电机驱动滑架技术与应用

陈华金

（晶辉科技（深圳）有限公司 广东深圳 518055）

1 引言

长期以来，自动控制的产品都与机械结构和控制电路的发展有着极为密切的联系，电机驱动滑架技术正是随着自动控制技术的发展而发展，开始被用于普通家电产品上的一种基础技术，电机驱动滑架技术可以广泛用于多士炉、电炸锅等家电产品。

由于多士炉是欧美国家家庭的主要厨房家用电器，电机驱动滑架技术结合由MCU组成的电子控制技术的优点，构成的电机驱动多士炉技术，不但提高了产品的自动化程度，还提供了更为便利的使用方式，克服了普通多士炉在同一台机上，不能烘烤多种重量面包的缺点，加快了多士炉智能化设计的进程。

2 电机驱动滑架技术基本工作原理

以应用于多士炉为例，图1是电机驱动自动多士炉，其电机驱动滑架代替现有普通多士炉中的面包滑架，将多士炉中的托架固定在电机驱动的滑架上，结合由MCU构成的控制电路，就组成了电机驱动自动多士炉产品。

如图1～图4所示，当接通多士炉的电源后，人工将面包片放入烤面包槽中，MCU控制电路首先判断多士炉上滑架的上限位开关、下限位开关的工作状态，判断滑架是处于上限位置还是下限位置。若当滑架处于上限位置时，只要按一下控制板上的启动键，MCU就会使控制电机通电工作的继电器接通，电机开始转动，电机输出轴的旋转会使电机输出轴上安装的摇杆作360度的旋转。这时，由于摇杆的旋转，摇杆上的滑轮压迫滑架的水平凹槽的下凸缘，使滑架在穿过滑架的立轴中作垂直运动，从而将滑架压下使其沿着立轴作垂直向下移动，将滑架上的托架托着的面包下移到烤面包炉的底部。当滑架下移到下限位置时，下限位开关断开，MCU使控制电机的继电器断开，电机停转。此时，MCU控制接通发热装置的继电器工作，将发热装置的电源接通，使发热装置通电发热。多士炉开始烘烤面包，MCU控制定时器开始计时。当烘烤面包时间达到设定的时间后，MCU控制接通发热装置的继电器断开，发热装置断电，发热装置不再发热。MCU使控制电机的继电器工作，电机通电开始转动。设于水平凹槽里的滑轮压迫滑架上的水平凹槽的上凸缘，使滑架向上移动，将烤好的面包上升。当滑架上移到上限位置时，滑架和托架托起面包回到上限位置（即正常位置）上，上限位开关断开， MCU使控制电机的继电器断开，电机停止转动。这样即完成了多士炉的一个自动下移和提升面包的烘烤过程。

由于这种电机驱动多士炉滑架技术的实现，从结构上看，保持了普通多士炉的简单结构。从外观上看，符合欧美人的审美观，小巧精美。顺应了人们需要的结构简单、外形美观、价格低廉的智能化多士炉的理念，这是电机驱动多士炉滑架技术的发展方向。

3 电机驱动滑架技术的研究现状和趋势

3.1 电机驱动滑架技术的研究现状

多士炉的技术最早发源于欧洲。最早期的多士炉是安装了发热片的两个发热板。将面包放在两个发热板的中间，两块发热板夹住面包进行烘烤。后来，人们在原来多士炉里增加了面包滑架和托架，采用双金属片温度传感器控制烘烤面包的时间，实现了多士炉烘烤面包的初步自动化。直到20世纪90年代初，随着电子技术应用日趋成熟，人们把电子技术引入多士炉。采用电子技术控制多士炉的烘烤时间和滑架的升起，提高了控制精度、可靠性和生产效率，降低了生产成本，给多士炉带来了革命性的进步。

随着MCU控制技术的成熟，智能化、自动化家用电器进入人们的生活，设计人员开始设计滑架能自动升降的自动化多士炉。最初，滑架自动升降的结构主要采用直流电机驱动皮带来移动滑架，或采用直流电机与齿轮、齿条配合的结构来移动滑架，因为其零件制造和装配工艺的精度要求高，生产制造困难，部分零件寿命短，可靠性低等问题，而未能投入批量生产。

随着对电机驱动滑架技术研究的不断深入，人们开始通过创新思维来解决滑架移动的可靠性和成本问题，利用交流永磁同步电机作为驱动元件与简单的机械结构配合，将电机输出轴的旋转运动转换为滑架的直线运动，达到了电机驱动滑架的目的。通过MCU控制而完成滑架的自动升降，实现了结构简单，成本低廉，可靠性高，无噪声，生产制造容易的目标，使电机驱动滑架成为多士炉、电炸锅等智能化和自动化家电的驱动技术。

3.2 电机驱动滑架技术的研究趋势

随着电机技术的高速发展，设计人员认为要实现结构简单，成本低，可靠性高，无噪声，生产容易的电机驱动滑架技术，关键技术在于电机与滑架结构之间的技术。（1）电机技术的发展日新月异，为实现不同需求，电机正朝着小型化、多样化发展，新型直流电机将为电机驱动滑架提供了控制方便、价格低廉的可能。（2）高精度控制机械加工设备的不断完善和普及，为滑架传动部件更高精度的加工提供了可能。（3）MCU控制技术为电机驱动滑架的控制提供了便利。

3.3 电机驱动滑架技术的应用

电机驱动滑架技术可以广泛用于家用电器领域具有升降动作的电器，如：智能化控制油炸锅，采用MCU智能控制系统和电机驱动滑架技术，能够精确控制油炸锅中油的温度和提升油炸食品的时间，保证被炸食品的色、香、味及口感。另外，如果采用MCU控制系统和电机驱动滑架技术结合用于电机驱动带盖多士炉，通过电机驱动滑架来驱动盖组件，实现盖的开合和面包在多士炉中的升降。为实现多士炉的节能、安全、卫生和智能化、自动化控制提供了条件。

4 结语

采用电机驱动滑架技术和MCU控制技术的多士炉，可以实现自动化和智能化控制。采用电机驱动滑架技术和MCU控制技术的电炸锅，可以实现人工控制难以达到的油炸食品的质量效果。电机驱动滑架技术应用于电机驱动多士炉、电机驱动带盖多士炉、电炸锅及需要升降的家用电器上将能有效提升产品的品质和自动化程度，将具有重要的工程应用意义和巨大的商业价值。