烤箱温控器控温方式

蔡建平 黄发喜

（晶辉科技（深圳）有限公司 广东深圳 518128）

1 引言

家用烤箱可以用来烤制各种食品，一般烤箱在空烧时稳定后的平均炉芯温度在230-260℃之间。烤箱的温度控制有两种类型，一种是机械式控制温度方式（用温控器控制温度），另一种是电子式控制温度方式（IC加热敏电阻控制温度）。

2 机械式控温方式

机械式烤箱由温控器、定时器、发热管、箱体、刚化玻璃门、搁架、烤盘、旋钮等组成的。温控器是用来控制温度的；定时器是用来控制时间的；发热管是发热体用来加热食物的；（发热管的外壳大多采用不锈钢管，发热管的内部绕有发热丝用镁粉绝缘和导热。）搁架、烤盘是用来装食物的；旋钮是用来调节温度、时间的。当需要烤食物时，只要选好所要的温度及烘烤时间，接通电源就可烤食物了。

机械式烤箱温控器最常用的是双金属片式温控器，（双金属温控器是利用双金属片在不同的温度情况下弯曲程度不同，来控制温控器的银粒接通和断开实现通断电的装置）也有用液涨式温控器（液涨式温控器是利用液体热膨涨原理实现温控器的银粒接通、断开装置）。

机械式烤箱温控器的温度及位置的确定是十分重要的。一般来说不用辅助加温的温控器，温度选的越高温度控制就越准，炉芯温度的波动就越小。

机械式烤箱温度控制有六种方式：

（1）温控器固定在铝板上，铝板固定在烤箱的侧壁外侧，在侧壁外侧与铝板之间涂一层导热膏以便更好的传递温度，如图1所示。温控器为了选择在相对高的温度区域，如果没有其它障碍物会选择在侧板的中部上部，由于离控制面板比较远，存在旋钮无法直接控制温控器现象，因此在旋钮与温控器之间需要用连杆联接。因连杆与旋钮、连杆与温控器之存在配合间隙，因此存在控制误差。

连杆有金属连杆和塑料连杆两种，金属连杆优点是在高温下不变形强度好，不会老化，但只能在一定范围内调整角度。塑料连杆由PP或PA制造，优点是加工方便，可允许有较大的挠度，与轴的配合尺寸精度高。缺点是耐温低，长期在高温情况下变软，强度下降，导致控温不准。图1所示：1为旋钮（材料为PA，旋钮上有轴轴与2连杆的一端连接）；2为连杆；3为温控器（温控器的铜头与2连杆的一端连接）；4为导热板（导热板材料为铝板，导热板用螺栓、螺母与烤箱的侧板连接，另一端与温控器连接，起传热作用）。

装配时温控器与导热板的接触面积、导热板与烤箱侧板的接触面积及导热膏涂抹的厚薄、涂抹的面积都会影烤箱的炉芯温度。做过测试，涂导热膏与不涂导热膏烤箱的炉芯温度能相差十几摄氏度。所以涂好导热膏很重要，要涂抹均匀。另外导热板与烤箱侧板、导热板与温控器连接时一定要加弹簧垫。以防止长期使用螺丝松动而控温不准。

（2）温控器不用导热板，直接将温控器固定在烤箱的侧壁上，在烤箱的侧壁上开一个与温控器双金属片形状相仿的孔，温控器的双金属片直接感受烤箱内部温度。温控器的控制是用一对锥形齿轮，齿轮与控制面板上的旋钮连接是用连杆。这种炉芯温度控制方式能更直接的控制炉芯温度，效果比第一种方式好，但结构要复杂、成本要高、调整温控器的间环节多。如图2所示：1旋钮；2连杆；3锥形齿轮A；4锥形齿轮B；5连接板；6温控器；7烤箱侧板。

这种方式也还存在连接误差，但温度控制要比第一方式准确，温差也小。

（3）铝导热板一端固定在烤箱发热管上，另一端固定温控器。这种控温方式炉芯温度的温差较小（通断时间短使炉芯温度高低温差值减小）。如图3所示导热板的一端在烤箱炉膛内并固定在发热管上，另一端固定在温控器上。连杆用0.7的电解片冲制，一端与温控器的铜头连接，另一端与旋钮连接。旋钮上有扁轴与连杆配合连接。

这种控温方式导热板只能与一根发热管连接，使烤箱有些功能有局限性。一般烤箱都是由上、下两根发热管组成的，分别装在烤箱箱体的上、下板上。烤箱有两根发热管同时发热的功能，还有只上发热管发热或只下发热管发热功能。因为导热板只能与一根发热管连接，这样另一根发热管发热时温度将不受温控器控制。

（4）直接将温控器固定在控制面板上如图4所示：旋钮直接装在温控器的铜头上，旋钮与温控器之间有弹片，用来消除了温控器铜头与旋钮的间隙。在温控器的双金属片上方先固定铝板，铝板的别一端固在烤箱的侧壁的内侧。因这种方式离烤箱的高温区远，感温不敏感，温度波动较大。为了减少温度波动大，在温控器端的铝板上方，增加一个瓷板，瓷板上绕有发热丝，该发热丝与烤箱的发热管是串联关系。温控器导通工作时发热管发热同时瓷板发热丝也发热，瓷板发热丝发热使温控器得到额外的温度补偿，使温控器提前跳断，这样可缩短温控器的跳断时间，减少烤箱炉芯温度的温差。

在选择好温控器的温度后，调整瓷板发热丝的阻值及选择不同的绕制孔位来控炉芯温度。这样如果温控器本身有一些误差可通过瓷板发热丝的发热量和发热位置来补偿。当然温控器的温度一致性很重要，偏差不要太大。有时为了保证烤箱的温度更准确可以把温控器的温度上、下差分开。温控器的上偏差一组、下偏差一组，不同组用不同的发热丝绕法，来保证烤箱的炉芯温度在允许的公差范围内。

图4所示：1为烤箱侧壁；2导热板（材料为1.5厚的铝板，用螺栓、螺母与烤箱侧壁连接，另一端与温控器连接）；3温控器；4瓷板（瓷板上绕有发热丝，为了保证电器安全可在瓷板与铝板之间加一层云母片）；5弹片（材料65锰成形后热处理保持弹力，用来消除温控器铜头与旋钮孔之间的配合间隙，并保证一定的拉拔力）；6旋钮（材料PBT、PA）；7温控器铜头。

也有在温控器的双金属片上直接绕发热丝或焊接发热丝，这种方式成本低，但温度器控制的灵活性和准确度不如瓷板式控制方便。如果在装配后测温不合格将会造成停产更换温控器。

（5）液涨式温控器控制烤箱温度如图5所示。液涨式温控器不是用双金属感温的，而是利用液体膨胀原理。当烤箱温度发生变化时，使温控器感温探针部内的液体产生相应的热胀冷缩，与感温部连通一起的膜盒产生膨胀或收缩。通过杠杆原理带动开关通断动作达到控温的目的。这种温控器装配方便，控温准确，装配时可紧贴在烤箱的侧壁上，也有装在烤箱的内胆后板的内侧。但这种温控器成本要高，比双金属片温控器贵几倍。但装配简单方便，装配成本低。温度控制要比双金属片温控器准确。

（6）无温控器的烤箱：这种烤箱容积和功率不大，没有温控器，只有一个定时器。实际上烤箱在烤肉时烤箱炉芯温度不高。做过测试，16升烤箱、1500W功率，温控器短路空烤时炉芯温度可达350℃。在烤肉的情况下炉芯温度也只有170℃左右，在肉的表面烤焦的情况下才达到210℃左右。不需要调温烘烤食品时，选用这种烤箱比较实用。

这六种机械式控温方式，液涨式温控器控制烤箱温度最准确，下来是温控器+导热板+瓷板的控温方式。

3 电子式烤箱控温方式

电子式烤箱是由按键、发热管、箱体、刚化玻璃门、搁架、烤盘、托盘、变压器、热敏电阻、IC、电阻、电容、三级管、二级管、继电器、LCD或LED等组成的。变压器是提供低电压供继电器工作，并经滤波整流稳压后为IC提供电源；热敏电阻是感温器件可装在烤箱侧板的内侧（在炉膛内）；IC是温度控制的核心，用来对外来信息判断、比较后发出指令；继电器起开关作用，用来控制发热管发热还是不发热；LCD或LED起显示作用，可显示所需要的温度、时间等其他信息。

电子式烤箱温度控制原理：温度控制是用按键先设定好所需温度及时间，当通电加热时由热敏电阻探测烤箱的炉内温度。当热敏电阻探测到的温度值（实际是热敏电阻的阻值随温度变化值）与IC设定值相等或大于设定值时，IC发出指令，通过放大电路给继电器让继电器停止工作使发热管断电。当炉温降低后热敏电阻阻值小于设定值时，IC发出指令让继电器工作使发热管通电发热。如此反复进行。

由于热敏电阻误差要比双金属片温控器小的多，且感温灵敏度要高的多，因此温度控制要比双金属片温控器准确的多，炉芯温度温差也小的多。所以在生产制造中很少有温度控制不准的质量问题，也不需要在线测温(机械式烤箱必须在线测温，挑出温度不良品)。

电子烤箱如果用LCD显示，可显示时钟、温度选择并出现相应的图标、高档的可实现菜谱存储、记忆。

热敏电阻是用不锈钢钢壳包裹，固定在烤箱的内侧壁上如图6所示。电子烤箱控温方框图见图7。

4 小结

机械式烤箱控温方式简单，但要想获得较高的控温精度比较困难，生产过程中需要在线测温，会有一定比例的温度不良品。机械式烤箱所选温控器温度越高温度控制精度越高。电子式烤箱能获得较高的控温精度，生产过程中可不必在线测温，只需抽查，用LCD显示产品档次高，使用方便。