带有电流保护电路的电烤炉制造技术

提供了一种用于保护免受不安全电流状况的装置和方法。保护电路可以用在诸如电烤炉的设备中，其具有一个或多个电负载，例如加热元件。保护电路可以保护免受各种故障情况，包括但不限于，接地故障、过电流、驱动器故障和微处理器的故障的情况。响应于故障，保护电路可以使闩锁继电器跳闸或禁用三端双向可控硅开关驱动器以停止电流流动。

Electric oven with current protection circuit

【技术实现步骤摘要】
带有电流保护电路的电烤炉本申请是2017年6月30日提交的申请号为201710521319.2，专利技术名称为“带有电流保护电路的电烤炉”的专利申请的分案申请。
本专利技术大体涉及电烤炉，更具体地涉及具有先进的电路以保护免受危险、故障和意外电流状况的电烤炉。
技术介绍
对电烤炉存在日益增长的需求。这是特别真实的，因为城市人口正在扩张。许多城市环境或其他环境可能不容易允许使用传统的燃气烤炉或木炭烤炉。例如，许多城市居民住在具有阳台的公寓或住宅单元里，他们喜欢在阳台使用烤炉。因为烟、气体或其它关注点，不可能允许或期望使用典型的木炭或燃气烤炉。有许多可用的电气烹调器具，如乔治福尔曼板式烤炉(以及类似的设备)、帕尼尼机、电热平扒炉等。然而，这些现有技术的电气烹调器具通常打算用于室内，而不是设计或构造成用于在恶劣环境或腐蚀性环境中使用，其中它们可能由于高热、诸如日晒雨淋的天气条件以及来自食品的油脂或来自清洁剂的酸而劣化。这些恶劣的条件可能使电气部件劣化，这又可能导致漏电或其它不安全的状况。因为现有技术的电气烹调器具通常打算用于室内环境中，典型的墙壁插座的电流保护方案对于这些设备一般是足够的。这种设备也可以依赖接地线进行保护。一些现有技术的电路包括金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)以调节电流。又一些其它现有技术的电路是热响应的。然而，在电烤炉中需要先进的保护电路，其能响应于组件的故障，包括但不限于引起不当电流状况的故障，诸如可以在恶劣环境中发现或由恶劣环境引起的故障。例如，名称为“ElectronicDevicewithHeatingProtectionCircuitandHeatingProtectionMethodThereof”的美国专利8263911公开了一种电子设备，其中由控制模块产生的控制信号可以辅助加热保护电路正确确定加热信号是否有故障，或者控制元件的控制电压是否异常，然后自动控制加热模块停止加热。加热保护电路使用与控制模块和加热开关模块耦合的MOSFET。与此相反，本专利技术的一些实施方案采用机电和数字逻辑的组合以检测根本不能通过MOSFET加热保护电路检测的多个不同类型的故障状况。当加热元件达到阈值温度时，被称为热响应电路的其他现有技术设备可能会进行停机。例如，名称为“TemperatureControlCircuit”的美国专利8097835公开了温度检测模块，其检测电子设备的温度以向保护模块和微处理器输出检测信号。保护模块控制微处理器的状态。但这种热响应电路对于可能导致组件故障的恶劣环境和电流状况是不够的。事实上，故障组件可能导致漏电，其并不总是与过热的加热元件相关。即使加热元件处于正常温度内，危险的电流状况也可能会出现。因此，需要一种电烤炉，其包括具有一个或多个独立控制的加热元件的烤炉，其具有尤其保护免受短路、过电流、驱动器故障和/或微控制器故障的保护电路。
技术实现思路
本专利技术克服了已知电气烹调器的许多缺陷并为电烤炉提供了新的特征和优点。例如，本专利技术提供了保护电路，其在发生故障、意外的和/或危险的电流状况的情况下切断通向一个或多个加热元件的电流。本专利技术大体提供了一种具有电路和微处理器的电烤炉，其配置为保护免受不安全的电流状况。本专利技术的实施方案包括一个或多个电加热元件，其通过一个或多个闩锁继电器连接到电压。每个闩锁继电器都是由跳闸控制器和接地故障检测单元控制的机电开关，如果检测到不安全的电流状况，闩锁继电器产生断路。每个加热元件都由三端双向可控硅开关驱动，三端双向可控硅开关又连接到由微处理器控制的三端双向可控硅开关驱动器。微处理器接收来自霍尔效应传感器的电流读数并配置为在检测到不安全的电流状况时通过禁用三端双向可控硅开关来产生断路。可选地包括看门狗监视器，以便如果微处理器进入非正常操作状态，则禁用三端双向可控硅开关。根据本专利技术的优选实施方案，提供了用于电烤炉中的保护电路，其包括通过第一三端双向可控硅开关和第二三端双向可控硅开关连接到电压线的第一加热元件和第二加热元件，第一三端双向可控硅开关和第二三端双向可控硅开关又连接到中性线。至少一个闩锁连接在加热元件和电压线之间，还提供了通过控制线连接到跳闸控制器的闩锁。此外，电流变压器配置成测量电压线和中性线之间的电流差，并通过控制线连接到接地故障检测单元；和，可以提供连接接地故障检测单元和跳闸控制器的控制线。还提供了连接到第一三端双向可控硅开关驱动器和第二三端双向可控硅开关驱动器的微处理器；所述第一三端双向可控硅开关驱动器和第二三端双向可控硅开关驱动器分别连接到第一三端双向可控硅开关和第二三端双向可控硅开关。在优选的实例中，本专利技术的电路还包括至少一个经连接以测量电压线中的电流的霍尔效应传感器，霍尔效应传感器与微处理器通信。此外，微处理器也可以配置成如果来自霍尔效应传感器的电流读数超过预定电流阈值，则禁用至少一个三端双向可控硅开关驱动器。优选的保护电路还可以包括连接到微处理器和第一三端双向可控硅开关和第二三端双向可控硅开关的看门狗监视器、和/或分别接近地位于第一和第二加热元件处并且与微处理器通信的第一热电偶和第二热电偶。微处理器进一步配置为接收来自霍尔效应传感器的电流读数，并且将所述电流读数与预期电流进行比较。提供了一个或多个控制旋钮。本专利技术还提供了用于保护电路的方法，其具有下列步骤：将电流输送到至少一个电加热元件，所述电加热元件通过三端双向可控硅开关和闩锁继电器连接到电压线和中性线；使用电流变压器测量电压线和中性线之间的电流差；和产生表示电流差的电信号并通过激活连接到闩锁继电器的跳闸控制器来响应所述电流差。一种优选的方法还可以包括下列步骤：使用霍尔效应传感器测量通过三端双向可控硅开关的电流；将表示通过三端双向可控硅开关的电流的信号发送到微处理器；和使用微处理器将通过三端双向可控硅开关的电流与预定电流阈值比较。一种优选的方法还可以包括下列步骤：通过禁用电流流到所述一个或多个电加热元件来响应通过三端双向可控硅开关的、超过预定电流阈值的电流。更进一步地，该方法可以包括响应于通过用户输入设备接收的操作模式选择预定电流阈值的步骤和/或下列步骤：将来自微处理器的表示正常操作的信号发送给看门狗监视器；和，响应于表示正常操作的信号，将来自看门狗监视器的使能信号发送给所述三端双向可控硅开关。本专利技术还提供了一种电烤炉，其具有带有至少两个用户输入设备和显示器的壳体、连接到电压线和中性线的电线、分别连接到第一三端双向可控硅开关和第二三端双向可控硅开关且进一步连接到电压线和中性线的至少两个加热元件；和，连接到第一三端双向可控硅开关驱动器和第二三端双向可控硅开关驱动器的微处理器，第一三端双向可控硅开关驱动器和第二三端双向可控硅开关驱动器分别与第一三端双向可控硅开关和第二三端双向可控硅开关通信；和经连接以测量通过三端双向可控硅开关的电流的霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器与微处理器通信。此外，电流变压器配置成测量电压线和中性线之间的电流差，所述电流变压器与接地故障检测单元通信；和还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电烤炉，包括：/n至少第一加热元件，其通过第一三端双向可控硅开关连接到电压线，并且进一步连接到中性线；/n至少一个用户输入设备，用于选择所述第一加热元件的第一操作模式；/n霍尔效应传感器，其经连接以测量通过所述第一加热元件的电流的至少第一电流读数；/n微处理器，其连接到所述霍尔效应传感器并且进一步连接到第一三端双向可控硅开关驱动器，所述第一三端双向可控硅开关驱动器分别连接到所述第一三端双向可控硅开关；/n其中，所述微处理器被配置为确定与基于所述选择的用户输入设备的所述第一选择的操作模式相关联的第一预期电流；将所述预期电流与所述霍尔效应传感器的所述电流读数进行比较；并且其中所述微处理器进一步被配置为响应于来自所述霍尔效应传感器的高于或低于所述第一预期电流的电流读数而禁用所述第一加热元件。/n

【技术特征摘要】
20160701 US 15/200,6871.一种电烤炉，包括：
至少第一加热元件，其通过第一三端双向可控硅开关连接到电压线，并且进一步连接到中性线；
至少一个用户输入设备，用于选择所述第一加热元件的第一操作模式；
霍尔效应传感器，其经连接以测量通过所述第一加热元件的电流的至少第一电流读数；
微处理器，其连接到所述霍尔效应传感器并且进一步连接到第一三端双向可控硅开关驱动器，所述第一三端双向可控硅开关驱动器分别连接到所述第一三端双向可控硅开关；
其中，所述微处理器被配置为确定与基于所述选择的用户输入设备的所述第一选择的操作模式相关联的第一预期电流；将所述预期电流与所述霍尔效应传感器的所述电流读数进行比较；并且其中所述微处理器进一步被配置为响应于来自所述霍尔效应传感器的高于或低于所述第一预期电流的电流读数而禁用所述第一加热元件。


2.根据权利要求1所述的电烤炉，进一步包括：
至少第二加热元件，其通过第二三端双向可控硅开关连接到所述电压线，并且进一步连接到所述中性线；
第二用户输入设备，用于选择与所述第二加热元件相关联的第二操作模式；以及
其中所述霍尔效应传感器还被配置为测量通过所述第二加热元件的电流的至少第二电流读数，并且所述微处理器还被配置为响应于来自所述霍尔效应传感器的所述第二电流读数与所述第二预期电流之间的不匹配而禁用所述第二加热元件。


3.根据权利要求2所述的电烤炉，其中所述第一用户输入设备和第二用户输入设备是控制旋钮。


4.根据权利要求1所述的电烤炉，进一步包括与所述微处理器通信的显示器，其中所述显示器被配置为当检测到电流不匹配时警告用户。


5.根据权利要求4所述的电烤炉，其中所述警告表示加热元件需要更换。


6.根据权利要求2所述的电烤炉，进一步包括与所述微处理器通信的显示器，其中所述显示器被配置为当检测到电流不匹配时警告用户，并且其中所述警告表示哪个加热元件被禁用了。


7.根据权利要求1所述的电烤炉，其中所述微处理器进一步被配置为在预定时间段之后恢复输送电流。


8.根据权利要求1所述的电烤炉，进一步包括与所述微处理器通信的看门狗监视器，其中所述微处理器进一步被配置为向所述看门狗监视器发送表示正常操作的周期性信号，并且所述看门狗监视器被配置为在没有来自所述微处理器的所述周期性信号的情况下禁止电流流到所述第一加热元件和第二加热元件。


9.根据权利要求1所述的电烤炉，进一步包括邻近所述第一加热元件定位的至少第一热电偶，所述第一热电偶与所述微处理器电子通信并且向所述微处理器发送表示当前温度的信号。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·奈本伯格，J·C·朱利塔，M·勒奇，J·C·艾默里奇，
申请(专利权)人：韦伯斯蒂芬产品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US