專利名稱：一種電磁爐電流取樣電路的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種電磁爐電流取樣電路，屬于電磁爐電流取樣電路的改造技術。
背景技術：
電磁爐作為一種新型的廚房加熱用具，具有高效，節(jié)能等特點，深受廣大消費者的喜愛，而加熱功率的穩(wěn)定又是消費者關注的焦點，而功率調節(jié)的實現(xiàn)又是根據電流的采樣值來決定的，所以功率是否穩(wěn)定取決于電流采樣信號的穩(wěn)定。而電磁爐的工作本身就有一個電磁轉化的過程，所以電流取樣信號很容易被干擾，而導致功率波動，為了解決這個問題，有很多工程技術人員已經探索出很多方案，但要么成本較高，要么方案本身不夠穩(wěn)定可罪。

實用新型內容本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種成本低，且使電磁爐電流信號采樣穩(wěn)定可靠的電磁爐電流取樣電路。本實用新型設計合理，方便實用。本實用新型的技術方案是本實用新型的電磁爐電流取樣電路，包括有電源電路、 完成電流信號的信號采集模塊、完成放大倍數的設定的信號放大倍數設置模塊、按照放大倍數的要求將信號進行放大處理的內部集成運放模塊、將放大后的信號進行濾波，使之更加的平滑的濾波模塊、將模擬信號轉化成數字信號進行內部運算的內部集成模數轉換模塊、單片機、根據運算對輸出進行有效控制的輸出控制模塊，其中內部集成運放模塊及內部集成模數轉換模塊集成在單片機內，信號采集模塊的輸出端與信號放大倍數設置模塊的輸入端與集成在單片機內的內部集成運放模塊的輸入端連接，內部集成運放模塊的輸出端通過濾波模塊與集成在單片機內的內部集成模數轉換模塊連接，單片機的輸出端與輸出控制模塊連接。上述電源電路包括有起到過流保護作用的熔斷器FUSE1，起到浪涌保護作用的浪涌保護器件CNR1，電容Cl、C2、C3，整流器件DB，電感L2、線盤I和IGBT1，其中交流電經在整個電路中起到過流保護作用的FUSE1、起到浪涌保護的作用CNRl及經濾波電容C3、整流器件DB后在通過電感L2和電容Cl的作用形成穩(wěn)定的300V電源，通過線盤I和IGBTl構成回路，C2和線盤I構成震蕩回路。上述信號采集模塊包括有康銅絲R3。上述康銅絲R3的電阻為10-15毫歐。上述信號放大倍數設置模塊包括有可調電阻VRl，電阻R6、R8、R9，放大倍數VA計算公式為:VA = R8/ (R9+R6 Il VRl)。上述內部集成運放模塊包括有運算放大器OP及開關S1、S2、S3、S5，電阻R1、R2R5， 其中信號采集模塊采集的電流信號通過單片機(6)的Pim腳輸入進來，通過開關S1、S2控制是直接輸入到運算放大器OP的負端還是通過電阻Rl、S2來輸入到運算放大器OP的負端；電源GND通過開關S5控制是直接與運算放大器OP的正端連接，還是通過電阻R5與運算放大器OP的正端連接；單片機(6)的Pim腳通過開關Si、S3、電阻R2控制是直接輸入到運算放大器OP的輸出端，還是通過電阻R1、開關S3、電阻R2來輸入到運算放大器OP的
輸出端。上述濾波模塊包括有電阻RE6，濾波電容EC3、C10,信號采集模塊采集到的信號經過集成在單片機內的內部集成運放模塊后通過電阻RE6，濾波電容EC3、C10輸出到內部集成模數轉換模塊進行模數轉化。上述內部集成運放模塊還包括有控制放大信號的輸出通道的開關S6、S7，其中內部集成運放模塊的放大信號的輸出能通過S6輸出到單片機的PIN2 口，單片機的PIN2 口再通過RE6、EC3、ClO電路輸入到內部集成模數轉換模塊；或內部集成運放模塊的放大信號的輸出能通過S7，再經過R4輸出到單片機的PIN3 口，單片機的PIN3 口直接輸出到內部集成模數轉換模塊完成信號的采集。上述內部集成運放模塊還包括有對運放進行比較基準電壓進行校準的運放校準電路，其包括有開關S4、S5，校準方法如下1)首先通過軟件設置，將S4閉合，選擇運放校準模式。2)通過軟件選擇閉合S2或者S5來選擇當前的一個輸入腳作為基準電壓。3)然后對另外一端電壓進行調整，知道產生一個翻轉信號，將調整的電壓點固定下來作為工作中的基準電壓點。4)調整完成后將S4打開，進入正常工作模式。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下突出特點1)運放集成進專用MCU，抗干擾能力加強，性價比高。本實用新型考慮到抗干擾和成本優(yōu)化的設計理念，將取樣的關鍵器件信號運算放大器的功能集成到專用的單片機里，再內部集成配置相應的參數，構成了一個信號放大電路模塊，此模塊為常規(guī)運放電路模塊的延伸與擴展，此模塊不僅僅是將采集到的信號單純的放大，還具有高溫自我校準，輸出信號通道選擇等特點，使得此部分模塊實現(xiàn)的功能更加的豐富。而由于集成度高，外圍配置器件較少，使得放大效果受外圍器件參數影響較小，這樣不僅僅節(jié)省了外圍器件，還增強了此部分功能抗干擾的能力，實現(xiàn)了性價比高的優(yōu)化設計。2)運放校準簡單，輕松應對溫度影響。因為電磁爐本身是一個大功率工作的產品，而且電源板尺寸的設計越來越小，使得PCBA上的器件性能受溫度影響逾加明顯，這樣常規(guī)的運放方案放大信號會出現(xiàn)隨溫度增加不斷漂移的現(xiàn)象，為解決此問題，本方案特增加了運放電路校準功能，在高溫時候通過軟件校準來實現(xiàn)放大信號的穩(wěn)定，這樣可以輕松應對溫度對器件的影響。3)放大倍數可調節(jié)范圍寬，電路移植性高。本實用新型的放大倍數的調節(jié)是通過改變輸入阻抗來實現(xiàn)的，根據設計要求，在外圍電路增加一可調電阻，此可調電阻范圍可根據要求進行配置，增加了調整的靈活性。而根據設計的參數配置情況，本方案的放大倍數可調整范圍為15倍-20倍。這樣在實際使用中根據電流信號的強弱可隨意調整放大倍數，電路設計可直接移植。4)運放信號可直接輸出到模數轉換模塊，抗干擾能力強。此外，本實用新型考慮到模數轉換信號非常容易被干擾的情況，在本方案設計之初就考慮到放大信號經放大后直接送到模數轉換模塊采樣端口進行模數轉化，并設計了一個雙輸出通道選擇模式。從外圍電路中采集到的電流信號經過運放模塊放大后需要輸入到模數轉換模塊將模擬信號轉化成數字型號來提供給MCU進行功率的調節(jié)，輸出通道一種是直接MCU內部電路選擇模式，不經過輸出的MCU管腳直接將信號送到模數轉換模塊，第二種通道是通過MCU管腳輸出到外部，然后外部電路再進行濾波去抖處理后再送到MCU的模數轉換模塊的采集管腳。兩個通道各有優(yōu)點，第一種抗干擾能力強，信號從MCU內部傳遞，不易被干擾，但信號放大后不能調整。第二種通道需要配置相應硬件電路，放大后的信號可調整，而輸出管腳緊靠模數轉換信號采集管腳，PCB走線很短。兩個通道可根據具體情況來靈活使用?？紤]到電磁爐輸出功率允許手動調節(jié)的要求，本實用新型使用的是第二種通道模式。本實用新型是一種設計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的電磁爐電流取樣電路。

圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型的整體電路原理圖；圖3為本實用新型單片機MCU內部運放電路模塊的原理圖。
具體實施方式
實施例本本實用新型的原理框圖如圖1所示，本實用新型的電磁爐電流取樣電路，包括有電源電路、完成電流信號的信號采集模塊1、完成放大倍數的設定的信號放大倍數設置模塊2、按照放大倍數的要求將信號進行放大處理的內部集成運放模塊3、將放大后的信號進行濾波，使之更加的平滑的濾波模塊4、將模擬信號轉化成數字信號進行內部運算的內部集成模數轉換模塊5、單片機6、根據運算對輸出進行有效控制的輸出控制模塊7，其中內部集成運放模塊3及內部集成模數轉換模塊5集成在單片機6內，信號采集模塊1的輸出端與信號放大倍數設置模塊2的輸入端與集成在單片機6內的內部集成運放模塊3的輸入端連接，內部集成運放模塊3的輸出端通過濾波模塊4與集成在單片機6內的內部集成模數轉換模塊5連接，單片機6的輸出端與輸出控制模塊7連接。上述電源電路包括有起到過流保護作用的熔斷器FUSE1，起到浪涌保護作用的浪涌保護器件CNR1，電容Cl、C2、C3，整流器件DB，電感L2、線盤I和IGBT1，其中交流電經在整個電路中起到過流保護作用的FUSE1、起到浪涌保護的作用CNRl及經濾波電容C3、整流器件DB后在通過電感L2和電容Cl的作用形成穩(wěn)定的300V電源，通過線盤I和IGBTl構成回路，C2和線盤I構成震蕩回路。本實用新型中，交流電為220VAC/50HZ的市電。本實用新型中，電流信號的采集考慮到成本控制及采樣的穩(wěn)定性，上述信號采集模塊1包括有康銅絲R3進行電流采樣，此器件特點是阻性非常小，大概在10-15個毫歐之間，按照U = I*R計算，其電路電流為IOA的時候電壓信號達到0. lv-0. 15mv。這里實施的關鍵點是R3到R6的PCB走線要盡量短，而且一定要經過Cl濾波以后才能送到運放電路去。上述信號放大倍數設置模塊2包括有可調電阻VR1，電阻R6、R8、R9，完全使用外圍配置電路實現(xiàn)放大倍數的調節(jié)，放大倍數VA計算公式為VA = R8/(R9+R6 || VRl)，其中VRl為一個IOK Ω的可調電阻，本方案設計選用的R8為200ΚΩ，R9為10K，所以VA的變化范圍為VAl = 200/(10+0) = 20VA2 = 200/(10+5) = 13此VAl和VA2均可以通過對以上器件規(guī)格調整來進行改變。按以上公式計算放大倍數定下來以后按照采樣電壓為0. 15v計算放大后的信號電壓范圍為0. 15*VA2 = 1. 95V0. 15*VA1 = 3V由于芯片的參考電壓是+5V，所以取樣電流經過放大以后到模數轉換的信號電壓不能高于3. 3V，因為大于3. 3V以后就會出現(xiàn)非線性變化。這樣就要求我們設定的放大倍數最好是小于20倍，按以上參數配置后本方案的放大倍數完全符合要求。上述內部集成運放模塊3包括有運算放大器OP及開關S1、S2、S3、S5，電阻R1、R2 R5，其中信號采集模塊1采集的電流信號通過單片機6的Pim腳輸入進來，通過開關Sl、S2 控制是直接輸入到運算放大器OP的負端還是通過電阻R1、S2來輸入到運算放大器OP的負端；電源GND通過開關S5控制是直接與運算放大器OP的正端連接，還是通過電阻R5與運算放大器OP的正端連接；單片機(6)的Pim腳通過開關Si、S3、電阻R2控制是直接輸入到運算放大器OP的輸出端，還是通過電阻R1、開關S3、電阻R2來輸入到運算放大器OP的輸出端。上述濾波模塊4包括有電阻RE6，濾波電容EC3、C10，信號采集模塊1采集到的信號經過集成在單片機6內的內部集成運放模塊3后通過電阻RE6，濾波電容EC3、C10輸出到內部集成模數轉換模塊5進行模數轉化。上述內部集成模數轉換模塊5、輸出控制模塊7 可采用常規(guī)電路。本實施例中，上述內部集成運放模塊3還包括有控制放大信號的輸出通道的開關 S6、S7，其中內部集成運放模塊3的放大信號的輸出能通過S6輸出到單片機6的PIN2 口， 單片機6的PIN2 口再通過RE6、EC3、C10電路輸入到內部集成模數轉換模塊(5)；或內部集成運放模塊3的放大信號的輸出能通過S7,再經過R4輸出到單片機6的PIN3 口，單片機6的PIN3 口直接輸出到內部集成模數轉換模塊5完成信號的采集。這兩種方式可靈活運用。此外，為了解決運放信號會因溫度升高而離散的現(xiàn)象，上述內部集成運放模塊3 還包括有對運放進行比較基準電壓進行校準的運放校準電路，其包括有開關S4、S5，校準方法如下1)首先通過軟件設置，將S4閉合，選擇運放校準模式。2)通過軟件選擇閉合S2或者S5來選擇當前的一個輸入腳作為基準電壓。3)然后對另外一端電壓進行調整，知道產生一個翻轉信號，將調整的電壓點固定下來作為工作中的基準電壓點。4)調整完成后將S4打開，進入正常工作模式。以上步驟可在每次功率關閉的情況下進行校準，這樣當溫度較高的時候只需校準一次就可以將運放基準電壓調整，調整起來方便靈活。
權利要求1.一種電磁爐電流取樣電路，其特征在于包括有電源電路、完成電流信號的信號采集模塊(1)、完成放大倍數的設定的信號放大倍數設置模塊O)、按照放大倍數的要求將信號進行放大處理的內部集成運放模塊C3)、將放大后的信號進行濾波，使之更加的平滑的濾波模塊G)、將模擬信號轉化成數字信號進行內部運算的內部集成模數轉換模塊(5)、單片機 (6)、根據運算對輸出進行有效控制的輸出控制模塊(7)，其中內部集成運放模塊C3)及內部集成模數轉換模塊( 集成在單片機(6)內，信號采集模塊(1)的輸出端與信號放大倍數設置模塊O)的輸入端與集成在單片機(6)內的內部集成運放模塊(3)的輸入端連接， 內部集成運放模塊C3)的輸出端通過濾波模塊(4)與集成在單片機(6)內的內部集成模數轉換模塊(5)連接，單片機(6)的輸出端與輸出控制模塊(7)連接。
2.根據權利要求1所述的電磁爐電流取樣電路，其特征在于上述電源電路包括有起到過流保護作用的熔斷器FUSE1，起到浪涌保護作用的浪涌保護器件CNR1，電容Cl、C2、C3， 整流器件DB，電感L2、線盤I和IGBT1，其中交流電經在整個電路中起到過流保護作用的 FUSEl、起到浪涌保護的作用CNRl及經濾波電容C3、整流器件DB后在通過電感L2和電容Cl 的作用形成穩(wěn)定的300V電源，通過線盤I和IGBTl構成回路，C2和線盤I構成震蕩回路。
3.根據權利要求1所述的電磁爐電流取樣電路，其特征在于上述信號采集模塊(1)包括有康銅絲R3。
4.根據權利要求3所述的電磁爐電流取樣電路，其特征在于上述康銅絲R3的電阻為 10-15毫歐。
5.根據權利要求1所述的電磁爐電流取樣電路，其特征在于上述信號放大倍數設置模塊⑵包括有可調電阻VR1，電阻R6、R8、R9，放大倍數VA計算公式為VA = R8/ (R9+R6 VRl)。
6.根據權利要求1所述的電磁爐電流取樣電路，其特征在于上述內部集成運放模塊 (3)包括有運算放大器OP及開關Si、S2、S3、S5，電阻Rl、R2R5，其中信號采集模塊⑴采集的電流信號通過單片機(6)的Pim腳輸入進來，通過開關S1、S2控制是直接輸入到運算放大器OP的負端還是通過電阻R1、S2來輸入到運算放大器OP的負端；電源GND通過開關 S5控制是直接與運算放大器OP的正端連接，還是通過電阻R5與運算放大器OP的正端連接；單片機(6)的Pim腳通過開關Si、S3、電阻R2控制是直接輸入到運算放大器OP的輸出端，還是通過電阻R1、開關S3、電阻R2來輸入到運算放大器OP的輸出端。
7.根據權利要求1所述的電磁爐電流取樣電路，其特征在于上述濾波模塊(4)包括有電阻RE6，濾波電容EC3、C10，信號采集模塊(1)采集到的信號經過集成在單片機(6)內的內部集成運放模塊(3)后通過電阻RE6，濾波電容EC3、C10輸出到內部集成模數轉換模塊 (5)進行模數轉化。
8.根據權利要求1所述的電磁爐電流取樣電路，其特征在于上述內部集成運放模塊 (3)還包括有控制放大信號的輸出通道的開關S6、S7，其中內部集成運放模塊C3)的放大信號的輸出能通過S6輸出到單片機(6)的PIN2 口，單片機(6)的PIN2 口再通過RE6、EC3、 ClO電路輸入到內部集成模數轉換模塊(5)；或內部集成運放模塊(3)的放大信號的輸出能通過S7，再經過R4輸出到單片機(6)的PIN3 口，單片機(6)的PIN3 口直接輸出到內部集成模數轉換模塊( 完成信號的采集。
專利摘要本實用新型是一種電磁爐電流取樣電路。包括有電源電路、完成電流信號的信號采集模塊、完成放大倍數的設定的信號放大倍數設置模塊、按照放大倍數的要求將信號進行放大處理的內部集成運放模塊、將放大后的信號進行濾波，使之更加的平滑的濾波模塊、將模擬信號轉化成數字信號進行內部運算的內部集成模數轉換模塊、單片機、根據運算對輸出進行有效控制的輸出控制模塊，其中內部集成運放模塊及內部集成模數轉換模塊集成在單片機內，信號采集模塊的輸出端與信號放大倍數設置模塊的輸入端與集成在單片機內的內部集成運放模塊的輸入端連接，內部集成運放模塊的輸出端通過濾波模塊與集成在單片機內的內部集成模數轉換模塊連接，單片機的輸出端與輸出控制模塊連接。本實用新型成本低，且使電磁爐電流信號采樣穩(wěn)定可靠。
文檔編號H05B6/06GK201976277SQ20102054853
公開日2011年9月14日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權日2010年9月28日
發(fā)明者汪軍, 王強, 許忠 申請人:佛山市順德區(qū)瑞德電子實業(yè)有限公司