電磁爐系統(tǒng)原理詳細介紹

電磁爐是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理對食品進行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板下方的線圈產(chǎn)生磁場，磁場內(nèi)的磁力線穿過鐵鍋、不銹鋼鍋等底部時，產(chǎn)生渦流，令鍋底迅速發(fā)熱，達到加熱食品的目的。

電磁爐加熱原理如圖所示，灶臺臺面是一塊高強度、耐沖擊的陶瓷平板（結(jié)晶玻璃），臺面下邊裝有高頻感應(yīng)加熱線圈（即勵磁線圈）、高頻電力轉(zhuǎn)換裝置及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，臺面的上面放有平底烹飪鍋。

其工作過程如下：電流電壓經(jīng)過整流器轉(zhuǎn)換為直流電，又經(jīng)高頻電力轉(zhuǎn)換裝置使直流電變?yōu)槌^音頻的高頻交流電，將高頻交流電加在扁平空心螺旋狀的感應(yīng)加熱線圈上，由此產(chǎn)生高頻交變磁場。其磁力線穿透灶臺的陶瓷臺板而作用于金屬鍋。在烹飪鍋體內(nèi)因電磁感應(yīng)就有強大的渦流產(chǎn)生。渦流克服鍋體的內(nèi)阻流動時完成電能向熱能的轉(zhuǎn)換，所產(chǎn)生的焦耳熱就是烹調(diào)的熱源。

1、概述

電磁灶是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進行加熱工作的，是現(xiàn)代家庭烹飪食物的先進電子炊具。它使用起來非常方便，可用來進行煮、炸、煎、蒸、炒等各種烹調(diào)操作。特點：效率高、體積小、重量輕、噪音小、省電節(jié)能、不污染環(huán)境、安全衛(wèi)生，烹飪時加熱均勻、能較好地保持食物的色、香、味和營養(yǎng)素，是實現(xiàn)廚房現(xiàn)代化不可缺少的新型電子炊具。電磁灶的功率一般在700-1800W左右。

電磁爐按感應(yīng)線圈中的電流頻率分為低頻和高頻兩大類，相比較高頻電磁灶受熱效率高，比較省電。
按樣式分類，可以分以下三種。
臺式電磁爐：分為單頭和雙頭兩種，具有擺放方便、可移動性強等優(yōu)點。因為價格低較受歡迎。
埋入式電磁爐：是將整個電磁爐放入櫥柜面內(nèi)，然后在臺面上挖個洞，使灶面與櫥柜臺面成一個平面。業(yè)內(nèi)專家認為這種安裝方法只求美觀，但不科學(xué)，很大一部分消費群體把電磁爐當做火鍋，埋入式炒菜并不方便。
嵌入式電磁爐：可適應(yīng)不同鍋具的需要，不再對鍋具有特殊要求。

本文主要介紹利用SPMC65P2404芯片來實現(xiàn)電磁爐的設(shè)計。SPMC65P2404是凌陽推出的一款工業(yè)控制8位單片機，具有很高的性價比，抗干擾能力強，非常適合應(yīng)用于工業(yè)控制類、家電類產(chǎn)品的設(shè)計。使用SPMC65P2404設(shè)計的電磁爐具有如下性能：

六種加熱模式：火鍋、煎炸、炒菜、燒烤、蒸煮、燒燜；

一種自動工作模式：燒水；

最大720分鐘的定時開機功能；

2小時自動關(guān)機保護功能；

小物件檢測功能，對不合適的物件不進行加熱；

系統(tǒng)采用過流、過壓、超溫等多種保護措施；

采用開關(guān)電源，使系統(tǒng)能夠在180~250V的電壓范圍內(nèi)正常工作；

系統(tǒng)設(shè)置了故障報警功能，方便故障查找及檢修；

系統(tǒng)含有自檢程序，方便生產(chǎn)測試。

2、電磁爐設(shè)計要求

電磁爐作為一種普遍的家用產(chǎn)品，除了要具有基本的加熱功能外，它的安全性能及穩(wěn)定性能是設(shè)計的關(guān)鍵。

電磁爐設(shè)有多種保護裝置，包括小物件檢測、過熱自動停機保護、過壓或欠壓自動停機保護、空燒自動停止加熱保護、2小時斷電保護、1～2分鐘自動停機保護以及聲光報警顯示等。
綜合起來，電磁爐可由下述技術(shù)特性參數(shù)考核：
（1）自身保護特性。輸出開關(guān)管是電磁爐的關(guān)鍵元件，工作于高電壓、大功率狀態(tài)，受成本和器件參數(shù)限制，設(shè)計時不可能有很大的富裕量，故在工作過程中，若電源電壓過高、工作狀態(tài)切換時產(chǎn)生瞬間沖擊、電流增大、機內(nèi)溫升過高、鐵鍋挪離灶板或空載，開關(guān)管都可能損壞。因此，應(yīng)保證過壓、過流、過溫、鍋檢測等保護裝置正常；
（2）鍋底溫度控制特征。鍋底發(fā)熱直接傳至灶板（陶瓷玻璃），灶板是導(dǎo)熱材料，故一般都將熱敏元件安裝在灶板底部，探測鍋底的溫度；
（3）功率穩(wěn)定性。電磁爐應(yīng)具有輸出功率自動調(diào)整功能，以改善電源適應(yīng)性和負載適應(yīng)性；
（4）電磁兼容性。該性能涉及對其余家電的干擾和對人體的危害。電磁爐均在電源回路中設(shè)有LC濾波電路并用金屬圍框吸收漏磁通，同時采用脈沖方式，使平均輻射功率控制在最小限度；

在實現(xiàn)以上電磁爐的性能規(guī)格的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計的電磁爐還具有以下的功能規(guī)格：

手動控制火力，從300W~1800W 的范圍，共分為14 檔火力，每檔均有穩(wěn)定的功率；

手動定溫選擇，從70 ~240℃的范圍，共分為6 檔定溫選擇，每檔都能達到精確定溫；

自動烹調(diào)功能，內(nèi)部自帶1 自動烹調(diào)功能：燒水。

6 種自選功能：火鍋，炒菜，蒸煮，燉燜，煎炸，燒烤，其中火鍋，炒菜可以調(diào)節(jié)不同的火力檔位；蒸煮，燉燜，煎炸，燒烤4 種功能可以選擇不同的溫度。

可以實現(xiàn)1~720 分鐘預(yù)約開機功能，1~180 分鐘的定時關(guān)機功能。

系統(tǒng)提供2 小時自動關(guān)機的保護功能。

3、系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)采用SPMC65P2404 作為主控MCU，主要模式有：鍵盤掃描，鍋體溫度檢測，IGBT

溫度檢測，電流過流檢測，超壓欠壓檢測，振蕩信號檢測，風(fēng)扇控制，數(shù)碼管顯示控制，LED 控制，蜂鳴器控制，系統(tǒng)啟動控制。