2024年5月19日发(作者：五易文)
DOI：10.3969/.1009-9492.2016.z1.065
自动感应泡沫溢出电路及控制技术的应用
黄德万
（广东省佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司，广东省佛山市，528311）
摘要：为了解决传统电饭煲不能防止在用户错误使用功能档位时，导致粥汤溢出的用户痛点，现在传统电饭煲的基础上增加
一个电极组件实现泡沫检测并控制火力，本文主要介绍实现检测泡沫及控制的一种可行的电路应用方案。
关键词：电饭煲；防泡沫溢出；电极检测；隔离电源；光耦反馈；单片机
中图分类号：TN710 文献标识码：B 文章编号：1009-9492（2016）z1-0263-02
0、引言
随着电饭煲技术的飞速发展，它由传统的机械式发展到微电脑式，由单一煮饭功能扩展到多种功能，
然而对于任何的功能来说，前提条件都必须要用户选择正确的档位，产品才能做出预期的效果，否则有可
能导致带液体的食材溢出，喷洒一地，轻者污染厨房，重者电源短路，发生火灾。例如，用户本来打算煮
粥，可是不小心按下了煮饭的功能，结果在不断的大火力加热下，米粥的泡沫很快就会溢出到蒸汽阀。
因此，为了实现电饭煲可以检测泡沫，现在传统的电饭煲的基础上增加一个电极组件,如图1所示。
当液体从1处进入上盖通道，到达2出时，因液体具有一定的导电性，从而使2出的两根不锈钢电极连通，
电极的外围电路通过比较器对信号进行反转，单片机捕捉到这个信号后，停止加热，而液体在停止加热的
时候通过3回流到容器内。
图1
1、实现隔离电源方案原理
如图2所示，电磁加热式电饭煲(简称IH电饭煲)原有一组互感变压器(即图2左侧)，该互感变压器
能产生18V(N1)和10.5V(N2)稳压电源，但由于自身控制需要，该组电源是非隔离的，与市电相通。而对
于电极检测电路，因为它是暴露在用户可以触及的位置，因此电极的相关电路必须隔离市电，这就迫使检
测电路的电源也是隔离。为此，根据互感变压原理
[1][3]
在原有的互感变压器中新增一组具有加强绝缘的互
感线圈(N3)，加大骨架尺寸，有EE10改为EE16，最终互感出所需要的电压7V。
图2
263
如图3所示，N3电源必须经过整流稳压后才能输出直流5V。
图3
2、溢出检测电路方案
图4
如图4所示，(1)电压比较器LM393的第3脚电压为电源U
1
被R102和R106分压，由于R102和R106
电阻相等，所以第3脚电压为U3=U1/2。（2）电极连接Check Header的1和2。（3）当电极断开时，电压
比较器LM393的2号脚电压为U2=U1，因此，根据比较器工作原理[2]LM393的第1脚的电压输出为0V，
光耦失去导通能力，故PC817的第4脚电压为+5V。(4)当电极短路时，LM393第2脚的电压U2=K *U1 ,
其中K= R101/(R104+R107)。由于K<0.5,得出U2 故PC817的第4脚电压约为0V。通过上述状态的改变，单片机便能检测出是否有泡沫溢出。 3、结论 本文给出了在电饭煲烹饪领域中，对防止泡沫溢出的研究成果。 1、通过对整体系统进行多次烹饪实验测试，对多种液态食材进行全功率加热，系统都能准确感应到 泡沫溢出。 2、利用上述的特点，电饭煲可以缩短烹饪的时间。 3、通过食材产生泡沫的特性不同，能分类出不同的食材，从而实现模糊烹饪方案。 4、上述内容均已经申请企业专利。 参考文献 [1] 张肃文，陆兆熊编，高频电子线路，高等教育出版社，1993年4月第三版 [2] 邱关源 电路,高等教育出版社（第四版）2005 [3] 林嘉锐编，模拟高频电子电路，科学技术文献出版社, 1986年11月第一版 作者简介： 黄德万，男，1985年3月，广东阳江，本科，电子信息工程。 264
2024年5月19日发(作者：五易文)
DOI：10.3969/.1009-9492.2016.z1.065
自动感应泡沫溢出电路及控制技术的应用
黄德万
（广东省佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司，广东省佛山市，528311）
摘要：为了解决传统电饭煲不能防止在用户错误使用功能档位时，导致粥汤溢出的用户痛点，现在传统电饭煲的基础上增加
一个电极组件实现泡沫检测并控制火力，本文主要介绍实现检测泡沫及控制的一种可行的电路应用方案。
关键词：电饭煲；防泡沫溢出；电极检测；隔离电源；光耦反馈；单片机
中图分类号：TN710 文献标识码：B 文章编号：1009-9492（2016）z1-0263-02
0、引言
随着电饭煲技术的飞速发展，它由传统的机械式发展到微电脑式，由单一煮饭功能扩展到多种功能，
然而对于任何的功能来说，前提条件都必须要用户选择正确的档位，产品才能做出预期的效果，否则有可
能导致带液体的食材溢出，喷洒一地，轻者污染厨房，重者电源短路，发生火灾。例如，用户本来打算煮
粥，可是不小心按下了煮饭的功能，结果在不断的大火力加热下，米粥的泡沫很快就会溢出到蒸汽阀。
因此，为了实现电饭煲可以检测泡沫，现在传统的电饭煲的基础上增加一个电极组件,如图1所示。
当液体从1处进入上盖通道，到达2出时，因液体具有一定的导电性，从而使2出的两根不锈钢电极连通，
电极的外围电路通过比较器对信号进行反转，单片机捕捉到这个信号后，停止加热，而液体在停止加热的
时候通过3回流到容器内。
图1
1、实现隔离电源方案原理
如图2所示，电磁加热式电饭煲(简称IH电饭煲)原有一组互感变压器(即图2左侧)，该互感变压器
能产生18V(N1)和10.5V(N2)稳压电源，但由于自身控制需要，该组电源是非隔离的，与市电相通。而对
于电极检测电路，因为它是暴露在用户可以触及的位置，因此电极的相关电路必须隔离市电，这就迫使检
测电路的电源也是隔离。为此，根据互感变压原理
[1][3]
在原有的互感变压器中新增一组具有加强绝缘的互
感线圈(N3)，加大骨架尺寸，有EE10改为EE16，最终互感出所需要的电压7V。
图2
263
如图3所示，N3电源必须经过整流稳压后才能输出直流5V。
图3
2、溢出检测电路方案
图4
如图4所示，(1)电压比较器LM393的第3脚电压为电源U
1
被R102和R106分压，由于R102和R106
电阻相等，所以第3脚电压为U3=U1/2。（2）电极连接Check Header的1和2。（3）当电极断开时，电压
比较器LM393的2号脚电压为U2=U1，因此，根据比较器工作原理[2]LM393的第1脚的电压输出为0V，
光耦失去导通能力，故PC817的第4脚电压为+5V。(4)当电极短路时，LM393第2脚的电压U2=K *U1 ,
其中K= R101/(R104+R107)。由于K<0.5,得出U2 故PC817的第4脚电压约为0V。通过上述状态的改变，单片机便能检测出是否有泡沫溢出。 3、结论 本文给出了在电饭煲烹饪领域中，对防止泡沫溢出的研究成果。 1、通过对整体系统进行多次烹饪实验测试，对多种液态食材进行全功率加热，系统都能准确感应到 泡沫溢出。 2、利用上述的特点，电饭煲可以缩短烹饪的时间。 3、通过食材产生泡沫的特性不同，能分类出不同的食材，从而实现模糊烹饪方案。 4、上述内容均已经申请企业专利。 参考文献 [1] 张肃文，陆兆熊编，高频电子线路，高等教育出版社，1993年4月第三版 [2] 邱关源 电路,高等教育出版社（第四版）2005 [3] 林嘉锐编，模拟高频电子电路，科学技术文献出版社, 1986年11月第一版 作者简介： 黄德万，男，1985年3月，广东阳江，本科，电子信息工程。 264