CN110702737B - 智能烹饪器具的校准和保温方法、具有探针的智能烹饪器具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能烹饪器具的校准和保温方法、具有探针的智能烹饪器具，通过探测食物内部的电阻、电容、电抗，计算食物的保温特性值，并控制保温特性值在一定的范围内，实现对食物的智能保温；通过探测食物内部的电阻、电容、电抗，计算食物内部的水分含量，并与标定值进行比较，实现智能烹饪器具的校准，提高了智能烹饪器具的准确性。

Description

智能烹饪器具的校准和保温方法、具有探针的智能烹饪器具
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及智能烹饪器具的校准和保温方法、具有探针的智能烹饪器具。
背景技术
智能烹饪器具是利用智能控制方法来辅助烹饪的设备，方便用户操作，让烹饪变得更加简单。
智能烹饪器具中的探测装置经过一段时间的时候后，测量得到的数据与实际数据差别较大，现有技术中没有行之有效的校准方法。
现有技术中的智能烹饪器具实现对食物的烹饪后，无法根据食物的特点和内部的参数制定合理的保温程序，无法实现对食物的智能保温。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能烹饪器具的校准和保温方法、具有探针的智能烹饪器具，通过探测食物内部的电参数实现对食物的智能保温，并通过测量值与标定值的对比，实现智能烹饪器具的校准。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种智能烹饪器具的校准方法，通过将探测装置测得的数据与标定数值进行比较，实现智能烹饪器具的校准，所述校准方法包括以下步骤：
1)将探测装置分别插入已标定水分含量的第一测试块和第二测试块，且第一测试块的真实水分含量为MS1，第二测试块的真实水分含量为MS2；
2)通过探测装置测得第一标注测试块的电容CS1和阻抗ZS2，测得第二测试块的电容CS2和阻抗CS2，计算水分含量定标参数N和K；
3)通过水分含量定标参数N、K计算第一测试块的水分含量测试值MT1以及第二测试块的水分含量测试值MT2；
4)如果|MT1-MS1|≥0.5％或|MT2-MS2|≥0.5％，则产生第一测试块水分含量的补偿值M′T1以及第二测试块水分含量的补偿值M′T2，使|M′T1-MS1|＜0.5％且 |M′T2-MS2|＜0.5％，通过M′T1与MT1、M′T2与MT2之间的比例关系或差值关系对智能烹饪器具进行校准。
进一步地，步骤2中第一测试块的电容CS1、第一测试块的阻抗ZS1、第二标准测试测试块的电容CS2、第二标准测试测试块的阻抗ZS2与水分含量定标参数N、K之间具有如下关系：
N＝(lnCS1ZS1-lnCS1ZS2)/(lnMS2-lnMS1)；
K＝exp[(lnCS1ZS1*lnMS2-lnCS1ZS2*lnMS1)/(lnMS2-lnMS1)]。
进一步地，所述第一测试块的水分含量测试值MT1、第二测试块的水分含量测试值MT2、第一定标参数N和第二定标参数K之间具有如下关系：
MT1＝K/[(0.26ZS1+5.67CS1)N]，MT2＝K/[(0.26ZS2+5.67CS2)N]。
进一步地，步骤4中M′T1与MT1的差值为D1、M′T2与MT2的差值为D2，将D1与D2的算术平均值D作为探测装置的测量数据的补偿值。
一种使用上述校准方法的具有探针的智能烹饪器具，包括能量源、烹饪腔、控制系统和探针，所述探针用于测量食物的电阻、电容和阻抗。
一种智能烹饪器具的保温方法，其通过探测装置测得的食物电参数实现食物的智能保温，所述保温方法包括以下步骤：
1)将探测装置插入食物，通过探测装置实时获取到的食物的电阻R、电容C以及阻抗Z，估计食物内部的温度T和水分含量M；
2)根据食物种类运行对应参数集PSB至第一次时间控制点t1，其中t1＝t0+(1～ 5)min；
3)计算t0～t1时间段内的食物内部的温度平均值
Figure BDA0002182678680000021
和水分含量平均值
Figure BDA0002182678680000022
4)根据温度平均值
Figure BDA0002182678680000023
和水分含量平均值
Figure BDA0002182678680000024
计算食物的保温特性值BB1，并将食物保温特性值BB1与食物基准保温特性值BB’进行比较，若BB1≥BB’，则停止保温，若BB1＜BB’，则继续保温，并运行步骤5；
5)循环进行步骤3和4，直到BBn≥BB’，其中BBn为第n次循环时的食物保温特性值，且在第n次循环中，食物内部的温度平均值
Figure BDA0002182678680000025
和水分含量平均值
Figure BDA0002182678680000026
均由t0～ tn时间段内的食物电参数计算得到，tn为第n次时间控制点，tn＝t0+n*d，其中d为 1min～5min，n≥1。
进一步地，步骤2中，如果食物种类为面包，则参数集PSB使烹饪区域封闭，且保持烹饪区域的温度为40℃～50℃，其中t1＝t0+2min；如果食物种类为牛肉则参数集PSB使烹饪区域封闭，且保持烹饪区域的温度为70℃～80℃，其中t1＝t0+1min。
进一步地，所述保温特性值BB1与食物内部的温度平均值
Figure BDA0002182678680000031
水分含量平均值
Figure BDA0002182678680000032
之间具有如下关系：
Figure BDA0002182678680000033
其中λ为食物的导热系数。
进一步地，步骤1中食物内部的温度T、水分含量M、电阻R、电容C、阻抗Z之间具有如下关系：
T＝f1(R)＝1/[B*ln(R/RN)]；
M＝f2(C，Z)＝-42+3.81C-7.5Z+0.05C2+0.26Z2；其中B是探测装置的热敏指数，RN是25℃下探测装置的电阻值。
一种使用上述保温方法的具有探针的智能烹饪器具，包括能量源、烹饪腔、控制系统和探针，所述探针用于测量食物的电阻、电容和阻抗。
与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果是：
1.通过探测食物内部的电参数实现对食物的智能保温，能够实现精确控制，避免食物温度降低或过度高温，保证了食物在保温过程中的品质。
2.通过测得的食物内部电参数，计算得到食物内部物理量的测量值，并与标定值进行比较，当测量值不准时，对测量值进行补偿，实现智能烹饪器具的校准。
附图说明
图1为本发明校准方法的控制流程图；
图2为本发明保温方法的控制流程图；
图3为本发明智能烹饪器具的结构示意图。
1、控制系统，2、能量源，3、烹饪腔，4、探针，5、食物。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1-3所示，一种智能烹饪器具的校准方法，通过将探测装置测得的数据与标定数值进行比较，实现智能烹饪器具的校准，其特征在于，所述校准方法包括以下步骤：
S1：将探测装置分别插入已标定水分含量的第一测试块和第二测试块，且第一测试块的真实水分含量为MS1，第二测试块的真实水分含量为MS2。
S2：通过探测装置测得第一标注测试块的电容CS1和阻抗ZS2，测得第二测试块的电容CS2和阻抗CS2，计算水分含量定标参数N和K。
具体地，步骤2中第一测试块的电容CS1、第一测试块的阻抗ZS1、第二标准测试测试块的电容CS2、第二标准测试测试块的阻抗ZS2与水分含量定标参数N、K之间具有如下关系：
N＝(lnCS1ZS1-lnCS1ZS2)/(lnMS2-lnMS1)；
K＝exp[(lnCS1ZS1*lnMS2-lnCS1ZS2*lnMS1)/(lnMS2-lnMS1)]。
S3：通过水分含量定标参数N、K计算第一测试块的水分含量测试值MT1以及第二测试块的水分含量测试值MT2。
具体地所述第一测试块的水分含量测试值MT1、第二测试块的水分含量测试值MT2、第一定标参数N和第二定标参数K之间具有如下关系：MT1＝K/[(0.26ZS1+5.67CS1)N]， MT2＝K/[(0.26ZS2+5.67CS2)N]。
S4：如果|MT1-MS1|≥0.5％或|MT2-MS2|≥0.5％，则产生第一测试块水分含量的补偿值M′T1以及第二测试块水分含量的补偿值M′T2，使|M′T1-MS1|＜0.5％且 |M′T2-MS2|＜0.5％，通过M′T1与MT1、M′T2与MT2之间的比例关系或差值关系对智能烹饪器具进行校准。
具体地，步骤4中M′T1与MT1的差值为D1、M′T2与MT2的差值为D2，将D1与D2的算术平均值D作为探测装置的测量数据的补偿值。
通过测得的食物内部电参数，计算得到食物内部物理量的测量值，并与标定值进行比较，当测量值不准时，对测量值进行补偿，实现智能烹饪器具的校准。
一种使用上述校准方法的具有探针的智能烹饪器具，包括能量源2、烹饪腔3、控制系统1和探针4，所述探针用于测量食物5的电阻、电容和阻抗，具有上述校准方法的智能烹饪器具，在测试不准时能够实现自我校准，提高了智能烹饪器具的精准度，提升了烹饪效果。
如图2 所示，一种智能烹饪器具的保温方法，其通过探测装置测得的食物电参数实现食物的智能保温，所述保温方法包括以下步骤：
S1：将探测装置插入食物，通过探测装置实时获取到的食物的电阻R、电容C以及阻抗Z，估计食物内部的温度T和水分含量M。
具体地，步骤1中食物内部的温度T、水分含量M、电阻R、电容C、阻抗Z之间具有如下关系：
T＝f1(R)＝1/[B*ln(R/RN)]；
M＝f2(C，Z)＝-42+3.81C-7.5Z+0.05C2+0.26Z2；其中B是探测装置的热敏指数，RN是25℃室温下探测装置的电阻值。
具体地，所述探测装置测量食物内部的电阻时将测量不同深度的电阻集合A＝{Ra， Rb，Rc，...，Rn}，所述探测装置测量食物内部的电容时将测量不同深度的电容集合 B＝{Ca，Cb，Cc，...，Cn}，所述探测装置测量食物内部的阻抗时将测量不同深度的阻抗集合E＝{Za，Zb，Zc，...，Zn}，并通过f1(R)和f2(C，Z)获取食物内部不同深度的温度值集合H＝{T1a，T1b，T1c，…，T1n}和水分含量集合I＝{M1a，M1b，…，M1n}，将所述集合H中各元素的算术平均值作为食物内部的温度T，将所述集合I中各元素的算术平均值作为食物内部的水分含量M；使用不同深度的温度平均值、水分含量平均值进行后续计算，更能代表食物内部的烹饪状态，烹饪精准度更高。
S2：根据食物种类运行对应参数集PSB至第一次时间控制点t1，其中t1＝t0+(1～5)min。
具体地，步骤2中，如果食物种类为面包，则参数集PSB使烹饪区域封闭，且保持烹饪区域的温度为40℃～50℃，其中t1＝t0+2min；如果食物种类为牛肉则参数集 PSB使烹饪区域封闭，且保持烹饪区域的温度为70℃～80℃，其中t1＝t0+1min；
具体食物的种类可以通过用户手动输入，也可以根据探测装置测量得到食物电参数进行推算。
S3：计算t0～t1时间段内的食物内部的温度平均值
Figure BDA0002182678680000051
和水分含量平均值
Figure BDA0002182678680000052
S4：根据温度平均值
Figure BDA0002182678680000053
和水分含量平均值
Figure BDA0002182678680000054
计算食物的保温特性值BB1，并将食物保温特性值BB1与食物基准保温特性值BB’进行比较，若BB1≥BB’，则停止保温，若BB1＜BB’，则继续保温，并运行步骤5。
具体地，所述保温特性值BB1与食物内部的温度平均值
Figure BDA0002182678680000055
水分含量平均值
Figure BDA0002182678680000056
之间具有如下关系：
Figure BDA0002182678680000057
其中λ为食物的导热系数。
S5：循环进行步骤3和4，直到BBn≥BB’，其中BBn为第n次循环时的食物保温特性值，且在第n次循环中，食物内部的温度平均值
Figure BDA0002182678680000058
和水分含量平均值
Figure BDA0002182678680000059
均由t0～ tn时间段内的食物电参数计算得到，tn为第n次时间控制点，tn＝t0+n*d，其中d为 1min～5min，n≥1；
通过探测食物内部的电参数实现对食物的智能保温，能够实现精确控制，避免食物温度降低或过度高温，保证了食物在保温过程中的品质。
一种使用上述保温方法的具有探针的智能烹饪器具，包括能量源2、烹饪腔3、控制系统1和探针4，所述探针用于测量食物5的电阻、电容和阻抗，具有上述保温方法的智能烹饪器具，能够根据食物内部的电参数进行精确控制，避免食物温度降低或过度烹饪，保证了食物的口感，提升了食物的品质。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种智能烹饪器具的校准方法，通过将探测装置测得的数据与标定数值进行比较，实现智能烹饪器具的校准，其特征在于，所述校准方法包括以下步骤：
1)将探测装置分别插入已标定水分含量的第一测试块和第二测试块，且第一测试块的真实水分含量为MS1，第二测试块的真实水分含量为MS2；
2)通过探测装置测得第一测试块的电容CS1和阻抗ZS2，测得第二测试块的电容CS2和阻抗ZS2，计算水分含量定标参数N和K；
3)通过水分含量定标参数N、K计算第一测试块的水分含量测试值MT1以及第二测试块的水分含量测试值MT2；
4)如果|MT1-MS1|≥0.5％或|MT2-MS2|≥0.5％，则产生第一测试块水分含量的补偿值M′T1以及第二测试块水分含量的补偿值M′T2，使|M′T1-MS1|＜0.5％且|M′T2-MS2|＜0.5％，通过M′T1与MT1、M′T2与MT2之间的比例关系或差值关系对智能烹饪器具进行校准。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于：步骤2中第一测试块的电容CS1、第一测试块的阻抗ZS1、第二测试块的电容CS2、第二测试块的阻抗ZS2与水分含量定标参数N、K之间具有如下关系：
N＝(lnCS1ZS1-lnCS1ZS2)/(lnMS2-lnMS1)；
K＝exp[(lnCS1ZS1*lnMS2-lnCS1ZS2*lnMS1)/(lnMS2-lnMS1)]。
3.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于：所述第一测试块的水分含量测试值MT1、第二测试块的水分含量测试值MT2、第一定标参数N和第二定标参数K之间具有如下关系：MT1＝K/[(0.26ZS1+5.67CS1)N]，MT2＝K/[(0.26ZS2+5.67CS2)N]。
4.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于：步骤4中M′T1与MT1的差值为D1、M′T2与MT2的差值为D2，将D1与D2的算术平均值D作为探测装置的测量数据的补偿值。
5.一种智能烹饪器具的保温方法，其通过探测装置测得的食物电参数实现食物的智能保温，其特征在于，所述保温方法包括以下步骤：
1)将探测装置插入食物，通过探测装置实时获取到的食物的电阻R、电容C以及阻抗Z，估计食物内部的温度T和水分含量M；
2)根据食物种类运行对应参数集PSB至第一次时间控制点t1，其中t1＝t0+(1～5)min；
3)计算t0～t1时间段内的食物内部的温度平均值
Figure FDA0003253879660000021
和水分含量平均值
Figure FDA0003253879660000022
4)根据温度平均值
Figure FDA0003253879660000023
和水分含量平均值
Figure FDA0003253879660000024
计算食物的保温特性值BB1，并将食物保温特性值BB1与食物基准保温特性值BB’进行比较，若BB1≥BB’，则停止保温，若BB1＜BB’，则继续保温，并运行步骤5；
5)循环进行步骤3和4，直到BBn≥BB’，其中BBn为第n次循环时的食物保温特性值，且在第n次循环中，食物内部的温度平均值
Figure FDA0003253879660000025
和水分含量平均值
Figure FDA0003253879660000026
均由t0～tn时间段内的食物电参数计算得到，tn为第n次时间控制点，tn＝t0+n*d，其中d为1min～5min，n≥1。
6.根据权利要求5所述的保温方法，其特征在于：步骤2中，如果食物种类为面包，则参数集PSB使烹饪区域封闭，且保持烹饪区域的温度为40℃～50℃，其中t1＝t0+2min；如果食物种类为牛肉则参数集PSB使烹饪区域封闭，且保持烹饪区域的温度为70℃～80℃，其中t1＝t0+1min。
7.根据权利要求5所述的保温方法，其特征在于：所述保温特性值BB1与食物内部的温度平均值
Figure FDA0003253879660000027
水分含量平均值
Figure FDA0003253879660000028
之间具有如下关系：
Figure FDA0003253879660000029
Figure FDA00032538796600000210
其中λ为食物的导热系数。
8.根据权利要求5所述的保温方法，其特征在于，步骤1中食物内部的温度T、水分含量M、电阻R、电容C、阻抗Z之间具有如下关系：T＝f1(R)＝1/[B*ln(R/RN)]，M＝f2(C，Z)＝42+3.81C-7.5Z+0.05C2+0.26Z2，其中B是探测装置的热敏指数，RN是25℃下探测装置的电阻值。
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