Cảm biến nhiệt độ được sử dụng trong các thiết bị gia dụng chịu nhiệt độ cao như lò nướng, vỉ nướng và lò vi sóng đòi hỏi độ chính xác và độ tin cậy cực kỳ cao trong sản xuất, vì chúng liên quan trực tiếp đến tính an toàn, hiệu quả năng lượng, hiệu quả nấu nướng và tuổi thọ của thiết bị. Những vấn đề chính cần được quan tâm nhất trong quá trình sản xuất bao gồm:
I. Hiệu suất cốt lõi và độ tin cậy
- Phạm vi nhiệt độ và độ chính xác:
- Xác định yêu cầu:Xác định chính xác nhiệt độ tối đa mà cảm biến cần đo (ví dụ: lò nướng lên đến 300°C+, phạm vi có thể cao hơn, nhiệt độ khoang lò vi sóng thường thấp hơn nhưng nóng lên nhanh chóng).
- Lựa chọn vật liệu:Tất cả vật liệu (bộ phận cảm biến, lớp cách điện, lớp bọc, dây dẫn) phải chịu được nhiệt độ hoạt động tối đa cộng với biên độ an toàn trong thời gian dài mà không bị suy giảm hiệu suất hoặc hư hỏng vật lý.
- Độ chính xác hiệu chuẩn:Thực hiện phân loại và hiệu chuẩn nghiêm ngặt trong quá trình sản xuất để đảm bảo tín hiệu đầu ra (điện trở, điện áp) khớp chính xác với nhiệt độ thực tế trên toàn bộ phạm vi làm việc (đặc biệt là các điểm quan trọng như 100°C, 150°C, 200°C, 250°C), đáp ứng các tiêu chuẩn thiết bị (thường là ±1% hoặc ±2°C).
- Thời gian phản ứng nhiệt:Tối ưu hóa thiết kế (kích thước đầu dò, cấu trúc, tiếp xúc nhiệt) để đạt được tốc độ phản ứng nhiệt cần thiết (hằng số thời gian) cho phản ứng hệ thống điều khiển nhanh.
- Độ ổn định và tuổi thọ lâu dài:
- Lão hóa vật liệu:Chọn vật liệu có khả năng chống lão hóa ở nhiệt độ cao để đảm bảo các thành phần cảm biến (ví dụ: nhiệt điện trở NTC, Pt RTD, cặp nhiệt điện), chất cách điện (ví dụ: gốm chịu nhiệt, thủy tinh đặc biệt), lớp bọc vẫn ổn định với độ trôi tối thiểu trong quá trình tiếp xúc kéo dài ở nhiệt độ cao.
- Khả năng chống chịu chu kỳ nhiệt:Cảm biến chịu các chu kỳ làm nóng/làm mát (bật/tắt) thường xuyên. Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của vật liệu phải tương thích, và thiết kế cấu trúc phải chịu được ứng suất nhiệt phát sinh để tránh nứt, tách lớp, đứt dây hoặc trôi.
- Khả năng chống sốc nhiệt:Đặc biệt trong lò vi sóng, việc mở cửa để cho thức ăn lạnh vào có thể khiến nhiệt độ khoang lò giảm nhanh chóng. Các cảm biến phải chịu được sự thay đổi nhiệt độ nhanh như vậy.
II. Lựa chọn vật liệu và kiểm soát quy trình
- Vật liệu chịu nhiệt độ cao:
- Các yếu tố cảm biến:NTC (thông dụng, yêu cầu công thức chịu nhiệt độ cao đặc biệt và bao bọc bằng thủy tinh), Pt RTD (độ ổn định và độ chính xác tuyệt vời), Cặp nhiệt điện loại K (tiết kiệm chi phí, phạm vi rộng).
- Vật liệu cách nhiệt:Gốm chịu nhiệt độ cao (Alumina, Zirconia), thạch anh nung chảy, thủy tinh chịu nhiệt độ cao đặc biệt, mica, PFA/PTFE (cho nhiệt độ cho phép thấp hơn). Phải duy trì đủ điện trở cách điện ở nhiệt độ cao.
- Vật liệu đóng gói/vỏ bọc:Ống thép không gỉ (304, 316 thông dụng), Inconel, gốm chịu nhiệt độ cao. Chống ăn mòn, oxy hóa và có độ bền cơ học cao.
- Dây dẫn/Dây điện:Dây hợp kim chịu nhiệt độ cao (ví dụ: Nichrome, Kanthal), dây đồng mạ niken (có lớp cách điện chịu nhiệt độ cao như sợi thủy tinh, mica, PFA/PTFE), cáp bù (dành cho T/C). Lớp cách điện phải chịu được nhiệt độ cao và chống cháy.
- Hàn/Nối:Sử dụng hàn nhiệt độ cao (ví dụ: hàn bạc) hoặc phương pháp không hàn như hàn laser hoặc uốn. Hàn thông thường nóng chảy ở nhiệt độ cao.
- Thiết kế kết cấu và niêm phong:
- Sức mạnh cơ học:Cấu trúc đầu dò phải chắc chắn để chịu được ứng suất khi lắp đặt (ví dụ: mô-men xoắn trong quá trình đưa vào) và va đập/rung động khi vận hành.
- Độ kín/Độ kín:
- Phòng chống độ ẩm và sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm:Bắt buộc phải ngăn hơi nước, dầu mỡ và mảnh vụn thức ăn thấm vào bên trong cảm biến – nguyên nhân chính gây ra hỏng hóc (chập điện, ăn mòn, trôi), đặc biệt là trong môi trường lò nướng/bếp có hơi nước/dầu mỡ.
- Phương pháp niêm phong:Niêm phong kính với kim loại (độ tin cậy cao), epoxy chịu nhiệt độ cao (yêu cầu lựa chọn nghiêm ngặt và kiểm soát quy trình), hàn/vòng chữ O (mối nối vỏ).
- Phớt thoát chì:Một điểm yếu quan trọng cần được chú ý đặc biệt (ví dụ, phớt hạt thủy tinh, chất trám kín nhiệt độ cao).
- Kiểm soát vệ sinh và chất gây ô nhiễm:
- Môi trường sản xuất phải kiểm soát bụi và chất gây ô nhiễm.
- Các thành phần và quy trình lắp ráp phải được giữ sạch sẽ để tránh đưa vào dầu, cặn thuốc hàn, v.v. có thể bay hơi, cacbon hóa hoặc ăn mòn ở nhiệt độ cao, làm giảm hiệu suất và tuổi thọ.
III. An toàn điện và tương thích điện từ (EMC) - Đặc biệt đối với lò vi sóng
- Cách điện cao áp:Các cảm biến gần magnetron hoặc mạch HV trong lò vi sóng phải được cách điện để chịu được điện áp cao tiềm ẩn (ví dụ: kilovolt) để tránh bị hỏng.
- Khả năng chống nhiễu vi sóng / Thiết kế phi kim loại (Bên trong khoang vi sóng):
- Phê bình!Cảm biến tiếp xúc trực tiếp với năng lượng vi sóngkhông được chứa kim loại(hoặc các bộ phận kim loại cần được che chắn đặc biệt), nếu không có thể xảy ra hiện tượng hồ quang, phản xạ vi sóng, quá nhiệt hoặc hư hỏng magnetron.
- Thông thường sử dụngnhiệt điện trở được bọc hoàn toàn bằng gốm (NTC)hoặc gắn đầu dò kim loại bên ngoài ống dẫn sóng/lớp chắn, sử dụng chất dẫn nhiệt không phải kim loại (ví dụ: thanh gốm, nhựa chịu nhiệt cao) để truyền nhiệt đến đầu dò khoang.
- Dây dẫn cũng cần được che chắn và lọc cẩn thận để tránh rò rỉ hoặc nhiễu năng lượng vi sóng.
- Thiết kế EMC:Cảm biến và dây dẫn không được phát ra nhiễu (bức xạ) và phải chống nhiễu (miễn nhiễm) từ các thành phần khác (động cơ, SMPS) để truyền tín hiệu ổn định.
IV. Sản xuất & Kiểm soát chất lượng
- Kiểm soát quy trình nghiêm ngặt:Thông số kỹ thuật chi tiết và tuân thủ nghiêm ngặt về nhiệt độ/thời gian hàn, quy trình hàn kín, đóng rắn bằng bao bì, các bước làm sạch, v.v.
- Kiểm tra toàn diện và chạy thử:
- Hiệu chuẩn 100% & Kiểm tra chức năng:Xác minh đầu ra theo thông số kỹ thuật tại nhiều điểm nhiệt độ.
- Đốt cháy ở nhiệt độ cao:Vận hành ở nhiệt độ cao hơn một chút so với nhiệt độ làm việc tối đa để sàng lọc các lỗi sớm và ổn định hiệu suất.
- Kiểm tra chu kỳ nhiệt:Mô phỏng việc sử dụng thực tế với nhiều chu kỳ cao/thấp (ví dụ: hàng trăm) để xác thực tính toàn vẹn và độ ổn định của cấu trúc.
- Kiểm tra cách nhiệt và Hi-Pot:Kiểm tra độ bền cách điện giữa các dây dẫn và giữa dây dẫn/vỏ.
- Kiểm tra tính toàn vẹn của con dấu:Ví dụ, thử nghiệm rò rỉ khí heli, thử nghiệm nồi áp suất (để kiểm tra khả năng chống ẩm).
- Kiểm tra độ bền cơ học:Ví dụ, lực kéo, thử nghiệm uốn cong.
- Kiểm tra bằng lò vi sóng:Kiểm tra hiện tượng hồ quang, nhiễu trường vi sóng và đầu ra bình thường trong môi trường vi sóng.
V. Tuân thủ & Chi phí
- Tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn:Sản phẩm phải đáp ứng các chứng nhận an toàn bắt buộc cho thị trường mục tiêu (ví dụ: UL, cUL, CE, GS, CCC, PSE, KC), trong đó có các yêu cầu chi tiết về vật liệu, cấu tạo và thử nghiệm cảm biến nhiệt (ví dụ: UL 60335-2-9 cho lò nướng, UL 923 cho lò vi sóng).
- Kiểm soát chi phí:Ngành công nghiệp thiết bị gia dụng rất nhạy cảm với chi phí. Thiết kế, vật liệu và quy trình phải được tối ưu hóa để kiểm soát chi phí đồng thời đảm bảo hiệu suất cốt lõi, độ tin cậy và an toàn.
Bản tóm tắt
Sản xuất cảm biến nhiệt độ cao cho lò nướng, bếp và lò vi sóngtập trung vào việc giải quyết những thách thức về độ tin cậy và an toàn lâu dài trong môi trường khắc nghiệt.Điều này đòi hỏi:
1. Lựa chọn vật liệu chính xác:Tất cả vật liệu phải chịu được nhiệt độ cao và ổn định trong thời gian dài.
2. Niêm phong đáng tin cậy:Việc ngăn ngừa tuyệt đối độ ẩm và sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm là tối quan trọng.
3. Kết cấu chắc chắn:Để chống lại ứng suất nhiệt và cơ học.
4. Sản xuất chính xác và kiểm tra nghiêm ngặt:Đảm bảo mọi thiết bị hoạt động đáng tin cậy và an toàn trong điều kiện khắc nghiệt.
5. Thiết kế chuyên dụng (Lò vi sóng):Giải quyết các yêu cầu phi kim loại và nhiễu sóng vi ba.
6. Tuân thủ quy định:Đáp ứng các yêu cầu chứng nhận an toàn toàn cầu.
Việc bỏ qua bất kỳ khía cạnh nào cũng có thể khiến cảm biến bị hỏng sớm trong môi trường thiết bị khắc nghiệt, ảnh hưởng đến hiệu suất nấu nướng và tuổi thọ của thiết bị hoặc tệ hơn là gây ra các mối nguy hiểm về an toàn (ví dụ: nhiệt độ tăng cao dẫn đến hỏa hoạn).Trong các thiết bị chịu nhiệt độ cao, ngay cả một lỗi cảm biến nhỏ cũng có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, khiến việc chú ý tỉ mỉ đến từng chi tiết trở nên cần thiết.
Thời gian đăng: 07-06-2025