烤箱溫控器控溫方式

蔡建平 黃發(fā)喜

（晶輝科技（深圳）有限公司 廣東深圳 518128）

1 引言

家用烤箱可以用來烤制各種食品，一般烤箱在空燒時穩(wěn)定后的平均爐芯溫度在230-260℃之間。烤箱的溫度控制有兩種類型，一種是機械式控制溫度方式（用溫控器控制溫度），另一種是電子式控制溫度方式（IC加熱敏電阻控制溫度）。

2 機械式控溫方式

機械式烤箱由溫控器、定時器、發(fā)熱管、箱體、剛化玻璃門、擱架、烤盤、旋鈕等組成的。溫控器是用來控制溫度的；定時器是用來控制時間的；發(fā)熱管是發(fā)熱體用來加熱食物的；（發(fā)熱管的外殼大多采用不銹鋼管，發(fā)熱管的內(nèi)部繞有發(fā)熱絲用鎂粉絕緣和導熱。）擱架、烤盤是用來裝食物的；旋鈕是用來調節(jié)溫度、時間的。當需要烤食物時，只要選好所要的溫度及烘烤時間，接通電源就可烤食物了。

機械式烤箱溫控器最常用的是雙金屬片式溫控器，（雙金屬溫控器是利用雙金屬片在不同的溫度情況下彎曲程度不同，來控制溫控器的銀粒接通和斷開實現(xiàn)通斷電的裝置）也有用液漲式溫控器（液漲式溫控器是利用液體熱膨漲原理實現(xiàn)溫控器的銀粒接通、斷開裝置）。

機械式烤箱溫控器的溫度及位置的確定是十分重要的。一般來說不用輔助加溫的溫控器，溫度選的越高溫度控制就越準，爐芯溫度的波動就越小。

機械式烤箱溫度控制有六種方式：

（1）溫控器固定在鋁板上，鋁板固定在烤箱的側壁外側，在側壁外側與鋁板之間涂一層導熱膏以便更好的傳遞溫度，如圖1所示。溫控器為了選擇在相對高的溫度區(qū)域，如果沒有其它障礙物會選擇在側板的中部上部，由于離控制面板比較遠，存在旋鈕無法直接控制溫控器現(xiàn)象，因此在旋鈕與溫控器之間需要用連桿聯(lián)接。因連桿與旋鈕、連桿與溫控器之存在配合間隙，因此存在控制誤差。

連桿有金屬連桿和塑料連桿兩種，金屬連桿優(yōu)點是在高溫下不變形強度好，不會老化，但只能在一定范圍內(nèi)調整角度。塑料連桿由PP或PA制造，優(yōu)點是加工方便，可允許有較大的撓度，與軸的配合尺寸精度高。缺點是耐溫低，長期在高溫情況下變軟，強度下降，導致控溫不準。圖1所示：1為旋鈕（材料為PA，旋鈕上有軸軸與2連桿的一端連接）；2為連桿；3為溫控器（溫控器的銅頭與2連桿的一端連接）；4為導熱板（導熱板材料為鋁板，導熱板用螺栓、螺母與烤箱的側板連接，另一端與溫控器連接，起傳熱作用）。

裝配時溫控器與導熱板的接觸面積、導熱板與烤箱側板的接觸面積及導熱膏涂抹的厚薄、涂抹的面積都會影烤箱的爐芯溫度。做過測試，涂導熱膏與不涂導熱膏烤箱的爐芯溫度能相差十幾攝氏度。所以涂好導熱膏很重要，要涂抹均勻。另外導熱板與烤箱側板、導熱板與溫控器連接時一定要加彈簧墊。以防止長期使用螺絲松動而控溫不準。

（2）溫控器不用導熱板，直接將溫控器固定在烤箱的側壁上，在烤箱的側壁上開一個與溫控器雙金屬片形狀相仿的孔，溫控器的雙金屬片直接感受烤箱內(nèi)部溫度。溫控器的控制是用一對錐形齒輪，齒輪與控制面板上的旋鈕連接是用連桿。這種爐芯溫度控制方式能更直接的控制爐芯溫度，效果比第一種方式好，但結構要復雜、成本要高、調整溫控器的間環(huán)節(jié)多。如圖2所示：1旋鈕；2連桿；3錐形齒輪A；4錐形齒輪B；5連接板；6溫控器；7烤箱側板。

這種方式也還存在連接誤差，但溫度控制要比第一方式準確，溫差也小。

（3）鋁導熱板一端固定在烤箱發(fā)熱管上，另一端固定溫控器。這種控溫方式爐芯溫度的溫差較小（通斷時間短使爐芯溫度高低溫差值減?。?。如圖3所示導熱板的一端在烤箱爐膛內(nèi)并固定在發(fā)熱管上，另一端固定在溫控器上。連桿用0.7的電解片沖制，一端與溫控器的銅頭連接，另一端與旋鈕連接。旋鈕上有扁軸與連桿配合連接。

這種控溫方式導熱板只能與一根發(fā)熱管連接，使烤箱有些功能有局限性。一般烤箱都是由上、下兩根發(fā)熱管組成的，分別裝在烤箱箱體的上、下板上。烤箱有兩根發(fā)熱管同時發(fā)熱的功能，還有只上發(fā)熱管發(fā)熱或只下發(fā)熱管發(fā)熱功能。因為導熱板只能與一根發(fā)熱管連接，這樣另一根發(fā)熱管發(fā)熱時溫度將不受溫控器控制。

（4）直接將溫控器固定在控制面板上如圖4所示：旋鈕直接裝在溫控器的銅頭上，旋鈕與溫控器之間有彈片，用來消除了溫控器銅頭與旋鈕的間隙。在溫控器的雙金屬片上方先固定鋁板，鋁板的別一端固在烤箱的側壁的內(nèi)側。因這種方式離烤箱的高溫區(qū)遠，感溫不敏感，溫度波動較大。為了減少溫度波動大，在溫控器端的鋁板上方，增加一個瓷板，瓷板上繞有發(fā)熱絲，該發(fā)熱絲與烤箱的發(fā)熱管是串聯(lián)關系。溫控器導通工作時發(fā)熱管發(fā)熱同時瓷板發(fā)熱絲也發(fā)熱，瓷板發(fā)熱絲發(fā)熱使溫控器得到額外的溫度補償，使溫控器提前跳斷，這樣可縮短溫控器的跳斷時間，減少烤箱爐芯溫度的溫差。

在選擇好溫控器的溫度后，調整瓷板發(fā)熱絲的阻值及選擇不同的繞制孔位來控爐芯溫度。這樣如果溫控器本身有一些誤差可通過瓷板發(fā)熱絲的發(fā)熱量和發(fā)熱位置來補償。當然溫控器的溫度一致性很重要，偏差不要太大。有時為了保證烤箱的溫度更準確可以把溫控器的溫度上、下差分開。溫控器的上偏差一組、下偏差一組，不同組用不同的發(fā)熱絲繞法，來保證烤箱的爐芯溫度在允許的公差范圍內(nèi)。

圖4所示：1為烤箱側壁；2導熱板（材料為1.5厚的鋁板，用螺栓、螺母與烤箱側壁連接，另一端與溫控器連接）；3溫控器；4瓷板（瓷板上繞有發(fā)熱絲，為了保證電器安全可在瓷板與鋁板之間加一層云母片）；5彈片（材料65錳成形后熱處理保持彈力，用來消除溫控器銅頭與旋鈕孔之間的配合間隙，并保證一定的拉拔力）；6旋鈕（材料PBT、PA）；7溫控器銅頭。

也有在溫控器的雙金屬片上直接繞發(fā)熱絲或焊接發(fā)熱絲，這種方式成本低，但溫度器控制的靈活性和準確度不如瓷板式控制方便。如果在裝配后測溫不合格將會造成停產(chǎn)更換溫控器。

（5）液漲式溫控器控制烤箱溫度如圖5所示。液漲式溫控器不是用雙金屬感溫的，而是利用液體膨脹原理。當烤箱溫度發(fā)生變化時，使溫控器感溫探針部內(nèi)的液體產(chǎn)生相應的熱脹冷縮，與感溫部連通一起的膜盒產(chǎn)生膨脹或收縮。通過杠桿原理帶動開關通斷動作達到控溫的目的。這種溫控器裝配方便，控溫準確，裝配時可緊貼在烤箱的側壁上，也有裝在烤箱的內(nèi)膽后板的內(nèi)側。但這種溫控器成本要高，比雙金屬片溫控器貴幾倍。但裝配簡單方便，裝配成本低。溫度控制要比雙金屬片溫控器準確。

（6）無溫控器的烤箱：這種烤箱容積和功率不大，沒有溫控器，只有一個定時器。實際上烤箱在烤肉時烤箱爐芯溫度不高。做過測試，16升烤箱、1500W功率，溫控器短路空烤時爐芯溫度可達350℃。在烤肉的情況下爐芯溫度也只有170℃左右，在肉的表面烤焦的情況下才達到210℃左右。不需要調溫烘烤食品時，選用這種烤箱比較實用。

這六種機械式控溫方式，液漲式溫控器控制烤箱溫度最準確，下來是溫控器+導熱板+瓷板的控溫方式。

3 電子式烤箱控溫方式

電子式烤箱是由按鍵、發(fā)熱管、箱體、剛化玻璃門、擱架、烤盤、托盤、變壓器、熱敏電阻、IC、電阻、電容、三級管、二級管、繼電器、LCD或LED等組成的。變壓器是提供低電壓供繼電器工作，并經(jīng)濾波整流穩(wěn)壓后為IC提供電源；熱敏電阻是感溫器件可裝在烤箱側板的內(nèi)側（在爐膛內(nèi)）；IC是溫度控制的核心，用來對外來信息判斷、比較后發(fā)出指令；繼電器起開關作用，用來控制發(fā)熱管發(fā)熱還是不發(fā)熱；LCD或LED起顯示作用，可顯示所需要的溫度、時間等其他信息。

電子式烤箱溫度控制原理：溫度控制是用按鍵先設定好所需溫度及時間，當通電加熱時由熱敏電阻探測烤箱的爐內(nèi)溫度。當熱敏電阻探測到的溫度值（實際是熱敏電阻的阻值隨溫度變化值）與IC設定值相等或大于設定值時，IC發(fā)出指令，通過放大電路給繼電器讓繼電器停止工作使發(fā)熱管斷電。當爐溫降低后熱敏電阻阻值小于設定值時，IC發(fā)出指令讓繼電器工作使發(fā)熱管通電發(fā)熱。如此反復進行。

由于熱敏電阻誤差要比雙金屬片溫控器小的多，且感溫靈敏度要高的多，因此溫度控制要比雙金屬片溫控器準確的多，爐芯溫度溫差也小的多。所以在生產(chǎn)制造中很少有溫度控制不準的質量問題，也不需要在線測溫(機械式烤箱必須在線測溫，挑出溫度不良品)。

電子烤箱如果用LCD顯示，可顯示時鐘、溫度選擇并出現(xiàn)相應的圖標、高檔的可實現(xiàn)菜譜存儲、記憶。

熱敏電阻是用不銹鋼鋼殼包裹，固定在烤箱的內(nèi)側壁上如圖6所示。電子烤箱控溫方框圖見圖7。

4 小結

機械式烤箱控溫方式簡單，但要想獲得較高的控溫精度比較困難，生產(chǎn)過程中需要在線測溫，會有一定比例的溫度不良品。機械式烤箱所選溫控器溫度越高溫度控制精度越高。電子式烤箱能獲得較高的控溫精度，生產(chǎn)過程中可不必在線測溫，只需抽查，用LCD顯示產(chǎn)品檔次高，使用方便。