從電飯鍋的傳感器設(shè)在哪里談起

王永光

電飯鍋及類似器具的傳感器，歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)的產(chǎn)品實(shí)踐，已經(jīng)有磁鋼溫控器和熱敏電阻兩種，形成了磁鋼溫控電飯鍋和電子溫控電飯鍋兩大類產(chǎn)品，目前磁鋼溫控電飯鍋仍然占據(jù)著國(guó)內(nèi)主流市場(chǎng)。筆者認(rèn)為磁鋼溫控電飯鍋是個(gè)優(yōu)秀的機(jī)電一體化之作，而歷經(jīng)四十余年的電子溫控電飯鍋，尚未實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，形成了典型的“林黛玉式”產(chǎn)品。本文從傳感器角度分析這兩類產(chǎn)品的特征。

磁鋼溫控器是在米飯烹煮過(guò)程中，水被大米吸干后鍋底溫度驟升，致使磁鋼溫控器斷電，此后利用電熱盤(pán)的余熱把米飯燜熟。磁鋼溫控器屬于01判別式傳感器，可靠程度高。而電熱盤(pán)的余熱，則是彌補(bǔ)磁鋼溫控器不能自復(fù)致熟米飯的重要環(huán)節(jié)。以上，磁鋼溫控器對(duì)鍋底有水、無(wú)水實(shí)施有無(wú)判別，是很高明的設(shè)計(jì)手法，而利用電熱盤(pán)的余熱致熟米飯，則顯現(xiàn)出優(yōu)秀的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)水平。

電子溫控電飯鍋的傳感器以熱敏電阻為主流，通過(guò)傳感器隨時(shí)調(diào)節(jié)加熱功率，似乎是合理的，然而，首先，它失去了01判別的優(yōu)勢(shì)。其次，對(duì)鍋內(nèi)溫度超過(guò)90℃后，就難以實(shí)施有效的調(diào)節(jié)加熱功率，即無(wú)法在沸點(diǎn)溫度附近實(shí)施控制。也就是說(shuō)電子溫控電飯鍋，在適應(yīng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中“2000米海拔以下適用”的要求上，是無(wú)能為力的！這一點(diǎn)顯然是烹飪控制上的軟肋。第三，電子線路通過(guò)傳感器控制器具的形式，是機(jī)電一體化設(shè)計(jì)要求的倒退。第四，在鍋蓋部件上設(shè)置溫度傳感器，給鍋蓋部件的拆卸清洗帶來(lái)不便，讓其產(chǎn)品止步于高檔系列。該類產(chǎn)品中的立體加熱、厚釜均溫等蹩腳的補(bǔ)丁技術(shù)，被認(rèn)為是林黛玉的丫環(huán)……

在以米飯為主要烹飪形式的電熱鍋具中，由于米飯烹煮的特殊需求涉及鍋內(nèi)傳熱狀況等要素，米飯的烹飪效果一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的技術(shù)焦點(diǎn)，致使一度在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，掩蓋了電飯鍋向多功能化的發(fā)展需求。對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)最高檔的電飯鍋產(chǎn)品，在多功能發(fā)展史上的考量，除了煮各種米飯外，就只有半鍋泡粥（因?yàn)樗鼪](méi)有經(jīng)過(guò)沸騰翻滾式的熬煮）。

電飯鍋的發(fā)展，受限于溫度傳感器，在溫度傳感器的精度提高、設(shè)置數(shù)量和位置上徘徊了四十幾年，是什么原因致使國(guó)內(nèi)外業(yè)內(nèi)眾多工程技術(shù)人員，執(zhí)著在溫度傳感器上而不能自解……

筆者提出一個(gè)全新的理念——把“鍋”作為傳感器。

傳感器的作用可以理解為：將一個(gè)物理量轉(zhuǎn)換為另一個(gè)物理量。把鍋?zhàn)鳛閭鞲衅髦傅氖抢盟_(dá)沸點(diǎn)溫度時(shí)，水變汽體積驟增致使驅(qū)動(dòng)鍋蓋的熱物理特征，實(shí)現(xiàn)“水達(dá)沸點(diǎn)時(shí)鍋蓋動(dòng)”的物理量轉(zhuǎn)換，鍋就成為了傳感器，鍋蓋還能驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)實(shí)施控制，能把食物放在傳感器內(nèi)是一種突破性嘗試。筆者稱其為：汽動(dòng)傳感器。

磁鋼傳感器與汽動(dòng)傳感器對(duì)比，有以下幾個(gè)特征：前者是抓住烹煮米飯時(shí)鍋底有水、無(wú)水的熱物理特征，而后者是抓住烹飪時(shí)鍋內(nèi)水的汽化體積驟增的熱物理特征；前者只能適應(yīng)米飯，而后者是能適應(yīng)鍋內(nèi)有水的烹飪，試制的幾種產(chǎn)品都能夠把“鍋內(nèi)有水”擴(kuò)展到鍋巴飯、烙餅等極少水的烹飪。前者是個(gè)獨(dú)立的傳感器，而后者已經(jīng)把傳感器與鍋一體化了；前者只能一次性斷電，而后者可以在汽化與冷凝之間反復(fù)運(yùn)作……可見(jiàn)，把鍋?zhàn)鳛閭鞲衅?，作為鍋?nèi)水的汽化與冷凝的傳感器，使得電飯鍋產(chǎn)品有了更加廣闊的發(fā)展前景?，F(xiàn)有產(chǎn)品表明，汽動(dòng)結(jié)構(gòu)可以把鍋內(nèi)壓力，準(zhǔn)確而穩(wěn)定地控制在1.0kPa左右，其控制誤差不過(guò)十幾個(gè)百分點(diǎn)。

鍋內(nèi)表計(jì)壓力1kPa時(shí)，折合溫度是比沸點(diǎn)溫度高出約0.3℃，基于這0.3℃所帶來(lái)的烹飪功能與口感的特征，我們稱作“黃金烹飪溫區(qū)”。示意圖說(shuō)明：橫坐標(biāo)為烹飪時(shí)間，縱坐標(biāo)為烹飪溫度，縱坐標(biāo)的起始值為使用地水的沸點(diǎn)溫度，鑒于水的沸點(diǎn)溫度受多種因素影響，因此這一起始值是以波動(dòng)的曲線示意?？v坐標(biāo)的0.3℃的橫線，示意鍋內(nèi)溫度比使用地水的沸點(diǎn)溫度高出的數(shù)值，鋸齒形曲線示意實(shí)際工作的控制過(guò)程。

汽動(dòng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可以概括為：有汽化現(xiàn)象存在的器具及烹飪可適用。用蒸汽驅(qū)動(dòng)鍋蓋帶動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)取代磁鋼溫控器，除了省去獨(dú)立的傳感器外，還使得器具不再受限于鑄鋁電熱盤(pán)和鋁內(nèi)鍋，僅就其內(nèi)鍋的材質(zhì)就有了更加豐富地選擇，汽動(dòng)結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)現(xiàn)有常見(jiàn)的內(nèi)鍋，如不銹鋼鍋、搪瓷鍋、陶鍋、瓷鍋、玻璃鍋等。

汽動(dòng)結(jié)構(gòu)的誕生，為拓展電飯鍋及類似器具的功能、為豐富電熱器具的品類、為豐富電熱烹飪的沸騰烹飪方式，為產(chǎn)品帶來(lái)更多的設(shè)計(jì)和發(fā)展空間，也為業(yè)內(nèi)一直困惑在電子溫控中的工程技術(shù)人員，帶來(lái)新的發(fā)展方向。有理由相信，隨著汽動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)，我國(guó)仍沿用半個(gè)世紀(jì)前日本人發(fā)明的電飯鍋的局面，會(huì)得到根本的改變。