线圈盘检测电路和烹饪设备的制作方法

1.本技术涉及电子电气领域，尤其涉及一种线圈盘检测电路和烹饪设备。


背景技术：

2.在电磁炉等烹饪设备中，通常使用线圈盘实现加热功能。该线圈盘可以通过集肤效应产生交变磁场，从而加热放置于该线圈盘上方的厨具。
3.该线圈盘通常采用多匝细铜丝或铝丝并联组成。该线圈盘通常使用螺钉固定连接到该烹饪设备的控制电路。当电磁炉线圈盘螺钉没打紧，或者，线圈盘中细铜丝或铝丝有部分断开时，容易导致线圈盘电阻变大温度升高，从而产生安全隐患。
4.然而，现有技术中，存在该烹饪设备安全检测效果差的问题，无法及时对该烹饪设备的异常进行预警。


技术实现要素：

5.本技术提供一种线圈盘检测电路和烹饪设备，用以解决烹饪设备安全检测效果差的问题。
6.第一方面，本技术提供一种线圈盘检测电路，包括：电源模块、待测线圈模块、开关模块、采样模块和控制模块；
7.所述电源模块、所述待测线圈模块和所述开关模块形成回路，所述电源模块用于对市电进行整流，输出单向脉冲直流电；所述采样模块用于周期性对所述直流电进行采样获得电压信号；
8.所述控制模块的第一输出端与所述开关模块的控制端连接，所述控制模块用于生成连续脉冲信号，所述连续脉冲信号用于控制所述开关模块导通，所述采样模块还用于在所述开关模块导通时采集所述待测线圈模块的电流信号；
9.其中，所述控制模块的输入端与所述采样模块的输出端连接，所述控制模块用于根据所述电压信号和所述待测线圈模块的电流信号，确定所述待测线圈模块的故障类型。
10.可选地，在每个采样周期，所述电压信号的采样时刻早于所述电流信号的采样时刻。
11.可选地，所述控制模块具体用于：
12.根据所述电压信号、所述电流信号以及所述脉冲信号的占空比，确定所述待测线圈模块的电阻值；
13.根据所述待测线圈模块的所述电阻值和预设正常阻值范围，确定所述待测线圈模块的故障类型。
14.可选地，所述控制模块具体用于：
15.计算所述电压信号的平均值和所述电流信号的平均值；
16.根据所述电压信号的平均值和所述电流信号的平均值，计算获得目标电阻值；
17.根据所述目标电阻值和所述脉冲信号的占空比，获得所述待测线圈模块的电阻
值。
18.可选地，所述控制模块具体用于：
19.当所述待测线圈模块的所述电阻值大于正常阻值上限值时，确定所述待测线圈模块出现断路故障；
20.当所述待测线圈模块的所述电阻值小于正常阻值上限值时，确定所述待测线圈模块出现短路故障。
21.可选地，所述采样模块包括：过零检测单元以及电压检测单元；
22.所述过零检测单元的输入端与所述电源模块连接，所述过零检测单元用于在检测所述市电出现过零时生成过零信号；
23.所述过零检测单元的输出端与所述控制模块的第一输入端连接，所述控制模块根据所述过零信号生成电压检测指令；
24.所述控制模块的第二输出端与所述电压检测单元的控制端连接，所述电压检测单元的输出端与所述控制模块的第二输入端连接，所述电压检测指令用于控制所述电压检测单元在第一时刻对所述直流电进行采样获得所述电压信号。
25.可选地，所述采样模块还包括：电流检测单元；
26.所述控制模块的第三输出端与所述电流检测单元的控制端连接，所述电流检测单元的输出端与所述控制模块的第三输入端连接，所述控制模块根据所述过零信号生成所述脉冲信号，并根据所述脉冲信号生成电流检测指令；
27.所述电流检测指令用于控制所述电流检测单元在所述开关模块导通时采集所述待测线圈模块的电流信号。
28.可选地，所述电源模块、所述待测线圈模块和所述开关模块形成回路，包括：
29.所述电源模块的第一端与所述待测线圈模块的第一端连接；所述待测线圈模块的第二端与所述开关模块的第一端连接；所述开关模块的第二端与所述电源模块的第二端连接。
30.可选地，所述电源模块包括第一滤波单元、整流单元和第二滤波单元；
31.所述第一滤波单元的输入端用于接入市电；所述第一滤波单元的输出端与所述整流单元的输入端连接；所述整流单元的第一输出端与所述第二滤波单元的第一端连接；所述整流单元的第二输出端与所述第二滤波单元的第二端连接；所述第二滤波单元的所述第一端即为所述电源模块的第一端；所述第二滤波单元的第二端即为所述电源模块的第二端。
32.可选地，所述开关模块包括绝缘栅双极型晶体管；
33.所述绝缘栅双极型晶体管的基极为所述开关模块的控制端，所述绝缘栅双极型晶体管的集电极为所述开关模块的第一端，所述绝缘栅双极型晶体管的发射极为所述开关模块的第二端；
34.所述绝缘栅双极型晶体管的发射极接地。
35.可选地，所述待测线圈模块，包括：线圈盘和谐振电容；
36.所述线圈盘的第一端与所述电源模块的第一端连接；所述线圈盘的第二端与所述开关模块的第一端连接；
37.所述谐振电容的第一端与所述线圈盘的第一端连接，所述谐振电容的第二端与所
述线圈盘的第二端连接。
38.第二方面，本技术提供一种烹饪设备，包括：所述烹饪设备中设置有第一方面及第一方面任一种可能的设计中的线圈盘检测电路。
39.本技术提供的线圈盘检测电路可以包括电源模块、待测线圈模块、开关模块、采样模块和控制模块。电源模块、待测线圈模块和开关模块形成回路。其中，电源模块用于对市电进行整流，并向该回路输出单向脉冲直流电。控制模块的第一输出端与开关模块的控制端连接。控制模块用于根据市电的电信号生成连续脉冲信号。该连续脉冲信号用于周期性控制开关模块导通或者断开。采样模块的输入端与电源模块连接。采样模块用于在开关模块导通之前该直流电进行采样获得电压信号。采样模块还用于在开关模块导通之后采集待测线圈模块的电流信号。采样模块的输出端与控制模块的输入端连接。控制模块用于根据采样模块输出的电压信号和电流信号，确定待测线圈模块的故障类型。本技术，实现了提高线圈盘的检测效率，提高该线圈盘的使用安全性，提高用户体验的效果。
附图说明
40.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本技术一实施例提供的一种线圈盘检测电路的结构示意图；
42.图2为本技术一实施例提供的一种线圈盘检测电路的示意图；
43.图3为本技术一实施例提供的一种线圈盘检测方法的流程图；
44.图4为本技术一实施例提供的一种电流测量时刻的示意图。
具体实施方式
45.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
46.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
47.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
48.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。
49.应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。
50.此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
51.随着科技的不断发展，人们对于生活质量的要求不断提高。在生活中，随着用户需求的不断提出，可以实现电加热功能的烹饪设备不断推陈出新。这些烹饪设备可以包括电磁炉、电蒸锅、养生壶、加热杯垫等。这些烹饪设备中通常使用线圈盘实现加热功能。该线圈盘可以通过集肤效应产生交变磁场，从而加热放置于该线圈盘上方的组件。该线圈盘通常采用多匝细铜丝或铝丝并联组成。由于该细铜丝或者铝丝非常纤细，因此，在该烹饪设备的生产和使用过程中，容易出现细铜丝或铝丝非正常损伤断开的情况。该线圈盘中存在细铜丝或铝丝断开的情况时，将会导致线圈盘电阻变大、线圈盘中没断开的细铜丝或铝丝电流过大等问题。这些问题的出现将会导致该线圈盘中的电流超出电流承载范围，致使线盘温度过高，进而导致线圈盘着火。以及，在该烹饪设备中，该线圈盘与该烹饪设备中的印制电路板之间通常使用螺钉固定连接。然而，该螺钉可能在生产或者使用过程中出现松动等情况，导致该线圈盘的接触电阻变大。该接触电阻的增加将会导致接触电阻发热，进而可能烧坏线圈盘和螺钉的连接端子，从而损坏pcb板及周围元件。此外，接触电阻增加或者线圈盘电阻增大还可能导致该线圈盘或者该接触电阻发热，从而引发火灾。
52.为此，本技术提出了一种应用于烹饪设备的线圈盘检测电路。该线圈盘检测电路可以在该烹饪设备每一次上电时启动。该线圈盘检测电路用于检测该烹饪设备中的线圈盘的电阻值。若该线圈盘的电阻值不在预设正常阻值范围，则该线圈盘出现故障。该烹饪设备可以根据该故障类型发送报警信息以提示用户。否则，该线圈盘的电阻值在预设正常阻值范围，则可以保证该次使用该烹饪设备是安全的。具体地，该烹饪设备还可以在该线圈盘的电阻值超出该正常阻值范围时，确定该故障类型为该线圈盘的细铜丝或铝丝出现断路，或者螺钉没打紧。该烹饪设备还可以在该线圈盘的电阻值小于该正常阻值范围时，确定该故障类型为该线圈盘的匝间有短路。
53.下面以具体地实施例对本技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
54.图1示出了本技术一实施例提供的一种线圈盘检测电路的结构示意图，如图1所示，本实施例的线圈盘检测电路10可以包括：电源模块11、待测线圈模块12、开关模块13、采样模块14和控制模块15。
55.本实施例中，电源模块11、待测线圈模块12和开关模块13形成回路。该回路中，电源模块11的第一端与待测线圈模块12的第一端连接。该待测线圈模块12的第二端与开关模块13的第一端连接。该开关模块13的第二端与电源模块11的第二端连接。当该开关模块13闭合时，该回路导通，该回路中的待测线圈模块12工作。当该开关模块13断开时，该回路断开，该回路中的待测线圈模块12停止工作。其中，开关模块13还包括控制端。该开关模块13的控制端与控制模块15的第一输出端连接。开关模块13用于获取控制模块15发送的连续脉冲信号，并根据该连续脉冲信号导通或者断开。
56.一种示例中，该开关模块13主要包括一个绝缘栅双极型晶体管(insulate gate bipolar transistor，igbt)。该绝缘栅双极型晶体管可以如图2中igbt1所示。该绝缘栅双
极型晶体管的基极(b)为开关模块13的控制端，与控制模块15连接。该绝缘栅双极型晶体管的集电极(c)为开关模块13的第一端，与待测线圈模块12的第二端连接。该绝缘栅双极型晶体管的发射极(e)为开关模块13的第二端与电源模块11的第二端连接。该绝缘栅双极型晶体管的发射极(e)接地，从而使该电源模块11、待测线圈模块12和开关模块13形成回路，在开关模块13断开时，保持开关模块13的第二端与电源模块11的第二端的连接线路电压为低电平。
57.本实施例中，该电源模块11还包括供电端。该电源模块11的供电端与市电连接。该电源模块11在通过该供电端获取市电后，用于对市电进行整流，得到单向脉冲直流电。该电源模块11用于将该单向脉冲直流电通过该电源模块11的第一端口输出到待测线圈模块12。
58.一种示例中，该电源模块11包括第一滤波单元、整流单元和第二滤波单元。其中，第一滤波单元的输入端用于接入市电，第一滤波单元的输出端与整流单元的输入端连接。该第一滤波单元可以为如图2所示的电磁兼容设备(electromagnetic interference，emc)。该emc的输入端包括零线和火线。该零线和火线分别与市电的零线和火线连接。该emc的输出端同样包括零线和火线。该零线和火线分别连接到整流单元的输入端的零线和火线端口。由于市电的电信号会随着其他设备对市电的使用情况产生波动，因此，该emc的设置用于对市电的电信号进行滤波，以保持市电信号的稳定性。该整流单元可以为如图2所示的整流桥bg1。该整流桥的第二引脚和第三引脚为该整流桥的输入端，分别与ecm的输出端的零线与火线连接。该整流单元的用于对市电进行整流，得到单向脉冲直流电。该单向脉冲直流电将从该整流单元的输出端的正极输出，并通过该回路从该整流单元的输出端的负极输入。该整流单元的输出端的正极即为第一输出端。该整流单元的输出端的负极即为第二输出端。如图2所示，该第一输出端为该整流桥的第一引脚，该第二输出端为该整流桥的第四引脚。该第一输出端与第二滤波单元的第一端连接。该整流单元的第二输出端与第二滤波单元的第二端连接。该第二滤波单元可以为如图2所示的电容c3。该电容c3用于对该单向脉冲直流电进行滤波，使该单向脉冲直流电在该回路中保持稳定。该第二滤波单元的第一端即为电源模块11的第一端。该第二滤波单元的第二端即为电源模块11的第二端。
59.一种实现方式中，该电源模块11中还可以包括电阻单元。该电阻单元可以为如图2所示的康铜丝。该电阻单元的第一端与该第二滤波单元的第二端连接。该电阻单元的第二端与该整流单元的第二输出端连接。该电阻单元用于实现电源模块11内部的分压。
60.一种示例中，该待测线圈模块12包括线圈盘和谐振电容。如图2所示，该线圈盘的第一端与电源模块11的第一端连接。线圈盘的第二端与开关模块13的第一端连接。该谐振电容的第一端与线圈盘的第一端连接。谐振电容的第二端与线圈盘的第二端连接。
61.在该回路中，当该开关模块13闭合时，市电经过整流桥整流后转换为单向脉冲直流电。该单向脉冲直流电通过该整流桥的第一引脚输出到线圈盘。由于电容c3产生的滤波电容很小，所以电磁炉工作时，线圈盘上电压波动与市电电压波动相似，不工作时，线圈盘上电压因为电容维持不变。即，线圈盘工作时，施加在线圈盘的电压u实际上是实时变化。而测量线圈盘的电阻r时，获取到的电压u需要是恒定电压。因此，采样模块14需要在不工作的状态下采集该线圈盘的电压信号。但是，在线圈盘不工作的状态下，该回路中将不存在电流。即，电流必须在开关模块13闭合的情况下测量得到。因此，控制模块15可以通过连续脉冲信号，使开关模块13周期性闭合。并且，控制模块15还需要确保每次闭合时间足够短，从
而保证在电流i测量过程中，该线圈盘上的电压u可以保持在一个基本稳定的状态。由于该电源模块11提供的单向脉冲直流电的波峰即为市电正弦波电压的波峰。因此，控制模块15可以在市电正弦波电压到达波峰时，控制开关模块13闭合，从而使电源模块11的供电能力最强，并且保证每一周期测量得到的电流i对应的电压u稳定。
62.本实施例中，采样模块14的输入端与电源模块11连接。采样模块14的输出端与控制模块15连接。该采样模块14用于周期性对直流电进行采样获得电压信号。采样模块14还用于在开关模块13导通时采集待测线圈模块12的电流信号。
63.一种示例中，该采样模块14包括过零检测单元和电压检测单元。其中，过零检测单元的输入端与电源模块11连接。如图2所示，该过零检测单元的输入端可以与电源模块11中的滤波单元的输出端连接。该过零检测单元可以获取市电的电信号。该过零检测单元中可以包括过零电路。该过零电路将在该市电的电信号过零时，生成过零信号。该过零检测单元的输出端与控制模块15的第一输入端连接。控制模块15可以根据过零信号生成电压检测指令。该控制模块15的第二输出端与电压检测单元的控制端连接。该控制模块15可以将该电压检测指令发送到该电压检测单元。该电压检测指令用于控制电压检测单元在第一时刻对直流电进行采样获得电压信号。该电压检测单元将响应于该电压检测指令，获取电压信号。该电压检测单元的输出端与控制模块15的第二输入端连接。该电压检测单元可以将该电压信号发送到该控制模块15。
64.一种示例中，该采样模块14还包括电流检测单元。控制模块15可以根据过零信号生成脉冲信号，并根据脉冲信号生成电流检测指令。控制模块15的第一输出端与开关模块13的控制端连接，用于将该脉冲信号发送到该开关模块13。该开关模块13将根据该脉冲信号周期性控制该开关模块13导通或者断开。该控制模块15的第三输出端与电流检测单元的控制端连接。该控制模块15可以将该电流检测指令发送到该电流检测单元。电流检测指令用于控制电流检测单元在开关模块13导通时采集待测线圈模块12的电流信号。该电流检测单元将响应于该电流检测指令，获取电流信号。电流检测单元的输出端与控制模块15的第三输入端连接。该电流检测单元可以将该电流信号发送到该控制模块15。
65.一种示例中，在每个采样周期，电压信号的采样时刻早于电流信号的采样时刻。
66.例如，市电的频率可以为50hz。控制模块15在获取过零信号后，可以根据该过零信号确定过零时刻。该控制模块15可以在该过零时刻延时5ms后，生成一个脉冲信号，并将该脉冲信号发送到开关模块13。该脉冲信号将控制开关模块13导通。该过零时刻5ms后的时刻为市电供电能力最强的时刻。即，该时刻线圈盘上的电压u将处于最稳定的状态。控制模块15可以在该开关模块13闭合前测量电压u。控制模块15可以在开关闭合后测量电流i。
67.本实施例中，控制模块15的输入端与采样模块14的输出端连接，控制模块15用于根据电压信号和待测线圈模块12的电流信号，确定待测线圈模块12的故障类型。如图2所示，该控制模块15可以包括主控板(microcontroller unit，mcu)和igbt驱动。当主控板根据过零信号生成脉冲信号后，该igbt驱动可以根据该脉冲信号生成高电平信号或者低电平信号。该高电平信号或者低电平信号用于控制该igbt导通或者断开。
68.一种示例中，该控制模块15的具体计算过程可以如图3所示，包括如下步骤：
69.s101、根据电压信号、电流信号以及脉冲信号的占空比，确定待测线圈模块12的电阻值。
70.本步骤中，由于市电的电信号为正弦波。因此，市电的过零信号存在周期性。该控制模块15可以在获取过零信号后，根据该周期性的过零信号生成周期性的脉冲信号。在每一个周期内，控制模块15可以在脉冲信号控制开关模块13闭合之前采集电压信号，在脉冲信号控制开关模块13闭合之前采集电流信号。
71.其中，由于电流检测单元获取到的电流信号为当前时刻的瞬时电流。因此，控制模块15在得到ad测量的电流信号后，可以根据如图4所示的时刻，优化计算该次电流信号。其中，t0时刻为开关模块13闭合的时刻。t1时刻为电流检测单元获取电流信号i1的时刻。t2时刻为开关模块13断开的时刻。因此，该次测量的实际电流i可以表示为：
[0072][0073]
并且，为了提高测量的准确性。该控制模块15还可以多次测量电流i和电压u，并计算得到平均电压和平均电流。进而，该控制模块15可以根据该平均电压和平均电流，计算得到电阻r。该过程具体可以包括如下步骤：
[0074]
步骤1、控制模块15计算多次测量得到的多个电压信号的平均值和多个电流信号的平均值。
[0075]
步骤2、控制模块15根据电压信号的平均值和电流信号的平均值，计算获得目标电阻值。
[0076]
步骤3、控制模块15根据目标电阻值和脉冲信号的占空比，获得待测线圈模块12的电阻值。
[0077]
该待测线圈模块12的电阻值r的计算公式可以表示为：
[0078][0079]
其中，u表示电压信号的平均值。i表示电流信号的平均值。n表示该次测量的多个周期中，开关模块13闭合的总时长。m表示该次测量的多个周期中，开关模块13断开的总时长。
[0080]
s102、根据待测线圈模块12的电阻值和预设正常阻值范围，确定待测线圈模块12的故障类型。
[0081]
本步骤中，控制模块15中可以存储有预设正常阻止范围。例如，当该线圈盘的电感为100uh，电阻为90mω时，该预设正常阻止范围可以为85mω至95mω。当该待测线圈模块12的电阻值在该预设正常阻值范围内时，该待测线圈模块12没有出现异常。例如，当该电阻值大于等于85mω且小于等于95mω时，该电阻值正常。否则，控制模块15可以确定该待测线圈模块12出现异常。当确定该待测线圈模块12出现异常时，故障类型的判断过程具体可以包括以下两种情况：
[0082]
当待测线圈模块12的电阻值大于正常阻值上限值时，控制模块15可以确定待测线圈模块12出现断路故障。例如，该电阻值大于95mω。该断路故障可以包括线圈上的细铜丝或铝丝断路、线圈盘与短路版的固定螺钉没有打紧等。
[0083]
当待测线圈模块12的电阻值小于正常阻值上限值时，控制模块15可以确定待测线圈模块12出现短路故障。例如，该电阻值小于85mω。
[0084]
本技术提供的线圈盘检测电路可以包括电源模块、待测线圈模块、开关模块、采样模块和控制模块。电源模块、待测线圈模块和开关模块形成回路。其中，电源模块用于对市电进行整流，并向该回路输出单向脉冲直流电。控制模块的第一输出端与开关模块的控制端连接。控制模块用于根据市电的电信号生成连续脉冲信号。该连续脉冲信号用于周期性控制开关模块导通或者断开。采样模块的输入端与电源模块连接。采样模块用于在开关模块导通之前该直流电进行采样获得电压信号。采样模块还用于在开关模块导通之后采集待测线圈模块的电流信号。采样模块的输出端与控制模块的输入端连接。控制模块用于根据采样模块输出的电压信号和电流信号，确定待测线圈模块的故障类型。本技术中，通过该线圈盘检测电路，提高了线圈盘的检测效率，提高了该线圈盘的使用安全性，提高用户体验。
[0085]
本技术还提供一种烹饪设备，该烹饪设备中可以包括如图1-4中任一实施例所示的线圈盘检测电路。
[0086]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。