专利名称：煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制方法及控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁炉技术领域，尤其是一种煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制方法及控制电路。
背景技术：
近几年来，原本应用于炊事的电磁炉灶引入了茶艺煮水领域，煮水电磁炉已进入千家万户。由于煮水电磁炉在煮水过程中，壶具底部及电磁炉面板上下表面的温度远远高于水温，不可能直接对水温做出准确的检测，难以实现水煮沸自动停止加热等自动控制。现有的煮水电磁炉在温度控制方面大都采用定时加热方法，使用中不仅极为不变，而且还容易造成能源的浪费。因为水煮沸时间与水量的大小、初始水温都有关系，水量不同加热时间不同，即使在相同水量下，不同的季节，加热时间都不同，使得加热时间设定难以掌握，用户在使用中为图方便，一般都采取超时加热的办法设置，大量浪费了能源，而且过沸的水饮用后也不利健康。出现这种状况根本的原因，是因为煮
水电磁炉目前还没有开发出经济实用煮沸自动停止加热技术造成的。
发明内容
本发明的目的是提供一种煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制方法及控制电路。为实现发明的目的，采取的技术方案是
煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制方法水煮沸过程中水体产生的音频(或振动)信号由传感器转换成电信号，对所述电信号加以放大，而后进行包络检波检出信号包络，并对信号包络进行电压峰值取样，信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路，控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序。或
水煮沸过程中水体产生的音频(或振动)信号由传感器转换成电信号，对所述电信号进行前置放大，而后进行包络检波检出信号包络，再进行电压放大，并对经电压放大后的信号包络进行电压峰值取样，信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路，控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序。采取所述煮沸自动停止加热控制方法，是基于水沸腾整个过程，有如下的物理现象伴随水温的逐渐上升，水体出现了逐渐增多的气泡，水发出的响声越来越大(引起壶具的振动也越来越大)，当水的温度接近沸点时，发出的声音达最大值(引起壶具的振动也达最大值)，然后逐渐降低，在即将沸腾时达到最低值。原因是伴随水温的逐渐上升，水体的空气逐渐释出，形成小气泡受热膨胀，液体也从气泡的内表面向泡内蒸发，使气泡体积逐渐增大上升，由于水还未沸腾，液体的温度存在着温差，伴随着液体的对流，气泡膨胀、收缩、破裂，引起振动发出响声。这种热胀、冷缩振动发出响声在水的温度接近沸点时达最大值，然后逐渐降低，在即将沸腾时达到最低值。因此水煮沸过程中水体产生的音频(或振动)信号具有特定的规律，由传感器转换成电信号，所述电信号经放大后，进行信号包络检波检出的信号包络，有如下规律在水煮沸过程中，幅度逐渐增大，接近沸点时达最大值，然后逐渐降低，在即将沸腾时达到最低值。设置适当的电路，在煮水过程中，当信号包络较低值时的电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路，控制煮水电磁炉停止加热程序或进入保温程序。煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路包括声传感器或振动传感器(用于将水沸腾过程中产生的声信号或振动信号转换成电信号)、放大电路(用于放大所述电信号)、信号包络检波电路(用于检出信号包络)、信号包络峰值取样电路(用于取得信号包络峰值)、信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(用于对信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络较低值时的电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路)、停止加热控制电路(用于控制煮水电磁炉停止加热或进入保温状态)；其电路结构是声传感器或振动传感器输出端与放大电路输入端电连接，放大电路输出端与信号包络检波电路输入端电连接，信号包络检波电路输出端与信号包络峰值取样电路输入端电连接，信号包络检波电路及信号包络峰值取样电路的输出端分别与信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路对应的输入端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路输出端与停止加热控制电路的输入端电连接或光电耦合。或
包括声传感器或振动传感器(用于将水沸腾过程中产生的声信号或振动信号转换成电信号)、前置放大电路(用于初步放大所述电信号)、信号包络检波电路(用于检出信号包络)、电压放大电路(用于对检出的信号包络进行电压放大)、信号包络峰值取样电路(用于取得经电压放大后的信号包络峰值)、信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(用于对信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络较低值时的电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路)、停止加热控制电路(用于控制煮水电磁炉停止加热或进入保温状态)；其电路结构是声传感器或振动传感器其输出端与前置放大电路输入端电连接，前置放大电路输出端与信号包络检波电路输入端电连接，信号包络检波电路输出端与电压放大电路输入端电连接，电压放大电路输出端与信号包络峰值取样电路输入端电连接，电压放大电路及信号包络峰值取样电路的输出端分别与信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路对应的输入端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路输出端与停止加热控制电路的输入端电连接或光电耦合。上述技术方案解决了煮水电磁炉煮沸自动停止加热技术难题。
附图1和2是煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路框附图3是水煮沸过程中水体产生的音频信号由传感器转换成电信号经放大后的波形实例；
附图4、5煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路的实施例。图中A所示虚线内电路为信号包络检波电路、B所示虚线内电路为信号包络峰值取样电路、C所示虚线内电路为信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路、D所示虚线内电路为停止加热控制电路。
具体实施例方式下面结合附图和实施例进行说明。(一)、如附图1、2、3所示，煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制方法水煮沸过程中水体产生的音频(或振动)信号由传感器转换成电信号(图3)，对所述电信号加以放大，而后进行包络检波检出信号包络，并对信号包络进行电压峰值取样，信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路，控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序。或
水煮沸过程中水体产生的音频(或振动)信号由传感器转换成电信号(图3)，对所述电信号进行前置放大，而后进行包络检波检出信号包络，再进行电压放大，并对经电压放大后的信号包络进行电压峰值取样，信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路，控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序。(二)、如附图1所述煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路包括声传感器或振动传感器(用于将水沸腾过程中产生的声信号或振动信号转换成电信号)、放大电路(用于放大所述电信号)、信号包络检波电路(用于检出信号包络)、信号包络峰值取样电路(用于取得信号包络电压峰值)、信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(用于对信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络较低值时的电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路)、停止加热控制电路(用于控制煮水电磁炉停止加热或进入保温状态)；其电路结构是声传感器或振动传感器输出端与放大电路输入端电连接，放大电路输出端与信号包络检波电路(A)输入端电连接，信号包络检波电路(A)输出端与信号包络峰值取样电路(B)输入端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)的两个输入端分别与对应的信号包络检波电路(A)及信号包络峰值取样电路(B)的输出端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)输出端与停止加热控制电路(D)的输入端电连接或光电耦合。附图4给出了一个上述结构的一种结构简单的煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路实例1、所述传感器为声或振动传感器，所述放大电路为电压放大电路；2、在煮水过程中，所获信号的频率有确定的范围，变化不大，可近似看成是调幅信号，另外，只要求取得的峰值包络能够反映出峰值大小变化即可，对波形的严整度要求不高，所述信号包络检波电路(A)采用二极管串联型峰值包络检波电路既可以满足电路要求，Dl和Cl与一般峰值包络检波电路的要求相同；3、如附图3所示，经实测，一般煮水电磁炉的在煮水过程中，经包络检波电路(A)获得的信号包络变化规律为从开始加热后维持在一定幅度内若干分钟，然后幅度逐渐增大、至最大历经时间的在10秒数量级，幅度逐渐减小、至最小历经时间的也在10秒数量级，峰值电压取样电容C2的充电时间足够长，所以所述信号包络峰值取样电路(B)采用二极管串联型包络峰值检波电路即可满足要求，峰值电压取样电容C2选用容量较大的电容，就可以满足发光二极管的瞬间驱动要求；4、所述信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)为稳压二极管定压导通电路，为减少温度系数的影响使用两只稳压二极管反向串联，Rl作为前级负载电阻及稳压二极管限流电阻；5、停止加热控制电路(D)为三极管型光电耦合器，在本电路中，所述信号包络峰值取样电路(B)输出端通过三极管型光电耦合器的输入端、稳压二极管定压导通电路与信号包络检波电路(A)的输入端电连接，发光二极管被点亮时输出控制信号。三极管型光电耦合器为现有技术未画出具体电路，对于电路参数，也为现有技术不再详细说明。上述电路的工作过程是水煮沸过程中水体产生的音频(或振动)信号由传感器转换成电信号，所述电信号经放大后，进行信号包络检波检出的信号包络有如下规律在水煮沸过程中，幅度逐渐增大，接近沸点时达最大值，然后逐渐降低，在即将沸腾时达到最低值。对信号包络进行电压峰值取样，信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，稳压二极管导通，光电耦合触发电路被触发，输出控制信号控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序。(三)、如附图2所述煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路包括声传感器或振动传感器(用于将水沸腾过程中产生的声信号或振动信号转换成电信号)、前置放大电路(用于初步放大所述电信号)、信号包络检波电路(用于检出信号包络)、电压放大电路(用于对检出的信号包络进行电压放大)、信号包络峰值取样电路(用于取得经电压放大后的信号包络电压峰值)、信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(用于对信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络较低值时的电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路)、停止加热控制电路(用于控制煮水电磁炉停止加热或进入保温状态)；其电路结构是声传感器或振动传感器其输出端与前置放大电路输入端电连接，前置放大电路输出端与信号包络检波电路(A)输入端电连接，信号包络检波电路(A)输出端与电压放大电路输入端电连接，电压放大电路输出端与信号包络峰值取样电路(B)输入端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)的两个输入端分别与对应的电压放大电路及信号包络峰值取样电路(B)的输出端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)的输出端与停止加热控制电路(D)的输入端电连接或光电I禹合。附图5给出了一个煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路实例。声传感器选用驻极体声传感器，信号经前置放大后，进行包络检波，而后进行电压放大，为保证电路工作的可靠性，在峰值取样电路加一级由运算放大器组成的电压跟随器。电压放大电路、运算放大电路组成的跟随器，为现有技术未详细画出电路图。电路各参数为现有技术不再详细说明。实现附图1、2所述煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路的具体电路是多种多样的，放大电路、信号包络检波电路(A)、信号包络峰值取样电路(B)、信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)、停止加热控制电路(D)无论采取那种电路结构，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制方法，其特征是水煮沸过程中水体产生的音频 (或振动)信号由传感器转换成电信号、对所述电信号加以放大、而后进行包络检波检出信号包络、并对信号包络进行电压峰值取样，信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较、当信号包络电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路，控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序；或水煮沸过程中水体产生的音频(或振动)信号由传感器转换成电信号、对所述电信号进行前置放大、而后进行包络检波检出信号包络、再进行电压放大、并对经电压放大后的信号包络进行电压峰值取样，信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较、当信号包络电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路，控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序。
2.煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路，其特征是包括声传感器或振动传感器 (用于将水沸腾过程中产生的声信号或振动信号转换成电信号)、放大电路(用于放大所述电信号)、信号包络检波电路(用于检出信号包络)、信号包络峰值取样电路(用于取得信号包络峰值)、信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(用于对信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络较低值时的电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路)、停止加热控制电路(用于控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序)；其电路结构为声传感器或振动传感器输出端与放大电路输入端电连接，放大电路输出端与信号包络检波电路(A)输入端电连接，信号包络检波电路(A)输出端与信号包络峰值取样电路(B)输入端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)的两个输入端分别与对应的信号包络检波电路(A)及信号包络峰值取样电路(B)的输出端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)输出端与停止加热控制电路(D)的输入端电连接或光电耦合，各级电路公共端接地；或包括声传感器或振动传感器(用于将水沸腾过程中产生的声信号或振动信号转换成电信号)、前置放大电路(用于初步放大所述电信号)、信号包络检波电路(用于检出信号包络)、 电压放大电路(用于对检出的信号包络进行电压放大)、信号包络峰值取样电路(用于取得经电压放大后的信号包络峰值)、信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(用于对信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络较低值时的电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路)、停止加热控制电路 (用于控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序)；其电路结构是声传感器或振动传感器其输出端与前置放大电路输入端电连接，前置放大电路输出端与信号包络检波电路输入端电连接，信号包络检波电路(A)输出端与电压放大电路输入端电连接，电压放大电路输出端与信号包络峰值取样电路(B)输入端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)的两个输入端分别与对应的电压放大电路及信号包络峰值取样电路(B)的输出端电连接，信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)输出端与停止加热控制电路(D)的输入端电连接或光电耦合，各级电路公共端接地。
3.如权利要求2所述的煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路，其特征是所述信号包络检波电路(A)为二极管串联型峰值包络检波电路；所述信号包络峰值电压取样电路 (B)为电容容值较大的二极管串联型峰值包络检波电路或带有电压跟随电路的二极管串联型峰值包络检波电路。
4.如权利要求2或3所述的煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路，其特征是所述信号包络峰值电压与信号包络电压比较电路(C)为稳压二极管定压导通电路；所述停止加热控制电路(D)为带控制信号输出的光电耦合器。
5.如权利要求4所述的煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制电路，其特征是所述传感器为驻极体声传感器。
全文摘要
本发明公开了一种煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制方法及控制电路。煮水电磁炉煮沸自动停止加热控制方法水煮沸过程中水体产生的音频(或振动)信号由传感器转换成电信号，对所述电信号加以放大，而后进行包络检波检出信号包络,并对信号包络进行电压峰值取样，信号包络峰值电压与信号包络电压进行实时比较，当信号包络电压与信号包络峰值电压的差值满足预设要求时，输出控制信号触发停止加热控制电路，控制煮水电磁炉进入停止加热程序或进入保温程序。上述技术方案解决了煮水电磁炉煮沸自动停止加热技术难题。
文档编号G05D23/20GK102999060SQ201210145958
公开日2013年3月27日 申请日期2012年5月13日 优先权日2012年5月13日
发明者李祥龙 申请人:李祥龙