CN114010056B - 一种电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法，电蒸箱内置有蒸发加热器、辅助加热器和温度传感器，方法步骤如下：S1、获取蒸发加热器的最大允许使用功率及当前工作模式下的目标温度和烹饪时间；S2、启动蒸发加热器并采用PID算法调节功率获得平均功率；S3、以实际使用功率运行并采用PID算法调节，当运行时间达到烹饪时间，结束烹饪，否则，执行S4；S4、判断当前腔内温度是否达到目标温度，若是，返回执行S3，否则，启动辅助加热器并采用PID算法调节，修正蒸发加热器的实际使用功率，返回执行S3。该方法兼顾蒸汽量和温度场的精确控制，并提高水利用率，避免溢水和干烧，体验感好，开发周期短、成本低、普适性好。

Description

一种电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法

技术领域

本发明属于厨房电器技术领域，具体涉及一种电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法。

背景技术

随着民众对饮食健康及其方便性要求的不断提高，具有电蒸功能的厨房电器得到快速推广。对具有电蒸功能的厨房电器，要实现理想的烹饪效果，归根结底就是对蒸汽量和腔体温度场及烹饪时间的控制，即开发菜谱的三要素。对于一道菜谱，蒸汽量的多少、温度的高低、烹饪时间长短设置往往是大厨的经验值，对用户要求较高，适用人群范围受限，难以适用大众并获得较好的体验感。如控制蒸汽量要求：要具备好的口感，往往需要足够多的蒸汽量，否则蒸汽量太少，容易导致食物口感偏干，但是蒸汽太多，水箱的水消耗太快，也会导致箱体内气压过高，产生漏气，导致资源浪费，如水量不够，造成烹饪过程中断，影响体验，这就需要控制蒸汽量的最大值。控制箱体腔体温度场要求：保温状态下，波动范围在±3°以内。现有方案控制蒸汽量，一种是通过控制进水量来实现控制蒸汽量，而实际上蒸汽量跟进水量没有必然联系，在水够多的前提下，蒸汽量取决于加热器给与的热量；另一种是监测电蒸箱的蒸发盘的当前水位，而这又需要配置相应水位传感器，增加了成本且控制精度较低。同时现有方案并没有同时兼顾控制蒸汽量和控制温度场，难以保证食物具有更好的口感。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出一种电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法，该方法通过监控腔内温度来控制不同加热器的功率，实现蒸汽量和温度场的控制，并提高了水箱水量的利用率，避免溢水和干烧的风险，保质保量完整烹饪，提高使用安全性和用户体验感，且产品开发周期短、成本低、成功率高，普适性好。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提出的一种电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法，应用于电蒸箱，电蒸箱内置有蒸发加热器、辅助加热器和用于检测腔体温度的温度传感器，电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法包括如下步骤：

S1、获取蒸发加热器的最大允许使用功率P_MAX、以及当前工作模式下的目标温度和烹饪时间；

S2、启动蒸发加热器，根据目标温度和当前腔内温度采用PID算法调节蒸发加热器的功率，在当前腔内温度达到目标温度后并满足在预设温度范围内持续预设时间，则判断蒸发加热器达到稳定状态，计算预设时间内的平均功率P_稳；

S3、蒸发加热器以实际使用功率P＝MIN{K1*P_MAX，P_稳}运行，其中，K1＝0.9～1.0，并采用PID算法调节蒸发加热器的功率，判断运行时间是否达到当前工作模式下的烹饪时间，若是，判断为当前工作模式完成，结束烹饪，否则，执行步骤S4；

S4、判断当前腔内温度是否达到目标温度，若是，返回执行步骤S3，否则，启动辅助加热器并采用PID算法调节辅助加热器的功率，修正蒸发加热器的实际使用功率P＝K2*K1*P_MAX，其中，K2＝1～1.2，返回执行步骤S3。

优选地，步骤S1中，电蒸箱的最大允许使用功率P_MAX的计算步骤如下：

S11、根据预设功率P_预设运行蒸发加热器至电蒸箱的满箱水量烧干，记录烧干时间T1；

S12、判断是否满足|1-T1/T0|≤C，C为预设阈值，T0为满箱水量最少耗尽时间，若是，取P_MAX＝P_预设，否则，调整预设功率P_预设为P’_预设并记录烧干时间T1，直到满足|1-T1/T0|≤C，取P_MAX＝P’_预设。

优选地，预设阈值C为5％。

优选地，步骤S2中，预设温度范围为目标温度的±5℃内，预设时间为1min。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)该方法采用蒸发加热器、辅助加热器和温度传感器结合，摒弃了对水位传感器的依赖，通过监控腔内温度来控制两加热器的功率，实现蒸汽量和温度场的间接控制，既保证了腔内具有充沛的蒸汽量，即始终保证腔内的蒸汽量获得良好的烹饪口感，又间接控制了进水量，提高了水箱内水的利用率，避免溢水的风险，提高使用安全性和用户体验感；

2)相对于现有技术中直接采用蒸发加热器的额定功率运行，该方法通过准确测算蒸发加热器的最大允许使用功率及稳定状态下的平均功率，并择两者中的较小值为实际使用功率作为蒸发加热器的运行功率来保证电蒸箱的满箱水量烧干时间，可避免烹饪过程中断影响用户体验，保质保量完整烹饪；

3)该方法大大减少了控制变量，仅需要根据腔体温度控制蒸发加热器和辅助加热器的功率，算法得到简化，且只需要根据机型简单调整参数就能匹配不同机箱的电蒸箱，大大缩短产品开发周期和开发成本，提高开发成功率，适用人群范围广，体验感好。

附图说明

图1为本发明的电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

如图1所示，一种电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法，应用于电蒸箱，电蒸箱内置有蒸发加热器、辅助加热器和用于检测腔体温度的温度传感器，电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法包括如下步骤：

S1、获取蒸发加热器的最大允许使用功率P_MAX、以及当前工作模式下的目标温度和烹饪时间；

S2、启动蒸发加热器，根据目标温度和当前腔内温度采用PID算法调节蒸发加热器的功率，在当前腔内温度达到目标温度后并满足在预设温度范围内持续预设时间，则判断蒸发加热器达到稳定状态，计算预设时间内的平均功率P_稳；

S3、蒸发加热器以实际使用功率P＝MIN{K1*P_MAX，P_稳}运行，其中，K1＝0.9～1.0，并采用PID算法调节蒸发加热器的功率，判断运行时间是否达到当前工作模式下的烹饪时间，若是，判断为当前工作模式完成，结束烹饪，否则，执行步骤S4；

S4、判断当前腔内温度是否达到目标温度，若是，返回执行步骤S3，否则，启动辅助加热器并采用PID算法调节辅助加热器的功率，修正蒸发加热器的实际使用功率P＝K2*K1*P_MAX，其中，K2＝1～1.2，返回执行步骤S3。

其中，辅助加热器安装在箱体内用于调节蒸汽量，如位于顶部或侧面，蒸发加热器安装在箱体内底部并位于在蒸发盘的下方，温度传感器安装于箱体内壁，用于检测腔体温度。工作时以蒸发加热器为主，水的蒸发和箱体内温度主要由蒸发加热器来实现，在蒸发加热器温度升不上去时，通过开启辅助加热器将腔内温度提高，尤其是在海拔较高的区域。根据目标温度和当前腔内温度采用PID算法进行智能调节，使最终蒸汽量和温度场均能满足要求，保证最佳烹饪条件。PID算法是根据瞬时误差(设定值和实际值的差值)随时间的变化量来对加热器的控制进行相应修正，采用PID算法进行功率调节为现有技术常用手段，在此不再赘述。当蒸发加热器以实际使用功率P_稳运行时，可尽量减少辅助加热器的启动，当实际使用功率P以K1*P_MAX运行，如为节约能源，先取偏小值，以保证产生的蒸汽量在适当范围内且不超上限，如本实施例留10％的设计余量，K1＝0.9，保证蒸汽量为在需求蒸汽量下浮10％以内，从而保证电蒸箱的满箱水量烧干时间，可避免烹饪过程中断影响用户体验。开辅助加热器加剧了水的汽化和扩散，造成食物口感偏干，需适当加大蒸汽量，但由于蒸发加热器的功率受限，为了保证取得理想的烹饪效果，将实际使用功率P再做正向修正，即加大蒸发加热器的实际使用功率P，设修正系数为K2，K2＝1～1.2，使实际使用功率P以K2*K1*P_MAX运行，如本实施例中，K1＝0.9，K2＝1.2。需要说明的是，K1和K2的实际取值可根据不同机型进行调整，如根据实际经验取得，优选K1*K2在0.9～1.1范围内即可实现满足蒸汽量在10％的误差允许范围。

该方法采用蒸发加热器、辅助加热器和温度传感器结合，摒弃了对水位传感器的依赖，通过监控腔内温度来控制两加热器的功率，实现蒸汽量和温度场的间接控制，既保证了腔内具有充沛的蒸汽量，即始终保证腔内的蒸汽量获得良好的烹饪口感，又间接控制了进水量，提高了水箱内水的利用率，避免溢水的风险，提高使用安全性和用户体验感；相对于现有技术中直接采用蒸发加热器的额定功率运行，该方法通过准确测算蒸发加热器的最大允许使用功率及稳定状态下的平均功率，并择两者中的较小值为实际使用功率作为蒸发加热器的运行功率来保证电蒸箱的满箱水量烧干时间，可避免烹饪过程中断影响用户体验，可保质保量完整烹饪；此外，该方法大大减少了控制变量，仅需要根据腔体温度控制蒸发加热器和辅助加热器的功率，算法得到简化，且只需要根据机型简单调整参数就能匹配不同机箱的电蒸箱，大大缩短产品开发周期和开发成本，提高开发成功率，适用人群范围广，体验感好。

在一实施例中，步骤S1中，电蒸箱的最大允许使用功率P_MAX的计算步骤如下：

S11、根据预设功率P_预设运行蒸发加热器至电蒸箱的满箱水量烧干，记录烧干时间T1；

S12、判断是否满足|1-T1/T0|≤C，C为预设阈值，T0为满箱水量最少耗尽时间，若是，取P_MAX＝P_预设，否则，调整预设功率P_预设为P’_预设并记录烧干时间T1，直到满足|1-T1/T0|≤C，取P_MAX＝P’_预设。

在一实施例中，预设阈值C为5％。

其中，本实施例中先根据电蒸箱的实际腔体尺寸、蒸发加热器的额定功率、水箱尺寸、满箱水量最少耗尽时间T₀(如取90分钟或120分钟)要求，测算出蒸发加热器最大允许使用功率P_MAX。具体为：将水箱加满水，预设功率P_预设运行蒸发加热器，在此过程中可通过观察蒸发盘内的水量，当蒸发盘内水量不足时，可自动或手动从水箱往蒸发盘加水，直至电蒸箱的满箱水量烧干，记录满箱水量的烧干时间T1，计算是否满足|1-T1/T0|≤5％，不满足，则修正P_预设循环运行，直到满足|1-T1/T0|≤5％为止，获得P_MAX。需要说明的是，在实际使用中，仅需根据不同机型电蒸箱的参数进行适应性调整即可获得P_MAX，有助于缩短开发周期和开发成本。

在一实施例中，步骤S2中，预设温度范围为目标温度的±5℃内，预设时间为1min。本实施例中，在当前腔体温度达到目标温度后并在目标温度的±5℃范围内浮动持续1min，判断为达到了稳定状态，记录预设时间内的平均功率为P_稳，如通过取1min内的多个采样点来计算平均功率。需要说明的是，预设温度范围和预设时间均可以根据实际需求进行调整。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请描述较为具体和详细的实施例，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法，应用于电蒸箱，其特征在于：所述电蒸箱内置有蒸发加热器、辅助加热器和用于检测腔体温度的温度传感器，所述电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法包括如下步骤：

S1、获取所述蒸发加热器的最大允许使用功率P_MAX、以及当前工作模式下的目标温度和烹饪时间，所述电蒸箱的最大允许使用功率P_MAX的计算步骤如下：

S11、根据预设功率P_预设运行所述蒸发加热器至电蒸箱的满箱水量烧干，记录烧干时间T1；

S12、判断是否满足|1-T1/T0|≤C，C为预设阈值，T0为满箱水量最少耗尽时间，若是，取P_MAX＝P_预设，否则，调整预设功率P_预设为P’_预设并记录烧干时间T1，直到满足|1-T1/T0|≤C，取P_MAX＝P’_预设；

S2、启动所述蒸发加热器，根据目标温度和当前腔内温度采用PID算法调节所述蒸发加热器的功率，在当前腔内温度达到目标温度后并满足在预设温度范围内持续预设时间，则判断所述蒸发加热器达到稳定状态，计算预设时间内的平均功率P_稳；

S3、所述蒸发加热器以实际使用功率P＝MIN{K1*P_MAX，P_稳}运行，其中，K1＝0.9～1.0，并采用PID算法调节所述蒸发加热器的功率，判断运行时间是否达到当前工作模式下的烹饪时间，若是，判断为当前工作模式完成，结束烹饪，否则，执行步骤S4；

S4、判断当前腔内温度是否达到目标温度，若是，返回执行步骤S3，否则，启动所述辅助加热器并采用PID算法调节所述辅助加热器的功率，修正所述蒸发加热器的实际使用功率P＝K2*K1*P_MAX，其中，K2＝1～1.2，返回执行步骤S3。

2.如权利要求1所述的电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法，其特征在于：所述预设阈值C为5％。

3.如权利要求1所述的电蒸箱蒸汽量及腔体温度场智能控制方法，其特征在于：步骤S2中，所述预设温度范围为目标温度的±5℃内，所述预设时间为1min。

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