CN101554215A - 一种大制浆容量范围的豆浆机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大制浆容量范围的豆浆机及其控制方法，包括加热装置、粉碎装置、感温装置、防溢装置，还包括一个能根据感温装置测得的温度变化参数判断制浆的容量和/或工作电压，进而设定加热装置或粉碎装置工作程序的控制装置。本发明的控制方法通过监测浆液温度上升速度，综合考虑了制浆容量及工作电压对豆浆机制浆效果的影响，智能优化制浆参数，选择较为合理的加热比和刀片搅打次数或每次搅打时间，使得制浆容量范围比现有技术的制浆容量范围大。
Description
技术领域
本发明属于豆浆机领域，特别涉及一种大的制浆容量范围的豆浆机及该豆浆机的控制方法。
背景技术
目前豆浆机的控制方法大体上可分为两种，一种是不带感温系统，整个制浆过程用时间控制，当浆液触及到防溢电极时，就停止加热或进行搅打。另外一种是带感温系统，首次将豆料加热到一定温度，然后用时间控制，后期的控制过程与不带感温系统的一样。豆浆机首次煮浆采用的是全功率加热，后期熬煮阶段是按一定的加热比加热。豆浆机制浆时的搅打次数，每次搅打时间和加热比都是不变的，已经固化在制浆程序中。
由于豆浆机没有稳压系统，工作电压波动较大，如果扩大豆浆机容量范围，在制浆过程中容易出现如下情况：
1、当豆浆机工作电压较低或豆浆机浆液处在大水位时，粉碎不充分，豆料打不碎，豆浆没有熟透等。
2、当工作电压较高或豆浆机浆液处在小水位的时候，米糊、八宝过度粉碎，容易糊底糊管，豆浆过熟，容易烧焦，煮浆过程溢出等。
因此，市场上的豆浆机制浆容量范围太小，最大容量与最小容量之差只有0.2升，消费者使用很不方便。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能通过检测制浆过程中相关参数确定不同制浆容量范围，从而确定不同制浆程序的大制浆容量范围的豆浆机，本发明的目的还在于提供一种豆浆机制浆容量范围扩大的情况下的控制方法
为了实现上述技术目的，本发明包括如下技术特征：一种大制浆容量范围的豆浆机，包括加热装置、粉碎装置、感温装置、防溢装置，其特征在于：还包括一个能根据感温装置测得的工作温度变化速度参数判断制浆的容量和/或工作电压，进而设定加热装置或粉碎装置工作程序的控制装置；所述控制装置分别与加热装置、粉碎装置、感温装置和防溢装置连接。
所述控制装置还连接有能检测电源输入的电流大小的电流检测单元。
所述电流检测单元包括依次连接的电流互感器、二极管桥式整流电路和滤波限流电路；所述电流互感器的输入端串联入主电路回路，滤波限流电路的输出端与控制装置连接。
所述粉碎装置包括电机和电机转轴上连接的刀头。
所述感温装置为探测杯内浆液温度、或杯内空气温度、或杯体温度、或加热装置温度的温度传感探头。
所述防溢装置为当浆液触及时向控制装置输出控制信号的防溢电极。
本发明还涉及一种大制浆容量范围的豆浆机的控制方法，包括如下步骤：
(1)启动加热装置加热至温度T；
(2)粉碎装置搅打K秒，然后加热装置以加热、停顿时间比为β对浆液进行加热，直至浆液泡沫触及防溢装置；本步骤循环n次；
所述参数K或β或n为控制装置根据感温装置测得的温度变化速度参数，判断制浆的容量和/或工作电压，进而设定的变量参数；
(3)加热装置以加热、停顿时间比为β对浆液进行加热，直至浆液泡沫触及防溢装置；本步骤循环m次；
所述β或m为控制装置根据感温装置测得的温度变化速度参数，判断制浆的容量和/或工作电压，进而设定的变量参数；
更进一步的，计算感温装置测得温度从T1到T2所需要的时间t，当t≤t1时，控制装置判断制浆的容量低或工作电压很高，此时β＝β1，n＝n1，m＝m1；当t1＜t≤t2时，控制装置判断制浆的容量或工作电压正常，此时β＝β2，n＝n2，m＝m2；当t2＜t时，控制装置判断制浆的容量高或工作电压低，此时β＝β3，n＝n3，m＝m3。
所述控制装置通过电流检测单元测得电源输入电流I，以及控制装置计得温度从T1～T2时所需要的时间t，计算浆液的质量。
上述参数中，所述20≤T1≤50℃，60≤T2≤100℃，(1∶4)≤β1≤(1∶2)，(1∶3)≤β2≤(1∶1)，(1∶2)≤β3≤(1∶0.5)，3≤n1≤9，5≤n2≤11，7≤n3≤15，0≤m1≤7，2≤m2≤9，3≤m3≤11。
本发明通过监测浆液温度上升速度，综合考虑了制浆容量及工作电压对豆浆机制浆效果的影响，智能优化制浆参数，选择较为合理的加热比和刀片搅打次数或每次搅打时间。同时也可以通过检测电源输入的电流大小结合温升的速度，精确判断制浆容量及工作电压的大小，实现上述的智能控制，本发明可以将目前的水位容量范围扩大一倍甚至更多，是对原豆浆机性能上的一种突破。
附图说明
图1是本发明实施例1中豆浆机的结构示意图；
图2是本发明实施例2中豆浆机的结构示意图；
图3是本发明实施例3中电流检测单元原理图；
图4是现有技术的制浆程序流程图；
图5是本发明中豆浆机制浆流程图；
图中省略了与本发明无关的部件。
具体实施方式
一种大制浆容量范围的豆浆机，包括加热装置、粉碎装置、感温装置、防溢装置，还包括一个能根据感温装置测得的温度变化参数判断制浆的容量，进而设定加热装置或粉碎装置工作程序的控制装置；所述控制装置分别与加热装置、粉碎装置、感温装置和防溢装置连接。
图1是本发明实施例1的结构示意图，包括机头1和杯身2(制浆容器)两部分组成，加热装置为机头1下伸的发热管6，粉碎装置包括电机3、机头1上设置的刀头5，刀头5的旋转轴4与电机3相连，防溢装置采用防溢电极8，加热装置是机头1下伸的发热管6，感温装置为温度传感探头7，实施例1的温度传感探头7探测杯内浆液温度，温度传感探头7伸到杯身2底端。
图2是本发明实施例2的结构示意图，与实施例1不同的地方是温度传感探头7探测杯内空气的温度，温度传感探头7并不是伸到杯体2底端，而是位于杯体2上部，测量杯内空气的温度，因此，判断水温的时候需要将空气温度转换为浆液的温度。温度传感探头也可以是杯体温度、或加热装置温度的温度传感探头，其传感器探头位置分别位于杯体或加热装置上。
图3是本发明实施例3中电流检测单元原理图，在实施例1和实施例2的基础上，为了能准确计算出浆液质量，实施例3中的控制装置连接有能检测电源输入的电流大小的电流检测单元。电流检测单元包括依次连接的电流互感器CT、二极管桥式整流电路和滤波限流电路；所述电流互感器的输入端串联入主电路回路，滤波限流电路的输出端与控制装置连接。如图3所示，电流检测单元原理包括电流互感器CT、二极管D1、D2、D3、D4以及电容C1、C2，电阻R1、R2。在豆浆机主电路回路中串联电流互感器CT，串联点为A、B，在次回路中可以得到感应交流电压，此电压经二极管D1～D4组成的二极管桥式整流器整流后，输出半波直流电压，再经过C1、C2平滑，就变成直流电压I-AD，R1与R2起降压限流的作用。I-AD送至控制装置输入端口，该电压越高，表示电源输入的电流越大，控制装置根据监测该电压的变化，就可以得到电源输入电流的大小。
根据能量守恒原理，可以得到下面物理公式，mC(T2-T1)＝I2Rtη，m表示浆液质量，C表示比热容，T2-T1表示浆液加热的温升，I2R表示发热管实际加热功率，t表示加热时间，η表示加热效率，通过上面的公式，测量工作电流I、浆液加热的温升T2-T1、温升时间t，即可以精确计算出浆液的质量m，即可以得到制浆容量大小，同时由于计算出了工作电流I，也可以得到工作电压。
图4是现有技术的制浆程序流程图；现有技术中，豆浆机首次煮浆采用的是全功率加热，后期熬煮阶段是按一定的加热比β加热。豆浆机制浆时的搅打次数，每次搅打时间和加热比都是不变的，已经固化在制浆程序中，即β、n、m等都为定值。本发明的创新在于，参数K、β、n、m为控制装置根据感温装置测得的温度变化速度参数，判断制浆的容量和/或工作电压，进而设定的变量参数；
图5是本发明中豆浆机制浆流程图，包括如下步骤：
(1)启动加热装置加热；
豆浆机加热装置全功率对制浆物料与水的混合物预加热至温度T，T一般大于80°，该阶段主要是对制浆物料进行预加热，使物料软化，更容易被粉碎。
(2)粉碎装置电机搅打；
制浆物料与水的混合物加热至温度T后，系统就启动粉碎装置电机搅打，电机每次搅打K秒，然后加热装置以加热比β对浆液进行加热，直至浆液泡沫触及防溢电极，加热的目的是为了使物料处在一个最容易粉碎的状态，这个粉碎过程一共循环n次。其中，搅打时间K与所搅打的物料有关，比如，干豆搅打时间比米糊要长一些，K一般大于10秒；加热比β与制浆容量，发热装置的额定功率，工作电压和制浆物料有关，对于一台豆浆机的某一固定程序，加热比β只与制浆容量与工作电压有关，加热比β设置过大，会发生煮浆溢出的情况，加热比β设置过小，会延长制浆时间甚至浆液煮不熟。
在步骤(1)或步骤(2)中，控制装置计算当感温装置测得温度从T1～T2时所需要的时间t，其中20＜T1＜50，60＜T2＜100，在温度传感器误差容许的范围内，T2-T1的值越大，整体上的误差就越小，但T1一般不能小于室温时水的温度，另外，T1、T2的选择也与感温装置的温度敏感区域有关，最好选择感温装置对温度较为敏感的区域作为T1、T2的选择区间。在编制程序前，先要测得几个经验数值t1、t2，1min≤t1≤5min，3min≤t2≤7min，并且t1＜t2。当t≤t1时，控制装置判断制浆的容量低或工作电压很高，加热装置以加热、停顿时间比为β1的状态加热；当t1＜t≤t2时，控制装置判断制浆的容量或工作电压正常，加热装置以加热、停顿时间比为β2的状态加热；当t2＜t时，控制装置判断制浆的容量大或工作电压低，加热装置以加热、停顿时间比为β3的状态加热；其中，(1∶4)≤β1≤(1∶2)，(1∶3)≤β2≤(1∶1)，(1∶2)≤β3≤(1∶0.5)。
比如，对于加热功率为800W的发热管，水位容积范围为700ml～1200ml的豆浆机，可以选取40°～80°作为温度考察区域，测得经验数值t1＝170s，t2＝250s。
循环次数n与制浆容量，电机的额定功率，工作电压和制浆物料有关，同样，对于一台豆浆机的某一固定程序，循环次数n只与制浆容量与工作电压有关，在某一容量范围内，制浆容量越大就越不容易打碎，这时就必需增加循环次数n，工作电压较低，也必需增加循环次数n。
当t≤t1时，控制装置判断制浆的容量低或工作电压很高，循环次数n＝n1；当t1＜t≤t2时，循环次数n＝n2；当t2＜t时，循环次数n＝n3。其中，3≤n1≤9，5≤n2≤11，7≤n3≤15。
在上述流程中，也可以让循环次数n为一个定值而去变化每次搅打时间K的值，其效果是一样的，这里不再赘述。
(3)加热装置持续以加热比β加热，直到浆液触及防溢装置且触及防溢装置的循环次数达到m次时，其中β值取值可以与步骤2中的一样，也可以不一样，本实施例取值一样。循环次数m的取值也与前期检测得到t有关，当t≤t1时，m＝m1；当t1＜t≤t2时，m＝m2，当t2＜t时，m＝m3，其中0≤m1≤7，2≤m2≤9，3≤m3≤11。
在上述流程中，所述步骤(2)的控制装置通过电流检测单元测得电源输入电流I，以及控制装置计得温度从T1～T2时所需要的时间t，根据公式，mC(T2-T1)＝I2Rtη计算出浆液的质量，即浆液的容量，同时计算出来的电流I也可以综合判断工作电压。本发明的要点就是综合考虑制浆浆液的容量和工作电压，当制浆水位较低或工作电压较高时，减小加热比，减少刀片搅打次数或每次搅打时间，当制浆水位较高或工作电压较低时，增大加热比，增多刀片搅打次数或每次搅打时间。根据一些经验数值，定出制浆程序后期的加热比与刀片搅打相关参数。其方法与实施例1相似，这里不再赘述。
Claims (10)
1、一种大制浆容量范围的豆浆机，包括加热装置、粉碎装置、感温装置、防溢装置，其特征在于：还包括一个能根据感温装置测得的工作温度变化速度参数判断制浆的容量和/或工作电压，进而设定加热装置或粉碎装置工作程序的控制装置；所述控制装置分别与加热装置、粉碎装置、感温装置和防溢装置连接。
2、根据权利要求1所述的大制浆容量范围的豆浆机，其特征在于：所述控制装置还连接有能检测电源输入的电流大小的电流检测单元。
3、根据权利要求2所述的大制浆容量范围的豆浆机，其特征在于：所述电流检测单元包括依次连接的电流互感器、二极管桥式整流电路和滤波限流电路；所述电流互感器的输入端串联入主电路回路，滤波限流电路的输出端与控制装置连接。
4、根据权利要求1～3任一项所述的大制浆容量范围的豆浆机，其特征在于：所述粉碎装置包括电机和电机转轴上连接的刀头。
5、根据权利要求1～3任一项所述的大制浆容量范围的豆浆机，其特征在于：所述感温装置为探测杯内浆液温度、或杯内空气温度、或杯体温度、或加热装置温度的温度传感探头。
6、根据权利要求1～3任一项所述的大制浆容量范围的豆浆机，其特征在于：所述防溢装置为当浆液触及时向控制装置输出控制信号的防溢电极。
7、一种大制浆容量范围的豆浆机的控制方法，包括如下步骤：
(1)启动加热装置加热至温度T；
(2)粉碎装置搅打K秒，然后加热装置以加热、停顿时间比为β对浆液进行加热，直至浆液泡沫触及防溢装置；本步骤循环n次；
所述参数K或β或n为控制装置根据感温装置测得的温度变化速度参数，判断制浆的容量和/或工作电压，进而设定的变量参数；
(3)加热装置以加热、停顿时间比为β对浆液进行加热，直至浆液泡沫触及防溢装置；本步骤循环m次；
所述β或m为控制装置根据感温装置测得的温度变化速度参数，判断制浆的容量和/或工作电压，进而设定的变量参数；
8、根据权利要求7所述的大制浆容量范围的豆浆机的控制方法，其特征在于：计算感温装置测得温度从T1到T2所需要的时间t，当t≤t1时，控制装置判断制浆的容量低或工作电压很高，此时β＝β1，n＝n1，m＝m1；当t1＜t≤t2时，控制装置判断制浆的容量或工作电压正常，此时β＝β2，n＝n2，m＝m2；当t2＜t时，控制装置判断制浆的容量高或工作电压低，此时β＝β3，n＝n3，m＝m3。
9、根据权利要求8所述的大制浆容量范围的豆浆机的控制方法，其特征在于：控制装置通过电流检测单元测得电源输入电流I，以及控制装置计得温度从T1～T2时所需要的时间t，计算浆液的质量。
10、根据权利要求8～9任一项所述的大制浆容量范围的豆浆机的控制方法，其特征在于：所述20≤T1≤50℃，60≤T2≤100℃，(1∶4)≤β1≤(1∶2)，(1∶3)≤β2≤(1∶1)，(1∶2)≤β3≤(1∶0.5)，3≤n1≤9，5≤n2≤11，7≤n3≤15，0≤m1≤7，2≤m2≤9，3≤m3≤11。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20091014 |