CN109953659A - 一种智能烧烤机用无线控制器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能烧烤机用无线控制器及其工作方法，所述控制器包括壳体以及设置于壳体内的微控制单元，所述微控制单元连接有电源单元、外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、报警单元、无线单元、显示单元、背光单元，所述外部输入单元设置于壳体外；所述电源单元分别与外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、无线单元、显示单元相连接，所述外部驱动单元与烧烤机的马达、风扇、加热棒相连接，所述外部测量单元与炉内温度探针、食物温度探针相连接。本发明的工作方法通过网络和远程控制烧烤炉燃烧生物质材料，达到持续不断满足用户的温度设定要求，用户可以实际需求设定所需的温度，从而实现温度稳定在设定的范围之内。

Description

一种智能烧烤机用无线控制器及其工作方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及了一种智能烧烤机用无线控制器及其工作方法。

背景技术

烧烤作为人类最为原始的烹调方式，其加工出来的食物具有难以抵挡的诱惑，能激发人们的食欲，使人生津开胃。烧烤，作为一种餐饮形式，其不再只是适合人类夏天享用，已经发展成为一年四季均可享用的美食。现在市场上的烧烤设备种类繁多，其加热方式有碳烤、气源烧烤、电加热烧烤等。

但是，现有烧烤设备基本上均为人工操作，食物的加热时间、加热温度以及何时添加调味料均为人工控制，使得烧烤出来的食品因人而异，很难保证口味的一致性。对于食客来说，如果有一次吃到口味严重偏离正常的烧烤食物，其有可能永远排斥再来就餐，无疑对烧烤店是一种莫大的损失。如何才能保证烧烤食物口味的一致性，这就需要从烧烤食物制作的过程下手，只有保证每次烧烤过程中温度、加热时间、添加调味料时间点的严格一致，才能保证烧烤出统一口味的食品；但这种加工过程，是现有烧烤设备所不能做到的。

目前烧烤根据加热方式分为：碳烤、气源烧烤、电加热烤，但各种烧烤方式都存在共同的弊端：(1)油烟污染严重，危害身体健康，工业废气、机动车尾气、餐饮业油烟被视为造成大气污染的“三大杀手”，尤其是烧烤过程中产生的大量高浓度油烟，排放后长时间游离在城市上空，直接威胁着城市居民的健康，对环境卫生影响巨大有损现代文明城市形象；由于食材直接在高温下进行烧烤，被分解的食材脂肪滴在炭火上焦化产生大量油烟，食材脂肪焦化产生的热聚合反应与肉里蛋白质结合，就会产生一种叫苯并芘的强致癌物质，空气中吸入和食物表面后都对人体健康产生影响；(2)食物烧烤火候不易掌握，温度时间不可控制；碳烤和气源烧烤燃烧物质不均匀，加上食材烧烤过程中手动翻转，食材加工生熟不均匀，火候不好掌握，容易产生不熟、烧焦等现象，食用不熟的食物容易对肠胃造成直接伤害而烧焦的食材含有大量苯并芘对人体严重有害；(3)传统几种烧烤方式热效率低浪费能源，加热过程碳排放严重不绿色不环保。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的就在于提供了一种智能烧烤机用无线控制器及其工作方法，可以通过网络和远程控制烧烤机燃烧生物质材料，控制器驱动送料马达，送生物粒子到燃烧火罐，同时开启加热棒点燃生物质材料，启动风扇持续送风保持燃烧有足够氧气供应，这时炉内温度探针持续不断监控实际温度和设定温度的差异，采用PID原理不断的驱动和调节马达的转速，根据温度差异实现供料量的不同，达到持续不断满足用户的温度设定要求，用户可以实际需求通过轻触按钮设定所需的温度，控制根据预先设定的参数以及检测的温度差异来控制马达的速度，以来增加或减少送料的频率，从而实现温度稳定在设定的范围之内。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种智能烧烤机用无线控制器，所述控制器包括壳体以及设置于壳体内的微控制单元，所述微控制单元连接有电源单元、外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、报警单元、无线单元、显示单元、背光单元，所述外部输入单元设置于壳体外；所述电源单元分别与外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、无线单元、显示单元相连接，所述外部驱动单元与烧烤机的马达、风扇、加热棒相连接，所述外部测量单元与炉内温度探针、食物温度探针相连接。

作为一种优选方案，所述电源单元包括依次连接的Ac110-250电源、保护电路、+3.3V开关电源，所述Ac110-250电源与马达、风扇、加热棒相连接，所述+3.3V开关电源与微控制单元、外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、无线单元、显示单元相连接。

作为一种优选方案，所述外部输入单元包括开关按钮、烧烤机温度设定按钮、“上”键、“下”键、“进料”按钮、“探针”孔。

作为一种优选方案，所述外部驱动单元包括光耦和可控硅，并利用PID控制原理分别驱动马达、风扇、加热棒。

作为一种优选方案，所述无线单元包括无线和蓝牙模块、云端控制平台、APP模块，所述无线和蓝牙模块与微控制单元相连接，云端控制平台与APP模块相连接。

作为一种优选方案，所述显示单元包括显示驱动以及显示器，所述显示驱动与显示器相连接。

本发明还公开了一种智能烧烤机用无线控制器的工作方法，包括如下步骤：

(1)将所述控制器接入烧烤机的系统内，具体为将控制器的电源单元与交流电源相连接，外部驱动单元分别与马达、风扇、加热棒相连接，外部测量单元连接炉内温度探针，其中加热棒放置于燃烧火罐内；

(2)显示单元正常显示炉内温度探针和食物温度探针的设定、实际温度；

(3)控制器内嵌有无线单元，通过无线单元控制控制器；

(4)开启电源开关，自动运行进入到启动模式，以下操作同时进行：风扇开启；加热棒开启一段时间后一直保持关闭，在启动模式运行期间显示单元一直显示实际温度；

(5)在运行模式下显示单元持续显示炉内温度，也会显示食物温度；

(6)设定预期的温度，控制器根据PID(比例-积分-微分控制器)的算法实时控制马达送料的量；

(7)启动关闭模式，风扇开启，马达关闭，加热棒关闭；风扇持续运行一定时间，此时显示单元关闭；一段时间后如果炉内温度低于预先设定关闭模式的温度，此时关闭烧烤机；否则风扇持续运行直到达到设定温度，然后关闭烧烤机。

作为一种优选方案，所述步骤(3)中无线单元通过网络和远程无线操作控制器：当在一个局域网内控制时，多个用户可以通过无线和蓝牙的方式直接连接控制器，通过APP模块连接局域网的路由器，控制器连接局域网的情况下，可以直接通过APP模块控制烧烤机，蓝牙方式可以通过搜索蓝牙来实现直接控制；当不在一个局域网内控制时，多个用户可以通过手机APP模块的4G网络连接云端控制平台，通过云端控制平台连接烧烤机所在的局域网，通过局域网来传递信息进而APP模块控制烧烤机。

作为一种优选方案，所述步骤(4)中自动运行启动模式，具体为：默认温度设定温度值，显示单元显示设定温度值；加热棒开始启动，变红发热，风扇用于冷却进料斗，并未燃烧提供足够的氧气；一定时间后会看到烟雾从浓到淡，火苗起来。

作为一种优选方案，所述报警单元提供报警信息，具体为：炉内温度探针没有信息反馈给控制器时发出报警信息；没有完全启动启动模式时发出报警信息；熄火功能失败时发出报警信息；炉内温度超过设定值时发出报警信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明可以通过网络和远程控制烧烤机燃烧生物质材料，控制器驱动送料马达，送生物粒子到燃烧火罐，同时开启加热棒点燃生物质材料，启动风扇持续送风保持燃烧有足够氧气供应，这时炉内温度探针持续不断监控实际温度和设定温度的差异，采用PID原理不断的驱动和调节马达的转速，根据温度差异实现供料量的不同，达到持续不断满足用户的温度设定要求，用户可以实际需求通过轻触按钮设定所需的温度，控制根据预先设定的参数以及检测的温度差异来控制马达的速度，以来增加或减少送料的频率，从而实现温度稳定在设定的范围之内。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明中壳体的结构示意图；

图3是本发明中的电源单元的电路图；

图4是本发明中微控制单元的电路图；

图5是本发明中外部输入单元的电路图；

图6是本发明中无线单元的电路图；

图7是本发明中显示单元的电路图；

图8是本发明中外部驱动电路的电路图；

图9是本发明中外部测量单元的电路图；

图10是本发明中报警单元、背光单元的电路图；

图11是本发明的烧烤炉的系统图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

如图1～11所示，一种智能烧烤机用无线控制器，所述控制器包括壳体以及设置于壳体内的微控制单元，所述微控制单元连接有电源单元、外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、报警单元、无线单元、显示单元、背光单元，所述外部输入单元设置于壳体外；所述电源单元分别与外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、无线单元、显示单元相连接，所述外部驱动单元与烧烤机的马达、风扇、加热棒相连接，所述外部测量单元与炉内温度探针、食物温度探针相连接；所述背光单元用于背光显示。

其中，所述微控制单元采用的型号为STM32F103VET6，负责信息的输入，电路驱动，显示界面，数据处理和算法，信息的传输，控制系统等功能；报警单元采用扬声器进行报警；炉内温度探针具体采用型号为PT1000的探针检测炉内温度，反馈信号给微控制单元，食物温度探针检测食物温度。

具体的，所述电源单元包括依次连接的Ac110-250电源、保护电路、+3.3V开关电源，所述Ac110-250电源与马达、风扇、加热棒相连接，所述+3.3V开关电源与微控制单元、外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、无线单元、显示单元相连接。

具体的，所述外部输入单元包括开关按钮1、烧烤机温度设定按钮2、”上”键3、”下”键4、”进料”按钮5、”探针”孔6。进一步的，外部输入单元输入信息给微控制单元。

更为具体的，开关按钮1：按下开关按钮1启动控制器，自动进入启动模式；烧烤机温度设定按钮2：按下烧烤机温度设定按钮2，设定炉内温度，进入默认的设定温度，同时配合”上”键3、”下”键4来设定想要的温度；”上”键3：按”上”键3以5华氏度为单位增加设定温度，按下且保持住会增加设定温度的上升速度；”下”键4：按”下”键4以5华氏度为单位减少设定温度，按下且保持住会减少设定温度的下降速度；”进料”按钮5：按下且保持住”进料”按钮5，启动额外的生物质材料到燃烧罐，这样可以增加更多的燃烧生物质材料进入燃烧火罐，特别是打开烧烤机的门或者设定高温的时候，这样能使烧烤机快速达到设定的温度；”探针”孔6：一旦食物温度探针插入”探针”孔6，显示单元会显示实际的食物温度探针检测温度。

具体的，所述外部驱动单元包括光耦和可控硅，并利用PID控制原理分别驱动马达、风扇、加热棒。

具体的，所述无线单元包括无线和蓝牙模块、云端控制平台、APP模块，所述无线和蓝牙模块与微控制单元相连接，云端控制平台与APP模块相连接。进一步的，采用无线单元传输信息给控制器。

具体的，所述显示单元包括显示驱动以及显示器7，所述显示驱动与显示器7相连接。

本发明的控制器可以通过网络和远程控制烧烤机燃烧生物质材料，控制器驱动送料马达，送生物质材料到燃烧火罐，同时开启加热棒点燃生物质材料，启动风扇持续送风保持燃烧有足够氧气供应，这时炉内温度探针持续不断监控实际温度和设定温度的差异，采用PID原理不断的驱动和调节马达的转速，根据温度差异实现供料量的不同，达到持续不断满足用户的温度设定要求，用户可以实际需求通过轻触烧烤机温度设定按钮2设定所需的温度，控制根据预先设定的参数以及检测的温度差异来控制马达的速度，以来增加或减少送料的频率，从而实现温度稳定在设定的范围之内。本发明的烧烤机还设置有集油盘，集油盘的作用：一、收集食物在烧烤过程中滴下的油渍；二、隔离明火直接点燃油渍；三、隔断热风直接烤食物，防止食物直接烤焦；四、热风在炉内通过炉壁上升，到达顶部后返回来循环热风。因此，烤网放置不同的食物，热风循环带来热量包围着食物，从而达到烤熟食物的目的。

本发明还公开了一种智能烧烤机用无线控制器的工作方法，包括如下步骤：

(1)将所述控制器接入烧烤机的系统内，具体为将控制器的电源单元与交流电源相连接，外部驱动单元分别与马达、风扇、加热棒相连接，外部测量单元连接炉内温度探针，其中加热棒放置于燃烧火罐内；

(2)显示单元正常显示炉内温度探针和食物温度探针的设定、实际温度；

(3)控制器内嵌有无线单元，通过无线单元控制控制器；

(4)开启电源开关，自动运行进入到启动模式，以下操作同时进行：风扇开启；加热棒开启一段时间后一直保持关闭，在启动模式运行期间显示单元一直显示实际温度；

(5)在运行模式下显示单元持续显示炉内温度，也会显示食物温度；

(6)设定预期的温度，控制器根据PID(比例-积分-微分控制器)的算法实时控制马达送料的量；

(7)启动关闭模式，风扇开启，马达关闭，加热棒关闭；风扇持续运行一定时间，此时显示单元关闭；一段时间后如果炉内温度低于预先设定关闭模式的温度，此时关闭烧烤机；否则风扇持续运行直到达到设定温度，然后关闭烧烤机。

具体的，所述步骤(3)中无线单元通过网络和远程无线操作控制器：当在一个局域网内控制时，多个用户可以通过无线和蓝牙的方式直接连接控制器，通过APP模块连接局域网的路由器，控制器连接局域网的情况下，可以直接通过APP模块控制烧烤机，蓝牙方式可以通过搜索蓝牙来实现直接控制；当不在一个局域网内控制时，多个用户可以通过手机APP模块的4G网络连接云端控制平台，通过云端控制平台连接烧烤机所在的局域网，通过局域网来传递信息进而APP模块控制烧烤机。

其中，步骤(4)中以下操作同时进行：风扇开启；加热棒开启6分钟后一直保持关闭；加热棒开启31～90秒，151～180秒，211～240秒，271～300秒，331～360秒。自动运行气动模式中：默认温度设定350华氏度，显示设定温度350F；加热棒开始启动，变红发热，风扇用于生物质材料，为燃烧提供足够的氧气；3～5分钟后会看到烟雾从浓到淡。火苗起来。此启动模式成功点火的条件，温度增加40华氏度或者炉内温度达到130华氏度；否则烧烤机会重新进入启动模式，启动模式结束后，会继续检查炉内温度变化和温度；如果达到预设条件，启动模式成功启动烧烤机，否则会提示错误信息，显示单元显示Er2。

更为具体的，在启动模式运行期间，显示单元一直显示实际温度；如果使用”上”键3或者”下”键4，改变设定温度，启动会持续运行不会中断；如果按下3秒，启动关闭模式，启动模式会中断进入关闭模式，此时显示单元显示“OFF”。当然，启动模式(仅仅限定第一次按下开关按钮1的时候启动)，一旦启动模式结束，再次改变温度设定，不会重新进入启动模式。

具体的，所述步骤(4)中自动运行启动模式，具体为：默认温度设定温度值，显示单元显示设定温度值；加热棒开始启动，变红发热，风扇用于冷却进料斗，并未燃烧提供足够的氧气；一定时间后会看到烟雾从浓到淡，火苗起来。

具体的，所述步骤(5)中显示单元持续显示炉内温度在运行模式下，也会显示食物温度探针当食物温度探针插入”探针”孔6。其中设定预期的温度：按下烧烤机温度设定按钮2的按键，选择烧烤机的温度设定，默认启动烧烤机的温度设定为350F.，使用”上”键3、”下”键4，以每5华氏度为单位来调节烧烤机设定温度，持续按住”上”键3或”下”键4，可以增加设定温度上升和下降速度。

具体的，燃料的供应以PID方式控制，实际温度维持在设定温度附近，275华氏度以下15华氏度的误差，276-500华氏度期间10华氏度误差。

当烧烤机内的火焰熄灭了，显示单元显示错误信息；关闭开关按钮1，保持风扇打开10分钟,，显示单元显示“火焰”；10分钟后关闭风扇，继续显示“火焰”。这样，用户就可以看到错误信息，为了从火焰中重置，开关按钮1关闭或关闭主电源开关，然后打开熄火报警。

更为具体的，电源关闭具体为：按住开关按钮1 3秒，启动关闭模式，此模式风扇开启，马达关闭，加热棒关闭，风扇持续运行5分钟，此时显示屏关闭，5分钟后，如果炉内温度低于预先设定关闭模式的温度，此时关闭烧烤机；否则风扇持续运行，直到达到设定温度，然后关闭烧烤机。此模式目的是冷却烧烤机，燃尽所有生物质材料，防止回火；为了安全的缘故，当客户烧烤完毕，总是启动关闭模式。

具体的，所述报警单元提供报警信息，具体为：炉内温度探针没有信息反馈给控制器时发出报警信息；没有完全启动启动模式时发出报警信息；熄火功能失败时发出报警信息；炉内温度超过设定值时发出报警信息。

更为具体的，当炉内温度探针没有信息反馈给控制器时发出报警信息，显示单元显示Er1；没有完全启动启动模式时发出报警信息，显示单元显示Er2；熄火功能失败时发出报警信息，显示单元显示Er3；炉内温度超过,600F时发出报警信息，显示单元显示ErH。

采用本发明的工作方法，能够无线操作烧烤机，进而能够帮用户实现自动操作，达到智能烧烤的目的，具体功能如下：

(1)启动模式：可以实现用户无任何外部的操作下，实现烧烤机自动点火功能；如果启动失败，烧烤机通过报警通知客户；

(2)烟熏功能：满足食物烤熟的情况下，增加食物的口味，提高用户的体验感觉；

(3)防熄火功能：在无人操作的情况下，通过控制器不断检测炉内温度，满足一定的条件下，烧烤机可以自动进入启动模式，防止烧烤机在正常运行中，意外熄火，导致烧烤中断；即使在意外熄火时，也会通过报警信息提醒用户关注烧烤机运行状况；

(4)超高温报警：为了安全的起见，控制器自带高温报警功能，一旦烧烤机超高600华氏度，控制器停止所有的操作，通过报警信息提醒用户；

(5)炉内温度探针失效报警，食物温度探针失效报警：一旦炉内温度探针和食物温度探针，不工作反馈信号给控制器，均可通过报警信息提醒客户；

(6)关闭功能(烧烤结束后，风扇持续运转，充分燃烧没有燃烧完的生物质材料，防止回火和冷却烧烤机用)：此模式风扇开启，马达关闭，加热棒关闭，风扇持续运行5分钟，此时显示屏关闭。5分钟后，如果炉内温度低于预先设定关闭模式的温度，此时关闭烧烤机；否则风扇持续运行，直到达到设定温度，然后关闭烧烤机；此模式目的冷却烧烤机，燃尽所有燃料，防止回火，为了安全的缘故，当用户烧烤完毕，总是启动“关闭模式”；

(7)防断电功能：烧烤机运行中，如果意外操作或者电网不稳，电源恢复后，控制器会显示ERP，不会启动任何的操作，除非旋钮恢复到OFF状态，重新开机；这样避免瞬间断电来电，烧烤机重新启动造成火灾。

综上所述通过上述功能，实现烧烤机智能操作和解放用户的时间达到实现可口美味的食物，生物质材料作为环保型燃料，燃烧值高，无污染，属于国家鼓励的能源燃料，作为烧烤机燃料一是提供能源给烧烤机，二也可以实现烟熏的功能，增强食物的品味的多样性。

以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能烧烤机用无线控制器，其特征在于：所述控制器包括壳体以及设置于壳体内的微控制单元，所述微控制单元连接有电源单元、外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、报警单元、无线单元、显示单元、背光单元，所述外部输入单元设置于壳体外；所述电源单元分别与外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、无线单元、显示单元相连接，所述外部驱动单元与烧烤机的马达、风扇、加热棒相连接，所述外部测量单元与炉内温度探针、食物温度探针相连接。

2.根据权利要求1所述一种智能烧烤机用无线控制器，其特征在于：所述电源单元包括依次连接的Ac110-250电源、保护电路、+3.3V开关电源，所述Ac110-250电源与马达、风扇、加热棒相连接，所述+3.3V开关电源与微控制单元、外部输入单元、外部驱动单元、外部测量单元、无线单元、显示单元相连接。

3.根据权利要求1所述一种智能烧烤机用无线控制器，其特征在于：所述外部输入单元包括开关按钮、烧烤机温度设定按钮、“上”键、“下”键、“进料”按钮、“探针”孔。

4.根据权利要求1所述一种智能烧烤机用无线控制器，其特征在于：所述外部驱动单元包括光耦和可控硅，并利用PID控制原理分别驱动马达、风扇、加热棒。

5.根据权利要求1所述一种智能烧烤机用无线控制器，其特征在于：所述无线单元包括无线和蓝牙模块、云端控制平台、APP模块，所述无线和蓝牙模块与微控制单元相连接，云端控制平台与APP模块相连接。

6.根据权利要求1所述一种智能烧烤机用无线控制器，其特征在于：所述显示单元包括显示驱动以及显示器，所述显示驱动与显示器相连接。

7.一种根据权利要求1～4中任一项所述智能烧烤机用无线控制器的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将所述控制器接入烧烤机的系统内，具体为将控制器的电源单元与交流电源相连接，外部驱动单元分别与马达、风扇、加热棒相连接，外部测量单元连接炉内温度探针，其中加热棒放置于燃烧火罐内；

(2)显示单元正常显示炉内温度探针和食物温度探针的设定、实际温度；

(3)控制器内嵌有无线单元，通过无线单元控制控制器；

(4)开启电源开关，自动运行进入到启动模式，以下操作同时进行：风扇开启；加热棒开启一段时间后一直保持关闭，在启动模式运行期间显示单元一直显示实际温度；

(5)在运行模式下显示单元持续显示炉内温度，也会显示食物温度；

(6)设定预期的温度，控制器根据PID(比例-积分-微分控制器)的算法实时控制马达送料的量；

(7)启动关闭模式，风扇开启，马达关闭，加热棒关闭；风扇持续运行一定时间，此时显示单元关闭；一段时间后如果炉内温度低于预先设定关闭模式的温度，此时关闭烧烤机；否则风扇持续运行直到达到设定温度，然后关闭烧烤机。

8.根据权利要求7所述的一种智能烧烤机用无线控制器的工作方法，其特征在于：所述步骤(3)中无线单元通过网络和远程无线操作控制器：当在一个局域网内控制时，多个用户可以通过无线和蓝牙的方式直接连接控制器，通过APP模块连接局域网的路由器，控制器连接局域网的情况下，可以直接通过APP模块控制烧烤机，蓝牙方式可以通过搜索蓝牙来实现直接控制；当不在一个局域网内控制时，多个用户可以通过手机APP模块的4G网络连接云端控制平台，通过云端控制平台连接烧烤机所在的局域网，通过局域网来传递信息进而APP模块控制烧烤机。

9.根据权利要求7所述的一种智能烧烤机用无线控制器的工作方法，其特征在于：所述步骤(4)中自动运行启动模式，具体为：默认温度设定温度值，显示单元显示设定温度值；加热棒开始启动，变红发热，风扇用于冷却进料斗，并未燃烧提供足够的氧气；一定时间后会看到烟雾从浓到淡，火苗起来。

10.根据权利要求7所述的一种智能烧烤机用无线控制器的工作方法，其特征在于：所述报警单元提供报警信息，具体为：炉内温度探针没有信息反馈给控制器时发出报警信息；没有完全启动启动模式时发出报警信息；熄火功能失败时发出报警信息；炉内温度超过设定值时发出报警信息。