sunnuntai 17. huhtikuuta 2011

Leivänpaahtimen rakenne

Nykyaikainen leivänpaahdin on rakenteltaan yllättävän kompleksinen, ja se jopa sisältää jonkin verran elektroniikkaa. Sen saa kuitenkin rikottua yhtä helposti kuin vanhemmankin mallin työntämällä toiminnassa olevaan paahtimeen harukan – niin kuin tämänkin paahtimen omistaja (en minä) teki. Pahimmassa tapauksessa siitä voi saada sähköiskun ilman, että paahdin edes rikkoontuu, ja lievemmässäkin tapauksessa vastuslanka palaa poikki ja samoin sulake.

Paahdin käsittää ulkokuoret, rungon ja mekaniikan, joka pitää leivät paikoillaan paahtimessa, lämpöä kestävän eristeaineen ympärille kiedotun vastuslangan ja elektroniikalla toteutetun ajastinpiirin, joka tietyn ajan kuluttua katkaisee virran paahtimesta ja päästää leivät jousen voimalla nousemaan ylös paahtimesta.

Tarkasti ottaen ”ajastinpiiri” on termostaatti, joka mittaa paahtimen lämpötilaa ja asetun lämpötila-arvon perusteella pitää virran kytkettynä vastuslankaan, kunnes asetettu lämpötila on saavutettu. Koska ntc-vastuksen lämpeneminen riippuu melko lineaarisesti kuluneesta ajasta, voidaan puhua myös ”ajastinpiiristä”.

Kuvassa alhaalla oikealla näkyvät mekaanisesti ohjattavat pääkoskettimet ja keskellä magneettikelalla ohjattava laukaisin. Kelan yläpuolella näkyy jousi, joka virittämisen ja kelan laukaisun jälkeen nostaa leivät ylös paahtimesta. Koskettimien yläpuolella oleva musta kiilamainen kappale ohjaa koskettimia, kun paahdin käynnistetään painamalla sen ulkopuolella oleva vipu alas.

Koska lämpötila paahtimen sisällä ylittää +70 °C, johtimet ovat lämmönkestävää lajia.

Koska paahtimessa käytetään elektroniikkaa paahtoajan (/-lämpötilan) asettamiseksi, siihen tarvitaan matala dc-jännite, joka on saatu muodostettua varsin yksinkertaisella tavalla ilman tilaavievää erillistä muuntajaa. Vastuslanka on kytketty verkkojännitteeseen, ja silloin sen yli vaikuttaa koko verkkojännite, joka lieneekin noin 230 V. Kytkemällä kaksi johdinta vastuslangan eri kohtiin siten, että niiden sisään jää tietty osa (x) vastuslangan koko pituudesta (l), saadaan noiden kahden johtimien välille jännite, joka on u = x/l*230 V.

Paahtimesta voidaan helposti mitata, että koko vastuslangan pituus on noin 4,00 metriä ja johdinten väliin jäävä pituus on noin 0,51 metriä, jolloin johdinten väliin muodostuu noin 29,3 V:n jännite. Mitä enemmän tätä jännitettä kuormitetaan, sitä enemmän se laskee, mutta jos kuormitus on vakio – niin kuin se tässä tapauksessa on – jännite voidaan asettaa tällä tavalla laskennallisesti halutuksi.

Saatu jännite on vaihtojännite, joten dc-jännitteen saamiseksi se täytyy tasasuunnata, mikä on tehty kuvan D2-diodilla. Koska kyseessä on puoliaaltotasasuuntaus, jännitteen tehollisarvo puolittuu ja saadun dc-jännitteen arvo on noin 14,5 V. C1-kondensaattoria käytetään suodatukseen eli parantamaan dc-jännitteen muotokerrointa, joka ilman sitä on erittäin huono, koska jännite on puuttuvan puoliaallon vuoksi puolet ajasta nollassa.

Ohjauspiiri toimii seuraavasti: Kun paahtimen vipu painetaan alas, piiriin tulee jännite ja se antaa ohjausjännitteen magneettikelalle, joka lukitsee vivun alas. Piirikortin keskellä olevalla potentiometrillä asetetaan paahtolämpötila (tai -aika). Kun ntc-vastus havaitsee asetetun lämpötilan saavutetun, ohjauspiiri katkaisee jännitteen magneettikelalta, joka vapauttaa lukitussalvan ja antaa jousen nostaa leivät ylös paahtimesta.

Jos vastuslanka olisi katkennut vain yhdestä kohdasta lähellä paahtimen yläosaa, sen olisi voinut korjata, mutta koska lanka näyttää olevan poikki myös kahdesta kohdasta alempaa, niiden korjaaminen ei ole mielekästä, koska eristelevyjen irrottaminen niihin pistehitsatuista johtimista ja niiden uudelleen liittäminen on hankalaa. Se ei siten ole siihen uhratun vaivan arvoista.

Jos ohjainpiiri ei ole rikkoontunut, sille voisi keksiä jotakin uusiokäyttöä. Jos syöttöjännite liitetään alkuperäisiin liittimiin, 24 VAC lieneekin sopiva jännite. Jos haluaa käyttää yleisempää 12 V:n tasajännitettä, se täytyy silloin syöttää diodin D2 ohitse tai yksinkertaisesti vain ohittamalla D2.

Sopivia käyttökohteita voisivat olla sovellukset, joissa ohjausjännite lakkaa vaikuttamasta, kun lämpötila ylittää asetusarvon. Tuon saman ohjausjännitteen pitäisi ohjata ohjainpiirin jännitesyöttöä, ellei sitten haluta, että ohjausjännite kytkeytyy uudelleen päälle, kun lämpötila laskee asetusarvon alapuolelle.

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti