#原创新人# 物理男改造两百元烤箱变身精准控温,干货满满
一、背景
几年前在单身的时候开始入坑烘焙,想着也可以借此提升下脱单几率嘛。于是乎就入手了长帝的基础款烤箱——CKF-25B。
这款烤箱早就在各大电商商城下架了,只有一些taobao商户有。但他的外形和功能和长帝后来出的很多都是类似的,比如CKF-30BS, TR32SN.
使用了好几年,简单说一下此款的优缺点,或者说,这也是低价烤箱一些比较共同的优缺点。
优点:
1、方形空间,相对扁形的空间,蛋糕、面包等表面更不容易糊,更均匀。
2、带发酵低温档,后文会提到这个**。
3、带转叉,可烤鸡。
4、便宜。
缺点:
1、四热管加热,不如6热管均匀。
2、单层门玻璃,热量易流失。
3、非上下独立控温。
4、机械控温,200块的价格还要什么自行车。
5、我可以继续写下去十几条,但是真的,这价格了,要什么自行车呢。
从买的时候,我就知道这个烤箱的温控不准,还好手头有个VC86D。VC86D 是用的K型热电偶,我这个的误差是高2%。
烤箱到手后就用VC86D 测了下,发现烤箱内温度变动非常大,而且温控很不准,差20摄氏度很正常。从此以后,每次烤东西的时候,就都会把万用表放旁边,把烤箱门打开条缝,把热电偶放进去,用万用表来读数。
有回烤完东西晒张照,烤箱和万用表入镜了,一众物理系同学惊呼:为什么你家厨房里会有个万用表?
答:全(yin)是(wei)泪(qiong)啊!
可能有人会说,加这个万用表的钱早买个更好的烤箱了。可是,我是先有的万用表啊,而且,这玩儿不光是测温度用,我还会用它做很多别的事情啊。
从此以后,CKF-25B 和 VC86D 就成了一对亲密的爱人,每回小B 发热的时候,都会打开一条缝,让小D把它的一部分伸到小B体内,感受来自它内部的温暖。
得益于这一对好朋友,快乐父子俩,从饼干,蛋糕,再到烤鸡,面包,我这也算是上了烘焙的道了。只是在最近做面包的时候才发现,这样一个不靠谱的烤箱实在是不好用。虽然有好基友帮助烤箱测量内部温度,但是温度十分不稳定。热力系统这种惯性巨大的系统,温度曲线上下振幅非常大,劣质的温控器会导致大量的超调,从而影响最终效果,更不要再加上劣质低价的温度传感器。而且此烤箱自带的发酵功能,并不好用。温度经常50度+,酱紫酵母君就死翘翘了,就没法吃面粉放屁吹泡泡了。没错,我的面包发酵发不好,烤不好,长不高,就是因为这个烤箱不好用!(不要脸状)另外,最主要的原因是:经过我多年的摧残,温控器应该是已经老化,温差进一步扩大,烤面包需要的180摄氏度,我需要把旋钮旋到250度...
所以,就有了这次的改造。(以前做过物理老师,习惯使然,好为人师,而且中学做学霸时候给女同学讲题就喜欢授人以渔而非授人以鱼,所以话会比较多,会讲到一些背后的原理,叨扰之处还望各位值友海涵。 )
二、准备
在动手前,看了下网上各位前辈的改造。主要就是从以下这几方面入手:
1、密封
2、温控器
3、保温
1、密封没什么好说的,铝箔胶带搞定,觉得铝箔胶带不够牢固,可以上铝箔玻璃纤维胶带。
2、温控器,需要多说一说,改造所用的温控器主要就是三种
a)液涨式温控器,和双金属片一样也属于机械式,通过内部液体热胀冷缩,来控制电路的通断。优点是价格便宜,缺点就是不够灵敏,毕竟需要将热量传导到液体,液体再膨胀来触发开关。哎?为啥脑子里想象到一个东西在慢慢膨胀起来。
b)微电脑非智能控制,优点是温度测量,反应灵敏,但是对于温度的控制没有提前量,非一即零的控制方法必定也会带来大量超调。
c)PID温控仪。这是电器自动化,工控目前用的最多的智能控制仪表。有三个参数:P是比例系数,I是积分时间,D是微分时间。现在家用电烤箱没有变频的,所以要么100%功率输出,要么0功率输出,但是PID温控仪可以按照时间比例控制发热管通断,并且会提取控制。举个例子,目标温度180度,100度之前是100%的时间在发热,100度之后80%,120度60%,150度20%,170度10%,就像刹车的时候的点刹。优点:可以使用多种温度传感器,温度曲线平稳,可以保持精准恒温,设定好PID参数后可以减小超调甚至消灭超调。缺点:价格偏高一点,调试PID参数比较麻烦。
3、保温,也没什么好说,无石棉硅酸铝玻璃纤维铺在内外壳之间即可。
4、另外还有时间控制。自带的定时器很不准,但是没必要上一个精准的时间定时器,我都是开到常开上,再用厨房定时器来看时间,这样还更方便些。
在权衡了一番之后,我决定还是用PID 温控仪,用两个还可以改成上下独立控温。老爸厂子正好也用PID温控仪,所以....
老爸拿回来后跟我说,拿来的这个好几百,我就一脸黑人问号,不应该就几十,一百块么,一看说明书,这个有R232接口,是可以远程控制的....好吧,我用不着这么高级的。
买温控仪的时候要注意查看输入和输出的方式,对于家用烤箱,输入更适宜用热电偶,K型、E型热电偶都可以。千万不要用热电阻,热电阻反应太慢,可能烤箱里已经120度了,你的温控仪上显示才80度。输出一定要选择支持固态继电器(SSR)的,因为时间比例的控制方式会导致短时间内大量的通断,普通的机械继电器一是反应慢,二是寿命很快就被榨干了。
在把以下材料都准备好后,我就开工啦:
1、AOA5000系列PID温控仪
2、10A SSR 固态继电器
3、E型热电偶
4、无石棉硅酸铝玻璃纤维保温棉
5、铝箔胶带
6、1.5平方硅橡胶高温线(高温环境应使用耐热线)
7、陶瓷接头(高温环境,不应用焊锡焊接,连接应用卡子、陶瓷接头等)
三、开工
3、开盖后就是这样子了,左上角是温度传感器+温控仪。呵呵,做在内外壳之间,没有测量烤箱内部的温度,怎么可能会准呢?右上角也是个温控器,但是是不可调的,这就是那个**的发酵档所用的温控器。
4、拆下温控仪来仔细观看一下,XINGQIU牌的,还是通过了TUV南德的认证呢。然而....
5、最上面一片就是双金属片,利用两种金属热膨胀系数不同来控制温度。当温度升高或者降低,双金属片其中一片的膨胀或者缩短的幅度比另一片更大,就会导致双金属片弯曲,从而使得电键闭合或者断开,以此来控制发热管的工作与否。旋钮控制中间两个金属片的距离,这就控制了双金属片需要弯曲多少才可以闭合或者断开电路,以此来体现温度控制。
7、把发酵用到的温控器拆下来,把留下的螺丝孔钻大一点,安上热电偶。
8、热电偶安装在中上部,如果是改上下独立控制,应该更靠近发热管一些。
10、锯条先放进去,然后再把两端固定。这里我是用的我锯木头用的曲线锯,面板是铁的,锯起来比较费劲,如果有电磨估计会好些。
12、图上右下角的就是SSR——固态温控仪,和后面板紧密相连,因为我也会在侧面铺保温棉,而且最大电流只有8A,还是放在下部,所以我没有使用散热器。
13、上电测试,稳定在目标122.2摄氏度,so easy~~
从此,一对好基友再也没有见面,因为烤箱小B 有了PID的一根粗粗硬硬又长长的棒棒一直插在它的体内,感受她的温暖。
四、改造后使用感
E型热电偶反应十分灵敏,精准,即使是烤箱的温热潮湿环境,也不易被腐蚀。提供长久而坚挺的帮助。
PID温控仪可控温度范围大,所以即使是发酵使用,也可以精准恒温在一发28度,二发38度这样的精确低温,做酸奶什么的更是不在话下。脑洞更大点,有了PID温控器,做个低温分子料理机也是不在话下。
保温棉的存在使得上盖不再那么烫手,一是安全了,二也更加节能。
五、感受与前景
最后讲一讲我对烤箱的认识,以及今后的发展方向
烤箱是个技术含量低,制造门槛低的东西。大部分烤箱的电路图就是下面这样。
好一点的烤箱,无非就是温控准一点,发热均匀点,保温好一点,这也是我对烤箱的基本要求,其他的比如转叉、炉灯、热风什么的,有就可以了,再好也看不出什么,炉灯二十块钱我也能给我这个安一个,三十块钱我能改成六管加热,再来个PID温控仪我就可以把它改成上下独立控温,双层玻璃也不是不可以改。近几年烤箱几乎没有什么创新,也就是上面说的三点做的更完善了些。智能?我就两个字:呵呵。但是在我实施改装前看到长帝出的一款新款,觉得“哎哟~不错哦”。这款除了普通上下热管加热,还在背面加入了三个环形热管,中间的涡轮风扇,可以达到中间进风,再送到外围加热后出风的效果,这样的好处毋庸置疑,温度更加均匀。对于饼干,可以同时烤多层,大大减少时间。但是,这价格....而且,1200块的烤箱,温度控制精度也仅仅只能是±5摄氏度,就不能再准点儿么?到这个价位的烤箱了,才在烤箱里用上了二十块一米的玻璃纤维保温棉。啧啧啧,这钱是XX好赚啊。
私以为,家用烤箱的路还有很长要走,个人觉得未来肯定会有定频烤箱问世,无需通过时间百分比来控制温度,而是直接控制功率大小,发热管不用一会儿开一会儿关,这样控温将更加精准。其实变频技术已经成熟,用不用在烤箱上,就是商家的决策了。长帝作为民族品牌,在烤箱领域上已经走得很好。我的第一个烤箱是长帝,我的下一个肯定也是长帝。只是我希望,下一个烤箱,不必让我再自己改造这么多,从商家那儿买来的,就是100%符合我要求的,甚至比我的要求做的还好的烤箱。
预告一下:第二个PID温控仪到位后,会找时间改成上下独立控温。
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