CN112268941A - 一种电容式湿度传感器及烹饪设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容式湿度传感器及烹饪设备，湿度传感器包括壳体、第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极并排间隔设置于所述壳体上，其中还包括驱动单元、控制单元和显示单元，所述驱动单元设置于所述壳体上，且其输出端连接所述第一电极和/或所述第二电极，所述控制单元分别电连接所述驱动单元和所述显示单元，用于通过所述驱动单元来控制所述第一电极和/或所述第二电极的运动。本发明的电容式湿度传感器，通过控制第一电极和/或第二电极的平移运动，并根据平移距离来计算得到湿度值，从而实现精准检测出湿度值；另外，通过显示单元，便于用户直观地判断出湿度的变化情况。
Description
技术领域
本发明涉及烹饪设备技术领域，尤其涉及一种电容式湿度传感器及烹饪设备。
背景技术
烹饪设备在烹饪食物的过程中，食物的水分蒸发速度随着温度升高而加快，腔体中的湿度变化较大，通过湿度检测可反映食物的烹饪状态，从而满足智能烹饪的需求，以及对湿度精确调控的需求。
现有湿度传感器通常通过先计算电容值，再根据电容值与绝对湿度表格来获得绝对湿度值。这种湿度传感器，其电极间的等效距离以及耦合面积是固定不变的，用户无法根据等效距离或耦合面积直观地判断出湿度变化情况。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本发明提出一种电容式湿度传感器，其通过第一电极与第二电极之间的等效距离或偏转角度，精准检测出电容式湿度传感器所在区域的湿度值，同时便于用户直观地判断出湿度的变化情况。
本发明还提供了一种具有该电容式湿度传感器的烹饪设备。
根据上述提供的一种电容式湿度传感器，其通过如下技术方案来实现：
一种电容式湿度传感器，包括壳体、第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极并排间隔设置于所述壳体上，其中还包括驱动单元、控制单元和显示单元，所述驱动单元设置于所述壳体上，且其输出端连接所述第一电极和/或所述第二电极，所述控制单元分别电连接所述驱动单元和所述显示单元，用于通过所述驱动单元来控制所述第一电极和/或所述第二电极的运动，所述显示单元用于显示所述第一电极和/或所述第二电极的偏转角度θ或平移距离d1。
在一些实施方式中，所述第一电极和所述第二电极构成共面电容。
在一些实施方式中，所述驱动单元的输出端连接所述第二电极，用于驱动所述第二电极的平移运动或者用于驱动所述第二电极绕所述第一电极转动；或者，所述驱动单元的输出端连接所述第一电极，用于驱动所述第一电极的平移运动或者用于驱动所述第一电极绕所述第二电极转动。
在一些实施方式中，所述驱动单元包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元电连接所述控制单元且其输出端连接所述第一电极，用于控制所述第一电极的平移运动；所述第二驱动单元电连接所述控制单元且其输出端连接所述第二电极，用于控制所述第二电极的平移运动。
在一些实施方式中，所述驱动单元包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元电连接所述控制单元且其输出端连接所述第一电极，用于控制所述第一电极的转动；所述第二驱动单元电连接所述控制单元且其输出端连接所述第二电极，用于控制所述第二电极的转动。
根据上述提供的一种烹饪设备，其通过如下技术方案来实现：
一种烹饪设备，包括内胆、蒸发器和主控制器，所述蒸发器的出汽口连通所述内胆，其中还包括如上所述的电容式湿度传感器，所述电容式湿度传感器安装于所述内胆上，用于检测所述内胆的实时湿度值，所述主控制器分别电连接所述蒸发器和所述电容式湿度传感器，且所述主控制器用于至少根据检测到的实时湿度值和预设湿度目标值，控制所述蒸发器的工作状态。
在一些实施方式中，所述主控制器用于根据检测到的实时湿度值、预设湿度目标值、下限湿度值和上限湿度值，控制所述蒸发器的工作状态。
在一些实施方式中，还包括水泵，所述水泵的进水口连通自来水或水箱，且水泵的出水口连通所述蒸发器的注水口，所述主控制器电连接所述水泵
在一些实施方式中，还包括温度传感器，所述温度传感器安装于所述内胆里面，用于检测所述内胆的实时温度，所述主控制器电连接所述温度传感器。
与现有技术相比，本发明的至少包括以下有益效果：
1、本发明的电容式湿度传感器，通过控制第一电极和/或第二电极的平移运动，并根据平移距离来计算得到湿度值，从而实现精准检测出湿度值；
2、本发明的电容式湿度传感器，通过控制第一电极和/或第二电极的转动，并根据偏转角度来计算得到湿度值，从而实现精准检测出湿度值；
3、通过设置显示单元，便于用户根据第二电极的平移距离或湿度值，直观地判断出湿度的变化情况，提升用户使用体验。
附图说明
图1是本发明实施例1中电容式湿度传感器在干空气状态下的局部结构示意图；
图2是本发明实施例1中电容式湿度传感器的连接框图；
图3是本发明实施例1中电容式湿度传感器在湿空气状态下的局部结构示意图；
图4是本发明实施例1中第二电极的运动与显示单元中湿度显示键的关系图；
图5是本发明实施例2中第二电极的运动与显示单元中仪表盘的关系图；
图6是本发明实施例3中电容式湿度传感器的连接框图；
图7是本发明实施例4中烹饪设备的结构示意图；
图8是本发明实施例4中蒸发器控制与内胆绝对湿度的关系图。
具体实施方式
以下实施例对本发明进行说明，但本发明并不受这些实施例所限制。对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
实施例1
参见图1-3所示，本实施例提供了一种电容式湿度传感器，该电容式湿度传感器1包括壳体11、第一电极12、第二电极13、驱动单元14和控制单元15，其中壳体11为密封壳，第一电极12和第二电极13并排间隔设置于壳体11上。驱动单元14设置于壳体11上，且其输出端连接第一电极12和/或第二电极13，用于驱动第一电极12和/或第二电极13的运动。控制单元15电连接驱动单元14，用于通过驱动单元14来控制第一电极12和/或第二电极13的运动。优选地，第一电极12和第二电极13构成共面电容，并且第一电极12作为正极板，第二电极13作为负极板。
本实施例以驱动单元14驱动第一电极12和/或第二电极13平移运动为例，由于电容C＝ε*S/d，ε＝ε空气+α*ε水，d＝d0+d1；其中ε为电容式湿度传感器1所在区域空气的介电常数；ε空气为干空气的介电常数，约为1；α为系数；ε水为水的节电常数，约为0.8；S为第一电极12或第二电极13的面积；d为第一电极12与第二电极13之间的等效距离；d0为电容式湿度传感器1在干空气状态下第一电极12中心轴线与第二电极13中心轴线之间的中心距离(参见图1)，d1为电容式湿度传感器1在湿空气状态下第二电极13平移运动的平移距离(参见图3)。由于本实施例的面积S为定量，要控制电容C为恒定值，当电容式湿度传感器1所在区域的介电常数ε发生变化时，即空气湿度发生变化时，控制单元15通过驱动单元14来控制第一电极12和/或第二电极13的平移运动，从而使得第一电极12与第二电极13之间的等效距离d发生变化，进而使电容C维持不变。
可见，本实施例的一种电容式湿度传感器，其通过控制驱动单元14来驱动第一电极12和/或第二电极13的平移运动，从而使得第一电极12与第二电极13之间的等效距离发生变化，并且控制单元15根据第一电极12和/或第二电极13的平移距离d1来计算湿度值，从而实现精准检测出电容式湿度传感器1所在区域的湿度值。相比于现有电容式湿度传感器，本发明的电容式湿度传感器可根据调节电极间的距离，来实现对其湿度值的表征，即湿度的差异直接通过机械联动可以直观显。
在本实施例中，驱动单元14为步进电机，该步进电机的输出端连接第二电极13，用于驱动第二电极13的平移运动，这样，便于控制单元15根据介电常数ε(即空气湿度)的变化，通过驱动单元14驱动第二电极13的平移运动，以使电容C维持不变，进而实现根据第二电极13的平移距离d1来计算出湿度值。当然，在其他实施例中，还可以将驱动单元14的输出端连接第一电极12，且驱动单元14用于驱动第一电极12的平移运动。
进一步地，还包括显示单元16，显示单元16电连接控制单元15，用于显示第二电极13的平移距离d1。当电容式湿度传感器1所在区域的空气湿度发生变化时，驱动单元14驱动第二电极13的平移运动，以使电容C维持不变，而第二电极13的平移距离d1能够直接通过显示单元16显示出来，或者先通过将平移距离d1换算为湿度值，再通过显示单元16显示出来。由此，通过显示单元16，便于用户根据平移距离d1或湿度值，直观地判断出湿度的变化情况，提升用户使用体验。
参见图4，具体地，在显示单元16上设有指针161和用于粗糙显示湿度大小的湿度显示键162，其中指针161通过传动机构与指针161传动连接，湿度显示键162包括按湿度由小到大排序的低湿、少湿、中湿和高湿显示键。当电容式湿度传感器在干空气状态下，指针161指向低湿显示键；随着电容式湿度传感器1所在区域的湿度增大，步进电机驱动第二电极13平移运动，而第二电极13的运动能够通过传动机构带动指针161运动，从而使得指针161指向相应的显示键，便于用户通过指针161的指向，直观的判断出电容式湿度传感器1所在区域的湿度大小。
下面结合图1和图3来说明本实施例电容式湿度传感器1的工作原理：
参见图1，当电容式湿度传感器1所在区域处于干空气状态时，电容的电力线穿过干空气由第一电极12到第二电极13。由于电容C＝ε*S/d，并且面积S为定量，维持电容C恒定，此时的介电常数ε为干空气的介电常数，对应的，等效距离d为中心距离d0，显示单元16的指针161指向低湿显示键。
参见图3，当电容式湿度传感器1所在区域处于湿空气状态时，由于电容C＝ε*S/d，并且面积S为定量，此时的介电常数ε为湿空气的介电常数，为保持电容C不变，控制单元15通过驱动单元14控制第二电极13平移运动，以改变第一电极12与第二电极13之间的等效距离d，而等效距离d为中心距离d0与平移距离d1之和，显示单元16的指针161指向对应的少湿、中湿和高湿中任一显示键。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点在于，第二电极13的运动方式不同。具体地，驱动单元14的输出端连接第二电极13，用于驱动第二电极13绕第一电极12转动，从而使得第二电极13的位置发生偏转，并且第二电极13的偏转角度为θ，进而使得第二电极13与第一电极12之间的耦合面积发生改变，这样，便于控制单元15根据空气湿度的变化，通过驱动单元14驱动第二电极13的转动，以使电容C维持不变，进而实现根据第二电极13的偏转角度θ来计算出湿度值。在其他实施例中，还可以将驱动单元14的输出端连接第一电极12，且驱动单元14用于驱动第一电极12的转动。
参见图5，具体地，在显示单元16上设有用于精准显示湿度大小并类似汽车的仪表盘163，该仪表盘163通过传动机构与第二电极13传动连接，在仪表盘163上设有指示针和显示湿度值，该显示湿度值∈[低湿，高湿]。当电容式湿度传感器在干空气状态下，指示针指向低湿；随着电容式湿度传感器1所在区域的湿度增大，驱动单元14驱动第二电极13转动，而第二电极13的运动能够通过传动机构带动指示针偏转，从而便于用户根据指示针的指向，直观的判断出电容式湿度传感器1所在区域的湿度大小。
可见，通过控制第二电极13绕第一电极12转动，在保证第二电极13与第一电极12之间的等效距离d不变的同时，改变了第二电极13与第一电极12之间的耦合面积，并且通过显示单元16的仪表盘163，直观地显示出电容式湿度传感器1所在区域的湿度大小。
实施例3
参见图6，本实施例与实施例1或2的不同点在于，驱动单元14包括第一驱动单元141和第二驱动单元142，第一驱动单元141电连接控制单元15且其输出端连接第一电极12，用于驱动第一电极12转动或平移运动。第二驱动单元142电连接控制单元15且其输出端连接第二电极13，用于驱动第二电极13转动或平移运动。
具体地，当第一驱动单元141驱动第一电极12平移运动时，第二驱动单元142驱动第二电极13朝与第一电极12运动方向相反的方向平移运动，以使第一电极12和第二电极13相对运动；或者，当第一驱动单元141驱动第一电极12转动时，第二驱动单元142驱动第二电极13朝与第一电极12运动方向相反的方向转动，以使第一电极12和第二电极13相对转动。
可见，通过第一驱动单元141驱动第一电极12转动或平移运动，并且第二驱动单元142驱动第二电极13转动或平移运动，从而实现同步控制第一电极12和第二电极13的运动，进而实现快速调节第一电极12和第二电极13之间的等效距离d或耦合面积，进一步提升电容式湿度传感器1的响应时间。
实施例4
参见图7，本实施例提供了一种烹饪设备，包括内胆2、蒸发器3和主控制器(图中未示出)，蒸发器3的出汽口连通内胆2，其中还包括如实施例1-3中任一项所述的电容式湿度传感器1，该电容式湿度传感器1安装于内胆2上，用于检测内胆2的实时湿度值。主控制器分别电连接蒸发器3和电容式湿度传感器，且主控制器用于至少根据检测到的实时湿度值和预设湿度目标值，控制蒸发器3的工作状态。由此，通过电容式湿度传感器1检测到的实时湿度值和预设湿度目标值，实现了精准控制蒸发器3的工作状态，进而控制烹饪食材的湿度，达到智能烹饪的目的，提高烹饪效果和烹饪体验。
优选地，主控制器用于根据检测到的实时湿度值、预设湿度目标值、下限湿度值和上限湿度值，控制蒸发器3的工作状态，其中下限湿度值＜预设湿度目标值＜上限湿度值。参见图8，烹饪设备开始烹饪食材时，主控制器控制蒸发器3开始工作并向内胆2输送蒸汽，在蒸汽作用下，内胆2的温度和湿度升高，当内胆2的绝对湿度ρw上升至或接近上限湿度值时，控制蒸发器3停止工作或停止向内胆2输送蒸汽；当内胆2的绝对湿度ρw下降至或接近下限湿度值，控制蒸发器3重新开始工作，以继续向内胆2输送蒸汽，如此循环，使得内胆2内部的绝对湿度ρw维持在预设湿度目标值的波动范围内(即下限湿度值和上限湿度值之间)，这样，实现了精准控制内胆2内部的绝对湿度ρw维持在预设湿度目标值的波动范围内，提升烹饪效果，并且实现了控制蒸发器3间隙式工作，降低了蒸发器3的工作负荷，利于提升蒸发器3的使用寿命。
参见图7，具体地，还包括水泵5，水泵5的进水口连通自来水或水箱6，且水泵5的出水口连通蒸发器3的注水口，主控制器电连接水泵5，这样，主控制器5可以根据蒸发器3的缺水情况控制水泵5的工作状态，以实现通过水泵5和水箱6为蒸发器3注水或补水，防止蒸发器3发生干烧，进一步提升蒸发器3的使用寿命。
另外，还包括温度传感器7，温度传感器7安装于内胆2里面，用于检测内胆2的实时温度，主控制器电连接温度传感器7，用于根据内胆2的实时温度调节烹饪设备的加热功率大小，以提升烹饪效果。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电容式湿度传感器，包括壳体(11)、第一电极(12)和第二电极(13)，所述第一电极(12)和所述第二电极(13)并排间隔设置于所述壳体(11)上，其特征在于，还包括驱动单元(14)、控制单元(15)和显示单元(16)，所述驱动单元(14)设置于所述壳体(11)上，且其输出端连接所述第一电极(12)和/或所述第二电极(13)，所述控制单元(15)分别电连接所述驱动单元(14)和所述显示单元(16)，用于通过所述驱动单元(14)来控制所述第一电极(12)和/或所述第二电极(13)的运动，所述显示单元(16)用于显示所述第一电极(12)和/或所述第二电极(13)的偏转角度θ或平移距离d1。
2.根据权利要求1所述的一种电容式湿度传感器，其特征在于，所述第一电极(12)和所述第二电极(13)构成共面电容。
3.根据权利要求1或2所述的一种电容式湿度传感器，其特征在于，所述驱动单元(14)的输出端连接所述第二电极(13)，用于驱动所述第二电极(13)的平移运动或者用于驱动所述第二电极(13)绕所述第一电极(12)转动。
4.根据权利要求1或2所述的一种电容式湿度传感器，其特征在于，所述驱动单元(14)的输出端连接所述第一电极(12)，用于驱动所述第一电极(12)的平移运动或者用于驱动所述第一电极(12)绕所述第二电极(13)转动。
5.根据权利要求1或2所述的一种电容式湿度传感器，其特征在于，所述驱动单元(14)包括第一驱动单元(141)和第二驱动单元(142)，所述第一驱动单元(141)电连接所述控制单元(15)且其输出端连接所述第一电极(12)，用于控制所述第一电极(12)的平移运动；所述第二驱动单元(142)电连接所述控制单元(15)且其输出端连接所述第二电极(13)，用于控制所述第二电极(13)的平移运动。
6.根据权利要求1或2所述的一种电容式湿度传感器，其特征在于，所述驱动单元(14)包括第一驱动单元(141)和第二驱动单元(142)，所述第一驱动单元(141)电连接所述控制单元(15)且其输出端连接所述第一电极(12)，用于控制所述第一电极(12)的转动；所述第二驱动单元(142)电连接所述控制单元(15)且其输出端连接所述第二电极(13)，用于控制所述第二电极(13)的转动。
7.一种烹饪设备，包括内胆(2)、蒸发器(3)和主控制器，所述蒸发器(3)的出汽口连通所述内胆(2)，其特征在于，还包括如权利要求1-6中任一项所述的电容式湿度传感器，所述电容式湿度传感器安装于所述内胆(2)上，用于检测所述内胆(2)的实时湿度值，所述主控制器分别电连接所述蒸发器(3)和所述电容式湿度传感器，且所述主控制器用于至少根据检测到的实时湿度值和预设湿度目标值，控制所述蒸发器(3)的工作状态。
8.根据权利要求7所述的一种烹饪设备，其特征在于，所述主控制器用于根据检测到的实时湿度值、预设湿度目标值、下限湿度值和上限湿度值，控制所述蒸发器(3)的工作状态。
9.根据权利要求7所述的一种烹饪设备，其特征在于，还包括水泵(5)，所述水泵(5)的进水口连通自来水或水箱(6)，且水泵(5)的出水口连通所述蒸发器(3)的注水口，所述主控制器电连接所述水泵(5)。
10.根据权利要求7所述的一种烹饪设备，其特征在于，还包括温度传感器(7)，所述温度传感器(7)安装于所述内胆(2)里面，用于检测所述内胆(2)的实时温度，所述主控制器电连接所述温度传感器(7)。
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| CN202010980023.9A Pending CN112268941A (zh) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | 一种电容式湿度传感器及烹饪设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112268941A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023004464A1 (en) * | 2021-07-28 | 2023-02-02 | Breville Pty Limited | Cooking appliance and humidity sensor for same |
-
2020
- 2020-09-17 CN CN202010980023.9A patent/CN112268941A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023004464A1 (en) * | 2021-07-28 | 2023-02-02 | Breville Pty Limited | Cooking appliance and humidity sensor for same |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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