一种家用电器的加热器断线检出系统及方法与流程

1.本发明涉及加热器检测技术领域，尤其是指一种家用电器的加热器断线检出系统及方法。


背景技术：

2.在加热器的应用过程中，需要通过控制加热器侧开关的通断来间接控制加热器的工作，这种间接控制的方式会导致在加热器工作回路出现异常断线时，无法及时发现加热器工作回路的断线故障，用电安全无法得到保障。现有技术中对于负载工作回路的断线故障检知常采用两类方法进行，一种方式为在设计开关电源时，在特定线路上设定功能地，使存在断线故障时，工作回路上某一点处的电平与非断线时存在电平区别，从而检出断线。另一种方式为利用负载侧交流开关的滤波电容充电速度来进行检知。前者由于依赖开关电源本身参考地设计，选型范围较少，限制较多，且若负载为加热器类产品，还需要额外追加温度保险丝，成本也会更高。后者在使用滤波电容时，由于滤波电容本身应用于电磁兼容，需要随时调整参数，每次调整参数后均需要重新标定检知速度，且若调整设定的容值较小时，会存在无法进行检知的问题，后者在设计电路时，所受限制也较大。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种家用电器的加热器断线检出系统及方法。
4.本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
5.一种家用电器的加热器断线检出方法，包括以下步骤：
6.步骤一，控制模块接收断线检知请求，信号反馈模块采样加热器工作模块上交流电并反馈至控制模块，控制模块在检测到过零点时，发送驱动信号；
7.步骤二，控制模块根据驱动信号控制加热器工作模块工作，信号反馈模块实时获取加热器工作模块上的电气信号并反馈至控制模块；
8.步骤三，控制模块发送驱动信号的时间达到预设时间t1后，控制模块停止发送驱动信号，控制模块继续通过信号反馈模块采集加热器工作模块上的电气信号，直至采集时间达到交流电源半周期时间t2；
9.步骤四，控制模块对比交流电源半周期时间t2内电气信号的变化，根据对比结果获取此次检知的结果，若在交流电源半周期时间t2内，电气信号未出现变化，则判断此次检知结果为加热器工作模块内工作回路正常运行，不存在断线异常；若在交流电源半周期时间t2内，电气信号出现变化，则判断此次检知结果为加热器工作模块内工作回路存在断线异常。
10.进一步的，在步骤一中控制模块通过信号反馈模块采样加热器工作模块上交流电时，控制模块还对电压抖动以及电压偏移情况进行检测，在检测到存在电压抖动或者电压偏移情况时，采集加热器工作模块上对应的电压数据，并根据采集到的电压数据对控制模
块发送驱动信号的预设时间t1进行修正。
11.进一步的，所述驱动信号发送的预设时间t1小于交流电源的半周期时间 t2。
12.进一步的，单片机发送驱动信号后，在交流电源的半周期时间t2内，交流侧负载开关维持导通。
13.进一步的，信号反馈模块通过二极管降压反馈、或者光耦反馈将采集到的加热器工作模块上交流电或者电气信号反馈至控制模块。
14.一种家用电器的加热器断线检出系统，包括加热器工作模块、控制模块、信号反馈模块，所述控制模块同时与加热器工作模块以及信号反馈模块连接，所述信号反馈模块还与加热器工作模块连接，所述信号反馈模块用于采集加热器工作模块上的电气信号并反馈至控制模块，所述控制模块用于根据信号反馈模块反馈的电气信号进行加热器的断线判断。
15.进一步的，所述加热器工作模块包括加热器、交流侧负载开关和交流电源，所述交流侧负载开关的一端与加热器连接，所述交流侧负载开关的另一端与交流负载连接，所述交流负载还与加热器连接，所述控制模块控制所述交流侧负载开关的开通和关断。
16.进一步的，所述交流侧负载开关为双向可控硅器件、或者可控硅器件、或者继电器。
17.进一步的，所述控制模块包括单片机和驱动控制电路，所述驱动控制电路的控制侧与单片机连接，所述驱动控制电路的负载侧与交流负载开关连接，所述单片机用于发送驱动信号，所述驱动控制电路用于根据单片机发送的驱动信号控制加热器工作模块。
18.进一步的，所述驱动控制电路包括功率控制器件，所述功率控制器件为光耦可控硅、或者mos管、或者三极管。
19.本发明的有益效果是：
20.在因为emc需求等原因需要调整双向可控硅器件的参数时，参数的调整也不会影响到异常检知结果，适应性更广。且为了避免外部电压的正负偏差对检知结果造成影响，在设定控制模块发送驱动信号的预设时间t1时，还通过外部电压对其进行补正，能够有效防止在未达到维持电流时就关断光耦可控硅，进一步降低误检知的风险。且采用双向可控硅器件、可控硅器件或继电器作为交流侧负载开关，能够有效降低成本，减小基板尺寸。
附图说明
21.图1是本发明的一种结构示意图；
22.图2是本发明实施例的一种信号反馈模块的电路示意图；
23.图3是本发明实施例的一种控制模块电路示意图；
24.图4是本发明实施例的一种加热器工作模块电路示意图；
25.图5是本发明实施例的一种家用电器的加热器断线检出系统的整体电路示意图；
26.图6是本发明的一种流程示意图；
27.图7是本发明实施例的一种检知过程中波形示意图；
28.图8是本发明实施例的一种3次检知的逻辑框图；
29.其中：1、加热器工作模块，11、加热器，12、交流侧负载开关，13、交流电源，2、控制模块，21、单片机，22、驱动控制电路，3、信号反馈模块。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
31.实施例：
32.一种家用电器的加热器断线检出系统，如图1所示，包括加热器工作模块1、控制模块2、信号反馈模块3，所述加热器工作模块1包括加热器11、交流侧负载开关12和交流电源13，所述控制模块2包括单片机21和驱动控制电路22。所述控制模块2同时与加热器工作模块1以及信号反馈模块3连接，所述信号反馈模块3还与加热器工作模块1连接，所述信号反馈模块3 用于采集加热器工作模块1上的电气信号并反馈至控制模块2，所述控制模块2用于根据信号反馈模块3反馈的电气信号进行加热器11的断线判断。
33.所述交流侧负载开关12的一端与加热器11连接，所述交流侧负载开关 12的另一端与交流负载连接，所述交流负载还与加热器11连接，所述控制模块2控制所述交流侧负载开关12的开通和关断。
34.信号反馈模块3通过二极管降压反馈、或者光耦反馈将采集到的加热器工作模块1上交流电或者电气信号反馈至控制模块2。
35.信号反馈模块3只要能区分出断线，连通两种状态的电平并能够满足单片机21的使用需求即可，因此二极管降压反馈、光耦反馈、电流采集器件反馈均能够实现上述需求，本实施例中具体采用二极管降压反馈方式进行信号采集和反馈，信号反馈模块3的电路示意图如图2所示，包括二极管d1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电容c1、三极管 q1和直流输入端vcc，所述二极管d1的正极连接在交流侧负载开关12与加热器11之间，所述二极管的负极与电阻r1的一端连接，所述电阻r1的另一端与电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端同时与电阻r4的一端以及三极管q1的基极连接，所述电阻r4的另一端接地，所述电阻r4上还并联有电容c1，所述三极管q1 的集电极与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与单片机21连接，所述三极管q1的集电极还通过电阻r6与直流输入端vcc连接，所述三极管q1 的发射极接地。
36.所述驱动控制电路22的控制侧与单片机21连接，所述驱动控制电路22 的负载侧与交流负载开关连接，所述单片机21用于发送驱动信号，所述驱动控制电路22用于根据单片机21发送的驱动信号控制加热器工作模块1。
37.驱动控制电路22包括功率控制器件，所述功率控制器件为光耦可控硅、或者mos管、或者三极管。本实施例中具体采用光耦可控硅作为实现弱电控制强电的功率控制器件，具体的本实施例中所述控制模块2的电路示意图如图3所示，包括光耦可控硅u1、电阻r7、电阻r8、电阻r9和直流输入端 vcc，所述光耦可控硅u1内包括二极管d2和双向可控硅tr1，所述二极管 d2的负极与单片机21连接，所述二极管d2的正极通过电阻r7与直流输入端vcc连接，所述二极管d2的正极和负极之间还连接有电阻r8，所述双向可控硅tr1的第一端口与交流侧负载开关12连接，所述双向可控硅tr1的第二端口通过电阻r9与交流侧负载开关12连接。所述双向可控硅tr1的第一端口即为图3中光耦可控硅u1的第4引脚，第二端口为第6引脚。
38.本实施例中加热器11具体为烤盘的辐射盘组件，也可以为铸造加热器、电热辐射盘、碳管加热器、加热膜、加热丝等。
39.所述交流侧负载开关12为双向可控硅器件、或者可控硅器件、或者继电器。交流侧
负载开关12作为实现交流负载的开关器件，需要具备交流负载的开通的能力，且对应的电气特性中需要具有维持电流相似的属性，本发明实施例中具体采用了双向可控硅来作为交流负载开关，具体的，本实施例中加热器工作模块1的电路示意图如图4所示，其中所述交流侧负载开关12包括双向可控硅tr2、电阻r9、电阻r10、电容c2，所述双向可控硅tr2的栅极与驱动控制电路22内双向可控硅tr1的第一端口连接，所述双向可控硅 tr2的栅极还与电阻r9的一端连接，所述电阻r9的另一端同时与电容c2 的一端以及双向可控硅tr2的第一端口连接，所述电容c2的另一端通过电阻r10与双向可控硅tr2的第二端口连接。
40.本实施例中所提出的信号反馈模块3能够将加热器11与交流侧负载开关 12之间的电压信号通过二极管、电阻降压后，再由三极管将模拟信号转换为高低电平反馈至芯片。本实施例中信号反馈模块3的检知位置在加热器11和交流侧负载开关12之间，具体的，检知位置设置在双向可控硅的rc滤波电路之间，除以上位置以外，也可以在加热器11和驱动控制电路22的负载侧之间选择检知位置。例如光耦可控硅u1二次侧和与其连接的限流电阻之间。
41.本实施例中所述家用电器的加热器断线检出系统的整体电路示意图如图 5所示。
42.一种家用电器的加热器断线检出方法，如图6所示，包括以下步骤：
43.步骤一，控制模块2接收断线检知请求，信号反馈模块3采样加热器工作模块1上交流电并反馈至控制模块2，控制模块2在检测到过零点时，发送驱动信号；
44.步骤二，控制模块2根据驱动信号控制加热器工作模块1工作，信号反馈模块3实时获取加热器工作模块1上的电气信号并反馈至控制模块2；
45.步骤三，控制模块2发送驱动信号的时间达到预设时间t1后，控制模块 2停止发送驱动信号，控制模块2继续通过信号反馈模块3采集加热器工作模块1上的电气信号，直至采集时间达到交流电源13半周期时间t2；
46.步骤四，控制模块2对比交流电源13半周期时间t2内电气信号的变化，根据对比结果获取此次检知的结果，若在交流电源13半周期时间t2内，电气信号未出现变化，则判断此次检知结果为加热器工作模块1内工作回路正常运行，不存在断线异常；若在交流电源13半周期时间t2内，电气信号出现变化，则判断此次检知结果为加热器工作模块1内工作回路存在断线异常。
47.本实施例中具体采了用检知电压突变来实现断线检出，也可采用检知电流值的方式来实现断线检出。
48.本实施例中对于控制模块2内单片机21检测过零点，具体通过检测对比 l-n交流电源13的l线和n线上电流来实现，单片机21在检测到电流处于l ≥n时，发送驱动信号，驱动信号使光耦可控硅u1导通，光耦可控硅u1会向交流侧负载开关12发出开通信号，交流侧负载开关12开通，从而导通加热器11。当驱动信号发送时间达到预设时间t1后，单片机21停止发送驱动信号，光耦可控硅u1关断，并停止发送开通信号，已被导通的双向可控硅会根据其实际的负载电流是否大于双向可控硅的维持电流，来确定进行持续开通或是关断。具体的，当加热器11的工作回路发生断路情况，即实际电流＜维持电流时，双向可控硅会即刻关断。而当加热器11的工作回路正常连通，即实际电流＞维持电流时，双向可控硅会持续开通，直至实际电流＜维持电流，大约会在交流电源13再次经过零点附近关断，即在交流电源13半周期时间 t2内，双向可控硅持续开通。本实施例中预设时间t1设置为1.8ms。
49.具体的，在检知过程中，单片机21所接受到的信号反馈模块3所反馈的电压波形示意图如图7所示，单片机21在交流电源13过零点时发送驱动信号，驱动信号发送时间宽度为t1，若存在断线异常情况时，信号反馈模块3 反馈的电压信号波形在交流电源13半周期时间t2内会发生变化，且电压发生变化的时间会高于单片机21关断驱动信号的时间，但若是加热器11工作回路正常运行，则在交流电源13半周期t2内，信号反馈模块3所反馈的电压信号波形不会有变化。
50.在上述断线检出的基础上，还通过设置多次检知的方式来防止外部电气噪声干扰导致的误检知。具体的，多次检知的步骤为：在到达l线≥n线的过零点时，先对检知次数进行检测，若未达到预设次数，单片机21发送驱动信号，并进行后续的电压反馈检测，并记录此次的检知结果，在下一次l线≥n线的过零点时，再次检测检知次数，若仍未达到预设次数，则再次发送驱动信号，进行此次检知，并继续记录此次检知结果，直至检知次数到达预设次数。单片机21对所有的检知结果进行判定，若所有检知结果均为存在异常，则判定为断线异常，若所有检知结果均为加热器11的工作回路正常运行，则判定为加热器11的工作回路正常运行，其他情况下，则所有检知结果清楚，并重新进行判定。以三次检知次数为例，其逻辑框图如图8所示。
51.在步骤一中控制模块2通过信号反馈模块3采样加热器工作模块1上交流电时，控制模块2还对电压抖动以及电压偏移情况进行检测，在检测到存在电压抖动或者电压偏移情况时，采集加热器工作模块1上对应的电压数据，并根据采集到的电压数据对控制模块2发送驱动信号的预设时间t1进行修正。
52.具体的可采用以下公式对电压偏差情况进行修正，从而实现对于预设时间t1的修正：
53.u1*sin(πf*t1)＝u2*sin(2πf*t
′1)
54.其中：u1为交流电源13的额定电压，f为交流电源13的频率，t1为单片机21发送驱动信号的预设时间，u2为存在电压抖动或者电压偏移情况时采集到的对应的电压，t
′1为修正后的预设时间t1。
55.所述驱动信号发送的预设时间t1小于交流电源13的半周期时间t2。
56.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

技术特征：
1.一种家用电器的加热器断线检出方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，控制模块接收断线检知请求，信号反馈模块采样加热器工作模块上交流电并反馈至控制模块，控制模块在检测到过零点时，发送驱动信号；步骤二，控制模块根据驱动信号控制加热器工作模块工作，信号反馈模块实时获取加热器工作模块上的电气信号并反馈至控制模块；步骤三，控制模块发送驱动信号的时间达到预设时间t1后，控制模块停止发送驱动信号，控制模块继续通过信号反馈模块采集加热器工作模块上的电气信号，直至采集时间达到交流电源半周期时间t2；步骤四，控制模块对比交流电源半周期时间t2内电气信号的变化，根据对比结果获取此次检知的结果，若在交流电源半周期时间t2内，电气信号未出现变化，则判断此次检知结果为加热器工作模块内工作回路正常运行，不存在断线异常；若在交流电源半周期时间t2内，电气信号出现变化，则判断此次检知结果为加热器工作模块内工作回路存在断线异常。2.根据权利要求1所述的一种家用电器的加热器断线检出方法，其特征在于，在步骤一中控制模块通过信号反馈模块采样加热器工作模块上交流电时，控制模块还对电压抖动以及电压偏移情况进行检测，在检测到存在电压抖动或者电压偏移情况时，采集加热器工作模块上对应的电压数据，并根据采集到的电压数据对控制模块发送驱动信号的预设时间t1进行修正。3.根据权利要求1所述的一种家用电器的加热器断线检出方法，其特征在于，所述驱动信号发送的预设时间t1小于交流电源的半周期时间t2。4.根据权利要求1所述的一种家用电器的加热器断线检出方法，其特征在于，信号反馈模块通过二极管降压反馈、或者光耦反馈、或者电流采集器件反馈将采集到的加热器工作模块上交流电或者电气信号反馈至控制模块。5.一种家用电器的加热器断线检出系统，其特征在于，包括加热器工作模块、控制模块、信号反馈模块，所述控制模块同时与加热器工作模块以及信号反馈模块连接，所述信号反馈模块还与加热器工作模块连接，所述信号反馈模块用于采集加热器工作模块上的电气信号并反馈至控制模块，所述控制模块用于根据信号反馈模块反馈的电压信号进行加热器的断线判断。6.根据权利要求5所述的一种家用电器的加热器断线检出系统，其特征在于，所述加热器工作模块包括加热器、交流侧负载开关和交流电源，所述交流侧负载开关的一端与加热器连接，所述交流侧负载开关的另一端与交流负载连接，所述交流负载还与加热器连接，所述控制模块控制所述交流侧负载开关的开通和关断。7.根据权利要求6所述的一种家用电器的加热器断线检出系统，其特征在于，所述交流侧负载开关为双向可控硅器件、或者可控硅器件、或者继电器。8.根据权利要求5所述的一种家用电器的加热器断线检出系统，其特征在于，所述控制模块包括单片机和驱动控制电路，所述驱动控制电路的控制侧与单片机连接，所述驱动控制电路的负载侧与交流负载开关连接，所述单片机用于发送驱动信号，所述驱动控制电路用于根据单片机发送的驱动信号控制加热器工作模块。9.根据权利要求8所述的一种家用电器的加热器断线检出系统，其特征在于，所述驱动控制电路包括功率控制器件，所述功率控制器件为光耦可控硅、或者mos管、或者三极管。

技术总结
本发明提供了一种家用电器的加热器断线检出系统及方法，所述检出系统包括包括加热器工作模块、控制模块、信号反馈模块，所述控制模块同时与加热器工作模块以及信号反馈模块连接，所述信号反馈模块还与加热器工作模块连接。所述检出方法具体为控制模块在接收到断线检知请求后，在检测到过零点时发送驱动信号，加热器工作模块开始工作，同时信号反馈模块实时采集加热器工作模块上的电气信号，直至采集时间达到交流电源半周期时间T2，对比交流电源半周期时间T2内电气信号的变化，根据对比结果获取此次检知的结果，若电气信号发生变化，则判断出现断线异常。本发明能够有效降低断线检出成本，同时排除参数调整对检知结果的影响，提高适用性。提高适用性。提高适用性。


技术研发人员：项文雄 丁钦海 楼杭颖
受保护的技术使用者：杭州松下厨房电器有限公司
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2023/8/31