面包片烘烤器产品耐久性试验装置的研制开发

王 泉 刘 毅 张晓峰 韩天驹 王弘达 咸美玲

（1.山东省计量科学研究院 济南 250014；2.山东鲁泰天然气有限公司 潍坊 262500）

引言

面包片烘烤器，又称多士炉，它是一种专门用于将切成片状面包重新烘烤的电热炊具。

近年来，随着我国居民生活水平的不断提高，面包片烘烤器等小型厨电产品迅速得到普及，其质量水平直接关系到人员和财产的安全。

耐久性试验是面包片烘烤器安全测试的重要项目，主要是通过对面包片烘烤器产品在额定输入功率及正常工作条件下进行连续的、长时间的耐久性试验达到检验其安全性能的目的。然而，耐久性试验在试验过程中也存在受到的人为操作因素较多、检测人员劳动强度较大、检测效率偏低等问题。

图1 面包片烘烤器

因此，有必要研制一款面包片烘烤器耐久性试验装置，以减少人为操作因素，降低检测人员劳动强度，提升检测效率。

1 面包片烘烤器耐久性试验现状

耐久性试验是面包片烘烤器安全测试的重要项目，是面包片烘烤器产品安全标准GB 4706.14-2008《家用和类似用途电器的安全烤架、面包片烘烤器及类似用途便携式烹饪器具的特殊要求》、IEC60335-2-9-2019Household and similar electrical appliances - Safety - Part 2-9: Particular requirements for grills,toasters and similar portable cooking appliances规定的检测项目，主要是通过对面包片烘烤器产品在额定输入功率及正常工作条件下进行连续的、长时间的耐久性试验达到检验其安全性能的目的。然而，耐久性试验在试验过程中也存在受到的人为操作因素较多、检测人员劳动强度较大、检测效率偏低等问题。

2 面包片烘烤器产品安全标准对耐久性试验的要求

面包片烘烤器产品中涉及耐久性试验的主要条款为：GB 4706.14-2008《家用和类似用途电器的安全烤架、面包片烘烤器及类似用途便携式烹饪器具的特殊要求》、IEC60335-2-9-2019Household and similar electrical appliances - Safety - Part 2-9: Particular requirements for grills, toasters and similar portable cooking appliances中的第19.101条款。

主要内容为：

19.101 面包片烘烤器在额定输入功率及正常工作条件下进行6个周期的试验，但其中不放面包片。

6个周期结束后，将其冷却到室温，可以使用强制冷却。

然后，试验反复进行500次。

试验后，器具应能继续工作并且无明显的变形。电气连接不应松动且应能经受16.3的电气强度试验。

3 研制方案

3.1 研制的依据及原理

本次研制的面包片烘烤器产品耐久性试验装置主要依据GB 4706.14-2008《家用和类似用途电器的安全烤架、面包片烘烤器及类似用途便携式烹饪器具的特殊要求》、IEC 60335-2-9-2019Household and similar electrical appliances - Safety - Part 2-9: Particular requirements for grills, toasters and similar portable cooking appliances中的第19.101条款规定的检测方法及检测要求开发而成，采用PLC控制技术及PID控制算法，将红外线测温系统、强制冷却降温系统、自动试验控制系统、数据监测系统、数据记录系统等有效结合，从而达到自动进行面包片烘烤器产品耐久性试验的目的。

3.2 研制的主要技术指标与技术参数

1）主要技术指标

本装置可实现面包片烘烤器产品耐久性试验的自动化控制，可通过监测被测面包片烘烤器的工作电流状态，自动控制完成6个周期的无负载运行试验，同时自动监测被测面包片烘烤器内部温度，并进行温度判定，自动进行后续试验，试验进行500次自动停止，从而提高该试验的检测效率。

2）主要技术参数

工作电源：220 V～、50 Hz；

输出功率：2 kW；

间隔时间、冷却时间：0～999.9 s可调；

烘烤次数、循环次数：0～9999可调；

测温范围：0～400 ℃，精度1 ℃。

3.3 电气原理图（见图2）

图2 电气原理图

3.4 装置整体结构（见图3）

图3 装置整体结构

本装置主要有红外线测温系统、强制冷却降温系统、自动试验控制系统、数据监测系统、数据记录系统组成。

3.5 装置的主要功能介绍

1）样品开关自动通断功能

本装置利用驱动机构控制试验手指，可自动实现对试验样品的开关通断控制。

2）试验手指位移设置功能

本装置通过触摸屏来设置试验手指的位移参数，确保可适用绝大多数面包片烘烤器的耐久性试验。

3）多功能通用夹具功能

本装置采用多功能通用夹具，可夹持不同试验样品，通用性强。

4）试验参数设置功能

本装置可分别设置下降位置、试验手指速度、冷却温度、温度补偿、循环次数、试验次数、冷却时间等试验参数。

5）样品通断电检测功能

本装置通过监测试验样品的工作电流状态，自动判断其的通断电状态，从而自动运行试验。

6）强制冷却功能

当装置判断试验品为断电状态后，自动启动冷却风扇，对试验样品进行强制冷却降温。

7）温度检测功能

本装置可实施监测试验样品内部温度，当其内部温度降至室温后，自动进行下一周期试验。

8）实时显示功能

试验过程中，本装置可实时显示试验手指位移、温度、冷却时间、循环次数、试验次数等信息。

9）自动存储记录功能

试验结束后，本装置可自动存储试验数据。

4 主要技术创新点

1）本装置通过监测被测面包片烘烤器的工作电流状态，自动进行6个周期的无负载运行试验。

2）本装置在完成6个周期的无负载运行试验后，自动启动冷却风扇强制冷却降温。

3）本装置配有红外线测温装置，测温范围：（0～400）℃，精度1 ℃，并具有温度判别功能，监测被测面包片烘烤器冷却至室温后，自动进行下次试验。

4）本装置具有自动记录试验次数功能，可自动完成500次试验。

5）试验结束后，本装置可自动存储试验数据。

5 解决的技术关键问题

1）通过PLC控制技术，实现了对被测面包片烘烤器工作电流的监控，自动控制完成耐久性试验。

2）通过PLC控制技术及PID控制算法，实现了完成6个周期的无负载运行试验后，自动启动冷却风扇强制冷却降温。

3）配有了红外线测温装置，测温范围：（0～400）℃，精度1 ℃，并通过PLC控制技术及PID控制算法，实现了温度判别功能，监测被测面包片烘烤器冷却至室温后，自动进行下次试验。

4）实现了自动记录功能。

6 装置操作简介（图4）

图4 耐久性试验布置照

1）将试验样品放置在试验平台上，并将其开关置于试验手指正下方。

2）将试验样品的插头插在右侧的插座上。

3）打开电源，进入触摸屏参数画面，按手动下降按钮，机械手指开始下降，当机械手指按压试验样品开关至试样通电正常运行时，记下当前位置，将当前的位置输入到下降位移设置中，将机械手指上升，复位试验样品开关。

4）移动试验样品周围的夹具将其夹紧。

5）设置冷却温度（冷却到常温的温度）、试样次数、循环次数、冷却时间（每次试验次数的间隔时间）、打开试样通电检测（检测开关按下后是否通电）

6）设置完成后进入控制画面，如果机械手不在原点按回原点、按计数清零按钮把上次做的试验次数清零。

7）按启动按钮自动开始运行、系统按照设置的试验次数及循环次数运行，达到循环次数后系统自动停止。

8）试验结束后，本装置显示试验完成，并可自动存储试验数据。

7 结语

综上所述，本文依据面包片烘烤器产品的安全标准GB 4706.14-2008《家用和类似用途电器的安全烤架、面包片烘烤器及类似用途便携式烹饪器具的特殊要求》、IEC 60335-2-9-2019Household and similar electrical appliances - Safety - Part 2-9: Particular requirements for grills,toasters and similar portable cooking appliances中对耐久性试验的要求，研制开发了一款面包片烘烤器耐久性试验装置。

该面包片烘烤器耐久性试验装置可减少人为操作因素，降低检测人员劳动强度。通过实际测试表明，使用该试装置，可满足标准的试验要求，实现试验过程的自动化，提高检测的工作效率。