CN207803366U - 半导体制冷冰淇淋机控制器及冰淇淋机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种半导体制冷冰淇淋机控制器，包括控制器、制冷装置、搅拌电机、扭力矩检测模块，所述控制器分别与制冷装置、扭力矩检测模块和搅拌电机连接，还包括降温速度检测模块，所述控制器用于优先比较降温速度信号与预设的降温速度阈值的大小，并根据降温速度比较结果启动扭力矩检测模块或定时控制模块。本实用新型根据降温速度推算食材量，按食材量执行分别执行多种不同控制方案，包括搅拌电机扭力矩控制模式、定时控制模式和定时/扭力矩双重三种控制模式，从而实现对制作食材量的自动识别，根据食材量信息实现整个制作过程的智能自动控制。

Description

半导体制冷冰淇淋机控制器及冰淇淋机

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，更具体地说是涉及一种半导体制冷冰淇淋机控制器及冰淇淋机。

背景技术

随着人们生活水平的提高及个性化消费观念增强，个人及家用冰淇淋机正逐步进入千家万户。目前个人及家用主动制冷式冰淇淋机基本分为两种：机械压缩式及半导体制冷式，其主体结构包括制冷主机、搅拌器及控制系统等。机械压缩式制冷控制方式主要是采用定时模式，根据制作材料量设定制作时间，定时到自动关断制冷主机。半导体制冷方式，其制冷效果与使用环境温度相关度远高于机械压缩制冷，如采用定时模式，则不同环境下制作冰淇淋效果差异巨大，因此，半导体制冷则利用搅拌器搅拌电机扭力矩与制作冰淇淋效果相关性，通过检测搅拌电机工作电流，设置阈值来控制冰淇淋制作效果（冰淇淋机控制电路及冰淇淋软硬度控制方法，专利号ZL201410444027.X），基本解决了半导体制冷与使用环境温度关联性高（即环境温度高低对半导体制冷量影响较大）的问题。由于控制器阈值电流的方法是基于冰淇淋制作过程与搅拌电机搅拌杆的扭力矩相关性。即随着冰淇淋制作过程的进行，冰淇淋食材温度降低，食物逐渐粘稠、张力增加，内桶冰淇淋原料食物与内桶壁摩擦力增大，导致搅拌器搅拌电机扭力矩（体现在搅拌电机电流参数）增大，通过检测搅拌电机电流即可间接感知冰淇淋制作过程并通过设置搅拌电机电流阈值控制搅拌电机停止转动以免造成搅拌电机因阻力过大损毁，从而实现冰淇淋制作过程的控制。该种控制模式有效解决了半导体制冷冰淇淋制作效果受环境温度影响，即不同食材、不同环境温度，制作时间自动调节问题。

前述基于冰淇淋食材与内筒壁间的摩擦力，利用搅拌电机扭力控制冰淇淋制作过程适用于大容量食材制作，但当制作食材量较少，在冰淇淋后段制作过程，食材低温冷缩导致大量食材基本上聚集到了内桶中部搅拌电机连接的搅拌杆中心部分，造成食材与内筒壁间产生间隙，二者间的摩擦力大幅减小，搅拌电机扭力无法达到或超过设置阈值，导致冰淇淋制作即使完成也无法终止制作过程。因此，单靠搅拌电机扭力矩控制半导体制冷冰淇淋制作过程尚无法满足少量食材冰淇淋制作，如何实现不同食材量制作的半导体制冷冰淇淋制作过程控制是目前半导体制冷冰淇淋机开发亟待解决的问题。

实用新型内容

基于前述可知，现有冰淇淋机控制电路不足之处在于少量食材制作冰淇淋时，无法控制其制作过程的结束，造成搅拌设备一直工作。因此，本实用新型目的在于提供一种半导体制冷冰淇淋机控制器及冰淇淋机，通过一定的控制技术实现不同量食材制作冰淇淋过程的自动有效控制，以克服现有技术的不足。

为解决上述技术问题，构造一种半导体制冷冰淇淋机控制器，包括控制器、制冷装置、搅拌电机、扭力矩检测模块，所述控制器分别与制冷装置、扭力矩检测模块和搅拌电机连接，其特征在于，还包括降温速度检测模块，所述控制器用于优先比较降温速度信号与预设的降温速度阈值的大小，并根据降温速度比较结果启动扭力矩检测模块或定时控制模块。

所述控制器在降温速度信号大于降温速度阈值时，控制所述搅拌电机启动一定时间后停止。

所述搅拌电机停止时调整制冷装置的工作电压或控制所述制冷装置延迟设定时间后停止。

所述降温速度阈值包括第一阈值、第二阈值，所述第一阈值小于第二阈值，所述控制器在降温速度信号大于所述第二阈值时，控制所述搅拌电机达到设定时间后停止。

还包括扭力矩检测模块，所述扭力矩检测模块与所述搅拌电机连接，用于检测所述搅拌电机的扭力矩信号及搅拌电机的控制。当降温速度信号大于所述第一阈值但小于等于所述第二阈值时，所述控制器用于根据预设的扭力矩信号阈值，判断所述扭力矩信号是否大于所述预设扭力矩信号阈值，并在所述扭力矩信号大于或等于预设扭力矩信号阈值时，控制所述搅拌电机停止；在所述扭力矩信号小于预设扭力矩信号阈值时，控制所述搅拌电机达到设定时间后停止。扭力矩扭力矩扭力矩扭力矩扭力矩扭力矩扭力矩扭力矩扭力矩扭力矩扭力矩扭力矩达到设定时间当降温速度信号小于所述第一阈值时，所述控制器用于根据预设的扭力矩信号阈值，判断所述预设扭力矩信号阈值是否大于所述扭力矩信号，并在所述扭力矩信号大于或等于预设扭力矩信号阈值时，控制所述搅拌电机停止。

所述扭力矩检测模块包括取样电阻和电压测量装置；所述取样电阻串接在所述搅拌电机的电源输入端，所述电压测量装置并接在所述取样电阻两端，用于检测所述电源输入端的电流，作为所述扭力矩信号。

一种半导体制冷冰淇淋机，包括上述的半导体制冷冰淇淋机控制器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型根据食材温度及时间计算食材降温速度并据降温速度推算食材量，按食材量分别执行多种不同控制方案，包括搅拌电机扭力矩控制模式、定时控制模式及定时/扭力矩双重三种控制模式，从而实现对制作食材量的自动识别，根据食材量信息实现整个制作过程的智能自动控制。

在定时/扭力矩双重控制模式下定时阈值为可变值，定时阈值与降温速度成一定的反比例关系，达到冰淇淋制作的更好效果。

附图说明

图1是本实用新型半导体制冷冰淇淋机控制原理框图。

图2是本实用新型半导体制冷冰淇淋机控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型附图，对本实用新型的具体实施方式作描述，显然，所描述的具体实施方式仅是一部分实施例，基于本实用新型的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均在本实用新型的保护范围内。

参见图1—2，本实用新型包括控制器1、制冷装置5、搅拌电机4，所述控制器分别与制冷装置和搅拌电机连接，还包括降温速度检测模块，通过内桶壁设置的温度传感器2感应筒壁温度及计时，计算得到降温速度控制器通过判断降温速度信号是否大于预设的降温速度阈值，并在降温速度信号大于降温速度阈值时，控制所述搅拌电机达到设定时间后停止（通过计时器3实现）。

所述控制器在所述搅拌电机停止时调整制冷装置的工作电压或控制所述制冷装置延迟设定时间后停止。

所述降温速度阈值包括第一阈值、第二阈值，所述第一阈值小于第二阈值，所述控制器在降温速度信号大于所述第二阈值时，控制所述搅拌电机达到设定时间后停止。

还包括扭力矩检测模块，所述扭力矩检测模块与所述搅拌电机连接，用于检测所述搅拌电机的扭力矩信号；当降温速度信号大于所述第一阈值但小于或等于所述第二阈值时，所述控制器用于根据预设的扭力矩信号阈值，判断所述扭力矩是否大于所述预设扭力矩信号阈值，并在所述扭力矩信号大于或等于预设扭力矩信号阈值时，控制所述搅拌电机停止；在所述扭力矩信号小于预设扭力矩信号阈值时，控制所述搅拌电机达到设定时间后停止。

当降温速度信号小于或等于所述第一阈值时，所述控制器用于根据预设的扭力矩信号阈值，判断所述扭力矩信号是否大于所述预设扭力矩信号阈值，并在所述扭力矩信号大于或等于预设扭力矩信号阈值时，控制所述搅拌电机停止。

所述扭力矩检测模块包括取样电阻和电压测量装置；所述取样电阻串接在所述搅拌电机的电源输入端，所述电压测量装置并接在所述取样电阻两端，用于检测所述电源输入端的电流，作为所述扭力矩信号。

具体地，制冷装置可以包括压缩机或半导体制冷器等部件，具体可以设置在用于容置冰淇淋原料的制冷桶的外部，用于对原料进行降温；搅拌电机可以驱动搅拌叶片对原料进行搅拌，一是可以通过搅拌将制冷桶冷量强化传导至原料制冷，二是可以将原料充分搅拌均匀并融合部分空气使得原料更加蓬松，制作出的冰淇淋的口感更好；控制器与制冷装置、搅拌电机分别相连接，用于控制制冷装置以及搅拌电机的启动和停止。

更进一步地，还可包括供用户输入软硬度参数的输入装置；控制器根据所述软硬度参数获取预设的扭力矩信号阈值。不同的软硬度参数可以代表不同的预设扭力矩，当用户选择的硬度值较大时，预设扭力矩值较高，当用户选择的硬度值较小时，相应的预设扭力矩值也越低，很显然，用户期望冰淇淋硬度较软时，当达到较低的预设扭力矩后，控制器即可控制搅拌电机以及制冷装置停止工作。在实际工作中，控制器本身预设了扭力矩信号阈值；控制器也可以首先接收用户通过输入装置输入的软硬度参数，根据该软硬度参数获取相应的预设扭力矩阈值，并检测扭力矩检测模块输出的扭力矩信号，当扭力矩信号对应的扭力矩值达到预设扭力矩阈值时，说明冰淇淋的硬度达到了用户的要求，可以控制搅拌电机和制冷装置停止工作。

从输入装置中还可获取用户输入的设定时间。如果搅拌电机达到最大扭力矩时的冰淇淋硬度还不能满足用户对硬度的需求，可以在搅拌电机停止后，控制制冷装置继续工作，由于延时工作的制冷装置的制冷量不断输入给冰淇淋，因此，冰淇淋的硬度不断增加，延时的时间也可以由用户通过输入装置输入，以方便用户根据自己的口味进行调整。

搅拌电机可以为直流电机，直流电机的电流与扭力矩具有一一对应关系，因此，可以通过检测电流来获得搅拌电机的扭力矩。本实施例提供的冰淇淋机控制电路中，扭力矩检测模块可以包括取样电阻和电压检测装置，取样电阻与搅拌电机串接，即一端与搅拌电机相连，另一端与电源相连接，电压检测装置与取样电阻并联，通过测量取样电阻的电压，即可以获得搅拌电机的工作电流。控制器根据搅拌电机的工作电流以及从输入装置接收的软硬度参数，来控制制冷装置和搅拌电机的开启和停止。也可以在检测到的电压或者电流达到预设值时，停止搅拌电机并控制制冷装置再延迟工作一段时间，以获得更硬的冰淇淋口感。电源用于为制冷装置、搅拌装置及控制器供电。控制器对于制冷装置和搅拌电机的控制可以通过开关例如继电器来实现，搅拌电机和电源之间以及制冷装置和电源之间分别串接有开关，控制器通过控制开关的开通和关断来实现对制冷装置和搅拌系统的控制。

进一步地，本实用新型提供一种半导体制冷冰淇淋机控制器的控制方法，包括获取搅拌电机的扭力矩信号，获取降温速度信号，根据所述降温速度信号和扭力矩信号控制搅拌电机停止和调整制冷装置的工作电压，具体包括：将所述降温速度信号与所述第一阈值、第二阈值相比较，若降温速度信号小于或等于所述第一阈值，判断所述扭力矩信号是否大于所述预设扭力矩信号阈值，若是，控制所述搅拌电机停止；若降温速度信号大于所述第一阈值但小于或等于所述第二阈值，判断所述扭力矩信号是否大于所述预设扭力矩信号阈值，若是，控制所述搅拌电机停止；若否，控制所述搅拌电机达到设定时间后停止；若降温速度信号大于所述第二阈值，控制所述搅拌电机达到设定时间后停止。

进一步地，本实用新型提供一种半导体制冷冰淇淋机，其包括上述的半导体制冷冰淇淋机控制器。

本实用新型控制原理如下：利用敷设在内桶壁的温度传感器感应筒壁温度，间接实现桶内食材温度的感知，启动冰淇淋制作（包括制冷、搅拌），通过计时器及温度感知值即可获得食材的降温速度，在制冷量确定的情况下，根据降温速度可计算得到冰淇淋食材量的多少（，其中—冷量；—食材比热；—温度下降值；—食材的质量）；根据食材量设置降温速度阈值（可设置多段），基于不同的阈值分成制作过程结束的不同控制模式。当降温速度小于或等于最低阈值（即降温速度慢），说明制作食材量足够多，可采用搅拌电机扭力矩控制制作过程的结束；当降温速度大于最高阈值（即降温速度快），表明制作食材量少，此时将采用定时控制模式，即根据设定时间值，基于启动时开始的计时，达到设定时间，不管搅拌电机扭力矩多少，强制搅拌电机停止转动，并报警提示制作过程结束；当降温速度介于最低、最高阈值时，则采用定时/扭力矩双重控制模式，即先达到其中任何一个设定阈值（定时值或扭力矩值），则搅拌电机均停止转动，并报警提示，从而完成不同量食材制作冰淇淋过程的智能自动控制，有效解决前述单靠扭力矩控制冰淇淋制作结束模式无法实现少食材量制作的控制问题。为达到冰淇淋制作的更好效果，定时/扭力矩双重控制模式下定时阈值为可变值，定时阈值与降温速度成一定的反比例关系（，其中为比例系数，与半导体制冷功率相关联），即越大，代表制作食材量越少，定时阈值越小；反之，降温速度越小，代表制作食材量越多，定时阈值越大，由于扭力矩控制与真正的冰淇淋制作完成相对应，因此为确保冰淇淋制作效果，定时阈值及扭力矩阈值二者间，扭力矩阈值控制为优先级，定时阈值控制次之。

Claims (9)

1.半导体制冷冰淇淋机控制器，包括控制器、制冷装置、搅拌电机、扭力矩检测模块，所述控制器分别与制冷装置、扭力矩检测模块和搅拌电机连接，其特征在于，还包括降温速度检测模块，所述控制器用于优先比较降温速度信号与预设的降温速度阈值的大小，并根据降温速度比较结果启动扭力矩检测模块或定时控制模块。

2.根据权利要求1所述半导体制冷冰淇淋机控制器，其特征在于，所述控制器在降温速度信号大于降温速度阈值时，控制所述搅拌电机启动一定时间后停止。

3.根据权利要求2所述半导体制冷冰淇淋机控制器，其特征在于，所述搅拌电机停止时调整制冷装置的工作电压或控制所述制冷装置延迟设定时间后停止。

4.根据权利要求1或2或3所述半导体制冷冰淇淋机控制器，其特征在于，所述降温速度阈值包括第一阈值、第二阈值，所述第一阈值小于第二阈值，所述控制器在降温速度信号大于所述第二阈值时，控制所述搅拌电机达到设定时间后停止。

5.根据权利要求4所述半导体制冷冰淇淋机控制器，其特征在于，还包括扭力矩检测模块，所述扭力矩检测模块与所述搅拌电机连接，用于检测所述搅拌电机的扭力矩信号及搅拌电机的控制，当降温速度信号大于所述第一阈值但小于或等于所述第二阈值时，所述控制器用于根据预设的扭力矩信号阈值，判断所述扭力矩信号是否大于所述预设扭力矩信号阈值，并在所述扭力矩信号大于或等于预设扭力矩信号阈值时，控制所述搅拌电机停止；在所述扭力矩信号小于预设扭力矩信号阈值时，控制所述搅拌电机达到设定时间后停止。

6.根据权利要求5所述半导体制冷冰淇淋机控制器，其特征在于，当降温速度信号小于或等于所述第一阈值时，所述控制器用于根据预设的扭力矩信号阈值，判断所述扭力矩信号是否大于所述预设扭力矩信号阈值，并在所述扭力矩信号大于或等于预设扭力矩信号阈值时，控制所述搅拌电机停止。

7.根据权利要求5或6所述半导体制冷冰淇淋机控制器，其特征在于，所述扭力矩检测模块包括取样电阻和电压测量装置；所述取样电阻串接在所述搅拌电机的电源输入端，所述电压测量装置并接在所述取样电阻两端，用于检测所述电源输入端的电流，作为所述扭力矩信号。

8.一种半导体制冷冰淇淋机，其特征在于，包括权利要求1或2或3或5或6所述的半导体制冷冰淇淋机控制器。

9.一种半导体制冷冰淇淋机，其特征在于，包括权利要求7所述的半导体制冷冰淇淋机控制器。