CN1116290A - 微波炉的自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微波炉自动控制方法，其将烹调控制划分为在水的沸点以下完成烹调和在水的沸点以上完成烹调；并通过两种方式设定烹调时间周期，一种方式是水不沸腾的烹调过程，将一个温度检测传感器的输出电压到达开始上升点的时间设定为参考检测点，另一种方式是水沸腾的普通的烹调过程，将该温度检测传感器的输出电压到达所述最大值的时间设定为参考检测点。

Description

微波炉的自动控制方法

本发明涉及一种微波炉自动控制方法，更具体讲，是涉及如下这样一种微波炉自动控制方法：这种方法将烹调控制划分为两种情况，一种情况是在水的沸点以下完成烹调，例如解冻和预加热；一种情况是在水的沸点以上完成烹调，这样就实现了精确的烹调控制。

微波炉自动烹调的技术业已进行的研究更多的是着眼于简化烹调以增加消费者的方便。

在目前市场上出售的具有自动烹调功能的微波炉中业已使用了各种各样的传感器，据此，这种微波炉业已近乎为传感器市场的很大一部分。

到目前为止，用于所述微波炉的传感器包括处在加热室中用于检测温度的传感器、用于检测湿度的传感器、用于检测烹调过程中所产生的气体的传感器、蒸气检测传感器以及用于检测食物重量的传感器，并且还有许多使用由这些传感器所发出的传感器信号控制烹调的方法。

然而，即使那些传感器以多种方式被应用于烹调，但是仍不足以适用于使用弱加热进行烹调的场合。

这就是说，在预加热食物或使肉或鱼解冻时，尽管控制点应该根据在整个烹调过程中所产生的潮湿的程度，即根据湿度来确定，但是由于难以检测预加热或解冻的湿度，所以，仍然存在难以控制烹调这样的问题。

此外，当使用者打算在同一个容器中连续地进行解冻时，还存在着由于对控制时间的错误计算而造成的功能失常的问题，这种对控制时间的错误计算是由于前次烹调(例如前次解冻)所留下的、初步沸腾的水中产生的蒸气导致的被检测的湿度增加而引起的。作为对此的一种对策，尽管采用了多种解决办法，例如说明在解冻时必须另外将容器擦净并力图通过用户手册使所有的使用者都了解这一点，结果都不理想，这是因为这样做很可能使使用者感到繁琐和不方便。

应用前述传感器的控制算法有许多种，其中烹调周期控制算法是在应用湿度传感器和气体传感器时所使用的典型的控制算法。

在一个普通的微波炉中使用气体传感器或湿度传感器的烹调过程中所检测的传感器输出电压的典型的变化方式如图1所示在水开始沸腾的时刻由于在进行食物烹调时产生蒸气或气体而该传感器的输出信号剧增。

总热量Q可以用下列公式表示，其中Q是直到食物在微波炉内被加热并烹至适当程度为止所吸收的总热量。

    Q＝M×C×(t_f－t_i)＋(M×B)...........公式(1)

其中，C是该食物的比热，M是食物的质量，t_f是食物中水分的沸腾温度，t_i是食物的初始温度，而B是专指食物的潜热和分解热量。

由于总热量Q将与微波炉所产生的总热量相等，该总热量可以表示如下：

    Q＝T×P...........公式(2)

其中，T是总的烹调时间，而P是该微波炉的输出功率。

于是，可以由公式(1)和(2)得到以下公式(3)。

    T＝1/P(M×C×(t_f－t_i))＋1/P(M×B).........公式(3)

因为第一项是由开始烹调至食物中的水分沸腾这一段时间，而第二项是由所述水分开始蒸发至蒸发完毕这一段时间，所以总的烹调时间可以表示如下：

    T＝T₁＋K_T...........公式(4)其中

    T₁＝1/P(M×C×(t_f－t_i))

    K＝B/(C×(t_f－t_i))其中K是一个烹调常数。

因此，如果根据烹调的种类应用了一个恰当的烹调常数K，应用分布在该微波炉的键盘上的键可以进行自动烹调。就是说，如果参考检测点是根据食物开始沸腾的时刻(亦即传感器的输出信号剧增的那一时刻)设定的，那么参考检测周期(即由开始烹调至检测这段时间)将是T₁。

因此，该微波炉将再运行一段时间，这段时间与将如上所得到的时间周期T₁乘以烹调常数K所得到的那段时间周期一样长。即，该微波炉总的运行时间周期将是这样的一段时间，即对应于参考检测周期T₁的那段时间加上所确定的参考检测周期T₁与烹调常数K相乘得到的那段时间。

然而，各种微波炉利用当前所使用的湿度传感器、温度传感器和气体传感器按普通的烹调完成点来控制，当按照现代生活模式烹调冷冻食品变得更为频繁时，在微波炉的诸项功能中赋予解冻功能的重要性则一天天增加。

同时，当烹调是在水的沸点以下完成时，例如预加热或解冻时，微波炉一直存在这样的问题，这就是它应该装备一些辅助传感器，例如重量传感器，这是因为用于普通微波炉的、采用水的沸点作为参考检测点的算法不能应用于这种情况。

本发明的任务是提供一种微波炉自动控制方法，利用这种方法可以实现这样一种精确的烹调控制，即通过使用一个可检测食物烹调过程中所产生的辐射热的传感器使得可以设定比水的沸点还要低的参考检测点，而无需任何附加的辅助传感器。

本发明的这些以及其它的目的和特点可以通过提供一种微波炉自动控制方法来实现，该方法包括以下一些步骤：

存储烹调常数，用于根据烹调种类存储相应烹调常数；

初始化微波炉，用于将一个烹调时间周期监测定时器初始化；

存储一个温度检测传感器的初始值并设定一个相应的烹调常数；

磁控管运行，用于利用菜单键操纵一个磁控管以及所述烹调时间周期监测定时器；

烹调过程确认，用于确认所使用的菜单键是一种水不沸腾的烹调过程；

设定水不沸腾的烹调过程的附加的磁控管运行时间周期，用于在进行过所述烹调过程确认步骤而发现所选择的菜单键是用于水不沸腾的烹调过程时，根据所述温度检测传感器的输出电压到达解冻参考点的时间周期和所设定的烹调常数来设定所述磁控管的附加运行时间周期；

设定水沸腾的烹调过程的附加的磁控管运行时间周期，用于在进行过所述烹调过程确认步骤而发现所选择的菜单键是用于有水沸腾的烹调过程时，根据所述温度检测传感器的输出电压达到最大上升点的时间周期设定该磁控管的附加运行时间周期；以及

附加的磁控管运行，用于操纵该磁控管使其运行所设定的该磁控管的附加运行时间周期那么长的时间。

图1是在一个普通的微波炉进行烹调时所检测到的输出电压的波形。

图2是一幅应用了本发明的微波炉的透视图。

图3是根据本发明的一个微波炉在烹调冻肉时所检测到的一个传感器的输出电压的波形。

图4是一幅根据本发明的微波炉自动控制方法的流程图。

如图2所示，应用了上述自动烹调控制方法的微波炉包括一个用于开/关的门6、一个位于加热室1前面的用于操作和显示的控制面板2、一个与位于加热室1中的一个转盘驱动马达相连接的转动轴5、定位于转动轴5顶部的用于转动的一个托盘4和若干滚轮7，尽管图中未示出，还有一个热源磁控管和一个固定在加热室1外侧的高压变压器。

尽管图中并没有示出，位于所述加热室内部的是一个用于通过检测由食物发出的辐射热来远距离检测该食物的传感器、包裹食物的包或容器。这里所使用的传感器是一种热电元件，或一种辐射热测量计型热敏电阻，这种热敏电阻利用了黑体和非黑体的辐射热吸收性质。

图3示出了利用本发明中所使用的热电元件在烹调时进行检测的例子，显示在将200g冻肉烹调20分钟过程中一个传感器的输出电压。

在烹调进行过程中一传感器输出电压的变化将在以下参考附图3加以说明。

首先，当一片温度低于0℃的肉业已被放入所述微波炉时，该传感器的输出电压急剧下降。这样的一种现象可以被用作一种自动解冻识别功能。一旦所述磁控管投入运行，首先在肉的表面形成水膜，使表面温度上升得比其内部要快得多，显示出该传感器的输出电压上升。因此，在实际解冻时，通过食物本身的热传递加热处在烹调状态的食物的内部将与通过使磁控管持续工作用该磁控管进行加热同步进行。如从图3见到的那样，当该传感器的输出电压恢复到食物被放入之前的范围时，解冻就完成了。于是，通过实验所得到的绝对数值A可以被选定作为一个参考点，即作为一个用于确定烹调完成时刻的解冻参考点。解冻参考点A对应于大约表面温度5℃，并且对应于该温度检测传感器的输出电压大约为1.67V。另一方面，当水通过持续加热开始沸腾时，所述信号输出显示出由于迅速产生蒸气而迅速上升，这一点被设定为参考检测点，即有水沸腾的烹调过程的最大上升点B。

关于该传感器的输出电压的这样的变化，解冻的种类被确定在解冻参考点A和最大上升点B之间，在解冻和预加热时，可以通过检测解冻参考点A对实际的烹调时间周期加以适当地控制。

这就是说，通过以下两种情况可以实现自动烹调，一种情况是解冻，通过将在业已被设定为参考检测点并且被应用于其上的解冻参考点A的该传感器的输出电压乘以所述解冻烹调常数而得到所述解冻完成时间周期；另一种情况是预加热，类似在固定所述烹调系数之后的解冻情况，通过将所述预加热烹调常数乘以所应用的所述解冻参考点A的该传感器的输出电压而得到所述加热完成时间周期。

而在需要水充分沸腾的烹调的情况下，借助于在最大上升点B设定所述参考检测点并且确定所需要的烹调常数来实现自动烹调是切实可行的。

因此，当使用者根据烹调的种类使用烹调选择键利用该传感器的输出电压时，如图3所示，所述参考检测点可以设定在解冻参考点A或设定在最大上升点B。

这就是说，在解冻的情况下，解冻参考点A被设定为所述参考检测点，而在伴随有水沸腾的一般烹调的情况下，所述最大上升点被设定为所述参考检测点。

一旦所述参考检测点通过前面所述过程被设定，可以采用由烹调开始到达所述参考检测点所需要的时间周期T₁，并且在此以后可以利用类似于常规技术中所使用的控制方法的一种方法。

这就是说，由于总的烹调时间周期T是

        T＝T₁＋KT₁，如果所述微波炉再运行一段时间，该时间通过将已被列表和被存储的烹调常数K乘以参考检测周期T₁所得出，该烹调就可以完成了。

根据本发明使用传感器的输出电压的自动烹调控制方法将在下面参考图4加以说明。

首先，进行烹调常数存储步骤10，用于根据烹调的种类(例如预加热、解冻、烫和焖)制表并将烹调常数K的表存储。

在进行过所述烹调常数存储步骤之后，进行微波炉初始化步骤，包括检索是否使用了菜单键步骤11、当菜单键被使用后初始化一烹调时间周期监视定时器以测量烹调时间周期的步骤12、转动转盘步骤13、存储一温度检测传感器的初始值的步骤14以及设定相应的烹调常数的步骤15。

在这里，烹调常数K是利用菜单键设定的。这就是说，如果使用的菜单键是用于预加热，那么就设定对应于预加热的烹调常数，如果使用的菜单键是用于解冻，就设定对应于解冻的烹调常数，如果使用的菜单键是用于烫，就设定对应于烫的烹调常数。

在进行所述微波炉初始化步骤之后，进行磁控管运行步骤16，用来操纵磁控管并启动烹调时间周期监测定时器。

在进行磁控管运行步骤之后，进行烹调过程确认步骤17，用于确认在该微波炉的初始化步骤中使用者所应用的菜单键是用于一个水不沸腾的烹调过程。

在进行过所述烹调过程确认步骤而得知所使用的菜单键是用于一个水不沸腾的烹调过程(例如预加热或解冻)时，进行为水不沸腾的烹调过程设定一个附加的磁控管运行时间周期的步骤18、19、20、21和22，以便根据该温度检测传感器的输出电压在取解冻参考点A作为所述的参考检测点情况下达到所述解冻参考点的时间周期和所设定的该磁控管的附加运行时间周期来设定磁控管的附加运行时间周期。即所述温度检测传感器的输出电压被检测和存储的步骤18及将所检测到的该温度检测传感器的输出电压与该温度检测传感器被存储的先前的输出电压加以比较的步骤19。根据该比较的结果，检测该温度检测传感器的输出电压的步骤可以重复进行，直到该温度检测传感器的输出电压达到所设定的解冻参考点为止的步骤20。并且，在进行过所述比较之后，当所述温度检测传感器的输出电压业已达到解冻参考点A时，检测并存储该温度检测传感器的输出电压到达解冻参考点A之前所述磁控管的运行所用时间的步骤21，并且根据所存储的到解冻参考点A为止的所述磁控管的运行所用时间周期和所设定的烹调常数设定该磁控管的附加运行时间周期的步骤22。解冻参考点A被设定在对应于大约5℃的食物表面温度的该温度检测传感器的输出电压处，根据实验，这一表面温度对应的该温度检测传感器的输出电压值为1.67V。

在这里，所述磁控管的附加运行时间周期是通过将所设定的烹调常数乘以所存储的到达所述解冻参考点所用的时间周期而得出来的。

此外，通过根据所述温度检测传感器的输出电压达到所述解冻参考点的时间周期和所设定的烹调常数来设置所述磁控管的附加运行时间周期，可以完成为水不沸腾的烹调过程设定该磁控管的附加运行时间周期的步骤。在这里，该磁控管的附加运行时间周期是通过将所设定的烹调常数乘以对应于到达所述烹调物的辐射热的解冻参考点的时间周期而得出的。

在进行过所述烹调过程确认步骤而得知所应用的菜单键是用于有水沸腾的烹调过程(例如烫或焖)时，进行为有水沸腾的烹调过程设定所述磁控管的附加运行时间周期的步骤24、25、26、27和28，用来根据所述温度检测传感器的输出电压在取该温度检测传感器的输出电压的最大上升点作为所述参考检测点的情况下到达一个最大上升点的时间周期来设定该磁控管的附加运行时间周期。即该温度检测传感器的输出电压被检测并被存储的步骤24，及将该温度检测传感器的被检测到的输出电压与该温度检测传感器的一个被存储的先前的输出电压加以比较的步骤25。根据所述比较的结果，可以重复检测该温度检测传感器的输出电压的步骤，直到到达最大上升点为止。此时，该温度检测传感器的输出电压即将开始迅速上升，此为步骤26。在进行过所述比较之后，当该温度检测传感器的输出电压业已到达最大上升点B时，检测并存储该温度检测传感器的输出电压到达最大上升点B为止的所述磁控管的运行所用时间的步骤27，及根据所存储的直至所述最大上升点B为止该磁控管的运行所用时间和所设定的烹调常数来设定该磁控管的附加运行时间周期的步骤28。

在这里，该磁控管的附加运行时间周期是通过将所设定的烹调常数乘以所储存的直到所述最大上升点为止的运行所用时间周期而得出来的。

此外，通过根据到达所述烹调物的辐射热开始迅速增加时的最大上升点的时间周期和所设定的烹调常数来设定所述磁控管的附加运行时间以进行为有水沸腾的烹调过程而设定所述磁控管的附加运行时间周期的步骤。在这里，该磁控管的附加运行时间周期是通过将所设定的烹调常数乘以对应于到达所述烹调物的辐射热的最大上升点为止该磁控管的运行所用时间周期而得出来的。

在进行过附加的磁控管运行时间周期设定步骤后，进行一个操纵磁控管的步骤23，以使该磁控管运行所述附加运行时间周期那么长的时间。

如前所述，本发明具有的优点在于，即使是使用一个需要在水的沸点以下完成烹调(例如预加热和解冻)的菜单也能实现精确的烹调控制，这是由于本发明允许利用一个温度检测传感器设定一个甚至低于水的沸点的参考检测点，并且因为本发明不需要任何附加的传感器，因此是经济的。

尽管结合一些具体的实施例业已对本发明作了说明，显然，还有许多可供选择的形式和变换形式鉴于前面的说明对本领域里的普通技术人员是显而易见的。因此，本发明意在包括落在所附权利要求书的构思和范围之内的所有的可供选择的形式和变换形式。

Claims (12)

1、一种微波炉自动控制方法，包括以下步骤：

存储烹调常数，用于根据烹调种类存储烹调常数；

初始化微波炉，用于使一个烹调时间周期监测定时器初始化；

存储温度检测传感器的初始值并设定相应的烹调常数；

磁控管运行，用于使用菜单键操纵一个磁控管和所述的烹调时间周期监测定时器；

烹调过程确认，用于确认所使用的菜单键是属于一种水不沸腾的烹调过程；

为所述水不沸腾的烹调过程设定附加磁控管运行时间周期，用于在进行过所述烹调过程确认步骤而得知所选择的菜单键是用于所述水不沸腾的烹调过程时，根据所述温度检测传感器的输出电压到达所述解冻参考点的时间周期和所设定的烹调常数设定该磁控管的附加运行时间周期；

为有水沸腾的烹调过程设定附加磁控管运行时间周期，用于在进行过所述烹调过程确认步骤得知所选择的菜单键是用于有水沸腾的烹调过程时，根据所述温度检测传感器的输出电压到达所述最大上升点的时间周期设定该磁控管的附加运行时间周期；以及

附加磁控管运行，用于操纵该磁控管运行所设定的该磁控管的附加运行时间周期那么长的时间。

2、根据权利要求1所述的微波炉自动控制方法，其特征在于所述烹调常数是由所使用的菜单键设定的。

3、根据权利要求1所述的微波炉自动控制方法，其特征在于为所述的水不沸腾的烹调过程设定附加的磁控管运行时间周期的步骤包括：

一个用于检测和存储所述温度检测传感器的输出电压的步骤；

一个用于将所检测到的该温度检测传感器的输出电压同一个被存储的先前的该温度传感器的输出电压加以比较的步骤；

一个用于根据所述比较的结果重复检测所述温度检测传感器的输出电压直到所述温度检测传感器的输出电压到达所述解冻参考点为止的步骤；

一个在进行过比较得知所述温度检测传感器的输出电压业已达到所述解冻参考点时用于检测和存储直至该温度检测传感器的输出电压到达所述解冻参考点为止所述磁控管的运行所用时间的步骤；以及

一个用于根据所存储的直至所述解冻参考点为止的所述磁控管的运行所用时间周期和所设定的烹调常数来设定该磁控管的附加运行时间周期的步骤。

4、根据权利要求3所述的微波炉自动控制方法，其特征在于所述解冻参考点被设定在所述温度检测传感器的对应于食物表面温度为5℃的输出电压处。

5、根据权利要求4所述的微波炉自动控制方法，其特征在于所述的解冻参考点被设定在所述温度检测传感器的输出值为1.67V处。

6、根据权利要求3所述的微波炉自动控制方法，其特征在于所述的磁控管的附加运行时间周期是通过将所设定的烹调常数乘以所储存的直至所述解冻参考点为止的运行所用时间周期而得出来的。

7、根据权利要求1所述的微波炉自动控制方法，其特征在于为有水沸腾的烹调过程设定附加的磁控管运行时间周期的步骤包括：

一个用于检测和存储所述温度检测传感器的输出电压的步骤；

一个用于将所述温度检测传感器的被检测到的输出电压同该温度检测传感器的被存储的先前的输出电压加以比较的步骤；

一个根据所述比较的结果重复检测所述温度检测传感器的输出电压直到该温度检测传感器的输出电压开始迅速上升的最大上升点出为止的步骤；

一个在进行过所述比较得知所述温度检测传感器的输出电压业已到达最大上升点时用于检测和存储直到该温度检测传感器的输出电压到达所述最大上升点为止所述磁控管的运行所用时间的步骤，以及

一个用于根据所存储的直至所述最大上升点为止的所述磁控管的运行所用时间周期和所设定的烹调常数来设定该磁控管的附加运行时间周期的步骤。

8、根据权利要求7所述的微波炉自动控制方法，其特征在于所述磁控管的附加运行时间周期是通过将所设定的烹调常数乘以所存储的直至所述最大上升点为止的运行所用时间周期而得出来的。

9、根据权利要求1所述的微波炉自动控制方法，其特征在于为水不沸腾的烹调过程设定附加磁控管运行时间周期的步骤是通过根据所述烹调物的辐射热开始上升的解冻参考点和所设定的烹调常数设定所述附加运行时间周期来进行的。

10、根据权利要求9所述的微波炉自动控制方法，其特征在于所述磁控管的附加运行时间周期是通过将直到所述烹调物的辐射热开始增加时的解冻参考点为止的运行所用时间周期乘以所设定的烹调常数来设定的。

11、根据权利要求1所述的微波炉自动控制方法，其特征在于为有水沸腾的烹调过程设定附加磁控管运行时间周期是通过根据所述烹调物的辐射热到达最大值的最大上升点和所设定的烹调常数设定所述附加运行时间周期来进行的。

12、根据权利要求11所述的微波炉自动控制方法，其特征在于所述磁控管的附加运行时间周期是通过将直到所述烹调物的辐射热上升到达最大值时的最大上升点为止的该磁控管的运行时间周期乘以所设定的烹调常数来设定的。

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