分析新型环保多功能电子炉研制

1、引言
随着家用电器的普及,厨房用具也逐渐的由原来的液化气、煤气灶具转向电炊具。电炊具比起传统的液化气、煤气灶具具有无噪声、占用空间少、不产生烟雾等优点,由于这些优点所在,以电为能源的电炊具如雨后春笋般在千家万户中得到了应用。当人们在享受它带了的方便和便捷时,很少有人注意到它正在逐步的危害着人们的健康。当电磁炉大批走进千家万户之时,其电磁污染的病症也日益显现。
2、电磁炉的工作原理和危害
电磁炉在工作过程中会产生极低频电场与磁场,由于与金属加热对象是分开的,电磁炉电磁辐射量比普通家电高数十倍乃至上百倍,不过好在电磁炉是向上辐射的,如果你的在正上面有裂缝,危害就大了。它会危害孕妇和未出生的胎儿。对于老年人,如果做饭时间一长就会产生头晕、焦虑、心跳、引头痛、易怒等不适的症状。因此它所产生的辐射影响要比电视、电脑大得多。长期接触会引起癌症。这都是电磁泄漏引起的。据了解,我国内销产品磁泄漏现象严重。专家介绍,磁泄漏的程度由电场强度与磁场强度来衡量。市场调查与测量了几个品牌的电磁炉电磁场强度,结果表明,其近区电场强度可达上千伏/米,近区磁场强度达到几微特斯拉至上百微特斯拉。另有专家表示,目前国内销售的电磁炉产品很少送检电磁兼容项目,两年前,国家日用电器质量监督检验中心曾对电磁炉产品做过一次全行业摸底测试,结果发现达标的仅约50%。
3、新型电子炉的设计和特点
为了提高人民的生活质量和保证人民的生活健康,现研制了一种新型的环保万用电子炉。它的主要特点:(1)可替换性高,能适用任何平底炊具。电磁炉只能使用卖家提供的专用炊具,可替换性差;(2)没有电磁泄漏。电磁炉具有极大的电磁辐射泄露。(3)温度可调和温度保护;(4)操作简单。电路设计:此产品主要是由控制部分、加热部分、底座构成。其中控制部分采用先进的CMS16P53单片机来控制整个加热过程和炉温检测。
4、控制部分
4.1程序设定
本设计中端口可由程序设定:P1.0-1.4为输出;P0.2、P1.5为输入;P0.0、P0.1为内置比较器的如输入端;P0.5为振荡时钟输入;P0.6为脉冲输出。五个发光LED分别指示1600W、1000W、500W、300W、100W。S1是系统工作按钮,S2是功率转换按钮。如图1所示。4.2系统工作原理当系统上电源后,系统初始化,处于复位为状态。按下S1后,系统按ROM内部程序工作,计数器计数,分频器开始工作,输出以稳定持续的电平给P0.6,使得三极管Q1导通,接通电磁继电器D2,加热丝通电加热。同时P1.0为跳变为低电平,LED1被点亮,指示用户当前功率是1600W。按键S2按下后,系统会自动加载写在ROM里的数据给计数器,使得端口P0.6输出脉冲的占空比改变,来改变电热丝通电时间来达到改变功率的目的。依次按下S2,P0.6输出脉冲的占空比会做出相应的改变,加热丝的一个周期内的平均功率会相应的改变。同时LED1—5—1会被依次循环点亮,来指示不同的功率。在任何时刻只要再次按下S1,P0.6输出电平跳变为低电平,Q1截止,D2断开,加热丝断电,炉子不在加热,控制系统仍然工作。如图2所示。为了防止干烧或者忘记切断电源引起险情,本品设计了温度传感器,实时检测炉盘的温度。传感器采用热电偶传感器,R9、R10、R11、RT组成温度电桥。当炉温的温度过高时,会引起热电偶的阻值变化超出一定范围,从而使得9、10两端的电压差超出一定范围,这个电压差加在内置比较器的两端。当内置比较器检测到电压差超出设定值,系统会自动停止脉冲输出,从而关断加热丝电源。起到防炉温过高的作用。
5、系统电源部分
系统采用单电源供电方式,由220V市电提供电源。由于本品属于大功率大电流电器,对于电热丝需要另外安装接线端子。220V交流市电经CBB电容分压,通过整流桥D1整流后再经过电容C1滤波可得到较平稳的电源。此电源一方面给电磁继电器D2提供小功率的直流电源,另一方面经过7805稳压后给控制部分供电。其中R1是限流电阻。由于继电器是电感器件,在电路断开时会产生高压感生电动势,故增加D1泄流二极管来保护其他器件。为了防止电源部分的电磁干扰导致控制电路不正常的复位,必须将控制部分和电源部分分离,分别置于不同的电路板中,增加JP1、JP2来连接。如图3所示。
6、加热部分
炉盘与电磁炉具有相似的外观,但其原理却截然不同。本炉盘采用先进的合金材料,具有很大的比热,能够吸收较高的能量和达到较高的温度。在关断电源以后,炉盘仍旧有很大的能量和很高的温度。此处有2个电磁炉不可替代的优点。(1)炉盘可以缓和电热丝间歇通电造成功率的剧烈变化,使得温度变化缓慢平稳,烹饪更加可口。(2)系统在断电以后,不会产生任何的电磁辐射。此时炉盘蕴藏着巨大的能量具有很高的温度,可以利用余热来做很多的事情。老年人或者孕妇可以先打开电源做一些不需要近距离的事情(比如烧水),然后切断电源再做一些需要近距离的事情(比如炒菜)。(3)由于炉盘采用平底圆盘结构,所以可以使用任何平底的炊具,克服了传统电炊具一炉一具的缺点,大大扩大了使用的范围,具有极大的市场潜力。在结构上,比起传统的电饭煲等炊具,本品电热丝采用合金金属片折叠布线,不同于传统的螺旋式布线,大大减少了磁场的产生,更加环保,更加健康。
7、结语
本文设计的基于CMS16P53的环保万能电子炉,由于采用了不同的原理和结构,克服了电磁炉和传统电炊具的危害和缺点。由于其使用方便,操作简单,备受人们的青睐,其具有极其广阔的市场潜力。