁线圈221以及磁条222。电磁线圈221用以产生磁场。磁条222则设置于电磁线圈221下方以限制磁回路。具有磁阻特性的锅具100则受到电磁线圈221所产生的磁场作用而转换成热能。
温度传感器23设置于承载板21的下方。于一实施例中，温度传感器23是设置于对应加热区域内的承载板21下方。较佳者，温度传感器23是设置于对应加热区域的几何中心的承载板21下方。依据此结构，温度传感器23是指向锅具100的底部，以接收锅具所辐射的红外线。
请一并参照图3，温度传感器23包含一双通道热电堆传感器231、一热敏电阻232以及一信号处理器233。双通道热电堆传感器231可感测锅具100所辐射的一第一红外线波段以及一第二红外线波段的红外线并输出一第一感测信号S1以及一第二感测信号S2，其中第一红外线波段以及第二红外线波段彼此相异。举例而言，双通道热电堆传感器231包含二个热电堆感测元件231a、231b，且热电堆感测元件231a、231b的接收端分别设置第一红外线波段以及第二红外线波段的一滤波片231c、231d，其中滤波片231c允许第一红外线波段的红外线通过，而滤波片231d允许第二红外线波段的红外线通过。依据此结构，热电堆感测元件231a、231b即分别感测锅具100所辐射的第一红外线波段以及第二红外线波段的红外线，并分别输出输出第一感测信号S1以及第二感测信号S2。可以理解的是，二个热电堆感测元件231a、231b可设置于彼此独立的二个芯片或单一芯片上。此外，二个热电堆感测元件231a、231b可设置于单一封装件中，亦可设置于不同的封装件中。热敏电阻232感测温度传感器23所在区域的一环境温度，并输出相对应的环境温度信号AT。
信号处理器233与双通道热电堆传感器231以及热敏电阻232电性连接。于一实施例中，信号处理器233包含一偏压电阻233a、一可编程放大器233b、一多工器233c、一模拟至数字转换器233d以及一微控制器233e。偏压电阻233a用以量测热敏电阻232的一电阻值，进而演算出双通道热电堆传感器231的环境温度。可编程放大器233b放大双通道热电堆传感器231所输出的第一感测信号S1以及第二感测信号S2。多工器233c与偏压电阻233a以及可编程放大器233b电性连接。多工器233c可切换来自热敏电阻233a的环境温度信号AT或可编程放大器233b所放大的第一感测信号S1以及第二感测信号S1。模拟至数字转换器233d与多工器233c电性连接，用以将多工器233c所输出的信号转换为一数字信号。于一实施例中，模拟至数字转换器233d可为Sigma-Delta型式，且其解析度大于14比特。微控制器233e与模拟至数字转换器233d电性连接。微控制器233e可依据环境温度信号AT以及第一感测信号S1及第二感测信号S1的比值查表得知锅具100的锅具温度，并输出相对应的一锅具温度信号PT。于一实施例中，信号处理器233包含一输出端口，举例而言，输出端口可为集成电路总线(Inter-Integrated Circuit Bus，I2C)、通用非同步接收发送器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)、串行周边接口(Serial Peripheral Interface，SPI)或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)等。取得锅具温度的详细说明容后解释。
控制器24与温度传感器23电性连接。控制器24即可依据温度传感器23所测得的锅具温度信号PT控制电磁线圈模块22的输出功率。举例而言，控制器24可透过调整电源电路241的输出功率来控制电磁线圈模块22的输出功率。举例而言，锅具干烧使锅具温度大于一预设温度时，控制器24即关闭电磁炉，以避免发生危险；或者锅具内的材料沸腾时控制器24可降低电磁线圈模块22的输出功率，以避免汤汁溢出。
温度传感器23的金属外壳可能受到电磁线圈模块22所产生的磁场影响而被加热。于一实施例中，请再参照图2，本发明的电磁炉20更包含一防磁套234，且温度传感器23则设置于防磁套234内。于一实施例中，防磁套234可为一导磁材料所组成，以避免电磁线圈模块22所产生的磁场对温度传感器23造成损坏。举例而言，防磁套234的材质可为铝质或铜质。
于一实施例中，本发明一实施例的电磁炉20更包含一无线通讯元件25，其与控制器24电性连接。无线通讯元件25可传送锅具温度等信息至一外部电子装置30或是自外部电子装置30接收一控制信号以控制电磁线圈模块22的输出功率。举例而言，外部电子装置30可为一行动上网装置或一电脑。此外，外部电子装置30亦可为一网关(gateway)，使本发明的电磁炉20可连接网际网络(Internet)，并与云端的服务器或远端的行动上网装置连立通讯连线。举例而言，温度传感器23检测到锅具100的温度异常时，控制器24可调整电磁线圈模块22的输出功率或关闭电磁炉。同时，控制器24可透过无线通讯元件25与行动上网装置30连接，或是透过网关连接网际网络而与云端的服务器或远端的行动上网装置通讯，如此即可传送温度信息以及警示信号至云端的服务器或远端的行动上网装置30，以通知使用者即时处理。
以下说明本发明如何利用环境温度信号以及第一感测信号以及第二感测信号的比值查表得知锅具的锅具温度。请参照图4，其显示根据普朗克定律，在不同波长下的黑体辐射能量值，其中长虚线代表摄氏400度时的黑体辐射能量值；实线代表摄氏300度时的黑体辐射能量值；短虚线代表摄氏200度时的黑体辐射能量值。当使用二个热电堆感测元件231a、231b分别感测第一红外线波段(波长范围为λa1至λa2)以及第二红外线波段(波长范围为λb1至λb2)的物体红外线热辐射值时，则第一感测信号以及第二感测信号能够以下列公式(1)、公式(2)表示：
其中，V1、V2分别为二个热电堆感测元件231a、231b的输出电压值；β1、β2分别为二个热电堆感测元件231a、231b的反应电压值(responsivity)；e1为待测物(例如锅具)的辐射率；e2为热电堆感测元件231a、231b的辐射率；Tp为待测物的温度；Ts为热电堆感测元件231a、231b的环境温度；λa1至λa2为第一红外线波段；λb1至λb2为第二红外线波段。公式(1)以及公式(2)代表热电堆感测元件231a、231b的输出电压值为待测物于温度Tp时的辐射量与热电堆感测元件231a、231b于温度Ts时的辐射量的差值。
一般而言，热电堆感测元件231a、231b的辐射率为1，将其代入公式(1)以及公式(2)并移项后，即得下列公式(3)以及公式(4)：
将公式(3)以及公式(4)相除，消去待测物的辐射率e1即得下列公式(5)：
公式(5)的等号右侧代表待测物于温度Tp时，于第一红外线波段以及第二红外线波段的相对黑体辐射值的比值，其与待测物的辐射率e1无关。公式(5)的等号左侧代表热电堆感测元件231a、231b分别针对第一红外线波段以及第二红外线波段的量测值加上热电堆感测元件231a、231b于环境温度Ts时的黑体辐射值后的比值。
可以理解的是，为了获得更为准确的量测结果，可事先校正热电堆感测元件231a、231b，以获得热电堆感测元件231a、231b于不同环境温度Ts时于第一红外线波段以及第二红外线波段的黑体辐射值，亦即公式(5)中以及与环境温度Ts的特性曲线。同时，校正时一并取得热电堆感测元件231a、231b分别针对第一红外线波段以及第二红外线波段的量测值以及公式(5)的等号右侧的比值，如此即可建立热电堆感测元件231a、231b的量测值的比值以及公式(5)的等号右侧的比值的一温度校正曲线。使用时，信号处理器233即可依据热电堆感测元件231a、231b的环境温度Ts以及第一感测信号S1及第二感测信号S1的比值，查询事先建立的温度校正曲线即可得知锅具的精确温度。
综合上述，本发明的具有温度感测功能的电磁炉是利用双通道热电堆传感器接收锅具所辐射的不同波段的红外线分别产生第一感测信号以及第二感测信号，并依据第一感测信号以及第二感测信号的比值查询事先建立的温度校正曲线可得知不同材质锅具的精确温度。此外，本发明是直接量测锅具所辐射的红外线，因此能即时获得锅具的精确温度。较佳者，本发明的温度传感器是朝向锅具的底部，亦即在电磁炉的加热区域的下方，因此温度传感器不会额外占用其它空间，使得本发明的电磁炉的体积较小。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。