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厨房小家电

微波炉方案开发设计


微波炉是一种电子电器科技发展的产物,具有使用方便、节能省时、污染小和能保持食物原色原味等优点。由于微波炉工作在高压、高热、高湿状态下,常常会发生不能启动、不加热、火力不足、间歇工作、炉内起火和时常烧熔丝等故障,而且有些故障的维修颇有难度,需较透彻了解其基本结构和原理才行。

一、微波是什么?

波长在10mm~1m范围.频率为300MHz~300GHz之间均称为微波,而利用振荡频率高于24.6GHz高频电磁波作为加热的烹调食品的现代灶具称为微波炉。它是美国雷达工程师在一次偶然性试验中发现的,到20世纪40年代,人们利用微波热的特性制造了世界上第一台微波炉最初仪用于工商业,经过不断改进,到60年代才走进人家庭,成为炊具中的佼佼者。

微波与无线电、红外线波等均属于电磁波,当与其它物质作用时,会被吸收并在其内部产生热效应。各种物质对微波的吸收能力不同,例如金、银、铜、铁等金属材料属于导体,微波在这些良导体的表面被反射而极少被吸收,它们不能利用微波进行加热;玻璃、陶瓷、塑料等介质虽然属于绝缘材料,但由于吸收微波的能力很弱,产生的热效应也很微;而水分子是极化分子,可以强烈地吸收微波,所以含水物质都能用微波加热。微波的显著特点是能够穿透表层而达到物体内部,获得烹调食物的理想效果。用微波炉加工食品,省电、省时而且对食物的营养价值损伤很少。用它烹制的菜肴基本上可保持天然的色香味和营养成分。

顺德微波炉方案开发

二、微波炉的种类

目前市场上各种品牌的微波炉真可谓琳琅满目,品种繁多。微波炉如按控制和操作方式分,可分为普通机电式和微电脑(芯片)控制式两大类。

对于普通机电型微波炉而言,其结构和操作都较简单,控制部分采用机电式,通过机械旋钮来操作,直观性强且容易掌握。这类产品中的普及型微波炉的功能单一,仅用微波能而不用其他方式对食物加热,其结构是所有品种中最简单的。

微电脑控制型微波炉是指采用微电脑芯片对加热时间、方式等进行控制的机种。这种微波炉大多同时具有微波和烧烤两种加热功能,其操作面板上多用轻触式按键开关,用户可根据加热食物的种类及数量,按动不同的键钮,输入加热时间和功率等操作数据至微电脑,微波炉就会按要求工作,直到完成烹饪。

三、微波炉方案的工作原理

微波炉的基本原理如图l所示。当微波炉接通电源后,炉内的磁控管M A G(M agnetron)便会产生频率为2450MHz左右的微波,再由一个微波搅拌器把微波送至炉内的各部分(或通过转盘使食物转动而较均匀地接受微波)。炉门通常是用两层透明玻璃夹着一层对微波有屏蔽作用的金属网构成的,因此微波不能外泄,并且会在炉内金属四壁向内反射,不断被食物所吸收。微波穿透作用于炉内的食物时,使食物中的极性分子在2450M H z的极高频率下振动,振动产生的热量使食物被加热。不过,微波的穿透力只有2.5~3.9cm,若食物过厚,未被穿透的部分便只能借助于传导热的方法来煮熟了。

微波炉电路原理_图一

微波炉的烧烤功能通常是用石英发热管实现的。石英发热管安装在炉腔外壁,通电后发出红外和远红外线热能辐射到炉腔中,使食物表面得到热辐射能而发黄变脆,这就使微波炉既有加热迅速的优势,又具备烧烤能力。

四、微波炉的构造原理

微电脑控制型微波炉的实体示意图如图2所示。从图2中可清楚地看到微波炉的外表和炉腔内的主要结构。在图中:①为炉门安全连锁开关,作用是保证在开门状态下微波炉不能工作,微波不会泄漏,以确保操作人员安全。②为有金属屏蔽层的视屏窗,用于屏蔽微波,同时便于操作人员观察炉内食物烹调状况。③是通风口,用于保持良好通风④是转盘支撑架,作用是支撑玻璃转盘,并且使它按其轨道转动。⑤为带动玻璃转盘转动的转轴。⑥为盛放食物的玻璃转盘,转动时可使食物加热均匀。⑦是操作控制面板,上面主要是轻触式按键开关和数码显示器等。⑧是炉门开关按钮。普通机电型微波炉除了控制面板上主要是定时器和火力调节器两个旋钮之外,其他与图2大同小异。

微波炉电路原理_图二

微波炉的基本电路框图如图3所示。由图可见,普通机电型微波炉主要可分成三大部分,即:炉腔(炉体)、磁控管和电源功率调节电路(图3虚线框内的电路)。微电脑控制型微波炉则比普通机电型微波炉多了微电脑控制部分,它主要是由电脑控制电路和控制面板组成。微波炉的炉腔是容纳食物之处,用于接受微波能,对食品加热;磁控管用来产生微波能,是微波炉的“心脏'’;图2虚线框内的电源和功率调节电路中包含了多个电路,作用是为磁控管供电、对磁控管吹风冷却、进行定时和功率(火力)调节、为炉腔照明及将转盘旋转等。很显然,微波炉的核心器件是磁控管,炉体和食物是磁控管的服务对象,电源和功率调节电路则是保证磁控管等正常工作的必要设备,而微电脑控制部分主要是用微处理芯片电路控制的几个继电器代替普通微波炉的定时器和功率控制器等部件,以增加、增强微波炉的功能和方便操作等。

微波炉电路原理_图三

五、微波炉电路设计原理

典型的普通机电型微波炉的电原理图如图4所示。图中所示的微波炉的工作状态为停止态,即:炉门被打开和定时器处于关断位置的状态。此时,与炉门联动、或受控于炉门开关的主连锁(安全)开关s 1、副连锁(安全)开关s 2和定时开关s 4都处于关断状态,故微波炉的电源被切断,炉子不工作。

当我们使用微波炉、需要其工作时,通常是先根据加工食品的种类和多少等,调节好功率(火力)大小位置,然后打开炉门,放好食物再关炉门。在炉门打开时,微波炉处于上述的停止态;在合上炉门时,与炉门连动的连锁监控开关s 3由闭合转为断开,随即主、副连锁开关s 1、s2由断开转为闭合。此时给定时器设定工作时间,其开关s4就被接通,同时在调好状态下的功率调节器的功率控制开关s 5也处于间歇导通状态,其通断时间比例由设置的功率值大小而定,满功率输出时为全通态。这样,微波炉的各部件电源回路都被接通,220V电源通过保险丝管F 1、过热保护器ST和s4、sl、s5、s2等加到电机M I.M 3、高压变压器T及照明灯L H等零部件上,炉子开始工作。其中,炉内照明灯LH点亮,照明炉腔,以便于操作人员观察炉内食物和转盘等烹饪、工作情况;定时器电机M 1转动,定时器开始对微波炉工作B,-M司进行计时.转盘电机M 2通电转动,带动玻璃转盘和食物转动;风扇(冷却)电机M 3则驱动风叶转动.对磁控管M A G进行风冷,防止其过热而损坏,同时对高压变压器T和炉腔也有冷却及通风作用I功率控制器开关s 5则按设定火力值不断间歇通断,若设定火力设定为最大,则功率开关s5常通。

微波炉电路原理_图四

与此同时,高压变压器T的初级绕组L l通电工作,在次级绕组感应出相应电压,其次级低压绕组L 3输出约3.3V的交流电压,作为磁控管M A G的灯丝(阴极)电压,使M A G的阴极被加热并发射电子。另一次级绕组L2为高压绕组,输出为2000多伏的交流电压,经由高压二极管V D和高压电容c组成的半波倍压整流电路,输出约4000V的直流高压,加到磁控管的两端,使磁控管阳极、阴极间形成高压电场,于是磁控管开始工作,将电场能转换为频率为2450M H z左右的微波能,发射(发送)到炉腔:微波在炉腔内来回反射,不断穿透炉腔内的食物,使食物的分子以2450M H z的超高频率进行剧烈震动而快速发热,这样食物就被迅速加热,进而被煮熟,达到微波加热、烹饪的目的。

当抵达设定的定时时间时,食品加热完成,定时开关s 4由通转为断,微波炉的高压变压器、各个电机和炉内照明灯等电源都被切断,炉子停止工作。如果在没到预设的定时时间时,为了翻动食品等原因而按下炉门钮,此时,在炉门被打开的瞬间,连锁安全开关S 1、s2也先后被断开,同样也切断了微波炉各个部件的电源,所以炉子也就停止工作,此时可安全地进行翻动食品或取出食品等操作,然后再根据烹饪情况让微波炉继续工作或停止工作。

微波炉的重要连锁防护安全装置由主连锁(安全)开关S1、副连锁(安全)开关s2和监控(安全)开关s3等组成,其作用就是为了防止发生微波泄漏。在按下炉门钮,炉门将被打开时,连锁开关S1和s2断开,切断微波炉电源,保证在炉门被打开瞬间,微波炉即停止工作,这样就可保证在开门状态下微波炉不能工作,微波不会泄漏,以确保操作人员的安全。

由于连锁开关S 1、s2存在动作失灵或损坏的可能,这时打开炉门后微波炉可能仍在工作,微波就会泄漏伤人,尽管出现这种情况的概率不大,但一旦发生就很危险,所以一般微波炉中都设置监控(安全)开关,在图4中就是s 3。s 3与炉门连动,在炉门打开时闭合,此时若S 1因失灵而没断开,电源仍接通时,那么s3就会将微波炉的电源电路短路,烧断炉内保险丝管F l,强制使微波炉断电,从而保证了操作人员的安全。s3的设置是必要的,作用也是明确的,它给微波炉多增加了一道安全关。监控开关s 3发生短路或动作失灵等故障时可能导致微波炉保险丝管被屡屡烧断,此时如果断开或拆卸s3就不会再烧保险丝管了,但千万不要误认为其没有作用而随便拆除s 3或改变其位置,甚至主观臆断设置s3是电路设计中的缺陷,这是十分错误的,正确的做法应该是及时换上良好的开关并且确保其动作可靠,然后才能使用微波炉。

微波炉磁控管M A G的工作温升较高,所以要用风扇对其进行吹风散‘热,防止其过热而损坏。散热风扇的风叶是由电机M 3驱动的,该风扇还对高压变压器和炉腔起到通风冷却作用。尽管有了风扇散热,但磁控管在工作中仍有可能因为风扇失灵等原因而过热损坏,所以通常在微波炉中还设置了磁控管自恢复过热保护器。图4中的ST就是磁控管过热保护器。它被安装在磁控管管壳上,动作温度为磁控管管壳允许的极限温度或稍低,当磁控管因故而温升过高、达到此值时,ST动作,切断电源,从而避免磁控管过热而烧坏。过热保护器的动作温度一般为125~150,自恢复温度比动作温度低20~40~C。除了在磁控管上设置过热保护器外,有些微波炉还在炉壁等其他发热较厉害的部位设置了过热保护器,以防止相关零部件因异常过热而损坏。

较典型的带烧烤功能的机电型微波炉电路如图5所示。这是日本夏普生产的产品,其元器件名称和表示法与图4相比有较多不同,大家不妨对比熟悉一下,这样对维修工作有利。现在的微波炉牌号和品种很多,由于种种原因,许多国产和进口微波炉的电路图及元器件的表示法存在不少差异,给有些维修人员和爱好者带来了不便。就拿元器件来讲,如图4中的主连锁开关s 1在其他电路图中还可有以下各种称呼:第一连锁开关、门栓开关、弹键开关(上、下)、连锁安全开关等。

微波炉电路原理_图五

图5示出了较典型的—种微电脑控制型微波炉的电路。与图4相比,图5除了多了微电脑控制电路,还有定时和功率调节等控制电路由微电脑担当之外,其他电路结构和原理与普通机电型微波炉大体相同。这种电路的实质是用微处理芯片电路控制的继电器R Y l、R Y 2代替了图l中的定时器和功率控制器,因此图4中的机电型定时器和功率控制器在这里就不需要了。如果不看微电脑控制部分,两者的主电路结构是相似的。图5中的高压熔丝(H.V.F U SE)的作用是对高压电路的元器件起保护作用的。微电脑控制电路通常由电脑控制板和控制面板电路组成,其中控制面板大多采用薄膜开关健盘和时间、数字显示器件等元器件来组成。微电脑控制电路一般由专门的低压电源电路供电。维修实践表明,微波炉微电脑控制电路的故障率较低,且主要以继电器、薄膜开关键盘电路和电源电路故障较为多见。

深圳微波炉PCBA设计开发

六、新型智能微波炉设计

1、智能微波炉的定义

智能微波炉也可以称为物联网微波炉,就是在传统微波炉中植入传感器技术、微处理器、网络通信技术等新技术,具备传统微波炉控制和操作功能的同时,还实现自动感知功能以及用户的远程控制查询功能。这样的微波炉就是智能化的现代微波炉。

2、智能微波炉的主要部件

智能微波炉摆脱传统微波炉单一的个体形式,以系统的形式存在,其系统包括物联网智能微波炉、云端、控制终端、其它家电4个部分。在查询菜谱阶段,物联网微波炉需要获取冰箱现有的食材信息,同时在工作过程中需要获取其他家电的工作信息。因此物联网微波炉要与家庭内的其他家电进行及时的信息交换。

(1)智能物联网微波炉与云端:物联网微波炉本地可以存储一定的菜谱,但是存储空间有限。云端具有庞大的数据库,可以存储大量的菜谱,同时获取最新菜谱信息,对原来的菜谱进行更新,并及时告知用户。除此之外,云端可以记录用户在物联网微波炉上的操作,将这些信息进行归类处理后,在智能微波炉生成用户喜欢的设置模式,并根据用户的生活习惯及时做出改变。

(2)智能物联网微波炉与控制终端:控制终端设备主要包括手机、平板电脑等移动设备和电脑。用户通过控制终端可以随时接收他人和专家推荐的菜谱。对于加工工序复杂的菜谱,用户不必频繁地跑到物智能微波炉面前去操作,通过手机便可方便地切换下一步程序。同时手机和物联网微波炉保持同步的工作状态,用户也可以打开手机随时观看食物的加工状态。

(3)云端与控制终端:云端将最新版本和菜谱及时推送到用户的控制终端,供用户查看。同时在终端的操作信息也会被云端记录,所以云端和控制终端之间也存在信息通信。

微波炉方案总结

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