CN113640336B

CN113640336B - 沸点检测方法、装置、电路及烹饪器具

Info

Publication number: CN113640336B
Application number: CN202110969026.7A
Authority: CN
Inventors: 杨华; 陈坚权; 张涛
Original assignee: Guangdong Chunmi Electrical Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Chunmi Electrical Technology Co Ltd
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2041-08-23
Also published as: CN113640336A

Abstract

本发明公开了一种沸点检测方法、装置、电路及烹饪器具。该方法包括：获取以烹饪器具中液体作为介质的电容的电容值，和该液体的温度；若该电容值和该温度满足预设条件，则判断该液体达到沸点；该预设条件为：在前一段时间该温度逐渐升高、该电容值逐渐变小，在后一段时间该温度保持不变、而该电容值发生持续的波动变化。本发明通过监测温度和电容值的变化是否满足预设的条件，从而判断温度是否达到沸点，该方法简单可靠。该方法广泛应用于烹饪器具。

Description

沸点检测方法、装置、电路及烹饪器具

技术领域

本发明涉及智能家电技术领域，尤其是涉及一种沸点检测方法、装置、电路及烹饪器具。

背景技术

众所周知，沸点随着海拔高度的变化而变化。随着海拔的升高，空气越稀薄，气压降低，因此水的沸点就会降低，因此有必要对烹饪器具的沸点进行检测。常用的判沸方式存在如下问题：

(1)增加防溢装置，这样导致硬件成本增加；

(2)根据烹饪器具的使用环境切换工作模式，例如，提供“高原”、“平原”等多种工作模式以供用户选择，用户在加热之前提前设置好对应的工作模式，即提前设置沸点对应的温度，但是该操作繁琐，且可能引起误操作。

(3)检测温度在规定时间内不再上升，则判定液体达到沸点，但此方式可能造成液体溢出。

上述判沸方法都存在一定的缺陷，因此，需要研发出一种新的判沸方法，以方便检测烹饪器具的沸点。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种沸点检测方法、装置、电路及烹饪器具，能够安全可靠地检测出烹饪器具在不同海拔高度场合下应用时的沸点。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种沸点检测方法，该方法包括：获取以烹饪器具中液体作为介质的电容的电容值，和该液体的温度；若该电容值和该温度满足预设条件，则判断该液体达到沸点；该预设条件为：在前一段时间该温度逐渐升高、该电容值逐渐变小，在后一段时间该温度保持不变、而该电容值发生持续的波动变化。

进一步地，该若该电容值和该温度满足预设条件，则判断该液体达到沸点，包括：如果当前时刻的电容值与当前时刻前两次时刻的电容值的平均值的差值绝对值超过预定的阈值，即|capa-(capa1+capa2)/2|>＝X，则认为当前电容值产生一次波动变化，并对电容波动总次数加1，N＝N+1；如果该电容波动总次数大于等于预定的阈值，即N>＝Y，则判定该温度达到沸点；其中，capa为当前时刻采集的电容值、capa1和capa2为当前时刻的前两次时刻分别采集的电容值、X为电容变化的阈值、N为电容值波动的总次数、Y为电容值波动次数的阈值。

第二方面，本发明提供一种沸点检测装置，该装置包括：数据获取模块，用于获取以烹饪器具中液体作为介质的电容的电容值，和该液体的温度；沸点判断模块，用于若该电容值和该温度满足预设条件，则判断该液体达到沸点；该预设条件为：在前一段时间该温度逐渐升高、该电容值逐渐变小，在后一段时间该温度保持不变、而该电容值发生持续的波动变化。

进一步地，该沸点判断模块，包括：第一条件判断单元，用于如果当前时刻的电容值与当前时刻前两次时刻的电容值的平均值的差值绝对值超过预定的阈值，即|capa-(capa1+capa2)/2|>＝X，则认为当前电容值产生一次波动变化；计数单元，用于对电容值波动总次数计数，N＝N+1；第二条件判断单元，用于如果该电容波动总次数大于等于预定的阈值，即N>＝Y，则判定达到沸点条件；其中，capa为当前时刻采集的电容值、capa1和capa2为当前时刻的前两次时刻分别采集的电容值、X为电容变化的阈值、N为电容值波动的总次数、Y为电容值波动次数的阈值。

第三方面，本发明提供一种沸点检测电路，该电路包括：第一金属电极和第二金属电极，与烹饪器具中的液体共同构成电容；该第一金属电极和该第二金属电极作为该电容的极板，该液体作为该电容的介质；电容采样电路；温度采样电路；以及分别与该电容采样电路、该温度采样电路连接的处理器，该处理器设置有计算机程序，用于执行上述的方法。

进一步地，该电容采样电路包括：第一电容；该第一电容第一端连接该第一金属电极并接地，该第一电容第二端连接该第二金属电极；第一电阻；该第一电阻第一端连接该第二金属电极，该第一电阻第二端连接该处理器。

进一步地，该温度采样电路包括：热敏电阻、第二电阻、第三电阻以及第二电容；该热敏电阻第一端由供电电源供电，该热敏电阻第二端连接该第二电阻第一端和该第三电阻第一端；该第二电容并联接在该第二电阻第二端和该第三电阻第二端之间；该第二电阻第二端连接该处理器；该第三电阻第二端接地。

进一步地，该第一金属电极和该第二金属电极采用金属箔片，该金属箔片为铜箔片或铝箔片；该处理器、该电容采样电路、以及该温度采样电路均设置于控制电路板上；该第一金属电极和该第二金属电极分别与该控制电路板连接。

进一步地，该控制电路板上进一步设置有告警装置，如果该烹饪器具中的液位低于标准液位，则通过该告警装置发出告警提示声音。

第四方面，本发明提供一种烹饪器具，该烹饪器具包括：用于盛放液体的杯体，该杯体的外壁为绝缘体；用于对该杯体进行加热的加热结构；以及如上述的沸点检测电路；其中，该第一金属电极和该第二金属电极均设置于该杯体的外壁上。

本发明的有益效果是：

本发明采用监测以烹饪器具中液体作为介质的电容值和温度是否满足预设的条件，从而判断温度是否达到沸点。克服现有技术中存在检测沸点不方便和不可靠的技术问题，实现了安全可靠地检测液体的沸点。

本发明广泛应用于烹饪器具。

附图说明

图1是本发明烹饪器具的一实施例的立体结构图；

图2是图1的两个金属电极所形成电容的电容值与温度之间的变化关系图；

图3是本发明沸点检测方法的一实施例的流程示意图；

图4是图3的步骤S12的一实施例的流程示意图；

图5是图4的方法的一应用实施例中电容值的波动变化数据曲线图；

图6是本发明沸点检测装置的一实施例的结构示意图；

图7是本发明沸点检测电路的一实施例的结构示意图；

图8是图7的电容采样电路的一实施例的结构示意图；

图9是图7的温度采样电路的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅图1，图1是本发明烹饪器具的一实施例的立体结构图。以如图1所示，该烹饪器具包括：用于盛放液体的杯体1、控制电路板(图未示)。该杯体1的外壁为绝缘体，该外壁上设置有第一金属电极11和第二金属电极12，该第一金属电极11和该第二金属电极12为两片金属箔片。该第一金属电极11和该第二金属电极12分别与该控制电路板连接。可以理解地，该第一金属电极11和该第二金属电极12形成一个电容，该电容之间的介质为该液体。

该控制电路板上分别设置有电容采样电路、温度采样电路以及与处理器，该处理器分别与该电容采样电路、该温度采样电路连接。

本发明的工作原理为：不同温度下液体的介电常数不同。在下面的实施例中，该液体以水为例，水的介电常数与温度的关系如下表表一所示：

温度t/℃	介电常数ε(F/m)
		0	87.90
5	85.90
		10	83.97
15	82.04
		20	80.22
25	78.41
		30	76.63
35	74.85
		40	73.20
45	71.50
		50	69.91
55	68.30
		60	66.77
65	65.25
		70	63.77
75	62.34
		80	60.90
85	59.55
		90	58.15
95	56.88
		100	55.58

表一

由表一可知：当温度逐渐升高，水的介电常数逐渐变小。因此随着温度的变化，该第一金属电极11和该第二金属电极12所形成的电容的电容值随之发生变化。

具体地，电容值与温度之间的变化关系请参考图2。如图2所示，在水加热过程中，随着时间的进行，温度和电容值分别发生如下变化：

(1)温度逐渐升高，当温度上升到97度左右之后，温度保持不变，即达到沸点。

(2)温度达到沸点之前，电容值逐渐降低，但此过程中电容值波动不大；当温度达到沸点之后，电容值不再降低，但电容值发生持续的波动，且波动较大。

上述过程产生的原因是：初始阶段加热时，随着温度升高，水的介电常数逐渐减小，因此电容值降低；当温度达到沸点时，在水从小沸到大沸过程中，因为水的沸腾及沸腾产生泡沫的原因，电容值波动变大，也即电容值忽高忽低。由此，我们可以根据电容值结合温度的变化，判断温度是否达到沸点。

实施例一

请参阅图3，图3是本发明沸点检测方法的一实施例的流程示意图。如图3所示，该方法由设置于控制电路板上的处理器执行，该方法包括如下步骤：

S11：获取以烹饪器具中液体作为介质的电容的电容值，和该液体的温度；

在步骤S11中，每隔一段时间采集该电容值和该温度，该每隔一段时间的数值范围为1～6秒，例如，可每隔3秒分别采集一次温度和电容值。

S12：若所述电容值和所述温度满足预设条件，则判断所述液体的温度达到沸点。

在步骤S12中，该预设条件为：在前一段时间该温度逐渐升高、该电容值逐渐变小，在后一段时间该温度保持不变、而该电容值发生持续的波动变化。具体地，可通过监测当前时刻的电容值与上一时刻的电容值之间的数据变化、当前时刻的温度与上一时刻的温度之间的数据变化，并结合数据变化持续的时间来判断是否满足预设条件。

在上述步骤S12中，为了精确地判断该电容值是否发生持续的波动变化，将电容值的波动变化进行量化计算。请参阅图4，图4是图3的步骤S12的一实施例的流程示意图。如图4所示，该步骤包括：

S121：判断|capa-(capa1+capa2)/2|>＝X；

S122：如果是，则N＝N+1；

S123：判断N>＝Y；

S124：如果是，则判定温度达到沸点。

在上述计算步骤中，capa为当前时刻采集的电容值，capa为当前时刻采集的电容值、capa1和capa2为当前时刻的前两次时刻分别采集的电容值、X为电容变化的阈值、N为电容值波动的总次数、Y为电容值波动次数的阈值。这里说明的是，该电容变化的阈值X和电容波动次数的阈值Y可根据实验数据而定。

在图4的方法中，将当前时刻的电容值与当前时刻前两次电容值的平均值的差值的绝对值作为电容值波动变化的指标，如果该绝对值超过设定的阈值，则判定当前电容值发生波动；并通过监测电容值波动的总次数是否达到设定的阈值，来判断温度是否达到沸点。实验数据表明，此判断方法准确可靠。可以理解地，在其他实施例中，也可以采用其他数据指标衡量电容值的波动变化程度，在此不作限定。

请参阅图5，图5是图4的方法的一应用实施例中电容值的波动变化数据曲线图。在图5中，每隔6S获取一次电容值，t为电容值的波动变化值，即t＝capa-(capa1+capa2)/2。设置电容变化阈值X＝10，电容波动次数阈值Y＝6，这样当|t|>＝10的次数超过6次时，即判定温度达到沸点。

在本实施例中，通过监测电容值和温度是否满足预设的条件，从而判断温度是否达到沸点。克服现有技术中存在检测烹饪器具的沸点不方便和不可靠的技术问题，实现了安全可靠地检测烹饪器具的沸点。

实施例二

请参阅图6，图6是本发明沸点检测装置的一实施例的结构示意图。该沸点检测装置设置于前述的控制电路板上的处理器上，如图6所示，该装置包括：数据采集模块11和沸点判断模块12。

数据获取模块11，用于获取以烹饪器具中液体作为介质的电容的电容值，和该液体的温度。

沸点判断模块12，用于若该电容值和该温度满足预设条件，则判断该液体达到沸点；该预设条件为：在前一段时间该温度逐渐升高、该电容值逐渐变小，在后一段时间该温度保持不变、而该电容值发生持续的波动变化。

其中，沸点判断模块12包括：第一条件判断单元121、计数单元122以及第二条件判断单元123。

第一条件判断单元121，用于如果|capa-(capa1+capa2)/2|>＝X，则认为当前电容值产生一次波动变化；

计数单元122，用于对电容值波动总次数计数，N＝N+1；

第二条件判断单元123，用于如果N>＝Y，则判定达到沸点条件；

其中，capa为当前时刻采集的电容值、capa1和capa2为当前时刻的前两次时刻分别采集的电容值、X为电容变化的阈值、N为电容值波动的总次数、Y为电容值波动次数的阈值。

具体地，数据获取模块11和沸点判断模块12的工作方法请参见实施例一，在此不再赘述。

实施例三

请参阅图7，图7是一种沸点检测电路，该沸点检测电路设置于图1的烹饪器具上，该沸点检测电路包括：第一金属电极和第二金属电极、电容采样电路、温度采样电路以及处理器。

该第一金属电极和该第二金属电极，与烹饪器具中的液体共同构成电容；该第一金属电极和该第二金属电极作为该电容的极板，该液体作为该电容的介质。该电容采样电路分别与该第一金属电极和该第二金属电极连接。该电容采样电路、该温度采样电路分别与该处理器连接，该处理器设置有计算机程序，用于执行如实施例一所述的方法。

请参阅图8，图8是图7的电容采样电路的一实施例的结构示意图。该电容采样电路分别与该第一金属电极(感应片1)和该第二金属电极(感应片2)电连接。如图8所示，该电容采样电路包括：第一电容C1和第一电阻R1。

该第一电容C1第一端连接该第一金属电极并接地，该第一电容C1第二端连接该第二金属电极。

该第一电阻R1第一端连接该第二金属电极，该第一电阻R1第二端连接该处理器。

该电容采样电路的工作原理为：

将感应片1和感应片2形成的电容记作C0。液体未加热前，Pin_01首先作为电容采样电路的输入电压端，给电容C0和第一电容C1进行充电。液体加热时，随着温度的升高，电容C0逐渐放电，电容C0的电容值逐渐降低，此时Pin_01作为电容采样电路的输出电压端，我们可以检测到Pin_01的输出电压会逐渐发生变化。由于Pin_01的输出电压与电容C0的电容值存在一定的换算关系，通过监测Pin_01的输出电压，即可得到电容C0的电容值。

请参阅图9，图9是图7的温度采样电路的一实施例的结构示意图。如图9所示，该温度采样电路包括：热敏电阻NTC1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第二电容C2。

该热敏电阻NTC1第一端由供电电源VCC供电，该热敏电阻NTC1第二端连接该第二电阻R2第一端和该第三电阻R3第一端；该第二电容C2并联接在该第二电阻R2第二端和该第三电阻R3第二端之间；该第二电阻R2第二端连接该处理器；该第三电阻R3第二端接地。该温度采样电路的工作原理为：

液体加热时，随着温度的上升，热敏电阻NTC1感应到温度的变化，热敏电阻NTC1的电阻值发生变化，从而影响到Pin_ntc1的输出电压。通过监测Pin_ntc1的电压，即可得到热敏电阻NTC1的电阻值；根据热敏电阻NTC1的电阻值，从而得到温度的数值。由此可见，Pin_ntc1的输出电压和温度存在一定的换算关系，通过监测Pin_ntc1的输出电压，即可得到温度。

综上，在本实施例中，处理器通过监测Pin_01的输出电压，即可得到电容C0的电容值，通过监测Pin_ntc1的输出电压，即可得到温度。获取到电容值和温度后，即可通过实施例一所述的算法判断温度是否达到沸点。当温度达到沸点，处理器控制加热机构进行下一步动作。

进一步地，该控制电路板上设置有告警装置，如果该烹饪器具中的液位低于标准液位，则通过该告警装置发出告警提示声音，以提醒人们进行操作。

检测烹饪器具中液位的工作原理如下，继续以水为例：

(1)不同温度下水的介电常数计算公式为：

公式一：Inε＝4.474226-4.54426*E-3*t，其中E为常数，ε为水的介电常数，t为温度。

由公式一可知，如果已知温度t，则可以得到水的介电常数ε。

(2)水的介电常数ε、金属箔片形成的电容C、水位漫过金属箔片的面积S之间的关系的计算公式为：

公式二：

其中S为水位漫过金属箔片的面积，C为金属箔片形成电容的电容值，k为静电力常量，d为金属箔片的厚度，ε为水的介电常数。

由上可知，已知温度t和电容值C，即可计算得出水位漫过金属箔片的面积S，就可以得到烹饪器具的当前液位值。将当前液位值与标准液位值进行对比，如果未达到标准值，处理器控制告警装置发出报警提示声音。

实施例四

本发明还包括一种烹饪器具，该烹饪器具包括用于盛放液体的杯体，该杯体的外壁为绝缘体；用于对该杯体进行加热的加热结构；以及如实施例三所述的沸点检测电路；其中，该第一金属电极和该第二金属电极均设置于该杯体的外壁上。

在本发明中，该金属箔片可以为铜箔片或铝箔片或其他材料的金属箔片，该烹饪器具的种类包括：破壁机、豆浆机、开水壶、养生壶，在此不作限定。

综上，本发明提供了一种沸点检测方法、装置、电路及烹饪器具。本发明采用监测以烹饪器具中液体作为介质的电容值和温度是否满足预设的条件，从而判断温度是否达到沸点。克服现有技术中存在检测沸点不方便和不可靠的技术问题，实现了安全可靠地检测液体的沸点。

本发明还通过监测电容值波动的总次数是否达到设定的阈值，来判断温度是否达到沸点，进一步提高了该检测方法的检测精度。

此外，本发明控制电路板的电容采样电路和电压采样电路的电路结构简单，易于实施。

另外，本发明的烹饪器具还可以检测液位是否低于标准液位，防止空烧。

本发明不仅可以检测沸点，还可以检测液位。从生产角度看，本发明使用的硬件结构简单，对生产工艺要求低，成本低。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种沸点检测方法，其特征在于，包括：

获取以烹饪器具中液体作为介质的电容的电容值，和所述液体的温度；

若所述电容值和所述温度满足预设条件，则判断所述液体达到沸点；

所述预设条件为：在前一段时间所述温度逐渐升高、所述电容值逐渐变小，在后一段时间所述温度保持不变、而所述电容值发生持续的波动变化；

其中，所述若所述电容值和所述温度满足预设条件，则判断所述液体达到沸点，包括：

如果当前时刻的电容值与当前时刻前两次时刻的电容值的平均值的差值绝对值超过预定的阈值，即|capa-(capa1+capa2)/2|≥X，则认为当前电容值产生一次波动变化，并对电容波动总次数加1，N＝N+1；

如果所述电容波动总次数大于等于预定的阈值，即N≥Y，则判定所述温度达到沸点；

2.一种沸点检测装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取以烹饪器具中液体作为介质的电容的电容值，和所述液体的温度；

沸点判断模块，用于若所述电容值和所述温度满足预设条件，则判断所述液体达到沸点；

其中，所述沸点判断模块，包括：

第一条件判断单元，用于如果当前时刻的电容值与当前时刻前两次时刻的电容值的平均值的差值绝对值超过预定的阈值，即|capa-(capa1+capa2)/2|≥X，则认为当前电容值产生一次波动变化；

计数单元，用于对电容值波动总次数计数，N＝N+1；

第二条件判断单元，用于如果所述电容波动总次数大于等于预定的阈值，即N≥Y，则判定达到沸点条件；

3.一种沸点检测电路，其特征在于，包括：

第一金属电极和第二金属电极，与烹饪器具中的液体共同构成电容；所述第一金属电极和所述第二金属电极作为所述电容的极板，所述液体作为所述电容的介质；

电容采样电路；

温度采样电路；以及

分别与所述电容采样电路、所述温度采样电路连接的处理器，所述处理器设置有计算机程序，用于执行如权利要求1所述的方法。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述电容采样电路包括：

第一电容；所述第一电容第一端连接所述第一金属电极并接地，所述第一电容第二端连接所述第二金属电极；

第一电阻；所述第一电阻第一端连接所述第二金属电极，所述第一电阻第二端连接所述处理器。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述温度采样电路包括：

热敏电阻、第二电阻、第三电阻以及第二电容；

所述热敏电阻第一端由供电电源供电，所述热敏电阻第二端连接所述第二电阻第一端和所述第三电阻第一端；所述第二电容并联接在所述第二电阻第二端和所述第三电阻第二端之间；所述第二电阻第二端连接所述处理器；所述第三电阻第二端接地。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一金属电极和所述第二金属电极采用金属箔片，所述金属箔片为铜箔片或铝箔片；

所述处理器、所述电容采样电路、以及所述温度采样电路均设置于控制电路板上；所述第一金属电极和所述第二金属电极分别与所述控制电路板连接。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述控制电路板上进一步设置有告警装置，如果所述烹饪器具中的液位低于标准液位，则通过所述告警装置发出告警提示声音。

8.一种烹饪器具，其特征在于，包括：

用于盛放液体的杯体，所述杯体的外壁为绝缘体；

用于对所述杯体进行加热的加热结构；以及

如权利要求3至7任意一项所述的沸点检测电路；

其中，所述第一金属电极和所述第二金属电极均设置于所述杯体的外壁上。