CN1258475A - 电压力锅 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电压力锅,含有锅身、锅盖、加热装置和自动控制装置,所述自动控制装置包括磁性限压阀、磁检测元件和其放大电路、单片机、继电器电路、和电源电路;其中,磁检测元件将磁性限压阀的运动转化为电信号,并通过与之相连的放大电路将电信号传给单片机,单片机根据其中的程序控制与之相连的电源电路和继电器电路。该电压力锅具有控制稳定可靠、使用安全方便、成本低、使用寿命长和工艺难度小的特点。

Description

电压力锅

本发明涉及一种电压力锅，特别是，涉及一种自动控制的电压力锅，所述电压力锅主要用于日用烹饪，如烹煮、煎炸、熬炖等，此外，还可以用于医用消毒。

压力锅领域是一个看似简单，而实则复杂的领域；其简单是因为人们几乎每天都在使用，是一种最平常的加热器具；而其复杂却体现在几十年来，许多人致力于对自动控制、安全可靠的压力锅的研究，却至今鲜有此类产品以成熟商品的面目理想地问世。压力锅与普通加热器具不同，与其作用有关的不仅有温度，而且有压力，使得控制的难度增加；并且由于它与人民生活休戚相关，因而，对其作为压力容器的安全性、工艺的合理性、操作方便性以及使用寿命有特别高的要求，且要适于大批量生产，成本低廉，以上都是影响其发展的因素。

1990年前后，人们对电压力锅的控制主要采用的是在锅底加磁钢温度开关的方法，即当锅内达到一定温度时，磁钢失去磁性，以此切断加热的电源，此类方法的缺点在于每个磁钢的居里温度点不同，大规模生产时难以控制；且用单独测温的方法不能很好控制温度，导致此类电压力锅没有成为商品。

后来，人们在经历了一系列失败后，抛弃了单纯测温的方法，为此，有人开始把开关装入限压阀中，如CN90208453.4(题目《带有联锁装置的压控式电压力锅》)和CN87209002.7(题目《压力锅加热自动控制装置》)等，这些设计都是将传感器接在限压阀的喷气口处，而不论是加开关，还是加传感器等其它部件，在工艺上都不合理，这是因为在锅顶限压阀部位根本没有合适的空间安装其它部件，且即便安装上，则这些部件及其导线不易清洗，容易损坏，是安全操作的大敌，故仍无法形成商品；所以，在该领域普遍认为，在限压阀已经没有可以做文章的地方。

此外，电压力锅还有采用定时器控制方式的，即用户根据自己的判断来设定加热时间，时间一到，电压力锅停止加热，此类压力锅的缺点在于安全系数低，且使用效果不理想：设定时间短，则烹食效果差；时间过长，则易爆炸；而影响加热时间的因素又很多，如电压、发热盘电阻值的偏差、锅内水量和食物量的大小等均会起作用。

至于王永光等人所申请的一系列专利，例如CN86201789、CN87209866、CN96219579等，主要以弹性膜盒或类似弹性元件为控制手段，但在大批量生产时，加工难度大，其一致性不容易达到，且该锅的寿命，特别是锅的寿命和操作的安全性直接取决于弹性膜盒的寿命，即不论是弹性膜盒还是弹簧，其作为金属制成的弹性元件都存在机械疲劳问题，而其弹力的改变必将引起锅内压力的改变，易导致压力控制不准，这构成了使用中的重要隐患。

本发明的目的在于提供一种安全可靠、工艺合理、操作方便和使用寿命长的电压力锅，且该锅要适于大批量生产，成本低廉，能够真正成为成熟的商品。

为此，发明人独辟蹊径，首次提出磁性限压阀的概念，以及将普通限压阀与传感器合二为一的思想，从而，巧妙且突破性地克服了现有技术中的一系列缺陷。具体来说，把限压阀制成磁性的限压阀，并放在磁检测元件能够检测的有效范围内；当电压力锅内压力达到一定值时，蒸汽推动限压阀运动(主要是振动)，使限压阀与磁检测元件间有相对运动，从而产生感应电信号，再将该信号放大后输入单片机，单片机根据其中的程序，对电压力锅的操作进行控制。

本发明是这样实现的：所述自动控制电压力锅含有锅身、锅盖、加热装置和自动控制装置，其特征在于所述自动控制装置包括磁性限压阀、磁检测元件和其放大电路、单片机、继电器电路、和电源电路；其中，磁检测元件将磁性限压阀的运动转化为电信号，并通过与之相连的放大电路将电信号传给单片机，单片机根据其中的程序控制与之相连的电源电路和继电器电路。

尽管通过对现有技术的表述，可以发现，单纯采用测温方法时，对电压力锅的控制灵敏度是不能满足要求的；但是，由于电压力锅要作为一个成熟的商品面市，就应该考虑到实际使用中有可能出现的各种问题，如人为的错误操作和一些不可知的可能带来安全问题和影响控制可靠性的因素，所以，在本发明的优选技术方案中，将测温作为测压的辅助方式加强电压力锅的自动控制能力以确保其安全性和可靠性，这时的使用效果更理想。

因此，在上述的优选技术方案中，电压力锅控制器还包括温度传感器和其转换电路，温度传感器通过相应转换电路与单片机相连；或者电压力锅控制器还包括温度开关，该温度开关与加热装置和电源电路相连。

在测温和测压同时进行的优选技术方案中，如果使用温度传感器，各个部件是这样工作的：温度传感器将温度信号转化为电信号，经转换电路2将信号转换为单片机可识别的电信号，单片机1根据该信号判断温度是否达到预定温度，一旦达到，单片机1输出信号给继电器电路，断开电源，停止对加热盘供电；否则继续加热。当锅内压力达到一定值时，磁性限压阀4开始振动，其振动产生交变磁场，交变磁场被磁检测元件转化为电信号，通过其相应的放大电路将信号传给单片机1，单片机1根据该信号判断压力是否达到预定值，一旦达到，则控制压力锅进入保压阶段；保压时间结束后，单片机1继续控制压力锅，使其处于保温阶段。

如果使用温度开关，各个部件是如下工作的与前者的不同之处在于：当锅内压力达到一定值时，当然在正常情况下，压力传感器可以接收到压力信号使正常的控制得以完成；但是，如果出现意外情况，造成压力传感器失灵，温度开关17可以根据锅内温度直接断开加热电源使加热停止，防止意外发生。

此外，为提高安全系数，还可以同时包括温度传感器及其转换电路和温度开关。

本发明中的单片机也可以用触发电路代替。

以下是对技术方案的说明：

本发明中单片机的作用是对磁检测元件传来的压力的电信号(如果辅以测温手段时，还包括温度传感器传来的温度电信号)作出判断，通过其中的程序控制电压力锅使其处于停止状态、加热状态、保压状态、保温状态以及定时状态等。此外，必要时，还可以根据锅内食物或消毒物品的种类和多少采取不同的加热时间、加热功率和保压时间等。一般市售的单片机都适用于本发明，例如英特尔公司和菲利浦公司的MS51系列(8位机)、MS96系列(16位机)等；日立公司的H400系列(4位机)、H8/300L系列(8位机)、H8/300H系列(16位机)等；三星公司的KS56、KS57系列(4位机)和KS88系列(8位机)等。

限压阀是目前所有压力锅都采用的基本压力控制装置，通常有两种：重锤式或弹簧式，其作用是在锅内压力达到预定值时通过排放多余蒸汽达到泄压目的。本发明的磁性限压阀是指具有磁性的限压阀，它可以将磁性物质装在通常所用的限压阀上，也可以用磁性材料制成限压阀。在本发明中，磁性限压阀不仅起上述普通限压阀的泄压作用，而且，更重要的是起到压力传感器的作用。磁性限压阀应安装在磁检测元件进行检测的有效范围内，例如，如果用线圈作磁检测元件，可以使限压阀位于线圈内部、下部或上部；优选在内部；如果用霍尔传感器或干簧管，则只需装在附近：上方、下方或旁边。

磁检测元件，又称磁敏传感器，可以采用本领域公知的磁敏检测元件，例如包括(1)线圈，(2)线性霍尔传感器，(3)线圈和开关式霍尔传感器(又称霍尔开关)，(4)线圈和干簧管，(5)磁敏电阻，(6)磁敏三极管，(7)磁敏二极管等；优选使用(1)、(2)或(3)；最优选(2)或(3)。

开关式霍尔传感器和线性霍尔传感器都属于霍尔传感器，开关式霍尔传感器是由霍尔元件、放大器、整形电路及集电极开路输出等集成在一起形成的器件；线性霍尔传感器的输出电压与外加磁场强度呈线性关系，分单端输出和双端输出两种。当采用开关式霍尔传感器或干簧管时，必须将其与线圈系统配合使用；当采用线性霍尔传感器时，可以不需要线圈系统；这时因为线性霍尔传感器不仅可以检测磁场的有无，还可以检测磁场的大小；而开关式霍尔传感器或干簧管只能检测出磁场有无。不仅是线性霍尔传感器，当使用磁敏电阻、磁敏三极管或磁敏二极管等其它磁敏元件时，线圈也是可有可无，优选单独使用上述元件以降低成本是本领域公知的。

具体的作用过程如下：在以(3)线圈和开关式霍尔传感器或(4)线圈和干簧管作为磁检测元件时，将线圈通过放大电路与单片机相连，并将开关式霍尔传感器或干簧管直接连接在单片机上；在操作开始时，由开关式霍尔传感器或干簧管检测限压阀附近有无磁场存在，如果没有磁场，通常是磁性限压阀未安装好，这时单片机控制使加热不能进行；如果有磁场，此时单片机控制加热装置开始加热；在加热过程中，开关式霍尔传感器或干簧管时刻对磁场的有无进行检测，一旦磁场消失，单片机立即使加热停止，以防因人为的错误操作或其它不可知因素对安全造成影响；当加热到锅内压力达到预定值时，限压阀开始振动，由线圈检测出磁场的变化，并将信号传给单片机，单片机将锅的加热阶段转化为保压状态，保压时间过后，锅进入保温状态，直至烹饪结束。当以(2)线性霍尔传感器作为磁检测元件时，是将线性霍尔传感器通过其放大电路与单片机相连；线性霍尔传感器独立完成对磁场有无和大小变化的检测，并将信号通过放大电路传给单片机，单片机根据其信号作出判断控制电压力锅使其依次处于加热状态、保压状态和保温状态；或者是处于停止操作状态。

本发明中的锅身、锅盖和加热装置皆是本领域通用的，在其中还可以装有本领域公知的辅助部件：手柄、安全阀、止推阀、排气孔、按键、显示器(可以是液晶的、数码管的或VFD的等)、蜂鸣器、旋钮等等。加热装置包括底部，或底部和周围同时加热使用的加热装置，通常是指加热盘，以及电磁感应加热器和电阻丝等；锅身可以是一层，也可以是多层，如做成内锅和外锅；锅盖可以是一层，但优选将其做成内锅盖和外锅盖，可以将磁检测元件装在外锅盖上，在放上磁性限压阀时，该磁性限压阀则位于内锅盖上，这样在盖上两层锅盖后，正好使磁性限压阀位于磁检测元件的有效检测范围内，例如，可以正好让线圈将磁性限压阀扣在线圈内部；并且，这样也可以方便安全操作。当然，如果只使用一层锅盖，对于本领域普通技术人员而言，也同样可以公知手段完成发明目的。

所述电源电路和继电器电路皆为本领域公知的常规电路，其中继电器电路的用途在于控制对电压力锅发热盘的供电。

当辅以对温度的测量时，所述温度传感器可以是热敏电阻，也可以是半导体温度传感器；如果采用热敏电阻，则其相应转换电路是包括电阻—频率转换电路的电路；如果采用半导体传感器，这其相应转换电路是指本领域公知的包括放大电路和AD转换电路等的电路；优选在相应转换电路中还包括滤波电路。温度传感器可以放在电压力锅的上部、底部或侧面。其个数可以是一个或多个，优选一个或二个。

当采用触发电路代替单片机时，所述触发电路可以是市售JK触发器，也可以是本领域技术人员用分立器件搭成的现有技术中的公知电路。

必要时，本发明电压力锅还可以装有语音提示系统。

综上所述，可以发现，本发明的巧妙构思在克服以往电压力锅的缺陷方面可以称作是突破性的飞跃，同时，我们又可以从其缜密的方案中，发现这是一项控制稳定可靠、使用安全方便的成熟的技术方案，并可以达到较长使用寿命；又因其成本低且工艺难度小，所以适合于大规模商品化生产。

以下结合附图进一步详细说明本发明，但并非限制其保护范围；在本发明的保护范围内，本领域普通技术人员可以据此作出多种变形。

图1是电压力锅总图。

图2是包括线圈及其放大电路、开关式霍尔传感器、单片机、继电器电路、LCD显示器和二个温度传感器的电压力锅控制装置电路图。

图3是包括线性霍尔传感器及其放大电路、单片机、继电器电路、LCD显示器和一个温度传感器的电压力锅控制装置电路图。

图4是包括线圈及其放大电路、单片机、继电器电路、LCD显示器和温度开关的电压力锅控制装置电路图。

需要说明的是，虽然未在图中表示出，但图2、3和4所述控制装置中还包括磁性限压阀。

附图中符号含义如下：1：单片机，2：转换电路，3：线圈，3a：线圈的放大电路，4：磁性限压阀，5：开关式霍尔传感器，5a：线性霍尔传感器及其放大电路，6：止推阀，7：内锅盖，8：内锅体，9：发热盘，11：温度传感器1，12：温度传感器2，13：锅体外壳，14：外锅盖，15：排气孔，16：手柄，17：温度开关，18：蜂鸣器电路，19：继电器电路，20：按键电路，21：液晶显示器，R：电阻。

实施例1(图1)：

在图1所示的电压力锅中，两个温度传感器11和12分别放于锅体的外壳13内，并使温度传感器与内锅的外侧壁接触良好；温度传感器11和12不断地将温度信号传给转换电路2，再由转换电路2将信号转换成单片机1可以识别的信号。单片机1和转换电路2以及液晶显示器21都在一块电路板上，该电路板装于外锅壳13侧壁的内部；磁性限压阀5装于内锅盖7的上部，线圈3装于外锅盖14内，使磁性限压阀4位于线圈3的下部，并将开关型霍尔传感器5或干簧管也装在外锅盖14内，线圈3通过导线连接到位于锅体外壳13内的放大电路3a，放大电路3a连接单片机1，当外锅盖14闭合时，在正常的情况下，磁性限压阀4的磁场能作用于开关型霍尔传感器5或干簧管。单片机1随时接收开关型霍尔传感器5或干簧管的信号，并通过对该信号的检测，判断磁性限压阀4的状态是否正常。如果磁性限压阀4的状态不正常，则该压力锅不能加热。

位于锅底部的温度开关17是防止线圈3部分失灵而设置的，当温度达到某一温度时，温度开关将17断开，由于与发热盘9是串连的，所以可以达到停止加热的目的。

实施例2(图2)：

图2中液晶显示器21与单片机1相连，蜂鸣器电路18、继电器电路19、按键电路20都与单片机1相连接，线圈3与放大电路3a相连接，放大电路3a与单片机1相连接。

液晶显示器21将显示电压力锅所处的状态、定时的时间、所烹调食品的种类。继电器电路19是控制发热盘9的加热与否，若继电器导通，则发热盘9加热，若继电器不导通，则发热盘9不加热。

按键电路20是使用者将必要的指令输入单片机的器件，使用者可以通过按键20确定定时的时间以及对应的烹调程序。

温度传感器11和12连接转换电路2，转换电路2连接单片机1。温度传感器11和12将温度信号变为电信号，转换电路2是将该电信号转换为单片机1可以识别的信号，单片机1根据此信号判断温度是否达到。若达到确定的温度则单片机1控制继电器电路19断开发热盘9的供电，使温度不再升高。线圈3连接放大电路3a，放大电路3a连接单片机1，当锅内的压力达到一定值时，磁性限压阀4则产生运动(主要是振动)，线圈3产生感应电动势，该电动势经放大电路3a将信号放大后输入单片机1，单片机1根据其信号判断锅内的压力已到，单片机1通过继电器电路19切断对发热盘9的供电，使发热盘9停止加热，当烹调过程结束时，单片机将信号输入蜂鸣器电路18使蜂鸣器产生提示音。开关型霍尔传感器5与单片机1相连接。开关型霍尔传感器5是为了测磁性限压阀4的有、无而设计的，当开关型霍尔传感器5没有测得磁性限压阀4的磁场，不论怎样输入指令，单片机1均不会接通发热盘的电源。这一措施是为保证锅的安全性而设计的。

实施例3(图3)：

图3中，线性的霍尔传感器5a及其放大电路取代了图二中的线圈3及其放大电路和开关型霍尔传感器5，其它部分与图二相同。

其中，线性的霍尔传感器及其放大电路5a连接单片机1，线性霍尔传感器与开关型霍尔传感器5的区别是线性霍尔传感器5a不仅能测得磁场的有、无，而且能测得磁场的大小，而开关型霍尔传感器5只有两个状态，即只能确定磁场的有或无。

采用线性霍尔传感器及其放大电路，当单片机1接到启动指令时，单片机1通过线性霍尔传感器及放大电路5a判断磁性限压阀4的磁场是否存在，若该磁场不存在，则单片机拒绝加热的指令。若有磁性限压阀4的磁场存在则给发热盘9接通电源，对内锅开始加热。当锅内的压力达到一定值时，磁性限压阀4与线性霍尔传感器5之间产生相对运动。使得线性霍尔传感器及其放大电路5a输出的信号有所变化。单片机1根据其变化判断锅内的压力已达要求，开始转入保压状态。

实施例4(图4)

图4与图2的区别在于用温度开关17取代图2中的温度传感器11和12以及转换电路2，当温度超过温度开关的限定值时，温度开关17直接切断对发热盘9的供电，而不是通过单片机1和继电器电路19。

Claims (10)

1、一种电压力锅，含有锅身、锅盖、加热装置和自动控制装置，其特征在于，所述自动控制装置包括磁性限压阀、磁检测元件和其放大电路、单片机、继电器电路、和电源电路；所述磁检测元件将磁性限压阀的运动转化为电信号，并通过与之相连的放大电路将电信号传给单片机，单片机根据其中的程序控制与之相连的电源电路和继电器电路。

2、根据权利要求1所述的电压力锅，其特征在于，磁检测元件为线性霍尔传感器。

3、根据权利要求1所述的电压力锅，其特征在于，磁检测元件为开关式霍尔传感器和线圈，或者干簧管和线圈。

4、根据权利要求1所述的电压力锅，其特征在于，磁检测元件为线圈。

5、根据权利要求1所述的电压力锅，其特征在于，磁检测元件为磁敏电阻、磁敏三极管或磁敏二极管。

6、根据权利要求1至5任一项所述的电压力锅，其特征在于，锅盖部分包括内锅盖和外锅盖，磁性限压阀安装于内锅盖，而磁检测元件安装于外锅盖。

7、根据权利要求1至5任一项所述的电压力锅，其特征在于，自动控制装置还包括温度传感器和其转换电路，该温度传感器通过相应转换电路连接到单片机上。

8、根据权利要求6所述电压力锅，其特征在于，温度传感器是一个或二个。

9、根据权利要求1至5所述的电压力锅，其特征在于，自动控制装置还包括温度开关，该温度开关与加热装置和电源电路相连。

10、根据权利要求1至5任一项所述电压力锅，其特征在于，单片机用触发电路代替。

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