家用燃?xì)庠罘罓C提醒功能的應(yīng)用研究

劉 均 馬朝陽 廖玲麗

（杭州德意電器股份有限公司 杭州 311215）

前言

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，越來越多用戶重視燃?xì)庠钤谑褂脮r(shí)的安全問題，從熄火保護(hù)安全裝置[1]到燃?xì)庑孤秷?bào)警[2]、再到帶有防干燒[3]功能的出現(xiàn)，越來越多新技術(shù)應(yīng)用到家用燃?xì)庠罹遊4]上，極大地增加了使用的安全性。然而在用戶調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，意外燙傷一直是困擾用戶的幾大難題之一，誤觸鍋支架、火蓋則是燙傷的主要原因。用戶在清洗過程中，并不能很明確的知道火蓋、鍋支架等部件是否已經(jīng)降到可觸碰溫度范圍，從而導(dǎo)致燙傷事件的發(fā)生。針對(duì)用戶在使用過程中或者使用完畢后燃?xì)庠畹姆罓C提醒這一問題點(diǎn)，目前是一個(gè)空白區(qū)域，未見相應(yīng)的技術(shù)研究及實(shí)驗(yàn)測試。

1 防燙提醒功能控制原理

防燙提醒功能主要由溫度傳感器、防燙指示燈、脈沖控制器組成，控制原理見圖1。防燙提醒功能主要是通過溫度傳感器來感應(yīng)灶具表面溫度的變化，同時(shí)反饋給主控制系統(tǒng)，并由主控制系統(tǒng)根據(jù)反饋的溫度，進(jìn)而判斷是否為高溫狀態(tài)，并通過防燙指示燈來提醒用戶。

圖1 控制原理方框圖

溫度反饋過程參數(shù)如下：

1）溫度傳感器放置于灶具玻璃面板正下方，通過檢測溫度傳感器傳回的電阻值，檢測灶具玻璃面板溫度。

2）任意情況下關(guān)火后若溫度高于40 ℃則指示燈閃爍（最高優(yōu)先級(jí)），若溫度高于90 ℃則指示燈常亮。

3）點(diǎn)火后開始計(jì)時(shí)，并記錄溫度傳感器溫度值，若2 min內(nèi)關(guān)火，檢測關(guān)火時(shí)溫度傳感器溫度值，若溫升大于2 K，則指示燈主動(dòng)閃爍10 min。

4）點(diǎn)火2 min后關(guān)火，關(guān)火后指示燈均主動(dòng)閃爍20 min，20 min后若溫度傳感器溫度高于40 ℃則繼續(xù)閃爍至溫度降低至40 ℃以下。

5）指示燈閃爍時(shí)間最長為40 min。

6）指示燈暫滅時(shí)間:暫亮?xí)r間=1.5:1。

7）熱敏電阻參數(shù)：R（25 ℃）=（10±1 %）kΩ，B（25/85）=（3 435±1 %）K，各對(duì)應(yīng)阻值可查詢供應(yīng)商提供的規(guī)格書。

2 防燙提醒功能的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)測試

2.1 實(shí)驗(yàn)方案介紹

將溫度探頭固定在玻璃面板正下方位置來檢測溫度，并通過實(shí)驗(yàn)來測定灶具臺(tái)面各部件溫度的變化，通過它們不同位置溫度差值曲線，來分析各部件到達(dá)安全溫度所需要的時(shí)間，進(jìn)而來確定反饋給主控制系統(tǒng)溫度設(shè)定情況，該方案可以通過單個(gè)位置的測定來反應(yīng)多個(gè)灶具臺(tái)面各個(gè)部件溫度的變化。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程與分析

實(shí)驗(yàn)測試開始前，將燃?xì)庠钪糜谠囼?yàn)檢測臺(tái)，然后用溫度采集器（34970A）的9組測溫?zé)犭娕疾贾迷谌細(xì)庠罡鹘M件的外表面，即左右鍋支架、左右燃燒器火蓋、左右爐頭、玻璃面板中間上中下三點(diǎn)表面。各取5 kg水倒入兩只320 mm實(shí)驗(yàn)用鍋，分別放置到灶具兩個(gè)灶眼上，并點(diǎn)火開至最大火力進(jìn)行加熱。

根據(jù)燃?xì)庠钊紵龝r(shí)前40 min升溫狀態(tài)和關(guān)閉后40 min降溫狀態(tài)，用紅外熱成像儀（T68-F125）記錄灶具臺(tái)面各部件的溫度過程變化，具體結(jié)果詳見表1。在燃?xì)庠铧c(diǎn)火升溫40 min時(shí)高溫區(qū)域主要集中在燃燒器、鍋支架及周圍玻璃面板區(qū)域，其中紅色區(qū)域最高溫度可達(dá)300 ℃，鍋支架周圍玻璃面板遠(yuǎn)端藍(lán)色區(qū)域溫度最低也達(dá)70 ℃。關(guān)火降溫40 min后，燃?xì)庠钆_(tái)面大部分區(qū)域均已變藍(lán)，此時(shí)溫度最高處在鍋支架處，最高溫度達(dá)42 ℃，該溫度已為人體可觸碰正常溫度。燃?xì)庠罡鞑考囟茸兓€圖詳見圖2。

表1 燃?xì)庠钌郎?0 min時(shí)和降溫40 min時(shí)紅外熱成像圖

圖2 燃?xì)庠罡鞑考囟茸兓€圖

2.3 溫度傳感器位置確定

根據(jù)燃?xì)庠畹恼w結(jié)構(gòu)考慮，溫度傳感器與防燙指示燈固定在玻璃面板反面，一方面可以保證溫度傳感器與玻璃面板的緊密配合，精確地測定該位置溫度，而防燙指示燈也可通過玻璃面板背面透光顯示；另一方面也有利于對(duì)溫度傳感器、防燙指示燈的位置固定，方便售后維修。由于燃?xì)庠钭笥以钛蹮嶝?fù)荷一致，溫度傳感器應(yīng)放置在整個(gè)燃?xì)庠蠲姘逭醒胛恢?，便于用戶觀看識(shí)別指示燈，本次實(shí)驗(yàn)將防燙指示燈設(shè)置在玻璃面板正中下方位置，詳見圖3。

圖3 燃?xì)庠顪囟葌鞲衅骱椭甘緹粑恢脠D

2.4 溫度差值曲線分析

實(shí)驗(yàn)過程中記錄的溫度傳感器感測溫度與玻璃面板正中測試點(diǎn)溫度見表2，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線分析，見圖4。

表2 傳感器檢測溫度與燃?xì)庠罡鞑考夭顪y試數(shù)據(jù)表

圖4 灶具面板上部各部件與傳感器溫度差值曲線圖

燃?xì)庠铄佒Ъ芗盎鹕w在加熱過程中，與傳感器溫度差值曲線幾乎一致，但各自達(dá)到平衡點(diǎn)溫度與傳感器溫度的差值略有差異，鍋支架平衡點(diǎn)溫度差值最大為160 K左右、火蓋平衡點(diǎn)溫度差值最大為210 K左右；在降溫過程中，鍋支架、火蓋的溫度下降曲線幾乎一致，在關(guān)火40 min后，鍋支架、火蓋及傳感器溫度基本一致，此時(shí)的傳感器溫度為41 ℃。

2.5 防燙指示燈隨溫度變化曲線

根據(jù)燃?xì)庠钆_(tái)面各部件溫度變化數(shù)據(jù)，防燙指示燈顯示隨傳感器溫度變化曲線，見圖5。

圖5 指示燈顯示隨溫度變化曲線圖

當(dāng)傳感器溫度高于90 ℃時(shí)，防燙指示燈保持紅燈常亮狀態(tài)，此時(shí)燃?xì)庠钆_(tái)面各部件溫度最高；當(dāng)溫度傳感器溫度高于40 ℃低于90 ℃時(shí)，防燙指示燈保持紅燈閃爍狀態(tài)，此時(shí)燃?xì)庠钆_(tái)面可能處于升溫狀態(tài)和降溫狀態(tài)，這時(shí)燃?xì)庠钆_(tái)面各部件溫度仍然較高；當(dāng)傳感器溫度低于40 ℃時(shí)，防燙指示燈熄滅，此時(shí)燃?xì)庠钆_(tái)面溫度均已降至安全溫度，用戶可根據(jù)需求進(jìn)行鍋支架、火蓋等拿取和清洗工作。

2.6 不同烹飪方式使用場景分析

通過對(duì)煎、炸、蒸、炒、煮、燉等不同烹飪習(xí)慣分析，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行蒸、炒時(shí)，此時(shí)燃?xì)庠钐幱谧畲蠡鹆顟B(tài)，燃?xì)庠钆_(tái)面各部件鍋支架、火蓋、玻璃面板溫度快速上升，傳感器溫度與各部件溫度差值最小，防燙指示燈保持常亮狀態(tài)時(shí)間最長；在進(jìn)行煎、炸時(shí)，此時(shí)燃?xì)庠钐幱谥械然鹆顟B(tài)，燃?xì)庠钆_(tái)面各部件溫度上升較慢，傳感器溫度與各部件溫度差值曲線較平衡，防燙指示燈保持閃爍狀態(tài)時(shí)間較長；在進(jìn)行煮、燉時(shí)，此時(shí)灶具處于小火力狀態(tài)，灶具臺(tái)面各部件溫度上升最慢，傳感器溫度與各部件溫度差值最大，防燙指示燈保持閃爍狀態(tài)時(shí)間最長。

在進(jìn)行單邊灶眼試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，傳感器溫度隨灶具臺(tái)面各部件溫度變化差異與雙邊灶眼時(shí)的曲線幾乎一致，故可認(rèn)為單、雙灶眼試驗(yàn)只改變傳感器的溫度數(shù)值，對(duì)傳感器溫度與灶具臺(tái)面各部件溫度差值曲線無影響。

3 結(jié)論

本文通過對(duì)防燙指醒功能進(jìn)行理論分析和大量溫升實(shí)驗(yàn)，結(jié)合紅外熱成像儀對(duì)燃?xì)庠钆_(tái)面各部件的溫度變化進(jìn)行分析，試驗(yàn)過程得出的溫度數(shù)值相對(duì)誤差維持在5 %以內(nèi)，故得出以下結(jié)論：

1）燃?xì)庠钤谑褂脮r(shí)，溫度上升最快的為火蓋，其次為鍋支架，最后為玻璃面板，火蓋、鍋支架的溫度在開火30 min左右即到達(dá)最高溫度，玻璃面板在開火后40 min左右到達(dá)最高溫度；燃?xì)庠钤陉P(guān)閉后，前15 min火蓋、鍋支架溫度下降的最快，15 min后火蓋、鍋支架、玻璃面板溫度下降曲線幾乎一致。

2）燃?xì)庠钤谏郎嘏c降溫過程中，臺(tái)面各部件與傳感器溫度差值曲線幾乎一致，故灶具臺(tái)面各部件溫度可根據(jù)傳感器溫度變化來進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而反饋給主控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)防燙指示燈的顯示。

3）當(dāng)傳感器溫度高于90 ℃時(shí)，指示燈保持常亮狀態(tài)；當(dāng)傳感器溫度高于40 ℃小于90 ℃時(shí)，指示燈保持閃爍狀態(tài)；當(dāng)傳感器溫度低于40 ℃時(shí)，指示燈熄滅。