Svarbiausi aspektai, į kuriuos reikia atsižvelgti gaminant aukštos temperatūros jutiklius, naudojamus orkaitėse, viryklėse ir mikrobangų krosnelėse

Aukštos temperatūros buitiniuose prietaisuose, tokiuose kaip orkaitės, griliai ir mikrobangų krosnelės, naudojami temperatūros jutikliai gamyboje reikalauja itin didelio tikslumo ir patikimumo, nes jie yra tiesiogiai susiję su įrangos saugumu, energijos vartojimo efektyvumu, kepimo efektu ir tarnavimo laiku. Pagrindiniai dalykai, į kuriuos gamybos metu reikia atkreipti didžiausią dėmesį, yra šie:

I. Pagrindinis našumas ir patikimumas

1. Temperatūros diapazonas ir tikslumas:
   • Apibrėžkite reikalavimus:Tiksliai nurodykite maksimalią temperatūrą, kurią jutiklis turi išmatuoti (pvz., orkaitės iki 300 °C+, diapazonai gali būti aukštesni, mikrobangų krosnelės ertmės temperatūra paprastai žemesnė, bet greitai įkaista).
   • Medžiagų pasirinkimas:Visos medžiagos (jutimo elementas, izoliacija, kapsulė, laidai) turi atlaikyti maksimalią darbinę temperatūrą ir ilgalaikę saugos ribą, nepabloginant veikimo ar fiziškai nepažeidžiant.
   • Kalibravimo tikslumas:Gamybos metu įdiekite griežtą skirstymą į kategorijas ir kalibravimą, kad išėjimo signalai (varža, įtampa) tiksliai atitiktų faktinę temperatūrą visame darbiniame diapazone (ypač kritiniuose taškuose, tokiuose kaip 100 °C, 150 °C, 200 °C, 250 °C), laikydamiesi prietaisų standartų (paprastai ±1 % arba ±2 °C).
   • Terminio atsako laikas:Optimizuokite konstrukciją (zondo dydį, konstrukciją, terminį kontaktą), kad būtų pasiektas reikiamas terminio atsako greitis (laiko konstanta) ir greita valdymo sistemos reakcija.
2. Ilgalaikis stabilumas ir tarnavimo laikas:
   • Medžiagos senėjimas:Pasirinkite medžiagas, atsparias senėjimui aukštoje temperatūroje, kad jutikliai (pvz., NTC termistoriai, Pt RTD, termoelementai), izoliatoriai (pvz., aukštai temperatūrai atspari keramika, specialus stiklas) ir kapsulės išliktų stabilūs ir su minimaliu poslinkiu ilgalaikio aukštos temperatūros poveikio metu.
   • Atsparumas terminiam ciklui:Jutikliai atlaiko dažnus šildymo / aušinimo ciklus (įjungimas / išjungimas). Medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientai (ŠTL) turi būti suderinami, o konstrukcinė konstrukcija turi atlaikyti atsirandantį šiluminį įtempį, kad būtų išvengta įtrūkimų, delaminacijos, laidų lūžimo ar dreifo.
   • Atsparumas terminiam smūgiui:Ypač mikrobangų krosnelėse, atidarius dureles norint įdėti šalto maisto, temperatūra gali staigiai nukristi. Jutikliai turi atlaikyti tokius greitus temperatūros pokyčius.

II. Medžiagų parinkimas ir proceso valdymas

3. Aukštai temperatūrai atsparios medžiagos:
   • Jutimo elementai:NTC (įprastas, reikalinga speciali aukštai temperatūrai skirta formulė ir stiklo kapsulė), Pt RTD (puikus stabilumas ir tikslumas), K tipo termoelementas (ekonomiškas, platus diapazonas).
   • Izoliacinės medžiagos:Aukštos temperatūros keramika (aliuminio oksidas, cirkonio oksidas), lydytas kvarcas, specialus aukštai temperatūrai atsparus stiklas, žėrutis, PFA/PTFE (žemesnėms leistinoms temperatūroms). Esant aukštai temperatūrai, turi būti išlaikyta pakankama izoliacijos varža.
   • Kapsuliavimo / korpuso medžiagos:Nerūdijantis plienas (304, 316 įprastas), Inconel, aukštai temperatūrai atsparūs keraminiai vamzdžiai. Turi būti atsparūs korozijai, oksidacijai ir turėti didelį mechaninį stiprumą.
   • Laidai:Aukštai temperatūrai atsparūs lydinių laidai (pvz., nichromo, kanthalo), nikeliu padengtas varinis laidas (su aukštai temperatūrai atsparia izoliacija, pvz., stiklo pluošto, žėručio, PFA/PTFE), kompensacinis kabelis (termolaidiniams kontaktams). Izoliacija turi būti atspari temperatūrai ir atspari ugniai.
   • Litavimas / jungimas:Naudokite aukštai temperatūrai atsparų litavimą (pvz., sidabrinį litavimą) arba nelitavimo metodus, pvz., lazerinį suvirinimą arba užspaudimą. Standartinis litavimas aukštoje temperatūroje lydosi.
4. Konstrukcijų projektavimas ir sandarinimas:
   • Mechaninis stiprumas:Zondo konstrukcija turi būti tvirta, kad atlaikytų montavimo įtempius (pvz., sukimo momentą įdėjimo metu) ir eksploatacinius smūgius / vibraciją.
   • Hermetiškumas / sandarumas:
     • Drėgmės ir teršalų patekimo prevencija:Būtina užkirsti kelią vandens garams, riebalams ir maisto likučiams patekti į jutiklio vidų – tai pagrindinė gedimų priežastis (trumpieji jungimai, korozija, dreifas), ypač garuojančioje / riebaluotoje orkaitės / viryklės aplinkoje.
     • Sandarinimo būdai:Stiklo ir metalo sandarinimas (didelis patikimumas), aukštai temperatūrai atsparus epoksidinis klijas (reikalauja griežtos atrankos ir proceso kontrolės), litavimas / O formos žiedai (korpuso jungtys).
     • Švino išėjimo sandariklis:Kritinė silpnoji vieta, kuriai reikia skirti ypatingą dėmesį (pvz., stiklo karoliukų sandarikliai, aukštai temperatūrai atsparus sandariklis).
5. Švara ir teršalų kontrolė:
   • Gamybos aplinka turi kontroliuoti dulkes ir teršalus.
   • Komponentai ir surinkimo procesai turi būti švarūs, kad būtų išvengta alyvų, fliuso likučių ir pan., kurie aukštoje temperatūroje gali išgaruoti, karbonizuotis arba koroduoti, taip pablogindami našumą ir tarnavimo laiką.

     

III. Elektros sauga ir elektromagnetinis suderinamumas (EMS) – ypač mikrobangų krosnelėms

6. Aukštos įtampos izoliacija:Jutikliai šalia magnetronų arba aukštos įtampos grandinių mikrobangų krosnelėse turi būti izoliuoti, kad atlaikytų galimą aukštą įtampą (pvz., kilovoltus), siekiant išvengti gedimų.
7. Atsparumas mikrobangų krosnelės trikdžiams / Nemetalinė konstrukcija (mikrobangų krosnelės viduje):
   • Kritiška!Jutikliai, tiesiogiai veikiami mikrobangų energijosneturi būti metalo(arba metalinėms dalims reikalingas specialus ekranavimas), kitaip gali atsirasti kibirkštis, mikrobangų atspindys, perkaisti arba pažeisti magnetroną.
   • Paprastai naudojamasvisiškai keraminiai kapsuliniai termistoriai (NTC), arba metalinius zondus pritvirtinkite prie bangolaidžio / skydo išorės, naudodami nemetalinius šilumos laidininkus (pvz., keraminį strypą, aukštai temperatūrai atsparų plastiką), kad šiluma būtų perduota į rezonatorinį zondą.
   • Laidams taip pat reikia skirti ypatingą dėmesį ekranavimui ir filtravimui, kad būtų išvengta mikrobangų energijos nutekėjimo ar trukdžių.
8. EMC dizainas:Jutikliai ir laidai neturėtų skleisti trukdžių (spinduliuoti) ir turi būti atsparūs trukdžiams (atsparūs trukdžiams) iš kitų komponentų (variklių, SMPS), kad signalo perdavimas būtų stabilus.

IV. Gamyba ir kokybės kontrolė

9. Griežta proceso kontrolė:Išsamios specifikacijos ir griežtas litavimo temperatūros / laiko, sandarinimo procesų, kapsulės kietinimo, valymo etapų ir kt. laikymasis.
10. Išsamus testavimas ir įdiegimas:
    • 100 % kalibravimas ir funkcinis bandymas:Patikrinkite išvestį pagal specifikaciją keliuose temperatūros taškuose.
    • Aukštos temperatūros įdegimas:Naudokite šiek tiek aukštesnę nei maksimali darbinė temperatūra, kad būtų galima aptikti ankstyvus gedimus ir stabilizuoti veikimą.
    • Terminio ciklo bandymas:Imituokite realų naudojimą su daugybe (pvz., šimtais) didelio/mažo ciklų, kad patvirtintumėte konstrukcijos vientisumą ir stabilumą.
    • Izoliacijos ir įtampos matavimas:Patikrinkite izoliacijos stiprumą tarp laidų ir tarp laidų/korpuso.
    • Plombės vientisumo bandymas:Pvz., helio nuotėkio bandymas, slėginio puodo bandymas (atsparumui drėgmei nustatyti).
    • Mechaninio stiprumo bandymas:Pvz., traukos jėga, lenkimo bandymai.
    • Mikrobangų krosnelėje atliekami bandymai:Patikrinkite, ar mikrobangų aplinkoje nėra lanko, mikrobangų lauko trukdžių ir įprastos išėjimo srovės.

V. Atitiktis ir kaina

11. Atitiktis saugos standartams:Produktai turi atitikti privalomus tikslinių rinkų saugos sertifikatus (pvz., UL, cUL, CE, GS, CCC, PSE, KC), kuriuose nustatyti išsamūs medžiagų, konstrukcijos ir šiluminių jutiklių bandymų reikalavimai (pvz., UL 60335-2-9 orkaitėms, UL 923 mikrobangų krosnelėms).
12. Sąnaudų kontrolė:Buitinės technikos pramonė yra labai jautri sąnaudoms. Dizainas, medžiagos ir procesai turi būti optimizuoti, kad būtų galima kontroliuoti sąnaudas, kartu užtikrinant pagrindinį našumą, patikimumą ir saugą.    

Santrauka

Aukštos temperatūros jutiklių gamyba orkaitėms, viryklėms ir mikrobangų krosnelėmsdaugiausia dėmesio skiria ilgalaikio patikimumo ir saugos iššūkių sprendimui atšiauriomis sąlygomis.Tai reikalauja:

1. Tikslus medžiagų pasirinkimas:Visos medžiagos turi atlaikyti aukštą temperatūrą ir išlikti ilgalaikės.
2. Patikimas sandarinimas:Svarbiausia yra absoliuti drėgmės ir teršalų patekimo prevencija.
3. Tvirta konstrukcija:Atsparumas terminiam ir mechaniniam poveikiui.
4. Tiksli gamyba ir griežtas bandymas:Užtikrinti, kad kiekvienas įrenginys veiktų patikimai ir saugiai ekstremaliomis sąlygomis.
5. Specializuotas dizainas (mikrobangų krosnelės):Nemetalinių reikalavimų ir mikrobangų trukdžių tenkinimas.
6. Atitiktis reglamentams:Atitikimas pasauliniams saugos sertifikavimo reikalavimams.

Bet kokio aspekto ignoravimas gali lemti priešlaikinį jutiklio gedimą atšiauriomis prietaisų sąlygomis, paveikti gaminimo našumą ir prietaiso tarnavimo laiką arba, dar blogiau, sukelti pavojų saugai (pvz., terminį išsiveržimą, dėl kurio gali kilti gaisras).Aukštos temperatūros prietaisuose net ir nedidelis jutiklio gedimas gali turėti pasekmių, todėl būtina atidžiai stebėti kiekvieną detalę.