廚房小家電
微波爐方案開發(fā)
微波爐是一種電子電器科技發(fā)展的產(chǎn)物，具有使用方便、節(jié)能省時、污染小和能保持食物原色原味等優(yōu)點。由于微波爐工作在高壓、高熱、高濕狀態(tài)下，常常會發(fā)生不能啟動、不加熱、火力不足、間歇工作、爐內(nèi)起火和時常燒熔絲等故障，而且有些故障的維修頗有難度，需較透徹了解其基本結(jié)構(gòu)和原理才行。
一、微波是什么？
波長在10mm～1m范圍．頻率為300MHz～300GHz之間均稱為微波，而利用振蕩頻率高于24．6GHz高頻電磁波作為加熱的烹調(diào)食品的現(xiàn)代灶具稱為微波爐。它是美國雷達工程師在一次偶然性試驗中發(fā)現(xiàn)的，到20世紀40年代，人們利用微波熱的特性制造了世界上第一臺微波爐最初儀用于工商業(yè)，經(jīng)過不斷改進，到60年代才走進人家庭，成為炊具中的佼佼者。
微波與無線電、紅外線波等均屬于電磁波，當與其它物質(zhì)作用時，會被吸收并在其內(nèi)部產(chǎn)生熱效應。各種物質(zhì)對微波的吸收能力不同，例如金、銀、銅、鐵等金屬材料屬于導體，微波在這些良導體的表面被反射而極少被吸收，它們不能利用微波進行加熱；玻璃、陶瓷、塑料等介質(zhì)雖然屬于絕緣材料，但由于吸收微波的能力很弱，產(chǎn)生的熱效應也很微；而水分子是極化分子，可以強烈地吸收微波，所以含水物質(zhì)都能用微波加熱。微波的顯著特點是能夠穿透表層而達到物體內(nèi)部，獲得烹調(diào)食物的理想效果。用微波爐加工食品，省電、省時而且對食物的營養(yǎng)價值損傷很少。用它烹制的菜肴基本上可保持天然的色香味和營養(yǎng)成分。
二、微波爐的種類
目前市場上各種品牌的微波爐真可謂琳瑯滿目，品種繁多。微波爐如按控制和操作方式分，可分為普通機電式和微電腦(芯片)控制式兩大類。
對于普通機電型微波爐而言，其結(jié)構(gòu)和操作都較簡單，控制部分采用機電式，通過機械旋鈕來操作，直觀性強且容易掌握。這類產(chǎn)品中的普及型微波爐的功能單一，僅用微波能而不用其他方式對食物加熱，其結(jié)構(gòu)是所有品種中最簡單的。
微電腦控制型微波爐是指采用微電腦芯片對加熱時間、方式等進行控制的機種。這種微波爐大多同時具有微波和燒烤兩種加熱功能，其操作面板上多用輕觸式按鍵開關，用戶可根據(jù)加熱食物的種類及數(shù)量，按動不同的鍵鈕，輸入加熱時間和功率等操作數(shù)據(jù)至微電腦，微波爐就會按要求工作，直到完成烹飪。
三、微波爐方案的工作原理
微波爐的基本原理如圖l所示。當微波爐接通電源后，爐內(nèi)的磁控管M A G(M agnetron)便會產(chǎn)生頻率為2450MHz左右的微波，再由一個微波攪拌器把微波送至爐內(nèi)的各部分(或通過轉(zhuǎn)盤使食物轉(zhuǎn)動而較均勻地接受微波)。爐門通常是用兩層透明玻璃夾著一層對微波有屏蔽作用的金屬網(wǎng)構(gòu)成的，因此微波不能外泄，并且會在爐內(nèi)金屬四壁向內(nèi)反射，不斷被食物所吸收。微波穿透作用于爐內(nèi)的食物時，使食物中的極性分子在2450M H z的極高頻率下振動，振動產(chǎn)生的熱量使食物被加熱。不過，微波的穿透力只有2．5～3．9cm，若食物過厚，未被穿透的部分便只能借助于傳導熱的方法來煮熟了。
微波爐的燒烤功能通常是用石英發(fā)熱管實現(xiàn)的。石英發(fā)熱管安裝在爐腔外壁，通電后發(fā)出紅外和遠紅外線熱能輻射到爐腔中，使食物表面得到熱輻射能而發(fā)黃變脆，這就使微波爐既有加熱迅速的優(yōu)勢，又具備燒烤能力。
四、微波爐的構(gòu)造原理
微電腦控制型微波爐的實體示意圖如圖2所示。從圖2中可清楚地看到微波爐的外表和爐腔內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)。在圖中：
①為爐門安全連鎖開關，作用是保證在開門狀態(tài)下微波爐不能工作，微波不會泄漏，以確保操作人員安全。
②為有金屬屏蔽層的視屏窗，用于屏蔽微波，同時便于操作人員觀察爐內(nèi)食物烹調(diào)狀況。
③是通風口，用于保持良好通風。
④是轉(zhuǎn)盤支撐架，作用是支撐玻璃轉(zhuǎn)盤，并且使它按其軌道轉(zhuǎn)動。
⑤為帶動玻璃轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸。
⑥為盛放食物的玻璃轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)動時可使食物加熱均勻。
⑦是操作控制面板，上面主要是輕觸式按鍵開關和數(shù)碼顯示器等。
⑧是爐門開關按鈕。普通機電型微波爐除了控制面板上主要是定時器和火力調(diào)節(jié)器兩個旋鈕之外，其他與圖2大同小異。
微波爐的基本電路框圖如圖3所示。由圖可見，普通機電型微波爐主要可分成三大部分，即：爐腔(爐體)、磁控管和電源功率調(diào)節(jié)電路(圖3虛線框內(nèi)的電路)。微電腦控制型微波爐則比普通機電型微波爐多了微電腦控制部分，它主要是由電腦控制電路和控制面板組成。微波爐的爐腔是容納食物之處，用于接受微波能，對食品加熱；磁控管用來產(chǎn)生微波能，是微波爐的“心臟'’；圖2虛線框內(nèi)的電源和功率調(diào)節(jié)電路中包含了多個電路，作用是為磁控管供電、對磁控管吹風冷卻、進行定時和功率(火力)調(diào)節(jié)、為爐腔照明及將轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)等。很顯然，微波爐的核心器件是磁控管，爐體和食物是磁控管的服務對象，電源和功率調(diào)節(jié)電路則是保證磁控管等正常工作的必要設備，而微電腦控制部分主要是用微處理芯片電路控制的幾個繼電器代替普通微波爐的定時器和功率控制器等部件，以增加、增強微波爐的功能和方便操作等。
五、微波爐電路設計原理
典型的普通機電型微波爐的電原理圖如圖4所示。圖中所示的微波爐的工作狀態(tài)為停止態(tài)，即：爐門被打開和定時器處于關斷位置的狀態(tài)。此時，與爐門聯(lián)動、或受控于爐門開關的主連鎖(安全)開關s 1、副連鎖(安全)開關s 2和定時開關s 4都處于關斷狀態(tài)，故微波爐的電源被切斷，爐子不工作。
當我們使用微波爐、需要其工作時，通常是先根據(jù)加工食品的種類和多少等，調(diào)節(jié)好功率(火力)大小位置，然后打開爐門，放好食物再關爐門。在爐門打開時，微波爐處于上述的停止態(tài)；在合上爐門時，與爐門連動的連鎖監(jiān)控開關s 3由閉合轉(zhuǎn)為斷開，隨即主、副連鎖開關s 1、s2由斷開轉(zhuǎn)為閉合。此時給定時器設定工作時間，其開關s4就被接通，同時在調(diào)好狀態(tài)下的功率調(diào)節(jié)器的功率控制開關s 5也處于間歇導通狀態(tài)，其通斷時間比例由設置的功率值大小而定，滿功率輸出時為全通態(tài)。這樣，微波爐的各部件電源回路都被接通，220V電源通過保險絲管F 1、過熱保護器ST和s4、sl、s5、s2等加到電機M I．M 3、高壓變壓器T及照明燈L H等零部件上，爐子開始工作。其中，爐內(nèi)照明燈LH點亮，照明爐腔，以便于操作人員觀察爐內(nèi)食物和轉(zhuǎn)盤等烹飪、工作情況；定時器電機M 1轉(zhuǎn)動，定時器開始對微波爐工作B,-M司進行計時．轉(zhuǎn)盤電機M 2通電轉(zhuǎn)動，帶動玻璃轉(zhuǎn)盤和食物轉(zhuǎn)動；風扇(冷卻)電機M 3則驅(qū)動風葉轉(zhuǎn)動．對磁控管M A G進行風冷，防止其過熱而損壞，同時對高壓變壓器T和爐腔也有冷卻及通風作用I功率控制器開關s 5則按設定火力值不斷間歇通斷，若設定火力設定為最大，則功率開關s5常通。
與此同時，高壓變壓器T的初級繞組L l通電工作，在次級繞組感應出相應電壓，其次級低壓繞組L 3輸出約3．3V的交流電壓，作為磁控管M A G的燈絲(陰極)電壓，使M A G的陰極被加熱并發(fā)射電子。另一次級繞組L2為高壓繞組，輸出為2000多伏的交流電壓，經(jīng)由高壓二極管V D和高壓電容c組成的半波倍壓整流電路，輸出約4000V的直流高壓，加到磁控管的兩端，使磁控管陽極、陰極間形成高壓電場，于是磁控管開始工作，將電場能轉(zhuǎn)換為頻率為2450M H z左右的微波能，發(fā)射(發(fā)送)到爐腔：微波在爐腔內(nèi)來回反射，不斷穿透爐腔內(nèi)的食物，使食物的分子以2450M H z的超高頻率進行劇烈震動而快速發(fā)熱，這樣食物就被迅速加熱，進而被煮熟，達到微波加熱、烹飪的目的。
當?shù)诌_設定的定時時間時，食品加熱完成，定時開關s 4由通轉(zhuǎn)為斷，微波爐的高壓變壓器、各個電機和爐內(nèi)照明燈等電源都被切斷，爐子停止工作。如果在沒到預設的定時時間時，為了翻動食品等原因而按下爐門鈕，此時，在爐門被打開的瞬間，連鎖安全開關S 1、s2也先后被斷開，同樣也切斷了微波爐各個部件的電源，所以爐子也就停止工作，此時可安全地進行翻動食品或取出食品等操作，然后再根據(jù)烹飪情況讓微波爐繼續(xù)工作或停止工作。
微波爐的重要連鎖防護安全裝置由主連鎖(安全)開關S1、副連鎖(安全)開關s2和監(jiān)控(安全)開關s3等組成，其作用就是為了防止發(fā)生微波泄漏。在按下爐門鈕，爐門將被打開時，連鎖開關S1和s2斷開，切斷微波爐電源，保證在爐門被打開瞬間，微波爐即停止工作，這樣就可保證在開門狀態(tài)下微波爐不能工作，微波不會泄漏，以確保操作人員的安全。
由于連鎖開關S 1、s2存在動作失靈或損壞的可能，這時打開爐門后微波爐可能仍在工作，微波就會泄漏傷人，盡管出現(xiàn)這種情況的概率不大，但一旦發(fā)生就很危險，所以一般微波爐中都設置監(jiān)控(安全)開關，在圖4中就是s 3。s 3與爐門連動，在爐門打開時閉合，此時若S 1因失靈而沒斷開，電源仍接通時，那么s3就會將微波爐的電源電路短路，燒斷爐內(nèi)保險絲管F l，強制使微波爐斷電，從而保證了操作人員的安全。s3的設置是必要的，作用也是明確的，它給微波爐多增加了一道安全關。監(jiān)控開關s 3發(fā)生短路或動作失靈等故障時可能導致微波爐保險絲管被屢屢燒斷，此時如果斷開或拆卸s3就不會再燒保險絲管了，但千萬不要誤認為其沒有作用而隨便拆除s 3或改變其位置，甚至主觀臆斷設置s3是電路設計中的缺陷，這是十分錯誤的，正確的做法應該是及時換上良好的開關并且確保其動作可靠，然后才能使用微波爐。
微波爐磁控管M A G的工作溫升較高，所以要用風扇對其進行吹風散‘熱，防止其過熱而損壞。散熱風扇的風葉是由電機M 3驅(qū)動的，該風扇還對高壓變壓器和爐腔起到通風冷卻作用。盡管有了風扇散熱，但磁控管在工作中仍有可能因為風扇失靈等原因而過熱損壞，所以通常在微波爐中還設置了磁控管自恢復過熱保護器。圖4中的ST就是磁控管過熱保護器。它被安裝在磁控管管殼上，動作溫度為磁控管管殼允許的極限溫度或稍低，當磁控管因故而溫升過高、達到此值時，ST動作，切斷電源，從而避免磁控管過熱而燒壞。過熱保護器的動作溫度一般為125～150，自恢復溫度比動作溫度低20～40~C。除了在磁控管上設置過熱保護器外，有些微波爐還在爐壁等其他發(fā)熱較厲害的部位設置了過熱保護器，以防止相關零部件因異常過熱而損壞。
較典型的帶燒烤功能的機電型微波爐電路如圖5所示。這是日本夏普生產(chǎn)的產(chǎn)品，其元器件名稱和表示法與圖4相比有較多不同，大家不妨對比熟悉一下，這樣對維修工作有利。現(xiàn)在的微波爐牌號和品種很多，由于種種原因，許多國產(chǎn)和進口微波爐的電路圖及元器件的表示法存在不少差異，給有些維修人員和愛好者帶來了不便。就拿元器件來講，如圖4中的主連鎖開關s 1在其他電路圖中還可有以下各種稱呼：第一連鎖開關、門栓開關、彈鍵開關(上、下)、連鎖安全開關等。
圖5示出了較典型的—種微電腦控制型微波爐的電路。與圖4相比，圖5除了多了微電腦控制電路，還有定時和功率調(diào)節(jié)等控制電路由微電腦擔當之外，其他電路結(jié)構(gòu)和原理與普通機電型微波爐大體相同。這種電路的實質(zhì)是用微處理芯片電路控制的繼電器R Y l、R Y 2代替了圖l中的定時器和功率控制器，因此圖4中的機電型定時器和功率控制器在這里就不需要了。如果不看微電腦控制部分，兩者的主電路結(jié)構(gòu)是相似的。圖5中的高壓熔絲(H．V．F U SE)的作用是對高壓電路的元器件起保護作用的。微電腦控制電路通常由電腦控制板和控制面板電路組成，其中控制面板大多采用薄膜開關健盤和時間、數(shù)字顯示器件等元器件來組成。微電腦控制電路一般由專門的低壓電源電路供電。維修實踐表明，微波爐微電腦控制電路的故障率較低，且主要以繼電器、薄膜開關鍵盤電路和電源電路故障較為多見。
六、新型智能微波爐設計
1、智能微波爐的定義
智能微波爐也可以稱為物聯(lián)網(wǎng)微波爐，就是在傳統(tǒng)微波爐中植入傳感器技術、微處理器、網(wǎng)絡通信技術等新技術，具備傳統(tǒng)微波爐控制和操作功能的同時，還實現(xiàn)自動感知功能以及用戶的遠程控制查詢功能。這樣的微波爐就是智能化的現(xiàn)代微波爐。
2、智能微波爐的主要部件
智能微波爐擺脫傳統(tǒng)微波爐單一的個體形式，以系統(tǒng)的形式存在，其系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)智能微波爐、云端、控制終端、其它家電4個部分。在查詢菜譜階段，物聯(lián)網(wǎng)微波爐需要獲取冰箱現(xiàn)有的食材信息，同時在工作過程中需要獲取其他家電的工作信息。因此物聯(lián)網(wǎng)微波爐要與家庭內(nèi)的其他家電進行及時的信息交換。
（1）智能物聯(lián)網(wǎng)微波爐與云端：物聯(lián)網(wǎng)微波爐本地可以存儲一定的菜譜，但是存儲空間有限。云端具有龐大的數(shù)據(jù)庫，可以存儲大量的菜譜，同時獲取最新菜譜信息，對原來的菜譜進行更新，并及時告知用戶。除此之外，云端可以記錄用戶在物聯(lián)網(wǎng)微波爐上的操作，將這些信息進行歸類處理后，在智能微波爐生成用戶喜歡的設置模式，并根據(jù)用戶的生活習慣及時做出改變。
（2）智能物聯(lián)網(wǎng)微波爐與控制終端：控制終端設備主要包括手機、平板電腦等移動設備和電腦。用戶通過控制終端可以隨時接收他人和專家推薦的菜譜。對于加工工序復雜的菜譜，用戶不必頻繁地跑到物智能微波爐面前去操作，通過手機便可方便地切換下一步程序。同時手機和物聯(lián)網(wǎng)微波爐保持同步的工作狀態(tài)，用戶也可以打開手機隨時觀看食物的加工狀態(tài)。
（3）云端與控制終端:云端將最新版本和菜譜及時推送到用戶的控制終端，供用戶查看。同時在終端的操作信息也會被云端記錄，所以云端和控制終端之間也存在信息通信。
總結(jié)
以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的微波爐方案詳情。我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估微波爐的開發(fā)周期與PCBA價格。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、藍牙IC與模塊、wifi模塊。我們的開發(fā)能力涵蓋了PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)等軟硬件設計。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS方案開發(fā)、藍牙音頻開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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