面包片烘烤器產(chǎn)品耐久性試驗裝置的研制開發(fā)

王 泉 劉 毅 張曉峰 韓天駒 王弘達(dá) 咸美玲

（1.山東省計量科學(xué)研究院 濟(jì)南 250014；2.山東魯泰天然氣有限公司 濰坊 262500）

引言

面包片烘烤器，又稱多士爐，它是一種專門用于將切成片狀面包重新烘烤的電熱炊具。

近年來，隨著我國居民生活水平的不斷提高，面包片烘烤器等小型廚電產(chǎn)品迅速得到普及，其質(zhì)量水平直接關(guān)系到人員和財產(chǎn)的安全。

耐久性試驗是面包片烘烤器安全測試的重要項目，主要是通過對面包片烘烤器產(chǎn)品在額定輸入功率及正常工作條件下進(jìn)行連續(xù)的、長時間的耐久性試驗達(dá)到檢驗其安全性能的目的。然而，耐久性試驗在試驗過程中也存在受到的人為操作因素較多、檢測人員勞動強(qiáng)度較大、檢測效率偏低等問題。

圖1 面包片烘烤器

因此，有必要研制一款面包片烘烤器耐久性試驗裝置，以減少人為操作因素，降低檢測人員勞動強(qiáng)度，提升檢測效率。

1 面包片烘烤器耐久性試驗現(xiàn)狀

耐久性試驗是面包片烘烤器安全測試的重要項目，是面包片烘烤器產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.14-2008《家用和類似用途電器的安全烤架、面包片烘烤器及類似用途便攜式烹飪器具的特殊要求》、IEC60335-2-9-2019Household and similar electrical appliances - Safety - Part 2-9: Particular requirements for grills,toasters and similar portable cooking appliances規(guī)定的檢測項目，主要是通過對面包片烘烤器產(chǎn)品在額定輸入功率及正常工作條件下進(jìn)行連續(xù)的、長時間的耐久性試驗達(dá)到檢驗其安全性能的目的。然而，耐久性試驗在試驗過程中也存在受到的人為操作因素較多、檢測人員勞動強(qiáng)度較大、檢測效率偏低等問題。

2 面包片烘烤器產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)對耐久性試驗的要求

面包片烘烤器產(chǎn)品中涉及耐久性試驗的主要條款為：GB 4706.14-2008《家用和類似用途電器的安全烤架、面包片烘烤器及類似用途便攜式烹飪器具的特殊要求》、IEC60335-2-9-2019Household and similar electrical appliances - Safety - Part 2-9: Particular requirements for grills, toasters and similar portable cooking appliances中的第19.101條款。

主要內(nèi)容為：

19.101 面包片烘烤器在額定輸入功率及正常工作條件下進(jìn)行6個周期的試驗，但其中不放面包片。

6個周期結(jié)束后，將其冷卻到室溫，可以使用強(qiáng)制冷卻。

然后，試驗反復(fù)進(jìn)行500次。

試驗后，器具應(yīng)能繼續(xù)工作并且無明顯的變形。電氣連接不應(yīng)松動且應(yīng)能經(jīng)受16.3的電氣強(qiáng)度試驗。

3 研制方案

3.1 研制的依據(jù)及原理

本次研制的面包片烘烤器產(chǎn)品耐久性試驗裝置主要依據(jù)GB 4706.14-2008《家用和類似用途電器的安全烤架、面包片烘烤器及類似用途便攜式烹飪器具的特殊要求》、IEC 60335-2-9-2019Household and similar electrical appliances - Safety - Part 2-9: Particular requirements for grills, toasters and similar portable cooking appliances中的第19.101條款規(guī)定的檢測方法及檢測要求開發(fā)而成，采用PLC控制技術(shù)及PID控制算法，將紅外線測溫系統(tǒng)、強(qiáng)制冷卻降溫系統(tǒng)、自動試驗控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)等有效結(jié)合，從而達(dá)到自動進(jìn)行面包片烘烤器產(chǎn)品耐久性試驗的目的。

3.2 研制的主要技術(shù)指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)

1）主要技術(shù)指標(biāo)

本裝置可實現(xiàn)面包片烘烤器產(chǎn)品耐久性試驗的自動化控制，可通過監(jiān)測被測面包片烘烤器的工作電流狀態(tài)，自動控制完成6個周期的無負(fù)載運行試驗，同時自動監(jiān)測被測面包片烘烤器內(nèi)部溫度，并進(jìn)行溫度判定，自動進(jìn)行后續(xù)試驗，試驗進(jìn)行500次自動停止，從而提高該試驗的檢測效率。

2）主要技術(shù)參數(shù)

工作電源：220 V～、50 Hz；

輸出功率：2 kW；

間隔時間、冷卻時間：0～999.9 s可調(diào)；

烘烤次數(shù)、循環(huán)次數(shù)：0～9999可調(diào)；

測溫范圍：0～400 ℃，精度1 ℃。

3.3 電氣原理圖（見圖2）

圖2 電氣原理圖

3.4 裝置整體結(jié)構(gòu)（見圖3）

圖3 裝置整體結(jié)構(gòu)

本裝置主要有紅外線測溫系統(tǒng)、強(qiáng)制冷卻降溫系統(tǒng)、自動試驗控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)組成。

3.5 裝置的主要功能介紹

1）樣品開關(guān)自動通斷功能

本裝置利用驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制試驗手指，可自動實現(xiàn)對試驗樣品的開關(guān)通斷控制。

2）試驗手指位移設(shè)置功能

本裝置通過觸摸屏來設(shè)置試驗手指的位移參數(shù)，確?？蛇m用絕大多數(shù)面包片烘烤器的耐久性試驗。

3）多功能通用夾具功能

本裝置采用多功能通用夾具，可夾持不同試驗樣品，通用性強(qiáng)。

4）試驗參數(shù)設(shè)置功能

本裝置可分別設(shè)置下降位置、試驗手指速度、冷卻溫度、溫度補(bǔ)償、循環(huán)次數(shù)、試驗次數(shù)、冷卻時間等試驗參數(shù)。

5）樣品通斷電檢測功能

本裝置通過監(jiān)測試驗樣品的工作電流狀態(tài)，自動判斷其的通斷電狀態(tài)，從而自動運行試驗。

6）強(qiáng)制冷卻功能

當(dāng)裝置判斷試驗品為斷電狀態(tài)后，自動啟動冷卻風(fēng)扇，對試驗樣品進(jìn)行強(qiáng)制冷卻降溫。

7）溫度檢測功能

本裝置可實施監(jiān)測試驗樣品內(nèi)部溫度，當(dāng)其內(nèi)部溫度降至室溫后，自動進(jìn)行下一周期試驗。

8）實時顯示功能

試驗過程中，本裝置可實時顯示試驗手指位移、溫度、冷卻時間、循環(huán)次數(shù)、試驗次數(shù)等信息。

9）自動存儲記錄功能

試驗結(jié)束后，本裝置可自動存儲試驗數(shù)據(jù)。

4 主要技術(shù)創(chuàng)新點

1）本裝置通過監(jiān)測被測面包片烘烤器的工作電流狀態(tài)，自動進(jìn)行6個周期的無負(fù)載運行試驗。

2）本裝置在完成6個周期的無負(fù)載運行試驗后，自動啟動冷卻風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻降溫。

3）本裝置配有紅外線測溫裝置，測溫范圍：（0～400）℃，精度1 ℃，并具有溫度判別功能，監(jiān)測被測面包片烘烤器冷卻至室溫后，自動進(jìn)行下次試驗。

4）本裝置具有自動記錄試驗次數(shù)功能，可自動完成500次試驗。

5）試驗結(jié)束后，本裝置可自動存儲試驗數(shù)據(jù)。

5 解決的技術(shù)關(guān)鍵問題

1）通過PLC控制技術(shù)，實現(xiàn)了對被測面包片烘烤器工作電流的監(jiān)控，自動控制完成耐久性試驗。

2）通過PLC控制技術(shù)及PID控制算法，實現(xiàn)了完成6個周期的無負(fù)載運行試驗后，自動啟動冷卻風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻降溫。

3）配有了紅外線測溫裝置，測溫范圍：（0～400）℃，精度1 ℃，并通過PLC控制技術(shù)及PID控制算法，實現(xiàn)了溫度判別功能，監(jiān)測被測面包片烘烤器冷卻至室溫后，自動進(jìn)行下次試驗。

4）實現(xiàn)了自動記錄功能。

6 裝置操作簡介（圖4）

圖4 耐久性試驗布置照

1）將試驗樣品放置在試驗平臺上，并將其開關(guān)置于試驗手指正下方。

2）將試驗樣品的插頭插在右側(cè)的插座上。

3）打開電源，進(jìn)入觸摸屏參數(shù)畫面，按手動下降按鈕，機(jī)械手指開始下降，當(dāng)機(jī)械手指按壓試驗樣品開關(guān)至試樣通電正常運行時，記下當(dāng)前位置，將當(dāng)前的位置輸入到下降位移設(shè)置中，將機(jī)械手指上升，復(fù)位試驗樣品開關(guān)。

4）移動試驗樣品周圍的夾具將其夾緊。

5）設(shè)置冷卻溫度（冷卻到常溫的溫度）、試樣次數(shù)、循環(huán)次數(shù)、冷卻時間（每次試驗次數(shù)的間隔時間）、打開試樣通電檢測（檢測開關(guān)按下后是否通電）

6）設(shè)置完成后進(jìn)入控制畫面，如果機(jī)械手不在原點按回原點、按計數(shù)清零按鈕把上次做的試驗次數(shù)清零。

7）按啟動按鈕自動開始運行、系統(tǒng)按照設(shè)置的試驗次數(shù)及循環(huán)次數(shù)運行，達(dá)到循環(huán)次數(shù)后系統(tǒng)自動停止。

8）試驗結(jié)束后，本裝置顯示試驗完成，并可自動存儲試驗數(shù)據(jù)。

7 結(jié)語

綜上所述，本文依據(jù)面包片烘烤器產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)GB 4706.14-2008《家用和類似用途電器的安全烤架、面包片烘烤器及類似用途便攜式烹飪器具的特殊要求》、IEC 60335-2-9-2019Household and similar electrical appliances - Safety - Part 2-9: Particular requirements for grills,toasters and similar portable cooking appliances中對耐久性試驗的要求，研制開發(fā)了一款面包片烘烤器耐久性試驗裝置。

該面包片烘烤器耐久性試驗裝置可減少人為操作因素，降低檢測人員勞動強(qiáng)度。通過實際測試表明，使用該試裝置，可滿足標(biāo)準(zhǔn)的試驗要求，實現(xiàn)試驗過程的自動化，提高檢測的工作效率。