CN1108773C - 用非电子无沸腾模糊控制法控制的电气锅及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属厨房电热炊具，是采用非电子方法实现模糊控制的多功能电气锅。本发明给出一种用于无沸腾烹饪的模糊控制方法，它略去对食品升温史的控制，而着重对不同食品提供不同的锅内最高烹饪温度及相同的温度递减斜率的控制，将锅内温度及烹饪时间的两维自动控制模糊化为烹饪火候的控制，使得无沸腾烹饪的自动控制进入了新阶段。本发明还给出了实现非电子式模糊控制实用最简结构，它将以其结构简单、多功能、成本低等特点进入市场。

Description

用非电子无沸腾模糊控制法控制的电气锅及其控制方法

本发明属厨房电热炊具领域，是一种采用非电子式技术完成多功能电气锅模糊控制的新方法及装置。

尚未见到有关采用非电子式的方法，在电气锅的多功能自动控制上，实现对多种食品的烹饪进行模糊控制的报导。

市售电脑模糊控制电板锅，采用先进的电子技术，对米饭的烹煮进行模糊控制，取得了一定的商业效果。由于电饭锅是采用沸腾法烹饪，只能以使用地的沸点湿度对米钣进行烹饪，使电子技术在电饭锅的应用，局限在米饭升温曲线的控制上，烹饪效果十分有限。加上电子线路与电热环境的矛盾、温度传感取样上的困难、电饭锅的热容量与电子控制速度不匹配等原因，使得这种高成本的电脑模糊控制技术，在电饭锅上的应用既显得英雄无用武之地，又得不偿失。

本发明的目的是提出一种适用于无沸腾烹饪的温度与时间的两维自动控制的模糊控制方法。同时给出采用非电子式实现多功能模糊控制电气锅的机电装置实施结构，它可以将烹饪湿度与烹饪时间的选择与自动模糊控制化为火候的选择与自动控制。

本发明的目的是这样实现的：其方法的原理叙述如下，采用无沸腾法进行烹饪的电气锅，其技术特征由ZL91100026.7号专利所描述，该电气锅在烹饪时按烹饪食品的需要，选定烹饪温度和烹饪时间进行烹饪。在烹饪中，当烹饪湿度达到选定的烹饪温度后，烹饪温度便自动控制在这一选定值上，直至烹饪结束。本发明提出将电气锅的烹饪温度在烹饪过程中，控制在随时间递减的烹饪温度曲线上。也即当电气锅内温度达到选定的最高烹饪温度后，锅内烹饪温度随时递减。显然，不同的食品有着不同的最高烹饪温度，而当总结诸多食品烹饪的火候之后，最高烹饪温度的递减斜率可用模糊理论归纳，结果是：不同的食品均采用相同的递减曲线上，而仅用不同的最高温度来适应不同的食品，本发明所提出的模糊控制方法可由图1说明，在图1中横座标x是烹饪时间用T表示，纵座标Y是烹饪温度用℃表示。为便于比较，图1a示出了采用沸腾法烹饪时的锅内温度史，其中三种食品以不同的烹饪时间区别，在图1a中用三个圆点表示。图1b示出了采用无沸腾烹饪三种食品的三条锅内温度史，同样，线段末端的圆点表示烹饪结束时间。图1c示出采用模糊控制的无沸腾烹饪三种食品的锅内温度史，从图1c中可看出模糊控制的特征：食品的烹饪温度史随时间递减，各种食品烹饪温度的递减斜率一致；食品的烹饪温度史均结束在同一低压对应的温度上。图1d将同一食品的上述三种温度史绘在一起，图1d的a，b，c，圆点分别表示图1a、图1b、图1c三种不同方法烹饪温度史曲线的末端，模糊控制与前两者的区别一目了然。从图1a中可见沸腾烹饪法在烹饪选择中，只能选择时间控制。而图1b中的无沸腾烹饪法烹饪选择中，除能选择时间控制外，还能选择温度控制，实现了从一维自动控制到两维自动控制的重大技术进步：但选择调节麻烦些。利用图1c中的曲线族斜率一致的特点，可在横座标x轴和纵座标y轴之间，按烹饪中时间和温度的烹饪规律，设定z轴称作火候轴，如图1c所示。这样，设置一火候调节器即可实现两维自动控制的模糊选择。即把温度和时间的选择，合并为火候的选择。这一技术进步用于电气锅的商品化，直接方便用户，有很好的市场竞争力。不仅如此，本发明提出的模糊控制更能使电气锅发挥烹饪优势，因为多种食品在烹饪之初尚需要高温以加速烹饪进程和提高品质，但在烹饪过程中，尤其是在饭香肉熟之前，需要降低烹饪温度。另外，这种递减式锅内烹饪温度的控制方式，还把电气锅高压放气的问题变为低压(20kpa)放气，这对烹煮汤粥类食品有十分现实的意义。

非电子式模糊控制电气锅，其电气锅由锅盖、密封圈、内锅、电热盘、外锅及可调开关组成，其特征是由锅盖上的盖牙与外锅上的锅牙实现刚性连接，同时自上而下将密封圈、内锅、电热盘压在外锅的波纹状弹性锅底上。此时锅盖、密封圈与内锅形成动密封连接，实现内锅受压力驱动后，压向电热盘令外锅底产生位移，来控制可调开关，形成锅内温度的闭环式自动控制。

本发明是采用非电子式方法，将上述锅内温度控制结合时间控制，给出实现多功能烹饪模糊控制的机电结构。电气锅对烹饪的模糊控制，是在锅内温度升高至沸点后，开始对烹饪的温度和时间实施预定的自动控制。显然，这和电脑模糊控制电饭锅的控制，侧重在沸腾前的控制方式有明显区别。应该指出：食品在烹饪时一类是吸水型如米饭，一类是放水型如肉类。目前电脑模糊控制电饭锅的控制程序是按吸水型编制，不能适应放水型。因此，本发明为实现多种食品的模糊控制，是通过对锅内最高烹饪温度和锅内温度超过沸点开始计量的烹饪时间来完成的。这种过沸点计时的方式，将锅内温度升温曲线的斜率略去不计，而专门控制从最高烹饪温度至结束温度的降温曲线，也是本发明所述模糊控制和现有电饭锅模糊控制的重要区别。

本发明提出一种非电子式的机电装置，实现对电气锅的多种食品的烹饪火候模糊控制，它由横调式悬臂闪动开关、电动定时器、旋钮与齿轮三部分组成。其中横调式闪动开关接受电气锅的位移信号，通过对电热盘的控制完成电气锅锅内湿度控制。

电动定时器接受锅内沸腾后的计时指令，完成烹饪计时功能。通过旋钮与齿轮的设置，将烹饪温度与烹饪时间模糊化为烹饪火候，实现电气锅烹饪火候的模糊控制，完成用非电子式对多种食品实行模糊逻辑控制的目的。还可选用有预定时功能的电动定时器来增加预定时烹饪的功能。

综上所述，本发明提出在烹饪过程中，用不同的最高温度来适应不同的食品，将电气锅的烹饪温度，控制在随时间递减的烹饪温度曲线上。当电气锅内温度达到选定的最高烹饪温度后，锅内烹饪温度随时间递减。本发明所提出的模糊控制方法，按烹饪中温度和时间的烹饪规律，将温度和时间的选择，合并为火候的选择。设定一火候轴并设置一火候调节器。实现两维自动控制的模糊选择。这种过沸点计时的方式，将锅内温度升温曲线的斜率略去不计，而专门控制从最高烹饪温度至结束温度的降温曲线，组成本发明的重要技术特征。

本发明提出一种将锅内烹饪温度和烹饪时间的两维自动控制，以模糊理论归纳为火候选择与控制的无沸腾模糊控制方法，其特征在于：它采用在锅内温度达沸点后，实施对锅内温度(压力)和时间的两维自动控制，提出以火候选择确定不同食品的最高烹饪温度(压力)及采用相同的递减曲线控制，并结束在相同的低压对应的温度上。本发明包括一种非电子式模糊控制电气锅的机电装置，其特征在于：它由横调式悬臂闪动开关、电动定时器、旋钮与齿轮三部分组成；由悬臂、储能弹簧、动触点、定触点、横调轴等组成了悬臂闪动开关，它是由悬臂的远端接受外锅底的表征锅内温度的位移、以横调轴选定烹饪火候；由电机、减速齿轮组、缺口轮及触点组、定时轴等组成电动定时器，形成定时轴的转动角度与时间呈稳定的函数关系；由随动齿轮、主动齿轮、调温旋钮、定时旋钮等组成旋钮与齿轮；定时轴经旋钮与齿轮带动横调轴控制悬臂闪动开关，实现时间与温度的两维自动控制，并可将调温旋钮与定时旋钮经“锁定”简化成一个火候调节钮，以选择火候调节钮初始角度，完成锅内最高烹饪温度的选择，实现两维自动控制的选控。

本发明提出了无沸腾烹饪的模糊控制法，是多年无沸腾烹饪初中的结晶，它为不同食品的烹饪提供不同的烹饪温度递减史，对这一温度史的控制是从过沸点后开始的，对不同食品的最高烹饪温度和递减斜率的控制，可得到多种食品的最佳烹饪效果。在现有模糊控制技术中，着重于米饭(属吸水型食品)升温过程中的控制，而当锅内温度达沸腾后，其模糊控制的意义仅在于节能，且只能适应吸水型食品。本发明中完全略去了对食品升温史的控制，也是本发明的特点之一。从已达到的烹饪效果上看是很成功的。在结构上本发明给出的调温旋钮与定时旋钮的离合，即“锁定”和“自由”两种控制方式，更可成为民品设计中的最优简单结构。显然，非电子式模糊控制将以其方法新颖、多功能、结构简单等优点进入与电脑模糊控制在电饭锅领域的竞争。顺便指出，本发明所述模糊控制的节能效果，也远优于市售电脑模糊控制电饭锅，其市场前景十分诱人。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是烹饪中锅内温度与时间的曲线示意图。

图2是本发明的结构原理示意图。

图3是模糊控制温度与时间的示意图。

图中，1.悬臂闪动开关  2.电动定时器  3.旋钮与齿轮  4.悬臂  5.储能弹簧  6.动触点  7.定触点  8.绝缘柱  9.压柱帽  10.弹性片  11.横调轴  12.螺母固定板  13.随动齿轮  14.主动齿轮15.调温旋钮  16.定时旋钮  17.预定时旋钮  18.电机  19.减速齿轮组  20.缺口轮及触点组21.定时轴  22.预定时轴  23.压敏开关  W表示位移信号

在图2中，1.是横调式悬臂闪动开关，它由悬臂4、储能弹簧5、动触点6、定触点7、绝缘柱8、压柱帽9、弹性片10、横调轴11、螺母固定板12组成，图2的绝缘固定件省略标注。横调式悬臂闪动开关1与现有技术中使用的竖调式悬臂闪动开关不同点在于：横调轴11头部呈锥状。挡横调轴11上的螺纹在螺母固定板12上转动时，横调轴11便有左右的位移，其头部的锥面可令压柱帽8产生上下位移，再经绝缘柱8改变悬臂4的闪动位置。在图2中，弹性片10和悬臂4作用在绝缘柱8和压帽柱9上的力是向下的，而横调轴11经传动产生的自右至左的位移，是通过其头部的锥面令绝缘柱8和压柱帽9向上位移的。显然，横调轴11头部锥度的大小，在生产中调整和控制十分方便，它与弹性位移、温度显示等参数的匹配方便，是竖调式恳臂闪动开关所不及的。图2中的2是电动定时器，它由电机18、减速齿轮组19、缺口轮及触点组20、定时轴21、预定时轴22组成，有成品可供选用。用压敏开关23接通电机18的电源电路，这一压敏开关23是设在电气锅底部，接受电气锅锅内温度达沸点后，利用初始建立的微压(一般设计在5kpa)令外锅底产生的位移W而接通电机18的。可见本发明所采用的模糊控制计时，是从锅内温度稍高于沸点时开始计算的。在图2中，旋钮与齿轮3是由随动齿轮13、主动齿轮14、调温旋钮15、定时旋钮16、预定时旋钮17组成。如图2所示，随动齿轮13是固定在横调轴11上，经主动齿轮14和调温旋钮15，来调节横调轴11锥面与压柱帽9的位置。定时旋钮16是用以调控烹饪时间控制设置的，烹饪定时是以压敏开关23启动电动定时器2开始计时，以固定在定时轴21上的定时旋钮16与缺口轮及触点组20的相对位置计量控制时间。本发明模糊控制的关键是将定时旋钮16(也即定时轴21)与调温旋钮15(也即主动齿轮14)锁定在模糊控制所须的角度上，这样在电动定时器2开始计时后，定时轴21的转动，经定时旋钮16、调温旋钮15、主动齿轮14、随动齿轮13再通过横调轴11的锥面推动压柱帽9、绝缘柱8，米实现横调式悬臂闪动开关1对电气锅的锅内温度控制。显然，或者由主动轮14、调温旋钮15与定时轴21锁定也可达到同样目的。需要说明，如果调温旋钮15和定时旋钮16“自由”独立地调控烹饪时间和锅内烹饪温度，这种两维自动控制如图1b所示；如果调温旋钮15和定时旋钮16“锁定”在模糊控制所需的角度上，将上述两维自动控制模糊在火候的选控上，就如图1c所示。在产品生产中，如果只向用户提供模糊控制，则可将调温旋钮15和与定时旋钮16简化成一个火候调节旋钮。这就完成本发明最终目的。当产品需模糊控制和两维自控兼顾时，可将调温旋钮15和定时旋钮16设计成手动离合形式，来改变“锁定”和“自由”的两种控制形式。另外，预定时轴22带动预定时旋钮17完成烹饪的预定时是独立的，并不参与模糊控制。

图3给出了模糊控制的温度(压力)与时间锁定位置示意图。在图3中，内环是时间，每格(45°)7min相当于定时旋钮16，中环是温度(压力)每格(45°)以压力15kpa刻度。从图3中可见内环定时旋钮16的“0”min指示锁定在与调温旋钮15对应地0kpa位置。这一位置通常可在20±10kpa范围选择，这一锁定位置能兼顾更多的食品取得满意的烹饪效果。图3中外是控制盒面板，上面刻度的1、2、3、4、5、6、7依次分布(并非均布)的食品是蛋、鱼、粥、米饭、豆粥、鸡、排骨、牛肉、蹄筋和难熟等食品。图3min箭头指示位置，正是烹煮米饭的较好位置，椐图3示其工作状况是最高压力60kpa，时间为19min。这种条件下烹煮的米饭质量，如颗粒性、甜度、弹性、粘性、α化程度及营养保存率，均比现有市售电脑模糊控制电饭锅的烹煮效果好。

Claims (2)

1，一种由锅盖、密封圈、内锅、电热盘、外锅、闪动开关组成的电气锅，以及由闪动开关、电动定时器、旋钮与齿轮组成的非电子模糊控制部分，共同组成的用非电子无沸腾模糊控制法控制的电气锅，其特征在于：

它是由锅盖上的盖牙与外锅上的锅牙实现刚性连接，同时自上而下将密封圈、内锅、电热盘压在外锅的弹性锅底上，形成锅盖、密封圈与内锅的动密封连接，实现内锅受压力驱动后，压向电热盘令外锅底产生弹性位移W控制悬臂闪动开关(1)的一个输入端，组成锅内无沸腾式压力自动控制的电气锅；

它的悬臂闪动开关(1)的另一个输入端，接受电动定时器(2)的定时轴(21)的控制，是通过定时轴(21)与悬臂闪动开关(1)的横调轴(11)的锁定连接，实现由横调轴(11)的椎面形状通过转动控制锅内压力随时间递减的压力；并且以电动定时器(2)的定时轴(21)与悬臂闪动开关(1)的横调轴(11)的锁定连接，实现以火候调节钮一次选定烹饪火候。

2，一种用非电子无沸腾模糊控制法控制的电气锅的非电子无沸腾模糊控制方法由机械编程实现，其特征在于：

该方法采用机械编程，锅内压力在不控制状况下自由升至所选定的压力时，从电动定时器(2)转动开始实施锅内压力和烹饪时间的控制，实现不排放蒸汽的锅内压力的自动控制；

该方法以悬臂闪动开关(1)的横调轴(11)所形成的调压旋钮，与电动定时器(2)的定时轴(21)所形成的定时旋钮，经锁定合并模糊化成一个火候调节钮，来选定烹饪食物所需的锅内烹饪压力和烹饪时间——烹饪火候；

该火候控制由电动定时器(2)的定时轴(21)与悬臂闪动开关(1)的横调轴(11)锁定在模糊控制所须的角度上实现锁定连接，由横调轴(11)的椎面跟随定时轴(21)的转动而控制悬臂闪动开关(1)的另一个输入端，将锅内压力控制在随时间递减的压力曲线上，并结束在以电动定时器(2)的时间终了时，横调轴(11)的椎面限定悬臂闪动开关(1)所控制的锅内低压力值上。

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