摘要: 本文介绍了一种电磁炉溢出检测的设计和感应电容测量的几种方法,并且给出了基于Cypress CY
电磁炉以其特有的加热方式,高效的工作特点,便捷的操作方式,越来越受到市场的青睐。但是随着用户数量的增长,越来越多的安全问题受到了大家的关注。电磁炉属于高功率发热产品,在使用过程中存在着不安全因素,所以安全设计是目前电磁炉厂家需要考虑问题。
在电磁炉的使用过程中,锅具中的被加热物可能由于意外或者沸腾溢出,这会造成潜在的一些危险并损害炉具或伤害使用者。当使用电容感应方式触摸按键的电磁炉时,被加热物溢出还可能造成电磁炉按键的误动作,这给使用者带来极大的危险。本文介绍了一种基于Cypress PSoC芯片的被加热物溢出检测方法,能够有效地判断是否有加热物溢出,防止此类危险的发生。
1. 溢出检测的原理
被加热物溢出检测电路主要由一个处理器和一个或数个电容传感器组成。电容传感器由金属或其他导电材料构成,一般被安装在炉具面板的下方,接入到处理器。处理器通过采集传感器上信号的变化来判断是否有被加热物溢出。如果检测到加热物溢出,处理器通知主控系统关闭,达到安全使用的功能。此被加热物溢出检测电路可以融合在电磁炉的主控制电路中,也可以采用独立的控制器件或者其它分立器件电路实现。
图1 ,传感器和处理器连接示意图
本设计使用电容传感器作为溢出检测的传感器。它安装在电磁炉表面的下方,引到处理器的输入管脚,如图1所示。在PCB板上放置一块铜箔作为电容传感器,并将这个传感器引入到PSoC CY
2. 电容检测的方法
检测电容的方法有很多,主要是利用电路将电容值转换为频率值或者电压值进行测量。主要的方法有以下几种: 松弛振荡电路 电容检测,逐次逼近电容检测方法,Delta-Sigma电容检测方法。Cypress能够针对以上的方法提供全面的解决方案。以下针对此三种方法给以简单的原理介绍。
l 松弛振荡电容检测方法
图2是采用松弛振荡电路用于检测电容相对变化,通过测量振荡电路的振荡周期从而确定电容的相对变化。振荡电路的基础是电阻R和感应电容Cx,另外有两个比较器和一个触发器共同构成松弛振荡电路。当触发器的
图2 ,松弛振荡电容检测方法
l 逐次逼近电容检测方法
图3是逐次逼近式检测电容的原理框图。使用恒流源对被测电容进行充电,同时将被测电容的一端接入比较器的输入。开始时,Cx两端的电压小于Vref,比较器输出高,计数器开始计数。当Cx的电压大于Vref时,比较器输出低,停止计数。此时,计数器的数值反映了Cx的充电时间。使用相同的恒流源,不同的Cx能够产生不同的计数器数值。所以,通过计数器数值的变化能够检测感应电容的大小。
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