蘇泊爾電壓力鍋改為酸奶機的原理與方法

武警河南總隊網管中心　決　蒙

蘇泊爾電壓力鍋改為酸奶機的原理與方法

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目前市場上賣的或贈送的酸奶機容積較小，并且只能用酸奶機廠家提供的塑料內膽制作酸奶，在制作酸奶的量與分裝上很不方便，為此，對家中的一款蘇泊爾CYSB50YC10-100電壓力鍋進行改制，成功把該鍋的保溫功能改為（加裝）酸奶機功能，在制作酸奶時，既能使用大容積的5升內膽直接制作，又能把加入酸奶引子的牛奶先分裝到專用酸奶小瓶子中封口，再放入加了水的內膽中制作，實現了制作酸奶量可大可小，分裝非常方便。

一、酸奶機工作原理

酸奶是牛奶中按一定的比例加入成品酸奶作為引子或牛奶中直接加入酸奶菌粉，在約41℃環境中發酵一定時間而成的乳制品。酸奶機就是把待發酵的奶制品加熱到41攝氏度左右并長時間保持該溫度的恒溫設備。

二、蘇泊爾電壓力鍋保溫功能分析與測試

蘇泊爾CYSB50YC10-100電壓力鍋采用微處理器控制與處理，具有煮飯、燉肉、保溫等功能，煮飯、蒸米、燉肉等功能會使鍋內溫度上升很高，壓力最大達到70千帕，經過一定時間的高溫高壓后停止加熱，慢慢降溫降壓并自動轉入斷續加熱保溫，也可加電后直接按保溫檔功能，使內膽中的物品慢加熱并最終保持在某溫度范圍內。為了測出保溫的最終溫度，使用密封防水探頭并用長線與液晶顯示屏相連的ST-1A測溫計，把探頭放入鍋內內膽水中，輕輕合上鍋蓋（不旋轉鍋蓋，防止夾斷溫度探頭線），直接按保溫檔進入保溫狀態，隨后聽到鍋內的繼電器閉合加熱，鍋內溫度開始上升，而后，聽到繼電器每隔一段時間響一次，反復斷開加熱與加熱，半個小時以后查看，溫度一直保持在66℃與69℃之間。這說明該鍋的保溫檔最終保溫溫度為67±2℃，用于保溫食物可以，但用于制作酸奶時溫度太高。

三、測溫盤的測試

打開該鍋底蓋查看，發現加熱盤中心孔內有一帶彈簧的鋁質倒蘑菇形圓柱（圓柱中心引出兩根黑色線通向電腦板），估計是內部封裝有熱敏電阻的測溫盤（本文暫稱為測溫盤），但由于電腦板安裝在側面，非常難拆缷，故只能采用別的辦法進行測試。該鍋不放內膽時，測溫盤在彈簧力作用下與加熱盤直接接觸，此時測溫與控制加熱可防止干燒。放入內膽后，測溫盤被下壓與加熱盤脫離，僅與內膽接觸，此時測得的溫度是內膽的溫度，微處理器對膽內物品進行測溫后按預設程序進行加熱控制。

斷電后在測溫盤兩根引線適當位置剝開微小部分，分別焊接導線引到鍋外進行測量（注意：該壓力鍋的低壓供電部分采用電容降壓，所有連線均帶有高壓，所以進行以下操作時必須保持人體與高壓或低壓電源的隔離。引到鍋外的線與其它元件最好焊接在電路板上，測量時手拿無覆銅的部分）。把壓力鍋接通電源并選擇保溫功能，常溫下測兩根線之間有4.4V的電壓，隨著膽內溫度的上升，此電壓降低，這說明測溫盤內極有可能是一負溫度系數的熱敏電阻，因其上帶有直流電壓和串接有其它阻容元件，所以不能在路測量熱敏電阻的阻值。

為了方便測量與表述，這里把測溫盤通向微處理器電壓較低的黑色線叫做A線，把測溫盤通向微處理器電壓較高的另一根線叫做B線，A線上引到鍋外線的焊點稱為a點，從a點引向鍋外的線稱為a線；B線上引到鍋外線的焊點為b點，為了進一步測量，在b點處切斷B線，通向測溫盤的斷點稱為c點，另一斷點仍稱為b點，從b點、c點引到鍋外的線分別稱為b線、c線，在鍋外，b線、c線之間加一開關K進行測量，如圖1所示。

圖1　鍋外測量引線

閉合開關K，壓力鍋（內膽加入2升水）接通電源并選擇保溫功能，半小時后壓力鍋達到保溫狀態。當溫度降到66℃左右時，微處理器開始再次加熱，一分鐘內繼電器會通斷共約4至6次，而后在較長一段時間內不再通斷，這時查看溫度計，當溫度達到最高時（約69℃），迅速斷開開關K，測量a線與c線兩者之間的電阻并記錄下來，而后閉合開關K。經多次測量，溫度越高，a線與c線兩者之間電阻越小，最小可達到18千歐。在測量阻值時（斷開K），順便測量ac之間的電壓，一直為0V，這說明，測溫盤內確實是一個負溫度系數的熱敏電阻。

幾個關鍵溫度點的阻值測量：

（1）溫度達到最高時（設為T1）斷開開關K測ac之間的阻值（設為R1，測量時斷開K，下同）。經多次測量求平均值，取T1=68℃，R1=18.4千歐。

（2）保溫時，溫度逐漸降低，當降到某個溫度點（設為T2）繼電器第一次響聲時（再次加熱開始的瞬間），迅速測量ac間的阻值（設為R2）。

（3）測量完畢后閉合開關K，壓力鍋會按照加熱5∽8秒，停止加熱16∽30秒的順序重復3次左右。測量繼電器最后一次響聲時（一般為第四或第六響聲）溫度（設為T3）以及此時ac間阻值（設為R3），測完R3后立即閉合開關K，在50秒鐘之內繼電器不再有響聲，就認為T3與R3測量完畢。T3、 R3是一組重要數據。經過測量，本文取T2=66.1℃，R2=19.6千歐，T3=67℃，R3=19.1千歐。

（4）斷開K后，鍋內溫度降到40℃時（設為T4）測ac之間的阻值（設為R4）。本文取T4=41℃，R4=52.08千歐，R4是本文第二個重要數據。

四、功能改制原理與參數計算

功能改制原理與分析：本次主要是把壓力鍋的保溫功能改為制作酸奶功能，換句話說就是要把壓力鍋的保溫溫度由66℃調整到41℃。從上面的測試可以看出，微處理器只要測量到熱敏電阻阻值變小到19.1千歐時（實際上系統測得的是熱敏電阻上的電壓值），就認為保溫溫度達到了最高加熱溫度T3=66.7℃，立即停止加熱；微處理器一旦測量到熱敏電阻阻值變大到19.6千歐，就認為保溫溫度降到了最低溫度T2=66.1℃，就開始加熱，如此反復，達到保溫效果。微處理器沒有直接測量溫度，而是通過測量熱敏電阻的電壓大小，來間接判斷溫度的高低。因此，改制的辦法就是在溫度達到41℃時，想辦法改變此溫度點對應的ac間阻值為19.1千歐，就可以停止加熱；在溫度降到40.5℃，想辦法改變此溫度點對應的ac間阻值為19.6千歐，就可以繼續加熱，從而使保溫溫度達到41℃左右。

參數計算：在41℃，Rac=52.08千歐，若要使此時的Rac=19.1千歐，經計算，只要在熱敏電阻上并聯上一個Rx=30161歐的電阻即可，因手頭沒有如此精確的電阻，就用一個30千歐的電阻取代Rx。熱敏電阻并聯上30千歐的電阻后，反向推算二次啟動加熱時熱敏電阻阻值為56538歐，此時溫度為39.7℃左右。

五、功能驗證

在ac間焊接一個30千歐的電阻，閉合開關K，內膽加入2升冷水放入鍋內，放置好溫度探頭，合上上蓋，選擇保溫功能，開始對改制后的保溫溫度進行檢驗。反復加熱約11分鐘后第一次達到最高溫度T1=41.97℃，大約過了8分鐘，膽內溫度降到T2=40.5℃時開始了第二次的保溫加熱；第二次T1=43.4℃， 大約過了10分鐘，膽內溫度降到T2=40.6℃時開始了第三次的保溫加熱…，經過監測，膽內溫度一直保直在40.3℃至42.9℃之間，功能改制基本算是成功。

功能改制雖然成功，但實際中有幾點與前面計算不太符合：一是保溫時最低溫度時的再次加熱溫度，通過前面的計算應在39.7℃，而實際在40.4±0.2℃，這個“沒想到”不但不影響41℃保溫功能，反而更能精確控制了保溫效果；二是改制后的最高溫度T1，多次測得的T1不盡相同，最高的達到43℃，有點高，也有點擔心，這是因為溫度達到T2時加熱盤雖停止了供電不再加熱，但加熱盤的高余熱會繼續對內膽加熱。后來通過膽內多加水使T1的擺動幅度有所降低，最高達到42.5℃。三是改制前在測ac之間的電壓時，一并測量了ab之間的電壓，K斷開時，ab間電壓一直為5V，K閉合時，測ac即ab間的電壓得到幾組數據，通過計算發現b點與+5V電源間不是純電阻電路，所以文中既不能使用分壓法分析，也不能使用電流乘以電阻的方法分析電壓。

六、電壓力鍋原功能的保留

測溫盤并聯30千歐的電阻后，壓力鍋的煮飯、燉肉、67℃的保溫等功能將受到影響，為了保留原有功能，采用30K電阻串一開關再并聯的方法進行解決，最終改制的電路如圖2所示。

圖2　改制后的引線與加裝元件

在圖1的基礎上，鍋內b、c兩點焊接在一起稱為b點，去除c線，保留a、b兩根引線，30K電阻一端焊接在a線上，另一端焊接在開關K的一個端子，開關K的另一個端子焊接在b線上。在鍋底的塑料外殼適當位置挖一長方形小孔，容納下開關K的撥動塑料片，并可左右撥動，而后用鏍絲從鍋底外部把開關K固定在鍋底塑料內部，開關K閉合一端標記為“酸奶”，斷開一端標記為“正常”。制作酸奶時，開關K的撥動片撥到“酸奶”端，并選擇保溫功能；其它時間撥到“正常”端，可以使用壓力鍋的原有功能。

決蒙，武警河南總隊網管中心工程師。