苏泊尔电压力锅改为酸奶机的原理与方法

武警河南总队网管中心　决　蒙

苏泊尔电压力锅改为酸奶机的原理与方法

武警河南总队网管中心决蒙

目前市场上卖的或赠送的酸奶机容积较小，并且只能用酸奶机厂家提供的塑料内胆制作酸奶，在制作酸奶的量与分装上很不方便，为此，对家中的一款苏泊尔CYSB50YC10-100电压力锅进行改制，成功把该锅的保温功能改为（加装）酸奶机功能，在制作酸奶时，既能使用大容积的5升内胆直接制作，又能把加入酸奶引子的牛奶先分装到专用酸奶小瓶子中封口，再放入加了水的内胆中制作，实现了制作酸奶量可大可小，分装非常方便。

一、酸奶机工作原理

酸奶是牛奶中按一定的比例加入成品酸奶作为引子或牛奶中直接加入酸奶菌粉，在约41℃环境中发酵一定时间而成的乳制品。酸奶机就是把待发酵的奶制品加热到41摄氏度左右并长时间保持该温度的恒温设备。

二、苏泊尔电压力锅保温功能分析与测试

苏泊尔CYSB50YC10-100电压力锅采用微处理器控制与处理，具有煮饭、炖肉、保温等功能，煮饭、蒸米、炖肉等功能会使锅内温度上升很高，压力最大达到70千帕，经过一定时间的高温高压后停止加热，慢慢降温降压并自动转入断续加热保温，也可加电后直接按保温档功能，使内胆中的物品慢加热并最终保持在某温度范围内。为了测出保温的最终温度，使用密封防水探头并用长线与液晶显示屏相连的ST-1A测温计，把探头放入锅内内胆水中，轻轻合上锅盖（不旋转锅盖，防止夹断温度探头线），直接按保温档进入保温状态，随后听到锅内的继电器闭合加热，锅内温度开始上升，而后，听到继电器每隔一段时间响一次，反复断开加热与加热，半个小时以后查看，温度一直保持在66℃与69℃之间。这说明该锅的保温档最终保温温度为67±2℃，用于保温食物可以，但用于制作酸奶时温度太高。

三、测温盘的测试

打开该锅底盖查看，发现加热盘中心孔内有一带弹簧的铝质倒蘑菇形圆柱（圆柱中心引出两根黑色线通向电脑板），估计是内部封装有热敏电阻的测温盘（本文暂称为测温盘），但由于电脑板安装在侧面，非常难拆缷，故只能采用别的办法进行测试。该锅不放内胆时，测温盘在弹簧力作用下与加热盘直接接触，此时测温与控制加热可防止干烧。放入内胆后，测温盘被下压与加热盘脱离，仅与内胆接触，此时测得的温度是内胆的温度，微处理器对胆内物品进行测温后按预设程序进行加热控制。

断电后在测温盘两根引线适当位置剥开微小部分，分别焊接导线引到锅外进行测量（注意：该压力锅的低压供电部分采用电容降压，所有连线均带有高压，所以进行以下操作时必须保持人体与高压或低压电源的隔离。引到锅外的线与其它元件最好焊接在电路板上，测量时手拿无覆铜的部分）。把压力锅接通电源并选择保温功能，常温下测两根线之间有4.4V的电压，随着胆内温度的上升，此电压降低，这说明测温盘内极有可能是一负温度系数的热敏电阻，因其上带有直流电压和串接有其它阻容元件，所以不能在路测量热敏电阻的阻值。

为了方便测量与表述，这里把测温盘通向微处理器电压较低的黑色线叫做A线，把测温盘通向微处理器电压较高的另一根线叫做B线，A线上引到锅外线的焊点称为a点，从a点引向锅外的线称为a线；B线上引到锅外线的焊点为b点，为了进一步测量，在b点处切断B线，通向测温盘的断点称为c点，另一断点仍称为b点，从b点、c点引到锅外的线分别称为b线、c线，在锅外，b线、c线之间加一开关K进行测量，如图1所示。

图1　锅外测量引线

闭合开关K，压力锅（内胆加入2升水）接通电源并选择保温功能，半小时后压力锅达到保温状态。当温度降到66℃左右时，微处理器开始再次加热，一分钟内继电器会通断共约4至6次，而后在较长一段时间内不再通断，这时查看温度计，当温度达到最高时（约69℃），迅速断开开关K，测量a线与c线两者之间的电阻并记录下来，而后闭合开关K。经多次测量，温度越高，a线与c线两者之间电阻越小，最小可达到18千欧。在测量阻值时（断开K），顺便测量ac之间的电压，一直为0V，这说明，测温盘内确实是一个负温度系数的热敏电阻。

几个关键温度点的阻值测量：

（1）温度达到最高时（设为T1）断开开关K测ac之间的阻值（设为R1，测量时断开K，下同）。经多次测量求平均值，取T1=68℃，R1=18.4千欧。

（2）保温时，温度逐渐降低，当降到某个温度点（设为T2）继电器第一次响声时（再次加热开始的瞬间），迅速测量ac间的阻值（设为R2）。

（3）测量完毕后闭合开关K，压力锅会按照加热5∽8秒，停止加热16∽30秒的顺序重复3次左右。测量继电器最后一次响声时（一般为第四或第六响声）温度（设为T3）以及此时ac间阻值（设为R3），测完R3后立即闭合开关K，在50秒钟之内继电器不再有响声，就认为T3与R3测量完毕。T3、 R3是一组重要数据。经过测量，本文取T2=66.1℃，R2=19.6千欧，T3=67℃，R3=19.1千欧。

（4）断开K后，锅内温度降到40℃时（设为T4）测ac之间的阻值（设为R4）。本文取T4=41℃，R4=52.08千欧，R4是本文第二个重要数据。

四、功能改制原理与参数计算

功能改制原理与分析：本次主要是把压力锅的保温功能改为制作酸奶功能，换句话说就是要把压力锅的保温温度由66℃调整到41℃。从上面的测试可以看出，微处理器只要测量到热敏电阻阻值变小到19.1千欧时（实际上系统测得的是热敏电阻上的电压值），就认为保温温度达到了最高加热温度T3=66.7℃，立即停止加热；微处理器一旦测量到热敏电阻阻值变大到19.6千欧，就认为保温温度降到了最低温度T2=66.1℃，就开始加热，如此反复，达到保温效果。微处理器没有直接测量温度，而是通过测量热敏电阻的电压大小，来间接判断温度的高低。因此，改制的办法就是在温度达到41℃时，想办法改变此温度点对应的ac间阻值为19.1千欧，就可以停止加热；在温度降到40.5℃，想办法改变此温度点对应的ac间阻值为19.6千欧，就可以继续加热，从而使保温温度达到41℃左右。

参数计算：在41℃，Rac=52.08千欧，若要使此时的Rac=19.1千欧，经计算，只要在热敏电阻上并联上一个Rx=30161欧的电阻即可，因手头没有如此精确的电阻，就用一个30千欧的电阻取代Rx。热敏电阻并联上30千欧的电阻后，反向推算二次启动加热时热敏电阻阻值为56538欧，此时温度为39.7℃左右。

五、功能验证

在ac间焊接一个30千欧的电阻，闭合开关K，内胆加入2升冷水放入锅内，放置好温度探头，合上上盖，选择保温功能，开始对改制后的保温温度进行检验。反复加热约11分钟后第一次达到最高温度T1=41.97℃，大约过了8分钟，胆内温度降到T2=40.5℃时开始了第二次的保温加热；第二次T1=43.4℃， 大约过了10分钟，胆内温度降到T2=40.6℃时开始了第三次的保温加热…，经过监测，胆内温度一直保直在40.3℃至42.9℃之间，功能改制基本算是成功。

功能改制虽然成功，但实际中有几点与前面计算不太符合：一是保温时最低温度时的再次加热温度，通过前面的计算应在39.7℃，而实际在40.4±0.2℃，这个“没想到”不但不影响41℃保温功能，反而更能精确控制了保温效果；二是改制后的最高温度T1，多次测得的T1不尽相同，最高的达到43℃，有点高，也有点担心，这是因为温度达到T2时加热盘虽停止了供电不再加热，但加热盘的高余热会继续对内胆加热。后来通过胆内多加水使T1的摆动幅度有所降低，最高达到42.5℃。三是改制前在测ac之间的电压时，一并测量了ab之间的电压，K断开时，ab间电压一直为5V，K闭合时，测ac即ab间的电压得到几组数据，通过计算发现b点与+5V电源间不是纯电阻电路，所以文中既不能使用分压法分析，也不能使用电流乘以电阻的方法分析电压。

六、电压力锅原功能的保留

测温盘并联30千欧的电阻后，压力锅的煮饭、炖肉、67℃的保温等功能将受到影响，为了保留原有功能，采用30K电阻串一开关再并联的方法进行解决，最终改制的电路如图2所示。

图2　改制后的引线与加装元件

在图1的基础上，锅内b、c两点焊接在一起称为b点，去除c线，保留a、b两根引线，30K电阻一端焊接在a线上，另一端焊接在开关K的一个端子，开关K的另一个端子焊接在b线上。在锅底的塑料外壳适当位置挖一长方形小孔，容纳下开关K的拨动塑料片，并可左右拨动，而后用镙丝从锅底外部把开关K固定在锅底塑料内部，开关K闭合一端标记为“酸奶”，断开一端标记为“正常”。制作酸奶时，开关K的拨动片拨到“酸奶”端，并选择保温功能；其它时间拨到“正常”端，可以使用压力锅的原有功能。

决蒙，武警河南总队网管中心工程师。