CN100449210C - 一种可自动控温的电磁灶 - Google Patents

Abstract

一种可使自动控温的电磁灶，包括电磁灶壳体、台板、加热线圈、控制板、支架、散热机构和感温装置，所述的台板下方中部的感温装置采用磁敏传感器，它由支架固定在台板的下方，用于接收感受锅底导热的感温磁钢在设定的温度点上所发出的磁信号，使电磁灶的控制程序作出相应的变换。本发明的电磁灶采用非接触式的磁敏传感器来检测温度，使电磁灶中的磁敏传感器根据感应到的信号来进行温度控制程序的转换，具有检测准及时的优点。同时本发明的电磁灶可以设计精确的自动控制程序，能够达到自动电饭煲相同的效果，提高了电磁灶自动化的程度，克服了现有技术的电磁灶煮饭，必须有人看管，由人工转换加热功率的缺陷。

Description

一种可自动控温的电磁灶

技术领域

本发明涉及一种电磁灶，特别涉及一种可实现烹饪过程自动控温的电磁灶。

背景技术

电磁灶是利用磁场把铁磁材料制成的电磁锅作为负载直接加热而进行烹饪的家用电器。现有技术中的电磁灶是采用锅底温度传导来进行温度控制的：电磁灶在烹饪过程中，置于电磁灶台板上的锅底发热直接传热至台板，由安装在灶板下面的热敏元件探测锅底的温度，然后根据感受到的温`度来进行程序控制或安全保护。如图1、2所示，当电磁灶热敏电阻5感受到温度变化后会产生阻值变化，电磁灶的控制系统根据热敏电阻5的阻值变化进行程序控制。其不足之处是：由于电磁锅11放置在台板3上面，热敏电阻5安装在台板3的下面，电磁锅11的温度只有通过台板3才能传递给热敏电阻5，而现有技术中的台板材料通常采用结晶玻璃或陶瓷板，导热性能较差，另外在安装过程中亦可能存在台板3与热敏电阻5接触不良的情况。所以，采用这种接触式温度检测方法，电磁锅11的温度很难能够保证准确、及时地传递给热敏电阻5，尤其是不能在某个特定的温度点让热敏电阻5准确及时地得到信号。因此，在现有技术中的电磁灶很难实现炉温在烹饪过程中的准确和自动控制。在这种情况下，对于无需太多烹调技巧，又要花较长时间的煮饭，也需要人工变换程序就显得很不方便了。因而限制了电磁灶的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种电磁灶，采用非接触的方法来检测电磁锅11的温度，与配套设计的电磁锅配合使用时，能感受到电磁锅在某一设定的温度点所发生的信号，使控制程序作出相应的变换，可以实现烹饪过程温度自动并准确的控制。

本发明的目的可以通过以下的技术措施来实现：在现有技术的电磁灶上增加一个磁敏传感器。一种可自动控温的电磁灶，包括电磁灶壳体2、台板3、加热线圈4、控制板、支架6、散热机构和感温装置，其特征是在所述的台板3下方中部的感温装置采用磁敏传感器10，它由支架6固定在台板3的下方，用于接收台板3上方的感温磁钢在设定的温度点上所发出的磁信号，使电磁灶的控制程序作出相应的变换；所述磁敏传感器(10)采用在加热线圈(4)断电时进行检测工作，检测工作完成后，加热线圈(4)再通电工作；如此循环，直到磁敏传感器(10)检测到感温磁钢在居里温度点所发生的信号为止。

在工作过程中，本发明所述的电磁灶可以配套特定的能根据锅底达到设定温度而发出磁信号的电磁锅使用。该电磁锅底部固定有感温元件，感温元件可以是感温磁钢，或者是双金属片式的热敏感温元件，也可以是形状记忆合金式的热敏感温元件。当被电磁灶加热的电磁锅达到设定温度时，因电磁锅的感温元件的磁性或者感温元件驱动的永久磁铁位置产生变化而发出磁信号，这种电磁信号会被本发明的电磁灶上的磁敏传感器10所接收，并可以据此作出反应，使控制程序作出相应的变换，进行烹饪过程的自动控制或采取保护措施。当温度下降低于设定温度后，感温元件又会恢复到初始状态，可使温度变化信号在温度又达到设定温度再度产生，这个过程循环反复，使电磁灶的温度自控成为可能。当本发明中的感温元件为感温磁钢时设定温度即为感温磁钢的居里温度。本发明所述的居里温度，也称“居里点”，是指材料从铁磁质转变为顺磁质的温度，感温磁钢所具有的铁磁质在温度高于居里温度时，便会失去磁性，而呈顺磁性。具有不同的铁磁质的感温磁钢的居里温度是不同的。改变感温磁钢的配方和制造工艺，可以制造出不同居里温度的感温磁钢。

在本发明中，感温装置采用磁敏传感器10，磁敏传感器10安装在台板3下方中部，它由支架6固定在台板3的下方加热线圈4的中央，用于接收台板3上方的感温磁钢在设定的温度点上所发出的磁信号，使电磁灶的控制程序作出相应的变换。当电磁灶加热电磁锅时，加热线圈4发出强大的磁力线，形成一个加热电磁锅的磁场，此时加热线圈4的中央磁力线最集中，磁场最强，在这种情况下安装在加热线圈4的中央的磁敏传感器10将无法检测到感温磁钢在设定的温度点上所发出的磁信号，因此在本发明中，采用在加热电磁锅的过程中，在适当的时候短时间断开加热线圈4的电源，等加热电磁锅的磁场消失后，磁敏传感器10才进行检测工作，检测工作完成后，加热线圈4通电工作，就这样加热线圈4通电工作一段时间，然后断电再让磁敏传感器10进行检测工作，检测工作完成后加热线圈4再通电工作，这个过程一直循环下去，直到磁敏传感器10检测到电磁锅在某一设定的温度点所发生的信号为止。这样就避免了加热线圈4工作时磁敏传感器10被加热磁场干扰而无法进行检测工作。

本发明的电磁灶控制电路是在现有技术的基础(如图2)上做的改进如图4所示，电磁灶控制电路现有技术一般包括电源电路、输出控制电路、电流检测电路、温度控制电路、输出调节电路、显示电路和保护电路等。本发明电磁灶控制电路增设一个信号处理电路，与磁敏传感器10连接，将磁敏传感器10采集到的信号处理放大后供输出控制系统鉴别后作为转换控制程序的依据，而热敏电阻5则仍与温度控制电路连接，执行现有技术中的普通温控和限温安全保护的任务。本发明可以进一步做以下的改进：所述的感温装置还包括热敏电阻5作为限温元件，在台板出现过热时探测温度，产生阻值变化，以便使电磁灶的控制系统根据其阻值变化进行程序控制，从而实现电磁灶的安全保护。

本发明所述的磁敏传感器10可以是线圈101，也可以是霍尔元件、磁阻元件、磁敏二极管、磁敏三极管和磁敏集成电路等半导体磁敏元件102，还可以是强磁性金属磁阻元件。当磁敏传感器采用线圈101作为检测元件时，应设置一振荡电路，振荡电路让线圈101谐振产生一个交变磁场。还应设置一检测电路，以检测线圈101的等效电感，等效电阻及Q值的变化。此时线圈101兼作励磁线圈和检测线圈，还可以设置二个以上的线圈，线圈同轴放置，一个作为励磁线圈，另一个或两个线圈作为检测线圈。还可以进一步在线圈中放置磁芯，以提高磁通量。线圈101和谐振电路及检测电路配合可以构成定频调幅式、变频调幅式、调频幅式和差动电桥式等涡流传感器。

本发明所述的电磁灶在所述的磁敏传感器的下方或周围放置至少一块永久磁铁103，感温磁钢、磁敏传感器10及永久磁铁103组成一个磁场回路。当回路中的感温磁钢的磁性发生变化时，磁场回路中的磁阻发生变化，这一磁场随之发生变化，磁敏传感器10感受到磁场的变化并向信号处理电路输出一个相应的信号，此信号经信号处理电路放大后供输出控制系统鉴别后作为转换控制程序的依据。本发明还可以进一步做以下的改进，当磁敏传感器10为励磁线圈时可省去永久磁铁组成一个磁场回路。

本发明还可以进一步做以下的改进，在台板3的上表面固定感温磁钢12，在台板3下方与感温磁钢12相对应的位置安装有磁敏传感器10。当采用普通的电磁锅加热时，电磁锅的底部外表面与感温磁钢12接触，电磁锅被加热温度上升达到感温磁钢12的居里点时，感温磁钢12失磁，磁敏传感器10得到失磁信号，并将此信号传给控制系统，控制系统据此转换控制程序，从而达到温度控制的目的。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

(1)本发明的电磁灶采用非接触式的磁敏传感器来检测温度，设置磁敏传感器配套感温磁钢来代替现有技术中的接触式热传导和热敏电阻感应方式感应温度变化，根据感温磁钢达到的居里温度而向电磁灶发出一个失去磁性信号，使电磁灶中的磁敏传感器根据感应到的信号来进行温度控制程序的转换，具有检测准及时的优点，克服了现有技术的温度检测方法不准确且反应慢的缺陷。

(2)本发明中涉及的感温磁钢可以设置在台板表面上，也可以附加到配套使用的电磁锅上，使本发明的实施可以灵活多样，有助于拓宽电磁锅和电磁灶的用途。

(3)本发明的电磁灶可以设计精确的自动控制程序，对于无需太多烹调技巧，又要花较长时间的煮饭可以实现自动煮饭功能，能够达到自动电饭煲相同的效果，提高了电磁灶自动化的程度，克服了现有技术的电磁灶煮饭，必须有人看管，由人工转换加热功率的缺陷。

附图说明

图1是现有技术中的电磁灶的主视剖面图；

图2是图1所示电磁灶的电原理框图；

图3是本发明电磁灶实施例之一的主视剖面图；

图4是图3所示的电磁灶的电原理框图；

图5是本发明电磁灶实施例之一磁敏元件安装示意图；

图6是本发明电磁灶实施例之二磁敏元件安装示意图；

图7是本发明电磁灶实施例之三主视剖面图。

具体实施方式

如图3～图5所示可自动控温的电磁灶是本发明实施例之一，包括电磁灶壳体2、台板3、加热线圈4、控制板、支架6、散热机构和感温装置，其中散热机构包括风扇电机7、风扇8、进风口2a和出风口2b，感温装置包括热敏电阻5和磁敏传感器10，均位于台板3的下方环形加热线圈4的中心部位，由支架6固定，所述的支架6为一纵向截面为阶梯形的板架，在其高一层板架上固定热敏电阻5，在其低一层板架上固定磁敏传感器10，该传感器采用线圈101，在台板3的上方放置有配套设计的电磁锅11，该电磁锅11底部外表面中心固定有一块盘状体感温磁钢12，其下表面与锅底的外表面平齐。感温磁钢12的居里温度是设定好的，如其居里温度设定为103℃±2℃。

在本实施例中，电磁灶控制电路是在现有技术的基础上做的改进如图4所示，电磁灶控制电路包括电源电路、输出控制电路、电流检测电路、温度控制电路、输出调节电路、显示电路、保护电路和信号处理电路。

在本发明中，增设了一个信号处理电路，与磁敏传感器10连接，将磁敏传感器10采集到的信号处理放大后供输出控制系统鉴别后作为转换控制程序的依据，热敏电阻5则仍与温度控制电路连接。

当线圈101作为磁敏传感器10通以交变电流时，会产生一个交变磁场，电磁锅锅底上的感温磁钢12与线圈101产生的交变磁场垂直，根据右手定则，感温磁钢12表面产生电涡流，电涡流产生一个电涡流磁场，涡流磁场的方向与线圈101产生的交变磁场方向相反。由于涡流磁场的作用，此时线圈101有一个相应的等效电感、等效电阻和Q值。当电磁锅11的温度上升达到感温磁钢12的居里温度时，感温磁钢12失磁变成非磁性材料，此时涡流磁场将产生一个明显的变化，线圈101的等效电感、等效电阻及Q值也发生变化，利用上述的涡流效应可以使线圈101在设定的居里温度上感受到磁场的明显变化，因而产生并输出一个明显的信号，这个信号经信号处理电路处理后送到输出控制电路，由输出控制电路逻辑控制令电磁灶改变输出功率，达到自动控制的目的。

采用本发明可专门设置的一个煮饭程序，开始时电磁灶用小功率加热，让米在30℃-50℃的水中充分吸水，然后电磁灶大功率加热让水沸腾，在沸腾过程中少量水蒸发而大量的水让米来吸收，当加热到一定程度后，短时间断开加热线圈4的电源，等加热电磁锅的磁场消失后，磁敏传感器10才进行检测工作，检测工作完成后，加热线圈4通电工作，就这样加热线圈4通电工作一段时间，然后断电再让磁敏传感器10进行检测工作，检测工作完成后加热线圈4再通电工作，加热线圈4的断电次数随着加热时间越长次数越多，间隔的时间越短，如图8所示V(I)为加热电压或电流，t为加热时间，t1、t2、t3。。。为加热时间，ta为检测时间，为了取得更好的检测效果，设定t1＞t2＞t3。。。。。。＞tn。这个过程一直循环下去，直到磁敏传感器10检测到电磁锅在某一设定的温度点所发生的信号为止。这样就避免了加热线圈4工作时磁敏传感器10被加热磁场干扰而无法进行检测工作。当饭熟水干后，电磁锅11的温度上升达到感温磁钢12的居里温度，感温磁钢12失磁，其上的涡流磁场产生突变，此时线圈101因感温磁钢12的涡流磁场变化而引起等效电感、等效电阻及Q值变化，由线圈101组成的振荡电路的频率也产生变化，经信号处理电路将这一变化传给控制系统，控制系统转换控制程序，此时电磁灶小功率加热保温，从而达到了自动煮饭的目的。

图6所示的可自动控温的电磁灶是本发明的第二个实施例，与上述实施例1不同的是磁敏传感器10。采用半导体磁敏元件102，在半导体磁敏元件102下方固定一个永久磁铁103，所述的支架6为一纵向截面为三层阶梯形的板架，在其最高一层板架上固定热敏电阻5，在其中间一层板架上固定磁敏传感器10，在其最低一层板架里固定永久磁铁103，其中最低一层板架位于中间板架的正下方，使永久磁铁103位于磁敏传感器10的正下方，以便使半导体磁敏元件102置于永久磁铁103的磁场中，更有效地加强半导体磁敏元件102磁感应的灵敏度。本实施例与实施例1一样可配套使用专门设计的电磁锅11，电磁锅11底部固定有一块感温磁钢12，感温磁钢12的居里温度已经设计好了。电磁灶工作时，永久磁钢103，半导体磁敏元件102和感温磁钢12构成一个磁路，当温度底低于感温磁钢12的居里温度时，磁路的磁阻变化很小，位于此磁路中的半导体磁敏元件102感受到的磁场强度基本恒定，当电磁锅11的温度上升达到感温磁钢12的居里温度时，感温磁钢12失磁变成非磁性材料，磁路中的磁阻发生变化，半导体磁敏元件102感受到磁场强度变化，半导体磁敏元件102的输出信号也产生变化，此变化信号经信号处理电路处理后供控制系统读取，控制系统据此改变控制程序。在本实施例中磁敏传感器10还可以是强磁性金属磁阻元件。

图7所示的可自动控温的电磁灶是本发明的第三个实施例，与上述实施例1不同的是感温磁钢12嵌装在电磁灶的台板3上表面的中心部位，而不是配套专用的电磁锅。为了保证感温磁钢12能与电磁锅底部良好接触，在台板3上的感温磁钢12嵌装凹槽底部装一弹性垫14，弹性垫14上方固定感温磁钢12。在台板3下方与感温磁钢12相对应的位置安装磁敏传感器10。当采用普通的电磁锅加热时，电磁锅底部的外表面与感温磁钢12密切接触，电磁锅底部的热量直接传导给感温磁钢12，当感温磁钢12的温度达到居里温度时，感温磁钢12失磁，磁敏传感器10得到失磁信号，并将此信号传给控制系统，控制系统据此转换制程序，从而达到温度控制的目的。

Claims (10)

1.一种可自动控温的电磁灶，包括电磁灶壳体(2)、台板(3)、加热线圈(4)、控制板、支架(6)、散热机构和感温装置，其特征是位于台板(3)下方中部的所述感温装置采用磁敏传感器(10)，它由支架(6)固定在台板(3)的下方，用于接收感受锅底导热的感温磁钢在设定的居里温度点上所发出的磁信号，使电磁灶的控制程序作出相应的变换；所述磁敏传感器(10)采用在加热线圈(4)断电时进行检测工作，检测工作完成后，加热线圈(4)再通电工作；如此循环，直到磁敏传感器(10)检测到感温磁钢在居里温度点所发生的信号为止。

2.根据权利要求1所述的可自动控温的电磁灶，其特征是在所述的磁敏传感器(10)的下方放置至少一块永久磁铁(103)。

3.根据权利要求1所述的可自动控温的电磁灶，其特征是在所述的磁敏传感器(10)的周围放置至少一块永久磁铁(103)。

4.根据权利要求1所述的可自动控温的电磁灶，其特征是在所述的台板(3)的上表面固定感温磁钢(13)，在台板(3)下方与感温磁钢(13)相对应的位置安装有磁敏传感器(10)。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的可自动控温的电磁灶，其特征是所述的磁敏传感器(10)采用线圈(101)。

6.根据权利要求5所述的可自动控温的电磁灶，其特征是所述的线圈(101)兼作励磁线圈和检测线圈。

7.根据权利要求5所述的可自动控温的电磁灶，其特征是所述的线圈(101)设置有二个或二个以上，线圈同轴放置，一个作为励磁线圈，其余的线圈作为检测线圈。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的可自动控温的电磁灶，其特征是所述的磁敏传感器(10)采用半导体磁敏元件(102)。

9.根据权利要求8所述的可自动控温的电磁灶，其特征是在所述的半导体磁敏元件(102)下方固定一个永久磁铁(103)，所述的支架(6)为一纵向截面为三层阶梯形的板架，在其最高一层板架上固定热敏电阻(5)，在其中间一层板架上固定磁敏传感器(10)，在其最低一层板架里固定永久磁铁(103)，其中最低一层板架位于中间板架的正下方，使永久磁铁(103)位于磁敏传感器(10)的正下方，以便使磁敏传感器(10)置于永久磁铁(103)的磁场中。

10.根据权利要求4所述的可自动控温的电磁灶，其特征是所述的磁敏传感器(10)采用强磁性金属磁阻元件。

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