自动控温电路系统的设计与研究

[摘 要]利用自动控温元件恒温器和限温器等元器件，对普通电饭锅的工作原理进行了改进，使改进后的电饭锅有了自动调节火力的结构，减少了普通电饭锅在煮饭过程中液汁及蒸汽的溢出，降低了由此引发的不安全隐患，实现了能源的节约。

[关键词]自动控温 恒温器 限温器 热电偶温度计 控制开关

中图分类号：U281.92 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0293-01

0.引言

21世纪中国进入了信息化、智能化时代，人们对生活水平的要求向高质量、高标注迈进，越来越多的智能化电器产品走进了人们的生活，电饭锅就是其中之一。普通电饭锅在煮饭过程中不能实现温度的自动控制，这样当饭煮好后电路系统继续工作，便会有液汁或粥汁溢出，很容易造成电路短路又不卫生；同时，由于电路的继续工作，还会造成电能的浪费。本文对普通电饭锅的工作原理进行改进，达到自动控温的目的，避免了由于液汁或粥汁溢出引起的不安全隐患，同时也实现了节约能源的目标。

1.电路及原理图

本文通过对自动控温系统及电路的设计与研究，改进了常用电饭锅的工作方式，实现了电饭锅火力结构的自动调节。通过加热温度与时间的研究，设置了可调双金属恒温器的断开温度；通过研究温度与时间的关系及加热盘HD的阻值，设计了利用二极管的特性，减小工作电流的电路。用到的仪器、材料主要有PIC元件、恒温器、恒温调节器、限温器以及电加热器和热电偶温度计等。图1给出了改进前后电饭锅的工作原理图，其中（a）图是改进前的，（b）图是改进后的。

利用改进前的电饭锅煮饭时，总有一些蒸汽水滴和粥汁从排气孔不断冒出。这样既浪费电能又不卫生，若外冒的液体进入电路时，易对内部的电子元件的正常工作造成威胁，不仅缩短了电饭锅的使用寿命，而且易造成短路漏电等事故。

针对上述问题，我们改进了普通电饭锅的电路结构，在原电路的基础上增加一个二极管（改进后电路图所示）。在电路工作时，当温度达到50～60℃之间时，双金属片恒温器和恒温调节器都断开，电流经过二极管和磁钢限温器，流向发热盘HD，使其产生热量对食物进行加热。当电流通过二极管时，利用二极管“通直流、阻交流”的性质消除负向电流的影响，从而使发热盘HD产生的热量相对减少，对食物进行缓慢加热。这样能很好地减少蒸汽和粥汁的溢出，降低了蒸汽和粥汁对电路的损坏，延长了电饭锅的使用寿命。

2.实验数据处理

图2给出了电路改进前后把600ml水在相同的条件（标准状况）下，从相同的温度（T=290K）加热到沸腾所需时间的对比。

从图2可以看出：在加热过程中，开始时，水的温度上升比较快，当达到预设温度后（本实验预设温度为90℃），改进前电路加热时水的温度仍急速上升，而改进后电路加热时水的温度上升速率明显减缓，可以看出改进后电路加热时温度随时间变化比改进前电路加热时温度随时间变化更加平缓。这说明：当达到预设温度后，电流继续流经二极管时，发热盘产生的热量减少，温度变化趋于平缓。

3、结束语

电饭锅经过改进后能够自动控温，还具有原电路的煮饭功能，并且实现了一定的防沸效果，减缓了液体沸腾的剧烈程度，减少了蒸汽的冒出量，降低了溢出的液体或蒸汽对电饭锅内电路元件的损坏以及可能造成的安全隐患，并延长了电饭锅的使用寿命。但利用改进后的电路设计的电饭锅仍存在一定的缺点，比如在煮饭过程中时间会比原电饭锅长，所以有待进一步研究。

参考文献

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