电饭煲智能控制方法与流程

1.本发明涉及一种电饭煲智能控制方法，智能化控制或调节食物口感。


背景技术：

2.目前，传统的电饭煲，都不能智能化调节食物的口感，米饭的软硬程度在使用者放入大米和水的比例时就决定了，米饭的口感只能由使用者的经验决定，随着人们对生活质量的追求越来越高，吃上可口的米饭也成为了一种生活追求。


技术实现要素：

3.本发明将电饭煲智能化，无视使用者的经验，在一定范围内无论放入大米和水的比例多少，后期都根据不同的大米品质自动调节米饭的软硬程度，做出最好的口感，也可以根据使用者的喜好调节出个性化的口感，米饭的口感由含水量、烹饪温度、加热时间等因素决定，含水量、烹饪温度越高米饭就越软烂，反之就越干硬。
4.本发明采用后期调节方式，不需要使用者考虑加水多少，通过实时测量温度曲线和重量曲线，实时调节加热功率和气压使温度曲线和重量曲线与预设曲线拟合，让食物烹饪效果达到预期。
5.本发明在本人原申请号：cn2017109260050公开号：cn107536454a，cn107536454b的基础上继续改进创新，米饭的口感调节，离不开获取水米比例和水米混合物总重量（或者是水米混合物总重量及水和米的分重量）数据，失去这个前提，一切智能化调节就无从谈起，因为不同的总重量和水米比例需要采用不同的烹饪方法。比如：申请号：cn2020103561427，公开号：cn111358305a的电饭煲及其控制方法，这种方法是不可能做到口感调节的，通过测量温度差或设定温度阈值测量时间的方法，根据物理学热能公式：q=cm(t2-t1)、热功当量公式：w=jq和做功公式：w=npt ，比热容公式：cm=c1m1 c2m2m=m1 m2；其中（q:热量，c: 水米混合物比热容，m:水米混合物质量，t1/t2:温度，t2》t1，w:功，n:效率，p:功率，t:时间，j:热功当量，c1/c2：水/米比热容, m1/m2：水/米质量)，代入得：cm(t2-t1)= npt/j 可知，采用该测量时间和温度的方法，只能得到cm的积，而不能得出c和m的值分别是多少，也就无法得出水米比例和水米总重量。也就是说不知道当前是在煮米饭还是煮粥，如果后期不加区别，调节加热功率和加热时间是毫无意义的，其所谓实时测量温度方法无法实现对米饭的实时情况了解。在沸腾区，温度几乎是不变的，保持在沸点附近，温度曲线呈水平直线状态，而恰恰在沸腾区米饭发生急剧变化，口感形成也在此区域完成，应采用大火收汁还是小火慢炖，需要根据水分的多少来决定。此时在沸腾区，重量发生较大变化，水分蒸发在此区域完成，烹饪方案需根据前期测量数据（水米比例和水米总重量）来设定，水少、总重量大就应该采用高压、小火、长时间烹饪，水多、总重量小就应该采用低压、大火、短时间烹饪，此时根据实时温度测量掌握米饭形成情况无异于盲人摸象，无法做到精确测量精准控制；而申请号：cn2017109260050 的技术方案，仅考虑水米比例，也是不够的，从其技术方
案可知，其测量总重量一次就够，其重力传感器也仅能测量一次，只能在未盖锅盖前测量，测量温度则两次就够；真正要做到智能调节，需要全程跟踪测量各种参数（水分、温度、加热时间、气压等），实时调整气压和功率，使重量曲线和温度曲线与理论计算预设的拟合，才能达到想要的烹饪效果，申请号：cn2017109260050 的技术方案说明中也提到调节功率和气压，只是在预先设定固定功率和气压，如果要做到实时连续调节，如何时调节，调节多少，何时结束，同时调节气压和功率还是单独调整节一种，其技术方案缺少数据支持和应有的功能设置；根据申请号：cn2017109260050或申请号：cn2020103561427的技术方案或二者的组合都不能完美解决智能控制米饭口感的方法，因为实时调节口感需要实时掌握米饭的情况尤其是在沸腾区，功率、气压大小调节的时机需要根据食物对温度和水分的需求来决定，就必须结合重量曲线和温度曲线的测量和控制，才能达到精准控制口感，在水分多时大火收汁，水分较少时小火慢炖，水分快干未干时关火以免糊锅。根据申请号：cn2020103561427的技术方案，只能在温度急剧升高时才知道水分干了，此时已经晚了，没水分了而口感已形成，也无法调节了，就算此时关火也由于电热盘余热温度很高不能快速下降，就会发生糊锅，而发生糊锅也就是几秒钟的事，就像轮船靠岸时需要提前关机滑行，不然就会发生碰撞。根据温度测量是无法预测水分快干未干的时机的，因为水分不干温度不变，温度变化时水分已干，时机把握不准，而现实中往往是煮饭的最后几秒钟对口感起决定作用的。只有通过重量曲线才能够精准预测水分快干未干的时机，通过前期测量计算的数据，知道水米比例和水米总重量，从重量曲线就能得出水分的数据，参考当前温度和气压值，就能计算关火的时间提前量，温度越高提前量越大，气压越大提前量越大，以达到精准控制。
6.气压对温度、水分及口感的影响，气压越高，水的沸点越高，米饭受热温度就高，所需水分就少，口感越软烂，反之越干硬，本发明对气压数据的获取非常方便，只需要获取电磁线圈的电流方向和大小，就能获得当前气压值。
7.加热功率对温度、水分及口感的影响，功率越大，水分蒸发越快，受热温度不变，口感越干硬，反之越软烂。
[0008] 通过以上原理可知，仅调节功率是不能改变米饭受热温度的（由水的沸点决定），只能改变水分蒸发时间，仅调节气压也是不够的，气压只能调节米饭受热温度，不能调节米饭受热时间，只有在合适的水分时以合适的温度受热合适的时间，才能做到最佳的口感，所以必须实时测量温度曲线和重量曲线（通过重量的变化知道实时含水量），实时调节加热功率和气压，才能真正做到智能化调节。而申请号：cn2017109260050 的技术方案，重量传感器安装位置和方法不对，重力传感器设置于电饭煲内锅底部电热板中间留空部位，只能在未盖锅盖之前通过重力传感器测量水米混合物质量m，因为盖上锅盖就压紧了内锅，同时气压的变化也对其影响很大，所以不能实时测量重量。为达到上述目的和解决原有缺陷，本发明采用如下技术方案。
[0009]
通过测量水米比例和水米混合物总重量，根据所需口感预设温度曲线和或重量曲线，通过温度传感器实时测量水米混合物的实际温度曲线，通过重力传感器实时测量水米混合物的实际重量曲线，通过实时调节电饭煲的加热功率和或电饭煲锅内气压，使实际温度曲线和或重量曲线与预设的温度曲线和或重量曲线拟合，以使食物的烹饪效果达到预期。
[0010]
所述测量水米混合物总重量的方法：在电饭煲底部与地面或桌面接触处（如电饭煲支撑脚处）设置重力传感器，测量整个电饭煲的总重量，总重量减去电饭煲空重就等于水米混合物的重量。
[0011]
所述测量水米比例方法：以功率p在一定时间间隔t内（十秒左右就够）对总重量为m的水米混合物加热，测量温度变化量，也就是先测量初始温度t1，间隔时间t后测量温度t2，t2-t1为温度变化量，通过物理学公式：q=cm(t2-t1)w=jqw=nptcm=c1m1 c2m2m=m1 m2计算得出水的重量m1和米的重量m2，获得水米比例，在沸腾区可通过重量变化获取水米比例。
[0012]
所述电饭煲锅内气压调节方法：现有的高压锅排气阀采用重力控制气压（最大气压），在排气阀上设置一个重锤压住排气口，重锤的重量是固定的，所以锅内气压也是固定的。本发明排气阀重锤采用永久磁铁制成，重锤外设置电磁线圈，通过控制线圈通过电流的大小和方向产生可变化的磁场，与重锤的磁场产生相吸或相斥的作用，使重锤对排气阀的压力发生变化，重锤对排气阀的压力与气压和电磁线圈的电流成线性关系，电流的大小与气压大小是一一对应的线性相关，通过电磁线圈的电流数据获取气压数据，达到控制和测量气压的效果；该技术方案的优点还包括：在饭熟后能提前打开排气阀放气，使锅盖能快速打开，提前给米饭降温。
[0013]
所述温度曲线和重量曲线，分为加热区、沸腾区、收水区，通过设定加热区、沸腾区、收水区的时间长度和曲线斜率确定不同的温度曲线和重量曲线。
[0014]
所述温度曲线的预设方法，通过测量获取水米比例和水米混合物总重量数据后，设定温度曲线。当水分超多时，温度曲线设计斜率大，升温速度要快，让水分蒸发快；当水分少时，温度曲线设计斜率小，升温速度要慢，让水分蒸发慢。当总重量大时，温度曲线设计斜率小，升温速度慢；当总重量小时，温度曲线设计斜率大，升温速度快。当口感要求软时，温度曲线设计斜率小，升温速度慢，沸腾区温度高，收水区时间长；当口感要求硬时，温度曲线设计斜率大，升温速度快，沸腾区温度低，收水区时间短。
[0015]
所述重量曲线的预设方法，通过测量获取水米比例和水米混合物总重量数据后，设定重量曲线。当水分超多时，重量曲线设计斜率大，让水分蒸发快重量下降快；当水分少时，重量曲线设计斜率小，让水分蒸发慢重量下降慢。当总重量大时，重量曲线设计斜率小，让水分蒸发慢重量下降慢；当总重量小时，重量曲线设计斜率大，让水分蒸发快重量下降快。当口感要求软时，重量曲线设计斜率小，水分蒸发慢重量下降慢；当口感要求硬时，重量曲线设计斜率大，水分蒸发快重量下降快。
[0016]
所述温度曲线的拟合方法，通过温度传感器实时测量内锅或水米混合物温度，当实际温度偏离预设温度曲线时，通过气压和或功率的调节使温度向预设温度曲线拟合。通过气压调节沸腾温度的高低，气压高时沸腾温度就高，米饭受热温度高，气压低时沸腾温度就低，米饭受热温度低。通过电饭煲加热功率调节温度曲线的斜率，功率大时斜率就大，升
温速度快，功率小时斜率就小，升温速度慢。
[0017]
所述重量曲线的拟合方法，通过重力传感器实时测量水米混合物重量，当实际重量偏离预设重量曲线时，通过气压和或功率的调节使重量向预设重量曲线拟合。通过气压调节沸腾温度的高低，气压高时沸腾温度就高，水分蒸发慢，使重量下降慢，重量曲线斜率就小，气压低时沸腾温度就低，水分蒸发快，使重量下降快，重量曲线斜率就大。通过电饭煲加热功率调节重量曲线的斜率，功率大时水分蒸发快，使重量下降快，重量曲线斜率就大，功率小时水分蒸发慢，使重量下降慢，重量曲线斜率就小。
[0018]
根据所述温度曲线和重量曲线确定提前关火或补充加热时机，关火时机的把握对口感有重大影响，往往是最后几秒决定食物口感。通过重量曲线能够精准预测水分快干未干的时机，通过前期测量计算的数据，知道水米比例和水米总重量，从重量曲线就能得出水分的数据，参考当前温度和气压值，就能计算关火的时间提前量，温度越高提前量越大，气压越大提前量越大，以达到精准控制；根据需要，还可以在水分收干前，再补一把火，补充加热（时间为数秒内）对时机的把握要求非常高，需根据重量曲线得出水分的数据，参考当前温度和气压值，计算精确的补充加热时间和加热功率，早了没有用，晚了就糊锅；因为米饭熟透后，如果打开锅盖过早，此时还会有多余水分，需经过一段时间的收水才能吸收或蒸发，此时如果补充加热，能使米饭口感更硬、更香。
[0019]
本发明的技术方案是：通过测量获取水米比例和水米混合物总重量数据后，设定温度曲线和重量曲线，通过实时调节电饭煲的加热功率和或电饭煲锅内气压，使实际温度曲线和或重量曲线与预设的温度曲线和或重量曲线拟合，以使食物的烹饪效果达到预期。
[0020]
本发明的有益效果是：由于采用预先设计，实时测量跟踪温度曲线和或重量曲线的方案，能够全程跟踪测量各种参数（水分、温度、加热时间、气压等），实时调整气压和功率，使重量曲线和温度曲线与理论计算预设的拟合，达到想要的烹饪效果。
附图说明
[0021]
下面结合附图和实例对本发明进一步说明，图1电饭煲结构示意图，图2排气阀线圈电流与排气阀压力或气压关系曲线图，图3加热功率对重量曲线的影响示意图，图4气压对重量曲线的影响示意图，图5气压对温度曲线的影响示意图，图6加热功率对温度曲线的影响示意图。
[0022]
图中标号分别为：1：排气阀重锤；2：排气阀电磁线圈；3：锅盖；4：锅体；5：重力传感器安装位置。
具体实施方式
[0023]
下面参照附图详细介绍本发明的示例性实施例。提供这些示例性实施例的目的是为了使本领域普通技术人员能够清楚地理解本发明，并且根据这里的描述能够实现本发明。附图和具体实施例不旨在对本发明进行限定，本发明的范围由所附权利要求限定。
[0024]
通过测量水米比例和水米混合物总重量，根据所需口感预设温度曲线和或重量曲
线，通过温度传感器实时测量水米混合物的实际温度曲线，通过重力传感器实时测量水米混合物的实际重量曲线，通过实时调节电饭煲的加热功率和或电饭煲锅内气压，使实际温度曲线和或重量曲线与预设的温度曲线和或重量曲线拟合，以使食物的烹饪效果达到预期。
[0025]
所述测量水米混合物总重量的方法：在电饭煲底部与地面或桌面接触处（如电饭煲支撑脚处）设置重量传感器，测量整个电饭煲的总重量，总重量减去电饭煲空重就等于水米混合物的重量。一般电饭煲下有三个脚或更多（普遍为三个，因为三个才最稳），可以设置多个重力传感器，如桌面不平时，不同的脚测得重量会有所差别，可多个综合考虑。在实际生活中，使用一个重力传感器也足够测量重量，因为一般家庭地面或桌面是比较水平的，电饭煲各脚的压力几乎相等，且与总重量成线性关系，测量一个脚也能计算出来。
[0026]
所述测量水米比例方法：在加热开始时就要测量水米比例最少一次，或在加热区多次重复测量验证取更精确的平均值，以功率p在一定时间间隔t内（十秒左右就够）对总重量为m水米混合物加热，测量温度变化量，也就是先测量初始温度t1，间隔时间t后测量温度t2，t2-t1为温度变化量，通过物理学热能公式：q=cm(t2-t1)w=jqw=npt代入得：c= npt/（j m(t2-t1)），求出水米混合物比热容，其中：n、j为常数，p为设定功率或当前功率，t2、t1由温度传感器测量，水米总质量由重力传感器测量，再将c代入比热容公式cm=c1m1 c2m2m=m1 m2其中：c1、c2为常数，计算得出水的重量m1和米的重量m2，获得水米比例，在沸腾区可通过重量变化获取水米比例。
[0027]
如图2所示，所述电饭煲锅内气压调节方法：在锅盖上设置排气阀，排气阀上设置一个重锤压住排气口，当气压达到或超过重锤压力时，会将重锤向上推开排气，当气压下降到小于重锤压力时，排气阀在重锤压力下重新关闭，排气阀重锤采用永久磁铁制成，也可在永久磁铁外包上铁壳以增加结构强度，重锤外设置电磁线圈，通过控制线圈通过电流的大小和方向产生可变化的磁场，与重锤的磁场所产生相吸或相斥的作用，使重锤对排气阀的压力发生变化，达到控制气压的效果，如可设置成：当线圈电流为正时线圈磁极方向与重锤磁极方向相反，产生吸引力增加重锤对排气阀的压力，当线圈电流为负时线圈磁极方向与重锤磁极方向相同，产生排斥力减小重锤对排气阀的压力，通过控制线圈通过电流的大小和方向可在一定范围内连续无级调节气压大小，重锤对排气阀的压力与气压和电磁线圈的电流成线性关系，电流的大小与气压大小是一一对应的线性相关，通过电磁线圈的电流数据获取气压数据，设电流取值范围-i—i（-i表示电流方向相反，如图2所示电流的取值范围）。
[0028]
如图3-6所示，所述温度曲线和重量曲线，分为加热区、沸腾区、收水区，通过设定加热区、沸腾区、收水区的时间长度和曲线斜率确定不同的温度曲线和重量曲线。
[0029]
如图5、6所示，所述温度曲线的预设方法，通过测量获取水米比例和水米混合物总重量数据后，设定温度曲线。当水分超多时，温度曲线设计斜率大，升温速度要快，让水分蒸发快；当水分少时，温度曲线设计斜率小，升温速度要慢，让水分蒸发慢。当总重量大时，温度曲线设计斜率小，升温速度慢；当总重量小时，温度曲线设计斜率大，升温速度快。当口感要求软时，温度曲线设计斜率小，升温速度慢，沸腾区温度高，收水区时间长；当口感要求硬时，温度曲线设计斜率大，升温速度快，沸腾区温度低，收水区时间短。
[0030]
如图3、4所示，所述重量曲线的预设方法，通过测量获取水米比例和水米混合物总重量数据后，设定重量曲线。当水分超多时，重量曲线设计斜率大，让水分蒸发快重量下降快；当水分少时，重量曲线设计斜率小，让水分蒸发慢重量下降慢。当总重量大时，重量曲线设计斜率小，让水分蒸发慢重量下降慢；当总重量小时，重量曲线设计斜率大，让水分蒸发快重量下降快。当口感要求软时，重量曲线设计斜率小，水分蒸发慢重量下降慢；当口感要求硬时，重量曲线设计斜率大，水分蒸发快重量下降快。
[0031]
所述温度曲线的拟合方法，通过温度传感器实时测量内锅或水米混合物温度，当实际温度偏离预设温度曲线时，通过气压和或功率的调节使温度向预设温度曲线拟合。通过气压调节沸腾温度的高低，气压高时沸腾温度就高，米饭受热温度高，气压低时沸腾温度就低，米饭受热温度低。通过电饭煲加热功率调节温度曲线的斜率，功率大时斜率就大，升温速度快，功率小时斜率就小，升温速度慢。
[0032]
所述重量曲线的拟合方法，通过重力传感器实时测量水米混合物重量，当实际重量偏离预设重量曲线时，通过气压和或功率的调节使重量向预设重量曲线拟合。通过气压调节沸腾温度的高低，气压高时沸腾温度就高，水分蒸发慢，使重量下降慢，重量曲线斜率就小，气压低时沸腾温度就低，水分蒸发快，使重量下降快，重量曲线斜率就大。通过电饭煲加热功率调节重量曲线的斜率，功率大时水分蒸发快，使重量下降快，重量曲线斜率就大，功率小时水分蒸发慢，使重量下降慢，重量曲线斜率就小。
[0033]
尤其要注意的是，根据所述温度曲线和重量曲线确定提前关火或补充加热时机，关火时机的把握对口感有重大影响，往往是最后几秒决定食物口感。通过重量曲线能够精准预测水分快干未干的时机，通过前期测量计算的数据，知道水米比例和水米总重量，从重量曲线就能得出水分的数据，参考当前温度和气压值，就能计算关火的时间提前量，温度越高提前量越大，气压越大提前量越大，以达到精准控制；根据需要，还可以在水分收干前，再补一把火，补充加热（时间为数秒内）对时机的把握要求非常高，需根据重量曲线得出水分的数据，参考当前温度和气压值，计算精确的补充加热时间和加热功率，早了没有用，晚了就糊锅；因为米饭熟透后，如果打开锅盖过早，此时还会有多余水分，需经过一段时间的收水才能吸收或蒸发，此时如果补充加热，能使米饭口感更硬、更香。
[0034]
所述温度传感器，采用接触式和非接触式传感器都可以，可以安装在内锅底部或内锅外侧，通过测量内锅温度计算水米混合物温度，也可以采用非接触温度传感器（如红外温度传感器）安装在锅盖上直接测量水米混合物温度。
[0035]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。