Исследование различий обычной и инверторной микроволновки

В интернете куча хвалебных слов об инверторных микроволновый печках, из которых мало что понятно. На муське уже есть публикация на эту тему. В ней все не так позитивно. Решил я разобраться с этой технологией сам. А за одной и посмотреть отличия инверторных микроволновок от обычных. Благо у меня оказались печки обоих видов, плата ВЧ детектора на ad8318 о осциллограф. Интересно? Тогда под кат.

Для начала, я подал питание 9В на вот такую платку ВЧ детектора на микросхеме ad8318 c aliexpress (старая ссылка к сожалению не работает, но таких плат там полно). К ВЧ входу платки припаян проводок длиной чуть больше 7 см (так получилось).

Подключил осциллограф. На осциллографе стала видна периодическая короткая помеха довольно большой величины. Я долго не мог понять откуда она. Выключал все ненужные электроприборы: компьютер, WiFi маршрутизатор. Отнес в дальнюю комнату сотовые телефоны. Помеха осталась. Оказалось — от сетевого источника питания 9В. Поменял источник. Получилась вот такая картинка на осциллографе.

Для людей, не имевших дело с осциллографом, поясню. Слева внизу, чуть правее надписи CH1, значение 500mV. Это масштаб по вертикали — 500 мВ на одну клетку. Правее — Time 5.000ms. Это масштаб по горизонтали — 5 мс на клетку. С левой стороны желтая стрелочка с цифрой 1 внутри. Это положение нуля. От уровня нуля до верхнего края шумовой дорожки чуть больше 4 клеток. 4 x 0.5 = 2В. Что очень похоже на выходное напряжение микросхемы ad8318 при отсутствии сигнала на входе в соответствии с описанием — 2.1В.
Чем больше уровень сигнала на входе ad8318, тем меньше уровень на выходе.

Видно, что помехи есть и их немало. Как от них избавится я не знаю. Можно конечно соорудить фильтр на 2.45 ГГц, или сделать экранированную камеру. Но это сложно. В общем, решил попробовать использовать оборудование как есть. Микроволновка излучает много. Может и так ее работу будет видно.

Для начала, решил поэкспериментировать с обычной микроволновкой — старой Samsung M1736NR.

Мощность 800 Вт. Потребление 1150 Вт. КПД получается примерно 70%.

Поставил в микроволновку стакан с холодной водой, чтобы было куда расходовать энергию излучения. Расположил плату детектора рядом с печкой, вытянул входной проводок — антенну вдоль дверцы. Включил микроволновку на максимальной мощности и получил на осциллографе вот такую картинку.

Видно, что печка излучает импульсами с периодом 20 мс (частота 50 Гц). Понятно откуда это берется. Упрощенная схема обычной микроволновки выглядит так.

После высоковольтного трансформатора стоит удвоитель напряжения на диоде D1 и конденсаторе C1. Половину периода сетевой частоты 50 Гц конденсатор заряжается через диод. Другую половину периода — разряжается через магнетрон, который и создает СВЧ излучение. Причем, по правде говоря, излучает меньше чем пол периода. На полной мощности такие импульсы излучения продолжаются до истечения времени, установленного на таймере.

А вот на меньшей мощности картина меняется.


Верхняя картинка — мощность 300 Вт. Нижняя — 450 Вт. СВЧ излучение включается/выключается с периодом 30 сек. Видите перед появлением излучения такую большую палку? Это помеха от включения высоковольтной части. При этом в печке слышен щелчок и становится слышно гул трансформатора. А излучение после этого появляется только через 1..2 секунды. Видимо, вместе с высоким напряжением выключается и напряжение накала магнетрона. Соответственно, нужно время на нагрев его катода. Насколько я понимаю, подавать высокое напряжение до прогрева катода нехорошо. Но так сделали. Кроме этого, похоже, что среднюю мощность считали без учета этой задержки. Например, для 300 Вт интервал включения излучения должен быть 30*300/800 = 11.25 секунды, или 2.25 клетки. А реальная длительность импульса излучения только 2 клетки.

С обычной микроволновкой, думаю, все понятно. Перейдем к инверторной — Panasonic NN-GD392S.

Мощность 950 Вт. Потребление 1150 Вт. КПД — 83%. Заметно больше, чем у обычной СВЧ печки. В этой микроволновке применен обычный вращающийся стол.

Эта микроволновка тоже не новая. Есть подозрение, что она чуть подгорела. Однажды в ней еду нагрели так, что лопнула тарелка, на которой эта еда находилась. Еда, естественно, обуглилась. Но микроволновка жива. В общем, будем смотреть то, что есть.

Мощность в этой печке задается не в Ваттах, а в абстрактных величинах из списка: высокая (В), высокая-средняя, средняя, средняя-низкая (С-Н), разморозка (Р), низкая (Н). Буквами в скобках я подписывал соответствующие картинки. Итак, высокая мощность. Стрелочками с цифрами отмечены места, которые более детально показаны на картинках ниже.

Довольно интересная картина. Излучение включается импульсами с периодом 10 мс. Между импульсами есть пауза 2.6 мс. Я предполагаю, что пауза попадает на переход сетевого напряжения через ноль. Видимо, накопительный конденсатор для работы без пауз нужен слишком большой. Внутри этих импульсов включенного излучения есть какая-то тонкая структура. Сначала излучение включается на короткие промежутки ~2 мкс. Потом наоборот, выключается на короткие промежутки. Затем, прежде чем выключиться на 2.6 мс опять происходят короткие включения. Бывает, в середине интервала полного выключения, даже на короткий промежуток, не происходит. Уровень лишь немного понижается на короткие интервалы времени.

Печка может работать несколько десятков секунд как на верхней картинке, потом некоторое время как на нижней. Потом опять как на верхней. Никакой логики в этом я не нашел.

Далее — средняя-низкая мощность.

Длительность большой паузы увеличилась до 4.4 мс. Тонкая структура тоже немного изменилась, но как оценить среднюю мощность с ее учетом я не знаю. Если учитывать только большие паузы, то (10 — 2.6) мс — 950 Вт, следовательно (10 — 4.4) мс — 720 Вт. Выключений излучения на время порядка 1 с и больше при этой мощности я не обнаружил.


А вот в режиме разморозки и на низкой мощности есть длительные выключения излучения.


Период в обоих режимах 22 сек. В режиме разморозки длительность включения 12.5 сек. На низкой мощности 10.5 сек. В остальном работа в этих режимах такая же, как при средне-низкой мощности (пауза 4.4 мс).

В общем, преимущества инверторной технологии заметны. Нагрев на всех мощностях, кроме разморозки и низкой происходит практически равномерно во времени. Однако, похоже, что снижение мощности с высокой до средне-низкой составляет всего 25%. При переходе от средне-низкой мощности к разморозке средняя мощность проваливается почти вдвое (до 400 Вт). А на низкой средняя мощность составляет 340 Вт. Недаром средняя мощность в ваттах в инструкции не указана.

К плюсам инверторной технологии можно отнести и повышенный КПД с 70% до 83% (исходя из паспортных данных).

Мне также показалось, что инверторная печь не выключает накал магнетрона пока не отработает весь заданный интервал времени. Даже если высокое напряжение выключено. Но детально я в этом вопросе разбираться не стал. Если это так, то ресурс магнетрона должен должен быть больше. По крайней мере при аккуратном использовании печки.