目前的多數(shù)多士爐是采用機(jī)械開關(guān)來調(diào)節(jié)溫度和時間定時，需要使用者參與的程度較高，如選擇加熱的時間和確定加熱的功率等。這時，操作人員就面臨幾個問題： 1、確定是干面包或是凍面包？ 2、確定加熱的時間，有時需要根據(jù)經(jīng)驗，但經(jīng)常不能自己烤出色、香味全的面包？不知道如何能自己做到最好。 3、加熱功率的確定，在什么樣的情況下需要提供多大的功率？機(jī)械式產(chǎn)品不能告訴用戶這些信息。 問題的解決方案 既然機(jī)械式多士爐在一定程度上不能為用戶提供更多的幫助，我們從電子化的角度去考慮是比較合適的途徑，如確定面包在放入多士爐前的狀態(tài)、加熱功率的控制和加熱時間的確定以及電源的自動切斷和接通等。當(dāng)然對于面包的狀態(tài)，我們可以通過眼睛和手的感覺來識別，除衛(wèi)生的問題以外，我們還應(yīng)該了解到，面包的狀態(tài)如何讓多士爐來實現(xiàn)自動識別？面包在烘烤的過程中，如何監(jiān)控面包在烘烤時的狀態(tài)如溫度，來確定面包烘烤到何種程度才是最佳狀態(tài)？我們可以考慮用溫度傳感器來測量面包的溫度？面包的溫度測量數(shù)據(jù)提供出來以后，我們應(yīng)及時來調(diào)節(jié)溫度的上升程度以及電源功率的調(diào)節(jié)，這可以直接通過單片機(jī)系統(tǒng)來完成。通常地，從成本的角度來考慮，我們可以選擇NTC等電阻溫度傳感器，但實際上，接觸式的測量不能解決好衛(wèi)生問題、測量精度問題和反應(yīng)時間問題，特別是反應(yīng)時間的要求更為嚴(yán)格，通常，NTC產(chǎn)品的反應(yīng)時間需要7秒左右才能將當(dāng)前的溫度準(zhǔn)確測量出來，此時，面包可能已經(jīng)烤焦。 因此選擇非接觸的溫度測量方法是最合適的。紅外溫度傳感器完全可以滿足這個應(yīng)用要求，它能解決幾個方面的問題： 1、衛(wèi)生問題————傳感器不與面包直接接觸，測量距離可以達(dá)到幾十厘米或幾米不等 2、響應(yīng)時間問題————與NTC相對應(yīng)，紅外溫度傳感器的測量時間一般可以達(dá)到40mS或更高，是 NTC產(chǎn)品的幾十倍，為溫度控制系統(tǒng)提供足夠的調(diào)節(jié)控制時間 3、測量精度問題————紅外溫度傳感器可以達(dá)到很高的測量，取決于設(shè)計人員的設(shè)計工藝和工作 環(huán)境的處理 4、溫度控制問題————紅外溫度傳感器與單片機(jī)系統(tǒng)的結(jié)合，可以非常簡單地處理好加熱功率的 控制調(diào)節(jié)和加熱時間，這些都可以通過軟件來實現(xiàn)。 5、便利性的問題————應(yīng)用單片機(jī)以后，用戶不需要守侯在多士爐旁邊，所有的工作由單片機(jī)的 程序自動完成，如面包烤好后，發(fā)出聲光報警等信息，通知用戶。設(shè)計工程師只需要預(yù)先將凍面包和干面包的烘烤程序輸入到單片機(jī)就可以，用戶只是按一個啟動鍵，真正實現(xiàn)智能化，因此我們將這樣的多士爐稱為智能化多士爐。 傳統(tǒng)的多士爐的溫度控制方法 傳統(tǒng)的多士爐不需要進(jìn)行溫度測量，它只是根據(jù)用戶的經(jīng)驗來設(shè)定加熱時間和加熱功率，對電源的控制和調(diào)節(jié)也是通過非常簡單的電源通斷，不能對面包的烘烤溫度做精確的控制。 智能化多士爐的溫度控制和調(diào)節(jié) 對于高檔次的多士爐，實現(xiàn)自動溫度控制和調(diào)節(jié)是其最主要的核心功能，傳感器與單片機(jī)的組合使用，將大大提升產(chǎn)品的科技含量和操作的簡便性。 采用TS系列紅外溫度傳感器，可以隨時快速地測量面包的溫度，由于是采用非接觸的測量方法，也就是傳感器與面包之間有一定的測量距離，傳感器在接受面包輻射出來的紅外線后，輸出一熱電勢。由于紅外溫度傳感器是有多達(dá)100個熱電偶組成，所以要對它的冷端進(jìn)行溫度補(bǔ)償，因此將該信號進(jìn)行放大和環(huán)境溫度補(bǔ)償后，送到A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)系統(tǒng)，一方面，將顯示面包的溫度（包括軟件設(shè)定的加熱時間），另一方面，單片機(jī)輸出信號送到功率調(diào)節(jié)電路去控制加熱時間和功率。 對于最簡單而且智能化的多士爐，可以不需要顯示，只需要設(shè)定一個啟動按鍵，操作人員在將面包放入多士爐后，按動啟動按鍵，多士爐自動完成所有的工作，這需要設(shè)計人員確定干面包或者凍面包的不同的烘烤程序，并將這個程序送入到單片機(jī)系統(tǒng)。 智能化多士爐的結(jié)構(gòu)考慮 傳感器如何放入到多士爐中是完成自動控制的首要任務(wù)，在多士爐中，有加熱器、柵格等，同時也不能將傳感器放在多士爐的上方，因此，我們需要在多士爐的側(cè)面開一個小孔加熱器的部分也應(yīng)相應(yīng)開一個小孔，以便面包的紅外線能夠傳輸?shù)絺?cè)邊的TS傳感器 ，并需要加裝波導(dǎo)管來引導(dǎo)紅外到TS。由于面包的紋理各不相同，如果將波導(dǎo)管與面包成90°角安裝，當(dāng)遇到紋理較粗的面包時，可能傳感器不能獲得更多面包的紅外線而減低靈敏度，因此，我們將波導(dǎo)管的安裝角度斜向45°后（圖八），無論是何種紋理的面包，都可以獲得同樣的靈敏度。 紅外溫度傳感器應(yīng)用塞貝克熱電效應(yīng)，它類似于傳統(tǒng)的熱電偶，也有冷端和熱端，如上圖所示。紅外溫度傳感器將110個電偶串聯(lián)起來，在熱端加裝紅外吸收器，這樣在熱電偶兩端形成溫差電勢。傳感器的輸出為 Utp =ex Sr x （Tobj4 – Tamb4） e —— 被測目標(biāo)的輻射率 Sr —— 傳感器靈敏度 Tobj —— 目標(biāo)溫度 Tamb ——內(nèi)部環(huán)境溫度 紅外溫度傳感器通常包括一個硅材料的光學(xué)濾波器和溫度補(bǔ)償用的熱敏電阻（PTC/NTC）。共有13種規(guī)格的傳感器供選擇，封裝形式有TO-5和TO-18兩種形式。 環(huán)境溫度補(bǔ)償用熱敏電阻————由于環(huán)境溫度的變化，傳感器內(nèi)部冷端溫度也將發(fā)生改變，因此為獲得較好測量精度，需要對冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償。NTC為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，PTC為正溫度系數(shù)的熱敏電阻。Ni電阻溫度傳感器的溫度系數(shù)較NTC要大的多，可達(dá)6178ppm/K，而NTC一般為3964ppm/K。對熱敏電阻阻值的選擇，通常地，為降低功耗，選擇100K歐姆的熱敏電阻，其他阻值也可根據(jù)用戶的需要而調(diào)整。 光學(xué)濾波器————對于一個具體的應(yīng)用，選擇合適的濾波器將是一件非常重要的工作。輝格公司可根據(jù)客戶需要提供不同的濾波器波長范圍，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的濾波器波長范圍有5微米截止型和8～14微米兩種。對于非常近距離（<0.5米）的非接觸溫度測量如紅外線體溫計應(yīng)用，應(yīng)選擇5微米截止型的紅外溫度傳感器如TS118-1或TS105-1等，而遠(yuǎn)距離測量時，應(yīng)選擇8～14微米波長范圍的傳感器如TS118-3或TS105-3等。 TS系列紅外溫度傳感器的放大和溫度補(bǔ)償電路