智能微波爐控制系統(tǒng)設(shè)計說明

1、智能微波爐課程設(shè)計題 目 基于PLC的智能微波爐控制系統(tǒng)設(shè)計同濟大學(xué)專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化班級 機電B 學(xué)號080221學(xué)生姓名傅威東指導(dǎo)老師XX、XXX完成日期2011年11月隨著科學(xué)技術(shù)的進步，電子技術(shù)傳感技術(shù)以及材料技術(shù)近年來得到了很大 的發(fā)展。國內(nèi)外微波爐研發(fā)機構(gòu)和生產(chǎn)工廠，為了滿足微波爐消費者的使用要 求，將各種先進的現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用微波爐，推出了一系列新穎先進的微波爐產(chǎn) 品。這些微波爐新產(chǎn)品，反映了微波爐技術(shù)發(fā)展趨勢，這些趨勢主要表現(xiàn)在以 下幾個方面。（1）多功能。隨著現(xiàn)代化人們生活節(jié)奏的加快以及追求生活質(zhì)量的提高，對于食物的加工烹飪也提出了更高的要求，因而出現(xiàn)了多功能的微波爐

2、。比如 將電烤箱的燒烤功能元件加入微波爐，制造出的微波爐燒烤組合微波爐，就是 一個例子。這種微波爐目前在國內(nèi)已經(jīng)非常普遍，其優(yōu)點就在于利用微波爐能 量快速烹調(diào)，使食物具有更好的口感和視覺效果效應(yīng)。（2）智能化。采用微電腦控制技術(shù)和傳感器感測技術(shù)，實現(xiàn)微波爐的智能化 加熱烹調(diào)，是微波爐技術(shù)發(fā)展的一大方向。這中智能化的微波爐，無需使用者 在操作按鍵上輸入烹調(diào)時間、加熱功率、食物重量等參數(shù)，只要按一下啟動 鍵，微波爐內(nèi)的傳感器就將檢測到的食物溫度、整齊濕度等參數(shù)不斷輸出給電 腦控制芯片，微電腦控制芯片進行一系列的運算、比較、分析之后，輸出相應(yīng) 的指令，自動控制微波爐的加熱時間和功率大小，實現(xiàn)智能化全

3、自動烹調(diào)（3） 節(jié)能化。松下公司將變頻技術(shù)應(yīng)用于微波爐推出的變頻微波爐產(chǎn)品，通 過將市電電源換為變頻電源，能將50Hz的電源任意轉(zhuǎn)換成2000045000Hz的高頻電源，供給微波爐產(chǎn)生電路，使微波爐的輸出功率隨著電源頻率的變化而 改變，從而改變了以往微波爐利用占空比原理調(diào)節(jié)微波爐輸出功率的方式 ，不 僅使得微波爐能量產(chǎn)生電路的供電系統(tǒng)的體積重量大大減小 ，而且使得耗電量 減少了四分之一左右。（4）健康化。隨著人們健康環(huán)保意識的增強，對于食品中熱量的限制也愈加 重視。作為現(xiàn)代化食品烹調(diào)器具的微波爐，能烹調(diào)出低熱量的保健食品。1.2微波爐概述電源向磁控管提供大約4000伏高壓，磁控管在電源激勵下，

4、連續(xù)產(chǎn)生微 波，再經(jīng)過波導(dǎo)系統(tǒng)，耦合到烹調(diào)腔內(nèi)。在烹調(diào)腔的進口處附近，有一個可旋 轉(zhuǎn)的攪拌器，因為攪拌器是風(fēng)扇狀的金屬，旋轉(zhuǎn)起來以后對微波具有各個方向 的反射，所以能夠把微波能量均勻地分布在烹調(diào)腔內(nèi)。微波爐其實就是用微波 來煮飯燒菜的。微波爐是一種用微波加熱食品的現(xiàn)代化烹調(diào)灶具。微波是一種 電磁波。微波爐由電源，磁控管，控制電路和烹調(diào)腔等部分組成。微波爐的功 率范圍一般為5001000瓦。圖1.1微波爐示意圖微波爐的種類和性能電腦控制式微波爐是按設(shè)定的程序自動完成各種操作的。微波爐的基本結(jié)構(gòu)微波爐是用微波來烹調(diào)食物的.微波爐烹調(diào)食物的時間短，食物養(yǎng)分和維生 素?fù)p失少，礦物質(zhì)、氨基酸的存有率比其

5、他烹調(diào)方法要高得多.與煤氣、煤爐相比, 微波爐工作時不會產(chǎn)生煙塵和未燃燒的有害氣體，其加熱的過程是在爐腔中完成 的,無明火，使用更加安全可靠。（1）微波爐的基本外形和構(gòu)造 門安全聯(lián)鎖開關(guān)-確保爐門打開，微波爐不能工作，爐門關(guān)上，微波爐 才能工作； 視屏窗-有金屬屏蔽層，可透過網(wǎng)孔觀察食物的烹飪情況； 通風(fēng)口 -確保烹飪時通風(fēng)良好； 轉(zhuǎn)盤支承-帶動玻璃轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動；微波爐的工作原理（1）微波的特性微波是一種頻率為300MHz300GHz的電磁波，它的波長很短，具有可 見光的性質(zhì)，沿直線傳播。微波在遇到金屬材料時能反射，遇到玻璃、塑料、 陶瓷等絕緣材料可以穿透，在遇到含有水分的蛋白質(zhì)、脂肪等介質(zhì)可被吸

6、收， 并將微波的電磁能量變?yōu)闊崮?。由于微波的頻率較高，它的傳輸需要用高導(dǎo)電 率的波導(dǎo)管來傳輸。（2）微波加熱原理被加熱的介質(zhì)一般可分為無極性分子電介質(zhì)和有極性分子電介質(zhì)。有極性分子在沒有外加電場時不顯示極性。如果將這種介質(zhì)放在外加電場中，每個極 性分子會沿著電場力的方向形成有序排列，并在電介質(zhì)表面會感應(yīng)出相反的電 荷，這一過程稱為極化。外加電場越強，極化作用也越強。當(dāng)外加電場改變方 向時，極性分子也隨之以相反的方向形成有序排列。若外加的是交變電場和磁 場，極性分子將被反復(fù)交變磁化，交變電場的頻率越高，極性分子反復(fù)轉(zhuǎn)向的 極化也就越快。此時，分子熱運動的動能增大，也就是熱量增加，食物的溫度 也隨

7、之升高，便完成了電磁能向熱能的轉(zhuǎn)換。微波的頻段雖然很寬，但是真正用于微波加熱的頻段卻很窄，主要原因是 避免使用較多的無線電頻率，防止對微波通訊造成干擾。國際上，家用微波爐 有915MHz和2450MHz兩個頻率，2450MHz用于家庭烹調(diào)炊具， 915MHz用于干燥、消毒等工業(yè)，醫(yī)療行業(yè)等。（3）微波爐的工作過程電控系統(tǒng)將220V交流電壓通過高壓變壓器和高壓整流器，轉(zhuǎn)換成4000 V左右的直流電壓，送到微波發(fā)生器產(chǎn)生微波，微波能量通過波導(dǎo)管傳入爐內(nèi) 腔里.由于爐內(nèi)腔是金屬制成的，微波不能穿過只能在爐腔里反射，并反復(fù) 穿透食物，加熱食物從而完成加熱過程。磁控管的原理和結(jié)構(gòu)在電子向陽極加速運動的過

8、程中還要受到永久磁鐵所形成的垂直方向上的 強磁場作用，因此電子是邊旋轉(zhuǎn)邊向陽極加速運動（就像子彈在槍管中的運動一 樣），旋轉(zhuǎn)速度也不斷變快。陽極做成內(nèi)齒輪狀，形成偶數(shù)個空腔，稱為諧振 腔。每個諧振腔就是一個微波諧振器，其諧振頻率取決于諧振腔尺寸。電子在 通過扇形諧振腔時會發(fā)生振蕩.且頻率不斷升咼。當(dāng)頻率達到2400MHz以后便形成微波，由波導(dǎo)管口發(fā)射，再傳輸?shù)綘t膛內(nèi)對食品加熱圖3.1磁控管結(jié)構(gòu)圖微波爐高壓變壓器結(jié)構(gòu)和原理高壓變壓器是_種專用漏磁（感）變壓器，其結(jié)構(gòu)示意如圖所示。由圖可見，高 壓變壓器共有3個繞組，其中一 個初級繞組，交流220V市電電壓施加在此繞 組中；兩個為各自獨立的次級繞組

9、；即輸出交流3. 3V的燈絲電壓繞組和輸出 交流2100V左右的高壓繞組。在初、次級繞組之間插有一定厚度的多片硅鋼片，使變壓器中形成一個具有高磁阻間隙的磁分路。當(dāng)高壓變壓器工作時，磁分路中將產(chǎn)生一定量的漏磁通，它控制著變壓器的輸出電流，使磁控管工作電 流保持相對穩(wěn)定，原理簡述如下控管工作時，變壓器的次級高壓繞組中有振蕩電流流通 ，使其附近的鐵芯產(chǎn) 生磁飽和現(xiàn)象。假設(shè)因市電波動等原因而引起磁控管陽極電壓上升、陽極電流增大，那么變壓器次級繞組的電流也增加 ，使磁飽和度加深，漏磁通增大，這 就使得變壓器次級高壓下降，也即磁控管陽極電壓降低，陽極電流下降，反之 則相反，從而起到自動調(diào)節(jié)陽極電壓、電流及

10、穩(wěn)定微波輸出功率的作用?？?見，高壓變壓器主要是靠漏磁通使磁控管工作電流保持穩(wěn)定的，因此也被稱作漏磁（感）變壓器。這種變壓器可在市電波動范圍較寬的情況下保持磁控管陽極 電流的穩(wěn)定，因而在微波爐中獲得了廣泛應(yīng)用，除特種產(chǎn)品外，幾乎所有的微 波爐均采用這類變壓器。3.3電路部分模塊介紹3.3.1 LED顯示電路采用共陽極動態(tài)顯示，加三極管驅(qū)動提高顯示亮度，編碼簡單，易于控制，實踐證明：該方式顯示穩(wěn)定，誤碼率低* DI1-1A $ 02 It 玄F jJLl L La m13L±A H£DP4-Wlirrtlq4L LIBOu Liq4i-OF=45圖3.6LED顯示電路-L r

11、U H2111溫度自檢電路采用高靈敏鉑電阻R2 (ptIOO ),配合運算放大電路組成溫度采集電路。再 經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路，進入控制系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度的適時控制，用戶可輸入加熱溫 度，溫度加熱后自動停止加熱。從而實現(xiàn)自動控制。333爐門檢測爐門的密封通過一個限位開關(guān)控制，爐門的開關(guān)用于檢測爐門的現(xiàn)行狀態(tài)， 正常工作時爐門對微波起著很好的反射和屏蔽作用，開門前無表要保證微波爐處于停止工作狀態(tài)，因為微波對人體有害，因此爐門的檢測至關(guān)重要。當(dāng)爐門 打開時，一方面停止磁控管的工作，因為微波有害身體；另一方面，應(yīng)接通爐 腔內(nèi)的照明燈，以便于用戶取放食品。附圖2.2 :主電路圖Tf -A333CE -1FdSf：r * j1 r,!rAn11 -YT1pqiur，J , ma ta J *UuU