電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)與應(yīng)用

陳華金

（晶輝科技（深圳）有限公司 廣東深圳 518055）

1 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，自動(dòng)控制的產(chǎn)品都與機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制電路的發(fā)展有著極為密切的聯(lián)系，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)正是隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，開(kāi)始被用于普通家電產(chǎn)品上的一種基礎(chǔ)技術(shù)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)可以廣泛用于多士爐、電炸鍋等家電產(chǎn)品。

由于多士爐是歐美國(guó)家家庭的主要廚房家用電器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)結(jié)合由MCU組成的電子控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)多士爐技術(shù)，不但提高了產(chǎn)品的自動(dòng)化程度，還提供了更為便利的使用方式，克服了普通多士爐在同一臺(tái)機(jī)上，不能烘烤多種重量面包的缺點(diǎn)，加快了多士爐智能化設(shè)計(jì)的進(jìn)程。

2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)基本工作原理

以應(yīng)用于多士爐為例，圖1是電機(jī)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)多士爐，其電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架代替現(xiàn)有普通多士爐中的面包滑架，將多士爐中的托架固定在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滑架上，結(jié)合由MCU構(gòu)成的控制電路，就組成了電機(jī)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)多士爐產(chǎn)品。

如圖1～圖4所示，當(dāng)接通多士爐的電源后，人工將面包片放入烤面包槽中，MCU控制電路首先判斷多士爐上滑架的上限位開(kāi)關(guān)、下限位開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)，判斷滑架是處于上限位置還是下限位置。若當(dāng)滑架處于上限位置時(shí)，只要按一下控制板上的啟動(dòng)鍵，MCU就會(huì)使控制電機(jī)通電工作的繼電器接通，電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)會(huì)使電機(jī)輸出軸上安裝的搖桿作360度的旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，由于搖桿的旋轉(zhuǎn)，搖桿上的滑輪壓迫滑架的水平凹槽的下凸緣，使滑架在穿過(guò)滑架的立軸中作垂直運(yùn)動(dòng)，從而將滑架壓下使其沿著立軸作垂直向下移動(dòng)，將滑架上的托架托著的面包下移到烤面包爐的底部。當(dāng)滑架下移到下限位置時(shí)，下限位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，MCU使控制電機(jī)的繼電器斷開(kāi)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。此時(shí)，MCU控制接通發(fā)熱裝置的繼電器工作，將發(fā)熱裝置的電源接通，使發(fā)熱裝置通電發(fā)熱。多士爐開(kāi)始烘烤面包，MCU控制定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)烘烤面包時(shí)間達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，MCU控制接通發(fā)熱裝置的繼電器斷開(kāi)，發(fā)熱裝置斷電，發(fā)熱裝置不再發(fā)熱。MCU使控制電機(jī)的繼電器工作，電機(jī)通電開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)于水平凹槽里的滑輪壓迫滑架上的水平凹槽的上凸緣，使滑架向上移動(dòng)，將烤好的面包上升。當(dāng)滑架上移到上限位置時(shí)，滑架和托架托起面包回到上限位置（即正常位置）上，上限位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)， MCU使控制電機(jī)的繼電器斷開(kāi)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣即完成了多士爐的一個(gè)自動(dòng)下移和提升面包的烘烤過(guò)程。

由于這種電機(jī)驅(qū)動(dòng)多士爐滑架技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，從結(jié)構(gòu)上看，保持了普通多士爐的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。從外觀上看，符合歐美人的審美觀，小巧精美。順應(yīng)了人們需要的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形美觀、價(jià)格低廉的智能化多士爐的理念，這是電機(jī)驅(qū)動(dòng)多士爐滑架技術(shù)的發(fā)展方向。

3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)的研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)

3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)的研究現(xiàn)狀

多士爐的技術(shù)最早發(fā)源于歐洲。最早期的多士爐是安裝了發(fā)熱片的兩個(gè)發(fā)熱板。將面包放在兩個(gè)發(fā)熱板的中間，兩塊發(fā)熱板夾住面包進(jìn)行烘烤。后來(lái)，人們?cè)谠瓉?lái)多士爐里增加了面包滑架和托架，采用雙金屬片溫度傳感器控制烘烤面包的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了多士爐烘烤面包的初步自動(dòng)化。直到20世紀(jì)90年代初，隨著電子技術(shù)應(yīng)用日趨成熟，人們把電子技術(shù)引入多士爐。采用電子技術(shù)控制多士爐的烘烤時(shí)間和滑架的升起，提高了控制精度、可靠性和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，給多士爐帶來(lái)了革命性的進(jìn)步。

隨著MCU控制技術(shù)的成熟，智能化、自動(dòng)化家用電器進(jìn)入人們的生活，設(shè)計(jì)人員開(kāi)始設(shè)計(jì)滑架能自動(dòng)升降的自動(dòng)化多士爐。最初，滑架自動(dòng)升降的結(jié)構(gòu)主要采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶來(lái)移動(dòng)滑架，或采用直流電機(jī)與齒輪、齒條配合的結(jié)構(gòu)來(lái)移動(dòng)滑架，因?yàn)槠淞慵圃旌脱b配工藝的精度要求高，生產(chǎn)制造困難，部分零件壽命短，可靠性低等問(wèn)題，而未能投入批量生產(chǎn)。

隨著對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)研究的不斷深入，人們開(kāi)始通過(guò)創(chuàng)新思維來(lái)解決滑架移動(dòng)的可靠性和成本問(wèn)題，利用交流永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件與簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)配合，將電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑架的直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到了電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架的目的。通過(guò)MCU控制而完成滑架的自動(dòng)升降，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠性高，無(wú)噪聲，生產(chǎn)制造容易的目標(biāo)，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架成為多士爐、電炸鍋等智能化和自動(dòng)化家電的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)的研究趨勢(shì)

隨著電機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，設(shè)計(jì)人員認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，無(wú)噪聲，生產(chǎn)容易的電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)在于電機(jī)與滑架結(jié)構(gòu)之間的技術(shù)。（1）電機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，為實(shí)現(xiàn)不同需求，電機(jī)正朝著小型化、多樣化發(fā)展，新型直流電機(jī)將為電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架提供了控制方便、價(jià)格低廉的可能。（2）高精度控制機(jī)械加工設(shè)備的不斷完善和普及，為滑架傳動(dòng)部件更高精度的加工提供了可能。（3）MCU控制技術(shù)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架的控制提供了便利。

3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)的應(yīng)用

電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)可以廣泛用于家用電器領(lǐng)域具有升降動(dòng)作的電器，如：智能化控制油炸鍋，采用MCU智能控制系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)，能夠精確控制油炸鍋中油的溫度和提升油炸食品的時(shí)間，保證被炸食品的色、香、味及口感。另外，如果采用MCU控制系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)結(jié)合用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶蓋多士爐，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架來(lái)驅(qū)動(dòng)蓋組件，實(shí)現(xiàn)蓋的開(kāi)合和面包在多士爐中的升降。為實(shí)現(xiàn)多士爐的節(jié)能、安全、衛(wèi)生和智能化、自動(dòng)化控制提供了條件。

4 結(jié)語(yǔ)

采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)和MCU控制技術(shù)的多士爐，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化控制。采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)和MCU控制技術(shù)的電炸鍋，可以實(shí)現(xiàn)人工控制難以達(dá)到的油炸食品的質(zhì)量效果。電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑架技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)多士爐、電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶蓋多士爐、電炸鍋及需要升降的家用電器上將能有效提升產(chǎn)品的品質(zhì)和自動(dòng)化程度，將具有重要的工程應(yīng)用意義和巨大的商業(yè)價(jià)值。