CN108852013A - 用于烹饪器具的绝对湿度检测装置、方法及烹饪器具 - Google Patents

用于烹饪器具的绝对湿度检测装置、方法及烹饪器具 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种用于烹饪器具的绝对湿度检测装置、方法及烹饪器具，属于家电领域。所述装置包括：电路板，安装于烹饪器具的排气室的侧壁，电路板的底层面向所述侧壁设置；相对湿度测量装置，包括：湿度传感器；以及电容检测模块，用于检测所述湿度传感器的电容并输出电容检测信号；温度测量装置，设置于所述电路板的所述底层，用于检测所述排气室处蒸汽的温度，并输出温度检测信号；以及控制器，用于：根据所述电容检测信号确定所述排气室处蒸汽的相对湿度，根据所述温度检测信号确定所述排气室处蒸汽的温度，以及根据所述相对湿度和所述温度来确定所述排气室处蒸汽的绝对湿度。其能够简单、准确地确定出所述绝对湿度。

Description

用于烹饪器具的绝对湿度检测装置、方法及烹饪器具
技术领域
本发明涉及家电领域，具体地，涉及一种用于烹饪器具的绝对湿度检测装置、方法及烹饪器具。
背景技术
由于水的介电损耗因子较大，因此在烹饪器具(例如，微波炉)烹饪食物的过程中，食物温度升高时(尤其是食物温度大于80℃时)，其水分蒸发比较快，腔体中的湿度变化较大，通过湿度检测可反映食物的烹饪状态，从而实现智能烹饪。
目前，常用的湿度检测方法有相对湿度检测方法和绝对湿度检测方法，其中，绝对湿度是指单位体积空气中所含水蒸汽的质量，即空气中所含水汽的压强；相对湿度是指空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值，即在某一温度下空气的绝对湿度与在同一温度下的饱和水汽压的百分比值。由于相对湿度难以表征食物蒸发出的水蒸汽的量，因此对于烹饪器具来说，更加关心的是绝对湿度的大小。
常见的湿度传感器有集成MEMS式湿度传感器和分立式湿度传感器，集成MEMS式湿度传感器把湿度传感元件和IC检测电路封装在一起，分立式湿度传感器只包含具有湿敏效应的电子元器件(如电阻、电容或电感等)，不包含集成电路。由于微波炉蒸汽量较大，当湿度较高时，传感器表面会粘附大量水汽，如果选用MEMS式湿度传感器，则长期的高温高湿容易导致传感器芯片发生腐蚀、短路等失效。而分立式湿度传感器的敏感元件为阻容感，其高温高湿可靠性较高，因此比较适合在烹饪器具中应用。
综上所述，烹饪器具(尤其是微波炉)的湿度传感器通常采用分立式的绝对湿度传感器，常用的有芝浦绝对湿度传感器和凯立达它激式蜂鸣片绝对湿度传感器。芝浦绝对湿度传感器主要包括两个电阻，一个为湿敏电阻，另一个为对比补偿电阻(密封，不与水汽接触)，其采用惠更斯桥电路进行差分检测，通过分压输出模拟电压，再根据模拟电压计算绝对湿度的大小。凯立达它激式蜂鸣片绝对湿度传感器利用压电效应进行湿度检测，当湿度变化时，不同量的水汽轰击蜂鸣片材料会导致蜂鸣片两边产生不同的压力差，从而产生不同的电压电流(压电效应)，通过对输出电压进行检测即可判断绝对湿度的大小。
本申请发明人在执行上述现有技术的过程中发现，现有技术具有以下技术缺陷：
(1)由于芝浦绝对湿度传感器采用惠更斯桥差分检测电路，因此检测电路中需增加一个运算放大器，用于滤波和放大信号，这样导致每次上电都需要先调零，以防止放大器饱和输出；其次，传感器工作之前需要先预热，使补偿电阻的温度达到稳定，但煮食过程中其温度的变化和漂移会导致湿度检测精度的下降；此外，该湿度传感器不包含温度检测元件，因此无法检测腔体水蒸气的温度；最后，芝浦绝对湿度传感器的成本相对较高。
(2)凯立达它激式蜂鸣片绝对湿度传感器虽然成本较低，但是其湿度检测精度也较低，容易受环境因素的影响。尽管湿度变化较小，若风力较大，则其输出电压的变化也较大，因此外界风速等环境对精度影响较大，该检测方案不适合于高精度的湿度检测；此外，该湿度传感器也不包含温度检测元件，因此无法检测腔体水蒸气的温度。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种用于烹饪器具的绝对湿度检测装置、方法及烹饪器具，用于全部解决或者至少部分解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于烹饪器具的绝对湿度检测装置，所述装置包括：电路板，该电路板安装于所述烹饪器具的排气室的侧壁，且所述电路板的底层面向所述排气室的所述侧壁设置；相对湿度测量装置，该相对湿度测量装置包括：湿度传感器，设置于所述电路板的所述底层；以及电容检测模块，设置于所述电路板的顶层，用于检测所述湿度传感器的电容，并输出电容检测信号；温度测量装置，设置于所述电路板的所述底层，用于检测所述排气室处蒸汽的温度，并输出温度检测信号；以及控制器，用于：根据所述电容检测信号确定所述排气室处蒸汽的相对湿度，根据所述温度检测信号确定所述排气室处蒸汽的温度，以及根据所述相对湿度和所述温度来确定所述排气室处蒸汽的绝对湿度。
可选地，所述电容检测模块包括555振荡器，所述555振荡器的输出端与所述控制器的外部中断引脚连接，所述控制器用于测量所述555振荡器输出的所述电容检测信号的频率，并根据所述电容检测信号的频率来确定所述湿度传感器的电容值。
可选地，所述控制器根据以下公式来确定所述排气室处蒸汽的相对湿度：
RH＝x1×C3+x2×C2-x3×C+x4
其中，RH为所述排气室处蒸汽的相对湿度，C为所述湿度传感器的电容值，x1，x2，x3和x4为预设值；或者
所述控制器根据第一数据表和所述湿度传感器输出的电容来确定所述排气室处蒸汽的相对湿度，其中所述第一数据表包括多个电容值以及与所述多个电容值中每一个电容值相对应的所述排气室处蒸汽的相对湿度。
可选地，所述x1的范围是-0.00016至-0.0011，所述x2的范围是0.13至0.46，所述x3的范围是50.02至60.42，所述x4的范围是3200.0至3300.0。
可选地，所述温度测量装置为NTC传感器，该NTC传感器的输出端与所述控制器的ADC引脚连接，所述控制器用于测量所述NTC传感器的输出电压，并根据所述NTC传感器的输出电压值确定所述NTC传感器的NTC电阻的阻值。
可选地，所述控制器根据以下公式来确定所述排气室处蒸汽的温度：
R1＝4×10-10T6-10-7T5+2×10-5T4-0.0013T3+0.0493T2-1.5037T+31.649
其中，所述R1为所述NTC传感器的NTC电阻的阻值，T为所述排气室处蒸汽的温度，y1，y2，y3，y4，y5，y6和y7为预设值；或者
所述控制器根据所述NTC传感器的NTC电阻的阻值和第二数据表确定所述排气室处蒸汽的温度，其中所述第二数据表包括多个阻值以及与所述多个阻值中每一个阻值相对应的所述排气室处蒸汽的温度。
可选地，所述y1的范围是1.3×10-10至9.3×10-10，所述y2的范围是0.21×10-7至7.56×10-7，所述y3的范围是0.63×10-5至8.29×10-5，所述y4的范围是0.0008至0.006，所述y5的范围是0.03至0.08，所述y6的范围是1.12至1.95，所述y7的范围是26.42至35.68。
可选地，所述控制器根据以下公式来计算所述排气室处蒸汽的绝对湿度：
ABH＝K(T)*RH
其中，ABH为所述排气室处蒸汽的绝对湿度，RH为所述排气室处蒸汽的相对湿度，K(T)为比例系数，
其中：
所述控制器根据以下公式来确定所述K(T)：
K(T)＝z1×T6+z2×T5+z3×T4+z4×T3+z5×T2+z6×T+z7
其中，T为所述排气室处蒸汽的温度，z1，z2，z3，z4，z5，z6和z7为预设值；或者
所述控制器根据所述排气室处蒸汽的温度和第三数据表来确定所述K(T)，其中所述第三数据表包括多个温度以及与所述多个温度中每一个温度相对应的K(T)。
可选地，所述z1的范围是-5×10-13至-0.2×10-13，所述z2的范围是0.5×10-10至5×10-10，所述z3的范围是0.8×10-8至6.2×10-8，所述z4的范围是0.6×10-6至5.6×10-6，所述z5的范围是0.3×10-4至2.0×10-4，所述z6的范围是0.8×10-3至5.1×10-3，所述z7的范围是0.02至0.05。
相应地，本发明实施例还提供一种烹饪器具，所述烹饪器具包括：加热模块；以及上述的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置。
可选地，所述控制器还用于：接收用户选择的烹饪指令；根据所述烹饪指令确定目标湿度和目标温度；以及在所述排气室处蒸汽的绝对湿度达到所述目标湿度和/或所述排气室处蒸汽的温度达到所述目标温度的情况下，控制所述加热模块停止加热。
相应地，本发明实施例还提供一种用于上述的烹饪器具的绝对湿度检测方法，所述方法包括：根据电容检测模块输出的电容检测信号确定所述排气室处蒸汽的相对湿度；根据温度测量装置输出的温度检测信号确定所述排气室处蒸汽的温度；以及根据所述相对湿度和所述温度来确定所述排气室处蒸汽的绝对湿度。
可选地，所述根据电容检测模块输出的电容检测信号确定所述排气室处蒸汽的相对湿度包括：根据所述电容检测信号的频率来确定所述湿度传感器的电容值；以及根据以下公式来确定所述排气室处蒸汽的相对湿度：
RH＝x1×C3+x2×C2-x3×C+x4
其中，RH为所述排气室处蒸汽的相对湿度，C为所述湿度传感器的电容值，x1，x2，x3和x4为预设值；或者
根据第一数据表和所述湿度传感器输出的电容来确定所述排气室处蒸汽的相对湿度，其中所述第一数据表包括多个电容值以及与所述多个电容值中每一个电容值相对应的所述排气室处蒸汽的相对湿度。
可选地，所述x1的范围是-0.00016至-0.0011，所述x2的范围是0.13至0.46，所述x3的范围是50.02至60.42，所述x4的范围是3200.0至3300.0。
可选地，所述温度测量装置为NTC传感器，所述根据温度测量装置输出的温度检测信号确定所述排气室处蒸汽的温度包括：根据所述NTC传感器的输出电压值确定所述NTC传感器的NTC电阻的阻值；以及
根据以下公式来确定所述排气室处蒸汽的温度：
R1＝y1×T6-y2×T5+y3×T4-y4×T3+y5×T2-y6×T+y7
其中，所述R1为所述NTC传感器的NTC电阻的阻值，T为所述排气室处蒸汽的温度；或者
根据所述NTC传感器的NTC电阻的阻值和第二数据表确定所述排气室处蒸汽的温度，其中所述第二数据表包括多个阻值以及与所述多个阻值中每一个阻值相对应的所述排气室处蒸汽的温度。
可选地，所述y1的范围是1.3×10-10至9.3×10-10，所述y2的范围是0.21×10-7至7.56×10-7，所述y3的范围是0.63×10-5至8.29×10-5，所述y4的范围是0.0008至0.006，所述y5的范围是0.03至0.08，所述y6的范围是1.12至1.95，所述y7的范围是26.42至35.68。
可选地，所述根据所述相对湿度和所述温度来确定所述排气室处蒸汽的绝对湿度包括：
根据以下公式来计算所述排气室处蒸汽的绝对湿度：
ABH＝K(T)*RH
其中，ABH为所述排气室处蒸汽的绝对湿度，RH为所述排气室处蒸汽的相对湿度，K(T)为比例系数，
其中：
根据以下公式来确定所述K(T)：
K(T)＝z1×T6+z2×T5+z3×T4+z4×T3+z5×T2+z6×T+z7
其中，T为所述排气室处蒸汽的温度；或者
根据所述排气室处蒸汽的温度和第三数据表来确定所述K(T)，其中所述第三数据表包括多个温度以及与所述多个温度中每一个温度相对应的K(T)。
可选地，所述z1的范围是-5×10-13至-0.2×10-13，所述z2的范围是0.5×10-10至5×10-10，所述z3的范围是0.8×10-8至6.2×10-8，所述z4的范围是0.6×10-6至5.6×10-6，所述z5的范围是0.3×10-4至2.0×10-4，所述z6的范围是0.8×10-3至5.1×10-3，所述z7的范围是0.02至0.05。
相应地，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的方法。
通过上述技术方案，在检测烹饪器具的腔体内蒸汽的绝对湿度时，考虑了温度对湿度的影响，提高了绝对湿度的检测精度，并且同时实现了腔体内蒸汽温度的测量。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1示出了根据本发明一实施例的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置结构图；
图2示出了根据本发明一实施例的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置的安装示意图；
图3示出了一实施例中湿敏电容传感器的检测电路示意图；
图4示出了一实施例中温度测量装置的电路示意图；
图5示出了相对湿度RH与湿敏电容传感器的电容C的关系曲线示意图；
图6示出了NTC电阻R1与温度T的关系曲线示意图；
图7示出了比例系数与温度的关系曲线示意图；
图8示出了根据本发明一实施例的烹饪器具的结构框图；以及
图9示出了根据本发明一实施例的用于烹饪器具的绝对湿度检测方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”、“第三”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
图1示出了根据本发明一实施例的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置结构图。如图1所示，本发实施例提供一种用于烹饪器具的绝对湿度检测装置，所述烹饪器具例如可以是微波炉、电饭煲、压力锅等，本发明实施例是以所述烹饪器具是微波炉为例进行说明的。所述装置可以包括：电路板10，该电路板10可以安装于所述烹饪器具的排气室的侧壁，且所述电路板10的底层面向所述排气室设置；相对湿度测量装置，该相对湿度测量装置可以包括：湿度传感器20，设置于所述电路板10的所述底层；以及电容检测模块40，设置于所述电路板10的顶层，用于检测所述湿度传感器20的电容，并输出电容检测信号；温度测量装置30，设置于所述电路板10的所述底层，用于检测所述排气室处蒸汽的温度，并输出温度检测信号；以及控制器(图中未示出)，用于：根据所述电容检测信号确定所述排气室处蒸汽的相对湿度，根据所述温度检测信号确定所述排气室处蒸汽的温度，以及根据所述相对湿度和所述温度来确定所述排气室处蒸汽的绝对湿度。排气室处蒸汽的绝对湿度可以认为是烹饪器具的腔体内的绝对湿度，排气室内蒸汽的温度可以认为是腔体内的蒸汽温度。本发明实施例提供的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置在检测烹饪器具的腔体内蒸汽的绝对湿度时，考虑了温度对湿度的影响，提高了绝对湿度的检测精度，并且同时实现了腔体内蒸汽温度的测量。
湿度传感器20和温度测量装置30在电路板底层的布置方式可以是任意的。实际应用中，湿度传感器20的厚度通常大于温度测量装置30的厚度，且湿度传感器20的长度和宽度有可能大于温度测量装置30的长度和宽度，如果将温度测量装置30布置于湿度传感器20的上方，则湿度传感器20将可能阻挡一部分水蒸气，从而致使温度测量装置30的测量数据不准确。因此，温度测量装置30可以布置在湿度传感器20的正下方，或者可以布置在湿度传感器20的两侧，以使得测量的温度数据更准确。
电路板10可以通过卡扣固定在烹饪器具的电气室的排气室处，或者可以被黏贴在烹饪器具的电气室的排气室处。可选地电路板10上可以设置有安装孔，如图1所示，可以设置有两个安装孔50，螺钉可以穿过安装孔50而将电路板10固定在所述烹饪器具的电气室的排气室处。电路板10可以是PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板，但是本发明实施例并不限制于此。电路板10的底层对地信号可以覆铜，可选地，铜皮上可以铺设有绿油，如此，可以有效防止水汽渗透到电路板10的顶层中，从而可以防止水汽对各部件的腐蚀而引起的短路失效的现象产生。
电容检测模块40的表面可以涂布有保护层，该保护层例如可以是黑胶层，保护层的厚度可以根据具体情况而设定，通过涂布保护层可以防止由于蒸汽穿过安装孔等直接与各部件接触而引起的部件失效的情况发生。
本发明实施例提供的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置还可以包括：接线端子60，该接线端子60设置于电路板10的顶层，温度测量装置30和电容检测模块40通过接线端子60而与控制器连接。
控制器可以是MCU等，其可以是安装于电气室内的单独的部件，也可以是与烹饪器具的控制面板集成在一起。
图2示出了根据本发明一实施例的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置的安装示意图。如图2所示，以烹饪器具是微波炉为例，该微波炉包括：腔体210、顶盖220、底座230、第一电气室240、第二电气室250以及排气室260，其中排气室260设置于第二电气室250内，腔体210内产生的蒸汽可以进入排气室260内。用于烹饪器具的绝对湿度检测装置固定于排气室260的外侧上，且该侧壁是位于电气室250内的侧壁。电路板的底层面向排气室260侧壁而设置，排气室260的所述侧壁上可以设置有开口，以使湿度传感器和温度测量装置可以裸露在排气室260内，从而能够接触到水蒸汽。电路板的顶层背向排气室260而设置，从而使得安装于电路板的顶层的电容检测模块、接线端子等部件可以不受水蒸气的影响。控制器与电容检测模块和温度测量装置连接，其也可以设置于第二电气室内250内，以方便布线。
在可选实施例中，湿度传感器例如可以采用湿敏电容传感器，湿敏电容传感器的工作温度范围可以为60℃至140℃，可在高温高湿环境下工作，并且湿敏电容的电容值随着相对湿度改变而单调变化，其对于相对湿度RH的检测范围可以为0～100％。
图3示出了一实施例中湿敏电容传感器的检测电路示意图。如图3所示，电容检测模块可以选用555振荡器310，在555振荡器310的芯片上可以涂布有保护层，该保护层例如可以是黑胶层，保护层的厚度可以根据具体情况而设定，通过涂布保护层可以防止由于蒸汽穿过安装孔等直接与芯片接触而引起的芯片失效的情况发生。
555振荡器310的管脚1接地，湿敏电容传感器320一端接地，一端与555振荡器310的管脚2和管脚6连接。电阻R3一端接入电源VCC，另一端与电阻R4的一端连接。电阻R4的另一端连接至555振荡器310的管脚2和管脚6。555振荡器310的管脚7连接在电阻R3和电阻R4的连接线上，电阻R3和电阻R4可以用于调节555振荡器310的输出信号的频率。555振荡器310的管脚8接入电源。电容C1的一端与555振荡器310的管脚4和管脚8连接，另一端接地。电容C3的一端与555振荡器310的管脚5连接，另一端接地。电容C1和C3组成旁路滤波电容，在本发明实施例中，电容C1和电容C3的电容值可以均为100nF。电阻R5的一端连接至555振荡器310的管脚3，另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地。电阻R5和电容C2构成一个一阶低通滤波器，其截止频率f0为：
考虑到555振荡器310的输出信号FS_OUT的有效频率范围为6kHz至8kHz，因此，在本发明实施例中可以设置电阻R5的阻值为1kΩ，电容C2的电容值为2.2nF，则根据公式(1)可以计算出f0为72kHz，也就是说72kHz以上的噪声信号全部被滤除，这样可有效抑制微波或其他高频噪声信号的干扰。
图3中555振荡器310的输出信号FS_OUT输出为方波信号，其频率f与湿敏电容传感器320的电容值C的关系为：
其中，电阻R3和电阻R4用于调节谐振器的输出频率，为了提高检测精度，通常电阻R4应远大于电阻R3，本发明实施例中可设置电阻R3为49.9kΩ，电阻R4为576kΩ。
温度测量装置可以采用分压电路进行测量，例如所述温度测量装置可以选用NTC传感器，NTC传感器的NTC电阻的工作温度范围为-40℃至125℃，可在高温高湿环境下工作，其阻值随着温度改变而单调变化，温度检测精度为±0.75％。
图4示出了一实施例中温度测量装置的电路示意图。如图4所示，NTC电阻R1一端接入电源VCC，另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。NTC传感器输出电压Vntc与NTC电阻R1的关系为：
其中，在本发明实施例中电阻R2的阻值可以为10kΩ。
以控制器是MCU为例，MCU的外部中断引脚与555振荡器的输出端FS_OUT连接，通过外部中断对555振荡器输出的方波信号进行计数，则在定时器1s内累计的中断次数则为555谐振器输出信号的频率f。根据公式(2)可计算出湿敏电容传感器的电容值C的大小。烹饪器具的排气室处蒸汽的相对湿度RH与湿敏电容传感器的电容值C的关系为：
RH＝x1×C3+x2×C2-x3×C+x4 (4)
公式(4)中电容值C的单位为pF，x1，x2，x3和x4为预设值。
公式(4)是通过拟合而确定出的，通常在湿敏电容传感器的使用手册或规格参数中会给出电容和相对湿度的一些对应值，但是这些对应值通常仅包括有少数几个值，例如10个值，这些数量远无法满足实际测量使用。因此，可以对湿敏电容传感器的使用手册中提供的这些对应值进行拟合，以确定相对湿度RH与湿敏电容传感器的电容C的关系式，经拟合，其关系式为公式(4)所示。其中，所述x1的范围可以是-0.00016至-0.0011，所述x2的范围可以是0.13至0.46，所述x3的范围可以是50.02至60.42，所述x4的范围可以是3200.0至3300.0。
在一实施例中，公式(4)中x1的值可以是-0.00049，所述x2的值可以是0.343，所述x3的值可以是56.34，所述x4的值可以是3220.3。则烹饪器具的排气室处蒸汽的相对湿度RH与湿敏电容传感器的电容值C的关系为：RH＝-0.00049C3+0.343C2-56.34C+3220.3。图5示出了相对湿度RH与湿敏电容传感器的电容C的关系曲线示意图。从图5中可以看出拟合系数R2＝1，说明该关系式可以用于准确计算烹饪器具的排气室处蒸汽的相对湿度RH。
MCU在测量出555谐振器输出信号的频率f之后，可以首先根据公式(2)计算出湿敏电容传感器的电容值C的大小，然后根据公式(4)计算出烹饪器具的排气室处蒸汽的相对湿度RH。
可选地，由于公式(4)为3阶多项式，为了降低MCU计算的复杂度，可以根据公式(4)预先计算出连续的多个电容中每一个电容所对应的相对湿度RH，或者可以在相对湿度RH取值1％至100％时，根据公式(4)计算相对湿度RH每一百分值对应的电容值，从而制作成第一数据表，该第一数据表例如可以包括从湿度RH取值1％至100％(以1％递增)的100个数值时，每一相对湿度的值所对应的电容值，也即，该第一数据表包括多个电容值以及与所述多个电容值中每一个电容值相对应的所述排气室处蒸汽的相对湿度RH。则MCU在计算出湿敏电容传感器的电容值C的大小之后，通过查表法从第一数据表中查找出与湿敏电容传感器的电容值C对应的相对湿度RH的大小。
NTC传感器的输出端可以与MCU的ADC引脚连接，以用于将NTC传感器输出的模拟电压信号转换为数字电压信号，然后MCU可以根据公式(3)计算出NTC电阻R1的大小。NTC电阻R1与温度T的关系为：
R1＝y1×T6-y2×T5+y3×T4-y4×T3+y5×T2-y6×T+y7 (5)
公式(5)中电阻R1的单位为kΩ，温度T的单位为℃，y1，y2，y3，y4，y5，y6和y7为预设值。
公式(5)是通过拟合而确定出的，通常在NTC传感器的使用手册或规格参数中会提供NTC电阻R1与温度T的一些对应值，但是这些对应值通常仅包括有少数几个值，例如10个值，这些数量远无法满足实际测量使用。因此，可对NTC传感器的使用手册或规格参数中提供的NTC电阻R1与温度T的对应值拟合出NTC电阻R1与温度T的关系式，经拟合，其关系式为公式(5)所示。其中，所述y1的范围可以是1.3×10-10至9.3×10-10，所述y2的范围可以是0.21×10-7至7.56×10-7，所述y3的范围可以是0.63×10-5至8.29×10-5，所述y4的范围可以是0.0008至0.006，所述y5的范围可以是0.03至0.08，所述y6的范围可以是1.12至1.95，所述y7的范围可以是26.42至35.68。
在一实施例中，公式(5)中，y1的值可以是5.4×10-10，y2的值可以是0.88×10-7，y3的值可以是1.72×10-5，y4的值可以是0.0022，y5的值可以是0.055，y6的值可以是1.38，y7的值可以是30.0152，公式(5)可以写为：
R1＝5.4×10-10T6-0.88×10-7T5+1.72×10-5T4-0.0022T3+0.055T2-1.38T+30.0152
图6示出了NTC电阻R1与温度T的关系曲线示意图。从图6中可以看出拟合系数R2＝99.97％，说明上述公式可以用于准确计算排气室处蒸汽的温度T。MCU根据公式(3)计算出NTC电阻R1的大小之后，可以根据公式(5)计算出排气室处蒸汽的温度T。
可选地，也可以根据公式(5)预先计算一第二数据表，该第二数据表可以包括多个阻值以及与所述多个阻值中每一个阻值相对应的所述排气室处蒸汽的温度。在计算时，例如可以选取温度为0℃至150℃(例如以1℃递增)的150个温度，根据公式(5)计算出每一温度所对应的阻值，从而制作出第二数据表。则MCU根据公式(3)计算出NTC电阻R1的大小之后，可以使用查表法从第二数据表中查找出与NTC电阻R1的大小相对应的排气室处蒸汽的温度，该方式可以降低MCU的计算复杂度，提高检测效率。
绝对湿度ABH与相对湿度RH的关系为：
ABH＝K(T)*RH (6)
其中，比例系数K(T)与温度T相关，关系式为：
K(T)＝z1×T6+z2×T5+z3×T4+z4×T3+z5×T2+z6×T+z7 (7)
公式(7)中温度T的单位为℃，z1，z2，z3，z4，z5，z6和z7为预设值。
公式(7)可以通过对温度T和比例系数K(T)的对应值进行拟合而确定出，温度T和比例系数K(T)的对应值可以通过查询得到，例如通过网络查询而获得。公式(7)中，所述z1的范围可以是-5×10-13至-0.2×10-13，所述z2的范围可以是0.5×10-10至5×10-10，所述z3的范围可以是0.8×10-8至6.2×10-8，所述z4的范围可以是0.6×10-6至5.6×10-6，所述z5的范围可以是0.3×10-4至2.0×10-4，所述z6的范围可以是0.8×10-3至5.1×10-3，所述z7的范围可以是0.02至0.05。
在一实施例中，z1的值可以是-2.2×10-13，z2的值可以是0.89×10-10，z3的值可以是2.6×10-8，z4的值可以是1.88×10-6，z5的值可以是1.21×10-4，z6的值可以是2.87×10-3，z7的值可以是0.0403，则公式(7)可以写为：
K(T)＝-2.2×10-13T6+0.89×10-10T5+2.6×10-8T4+1.88×10-6T3
+1.21×10-4T2+2.87×10-3T+0.0403
图7示出了比例系数与温度的关系曲线示意图，其中斜率K即为比例系数。从图7中可以看出拟合系数R2＝1，说明上述公式可以准确用于计算比例系数K(T)。MCU在检测出排气室处蒸汽的温度和相对湿度之后，可以根据公式(7)计算出比例系数K(T)，然后根据公式(6)计算出排气室处蒸汽的绝对湿度。
可选地，由于公式(7)为6阶多项式，为了降低MCU计算的复杂度，同理可采用查找表方法，根据公式(7)预先计算一第三数据表，该第三数据表包括多个温度T以及与所述多个温度中每一个温度T相对应的比例系数K(T)，例如可以选取温度为0℃至150℃(例如以1℃递增)的150个温度，根据公式(7)计算出每一温度所对应的比例系数K(T)，从而制作出第三数据表。MCU在检测出排气室处蒸汽的温度和相对湿度之后，可以使用查表法从第三数据表中查找出比例系数K(T)，然后根据公式(6)计算出排气室处蒸汽的绝对湿度。
在一实施例中，湿敏电容传感器芯片可以选择HS1101LF，NTC温度传感器可以选择TTC3A103J，控制器为MCU。假设MCU检测到555振荡器的输出端输出的信号频率为7257.2Hz，NTC温度传感器输出的电压Vntc为3.0236V，则根据公式(2)可求得湿敏电容传感器的电容C为165.4pF，根据公式(4)或查表法可求得相对湿度RH为10％，根据公式(3)可求得R1为6.537kΩ，再根据公式(5)或查表法可求得温度T为35℃，根据公式(7)或查表法可求得比例系数K(T)为0.39678g/(m3*％)，最后，根据公式(6)可计算得到绝对湿度ABH为3.9678g/m3。
根据上文描述可知，根据公式(2)-(7)和/或查表法可以计算出排气室处蒸汽的绝对湿度，其即为烹饪器具的腔体内的绝对湿度。同时本发明实施例提供的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置还可以确定出排气室处蒸汽的温度，其即为烹饪器具的腔体内温度。在确定出腔体内的绝对湿度和温度之后，控制器可以实现对食物烹饪过程的有效控制。
图8示出了根据本发明一实施例的烹饪器具的结构框图。如图8所示，本发明实施例还提供一种烹饪器具，该烹饪器具例如可以是微波炉、电饭煲、压力锅等，所述烹饪器具至少可以包括加热模块810和根据本发明任一实施例所述的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置820。所述烹饪器具根据绝对湿度检测装置820所获得的排气室处蒸汽的绝对湿度和温度，可以在食物烹饪过程中实现对加热模块810的有效控制。
可选地，在用户使用烹饪器具烹饪食物时，可以通过烹饪器具的显示面板或按钮选择烹饪类型，控制器接收用于选择的烹饪类型的有关烹饪指令，根据所述烹饪指令确定出目标湿度和目标温度，不同的烹饪指令可以对应不同的目标湿度和目标温度。在排气室处蒸汽的绝对湿度达到所述目标湿度和/或排气室处蒸汽的温度达到所述目标温度的情况下，控制器可以控制加热模块停止加热，烹饪结束，从而实现对加热模块进行精确、有效地控制。可以理解，在实际应用中，对于不同的烹饪过程，在排气室处蒸汽的绝对湿度达到所述目标湿度和/或排气室处蒸汽的温度达到所述目标温度的情况下，控制器也可以控制加热模块减小或增大加热功率，而不限于控制加热模块停止加热。
图9示出了根据本发明一实施例的用于烹饪器具的绝对湿度检测方法的流程图。如图9所示，本发明实施例还提供一种用于烹饪器具的绝对湿度检测方法，所述烹饪器具为根据本发明任一实施例所述的烹饪器具，所述方法可以包括：步骤S910，根据电容检测模块输出的电容检测信号确定所述排气室处蒸汽的相对湿度；步骤S920，根据温度测量装置输出的温度检测信号确定所述排气室处蒸汽的温度；以及步骤S930，根据所述相对湿度和所述温度来确定所述排气室处蒸汽的绝对湿度。所述方法能够在计算排气室处蒸汽的绝对湿度的过程中考虑温度因素，实现过程简单、准确。
本发明实施例提供的用于烹饪器具的绝对湿度检测方法的具体工作原理及益处与上述本发明实施例提供的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。
相应地，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行根据本发明任一实施例所述的用于烹饪器具的绝对湿度检测方法。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (19)

1.一种用于烹饪器具的绝对湿度检测装置，其特征在于，所述装置包括：
电路板，该电路板安装于所述烹饪器具的排气室的侧壁，且所述电路板的底层面向所述排气室的所述侧壁设置；
相对湿度测量装置，该相对湿度测量装置包括：湿度传感器，设置于所述电路板的所述底层；以及电容检测模块，设置于所述电路板的顶层，用于检测所述湿度传感器的电容，并输出电容检测信号；
温度测量装置，设置于所述电路板的所述底层，用于检测所述排气室处蒸汽的温度，并输出温度检测信号；以及
控制器，用于：根据所述电容检测信号确定所述排气室处蒸汽的相对湿度，根据所述温度检测信号确定所述排气室处蒸汽的温度，以及根据所述相对湿度和所述温度来确定所述排气室处蒸汽的绝对湿度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容检测模块包括555振荡器，所述555振荡器的输出端与所述控制器的外部中断引脚连接，所述控制器用于测量所述555振荡器输出的所述电容检测信号的频率，并根据所述电容检测信号的频率来确定所述湿度传感器的电容值。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述控制器根据以下公式来确定所述排气室处蒸汽的相对湿度：
RH＝x1×C3+x2×C2-x3×C+x4
其中，RH为所述排气室处蒸汽的相对湿度，C为所述湿度传感器的电容值，x1，x2，x3和x4为预设值；或者
所述控制器根据第一数据表和所述湿度传感器输出的电容来确定所述排气室处蒸汽的相对湿度，其中所述第一数据表包括多个电容值以及与所述多个电容值中每一个电容值相对应的所述排气室处蒸汽的相对湿度。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述x1的范围是-0.00016至-0.0011，所述x2的范围是0.13至0.46，所述x3的范围是50.02至60.42，所述x4的范围是3200.0至3300.0。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度测量装置为NTC传感器，该NTC传感器的输出端与所述控制器的ADC引脚连接，所述控制器用于测量所述NTC传感器的输出电压，并根据所述NTC传感器的输出电压值确定所述NTC传感器的NTC电阻的阻值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述控制器根据以下公式来确定所述排气室处蒸汽的温度：
R1＝y1×T6-y2×T5+y3×T4-y4×T3+y5×T2-y6×T+y7
其中，所述R1为所述NTC传感器的NTC电阻的阻值，T为所述排气室处蒸汽的温度，y1，y2，y3，y4，y5，y6和y7为预设值；或者
所述控制器根据所述NTC传感器的NTC电阻的阻值和第二数据表确定所述排气室处蒸汽的温度，其中所述第二数据表包括多个阻值以及与所述多个阻值中每一个阻值相对应的所述排气室处蒸汽的温度。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述y1的范围是1.3×10-10至9.3×10-10，所述y2的范围是0.21×10-7至7.56×10-7，所述y3的范围是0.63×10-5至8.29×10-5，所述y4的范围是0.0008至0.006，所述y5的范围是0.03至0.08，所述y6的范围是1.12至1.95，所述y7的范围是26.42至35.68。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述控制器根据以下公式来计算所述排气室处蒸汽的绝对湿度：
ABH＝K(T)*RH
其中，ABH为所述排气室处蒸汽的绝对湿度，RH为所述排气室处蒸汽的相对湿度，K(T)为比例系数，
其中：
所述控制器根据以下公式来确定所述K(T)：
K(T)＝z1×T6+z2×T5+z3×T4+z4×T3+z5×T2+z6×T+z7
其中，T为所述排气室处蒸汽的温度，z1，z2，z3，z4，z5，z6和z7为预设值；或者
所述控制器根据所述排气室处蒸汽的温度和第三数据表来确定所述K(T)，其中所述第三数据表包括多个温度以及与所述多个温度中每一个温度相对应的K(T)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述z1的范围是-5×10-13至-0.2×10-13，所述z2的范围是0.5×10-10至5×10-10，所述z3的范围是0.8×10-8至6.2×10-8，所述z4的范围是0.6×10-6至5.6×10-6，所述z5的范围是0.3×10-4至2.0×10-4，所述z6的范围是0.8×10-3至5.1×10-3，所述z7的范围是0.02至0.05。
10.一种烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具包括：
加热模块；以及
根据权利要求1至9中任意一项权利要求所述的用于烹饪器具的绝对湿度检测装置。
11.根据权利要求10所述的烹饪器具，其特征在于，所述控制器还用于：
接收用户选择的烹饪指令；
根据所述烹饪指令确定目标湿度和目标温度；以及
在所述排气室处蒸汽的绝对湿度达到所述目标湿度和/或所述排气室处蒸汽的温度达到所述目标温度的情况下，控制所述加热模块停止加热。
12.一种用于根据权利要求10或11所述的烹饪器具的绝对湿度检测方法，其特征在于，所述方法包括：
根据电容检测模块输出的电容检测信号确定所述排气室处蒸汽的相对湿度；
根据温度测量装置输出的温度检测信号确定所述排气室处蒸汽的温度；以及
根据所述相对湿度和所述温度来确定所述排气室处蒸汽的绝对湿度。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据电容检测模块输出的电容检测信号确定所述排气室处蒸汽的相对湿度包括：
根据所述电容检测信号的频率来确定所述湿度传感器的电容值；以及
根据以下公式来确定所述排气室处蒸汽的相对湿度：
RH＝x1×C3+x2×C2-x3×C+x4
其中，RH为所述排气室处蒸汽的相对湿度，C为所述湿度传感器的电容值，x1，x2，x3和x4为预设值；或者
根据第一数据表和所述湿度传感器输出的电容来确定所述排气室处蒸汽的相对湿度，其中所述第一数据表包括多个电容值以及与所述多个电容值中每一个电容值相对应的所述排气室处蒸汽的相对湿度。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述x1的范围是-0.00016至-0.0011，所述x2的范围是0.13至0.46，所述x3的范围是50.02至60.42，所述x4的范围是3200.0至3300.0。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述温度测量装置为NTC传感器，所述根据温度测量装置输出的温度检测信号确定所述排气室处蒸汽的温度包括：
根据所述NTC传感器的输出电压值确定所述NTC传感器的NTC电阻的阻值；以及
根据以下公式来确定所述排气室处蒸汽的温度：
R1＝y1×T6-y2×T5+y3×T4-y4×T3+y5×T2-y6×T+y7
其中，所述R1为所述NTC传感器的NTC电阻的阻值，T为所述排气室处蒸汽的温度，y1，y2，y3，y4，y5，y6和y7为预设值；或者
根据所述NTC传感器的NTC电阻的阻值和第二数据表确定所述排气室处蒸汽的温度，其中所述第二数据表包括多个阻值以及与所述多个阻值中每一个阻值相对应的所述排气室处蒸汽的温度。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述y1的范围是1.3×10-10至9.3×10-10，所述y2的范围是0.21×10-7至7.56×10-7，所述y3的范围是0.63×10-5至8.29×10-5，所述y4的范围是0.0008至0.006，所述y5的范围是0.03至0.08，所述y6的范围是1.12至1.95，所述y7的范围是26.42至35.68。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据所述相对湿度和所述温度来确定所述排气室处蒸汽的绝对湿度包括：
根据以下公式来计算所述排气室处蒸汽的绝对湿度：
ABH＝K(T)*RH
其中，ABH为所述排气室处蒸汽的绝对湿度，RH为所述排气室处蒸汽的相对湿度，K(T)为比例系数，
其中：
根据以下公式来确定所述K(T)：
K(T)＝z1×T6+z2×T5+z3×T4+z4×T3+z5×T2+z6×T+z7
其中，T为所述排气室处蒸汽的温度，z1，z2，z3，z4，z5，z6和z7为预设值；或者
根据所述排气室处蒸汽的温度和第三数据表来确定所述K(T)，其中所述第三数据表包括多个温度以及与所述多个温度中每一个温度相对应的K(T)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述z1的范围是-5×10-13至-0.2×10-13，所述z2的范围是0.5×10-10至5×10-10，所述z3的范围是0.8×10-8至6.2×10-8，所述z4的范围是0.6×10-6至5.6×10-6，所述z5的范围是0.3×10-4至2.0×10-4，所述z6的范围是0.8×10-3至5.1×10-3，所述z7的范围是0.02至0.05。
19.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行根据权利要求12-18中任意一项权利要求所述的方法。
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