红外温度传感器在多士炉的应用

 

　　多士炉即toaster,是一种常用的厨房用品，主要用来烘烤面包片。一个多士炉通常包括一个多功能烤箱，隔热炉面，特别提升装置等，比较先进的还包含可分离式面包屑底盘。多士炉的功能只有一样，那就是烘烤面包，由于它的设计巧妙，突显了多士炉烘烤的化。有人说电烤炉功能多样，除了可以烘烤面包，还可以烤各种肉类、海鲜和简单小食，价格只相差100多元。随着社会发展，小家电逐渐进入市民的生活，可以看出市民的生活方式在逐步改变，和以前有所不同，人们更会轻松享受生活。目前的多数多士炉是采用机械开关来调节温度和时间定时，需要使用者参与的程度较高，如选择加热的时间和确定加热的功率等。这时，操作人员就面临几个问题：

　　1、确定是干面包或是冻面包？

　　2、确定加热的时间，有时需要根据经验，但经常不能自己烤出色、香味全的面包？不知道如何能自己做到。

　　3、加热功率的确定，在什么样的情况下需要提供多大的功率？机械式产品不能告诉用户这些信息。

　　问题的解决方案

　　既然机械式多士炉在一定程度上不能为用户提供更多的帮助，我们从电子化的角度去考虑是比较合适的途径，如确定面包在放入多士炉前的状态、加热功率的控制和加热时间的确定以及电源的自动切断和接通等。当然对于面包的状态，我们可以通过眼睛和手的感觉来识别，除卫生的问题以外，我们还应该了解到，面包的状态如何让多士炉来实现自动识别？面包在烘烤的过程中，如何监控面包在烘烤时的状态如温度，来确定面包烘烤到何种程度才是状态？我们可以考虑用温度传感器来测量面包的温度？面包的温度测量数据提供出来以后，我们应及时来调节温度的上升程度以及电源功率的调节，这可以直接通过单片机系统来完成。通常地，从成本的角度来考虑，我们可以选择NTC等电阻温度传感器，但实际上，接触式的测量不能解决好卫生问题、测量问题和反应时间问题，特别是反应时间的要求更为严格，通常，NTC产品的反应时间需要7秒左右才能将当前的温度准确测量出来，此时，面包可能已经烤焦。

　　因此选择非接触的温度测量方法是合适的。红外温度传感器完全可以满足这个应用要求，它能解决几个方面的问题：

　　1、卫生问题----传感器不与面包直接接触，测量距离可以达到几十厘米或几米不等

　　2、响应时间问题----与NTC相对应，红外温度传感器的测量时间一般可以达到40mS或更高，是 NTC产品的几十倍，为温度控制系统提供足够的调节控制时间

　　3、测量问题----红外温度传感器可以达到很高的测量，取决于设计人员的设计工艺和工作

　　环境的处理

　　4、温度控制问题----红外温度传感器与单片机系统的结合，可以非常简单地处理好加热功率的

　　控制调节和加热时间，这些都可以通过软件来实现。

　　5、便利性的问题----应用单片机以后，用户不需要守侯在多士炉旁边，所有的工作由单片机的

　　程序自动完成，如面包烤好后，发出声光报警等信息，通知用户。设计工程师只需要预先将冻面包和干面包的烘烤程序输入到单片机就可以，用户只是按一个启动键，真正实现智能化，因此我们将这样的多士炉称为智能化多士炉。

　　传统的多士炉的温度控制方法

　　传统的多士炉不需要进行温度测量，它只是根据用户的经验来设定加热时间和加热功率，对电源的控制和调节也是通过非常简单的电源通断，不能对面包的烘烤温度做的控制。

　　智能化多士炉的温度控制和调节

　　对于次的多士炉，实现自动温度控制和调节是其主要的功能，传感器与单片机的组合使用，将大大提升产品的科技含量和操作的简便性。

　　采用TS系列红外温度传感器，可以随时快速地测量面包的温度，由于是采用非接触的测量方法，也就是传感器与面包之间有一定的测量距离，传感器在接受面包辐射出来的红外线后，输出一热电势。由于红外温度传感器是有多达100个热电偶组成，所以要对它的冷端进行温度补偿，因此将该信号进行放大和环境温度补偿后，送到A/D转换器和单片机系统，一方面，将显示面包的温度（包括软件设定的加热时间），另一方面，单片机输出信号送到功率调节电路去控制加热时间和功率。

　　对于简单而且智能化的多士炉，可以不需要显示，只需要设定一个启动按键，操作人员在将面包放入多士炉后，按动启动按键，多士炉自动完成所有的工作，这需要设计人员确定干面包或者冻面包的不同的烘烤程序，并将这个程序送入到单片机系统。

　　智能化多士炉的结构考虑

　　传感器如何放入到多士炉中是完成自动控制的首要任务，在多士炉中，有加热器、栅格等，同时也不能将传感器放在多士炉的上方，因此，我们需要在多士炉的侧面开一个小孔加热器的部分也应相应开一个小孔，以便面包的红外线能够传输到侧边的TS传感器

　　,并需要加装波导管来引导红外到TS.由于面包的纹理各不相同，如果将波导管与面包成90°角安装，当遇到纹理较粗的面包时，可能传感器不能获得更多面包的红外线而减低灵敏度，因此，我们将波导管的安装角度斜向45°后（图八），无论是何种纹理的面包，都可以获得同样的灵敏度。

　　新型红外温度传感器，电力是现代社会使用为广泛的二次能源，电力工业则是关系到国计民生的重要基础产业和公用事业。不言而喻，电力是现代社会使用为广泛的二次能源，电力工业则是关系到国计民生的重要基础产业和公用事业。不言而喻，传感器相当于电力工业的视觉神经，是电力能够安全、可靠运行和保质保量稳定供应的重要保障。在电力生产过程中，温度测量与控制十分重要，温度参数的准确测量对电能的输出品质、生产效率和安全可靠的运行至关重要。目前，在电力生产和检修过程中已逐渐开始采用先进的红外温度计等非传统测温传感器，来代替传统的热电偶、热电阻类的热电式温度传感器，从而实现电力的生产过程或者重要设备的温度监视和控制。

　　环境温度补偿用热敏电阻----由于环境温度的变化，传感器内部冷端温度也将发生改变，因此为获得较好测量，需要对冷端温度进行补偿。NTC为负温度系数的热敏电阻，PTC为正温度系数的热敏电阻。Ni电阻温度传感器的温度系数较NTC要大的多，可达6178ppm/K,而NTC一般为3964ppm /K.对热敏电阻阻值的选择，通常地，为降低功耗，选择100K欧姆的热敏电阻，其他阻值也可根据用户的需要而调整。

　　光学滤波器----光学滤波器一般有谐振腔构成，入射的光只有在一定频段才能通过谐振腔，其余波长段被反射普通滤波器是指电路的滤波器？按照模拟电路中的说法，分有源和无源，无源滤波器用简单的电阻电容电感可以构成低通高通滤波，有源的是用运放和电阻电容构成，具体可参考任何一本模电书。当然现在的滤油器先进多了，以上都是简单基本的。