一种红外测温模块及其温度补偿方法

技术领域

本发明涉及温度控制技术领域，特别涉及一种红外测温模块及其温度补偿方法。

背景技术

现有的测温技术代表产品有热电堆测温技术，热电堆探测器能探测波长大于3μm的红外线，对波长小于3μm的红外线，基本没有响应。感应烹饪器具，如电磁炉所用的微晶面板主要透红外线波段＜2.8μm，所以透过微晶玻璃的红外线，热电堆探测器基本感应不到。在现有技术中，公开了红外探测器为铟镓砷传感器的电磁炉，可以根据微晶玻璃的特性，匹配合适的红外探头，来提升电磁炉的测温和控温的精度。

专利CN202210839340.8 公开了一种感应式红外探测器及感应烹饪器具，其红外探测器包括铟镓砷红外探测器、探测器滤光片、探测器外壳及温度传感器等。但是该专利没有公布具体的温度补偿方法，铟镓砷红外探测器容易受环境温度的影响产生暗电流变量，进而经过信号电路的处理最终产生叠加的变量信号电压，对测温模块最终的目标温度数值处理产生温漂影响，降低了测温模块的测温精度。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种红外测温模块及其温度补偿方法，旨在解决现有感应烹饪器具中的铟镓砷红外探测器，容易受环境温度的影响，导致测温精度降低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种红外测温模块，设于带有微晶玻璃面板的感应烹饪器具，所述红外测温模块包括：

模组电路板；

铟镓砷红外探测器，设于所述模组电路板，用于接受感应烹饪器具的微晶玻璃面板上的锅具发射的红外光；

信号放大处理单元，设于所述模组电路板，与所述铟镓砷红外探测器电性连接，用于将所述铟镓砷红外探测器输出的电信号放大处理；

环境温度检测信号单元，设于所述模组电路板，用于检测环境温度；以及，

MCU处理单元，设于所述模组电路板，与所述信号放大处理单元和所述环境温度检测信号单元电性连接，用以进行温度补偿处理。

可选地，还包括测温模块外壳，所述测温模块外壳包覆在所述模组电路板的外部，以屏蔽感应烹饪器具中的线圈盘在工作时产生的电磁场。

可选地，所述测温模块外壳和模组电路板均与电源参考接地电性连接。

可选地，所述测温模块外壳的材质为铝、铝合金、铜、铜合金中的一种。

一种上述红外测温模块的温度补偿方法，包括以下步骤：

所述铟镓砷红外探测器接受目标体发射的红外光，经所述信号放大处理单元处理后，向所述MCU处理单元输出电压V

所述环境温度检测信号单元测得同一时段的环境温度，并向所述MCU处理单元输出温度数值T；

所述MCU处理单元根据温度数值T计算出暗电流温度补偿产生的电压变量ΔV；

所述MCU处理单元进行温度补偿处理，得到补偿后的有效电压V

可选地，所述MCU处理单元根据温度数值T计算出暗电流温度补偿产生的电压变量ΔV的步骤中，所述ΔV的计算公式为：

其中，K和M均为系数（K，M均大于0），T为环境温度数值（T ≤ 120℃），ΔI为经环境温度T对应的暗电流温漂数值，R为所述镓砷红外探测器电路的负载，N为所述信号放大处理单元的放大倍数。

可选地，所述MCU处理单元根据温度数值T计算出暗电流温度补偿产生的电压变量ΔV的步骤中，还包括：

设定铟镓砷红外探测器在温度T

可选地，设定铟镓砷红外探测器在温度T

可选地，所述MCU处理单元进行温度补偿处理，得到补偿后的有效电压V

可选地，所述MCU处理单元进行温度补偿处理，得到补偿后的有效电压V

本发明的技术方案中，通过铟镓砷红外探测器接受锅具发出的红外光并输出电信号，环境温度检测信号单元测得环境温度，MCU处理单元控制信号的检测和接收，其内置程序根据探测器暗电流温漂特性及信号处理电路的电参数关系，计算出不同环境温度下的温漂信号，最终补偿去除掉该温漂信号的影响，进而提高了铟镓砷红外探测器红外测温的精度及稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的感应烹饪器具一实施例的平面示意图；

图2为本发明提供的红外测温模块一实施例的截面示意图；

图3为本发明提供的铟镓砷探测器暗电流VS温度关系示意图；

图4为本发明提供的测温模块温度补偿功能组成架构图；

图5为本发明提供的红外测温模块的温度补偿方法的流程示意图。

图中：感应烹饪器具-1，微晶玻璃面板-11，控制面板-12，红外测温模块-2，模组电路板-21，铟镓砷红外探测器-22，信号放大处理单元-23，环境温度检测信号单元-24，MCU处理单元-25，测温模块外壳-26。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

专利CN202210839340.8 公开了一种感应式红外探测器及感应烹饪器具，其红外探测器包括铟镓砷红外探测器、探测器滤光片、探测器外壳及温度传感器等。但是该专利没有公布具体的温度补偿方法，铟镓砷红外探测器容易受环境温度的影响产生暗电流变量，进而经过信号电路的处理最终产生叠加的变量信号电压，对测温模块最终的目标温度数值处理产生温漂影响，降低了测温模块的测温精度。

鉴于此，本发明提出一种红外测温模块，安装设在带有微晶玻璃面板的感应烹饪器具中，只要是包括所述红外测温模块的感应烹饪器具均是本发明的内容，图2为本发明提供的红外测温模块的实施例示意图。

请参阅图1和图2，所述感应烹饪器具1包括烹饪加热区域上的微晶玻璃面板11和控制面板12，所述红外测温模块2安装在所述感应烹饪器具1的内部，其包括模组电路板21、铟镓砷红外探测器22、信号放大处理单元23、环境温度检测信号单元24和MCU处理单元25。

其中，所述铟镓砷红外探测器22设在所述模组电路板21上，其感光单元用于接受感应烹饪器具1的微晶玻璃面板11上的锅具在烹饪时发射的红外光；所述信号放大处理单元23设于所述模组电路板21上，并与所述铟镓砷红外探测器22电性连接，用于将所述铟镓砷红外探测器22输出的电信号放大处理；所述环境温度检测信号单元24设于所述模组电路板21，用于检测环境温度；所述MCU处理单元25设于所述模组电路板21，并与所述信号放大处理单元23和所述环境温度检测信号单元24电性连接，所述MCU处理单元25内置程序，通过算法对所述铟镓砷红外探测器22进行温度补偿处理。其中，需要说明的是，所述环境温度检测信号单元24包括热敏电阻等温度传感器，所述信号放大处理单元23包括运算放大器等放大模块，所述MCU处理单元25包括单片机等处理模块。

本发明的技术方案中，通过铟镓砷红外探测器22接受锅具发出的红外光并输出电信号，环境温度检测信号单元24测得环境温度，MCU处理单元25控制信号的检测和接收，其内置程序根据探测器暗电流温漂特性及信号处理电路的电参数关系，计算出不同环境温度下的温漂信号，最终补偿去除掉该温漂信号的影响，进而提高了铟镓砷红外探测器22红外测温的精度及稳定性。

为保护模组电路板21，所述红外测温模块2还包括测温模块外壳26，所述测温模块外壳26包覆在所述模组电路板21的外部。在本发明的一些实施例中，为节约材料，所述测温模块外壳26外壳不必严格完全封闭，所述测温模块外壳26的结构可采用半包围式结构，也即所述模组电路板21固定在所述测温模块外壳26的下方，即可达到屏蔽效果；当然所述模组电路板21也可封闭在所述测温模块外壳26的内部。此外，所述红外测温模块2设有一开口，所述铟镓砷红外探测器22的探测头自所述开口显露出。

进一步地，为屏蔽感应烹饪器具1中的线圈盘在工作时产生的电磁场，所述测温模块外壳26和模组电路板21均与电源参考接地电性连接，通过接地的方式，由于所述测温模块外壳26和模组电路板21参考地同一电平，不会对模组电路板21产生容性耦合而造成干扰，并且所述测温模块外壳26接入参考接地，分布电容产生的交变电场有了低阻抗通路，直接转换成交变电流，从参考接地流出，从而不会对信号产生影响；进而消除了所述测温模块外壳26上因线圈盘产生的磁场而生成的交变电场。除此之外，本方案的结构简单，大幅降低了制造成本。

在本发明的一些实施例中，所述所述测温模块外壳26的材质为低导磁率的金属材料，优选实施例为铝、铝合金、铜、铜合金，能够更好地屏蔽所述铟镓砷红外探测器22在感应烹饪器具1的工作过程中，因加热线盘产生的交变磁场引起的信号干扰。

本发明还提出了一种上述红外测温模块的温度补偿方法，结合图4示出的测温模块温度补偿功能组成架构图和图5示出温度补偿方法的流程示意图，所述温度补偿方法包括以下步骤：

步骤S1、所述铟镓砷红外探测器接受目标体发射的红外光，经所述信号放大处理单元处理后，向所述MCU处理单元输出电压V

在本实施例中，当感应烹饪器具开始工作后，所述MCU处理单元控制信号检测，所述铟镓砷红外探测器接受到目标体（如锅具）发射的红外光，所述模组电路板上的信号放大处理单元，将所述铟镓砷红外探测器及其信号单元输出的微弱电信号放大处理，并输出至所述MCU处理单元。

步骤S2、所述环境温度检测信号单元测得同一时段的环境温度，并向所述MCU处理单元输出温度数值T。

在本实施例中，感应烹饪器具工作时，其内部环境温度随目标体的加热和线圈盘的放热而不断上升，在所述铟镓砷红外探测器输出目标体的温度信号时，所述环境温度检测信号单元将测得同一时段的环境温度数值T输出至所述MCU处理单元。

步骤S3、所述MCU处理单元根据温度数值T计算出暗电流温度补偿产生的电压变量ΔV。

应当理解的是，在正常烹饪过程中，电磁灶内部线圈盘及其功率电路板都容易由于工作大电流等因素产生不可避免的自身能量损耗及发热现象，再加上烹饪加热区域工作过程中由于锅具加热产生的高温辐射传导影响，都会在电磁灶内部产生一定的环境温升，该环境温升对铟镓砷红外探测器及信号单元会产生不可避免的温漂影响。

请参阅图3，图3为铟镓砷探测器暗电流VS温度关系示意图，实体曲线3-1为探测器实际的暗电流与温度关系，由曲线可以看出：探测器暗电流随着环境温度T的增大而增大，特别是当环境温度T>40℃后，暗电流跟随温度增大趋势越明显，曲线关系整体接近于指数级的变化规律；当暗电流随着温度T增大时，所述信号放大处理单元输出的电压V

在本实施例中，所述MCU处理单元根据探测器暗电流温漂特性以及信号处理电路的电参数关系，通过程序算法计算出不同温度下的温漂信号。

步骤S4、所述MCU处理单元进行温度补偿处理，得到补偿后的有效电压V

在本实施例中，所述MCU处理单元根据计算得到的温漂信号，通过程序算法补偿去除掉该温漂信号的影响，得出消除暗电流温漂影响后的有效信号电压V

在本发明一实施例中，为了上述消除温漂影响，请参阅图3，根据图中实体曲线3-1的变化规律，为了实现暗电流与温度关系曲线的规律拟合，经过公式模拟，进而得出虚线曲线3-2，其与实体曲线3-1重合度一致，虚线曲线3-2的关系公式为：

根据上述公式，在所述模组电路板中的MCU处理单元控制信号检测并获取到环境温度数值T及信号放大处理单元输出信号V

其中，K和M均为系数（K，M均大于0），T为环境温度数值（T ≤ 120℃），ΔI为经环境温度T对应的暗电流温漂数值，R为所述镓砷红外探测器电路的负载，N为所述信号放大处理单元的放大倍数。

在本发明一实施例中，基于铟镓砷探测器暗电流VS温度关系，可采取分段补偿的方式进行，所述MCU处理单元设定有铟镓砷红外探测器在温度T

进一步地，在本发明一些实施例中，设置温度T

当环境温度T低于T

当环境温度T高于T

在本发明一实施例中，所述MCU处理单元进行温度补偿处理，通过公式

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。