一種簡單的電磁感應加熱設備的設計

呂桂娟

摘要：隨著國家對節(jié)能環(huán)保要求日益的提高。傳統(tǒng)的燃煤供熱方式逐漸被新能源和清潔能源供熱方式所代替。本文介紹了一種電磁感應加熱設備的硬件和軟件設計，該設備具有一般電磁感應設備的控制方式和保護模式，能夠進行功率設定，調(diào)節(jié)供熱溫度。

關(guān)鍵詞：電磁感應；單片機；IGBT

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0152-01

我國東北地區(qū)傳統(tǒng)的供熱方式是通過燃煤進行供暖，但是近年來隨著環(huán)境問題的日益突出，人們對環(huán)保意識的日益提高，綠水青山就是金山銀山的意識的深入人心。同時國家提出要大力治理大氣污染，減少煤炭使用量。大力發(fā)展核電、太陽能、風能、空氣能、生物能等新能源，這樣傳統(tǒng)的燃煤供熱方式將逐漸被新能源與清潔能源供熱方式所替代。同時，發(fā)改委對電網(wǎng)電價實行峰谷平電價也是對電能使用的一種鼓勵。本文介紹一種利用電磁感應加熱裝置，該設備熱效率高，節(jié)約環(huán)保。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

電磁感應加熱原理是通過對IGBT電路進行控制以產(chǎn)生交變磁場，當鐵質(zhì)容器放置在上面時，容器表面即切割交變磁力線而在容器金屬內(nèi)部產(chǎn)生交變的電流（即渦流），渦流使容器內(nèi)部的鐵原子高速無規(guī)則運動，原子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能。從而起到加熱的效果。因為是鐵制容器自身發(fā)熱，所以熱轉(zhuǎn)化率特別高，最高可達到95%。

控制系統(tǒng)主要由單片機控制系統(tǒng)、液晶顯示模塊、鍵盤輸入模塊、IGBT電路模塊、和外部控制模塊來構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理圖如圖1所示。

1.1 單片機控制模塊

單片機選用的是C8051F700單片機，該單片機的復位電路由一個10uF的電容構(gòu)成，復位電路上電后使單片機運行在初始工作狀態(tài)。單片機內(nèi)部自帶時鐘電路。C8051F系列單片機運行電壓在3-3.6V，為了保證單片機電源的可靠性，在設計時使用了LM1117（3.3V）芯片，同時在電源電路增加了大容量電容來進行穩(wěn)壓，高頻電容去除雜波干擾。

1.2 IGBT驅(qū)動電路

電磁感應加熱系統(tǒng)主要是控制IGBT模塊的通斷造成渦流，對設備進行加熱。利用PWM調(diào)制技術(shù)對IGBT進行功率調(diào)節(jié)同時達到對電磁加熱設備功率可控的目的。為了防止IGBT器件的損壞，設計了光耦電路和濾波電路以便去除IGBT驅(qū)動電路產(chǎn)生的雜波干擾。由于光耦是通過光來進行傳輸。通常情況下干擾電流比較小，不能使發(fā)光二極管發(fā)光所以干擾就被抑制掉了。對設備進行了很好的保護，根據(jù)需要控制的指標這里采用的光耦是6N138。同時，加入了π型濾波電路去除電路中的其他干擾。

1.3 鍵盤顯示外部控制電路

因為液晶顯示屏具有顯示信息量大、能夠顯示漢字等優(yōu)點。這里選用了12864點陣式液晶顯示屏。鍵盤輸入電路主要有2種方式：直接按鍵式和矩陣鍵盤式，根據(jù)具體功能這里選用了直接按鍵方式。外部輸入輸出控制電路使用了光耦電路輸入和繼電器電路輸出。使用這兩種方式對外部設備兼容性好，起到了對外部信號隔離的作用，具有一定的抗外部干擾效果。

2 系統(tǒng)軟件設計

在單片機的軟件設計過程中，使用Keil編譯環(huán)境編寫程序。編寫的軟件模塊主要有：鍵盤模塊，液晶顯示模塊、外部輸入輸出模塊、IGBT驅(qū)動控制模塊。編程的時候先對各個模塊進行了編寫和調(diào)試，調(diào)試完成之后進行了整體聯(lián)調(diào)。主要在液晶屏上顯示相關(guān)參數(shù)，輸入輸出狀態(tài)和報警輸出。IGBT驅(qū)動子模塊控制過程如下圖2所示。

3 結(jié)語

本系統(tǒng)主要由C8051F700單片機、LCD液晶顯示，使用4個按鍵對電磁加熱設備進行運行控制，同時調(diào)試了輸入輸出電路。同時把該設備與外部設備連接，進行聯(lián)合調(diào)試。調(diào)試結(jié)果該能夠?qū)﹄姶偶訜嵩O備進行控制運行，調(diào)節(jié)功率等功能。系統(tǒng)硬件電路、單片機軟件能夠完成控制功能，電磁加熱控制系統(tǒng)可靠、熱效率高，達到了理想的效果。

參考文獻

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