CN110313820A - 一种液体沸腾识别装置、方法、加热液体的设备及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体沸腾识别装置、方法、加热液体的设备及系统。液体沸腾识别装置以可拆卸的方式安装于加热液体的设备上或者独立于加热液体的设备使用，其包括：信号生成单元，用于根据液体的沸腾状态生成识别信号；通信单元，用于将该识别信号发送至加热液体的设备。本发明还公开了由该液体沸腾识别装置实施的液体沸腾识别方法、加热液体的设备以及液体沸腾识别系统。通过本发明提供的装置、方法、设备及系统，液体沸腾识别装置独立于加热液体的设备，便于扩展、迁移、安装和更换，降低了成本，用户使用更加安全和便利。
Description
技术领域
本发明涉及家用电器领域，更具体地涉及一种液体沸腾识别装置、方法、加热液体的设备及系统。
背景技术
在家庭生活中，诸如电磁炉、电水壶、破壁机等具有加热功能的设备得到了较为广泛的使用，这些设备在使用时常常需要对汤、水等液体进行加热，但是在加热过程中可能存在因人为疏忽而导致没有及时发现水已烧开，未及时关闭电磁炉而导致水烧干的情况，引发设备损坏或火灾等安全事故。
现有技术已提出一些方案能够识别所加热的液体沸腾状态并进行相应控制，但是其识别液体沸腾的器件是安装在加热设备的内部，如果该器件发生故障则无法进行沸腾识别，继续使用存在安全隐患，维修更换不便且成本较高，而且家庭中通常需要购买多个此类设备，每个设备中都必须包括该器件，增加了费用支出。
发明内容
本发明提供了一种液体沸腾识别装置、方法、加热液体的设备及系统，用以克服现有技术中的缺陷，能够方便地安装和更换，降低了设备成本。
为此，根据本发明的第一方面，提供了一种液体沸腾识别装置，包括：
信号生成单元，用于根据液体的沸腾状态生成识别信号；
通信单元，用于将该识别信号发送至加热液体的设备。
该与加热液体的设备分离的液体沸腾识别装置可以扩展适用于多个加热液体的设备，便于维修更换，且使用便捷。
优选地，所述信号生成单元包括：
传感器子单元，用于根据液体的沸腾状态生成第一信号，该第一信号作为识别信号。
进一步地，所述根据液体的沸腾状态生成第一信号包括：感测加热过程中液体的振动，生成与该振动相应的电信号作为第一信号。
由于海拔、液体成分等因素会对沸腾的液体温度产生影响，通过检测振动能够更为准确地进行判断。
优选地，所述信号生成单元包括：
传感器子单元，用于根据液体的沸腾状态生成第一信号；
处理器子单元，用于根据第一信号判断液体是否沸腾，将判断结果作为识别信号发送至通信单元。
进一步地，所述根据液体的沸腾状态生成第一信号包括：感测加热过程中液体的振动，生成与该振动相应的电信号作为第一信号。
进一步地，所述根据第一信号判断液体是否沸腾包括：
根据第一信号绘制振动曲线，判断振动曲线是否满足预设条件，当满足时则判断液体沸腾。
通过采用一段振动过程形成的曲线，可以更为准确地判断沸腾，避免误判。
优选地，该装置还包括报警单元，与处理器子单元连接并接收识别信号，在判断液体沸腾时发出报警信号。
通过发出报警信号，可以及时通知用户，进一步提高液体加热的安全性。
优选地，所述传感器子单元包括振动传感器、声音传感器、称重传感器和加速度传感器中的一种或多种。
优选地，所述通信单元为无线通信单元。
优选地，该装置还包括壳体，所述各单元位于该壳体中。
根据本发明的第二方面，提供了一种根据第一方面所述的液体沸腾识别装置实施的液体沸腾识别方法，包括：
根据液体的沸腾状态生成识别信号；
将该识别信号发送至加热液体的设备。
优选地，将该识别信号通过无线方式发送至加热液体的设备。
根据本发明的第三方面，提供了一种加热液体的设备，包括：
通信单元，用于接收第一方面所述的液体沸腾识别装置发送的识别信号；
控制单元，用于根据所述识别信号对设备进行控制。
进一步地，该加热液体的设备还包括耦合单元，用于放置所述液体沸腾识别装置。
进一步地，该加热液体的设备还包括：
面板，用于放置盛有液体的器皿；
耦合单元包括面板上的凹槽和/或位于面板下方的空腔。
优选地，该加热液体的设备为电磁炉。
根据本发明的第四方面，提供了一种液体沸腾识别系统，包括如第一方面所述的液体沸腾识别装置和如第三方面所述的加热液体的设备。
本发明提供的液体沸腾识别装置为独立的模块，与加热液体的设备分离，可以扩展、迁移适用于各类加热液体的设备；可通过耦合单元放置于加热液体的设备上或嵌入加热液体的设备中，便于安装和更换。通过本发明的液体沸腾识别装置、方法、加热液体的设备以及液体沸腾识别系统，大大降低了设备的购置和维护成本，用户使用更加安全和便利。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明一个实施例的液体沸腾识别装置的示意图；
图2为根据本发明另一个实施例的液体沸腾识别装置的示意图；
图3为根据本发明实施例的预设的沸腾曲线示意图；
图4为根据本发明实施例的液体沸腾识别方法的流程示意图；
图5为根据本发明实施例的加热液体的设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了根据本发明一个实施例的液体沸腾识别装置。该装置包括：
第一信号生成单元10，用于根据液体的沸腾状态生成识别信号。信号生成单元具体地包括第一传感器子单元101，通过感测液体加热沸腾相关的参数而生成相应的电信号，例如可以为温度传感器，生成与液体的温度相应的电信号。
优选地，第一传感器子单元101为振动传感器，用于感测加热过程中液体的振动，生成与该振动相应的电信号。在使用例如电磁炉等具有加热功能的设备烧水、煲汤、煮粥时，会将盛有液体的器皿放置于该设备上进行加热，由于液体在器皿中被加热到沸腾的过程是液态逐步转向气态的过程，液体在加热的过程中不断有靠近加热源的液滴被汽化，形成气泡在水中上升，上升到液面时气泡破裂。通常在液体加热过程中，先是有许多小的液滴被汽化，形成小液泡上升、破裂，而在液体沸腾时，大量的液滴被汽化，形成大气泡上升、破裂。这些气泡的形成、上升和破裂都会引起液体振动，液体的振动通过器皿传导到放置器皿的设备上，其振动都是一致的，从而通过传感器可感测这种振动并生成电信号。
此外，所述第一传感器子单元101还可以为声音传感器、称重传感器和加速度传感器中的一种或多种，这些传感器均具有精度高、灵敏度高，内置有模/数转换电路、外围电路简单等特点，因此成本较低，可靠性更强。其中：
声音传感器是一种将声音转换为电信号的传感器。在加热液体的过程中，液体振动会产生声音，器皿以及加热液体的设备振动也会产生声音，这些声音与振动情况是相关的，声音传感器能够感测这些声音并产生相应的电信号。
称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的传感器，包括光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等。在加热液体过程中，由于器皿内液体的振动，放置器皿的电磁炉面板所受到的力也将随之变化，放置于面板下的称重传感器能够测量这种变化从而产生相应的电信号。
加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器，包括压电式、压阻式、电容式、伺服式等。在加热液体过程中，电磁炉相应地发生振动，置于电磁炉内的加速度传感器可随之振动并产生电信号。
第一传感器子单元101生成的电信号作为识别信号输出至第一通信单元11。第一通信单元11用于将该识别信号发送至加热液体的设备。第一通信单元11优选地为无线通信单元，可通过蓝牙、Wi-Fi、NFC、3G/4G/5G移动通信等一种或多种无线的方式传输信号。
装置还包括壳体12，上述各单元都位于该壳体中，从而使该装置构成为一个独立的模块，与加热液体的设备、盛放液体的器皿、锅具、锅盖、把手等其它设备和器具是可分离的。
图2示出了根据本发明另一个实施例的液体沸腾识别装置，包括第二壳体22，在第二壳体22内具有第二信号生成单元20和第二通信单元21。该装置中的第二信号生成单元20包括第二传感器子单元201和处理器子单元202。其中第二传感器子单元201与图1中示出的第一传感器子单元101相同，第二传感器子单元201可以为振动传感器、声音传感器、称重传感器和加速度传感器中的一种或多种，在本实施例中，第二传感器子单元201产生的电信号输出至处理器子单元202，由处理器子单元202根据该电信号判断液体是否沸腾，将判断结果作为识别信号发送至第二通信单元21。
具体地，处理器子单元202根据该电信号绘制振动曲线，判断振动曲线是否满足预设条件，当满足时则判断液体沸腾。由于在液体加热至沸腾过程中的振动具有一定的规律性，因此可以预先生成体现该规律性的沸腾曲线，将实际采集的振动曲线与预设的沸腾曲线比较，如果振动曲线到达预设的沸腾点，或者振动曲线的形状与预设的沸腾曲线相匹配，则认为满足预设条件，判断液体沸腾。
图3示出了根据本发明实施例的预设的沸腾曲线。在整个加热过程中采集传感器生成的振动信号，可以得到原始数据波形，对原始数据波形进行处理后可以得到如图3所示的曲线，其体现了振动强度在整个加热过程中的变化规律。本发明对具体的处理方式不做限定，由于原始数据波形中包含了液体振动的幅度、频率等全部信息，可以生成基于不同参数的沸腾曲线，只要能够反映液体加热至沸腾过程的振动规律即可。优选地，本发明以图3所示的曲线为例，X轴为时间坐标，Y轴为振幅坐标，可以看到随着加热的时间增长，振幅信息也在波动地上升，并在后期急剧地上升至最大振幅，之后又开始下降，图中点1示出了液体沸腾状态时的曲线位置，点2示出了液体到达剧烈沸腾状态时的曲线位置。在本发明的液体沸腾识别装置使用时，处理器子单元202对第二传感器子单元201实时采集的电信号进行处理，按照与生成预设的沸腾曲线相同的算法从原始数据波形生成本次识别的振动曲线，将该振动曲线与上述预设的沸腾曲线进行比对，从而可以准确地判定液体的沸腾状态，并且可以区分沸腾的程度。需要说明的是，所述匹配是指曲线形状上的相近似，可以通过模糊计算等算法衡量曲线的近似程度。基于图3的曲线可以看出，由于沸腾前后阶段的曲线与其它阶段的曲线差异较大，因此在进行曲线匹配时并不需要曲线完全或高度地一致，只要达到一定的相似程度即可得出结论。
处理器子单元202根据判断结果生成识别信号，例如用“1”表示液体沸腾，用“0”表示液体未沸腾，并将识别信号输出至第二通信单元21。
第二通信单元21接收处理器子单元202生成的识别信号，并将该识别信号发送至加热液体的设备。此外，第二通信单元21也可以将识别信号发送至手机、平板电脑等用户终端设备，从而更好地提醒用户进行后续的操作。优选地，可仅在沸腾判断结果为是的时候发送识别信号，这样可大大减少处理器子单元202生成和发送的数据量，避免对用户的干扰
在该实施例中，装置还可以包括报警单元23，与处理器子单元202连接并接收识别信号，在判断液体沸腾时发出报警信号，例如报警单元23可包括LED灯和扬声器，在液体沸腾时发出声、光形式的报警。
此外，在图1和图2示出的液体沸腾识别装置中，还可以根据需要设置外围电路单元(未示出)以对传感器生成的电信号进行诸如转换或放大等处理，再将处理后的信号发送至通信单元或处理器子单元。
在图1示出的实施方式中，由加热液体的设备收到该识别信号后，根据该识别信号判断液体是否沸腾。其判断方法可以与图2示出的实施方式中处理器子单元所采用的方法相同。
图4示出了根据本发明一个实施例的液体沸腾识别方法的流程，该液体沸腾识别方法可由图1和图2示出的液体沸腾识别装置来实施。该方法包括：
S41根据液体的沸腾状态生成识别信号。
具体地，可感测加热过程液体的温度生成与温度相应的电信号作为识别信号；或者感测加热过程中液体的振动，生成与该振动相应的电信号作为识别信号；或者根据液体的沸腾状态生成第一信号，根据第一信号判断液体是否沸腾，将判断结果作为识别信号。其中，第一信号可通过感测加热过程中液体的振动而生成，根据第一信号绘制振动曲线，判断振动曲线是否满足预设条件，当满足时则判断液体沸腾。
S42将该识别信号发送至加热液体的设备。
该识别信号可通过无线方式发送至加热液体的设备。
图5示出了根据本发明实施例的一种加热液体的设备，典型地为电磁炉，其包括：第三通信单元52，用于接收图1和图2所示出的液体沸腾识别装置发送的识别信号，发送至控制单元51；控制单元51可为MCU，用于接收该识别信号并根据识别信号对设备进行控制，对于图1所示的液体沸腾识别装置，识别信号为第一传感器子单元101生成的电信号，此时由该MCU根据收到的电信号判断液体是否沸腾，其判断方法可以与图2示出的实施方式中处理器子单元所采用的方法相同；耦合单元53，用于放置所述液体沸腾识别装置。其中设备还包括实施加热功能的加热单元54，例如在通电时发热的加热线圈，控制单元51在接收到指示所加热的液体已沸腾的识别信号时，控制断开加热单元的供电或者降低加热功率，而收到指示液体未沸腾的识别信号时，维持当前的加热状态。设备还包括面板，通常分为多个区域，例如加热区域55、控制区域56和其它区域，盛有待加热液体的器皿放置于该面板的加热区域处，加热单元位于面板下方对应于加热区域的位置，加热单元产生的热量通过面板传导至器皿以加热液体。面板下方对应于控制区域的位置为电路板(PCB)，控制单元51、第三通信单元52等电子器件安装在该电路板上。耦合单元53可为面板上的凹槽和/或位于面板下方的空腔(未示出)，优选地，其形状、位置和尺寸设置为当液体沸腾识别装置放置于其中时，装置壳体外表面的至少一部分能够保持与面板相接触的状态，这样可以更准确地感测和识别。
优选地，液体沸腾识别装置通过无线方式与加热液体的设备进行通信。也可以采取可分离的有线方式，例如通过USB接口等可插拔的方式连接在一起。
根据本发明的液体沸腾识别的系统包括上述液体沸腾识别装置和加热液体的设备。在其具体使用时有多种实施方式：
实施例一：
液体沸腾识别装置中信号生成单元包括声音传感器，加热液体的设备为电磁炉，当开始对液体加热时，将该液体沸腾识别装置放置于电磁炉面板上的凹槽中或者面板下的空腔中，或者直接放置于面板上任意区域，或者放置于电磁炉附近的位置，通过感测液体加热过程中振动产生的声音变化可识别沸腾。
实施例二：
液体沸腾识别装置中信号生成单元包括称重传感器，加热液体的设备为电磁炉，当开始对液体加热时，将该液体沸腾识别装置放置于电磁炉面板下的空腔中，与面板紧密接触，通过感测液体加热过程中振动导致面板受力的变化可识别沸腾。
实施例三：
液体沸腾识别装置中信号生成单元包括加速度传感器，加热液体的设备为电磁炉，当开始对液体加热时，将该液体沸腾识别装置放置于电磁炉面板上的凹槽中或者面板下的空腔中，或者直接放置于面板上任意区域，通过感测液体加热过程中面板和电磁炉的振动情况可识别沸腾。
实施例四：
液体沸腾识别装置中信号生成单元包括温度传感器，加热液体的设备为电磁炉，当开始对液体加热时，将该液体沸腾识别装置放置于液体中，通过感测液体温度可识别沸腾。
可见，本发明示出的液体沸腾识别装置是独立的模块，与加热液体的设备或盛有液体的器皿、锅具、锅盖、把手等都是可完全分离的，由此该模块可以扩展、迁移应用于各类加热液体的设备。液体沸腾识别装置中可具有单一类型的传感器，也可具有多个类型的传感器，从而适用范围更广，使用方式更为多样。
应当注意的是，在本发明的系统的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本发明不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合，例如，可以将一些部件组合为单个部件，或者可以将一些部件进一步分解为更多的子部件。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (17)
1.一种用于加热液体的设备的液体沸腾识别装置，其特征在于，该装置以可拆卸的方式安装于加热液体的设备上或者独立于加热液体的设备使用，该装置包括：
信号生成单元，用于根据液体的沸腾状态生成识别信号；
通信单元，用于将该识别信号发送至加热液体的设备。
2.根据权利要求1所述的液体沸腾识别装置，其特征在于，所述信号生成单元包括：
传感器子单元，用于根据液体的沸腾状态生成第一信号，该第一信号作为识别信号。
3.根据权利要求2所述的液体沸腾识别装置，其特征在于，
所述根据液体的沸腾状态生成第一信号包括：感测加热过程中液体的振动，生成与该振动相应的电信号作为第一信号。
4.根据权利要求1所述的液体沸腾识别装置，其特征在于，所述信号生成单元包括：
传感器子单元，用于根据液体的沸腾状态生成第一信号；
处理器子单元，用于根据第一信号判断液体是否沸腾，将判断结果作为识别信号发送至通信单元。
5.根据权利要求4所述的液体沸腾识别装置，其特征在于，所述根据液体的沸腾状态生成第一信号包括：感测加热过程中液体的振动，生成与该振动相应的电信号作为第一信号。
6.根据权利要求5中所述的液体沸腾识别装置，其特征在于，
所述根据第一信号判断液体是否沸腾包括：
根据第一信号绘制振动曲线，判断振动曲线是否满足预设条件，当满足时则判断液体沸腾。
7.根据权利要求4所述的液体沸腾识别装置，其特征在于，还包括报警单元，与处理器子单元连接并接收识别信号，在接收到判断液体已沸腾的识别信号时发出报警信号。
8.根据权利要求2-7中任一所述的液体沸腾识别装置，其特征在于，所述传感器子单元包括振动传感器、声音传感器、称重传感器和加速度传感器中的一种或多种。
9.根据权利要求1-7任一所述的液体沸腾识别装置，其特征在于，所述通信单元为无线通信单元。
10.根据权利要求1-7任一所述的液体沸腾识别装置，其特征在于，还包括壳体，所述各单元位于该壳体中。
11.一种由权利要求1-10任一所述的液体沸腾识别装置实施的液体沸腾识别方法，其特征在于，包括：
根据液体的沸腾状态生成识别信号；
将该识别信号发送至加热液体的设备。
12.根据权利要求11所述的液体沸腾识别方法，其特征在于，将该识别信号通过无线方式发送至加热液体的设备。
13.一种加热液体的设备，其特征在于，包括：
通信单元，用于接收权利要求1-10任一所述的液体沸腾识别装置发送的识别信号；
控制单元，用于根据所述识别信号对设备进行控制。
14.根据权利要求13所述的加热液体的设备，其特征在于，还包括：
耦合单元，用于放置所述液体沸腾识别装置。
15.根据权利要求14所述的加热液体的设备，其特征在于，还包括：
面板，用于放置盛有液体的器皿；
耦合单元包括面板上的凹槽和/或位于面板下方的空腔。
16.根据权利要求13-15任一所述的加热液体的设备，其特征在于，该设备为电磁炉。
17.一种液体沸腾识别系统，其特征在于：
包括如权利要求1-10任一所述的液体沸腾识别装置和如权利要求13-16任一所述的加热液体的设备。
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