CN102949081B - 一种烹饪电器的加热控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种烹饪电器的加热控制方法，包括以下步骤：持续对食物加热，直到所述食物温度达到的第一预设温度时，停止加热；判断所述停止加热时间是否达到第一预设时间，判断为是时，根据所述食物的当前温度值及预设的容量判断温度值获取所述食物的容量；获取所述食物的容量后，对食物加热并重新计时，在预设周期时间内，根据所述食物的当前温度值、周期底部温差及预设的沸腾判断温度值判断所述食物是否沸腾。所述烹饪电器设有能精确控制加热火力的模糊推理功能的程序。
Description
技术领域
本发明涉及烹饪电器，尤其涉及一种烹饪电器的加热控制方法。
背景技术
现有电脑电饭煲等加热烹饪电器一般带有上盖传感器，普遍存在的上盖传感器容易损坏，对食物的容量判断不准，容易导致溢出、焦底、不熟等问题；并且其用于感应煲内食物是否沸腾，根据食物从常温加热到沸腾的时间来判断煲内食物的容量，时间越长，容量越多。
现有电脑电饭煲等加热烹饪电器在控制温度时，一般简单的根据温度的高低来控制功率的输入，例如设定温度在70摄氏度时，当检测到温度低于70摄氏度时，全功率输出；当检测到温度高于70摄氏度时，零功率输出。简单的温度控制缺点是控制精度低，温度波动较大，在一些异常情况下控制不到位。
发明内容
本发明的目的是提供一种烹饪电器的加热控制方法，在减少上盖传感器的情况下，能够利用底部传感器判断出煲内食物的容量大小以及是否沸腾；并利用模糊控制算法进行控制，大大提高了控制精度。
一种烹饪电器的加热控制方法，应用在电脑控制的电饭煲产品上，所述电脑电饭煲包括底部传感器、加热装置、控制装置、操作装置、电路以及提示装置；所述加热装置包括顶部发热丝、侧壁发热丝、底部发热盘；所述控制装置为单片机，包括计时器、主控制器、温度存储器以及时间存储器；所述操作装置包括按键检测以及过零检测；所述电路包括电源电路、复位电路以及电池电路；所述提示装置包括LED显示以及液晶显示；其中，所述温度存储器中预设有第一预设温度、第二预设温度、第三预设温度、第四预设温度以及底部温差，时间存储器中预设有第一预设时间以及预设周期时间，主控制器根据底部温度传感器输出的温度信号与温度存储器中预设的温度参数的比较结果、计时器输出的时间信号与时间存储器中预设的时间参数的比较结果来控制加热装置的动作；
包括以下步骤：
加热一阶段，持续对食物加热，直到所述食物温度达到的第一预设温度时，停止加热；
容量判断阶段，判断所述停止加热时间是否达到第一预设时间，判断为是时，根据所述食物的当前温度值及预设的容量判断温度值获取所述食物的容量；所述预设的容量判断温度值包括第二预设温度和第三预设温度，如果所述食物的当前温度值大于等于第二预设温度，判断为小容量，如果所述食物的当前温度值大于第三预设温度小于第二预设温度，判断为中容量，如果所述食物的当前温度值小于等于第三预设温度，判断为大容量；
沸腾判断阶段，获取所述食物的容量后，对食物加热并重新计时，在预设周期时间内，根据所述食物的当前温度值、周期底部温差及预设的沸腾判断温度值判断所述食物是否沸腾；所述预设的沸腾判断温度值包括第四预设温度和底部温差，所述食物的当前温度值达到第四预设温度时，判断所述食物沸腾，进入下一控制阶段；判断所述时间是否达到预设周期时间，判断为是时，判断所述周期底部温差是否小于底部温差，判断为是时，判断所述食物沸腾，进入下一控制阶段，判断为否时，从零开始重新计时，并重复循环上述步骤直到沸腾，进入下一控制阶段；
沸腾程度控制阶段，所述控制装置根据底部温度传感器检测的食物温度上升的敏感度来控制锅内食物的沸腾程度。
更佳地，所述第一预设温度、所述第一预设时间、所述预设的容量判断温度值、所述预设周期时间及所述预设的沸腾判断温度值为烹饪电器预存或用户设定。
更佳地，所述烹饪电器的加热输出功率由具有模糊推理功能的程序控制，将当前温度与目标温度的差距模糊化，并将温度变化率也模糊化，变成相应的模糊变量，所述烹饪电器中存有两个输入量及一个输出量各自的隶属函数和控制规则，两个输入量为：目标温差和温度变化率，一个输出量为：输出功率。
更佳地，所述两个输入量及一个输出量各自的隶属函数和控制规则为：当前的温度与目标温度的差距分成三个档次；再将温度变化率分成三个档次；根据当前温度点的位置，使用查表的方式得到输出功率比。
更佳地，所述第一预设温度优选为95℃，所述第二预设温度为93℃，所述第三预设温度为90℃，所述第一预设时间为2分钟。
更佳地，所述第四预设温度为120℃，所述底部温差为2℃，所述预设周期时间为1分钟。
本发明有益效果在于：采用本发明，烹饪电器在减少上盖传感器的同时能够利用底部传感器判断出煲内食物的容量大小以及是否沸腾，从而可以避免上盖传感器容易损坏，对食物的容量判断不准，容易导致溢出、焦底、不熟等问题；并利用模糊控制算法进行控制，可以大大提高控制精度，从而解决简单的温度控制的控制精度低，温度波动较大，在一些异常情况下控制不到位等问题。
附图说明
图1是本发明一种烹饪电器的各装置连接框图；
图2是本发明一种烹饪电器的控制装置的原理框图；
图3是本发明一种烹饪电器的炊事控制流程图；
图4是本发明一种烹饪电器的加热控制方框图；
图5是本发明一种烹饪电器的容量判断阶段控制方框图；
图6是本发明一种烹饪电器的沸腾判断阶段控制方框图；
图7是本发明一种烹饪电器的底部温度变化示意图；
图8是本发明一种烹饪电器的温度变化与目标温度关系示意图；
图9是本发明一种烹饪电器的功率输出参数表。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明一般应用在电脑控制的电饭煲产品上，其结构示意图如图1、图2所示，所述电脑电饭煲包括底部传感器1、加热装置2、控制装置3、操作装置4、电路5以及提示装置6；所述加热装置2包括顶部发热丝21、侧壁发热丝22、底部发热盘23；所述控制装置3即单片机包括计时器31、主控制器32、温度存储器33以及时间存储器34；所述操作装置4包括按键检测41以及过零检测42；所述电路5包括电源电路51、复位电路52以及电池电路53；所述提示装置6包括LED显示61以及液晶显示62。
以下为上述模块的作用：
按键检测41：用户可以通过按键设定控制装置3的工作方式；
过零检测42：检测市电电源的过零信号，也用于检测市电电源是否存在；
底部温度传感器1：用于检测烹饪电器锅内食物的温度，用以判断烹饪电器的工作状态；
电源电路51：为整个控制装置提供低压电源；
复位电路52：当控制装置工作电压低于单片机3可接受的电压值时，复位电路提供复位信号令单片机3复位，保护单片机3正常工作；
电池电路53：当市电电源断开时，由电池电路提供电源，以便单片机3保存相关的信息；
LED显示61、液晶显示62：通过液晶和LED的显示方式，向用户表示控制装置当前的工作状态；
底部23、顶部21、侧壁加热驱动22：为烹饪电器提供热量，单片机3通过控制加热驱动的开关和功率，达到烹饪的效果；
单片机3：控制装置的信号处理器，协调各部分电路的工作。
上述温度存储器33中预设有第一预设温度P2、第二预设温度P31、第三预设温度P32、第四预设温度P4以及底部温差Pt1，时间存储器34中预设有第一预设时间T1以及预设周期时间T2，主控制器32根据底部温度传感器1输出的温度信号与温度存储器33中预设的温度参数的比较结果、计时器31输出的时间信号与时间存储器34中预设的时间参数的比较结果来控制加热装置2的动作。
参见图3－图7，为具体的烹饪方法，该烹饪方法包括以下步骤：
加热一阶段S100：设P1点为开始时的温度，主控制器32使计时器31从零开始计时，并驱动加热装置2持续对食物加热，同时主控制器32接受底部温度传感器1检测的食物温度信号P，并按以下规则驱动加热装置2的加热动作：当食物温度P等于第一预设温度P2时，加热装置2停止加热，并进入容量判断阶段。本实施例中，第一预设温度P2为95℃。
容量判断阶段S200：主控制器32使计时器31从零开始重新计时，同时主控制器32接受底部温度传感器1检测的食物温度信号P和计时器31检测的时间信号T，并按以下规则驱动加热装置2的加热动作：当时间信号T等于第一时间T1时，食物温度信号P等于P3，根据P3同第二预设温度P31和第三预设温度P32的比较，判断出锅内食物的容量，进入沸腾判断阶段。本实施例中，第一时间T1为2分钟，第二预设温度P31为93℃，第三预设温度P32为90℃。2分钟后，如果温度大于等于93℃，判断为小容量；如果温度大于90℃小于93℃，判断为中容量；如果温度小于等于90℃，判断为大容量。
沸腾判断阶段S300：主控制器32使计时器31从零开始重新计时，并驱动加热装置2持续对食物加热，同时主控制器32接受底部温度传感器1检测的食物温度信号P、计时器31检测的时间信号T以及预设周期时间T2内食物温差Pt，并按以下规则驱动加热装置2的加热动作：当锅底部温度信号P等于第四预设温度P4时，判断锅内的食物已经沸腾，进入下一控制阶段；当时间信号T等于预设周期时间T2时，并预设周期时间T2内周期底部温差Pt小于底部温差Pt1，判断锅内的食物已经沸腾，进入下一控制阶段；当时间信号T等于预设周期时间T2时，并预设周期时间T2内周期底部温差Pt大于或等于底部温差Pt1，加热装置2继续加热，主控制器32使计时器31从零开始重新计时，并循环上述步骤直到沸腾，进入下一控制阶段。本实施例中，预设周期时间T2为1分钟，第四预设温度P4为120℃，底部温差Pt1为2℃。将当前的温度与1分钟前的温度比较，如果周期底部温差Pt小于2℃时，则判断为沸腾状态，如果温度达到120℃仍然不能满足这个条件，也判断为沸腾状态，进入下一控制阶段。
更佳地，还包括沸腾程度控制阶段，所述控制装置3根据底部温度传感器1检测的食物温度上升的敏感度来控制锅内食物的沸腾程度。
所述控制装置3中编制有具有模糊推理功能的程序，所述控制装置3中存有两个输入量及一个输出量各自的隶属函数和控制规则，两个输入量为：目标温差和温度变化率，一个输出量为：输出功率。
参见图8，Tset为控制的目标温度。根据温度的变化曲线分成4个象限，第一象限为低于目标温度，温度在上升；第二象限为高于目标温度，温度在上升；第三象限为高于目标温度，温度在下降；第四象限为低于目标温度，温度在下降。
在每个象限内，将当前温度与目标温度的差距模糊化，并将温度变化率也模糊化，变成相应的模糊变量。再根据这些变量使用查表或者计算的方法得出加热的功率比，再由控制装置3控制加热装置2输出相应的功率。
本实施例中，在象限1，当前的温度与目标温度的差距分成大、中、小三个档次，使用△P1、△P2、△P3表示；再将温度变化率分成快、中、慢三个档次，使用△Pt1、△Pt2、△Pt3表示；根据当前温度点的位置，使用查表的方式就可以得到功率比。如图9(a)所示，如果当前的温度在△P2、△Pt2档次，得到的功率比是on/off＝50/10。
其它象限与象限1原理一致，其功率比参见图9(b)、9(c)、9(d)。
在这款电脑电饭煲产品中，由于没有顶盖传感器，电脑控制器仅能通过底部传感器的信号来判断锅内食物的状态，从而来控制加热器的工作。由于内锅和底部发热盘的接触是活动的，而且传感器位于内锅的外部，不能直接感应到锅内食物的温度，因此难以准确的判断出锅内食物的状态。而使用本发明，则可以大大的提高锅内食物判断的准确度，以达到令电饭煲产品良好地完成烹饪功能，避难出现溢出、煮不熟等不良现象。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种烹饪电器的加热控制方法，其特征在于，所述加热控制方法应用在电脑控制的电饭煲产品上，所述电脑电饭煲包括底部传感器、加热装置、控制装置、操作装置、电路以及提示装置；所述加热装置包括顶部发热丝、侧壁发热丝、底部发热盘；所述控制装置为单片机，包括计时器、主控制器、温度存储器以及时间存储器；所述操作装置包括按键检测以及过零检测；所述电路包括电源电路、复位电路以及电池电路；所述提示装置包括LED显示以及液晶显示；其中，所述温度存储器中预设有第一预设温度、第二预设温度、第三预设温度、第四预设温度以及底部温差，时间存储器中预设有第一预设时间以及预设周期时间，主控制器根据底部温度传感器输出的温度信号与温度存储器中预设的温度参数的比较结果、计时器输出的时间信号与时间存储器中预设的时间参数的比较结果来控制加热装置的动作；
包括以下步骤：
加热一阶段，持续对食物加热，直到所述食物温度达到的第一预设温度时，停止加热；
容量判断阶段，判断所述停止加热时间是否达到第一预设时间，判断为是时，根据所述食物的当前温度值及预设的容量判断温度值获取所述食物的容量；所述预设的容量判断温度值包括第二预设温度和第三预设温度，如果所述食物的当前温度值大于等于第二预设温度，判断为小容量，如果所述食物的当前温度值大于第三预设温度小于第二预设温度，判断为中容量，如果所述食物的当前温度值小于等于第三预设温度，判断为大容量；沸腾判断阶段，获取所述食物的容量后，对食物加热并重新计时，在预设周期时间内，根据所述食物的当前温度值、周期底部温差及预设的沸腾判断温度值判断所述食物是否沸腾；所述预设的沸腾判断温度值包括第四预设温度和底部温差，所述食物的当前温度值达到第四预设温度时，判断所述食物沸腾，进入下一控制阶段；判断所述时间是否达到预设周期时间，判断为是时，判断所述周期底部温差是否小于底部温差，判断为是时，判断所述食物沸腾，进入下一控制阶段，判断为否时，从零开始重新计时，并重复循环上述步骤直到沸腾，进入下一控制阶段；
沸腾程度控制阶段，所述控制装置根据底部温度传感器检测的食物温度上升的敏感度来控制锅内食物的沸腾程度。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：
所述第一预设温度、所述第一预设时间、所述预设的容量判断温度值、所述预设周期时间及所述预设的沸腾判断温度值为烹饪电器预存或用户设定。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于：
所述烹饪电器的加热输出功率由具有模糊推理功能的程序控制，将当前温度与目标温度的差距模糊化，并将温度变化率也模糊化，变成相应的模糊变量，所述烹饪电器中存有两个输入量及一个输出量各自的隶属函数和控制规则，两个输入量为：目标温差和温度变化率，一个输出量为：输出功率。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：
所述两个输入量及一个输出量各自的隶属函数和控制规则为：当前的温度与目标温度的差距分成三个档次；再将温度变化率分成三个档次；根据当前温度点的位置，使用查表的方式得到输出功率比。
5.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于：所述第一预设温度优选为95℃，所述第二预设温度为93℃，所述第三预设温度为90℃，所述第一预设时间为2分钟。
6.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于：
所述第四预设温度为120℃，所述底部温差为2℃，所述预设周期时间为1分钟。
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