從電飯鍋的傳感器設(shè)在哪里談起

王永光

電飯鍋及類似器具的傳感器，歷經(jīng)半個世紀的產(chǎn)品實踐，已經(jīng)有磁鋼溫控器和熱敏電阻兩種，形成了磁鋼溫控電飯鍋和電子溫控電飯鍋兩大類產(chǎn)品，目前磁鋼溫控電飯鍋仍然占據(jù)著國內(nèi)主流市場。筆者認為磁鋼溫控電飯鍋是個優(yōu)秀的機電一體化之作，而歷經(jīng)四十余年的電子溫控電飯鍋，尚未實現(xiàn)機電一體化設(shè)計，形成了典型的“林黛玉式”產(chǎn)品。本文從傳感器角度分析這兩類產(chǎn)品的特征。

磁鋼溫控器是在米飯烹煮過程中，水被大米吸干后鍋底溫度驟升，致使磁鋼溫控器斷電，此后利用電熱盤的余熱把米飯燜熟。磁鋼溫控器屬于01判別式傳感器，可靠程度高。而電熱盤的余熱，則是彌補磁鋼溫控器不能自復致熟米飯的重要環(huán)節(jié)。以上，磁鋼溫控器對鍋底有水、無水實施有無判別，是很高明的設(shè)計手法，而利用電熱盤的余熱致熟米飯，則顯現(xiàn)出優(yōu)秀的機電一體化設(shè)計水平。

電子溫控電飯鍋的傳感器以熱敏電阻為主流，通過傳感器隨時調(diào)節(jié)加熱功率，似乎是合理的，然而，首先，它失去了01判別的優(yōu)勢。其次，對鍋內(nèi)溫度超過90℃后，就難以實施有效的調(diào)節(jié)加熱功率，即無法在沸點溫度附近實施控制。也就是說電子溫控電飯鍋，在適應(yīng)相關(guān)標準中“2000米海拔以下適用”的要求上，是無能為力的！這一點顯然是烹飪控制上的軟肋。第三，電子線路通過傳感器控制器具的形式，是機電一體化設(shè)計要求的倒退。第四，在鍋蓋部件上設(shè)置溫度傳感器，給鍋蓋部件的拆卸清洗帶來不便，讓其產(chǎn)品止步于高檔系列。該類產(chǎn)品中的立體加熱、厚釜均溫等蹩腳的補丁技術(shù)，被認為是林黛玉的丫環(huán)……

在以米飯為主要烹飪形式的電熱鍋具中，由于米飯烹煮的特殊需求涉及鍋內(nèi)傳熱狀況等要素，米飯的烹飪效果一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的技術(shù)焦點，致使一度在很長的時間內(nèi)，掩蓋了電飯鍋向多功能化的發(fā)展需求。對現(xiàn)有國內(nèi)外市場最高檔的電飯鍋產(chǎn)品，在多功能發(fā)展史上的考量，除了煮各種米飯外，就只有半鍋泡粥（因為它沒有經(jīng)過沸騰翻滾式的熬煮）。

電飯鍋的發(fā)展，受限于溫度傳感器，在溫度傳感器的精度提高、設(shè)置數(shù)量和位置上徘徊了四十幾年，是什么原因致使國內(nèi)外業(yè)內(nèi)眾多工程技術(shù)人員，執(zhí)著在溫度傳感器上而不能自解……

筆者提出一個全新的理念——把“鍋”作為傳感器。

傳感器的作用可以理解為：將一個物理量轉(zhuǎn)換為另一個物理量。把鍋作為傳感器指的是利用水達沸點溫度時，水變汽體積驟增致使驅(qū)動鍋蓋的熱物理特征，實現(xiàn)“水達沸點時鍋蓋動”的物理量轉(zhuǎn)換，鍋就成為了傳感器，鍋蓋還能驅(qū)動開關(guān)實施控制，能把食物放在傳感器內(nèi)是一種突破性嘗試。筆者稱其為：汽動傳感器。

磁鋼傳感器與汽動傳感器對比，有以下幾個特征：前者是抓住烹煮米飯時鍋底有水、無水的熱物理特征，而后者是抓住烹飪時鍋內(nèi)水的汽化體積驟增的熱物理特征；前者只能適應(yīng)米飯，而后者是能適應(yīng)鍋內(nèi)有水的烹飪，試制的幾種產(chǎn)品都能夠把“鍋內(nèi)有水”擴展到鍋巴飯、烙餅等極少水的烹飪。前者是個獨立的傳感器，而后者已經(jīng)把傳感器與鍋一體化了；前者只能一次性斷電，而后者可以在汽化與冷凝之間反復運作……可見，把鍋作為傳感器，作為鍋內(nèi)水的汽化與冷凝的傳感器，使得電飯鍋產(chǎn)品有了更加廣闊的發(fā)展前景。現(xiàn)有產(chǎn)品表明，汽動結(jié)構(gòu)可以把鍋內(nèi)壓力，準確而穩(wěn)定地控制在1.0kPa左右，其控制誤差不過十幾個百分點。

鍋內(nèi)表計壓力1kPa時，折合溫度是比沸點溫度高出約0.3℃，基于這0.3℃所帶來的烹飪功能與口感的特征，我們稱作“黃金烹飪溫區(qū)”。示意圖說明：橫坐標為烹飪時間，縱坐標為烹飪溫度，縱坐標的起始值為使用地水的沸點溫度，鑒于水的沸點溫度受多種因素影響，因此這一起始值是以波動的曲線示意。縱坐標的0.3℃的橫線，示意鍋內(nèi)溫度比使用地水的沸點溫度高出的數(shù)值，鋸齒形曲線示意實際工作的控制過程。

汽動結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可以概括為：有汽化現(xiàn)象存在的器具及烹飪可適用。用蒸汽驅(qū)動鍋蓋帶動開關(guān)來取代磁鋼溫控器，除了省去獨立的傳感器外，還使得器具不再受限于鑄鋁電熱盤和鋁內(nèi)鍋，僅就其內(nèi)鍋的材質(zhì)就有了更加豐富地選擇，汽動結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)現(xiàn)有常見的內(nèi)鍋，如不銹鋼鍋、搪瓷鍋、陶鍋、瓷鍋、玻璃鍋等。

汽動結(jié)構(gòu)的誕生，為拓展電飯鍋及類似器具的功能、為豐富電熱器具的品類、為豐富電熱烹飪的沸騰烹飪方式，為產(chǎn)品帶來更多的設(shè)計和發(fā)展空間，也為業(yè)內(nèi)一直困惑在電子溫控中的工程技術(shù)人員，帶來新的發(fā)展方向。有理由相信，隨著汽動結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的不斷開發(fā)，我國仍沿用半個世紀前日本人發(fā)明的電飯鍋的局面，會得到根本的改變。