CN116710705A - 沸腾检测和预防系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于烹饪器具的沸腾检测和预防的系统及方法。该系统包括非接触式的温度传感器和飞行时间传感器，温度传感器用于检测器具上的器皿中烹饪的液体的温度，飞行时间传感器用于检测容纳在器皿内的液体的液位。确定液体液位的变化率，并且基于液体温度、液体液位以及液体液位的变化率形成沸腾概况。在预防某些沸腾状况或概况的同时，还可以提供烹饪方面的帮助。

Description

沸腾检测和预防系统

技术领域

本公开涉及沸腾概况或状况(下文中为概况)检测和预防装置，以及其在控制热量生成和菜单制备方面的应用。炉灶是众所周知的用于烹饪食品的器具，炉灶具有可以由一个或更多个加热元件产生热量的表面，并且在这些表面上可以放置容纳食品的器皿，以用于将热量传递给这些器皿，从而对器皿中的食品进行烹饪。

背景技术

食品可以包括其中具有或不具有固体食品的液体。例如，液体可以包括用于沸腾的水或油。烹饪油的众所周知的用途是用于制备油炸食品、比如炸薯条，而水的众所周知的用途是用于制备面食。制备炸薯条需要首先对烹饪油进行加热，直到油达到一定的所需温度为止，并且然后将切片的马铃薯部分放入油中，使得加热的油可以将马铃薯部分油炸成众所周知的炸薯条。将马铃薯部分放入油中可能会使油起泡，从而产生紊乱的表面。在油可能太热或太少的情况下，可能会出现不期望的效果，包括：热油从器皿中溅出，可能会溅到器具和/或使用者身上；马铃薯部分的烹饪不充分；器皿损坏；油沸溢或干锅等等。同样，面食的制备需要将未煮过的面食放入沸水中，根据沸腾的程度，沸水可能已经呈现出紊乱的表面，这是由水中产生的气泡上升到表面并在表面处破裂造成的。将面食放入水中一开始可能会使水平静下来(部分由于放入面食所导致的引起的温差)，并且然后不仅会导致紊乱的水表面，而且还会产生泡沫，从而导致器皿中的液体液位上升并且出现沸溢状况。相反地，水可能减少、例如通过蒸发减少，从而导致干锅。如果不控制沸腾、即热量生成，则液体液位可能超过器皿的极限，从而导致沸溢、即液体溢出到器具上，并且相反地，液体液位可能减少到点燃的程度、如干锅。其他涉及在器皿中加热液体的应用包括通过煨炖减少酱汁、以及还通过煨炖制备汤。其他应用还包括真空低温烹饪法，其中，水被加热到特定的温度并且在该特定的温度下保持特定的时间。将真空包装的食品放入水中，并且通过加热的水慢慢煮熟，其中，液体表面几乎没有任何可察觉的紊乱，如果存在紊乱的话。

除了上述缺点之外，烹饪操作可能对任何技能组合和水平的厨师来说都是繁重的，厨师会受到许多干扰和压力，这可能导致较差的烹饪效果、危险的状况等。因此，当液体在器皿中被烹饪时，需要对液体的沸腾进行支持、监测和控制。这种需求在扩展到不同的烹饪器具和热量生成方法方面将是强烈的，包括炉灶、顶部具有炉灶的独立式灶台、抽油烟机、微波炉等，以及来自感应、辐射和气体的热量生成。

在器皿中烹饪的液体的沸腾概况可以包括以下内容。沸腾的液体可以是翻滚的或硬煮沸的液体，其中，在液体中形成的大气泡快速上升到液体表面，从而产生具有快速变化的表面液位的紊乱液体表面；或者可以是相反的、即软煮沸的水，其中，小气泡缓慢上升到液体表面，在液位变化较慢的情况下对液体表面产生很小或非紊乱影响。此外，沸腾的液体可能溢出器皿的边缘，从而导致潜在的溢出或沸溢状况，或者降低到明显的干锅点。现有技术中已知的其它沸腾概况也是可用的

经由器具的炉灶表面向器皿施加热量的现有技术需要依赖于器具的控制机构。达到一定的沸腾概况是由用户的观察和评估决定的，用户的任务是调整控制机制，以便手动影响所选沸腾概况的变化或实现。达到一定的沸腾概况是由用户的观察和评估决定的，其中，用户的任务是调整控制机构，以便手动影响所选沸腾概况的变化或实现。关于上述内容，有效的烹饪包括依赖于不一致的用户观察、解释能力以及对相应菜单和液体液位表面状况或沸腾状况的理解，以及它们如何能够相互适用以适当地确定针对器具的适当的热量设置，以及任何后续的烹饪步骤，比如在任何特定时间和对于当前正在进行的相应菜单的任何程序步骤将食品放入液体中。另外，并且如上所述，用户不会得到下述分散注意力的机会和好处：即至少出现对菜单制备的干扰和/或出现危险状况等，从而导致不言而喻的不期望的结果。因此，在本领域中存在的需要是对用户进行食品制备提供支持，其中，涉及沸腾概况。

在现有技术中已提出多种解决方案来影响上述问题。例如，Bach在美国专利9,109,805中提出了一种包括多个温度传感器120的抽油烟机115，所述多个温度传感器120布置在抽油烟机中，并且定位成与炉灶表面110上的加热元件105成一对一的关系(参见图1)，或者对于整个炉灶表面成一对所有的单个传感器140的关系(参见图2)。温度传感器可以用于检测加热元件的温度和/或炉灶表面其整体的温度和/或正在加热元件上进行烹饪的对象的温度。照明警告装置125可以布置成在特定的危险高温加热元件上(参见图3)或者一般在表面本身上并且针对表面本身(参见图4)发出警告信息。Bach并不关注沸腾概况检测本身。

Kamei在美国专利申请15/477,192中提出了一种烹饪支持系统100，该烹饪支持系统100借助于控制装置110、处理单元190、光发射器191、相机192和头顶红外传感器193来监测烹饪表面温度；所有这些均定位在炉灶300的上方。在操作中，Kamei使用相机192来捕捉烹饪表面的图像，该烹饪表面包括可能定位在其上的任何炊具400。然后，红外传感器用于检测每个烹饪表面的温度，包括位于烹饪表面上的任何炊具的温度。温度和温度的位置被馈送到处理单元，该处理单元接着被用于识别炊具的部分何时可能过热。当检测到危险状况时，经由光发射器向炉灶发射特定的警告光来触发对炉灶操作者的警告。Kamei并不关注沸腾概况检测本身。

Johnson在美国专利申请14/924,900中提出了一种炉灶器具12，该炉灶器具12包括带有加热元件16的烹饪表面14，加热元件16布置成对烹饪器皿18进行加热。还包括与炊具相关联的炊具温度传感器28和食物传感器30，由此食物传感器是物理地定位在器皿18内以与器皿中的食品物理地接合的探针。因此，传感器确定食物的温度。与前面提到的参考文献一样，Johnson关注的是危险的情况，所述危险的情况在此处可能是会导致食物烧焦的情况。因此，对食物和器皿两者的不同温度进行测量，并与阈值进行比较。超过阈值被理解为需要预防或补救措施的警告情况，比如减少特定食物和器皿产生的热量。Johnson并不关注沸腾概况检测本身。

发明内容

因此，提供本公开的实施方式，以基本避免由相关技术的限制和缺点引起的问题中的一个或更多个问题，本公开的实施方式提供了一种沸腾检测系统和解决方案，该沸腾检测系统和解决方案针对器具并用于检测沸腾概况或状况(下文中为概况)以对食品的制备提供支持，该沸腾检测系统包括下述设置：远程且非接触式的温度传感器，使得器具处于传感器的视场内，温度传感器配置成对器皿中的液体的温度进行检测，该器皿在器具的炉灶表面上接收热量；飞行时间传感器，其中，器具也处于该传感器的视场中，该飞行时间传感器配置成对液体液位及液体液位的变化率进行检测；以及处理器，处理器被恰当地布置和配置成基于温度、紊乱水平和液体液位来确定沸腾概况。

本公开的其他实施方式旨在将检测到的温度、液体液位及液体液位的变化率与特定阈值进行比较，以确定特定的沸腾概况。实施方式还可以包括向用户显示信息，该信息至少包括沸腾概况、液体温度、时间或倒计时、警报、预防或补救措施等。可以包括数字光处理器并对其进行恰当设置以便于显示，并且可以包括通信模块并对其进行恰当设置以便于实施预防措施。

又一实施方式包括将处理器布置在与器具的控制装置的反馈中，使得处理器可以为器具设置选定的温度设置，以经由器具的加热元件产生选定的温度。选定的温度可以基于保持和/或实现特定的液体温度和/或沸腾概况。选定的温度和/或沸腾概况可以设置成响应于菜单步骤或菜单步骤的顺序的执行、或者为菜单步骤或菜单步骤的顺序的执行做准备，该菜单步骤或菜单步骤的顺序又可以是处理器可用的和/或已知的。在此，相对于将食品放入液体，也可以考虑液体液位的变化(液体液位的变化通过液体移位测量)，这种放入是在用户的要求下进行的和/或与菜单步骤的执行保持一致。烹饪辅助单元可以进一步应用于不同的烹饪器具和热量生成方法，这些方法包括但不限于感应、辐射和气体。这种烹饪器具可以包括炉灶、顶部具有炉灶的独立式灶台、抽油烟机、微波炉等。

附图说明

包含在本公开中并构成本公开的一部分的附图示出了示例性实施方式，并且附图与说明书一起用于解释所公开的原理。

图1A和图1B描绘了根据本公开的实施方式的沸腾检测系统的概览。

图1C描绘了温度传感器的操作。

图1D描绘了温度传感器在如可以在图1A中观察到的炉灶表面上的应用。

图1E描绘了温度传感器在炉灶加热元件上的应用，包括温度传感器的枢转。

图1F描绘了温度传感器在烹饪环境中的应用。

图1G描绘了飞行时间传感器在液体液位检测中的应用。

图1H描绘了数字光处理器的分解图。

图2A描绘了安装在排气罩中的沸腾检测系统。

图2B描绘了安装在摇臂中的沸腾检测系统。

图3A描绘了本沸腾检测系统的分解图。

图3B描绘了本沸腾检测系统的组装图。

图4A至图4B描绘了本沸腾检测系统的应用。

图5描绘了由本沸腾检测系统生成的示例显示。

图6A至图6D描绘了本沸腾检测系统的操作方法。

具体实施方式

本文中所描述的技术应用于食品制备期间的沸腾检测，该沸腾检测在器具炉灶表面的受热表面上进行烹饪的器皿内进行，并且确定器皿处的沸腾概况或状况(下文中为概况)。通常，将用于食物制备的器皿置于热源附近，使得热量从热源传递至器皿。可以在器皿内容纳有液体，以用于与液体一起进行烹饪和/或使液体沸腾。作为菜单制备过程的一部分，可以将食品、任何用作食物或用以制作膳食的物质加入到液体中。液体的沸腾可以被描绘成考虑了液体温度、液体液位和液体液位变化率的沸腾概况。传递到器皿上的热量可能对上述各者中的每一者均具有直接影响，使得受控和受监测的传递成为膳食和/或菜单制备过程中的重要因素。

图1A描绘了根据本公开的实施方式的沸腾检测系统的概览，即第一实施方式的沸腾检测系统100可以运行的环境。如所示出的，沸腾检测系统100被布置在炉灶102上方，炉灶102具有带有多个加热元件(未示出)的炉灶表面104，在所述多个加热元件上搁置有多个器皿106。因此，炉灶表面在沸腾检测系统的视场108内。如可以设想的，沸腾检测系统100可以布置在实现前述情况和/或有利于前述情况的任何合适的位置中。

沸腾检测系统100包括至少一个温度传感器和至少一个飞行时间(ToF)传感器。温度传感器和ToF传感器可以是在红外线下工作的远程且非接触式传感器。另外，还可以包括至少一个数字光处理器(DLP)组件110；DLP可选地由激光操作。在沸腾检测系统100中包括至少一个处理器，该处理器可选地布置在单板计算机上。已知的单板计算机的示例包括能够从德州仪器(Texas Instruments)获得的Beagleboard系列以及能够从树莓派基金会(Raspberry PI Foundation)获得的树莓派(Raspberry PI)系列。处理器可以布置成与炉灶及炉灶的控制器通信，特别地使得热量生成信息、比如输入的或当前的温度设置由此与处理器通信以用于随后的考虑，这种比较包括将检测到的数据与指示特定沸腾概况的某些阈值进行比较。可以定期地进行比较，并且该比较用于在处理器与器具之间形成反馈控制回路，以便保持特定的温度生成、液体温度和/或沸腾概况。这可以与用户选择和/或正在制备的菜单保持一致。

温度传感器可以布置成与处理器经由其上安装有处理器的板进行电通信，使得来自温度传感器的输出可以在处理器处并且由处理器接收和处理，并且该板又可以为温度传感器供电。这种布置结构可以通过温度传感器引脚与板的输入/输出(I/O)的适当连接来实现。替代性地，温度传感器可以远程布置并与处理器远程通信。温度传感器可以包括传感器阵列，并且可以在红外线下工作。温度传感器可以配置成能够对炉灶表面进行扫描，并且生成以及传达炉灶表面的温度情况，包括所调查的情况内的局部温度的指示。温度传感器还可以配置成选择性地聚焦于所扫描的情况内的任何特定点并且对局部温度进行测量，以便随后选择性地进行通信。

类似的布置结构可以应用至并应用于ToF传感器。来自ToF传感器的输出可以由处理器接收并处理，以生成前面提及的图像。ToF传感器可以布置在炉灶表面上方，使得器皿的位置落在ToF传感器的视线内，并且然后ToF传感器可以基于检测到的反射依次产生输出，随后对该输出进行处理以确定是否存在器皿以及容纳在当前器皿内的任何液体的液位。关于液体液位，这种输出可以连续地且随时间的推移获得，使得可以确定例如器皿内的液体的变化率。前述的示例应用包括对由于沸腾引起的液体液位的增加或减少进行监测。

可以将类似的布置结构应用于DLP，DLP也可以布置成与处理器电通信，使得由处理器生成的图像可以因此通过DLP选择性地显示在沸腾检测系统100外部的选定位置处。选定位置可以包括炉灶表面、器皿、食品、附近的墙壁或表面等。DLP可以包括以矩阵布置的多个引脚，所述多个引脚与单板计算机的扩展头对齐，从而便于插入式布置。

本沸腾检测系统还可以包括一个或更多个通信模块，所述一个或更多个通信模块布置成与处理器进行本地或远程通信，并且配置成在根据本沸腾检测系统的要求进行确定期间下载潜在的有用信息供处理器考虑。此外，通信模块可以配置成实现和促进处理器与外部元件之间的通信，包括询问信息以及与数据源、本沸腾检测系统中的前述内含物等的信息交换。这种有用的信息可以包括在本沸腾检测系统的操作期间可能遇到的不同阈值的标准，包括特定的温度和液体液位以及它们的相应的特定检测时间，这些可以指示特定的沸腾概况。附加信息可以包括特定食品和器皿的存在以及特定食品和器皿对这种确定的影响。进一步的信息可以包括食品制备食谱的影响以及食品制备食谱对阈值的影响。更进一步的信息可以包括语言、图像以及机器-机器和机器-人类通信的其他手段。更进一步的信息可以包括在确定已经超过特定阈值时和/或在危险状况时要执行的特定预防或补救措施、协议和程序。

其他元件可以以类似的方式直接或远程地包括在沸腾检测系统中，所述其他元件包括警报发生器、安装元件、支承光学器件和电子器件等并且如由技术人员将设想的那样进行配置和布置。传感器和/或DLP可以包括安装在单独电路板上的单独的独立部件，或者可以组合布置在单个电路板上。炉灶102被描绘为典型的家用器具，尽管它可以包括具有与前述处理器的通信能力的、用于生成适用于烹饪食品的热量的任何合适的设备，包括炉灶、顶部具有炉灶的独立式灶台、抽油烟机、微波炉等。热量生成可以包括辐射、感应、气体等，如将由技术人员所应用的。为了说明的目的，器皿106被描绘为常见种类的锅和盘。

回到图1A，器皿106定位在沸腾检测系统100的视线108内。温度传感器和投影仪组件114布置成能够通过扫描的方式对整个炉灶表面104进行温度感测，以及将选定图像直接显示在炉灶表面、器皿和/或其部分上。特别地，为了方便且易于观察和理解，由DLP显示的选定图像包括器皿内的字母数字字符、图像和颜色，如在图1B中所示出的。在图5中示出了图像内容的示例。如在图1B中进一步描绘的，沸腾检测系统100还可以包括用于安装该系统的固定元件，该固定元件包括例如粘合层114。

关于温度传感器、比如红外(IR)传感器，根据应用，待测区域(即目标)在没有过多重叠的情况下应当至少充满仪器的视场。例如，如图1C所描绘的，温度传感器120在近端目标124和远端目标126上具有视场122；旨在对所述目标进行温度测量。因此，分别在近端目标124和远端目标126上产生第一测量点128和第二测量点130。与目标尺寸大约相等的第二点130代表用于评估目标126的整体温度的良好布置。为了确保从整个目标获得温度信息，测量点可以扩展到目标之外，从而保证目标的至少全部将受到温度扫描和测量。小于目标124的第一测量点128代表了用于对更具体的位置中和更具体的位置处——即目标124的中心和照亮部分——的温度进行选择性评估的良好布置。除了如图1C所描绘的光学几何结构之外，几何光学器件可以用于对测量点的尺寸和位置以及通常的视场进行调整(加宽或聚焦)。如图1E所描绘的，也可以将温度传感器以可枢转的方式安装，以对视场、测量点等的位置进行物理调整。

图1D描绘了一种温度传感器，该温度传感器配置成用于更宽的视场，即覆盖炉灶表面的大部分——如果不是炉灶表面的全部——以及更远的区域。如所描绘的，传感器132包括视场134，该视场134可以被认为是具有与预期视场相匹配的尺寸的网格136。如所示出的，传感器132是包括下述各者的4引脚类型的：参考标签RT以及时钟线SCL、接地GND、电源电压VDD和串行数据信号SDA，所有这些被配置和布置成能够经由I/O与前述处理器电连接和通信。在操作中，借助于所描绘的视场，传感器132可以利用网格136中的相同发现表示来确定对炉灶表面138上的温度和温度分布的扫描。参照图1E，温度传感器140可以选择性地枢转142，以便将其视场144和测量点146特别地指向炉灶表面上的期望位置、比如加热元件148。

在图1F中描绘了温度传感器在厨房环境中的操作。如所示出的，炉灶表面150发出热辐射152，该热辐射152在多烟和/或潮湿的环境154中被温度传感器160收集并测量。为了便于热辐射收集，传感器160包括光学器件156，光学器件156布置成将入射辐射聚焦到光敏检测器158上并且校正任何潜在的环境障碍，该光敏检测器158然后将进入的热辐射经由放大器162和电子器件164转换成电信号。通过设计选择的方式，此处可以应用其他温度传感器布置结构，包括例如使用热电堆的布置结构。然后，电信号可以被转换成温度值，并且通过前述处理器或其他远程处理功能相对于例如菜谱步骤被进一步处理。因此，本温度传感器以非接触和远程的方式操作，从而不会对炉灶环境造成阻碍或干扰，也不会对在这种环境中操作或存在的食品、器皿等造成潜在影响或损坏。

在实施方式中并且大体参照图1G，沸腾检测系统100包括至少一个飞行时间(ToF)传感器，所述至少一个飞行时间(ToF)传感器配置成用于检测器皿存在或不存在，以及位于ToF传感器视场中的器皿中所包含的液体的液位和液位变化。如所描绘的，ToF传感器180包括发射器170，发射器170布置成将已知速度的信号发射到器皿184处并发射到器皿184中。该信号可以包括红外光。光被器皿反射并从该器皿反射，对光的反射的检测确认了器皿的存在。光可以进一步从器皿中存在的液体的表面反射出来。如所描绘的，从器皿中没有液体存在的地方开始，入射光186被器皿的内部底部190反射188。最低液体液位183基于第一入射191产生第一反射192。如果液体上升，例如上升到下一个更高的液位181，如可能在沸腾的情况下上升到下一个更高的液位，则从第二入射193产生第二反射194。同样，第三反射196和第四反射198可以由下一更高的液位178、176处的第三入射195和第四入射197产生。类似地，当液体最初从较高的液位开始并蒸发时，如可能在液体减少的情况下，上述情况将相反。在功能上，ToF传感器可以操作成静态地确定单个时间点中的单个液体液位；或者通过连续测量液体液位高度来非静态地确定一段时间内的液位高度的变化，从而产生速率或随时间的变化。该时间可以由技术人员在将本实施方式应用于特定应用时所设想的那样来设定。在任何特定的时间，到液体液位的距离可以通过下述方式来确定：分析特定发射信号171的时间与在被相应的液体液位表面(176、178、181、183、190)反射之后到传感器180的特定反射或返回信号(173、175、177、179、188)的接收时间之间的时间差。在不脱离本实施方式的精神的情况下，许多不同的分析可以应用于该计算。一种这样的计算需要将红外光的速度乘以飞行时间(到达和离开液体表面的时间)，并且然后将该乘积除以2。计时器174可以用于在红外光发出期间启动，并且运行到检测出相应的返回反射为止。前述处理器可以被适当地配置和编程以实现前述功能。

在图1H中示出了DLP的功能描绘，其中，数字光处理元件401包括DLP芯片板400，在DLP芯片板400上恰当安装且配置有处理器402、数字微镜装置(DMD)404和存储器416。来自源410的入射辐射409被滤色408，并且经由例如成形透镜406被聚焦到DMD 404上，从DMD404可以产生图像420并且该图像420被投影418到屏幕412上。如应用于本文中所阐述的实施方式，所投影的图像可以包括选定图像、字母数字文本和/或颜色等，然后所投影的图像被选择性地投影到炉灶表面的屏幕、器皿、液体和/或食品等上。

如图2A所描绘的，沸腾检测系统100可以在炉灶表面104上方安装在排气罩200的下侧部并俯瞰该炉灶表面104。在该示例布置中，对传感器视场108进行调整以对准加热元件202，从而在加热元件202的特定部分上产生测量点206。如图2B所描绘的，沸腾检测系统100可以安装在摇臂210上，以便选择性地布置在炉灶表面104上方。替代性地，沸腾检测系统可以安装在微波炉(未示出)内或下方。

图3A描绘了根据本公开的不同实施方式的沸腾检测系统100的分解图，并且图3B描绘了根据本公开的不同实施方式的沸腾检测系统100的组装图。总体参照这两个附图，布置结构100包括顶部壳体300，顶部壳体300构造成通过示例夹持件301和夹持件开口303与基部壳体314配合，夹持件和夹持件开口可以以固定的关系布置成将顶部壳体300和基部壳体314机械地固定在一起。磁体302可以布置在顶部壳体300的顶部上，以用于将如例如在图2A和图2B中所描绘的沸腾检测系统100磁性地安装，而其他安装元件可以与磁体一起使用或者代替磁体使用，其他安装元件包括粘合层、机械联接件等。

容纳在沸腾检测系统100内的元件的顺序以说明性的顺序进行阐述。板318可以包括前述单板计算机，该单板计算机布置和配置成便于与容纳在沸腾检测系统100内的其他元件电通信以及借助于无线通信与外部装置进行电通信。传感器板310还布置成与板318电通信，板318与板310一起有助于前述传感器的容纳和操作，前述传感器包括温度传感器和飞行时间传感器(未示出)。这样，传感器可以单独安装在单独的板上，或者集中布置在单个板上。

板318可以靠近传感器板310和透明覆盖件312布置在底部313上并且位于基部壳体314的范围内，透明覆盖件312覆盖基部壳体中的开口305。光学保持器316布置在传感器板310上方，光学保持器316包括用于位于其上的透镜保持器320的容纳部。在透镜保持器320内有多个光学元件，所述多个光学元件包括光学透镜326以及将光学元件锁定在透镜保持器内的锁定环328。构造成覆盖透镜保持器320并与光学保持器316配合的夹持件324布置成在固定至光学保持器316时将透镜保持器320保持就位。镜304以一定角度、比如45度布置在透明覆盖件312附近，使得照射在镜上的辐射从透镜装置反射穿过透明覆盖件并且沿炉灶表面(未示出)的方向离开开口305。DLP、比如数字光处理器显示评估模块322在本文中被布置并配置成在沸腾检测系统下方选择性地投影并显示包括实时烹饪信息的图像，其中，处理器与DLP电通信，从而生成图像并控制显示位置。DLP可以是适合于移动投影仪、器具等的紧凑、即插即用类型的。DLP的特征可以包括自己的芯片组比如DLP200(nHD)、能够支持高达30流明的光学引擎、以及8/16/24位RGB并行视频处理器接口。DLP可以是经由下侧部准备的板，并且DLP包括被布置和配置成插入前述单板计算机等中的引脚。技术人员可以进一步将DLP配置成生成自由形式和按需显示。

如技术人员将理解的，可以包括其他特征和/或替换其他特征。为了清楚起见，没有示出典型地用于将部件容纳在壳体中的形式和粘合垫圈，但是本领域技术人员将会理解，这些形式和粘合垫圈被包括和布置在沸腾检测系统100内。

根据本文所描述的实施方式，现在将描述沸腾检测系统的操作。沸腾概况检测需要获得与液体的温度以及液体的液位及其变化有关的数据，以及从液体内向上冒出的气泡对液体的液位的干扰状况。温度传感器用于检测水温，并且ToF传感器用于确定液体的状态。

如图4A所描绘的，器皿400布置在器具404的加热元件402上。沸腾检测系统100包括两个传感器，即第一ToF传感器410以及第二ToF和温度组合传感器408。出于说明的目的，ToF传感器与温度传感器被描绘为组合单元。如所示出的，组合的ToF和温度传感器408包括第一视场406，而ToF传感器410包括第二视场412。传感器(408、410)布置在器皿400上方，使得容纳在器皿400内的水414落入两个传感器的视场(406、412)内。因此，可以使用温度传感器408来检测水414的温度，同时通过ToF传感器410来测量ToF传感器410与液体表面418之间的第一距离416(例如为694mm)以及液体表面418与基于器皿底部(或者替代性地加热元件或炉灶表面等)422之间的第二距离420(例如为60mm)。可以经由传感器器皿底部距离的先验知识并减去第一距离416来进行这种测量。温度和距离数据可以被传送到处理器，并且这种数据的检测可以在选定的时间T之后重复。这种时间可以为大约几毫秒、几百毫秒以及应用于特定情况(例如，器皿类型或液体类型)和/或环境所需要和规定的其他时间。如图4B所示，在时间T之后，液体液位已经发生变化424，其中，说明性高度上升了例如40mm。前述处理器(未示出)被恰当地布置和配置成接收数据，并且经由适当的编程、配置和布置来确定液体液位随时间的变化率。当高度向上和/或向下的变化率在时间T内等于或大于5mm的绝对值时，确定为硬煮沸的沸腾概况。当变化率在时间T内小于5mm时，则确定为软煮沸的沸腾概况。其他的绝对值可以根据具体应用的规定来执行。

处理器可以进一步配置成出于温度控制和安全目的将器具自动地接合。例如，处理器可以根据时间以及关于菜单的制备步骤而设置理想的液体液位高度、沸腾概况和温度。然后，可以使处理器及时确定当前时间点的理想的液体液位、液位高度、沸腾概况和温度，并且然后将理想的液体液位、液位高度、沸腾概况和温度与实际的液体液位、液位高度、沸腾概况和温度进行比较，以便确定差异，从而通过处理器经由前述通信模块有线或无线地对如可能受到的影响的器具热量设定的适当调整来进行迅速的补救。这可以通过用于当前和后续菜单制备步骤的反馈回路来进行重复。替代性地，前述反馈回路可以应用于没有任何特定菜单的用户简单期望的理想温度。然后，处理器将被恰当地配置成从用户和/或器具接收理想温度的指示，影响实际温度、沸腾概况和/或温度的及时确定，并且通过改变器具设定来影响相应的变化，以便通过减小理想与实际之间的任何确定的差异来达到和/或保持理想状况。对于前述各者中的任一者的理想和实际可以包括前述温度、沸腾概况和液体液位中的一者或更多者。

处理器可以进一步配置成传达下一个菜单制备步骤和/或用于进行该步骤所需的动作。这可以进一步响应于在执行菜单期间的特定时间已经发生的特定温度、液位和沸腾概况检测，这可以指示当前制备步骤已经完成或将要完成和/或偏离到需要主厨信息和/或对热量应用、热量生成等的特定干预的程度。

此外，可以将测得的数据与这样的阈值进行比较，该阈值与需要的、不需要的和/或危险的状况相关。例如，牛奶的快速沸腾可以被预编程到处理器中，以用于处理器来控制该器具，以便使牛奶沸腾，直到已经检测到特定的泡沫水平、温度等并且然后迅速且自动地关闭该器具为止。同样，用户可以指示处理器不要让当前在器具炉灶表面上烹饪的液体沸腾或达到特定的沸腾概况，并且在处理器检测到沸腾状况或特定的沸腾概况的情况下，处理器自动减少热量的产生。这可以应用于面食的烹饪，以及对由于沸水引起的泡沫上升的自动检测，并且通过减少器皿下方的热量来自动减少泡沫。处理器还可以设置有描述危险情况的参数(例如，沸溢状况、可燃油温和液位状况等)，并且在检测到这种参数的情况下，处理器可以启动预防和/或补救措施，比如将器具安全关闭以及引入其他预防或补救措施，其他预防或补救措施包括引入抑制材料、发出警报和自动寻求帮助。其他这样的措施可以包括声音警报、视觉警报、器具安全关闭以及影响加热元件处的热量生成中的至少一者，影响加热元件处的热量生成通过指示器具炉灶开始、增加、减少或停止加热元件处的热量生成来进行。这种指示可以是连续的，也可以相应地改变。

沸腾检测系统还可以向用户显示信息，该信息直接显示在液体、器皿、器具和/或其他表面上。该信息可以包括字母数字文本、颜色和图像，其中，在图5中描述了该信息的示例。如所示的，图像500包括已经检测到沸腾的文本信息502，并且与前述一致，器具炉灶表面的加热元件已经被关闭(504)，以防止在其目前的热量生成水平上继续施加热量而产生不需要的后续步骤。这种通信不限于所描绘的图像，并且可以包括有线或无线通信的电子信息、声音警报等。可以投影包括温度、持续时间、液位、沸腾概况等之类的其他信息。这种投影可以在器皿内的液体上、炉灶表面上或其他表面上形成。

根据本文所公开的实施方式的本沸腾检测系统可以根据图6A至图6D中所描绘的步骤进行操作。整个方法开始(开始，600)并进行到对在炉灶表面上进行烹饪的器皿中容纳的液体的当前液体温度601进行测量。然后测量当前液体液位(602)，随后确定液体液位在时间T内的变化率(603)，该变化率将从连续测量中获得。然后可以至少基于液体温度、当前液体液位和液体液位的变化率来确定沸腾概况(604)。描绘了两个沸腾概况的确定，在图6B中描绘了第一个沸腾概况(软煮沸和硬煮沸，连接符A)，并且在图6C中描绘了第二个沸腾概况(沸溢，连接符B)。所述两个连接符由虚线箭头连续描绘，尽管所述两个连接符的性能顺序是设计选择的问题。在确定了沸腾概况之后，如由虚线箭头626和来自沸腾概况确定的连接符E所描绘的，询问是否应该提供烹饪支持(624)，烹饪支持通过例如前述的热量调整来实现所需的沸腾概况。如果该询问的答案为否定，则该方法循环回到开始(600)。如果该询问的答案为肯定(615)，则该方法继续通过连接符C来提供烹饪支持(607)，并且然后结束(646)。替代性地，该方法可以循环回到先前的步骤来代替结束，这将在下文中进行详细描述。

图6B描绘了用于确定沸腾概况是否可以包括软煮沸或硬煮沸的方法。如所描绘的，该方法经由连接符A开始(605)，并且继续到确定液体的温度是否等于或超过液体的沸点(609)。在确定温度下降为低于沸点的情况下(610)，则沸腾概况被理解并确定为未沸腾，并且该方法经由连接符E(660)返回到如图6A所描绘的上述步骤。在液体温度被确定为等于或大于液体的沸点的情况下(611)，该方法继续确定液体液位在时间T内的变化率是否大于或等于5毫米(612)。时间和距离可以选择性地设置成对应于特定的液体、器皿、烹饪状况等。如果询问612的结果为肯定(615)、即变化率等于或大于5毫米，则可以理解并确定存在硬煮沸，并且因此沸腾概况为硬煮沸(616)。该方法然后进行到下一确定，即沸腾概况是否可以是沸溢(经由连接符B，606)。同样，如果询问612的结果为否定(613)、即变化率等于或小于5毫米，则可以理解并确定存在软煮沸，并且因此沸腾概况为硬煮沸(614)。至此，该方法然后进行到下一个询问、即沸腾概况是否可以是沸溢(经由连接符B，608)。

在图6C中，描述了用于确定沸腾概况是否可以包括沸溢的方法。从连接符B开始(606)，该方法继续进行询问(609)，与图6B中一样，该询问为液体温度是否超过液体的沸点(609)。在没有超过沸点的情况下(610)，则沸腾概况被理解为不再沸腾，因此沸腾概况被确定为没有沸腾，并且该方法经由连接符E(660)返回到图6A中所描绘的步骤。在温度超过沸点的情况下(611)、即询问609的答案为肯定的情况下，则进行确定当前液体液位是否小于或等于其中容纳液体的器皿部分的深度(612)。在询问612的答案为否定的情况下(617)，则认为存在沸溢(双重否定)，并且沸溢概况被确定为包括沸溢(614)。然后产生警报(656)以至少警告用户沸溢的沸腾概况。警报可以包括描绘的图像、声音警报、电子信息和/或预防或补救措施。该方法然后通过连接符E(660)返回到关于图6A所论述的前述步骤。在询问612的答案为肯定的情况下(618)，该方法继续询问当前的液体液位变化率是否会导致液位在时间T内超过器皿深度(620)，该时间由特定应用设定。如果液位被确定为超过器皿深度(619)，则理解并确定存在显著的沸溢，并且沸腾概况被设置为沸溢(614)，并且产生警报(656)。该方法然后沿着连接符E(660)进行。如果询问620的结果为否定(622)，则理解并确定不存在显著的沸溢，并且该方法经由连接符E(660)返回。

回到图6A，在连接符E(660)处，询问是否寻求烹饪支持(624)。虚线箭头626指示了从沸腾概况确定继续到询问624。在确定不寻求或不需要支持的情况下(616)，如可能来自用户或器具输入(或缺少用户或器具输入)，该方法返回到开始。在确定寻求支持的情况下(615)，该方法经由连接符C(607)继续到图6D中所描绘的步骤。

从连接符C(607)开始，图6D的步骤继续将烹饪概况存储在存储器中(630)，或以其他方式使其可用。这种概况可以由前述处理器获得：有效地记录一段时间内变化的温度、液体液位和液体液位变化率，并且/或者通过下载或用户/器具输入来获得这种信息。这种信息包括在选定时间或烹饪持续时间的理想温度、液体液位和液体液位的变化率，这可以基于菜单或其他输入。该方法然后继续进行下述三个确定中的至少一者(通过虚线描绘的)：即632(a)确定当前液体温度与理想温度之间的差异；632(b)确定当前液体液位与理想液体液位之间的差异；以及632(c)确定当前液体液位的变化率与理想液体液位的变化率之间的差异。在没有检测到前述差异中的任何差异的情况下(644)，通过连接符F(634)进行下一个询问、即当前菜单或用户/器具选定的烹饪概况是否结束(636)。在对询问636的答案为肯定的情况下638，该方法经由连接符D(608)返回到整个方法的开始。在询问642的答案为否定的情况下(640)，该方法通过连接符C(607)返回到局部的开始，以重复该过程。返回三个询问632(a)、632(b)和632(c)，在检测到任何相关差异的情况下，询问是否应该存在食品(642)。这种确定可能受到处理器询问相关菜单步骤或用户/器具输入的影响。在询问642的结果为否定644的情况下，处理器影响器具处的热量调整(647)以便减少或消除检测到的差异。在询问642的结果为肯定的情况下(645)，进行下一个询问(648)、即食品是否实际存在于液体中或被放入液体中，该确定是通过检测被连续检测的液体液位差来进行的，该液体液位差指示食品的添加，食品的添加在液体被如此放入的食品的质量取代的情况下将是已知的。这种放入的时间也可以被确定，并与相应的菜单步骤或用于确认的其他输入进行比较(未示出)。在询问648的答案为肯定的情况下(650)，执行前述热量调整的步骤647，尽管考虑了当前的食品，随后经由连接符C(607)返回到局部开始。在对询问648的答案为否定的情况下(652)，则产生(656)合适的警报(654)，随后经由连接符C返回到开始(607)。警报可以采取视觉和/或声音显示的形式、以及关于添加食品的要求的传达文本或其他类型的信息。除了考虑目前的食品或作为考虑目前的食品的替代方案，该方法还可以通过考虑器皿类型、器具类型、烹饪环境和其他此类因素来应用。

本实施方式的通信功能可以包括网络和通信芯片，即如技术人员所设想的使用多种技术并支持不同类型的串行和无线技术的半导体集成电路。本实施方式的处理器功能可以被设置成经由存储接口与一个或更多个存储器装置、比如RAM或ROM进行通信。存储接口可以连接至存储器装置，存储器装置包括但不限于存储驱动器、可移动磁盘驱动器等，存储器装置采用诸如串行高级技术附件、集成驱动电子器件、IEEE-1394、通用串行总线、光纤通道、小型计算机系统接口等连接协议。存储驱动器还可以包括磁鼓、磁盘驱动器、磁光驱动器、光驱、独立磁盘冗余阵列、固态存储器装置、固态驱动器等。存储器装置可以存储程序或数据库部件的集合，包括但不限于操作系统、用户界面应用、用户/应用数据(例如，本公开中论述的任何数据变量或数据记录)等。

将理解的是，为了清晰起见，以上说明已经参照不同功能单元和处理器描述了本文所述技术的实施方式。然而，显而易见的是，在不背离本文所述的技术的情况下，可以使用不同功能单元之间的任何合适的功能分布。因此，对特定功能单元的引用仅被视为对用于提供所述功能的合适装置的引用，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。

本说明书已经描述了通过显示和传达实时烹饪信息的方式来改善炉灶使用的系统和方法，该系统和方法是因关注安全和食品制备而产生的。阐述了所示出的步骤以说明所示的示例性实施方式，并且应该预期到，前进的技术发展将改变执行特定功能的方式。这些示例呈现在本文中用于说明的目的而非限制的目的。此外，为了便于说明，已经在本文中任意限定了功能构建块的边界。可以限定替代性的边界，只要适当地执行指定的功能及其关系即可。基于本文中所包含的教示，替代方案(包括本文中描述的那些方案的等同方案、扩展、变型、差异等)对于相关领域的技术人员将是明显的。这样的替代方案落入所公开实施方式的范围内。

本公开内容和示例意图仅被认为是示例性的，所公开的实施方式的真正范围由权利要求来指示。

Claims (19)

1.一种沸腾检测系统，所述沸腾检测系统用于对器具上的器皿中的液体的沸腾概况进行检测，所述器具对所述器皿产生热量，所述系统包括：

·非接触式的温度传感器，所述温度传感器布置成使得所述器具处于所述温度传感器的视场内，所述温度传感器配置成生成包括所述液体温度的第一输出；

·飞行时间传感器，所述飞行时间传感器布置成使得所述器具处于所述飞行时间传感器的视场内，所述飞行时间传感器配置成检测液体液位并生成包括所述液体液位的第二输出；以及

·处理器，所述处理器布置成与所述温度传感器和所述飞行时间传感器通信，所述处理器配置成接收所述第一输出和所述第二输出、确定所述第二输出的变化率并且基于所述第一输出、所述第二输出和所述第二输出的所述变化率来确定所述沸腾概况。

2.根据权利要求1所述的沸腾检测系统，其中，所述处理器还配置成：

·确定所述第一输出是否超过所述液体的沸点；

·确定所述第二输出的所述变化率是否超过5毫米；

·当所述第一输出超过所述沸点且所述变化率超过5毫米时，确定为硬煮沸的沸腾概况；并且

·当所述第一输出超过所述沸点且所述变化率不超过5毫米时，确定为软煮沸的沸腾概况。

3.根据权利要求1所述的沸腾检测系统，其中，所述处理器还配置成：

·确定所述第一输出是否超过所述液体的沸点；

·确定所述第二输出的所述变化率是否超过所述器皿的液体容纳部分的深度；

·当超过所述沸点并超过所述深度时，确定为沸溢的沸腾概况；并且

·当超过所述沸点而未超过所述深度时，确定为显著沸溢的沸腾概况。

4.根据权利要求3所述的沸腾检测系统，还包括与所述处理器通信的通信模块，所述通信模块配置成使能够在所述处理器与所述器具和外部通信装置中的至少一者之间进行有线通信和无线通信中的至少一者。

5.根据权利要求4所述的沸腾检测系统，其中，所述处理器还配置成根据食品制备菜单的至少一个步骤来确定和存储用于食品制备的当前的烹饪概况，所述烹饪概况包括所述第一输出、所述第二输出和所述第二输出的所述变化率中的至少一者。

6.根据权利要求5所述的沸腾检测系统，其中，所述处理器还配置成：

·进行下述确定中的至少一者：确定所述第一输出与根据所述至少一个步骤的温度之间的差异；确定所述第二输出与根据所述至少一个步骤的液体液位之间的差异；以及确定所述第二输出的所述变化率与根据所述至少一个步骤的变化率之间的差异；并且

·调整生成的热量，以减小所述差异。

7.根据权利要求6所述的沸腾检测系统，其中，所述处理器还配置成：

·确定所述第二输出是否下降为低于阈值，其中，所述阈值包括安全烹饪水平；并且

·当所述输出下降为低于所述安全水平时，产生警报，其中，所述警报包括声音警报、视觉警报、器具安全关闭以及影响加热元件处的热量生成中的至少一者，影响加热元件处的热量生成通过指示所述器具炉灶开始、减少或停止所述加热元件处的热量生成来进行。

8.根据权利要求7所述的沸腾检测系统，其中，所述处理器还配置成基于所述第二输出的所述变化率来检测所述液体内的食品的存在。

9.根据权利要求1所述的沸腾检测系统，还包括数字光处理器，所述数字光处理器与所述处理器通信并且布置成将由所述处理器生成的图像描绘在所述器具、所述器皿和所述液体中的至少一者上；并且其中，所述图像包括下述各者中的至少一者：基于所述第一输出、所述第二输出、所述第二输出的所述变化率中的至少一者的字母数字字符、颜色和图像、警报和预防或补救措施。

10.根据权利要求1所述的沸腾检测系统，还包括安装元件，所述安装元件构造成将防火系统安装在微波炉内或微波炉下方，或者安装在所述器具上方、在排气罩和摇臂中的至少一者内。

11.一种用于对器具上的器皿中烹饪的液体的液体沸腾概况进行检测的方法，所述器具向所述器皿产生热量，所述方法包括以下步骤：

·测量所述液体的温度；

·测量所述液体的液体液位；

·确定所述液体液位的变化率；以及

·基于所述温度、所述液体液位和所述液体液位的所述变化率来确定所述沸腾概况。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述温度超过所述液体的沸点并且所述变化率大于5毫米时，所述沸腾概况为硬煮沸；并且当所述温度超过所述液体的沸点并且所述变化率小于5毫米时，所述沸腾概况为软煮沸。

13.根据权利要求11的方法，还包括以下步骤：

·确定所述第一输出是否超过所述液体的沸点；

·确定所述第二输出的所述变化率是否超过所述器皿的液体容纳部分的深度；

·其中，当超过所述沸点并且超过所述深度时，所述沸腾概况为沸溢；并且

·其中，当超过所述沸点并且没有超过所述深度时，所述沸腾概况为显著沸溢概况，

其中，当所述温度超过所述液体的沸点并且所述液体液位超过所述器皿的液体容纳部分的深度时，所述沸腾概况为沸溢。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：根据食品制备菜单的至少一个步骤，确定用于食品制备的当前的烹饪概况并将所述烹饪概况存储到存储器中，所述烹饪概况包括所述第一输出、所述第二输出和所述第二输出的所述变化率中的至少一者。

15.根据权利要求14所述的沸腾检测系统，还包括以下步骤：

·进行下述确定中的至少一者：确定所述第一输出与根据所述至少一个步骤的温度之间的差异；确定所述第二输出与根据所述至少一个步骤的液体液位之间的差异；以及确定所述第二输出的所述变化率与根据所述至少一个步骤的变化率之间的差异；以及

·调整生成的热量，以减小所述差异。

16.根据权利要求15所述的沸腾检测系统，还包括以下步骤：

·确定所述第二输出是否下降为低于阈值，其中，所述阈值包括安全烹饪水平；以及

·当所述输出下降为低于所述安全水平时，产生警报，其中，所述警报包括声音警报、视觉警报、器具安全关闭和减少热量生成中的至少一者。

17.根据权利要求16所述的沸腾检测系统，还包括以下步骤：基于所述第二输出的所述变化率来检测所述液体内的食品的存在。

18.根据权利要求11所述的沸腾检测系统，还包括以下步骤：

·在所述器具、所述器皿和所述液体中的至少一者上描绘出图像，其中，信息包括下述各者中的至少一者：基于所述第一输出、所述第二输出、所述第二输出的所述变化率中的至少一者的字母数字字符、颜色和图像、警报和预防或补救措施。

19.根据权利要求11所述的沸腾检测系统，还包括以下步骤：基于粘附、磁性和机械联接中的至少一者来安装所述沸腾检测系统。