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微波爐方案開(kāi)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(shí)、污染小和能保持食物原色原味等優(yōu)點(diǎn)。由于微波爐工作在高壓、高熱、高濕狀態(tài)下，常常會(huì)發(fā)生不能啟動(dòng)、不加熱、火力不足、間歇工作、爐內(nèi)起火和時(shí)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(zhǎng)在10mm～1m范圍．頻率為300MHz～300GHz之間均稱(chēng)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(chēng)為微波爐。它是美國(guó)雷達(dá)工程師在一次偶然性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的，到20世紀(jì)40年代，人們利用微波熱的特性制造了世界上第一臺(tái)微波爐最初儀用于工商業(yè)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，到60年代才走進(jìn)人家庭，成為炊具中的佼佼者。
微波與無(wú)線(xiàn)電、紅外線(xiàn)波等均屬于電磁波，當(dāng)與其它物質(zhì)作用時(shí)，會(huì)被吸收并在其內(nèi)部產(chǎn)生熱效應(yīng)。各種物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力不同，例如金、銀、銅、鐵等金屬材料屬于導(dǎo)體，微波在這些良導(dǎo)體的表面被反射而極少被吸收，它們不能利用微波進(jìn)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(yīng)也很微；而水分子是極化分子，可以強(qiáng)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(diǎn)是能夠穿透表層而達(dá)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(shí)而且對(duì)食物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(yíng)養(yǎng)成分。
二、微波爐的種類(lèi)
目前市場(chǎng)上各種品牌的微波爐真可謂琳瑯滿(mǎn)目，品種繁多。微波爐如按控制和操作方式分，可分為普通機(jī)電式和微電腦(芯片)控制式兩大類(lèi)。
對(duì)于普通機(jī)電型微波爐而言，其結(jié)構(gòu)和操作都較簡(jiǎn)單，控制部分采用機(jī)電式，通過(guò)機(jī)械旋鈕來(lái)操作，直觀性強(qiáng)且容易掌握。這類(lèi)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(duì)食物加熱，其結(jié)構(gòu)是所有品種中最簡(jiǎn)單的。
微電腦控制型微波爐是指采用微電腦芯片對(duì)加熱時(shí)間、方式等進(jìn)行控制的機(jī)種。這種微波爐大多同時(shí)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(kāi)關(guān)，用戶(hù)可根據(jù)加熱食物的種類(lèi)及數(shù)量，按動(dòng)不同的鍵鈕，輸入加熱時(shí)間和功率等操作數(shù)據(jù)至微電腦，微波爐就會(huì)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(dāng)微波爐接通電源后，爐內(nèi)的磁控管M A G(M agnetron)便會(huì)產(chǎn)生頻率為2450MHz左右的微波，再由一個(gè)微波攪拌器把微波送至爐內(nèi)的各部分(或通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)使食物轉(zhuǎn)動(dòng)而較均勻地接受微波)。爐門(mén)通常是用兩層透明玻璃夾著一層對(duì)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(huì)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(shí)，使食物中的極性分子在2450M H z的極高頻率下振動(dòng)，振動(dòng)產(chǎn)生的熱量使食物被加熱。不過(guò)，微波的穿透力只有2．5～3．9cm，若食物過(guò)厚，未被穿透的部分便只能借助于傳導(dǎo)熱的方法來(lái)煮熟了。
微波爐的燒烤功能通常是用石英發(fā)熱管實(shí)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(yuǎn)紅外線(xiàn)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(shì)，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(shí)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(mén)安全連鎖開(kāi)關(guān)，作用是保證在開(kāi)門(mén)狀態(tài)下微波爐不能工作，微波不會(huì)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(shí)便于操作人員觀察爐內(nèi)食物烹調(diào)狀況。
③是通風(fēng)口，用于保持良好通風(fēng)。
④是轉(zhuǎn)盤(pán)支撐架，作用是支撐玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)，并且使它按其軌道轉(zhuǎn)動(dòng)。
⑤為帶動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸。
⑥為盛放食物的玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(kāi)關(guān)和數(shù)碼顯示器等。
⑧是爐門(mén)開(kāi)關(guān)按鈕。普通機(jī)電型微波爐除了控制面板上主要是定時(shí)器和火力調(diào)節(jié)器兩個(gè)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(jiàn)，普通機(jī)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(xiàn)框內(nèi)的電路)。微電腦控制型微波爐則比普通機(jī)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(duì)食品加熱；磁控管用來(lái)產(chǎn)生微波能，是微波爐的“心臟'’；圖2虛線(xiàn)框內(nèi)的電源和功率調(diào)節(jié)電路中包含了多個(gè)電路，作用是為磁控管供電、對(duì)磁控管吹風(fēng)冷卻、進(jìn)行定時(shí)和功率(火力)調(diào)節(jié)、為爐腔照明及將轉(zhuǎn)盤(pán)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(wù)對(duì)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(shè)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(gè)繼電器代替普通微波爐的定時(shí)器和功率控制器等部件，以增加、增強(qiáng)微波爐的功能和方便操作等。
五、微波爐電路設(shè)計(jì)原理
典型的普通機(jī)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(mén)被打開(kāi)和定時(shí)器處于關(guān)斷位置的狀態(tài)。此時(shí)，與爐門(mén)聯(lián)動(dòng)、或受控于爐門(mén)開(kāi)關(guān)的主連鎖(安全)開(kāi)關(guān)s 1、副連鎖(安全)開(kāi)關(guān)s 2和定時(shí)開(kāi)關(guān)s 4都處于關(guān)斷狀態(tài)，故微波爐的電源被切斷，爐子不工作。
當(dāng)我們使用微波爐、需要其工作時(shí)，通常是先根據(jù)加工食品的種類(lèi)和多少等，調(diào)節(jié)好功率(火力)大小位置，然后打開(kāi)爐門(mén)，放好食物再關(guān)爐門(mén)。在爐門(mén)打開(kāi)時(shí)，微波爐處于上述的停止態(tài)；在合上爐門(mén)時(shí)，與爐門(mén)連動(dòng)的連鎖監(jiān)控開(kāi)關(guān)s 3由閉合轉(zhuǎn)為斷開(kāi)，隨即主、副連鎖開(kāi)關(guān)s 1、s2由斷開(kāi)轉(zhuǎn)為閉合。此時(shí)給定時(shí)器設(shè)定工作時(shí)間，其開(kāi)關(guān)s4就被接通，同時(shí)在調(diào)好狀態(tài)下的功率調(diào)節(jié)器的功率控制開(kāi)關(guān)s 5也處于間歇導(dǎo)通狀態(tài)，其通斷時(shí)間比例由設(shè)置的功率值大小而定，滿(mǎn)功率輸出時(shí)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(guò)保險(xiǎn)絲管F 1、過(guò)熱保護(hù)器ST和s4、sl、s5、s2等加到電機(jī)M I．M 3、高壓變壓器T及照明燈L H等零部件上，爐子開(kāi)始工作。其中，爐內(nèi)照明燈LH點(diǎn)亮，照明爐腔，以便于操作人員觀察爐內(nèi)食物和轉(zhuǎn)盤(pán)等烹飪、工作情況；定時(shí)器電機(jī)M 1轉(zhuǎn)動(dòng)，定時(shí)器開(kāi)始對(duì)微波爐工作B,-M司進(jìn)行計(jì)時(shí)．轉(zhuǎn)盤(pán)電機(jī)M 2通電轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)玻璃轉(zhuǎn)盤(pán)和食物轉(zhuǎn)動(dòng)；風(fēng)扇(冷卻)電機(jī)M 3則驅(qū)動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)．對(duì)磁控管M A G進(jìn)行風(fēng)冷，防止其過(guò)熱而損壞，同時(shí)對(duì)高壓變壓器T和爐腔也有冷卻及通風(fēng)作用I功率控制器開(kāi)關(guān)s 5則按設(shè)定火力值不斷間歇通斷，若設(shè)定火力設(shè)定為最大，則功率開(kāi)關(guān)s5常通。
與此同時(shí)，高壓變壓器T的初級(jí)繞組L l通電工作，在次級(jí)繞組感應(yīng)出相應(yīng)電壓，其次級(jí)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(jí)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(yáng)極、陰極間形成高壓電場(chǎng)，于是磁控管開(kāi)始工作，將電場(chǎng)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(lái)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(jìn)行劇烈震動(dòng)而快速發(fā)熱，這樣食物就被迅速加熱，進(jìn)而被煮熟，達(dá)到微波加熱、烹飪的目的。
當(dāng)?shù)诌_(dá)設(shè)定的定時(shí)時(shí)間時(shí)，食品加熱完成，定時(shí)開(kāi)關(guān)s 4由通轉(zhuǎn)為斷，微波爐的高壓變壓器、各個(gè)電機(jī)和爐內(nèi)照明燈等電源都被切斷，爐子停止工作。如果在沒(méi)到預(yù)設(shè)的定時(shí)時(shí)間時(shí)，為了翻動(dòng)食品等原因而按下?tīng)t門(mén)鈕，此時(shí)，在爐門(mén)被打開(kāi)的瞬間，連鎖安全開(kāi)關(guān)S 1、s2也先后被斷開(kāi)，同樣也切斷了微波爐各個(gè)部件的電源，所以爐子也就停止工作，此時(shí)可安全地進(jìn)行翻動(dòng)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(hù)安全裝置由主連鎖(安全)開(kāi)關(guān)S1、副連鎖(安全)開(kāi)關(guān)s2和監(jiān)控(安全)開(kāi)關(guān)s3等組成，其作用就是為了防止發(fā)生微波泄漏。在按下?tīng)t門(mén)鈕，爐門(mén)將被打開(kāi)時(shí)，連鎖開(kāi)關(guān)S1和s2斷開(kāi)，切斷微波爐電源，保證在爐門(mén)被打開(kāi)瞬間，微波爐即停止工作，這樣就可保證在開(kāi)門(mén)狀態(tài)下微波爐不能工作，微波不會(huì)泄漏，以確保操作人員的安全。
由于連鎖開(kāi)關(guān)S 1、s2存在動(dòng)作失靈或損壞的可能，這時(shí)打開(kāi)爐門(mén)后微波爐可能仍在工作，微波就會(huì)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(xiǎn)，所以一般微波爐中都設(shè)置監(jiān)控(安全)開(kāi)關(guān)，在圖4中就是s 3。s 3與爐門(mén)連動(dòng)，在爐門(mén)打開(kāi)時(shí)閉合，此時(shí)若S 1因失靈而沒(méi)斷開(kāi)，電源仍接通時(shí)，那么s3就會(huì)將微波爐的電源電路短路，燒斷爐內(nèi)保險(xiǎn)絲管F l，強(qiáng)制使微波爐斷電，從而保證了操作人員的安全。s3的設(shè)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(guān)。監(jiān)控開(kāi)關(guān)s 3發(fā)生短路或動(dòng)作失靈等故障時(shí)可能導(dǎo)致微波爐保險(xiǎn)絲管被屢屢燒斷，此時(shí)如果斷開(kāi)或拆卸s3就不會(huì)再燒保險(xiǎn)絲管了，但千萬(wàn)不要誤認(rèn)為其沒(méi)有作用而隨便拆除s 3或改變其位置，甚至主觀臆斷設(shè)置s3是電路設(shè)計(jì)中的缺陷，這是十分錯(cuò)誤的，正確的做法應(yīng)該是及時(shí)換上良好的開(kāi)關(guān)并且確保其動(dòng)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(fēng)扇對(duì)其進(jìn)行吹風(fēng)散‘熱，防止其過(guò)熱而損壞。散熱風(fēng)扇的風(fēng)葉是由電機(jī)M 3驅(qū)動(dòng)的，該風(fēng)扇還對(duì)高壓變壓器和爐腔起到通風(fēng)冷卻作用。盡管有了風(fēng)扇散熱，但磁控管在工作中仍有可能因?yàn)轱L(fēng)扇失靈等原因而過(guò)熱損壞，所以通常在微波爐中還設(shè)置了磁控管自恢復(fù)過(guò)熱保護(hù)器。圖4中的ST就是磁控管過(guò)熱保護(hù)器。它被安裝在磁控管管殼上，動(dòng)作溫度為磁控管管殼允許的極限溫度或稍低，當(dāng)磁控管因故而溫升過(guò)高、達(dá)到此值時(shí)，ST動(dòng)作，切斷電源，從而避免磁控管過(guò)熱而燒壞。過(guò)熱保護(hù)器的動(dòng)作溫度一般為125～150，自恢復(fù)溫度比動(dòng)作溫度低20～40~C。除了在磁控管上設(shè)置過(guò)熱保護(hù)器外，有些微波爐還在爐壁等其他發(fā)熱較厲害的部位設(shè)置了過(guò)熱保護(hù)器，以防止相關(guān)零部件因異常過(guò)熱而損壞。
較典型的帶燒烤功能的機(jī)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(chēng)和表示法與圖4相比有較多不同，大家不妨對(duì)比熟悉一下，這樣對(duì)維修工作有利?，F(xiàn)在的微波爐牌號(hào)和品種很多，由于種種原因，許多國(guó)產(chǎn)和進(jìn)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(ài)好者帶來(lái)了不便。就拿元器件來(lái)講，如圖4中的主連鎖開(kāi)關(guān)s 1在其他電路圖中還可有以下各種稱(chēng)呼：第一連鎖開(kāi)關(guān)、門(mén)栓開(kāi)關(guān)、彈鍵開(kāi)關(guān)(上、下)、連鎖安全開(kāi)關(guān)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(shí)和功率調(diào)節(jié)等控制電路由微電腦擔(dān)當(dāng)之外，其他電路結(jié)構(gòu)和原理與普通機(jī)電型微波爐大體相同。這種電路的實(shí)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(shí)器和功率控制器，因此圖4中的機(jī)電型定時(shí)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(duì)高壓電路的元器件起保護(hù)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(kāi)關(guān)健盤(pán)和時(shí)間、數(shù)字顯示器件等元器件來(lái)組成。微電腦控制電路一般由專(zhuān)門(mén)的低壓電源電路供電。維修實(shí)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(kāi)關(guān)鍵盤(pán)電路和電源電路故障較為多見(jiàn)。
六、新型智能微波爐設(shè)計(jì)
1、智能微波爐的定義
智能微波爐也可以稱(chēng)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(shù)、微處理器、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等新技術(shù)，具備傳統(tǒng)微波爐控制和操作功能的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感知功能以及用戶(hù)的遠(yuǎn)程控制查詢(xún)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(gè)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(gè)部分。在查詢(xún)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(shí)在工作過(guò)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(jìn)行及時(shí)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(chǔ)一定的菜譜，但是存儲(chǔ)空間有限。云端具有龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以存儲(chǔ)大量的菜譜，同時(shí)獲取最新菜譜信息，對(duì)原來(lái)的菜譜進(jìn)行更新，并及時(shí)告知用戶(hù)。除此之外，云端可以記錄用戶(hù)在物聯(lián)網(wǎng)微波爐上的操作，將這些信息進(jìn)行歸類(lèi)處理后，在智能微波爐生成用戶(hù)喜歡的設(shè)置模式，并根據(jù)用戶(hù)的生活習(xí)慣及時(shí)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(shè)備主要包括手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備和電腦。用戶(hù)通過(guò)控制終端可以隨時(shí)接收他人和專(zhuān)家推薦的菜譜。對(duì)于加工工序復(fù)雜的菜譜，用戶(hù)不必頻繁地跑到物智能微波爐面前去操作，通過(guò)手機(jī)便可方便地切換下一步程序。同時(shí)手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)微波爐保持同步的工作狀態(tài)，用戶(hù)也可以打開(kāi)手機(jī)隨時(shí)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(shí)推送到用戶(hù)的控制終端，供用戶(hù)查看。同時(shí)在終端的操作信息也會(huì)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(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估微波爐的開(kāi)發(fā)周期與PCBA價(jià)格。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語(yǔ)音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的開(kāi)發(fā)能力涵蓋了PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)等軟硬件設(shè)計(jì)。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS方案開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙音頻開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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