Nos maisons regorgent de merveilles technologiques et, en tant que lecteur de Hackaday, nous parions que vous connaissez les idées de base d’un four à micro-ondes, même si vous n’en avez pas démonté un pour les transformateurs et les magnétrons. Nous n’allons donc pas expliquer comment le magnétron fait tourner les molécules d’eau pour produire un chauffage diélectrique uniforme. Cependant, lorsque nous voyons notre micro-ondes, nous pensons à deux choses : 1) cette chose est l’une des choses les plus dangereuses de notre maison et 2) qu’est-ce qui fait que ce petit plateau tournant tourne dans une direction différente à chaque fois que vous l’utilisez ?
Tout d’abord, un peu d’histoire
Les gens pensent que l’ingénieur de Raytheon, Percy Spenser, chef de la division des tubes de puissance, a remarqué qu’en travaillant avec un magnétron, il a découvert que sa barre chocolatée avait fondu. C’est apparemment vrai, mais Spenser n’a pas été le premier à le remarquer. Il fut cependant le premier à enquêter et la légende raconte qu’il aurait fait éclater du pop-corn et fait exploser un œuf sur le visage d’un collègue (cela nous fait penser à une légende urbaine sur « un œuf sur le visage »). Le brevet Raytheon remonte à 1945.
Cependant, cuisiner avec l’énergie radio n’était pas une idée nouvelle. En 1933, Westinghouse a fait une démonstration de cuisson d’aliments avec un émetteur de 10 kW à 60 MHz (passer à la page 394). Selon certaines informations, l’appareil pourrait griller du pain en six secondes. Le même équipement pouvait transmettre de l’énergie et, semble-t-il, s’exposer au terrain provoquait une «fièvre artificielle» et une expérience semblable à celle d’un cocktail, y compris une gueule de bois due à un excès d’indulgence. En fait, les médecins développeraient la radiothermie pour chauffer localement des parties du corps, mais nous ne suggérons pas de passer une heure dans l’appareil.
Le premier Raytheon « Radarange » mesurait près de 6 pieds de haut. La bête de 750 livres coûte environ 5 000 dollars, soit près de 70 000 dollars aujourd’hui. Il fallait également trois kilowatts d’électricité pour l’alimenter. En 1954, le coût était tombé à environ la moitié, tout comme la consommation d’énergie. Comme on pouvait s’y attendre, il s’agissait d’articles commerciaux ou de niche.
Finalement, bien sûr, les coûts et les besoins en énergie ont diminué. Ils ont résolu le problème du fonctionnement du four à vide, provoquant des dégâts. Deux autres problèmes majeurs restaient à résoudre : la sécurité et l’homogénéité du chauffage.
Danse de sécurité
Comme tout appareil électrique, un four à micro-ondes pourrait prendre feu ou provoquer un court-circuit électrique. Cependant, si vous ouvrez votre lave-linge et qu’il ne s’arrête pas, le pire qui puisse arriver est de vous mouiller. Avec le micro-ondes, vous pourriez recevoir une forte dose de rayonnement (non ionisant) ! Des études montrent que ce n’est probablement pas aussi grave que vous pourriez l’imaginer, mais c’est suffisamment grave pour vous brûler.
Bien sûr, si votre réfrigérateur peut éteindre la lumière lorsque vous fermez la porte, pourquoi ne pas simplement installer un verrouillage sur la porte du micro-ondes ? Les micro-ondes sont dotés d’un verrouillage conformément aux exigences légales. Mais pas n’importe quel verrouillage : ils doivent répondre à des exigences strictes. Aux États-Unis, 21 CFR Part 1030.10. Cela indique, en partie :
Verrouillages de sécurité.
(i) Les fours à micro-ondes doivent avoir au moins deux verrouillages de sécurité opérationnels. Au moins un verrouillage de sécurité opérationnel sur un four à micro-ondes entièrement assemblé ne doit être actionnable par aucune partie du corps humain ni par aucun objet d’une longueur droite insérable de 10 centimètres. Ce verrouillage doit également être dissimulé, à moins que son actionnement ne soit empêché lorsque l’accès au verrouillage est possible. Tout actionneur ou dispositif visible empêchant l’actionnement de ce verrouillage de sécurité ne doit pas être amovible sans démontage du four ou de sa porte. Un verrouillage à commande magnétique est considéré comme dissimulé, ou son actionnement est considéré comme empêché, seulement si un aimant d’essai maintenu en place sur le four par gravité ou par sa propre attraction ne peut pas actionner le verrouillage de sécurité. L’aimant d’essai doit être capable…
(ii) La défaillance d’un seul composant mécanique ou électrique du four à micro-ondes ne doit pas rendre tous les verrouillages de sécurité inopérants.
…
(v) Un (le principal) verrouillage de sécurité requis doit empêcher l’émission de rayonnements micro-ondes au-delà des exigences du paragraphe (c)(1) de la présente section ; l’autre verrouillage de sécurité requis (secondaire) doit empêcher l’émission de rayonnements micro-ondes supérieurs à 5 milliwatts par centimètre carré en tout point situé à 5 centimètres ou plus de la surface externe du four. Les deux verrouillages de sécurité requis doivent être désignés comme primaires ou secondaires dans les instructions d’entretien du four.
(vi) Un moyen de surveillance de l’un ou des deux verrouillages de sécurité requis doit être fourni, ce qui rendra le four inutilisable et le restera jusqu’à ce qu’il soit réparé si le ou les verrouillages de sécurité requis ne remplissent pas les fonctions requises telles que spécifiées dans cette section. . Les défaillances du verrouillage ne doivent pas perturber la fonction de surveillance.
Naturellement, il existe de nombreuses façons de répondre à ces exigences, mais la plupart des micro-ondes que nous avons vus le font avec trois micro-interrupteurs. Habituellement, deux sont normalement ouverts et un est normalement fermé.
Les deux micro-interrupteurs normalement ouverts empêchent le magnétron d’être alimenté lorsque la porte est ouverte. L’un d’eux coupe effectivement l’alimentation du tube. L’autre est utilisé comme entrée numérique pour la carte de commande. La fermeture de la porte actionne les interrupteurs et permet à l’énergie de circuler. On pourrait penser que les interrupteurs se trouveraient dans chaque jambe du magnétron, mais ce n’est pas si simple. Si l’interrupteur connecté à la carte tombe en panne, la lumière, le ventilateur et le plateau tournant fonctionneront lorsque la porte est ouverte. Si jamais vous ouvrez la porte et que votre platine commence à tourner, il s’agit probablement d’un court-circuit avec l’un des interrupteurs normalement ouverts.
Alors pourquoi y a-t-il un interrupteur normalement fermé ? Cela coupe l’alimentation du magnétron. Ainsi, même si, d’une manière ou d’une autre, les deux interrupteurs normalement ouverts tombent en panne, celui normalement fermé court-circuitera l’alimentation et fera sauter un fusible. S’il échoue, vous supposez que l’un des deux autres interrupteurs provoquera toujours une panne si la porte s’ouvre. Un réparateur d’électroménager très malin l’explique en détail dans la vidéo ci-dessous. Regardez-le jusqu’au bout pour obtenir un bon conseil pour vérifier la puissance du transformateur sans trop de problèmes.
Notre conseil de pro : achetez vos micro-interrupteurs dans les endroits habituels et non dans les magasins de pièces détachées électroménagers. Vous serez en mesure de remplacer les trois commutateurs pour bien moins que ce qu’un commutateur coûterait chez le fabricant de pièces détachées. Assurez-vous simplement qu’il s’agit exactement du même commutateur. Évidemment, la partie normalement ouverte et fermée est importante, mais les trous de montage, l’actionneur et les valeurs nominales de tension/courant doivent également correspondre.
Plaque tournante
L’autre problème est de faire chauffer les choses uniformément. L’énergie radio aura des ondes stationnaires, ce qui peut créer des endroits frais. Certains fours à micro-ondes plus anciens sont équipés d’un agitateur pour réfléchir les micro-ondes dans le four. Mais Sharp a commencé à utiliser des platines vinyles vers 1964, et c’est ce qu’utilisent la plupart des fours à micro-ondes modernes. Avez-vous déjà remarqué que, généralement, le plateau tournant tourne dans un sens jusqu’à ce que vous l’éteigniez. Lorsque vous le rallumez, il tourne généralement – mais pas toujours – dans l’autre sens.
Nous avons toujours été fascinés par la façon dont cela pourrait fonctionner en interne. Il s’avère que la vraie réponse est anticlimatique. Les fours à micro-ondes sont sensibles au prix. Moins vous pouvez les fabriquer, plus vous pouvez en vendre et plus vous réalisez de bénéfices sur chacun d’eux.
En conséquence, le moteur est presque certainement un moteur à courant alternatif synchrone. La direction naturelle dans laquelle tourne le moteur dépend de l’endroit où il se trouvait dans le cycle au moment de son arrêt. Dans de nombreux cas, les engrenages d’entraînement du moteur nécessiteront un peu de couple pour démarrer, ce qui entraînera un changement de direction du moteur. Les moteurs d’horloge, par exemple, ont un système de ressorts, donc s’ils démarrent dans la mauvaise direction, ils sont poussés dans la bonne direction. Le micro-ondes n’en a pas.
Si vous avez démonté un micro-ondes, vous pourriez dire que le plateau tournant n’a pas de transmission, juste un moteur. Mais le moteur comporte un nombre surprenant de vitesses, comme vous pouvez le voir dans la vidéo ci-dessous.
En pleine vue
Vous utilisez probablement votre micro-ondes tous les jours, mais vous n’avez probablement jamais pensé qu’il serait doté d’un interrupteur à triple verrouillage et d’un train d’engrenages. Ces pièces ne sont pas aussi sexy que le transformateur haute tension ou le magnétron, mais elles n’en sont pas moins intéressantes. La théorie profonde expliquant pourquoi tout cela fonctionne est également très intéressante.
Superbe image de bannière : couverture du magazine Short Wave Craft.
