Natuurkundige werking

Samen met Wouter heb ik een natuurkundige werking gemaakt van de grill. Dit om erachter te komen hoe het apparaat precies werkt en het later te kunnen optimaliseren.

Werking

Om een apparaat goed te kunnen herontwerpen is het essentieel dat wij voldoende kennis hebben van de (Natuurkundige) werking. Bepaalde ontwerpbeslissingen zouden namelijk invloed kunnen uitoefenen op die werking. Tevens zou het mogelijk zijn dat er bij onvoldoende kennis van de werking Natuurkundig onmogelijke ideeën ingevoerd worden.

Een Grill is een relatief eenvoudig apparaat. In het huidige apparaat is de enige functie waar elektriciteit voor nodig is de verwarming van de platen. De werking van de Grill wordt in dit tekstdeel dan ook beschreven vanuit die functie.

Om de platen te verwarmen is er onder beide grillplaten een verwarmingselement geplaatst. Dit zijn verwarmingselementen die opgebouwd zijn uit een stalen buis met daarin een nichroom strip of draad, die in het midden van die buis gehouden wordt met een keramisch poeder wat om de draad heen geperst is. (Eigen onderzoek, 2012) (Goldwasser, 2012) Het verwarmingselement wordt warm doordat er een stroom door de nichroom weerstanddraad loopt. (Wikipedia EN, 2012)

Om een stroom door het element te laten lopen wordt de ene zijde op de pluspool aangesloten en de andere op de minpool. In dit geval wordt er wisselspanning toegepast, dus zal de ene zijde op de fasedraad en de andere op de nuldraad worden aangesloten.

Als het verwarmingselement continu aan zou staan zou de grillplaat te warm worden. Vandaar dat er in de Grill een thermostaat is ingebouwd. De werking van die thermostaat hebben wij afgeleid aan de functie en vindt u op de volgende pagina.

Aan de linkerzijde bevindt zich een stukje bimetaal. Dit zijn twee lagen metaal met een verschillende uitzettingscoëfficiënt die met elkaar verbonden zijn. Zo zal het gerecombineerde stuk metaal bij temperatuurveranderingen kromtrekken. (Kanthal AB, 2012) Het hier toegepaste stukje bimetaal trekt krom bij een hoge temperatuur en staat in direct contact met de onderste grillplaat doordat de aluminium constructie die direct met het bimetaal verbonden is met een veer tegen de grillplaat gedrukt wordt.

Wanneer het bimetaal krom staat zijn de contactpunten niet verbonden. Dan is de grill immers op temperatuur. Zodra de grill afkoelt zal het bimetaal dit ook doen. Het bimetaal zal dus recht(er) worden. Als resultaat daarvan zullen de contactpunten elkaar raken en zal er een stroom gaan lopen tussen V_In en V_Uit. Het verwarmingselement zal dus ingeschakeld worden, waardoor de grillplaat weer warmer wordt. Zodra de grillplaat weer op temperatuur is zal de thermostaat het verwarmingselement weer uitschakelen. Enzovoort.

Met de draaiknop is de afstand tussen de twee contactpunten te veranderen. Zo kan er voor gezorgd worden dat de contactpunten elkaar bij een hogere of lagere buiging van het bimetaal (en dus temperatuur) raken. (Eigen onderzoek, 2012)

Om meer inzicht te krijgen in de complete elektronische werking staat hier onder een eigen stroomschema: