De viktigaste övervägandena vid tillverkning av högtemperatursensorer som används i ugnar, spisar och mikrovågsugnar

Temperatursensorer som används i hushållsapparater med hög temperatur, såsom ugnar, grillar och mikrovågsugnar, kräver extremt hög precision och tillförlitlighet i produktionen, eftersom de är direkt relaterade till utrustningens säkerhet, energieffektivitet, tillagningseffekt och livslängd. De viktigaste frågorna som kräver mest uppmärksamhet under produktionen inkluderar:

I. Kärnprestanda och tillförlitlighet

1. Temperaturområde och noggrannhet:
   • Definiera krav:Ange exakt den maximala temperaturen som sensorn behöver mäta (t.ex. ugnar upp till 300°C+, intervall potentiellt högre, mikrovågsugnstemperaturer vanligtvis lägre men värms upp snabbt).
   • Materialval:Alla material (sensorelement, isolering, inkapsling, ledningar) måste tåla maximal driftstemperatur plus en säkerhetsmarginal på lång sikt utan prestandaförsämring eller fysisk skada.
   • Kalibreringsnoggrannhet:Implementera strikt binning och kalibrering under produktionen för att säkerställa att utsignalerna (resistans, spänning) matchar den faktiska temperaturen exakt över hela arbetsområdet (särskilt kritiska punkter som 100 °C, 150 °C, 200 °C, 250 °C) och uppfyller apparatstandarder (vanligtvis ±1 % eller ±2 °C).
   • Termisk responstid:Optimera designen (sondstorlek, struktur, termisk kontakt) för att uppnå den erforderliga termiska svarshastigheten (tidskonstant) för snabb styrsystemreaktion.
2. Långsiktig stabilitet och livslängd:
   • Materialåldring:Välj material som är motståndskraftiga mot högtemperaturåldring för att säkerställa att sensorelement (t.ex. NTC-termistorer, Pt-RTD:er, termoelement), isolatorer (t.ex. högtemperaturkeramik, specialglas) och inkapsling förblir stabila med minimal drift under långvarig exponering för hög temperatur.
   • Termisk cyklisk motståndskraft:Sensorer utsätts för frekventa uppvärmnings-/kylcykler (på/av). Materialens värmeutvidgningskoefficienter (CTE) måste vara kompatibla, och den strukturella konstruktionen måste motstå resulterande termisk stress för att undvika sprickbildning, delaminering, ledningsbrott eller avdrift.
   • Termisk chockbeständighet:Särskilt i mikrovågsugnar kan det orsaka snabba temperatursänkningar i ugnsutrymmet om man öppnar dörren för att lägga i kall mat. Sensorer måste tåla sådana snabba temperaturförändringar.

II. Materialval och processkontroll

3. Högtemperaturbeständiga material:
   • Avkänningselement:NTC (vanlig, kräver speciell högtemperaturformulering och glasinkapsling), Pt RTD (utmärkt stabilitet och noggrannhet), K-typ termoelement (kostnadseffektivt, brett område).
   • Isoleringsmaterial:Högtemperaturkeramik (aluminiumoxid, zirkoniumoxid), smält kvarts, specialglas för hög temperatur, glimmer, PFA/PTFE (för lägre tillåtna temperaturer). Måste bibehålla tillräcklig isoleringsresistans vid höga temperaturer.
   • Inkapslings-/höljesmaterial:Rostfritt stål (304, 316 vanligt), Inconel, keramiska rör som tål höga temperaturer. Måste motstå korrosion, oxidation och ha hög mekanisk hållfasthet.
   • Ledningar/kablar:Högtemperaturtåliga legeringstrådar (t.ex. Nichrome, Kanthal), förnicklad koppartråd (med högtemperaturisolering som glasfiber, glimmer, PFA/PTFE), kompensationskabel (för termoelement). Isoleringen måste vara temperaturbeständig och flamskyddad.
   • Lödning/skarvning:Använd högtemperaturlödning (t.ex. silverlödning) eller lödfria metoder som lasersvetsning eller krympning. Vanligt lödning smälter vid höga temperaturer.
4. Strukturdesign och tätning:
   • Mekanisk styrka:Sondens struktur måste vara robust för att motstå installationsbelastning (t.ex. vridmoment vid insättning) och driftstötar/vibrationer.
   • Hermetisk tätning/försegling:
     • Förebyggande av fukt- och föroreningsintrång:Det är absolut nödvändigt att förhindra att vattenånga, fett och matrester tränger in i sensorns insida – en ledande orsak till fel (kortslutningar, korrosion, avdrift), särskilt i ångiga/feta ugns-/spismiljöer.
     • Tätningsmetoder:Glas-till-metall-tätning (hög tillförlitlighet), högtemperaturepoxi (kräver strikt urval och processkontroll), lödning/O-ringar (husfogar).
     • Utgångsförsegling för bly:En kritisk svag punkt som kräver särskild uppmärksamhet (t.ex. glaspärltätningar, fyllning med högtemperaturtätningsmedel).
5. Renlighet och kontroll av föroreningar:
   • Produktionsmiljön måste kontrollera damm och föroreningar.
   • Komponenter och monteringsprocesser måste hållas rena för att undvika att oljor, flussrester etc. införs, vilka kan förångas, karboniseras eller korrodera vid höga temperaturer, vilket försämrar prestanda och livslängd.

     

III. Elsäkerhet och elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) – Speciellt för mikrovågor

6. Högspänningsisolering:Sensorer nära magnetroner eller högspänningskretsar i mikrovågor måste isoleras för att motstå potentiella höga spänningar (t.ex. kilovolt) för att förhindra haveri.
7. Mikrovågsstörningstålighet / Icke-metallisk design (inuti mikrovågsugnens utrymme):
   • Kritisk!Sensorer direkt exponerade för mikrovågsenergifår inte innehålla metall(eller metalldelar behöver speciell skärmning), annars kan ljusbågar, mikrovågsreflektion, överhettning eller magnetronskador uppstå.
   • Använd vanligtvishelt keramiskt inkapslade termistorer (NTC), eller montera metalliska sonder utanför vågledaren/skärmen, med hjälp av icke-metalliska värmeledare (t.ex. keramisk stång, högtemperaturplast) för att överföra värme till en kavitetssond.
   • Ledningar kräver också särskild uppmärksamhet för skärmning och filtrering för att förhindra läckage eller störningar från mikrovågsenergi.
8. EMC-design:Sensorer och ledningar bör inte avge störningar (utstrålade) och måste motstå störningar (immunitet) från andra komponenter (motorer, SMPS) för stabil signalöverföring.

IV. Tillverkning och kvalitetskontroll

9. Strikt processkontroll:Detaljerade specifikationer och strikt efterlevnad av lödtemperatur/-tid, förseglingsprocesser, inkapslingshärdning, rengöringssteg etc.
10. Omfattande testning och inbränning:
    • 100 % kalibrering och funktionstest:Verifiera att utsignalen ligger inom specifikationen vid flera temperaturpunkter.
    • Högtemperaturinbränning:Kör strax över maximal arbetstemperatur för att upptäcka tidiga fel och stabilisera prestandan.
    • Termiskt cyklingstest:Simulera verklig användning med ett flertal (t.ex. hundratals) höga/låga cykler för att validera strukturell integritet och stabilitet.
    • Isolering och Hi-Pot-testning:Testa isoleringsstyrkan mellan ledningar och mellan ledningar/hölje.
    • Testning av tätningsintegritet:T.ex. läckagetest av helium, tryckkokartest (för fuktbeständighet).
    • Mekanisk hållfasthetsprovning:T.ex. dragkraft, böjtester.
    • Mikrovågsspecifik testning:Testa för ljusbågar, mikrovågsfältstörningar och normal uteffekt i mikrovågsmiljö.

V. Efterlevnad och kostnad

11. Överensstämmelse med säkerhetsstandarder:Produkterna måste uppfylla obligatoriska säkerhetscertifieringar för målmarknader (t.ex. UL, cUL, CE, GS, CCC, PSE, KC), vilka har detaljerade krav för material, konstruktion och testning av termiska sensorer (t.ex. UL 60335-2-9 för ugnar, UL 923 för mikrovågsugnar).
12. Kostnadskontroll:Vitvaruindustrin är mycket kostnadskänslig. Design, material och processer måste optimeras för att kontrollera kostnaderna samtidigt som kärnprestanda, tillförlitlighet och säkerhet garanteras.    

Sammanfattning

Tillverkar högtemperatursensorer för ugnar, spisar och mikrovågsugnarfokuserar på att lösa utmaningarna med långsiktig tillförlitlighet och säkerhet i tuffa miljöer.Detta kräver:

1. Noggrant materialval:Alla material måste tåla höga temperaturer och förbli stabila under lång tid.
2. Tillförlitlig tätning:Absolut förebyggande av inträngning av fukt och föroreningar är av största vikt.
3. Robust konstruktion:För att motstå termisk och mekanisk stress.
4. Precisionstillverkning och rigorösa tester:Säkerställer att varje enhet fungerar tillförlitligt och säkert under extrema förhållanden.
5. Specialiserad design (mikrovågsugnar):Hanterar icke-metalliska krav och mikrovågsstörningar.
6. Regelefterlevnad:Uppfyller globala säkerhetscertifieringskrav.

Att förbise någon aspekt kan leda till förtida sensorfel i tuffa miljöer, vilket påverkar tillagningsprestanda och enhetens livslängd, eller ännu värre, orsaka säkerhetsrisker (t.ex. termisk rusning som leder till brand).I apparater som tål höga temperaturer kan även ett mindre sensorfel få omfattande konsekvenser, vilket gör det viktigt att noggrant uppmärksamma varje detalj.