CN220471694U - 基于红外热电堆阵列的测温组件、灶具 - Google Patents

Abstract

一种基于红外热电堆阵列的测温组件、灶具，所述测温组件包括：红外热电堆阵列芯片；连接件，包括固定连接的竖直连接件和水平连接件，其中，所述红外热电堆阵列芯片设置在远离所述水平连接件的竖直连接件的一端且朝向水平方向，以在工作状态下能够自待检测器具的侧面对其温度进行测量；位置固定件，所述位置固定件的一端与远离所述竖直连接件的水平连接件的一端连接，所述位置固定件的另一端与用于支撑所述待检测器具的支撑件耦接。本实用新型可以实现红外热电堆阵列芯片在有效距离的位置自侧面对待检测器具进行更大范围的测温，有效提高测温的准确性。

Description

基于红外热电堆阵列的测温组件、灶具

技术领域

本实用新型涉及红外传感技术领域，尤其涉及一种基于红外热电堆阵列的测温组件、灶具。

背景技术

灶具常用于加热或烹饪食物，在加热过程中需要持续监测锅具的温度。

例如在某些情况下，用户可能在烹饪期间忘记关闭灶具，锅具内食物长时间加热，其液体熬干，出现干烧现象。若干烧持续进行，会烧焦食物造成浪费，严重时还会导致锅具温度过高，引发火灾。

此外，不同的烹饪模式对应各自的烹饪温度，若温度误差较大，会影响烹饪效果，甚至导致烹饪失败。

然而现有的测温组件通常为点式测温器件，如热敏电阻温控探头等，例如设置于灶具的煤气头旁边，以对探头上方的锅具的温度进行测量，由于锅具的底部往往具有多种形态，如尖底锅、平底锅等，因此探头与锅具底部之间的距离大小不一，导致测量准确性不足。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种基于红外热电堆阵列的测温组件、灶具，可以实现红外热电堆阵列芯片在有效距离的位置自侧面对待检测器具进行更大范围的测温，有效提高测温的准确性。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种基于红外热电堆阵列的测温组件，包括：红外热电堆阵列芯片；连接件，包括固定连接的竖直连接件和水平连接件，其中，所述红外热电堆阵列芯片设置在远离所述水平连接件的竖直连接件的一端且朝向水平方向，以在工作状态下能够自待检测器具的侧面对其温度进行测量；位置固定件，所述位置固定件的一端与远离所述竖直连接件的水平连接件的一端连接，所述位置固定件的另一端与用于支撑所述待检测器具的支撑件耦接。

可选的，所述位置固定件为圆环；其中，所述圆环用于可拆卸地自所述支撑件的外侧套接所述支撑件。

可选的，所述红外热电堆阵列芯片包括：红外热电堆阵列器件以及外围器件；透镜，位于所述红外热电堆阵列器件的上方，且覆盖所述红外热电堆阵列器件以及外围器件。

可选的，所述水平连接件的长度根据所述透镜的焦点夹角与所述圆环的半径确定，以使得所述圆环及其周边预设扩大倍数范围位于所述透镜的焦点与所述透镜的边缘各点的连线延长线构成的圆锥区域在所述圆环所在平面上的投影内；其中，所述焦点夹角为所述透镜的焦点与所述透镜的边缘的连线与所述透镜的中轴线之间的夹角。

可选的，所述水平连接件的长度为：

(r/tanα-r)≤d≤(nr/tanα-r)；

其中，d用于表示水平连接件的长度，α用于表示焦点夹角，r用于表示圆环的半径，n用于表示预设扩大倍数，n为有理数，且n＞1。

可选的，所述待检测器具为采用灶具加热的锅具，所述支撑件为所述灶具的锅架；或者，所述待检测器具为采用电热炉加热的锅具，所述支撑件为所述电热炉的炉体。

可选的，所述待检测器具为采用灶具加热的锅具，所述支撑件为所述灶具的锅架；其中，n的取值范围为(1,3]。

可选的，所述竖直连接件的长度是可调节的，以在工作状态下能够使得所述红外热电堆阵列芯片的中心与所述待检测器具的中心在水平方向上齐平。

可选的，所述测温组件还包括：警示模块，用于在测量的温度超出预设温度时发出警示信息。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种灶具，包括上述的基于红外热电堆阵列的测温组件。

与现有技术相比，本实用新型实施例的技术方案具有以下有益效果：

在本实用新型实施例中，通过采用红外热电堆阵列芯片，相比于采用点式测温器件，可以采集到阵列式分布的测温数据，有效扩大测温范围的同时并不需要对多个器件的测量数据进行融合处理；通过采用固定连接的竖直连接件和水平连接件的连接件，可以实现红外热电堆阵列芯片在工作状态下能够自待检测器具的侧面对其温度进行测量，相比于设置于下方时会被炉灶支架遮挡，以及相比于设置于上方时会被器具的盖体(如锅盖)遮挡，自待检测器具的侧面进行测温可以更好地实现无遮挡测温；通过采用与水平连接件和支撑件连接的位置固定件，可以对红外热电堆阵列芯片与待检测器具之间的距离进行有效控制。采用上述方案，可以实现红外热电堆阵列芯片在有效距离的位置自侧面对待检测器具进行更大范围的测温，有效提高测温的准确性。

进一步，所述位置固定件为圆环；其中，所述圆环用于可拆卸地自所述支撑件的外侧套接所述支撑件，相比于卡扣等其他形状的位置固定件，采用圆环可以更好地限制测温组件与待检测器具之间的位置关系。

进一步，所述红外热电堆阵列芯片包括：红外热电堆阵列器件以及外围器件；透镜，位于所述红外热电堆阵列器件的上方，且覆盖所述红外热电堆阵列器件以及外围器件。通过采用单个透镜覆盖红外热电堆阵列器件的芯片，可以获得更均匀的热量数据，各个呈阵列排布的器件之间的数据一致性也更好。

进一步，所述水平连接件的长度根据所述透镜的焦点夹角与所述圆环的半径确定，以使得所述圆环及其周边预设扩大倍数范围位于所述透镜的焦点与所述透镜的边缘各点的连线延长线构成的圆锥区域域在所述圆环所在平面上的投影内，从而可以实现透镜的焦点至边缘的连接覆盖的圆锥区域的投影能够覆盖圆环，还能覆盖圆环扩大后的数倍区域范围，从而通过将此区域更准确地对准待检测器具的侧面，从而提高获得热量数据的准确性。

进一步，所述待检测器具为采用灶具加热的锅具，所述支撑件为所述灶具的锅架，n的取值范围为(1,3]，从而可以对锅架支撑的锅具进行测温的情况下，考虑到锅架的大小通常与锅具的尺寸较为一致，此时设置n的取值小于等于3，既可以将锅具纳入准确性较高的测温区域，又可以尽可能减少测温距离。

进一步，所述竖直连接件的长度是可调节的，以在工作状态下能够使得所述红外热电堆阵列芯片的中心与所述待检测器具的中心在水平方向上齐平，从而可以将待检测器具的侧面中心对准测温区域，进一步提高测温准确性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的一种基于红外热电堆阵列的测温组件的侧面结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的一种基于红外热电堆阵列的测温组件的俯视结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的一种红外热电堆阵列芯片的剖面结构示意图；

图4是本实用新型实施例中的一种透镜的焦点与所述透镜的边缘各点的连线延长线构成的圆锥区域与圆环的位置关系示意图；

图5是本实用新型实施例中的一种红外热电堆阵列芯片的中心与所述待检测器具的中心在水平方向上齐平时的测温组件的侧面结构示意图。

附图标注说明：

红外热电堆阵列芯片10，红外热电堆阵列101，透镜102，外围器件103，连接件20，竖直连接件201，水平连接件202，位置固定件30，支撑件40，待检测器具50。

具体实施方式

如前所述，灶具常用于加热或烹饪食物，在加热过程中需要持续监测锅具的温度。例如在某些情况下，用户可能在烹饪期间忘记关闭灶具，锅具内食物长时间加热，其液体熬干，出现干烧现象。若干烧持续进行，会烧焦食物造成浪费，严重时还会导致锅具温度过高，引发火灾。

此外，在常见的电热炉和部分燃气灶中，还会设置多种烹饪模式，不同的烹饪模式对应各自的烹饪温度，若温度误差较大，会影响烹饪效果，甚至导致烹饪失败。

在现有技术中，测温组件通常为点式测温器件，如热敏电阻温控探头等，例如设置于灶具的煤气头旁边，以对探头上方的锅具的温度进行测量。

经过研究发现，热敏电阻作为一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变，基于热敏电阻得到的热敏电阻温控探头的探测原理为测量待检测器具的电阻值，从而计算得到电阻值对应的温度。

具体而言，热敏电阻温控探头的触点方式为单点、接触式，与待测温器具的距离远近会严重影响测量准确性(即环境适应性较差)。

在一种改进的热敏电阻温控探头中，可以采用机械弹簧使得探头尽可能接触待测温器，然而弹簧具有疲劳度，导致探头的使用寿命降低。

此外，热敏电阻温控探头的量测范围相对较窄。在一个具体实施例中，量测范围为[-20℃，300℃]。热敏电阻温控探头有还有温漂问题，需要定期校准。

在本实用新型实施例中，通过采用红外热电堆阵列芯片，相比于采用点式测温器件，可以采集到阵列式分布的测温数据，有效扩大测温范围的同时并不需要对多个器件的测量数据进行融合处理；通过采用固定连接的竖直连接件和水平连接件的连接件，可以实现红外热电堆阵列芯片在工作状态下能够自待检测器具的侧面对其温度进行测量，相比于设置于下方时会被炉灶支架遮挡，以及相比于设置于上方时会被器具的盖体(如锅盖)遮挡，自待检测器具的侧面进行测温可以更好地实现无遮挡测温；通过采用与水平连接件和支撑件连接的位置固定件，可以对红外热电堆阵列芯片与待检测器具之间的距离进行有效控制。采用上述方案，可以实现红外热电堆阵列芯片在有效距离的位置自侧面对待检测器具进行更大范围的测温，有效提高测温的准确性。

为使本实用新型的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

结合参照图1和图2，图1是本实用新型实施例中的一种基于红外热电堆阵列的测温组件的侧面结构示意图，图2是本实用新型实施例中的一种基于红外热电堆阵列的测温组件的俯视结构示意图。

如图所示，基于红外热电堆阵列的测温组件可以包括：红外热电堆阵列芯片10、连接件20和位置固定件30。

其中，连接件20可以包括固定连接的竖直连接件201和水平连接件202，其中，所述红外热电堆阵列芯片10设置在远离所述水平连接件202的竖直连接件201的一端且朝向水平方向，以在工作状态下能够自待检测器具50的侧面对其温度进行测量。

如图1所示，竖直连接件201和水平连接件202固定连接，且水平连接件202位于下方，竖直连接件201朝向上方。

红外热电堆阵列芯片10设置于竖直连接件201的上方一端，且朝向水平方向，在工作状态下能够自待检测器具50的侧面朝向待检测器具50。

位置固定件30用于固定红外热电堆阵列芯片10和连接件20的位置，位置固定件30的一端与水平连接件202连接，位置固定件30的另一端与支撑件40耦接，从而可以采用位置固定件30限制支撑件40和红外热电堆阵列芯片10之间的位置关系。

在具体实施中，由于红外热电堆阵列芯片是基于红外热电堆阵列测量温度，相比于热敏电阻温控探头，红外热电堆阵列芯片的触点方式是多点阵面、非接触式测温，与待测温器具的距离远近对影响测量准确性的限制较小(即环境适应性较好)。其中，由于多点阵面测温可以测得阵列式分布的测温数据，有效扩大测温范围，且由于测温数据是对应于阵列式分布的，并不需要对多个器件的测量数据进行融合处理。

由于红外热电堆阵列芯片是非接触式测量，无劳损，因此使用寿命较高，测量稳定性较高。

此外，红外热电堆阵列芯片的量测范围相对较宽。在一个具体实施例中，量测范围为[-20℃，400℃]，由于测油温需要360℃，因此相比于热敏电阻温控探头，更适用于测量油温等温度更高的器具。

相比于热敏电阻温控探头，由于红外热电堆阵列芯片是非接触式测量，不需要与待测量器具接触，并且自侧面进行测量，因此对器具的形状(如尖底锅、平底锅等)无要求。

参照图3，图3是本实用新型实施例中的一种红外热电堆阵列芯片的剖面结构示意图。

所述红外热电堆阵列芯片10可以包括：红外热电堆阵列器件101以及外围器件103；透镜102，位于所述红外热电堆阵列器件101的上方，且覆盖所述红外热电堆阵列器件101以及外围器件103。

在本实用新型实施例中，通过采用单个透镜102覆盖红外热电堆阵列器件101的芯片，可以获得更均匀的热量数据，各个呈阵列排布的器件之间的数据一致性也更好。

继续参照图1和图2，进一步地，所述位置固定件30可以为圆环；其中，所述圆环用于可拆卸地自所述支撑件40的外侧套接所述支撑件40。

需要指出的是，在本实用新型实施例中，还可以采用卡扣等结构作为所述位置固定件30。相比于卡扣等其他形状的位置固定件，采用圆环可以更好地限制测温组件与待检测器具50之间的位置关系。

在本实用新型实施例中，通过采用红外热电堆阵列芯片10，相比于采用点式测温器件，可以采集到阵列式分布的测温数据，有效扩大测温范围的同时并不需要对多个器件的测量数据进行融合处理；通过采用固定连接的竖直连接件和水平连接件的连接件，可以实现红外热电堆阵列芯片10在工作状态下能够自待检测器具50的侧面对其温度进行测量，相比于设置于下方时会被炉灶支架(如锅架)遮挡，以及相比于设置于上方时会被器具的盖体(如锅盖)遮挡，自待检测器具的侧面进行测温可以更好地实现无遮挡测温；通过采用与水平连接件和支撑件连接的位置固定件，可以对红外热电堆阵列芯片10与待检测器具50之间的距离进行有效控制。采用上述方案，可以实现红外热电堆阵列芯片10在有效距离的位置自侧面对待检测器具50进行更大范围的测温，有效提高测温的准确性。

参照图4，图4是本实用新型实施例中的一种透镜的焦点与所述透镜的边缘各点的连线延长线构成的圆锥区域与圆环的位置关系示意图。

其中，所述水平连接件202的长度d根据所述透镜102的焦点夹角与所述圆环的半径r确定，以使得所述圆环(即位置固定件30)及其周边预设扩大倍数范围位于所述透镜102的焦点与所述透镜102的边缘各点的连线延长线构成的圆锥区域在所述圆环所在平面上的投影内；其中，所述焦点夹角为所述透镜102的焦点与所述透镜102的边缘的连线与所述透镜102的中轴线之间的夹角α。

具体地，由于透镜102的边缘通常为圆形，单个焦点与圆形上各个点的连线构成圆锥体，圆形上各个点的连线延长线可以扩大该圆锥体，形成一个自焦点出发，经过透镜102的边缘的各点的圆锥区域，该圆锥区域在圆环所在的平面上可以形成投影。

在具体实施中，圆环需要位于该投影内，以使得圆环上方的待检测器具50能够更准确地对应于上述圆锥区域。

进一步地，考虑到待检测器具的尺寸可以大于圆环，还可以设置圆环周边扩大后的一定范围也位于该投影内。如图中示出的待检测器具50可以整体位于该投影内。

其中，圆环周边预设扩大倍数范围的半径可以是n×r(即r的n倍，下文采用nr表示)，n用于表示预设扩大倍数，n为有理数，且n＞1。

进一步地，可以采用下述公式，确定所述水平连接件的长度：

(r/tanα-r)≤d≤(nr/tanα-r)；

其中，d用于表示水平连接件的长度，α用于表示焦点夹角，r用于表示圆环的半径，n用于表示预设扩大倍数，n为有理数，且n＞1。

在本实用新型实施例中，所述水平连接件202的长度根据所述透镜102的焦点夹角与所述圆环的半径确定，以使得所述圆环及其周边预设扩大倍数范围位于所述透镜102的焦点与所述透镜102的边缘各点的连线延长线构成的圆锥区域在所述圆环所在平面上的投影内，从而可以实现透镜102的焦点至边缘的连接覆盖的圆锥区域的投影能够覆盖圆环，还能覆盖圆环扩大后的数倍区域范围，从而通过将此区域更准确地对准待检测器具50的侧面，从而提高获得热量数据的准确性。

进一步地，所述待检测器具为采用灶具加热的锅具，所述支撑件为所述灶具的锅架；或者，所述待检测器具为采用电热炉加热的锅具，所述支撑件为所述电热炉的炉体。

在具体实施中，通过采用适当的支撑件，可以实现对多种加热方式下的待检测器具的加热。

更进一步地，所述待检测器具为采用灶具加热的锅具，所述支撑件为所述灶具的锅架；其中，n的取值范围可以为(1,3]。

在本实用新型实施例中，所述待检测器具为采用灶具加热的锅具，所述支撑件为所述灶具的锅架，n的取值范围为(1,3]，从而可以对锅架支撑的锅具进行测温的情况下，考虑到锅架的大小通常略小于锅具的尺寸，且锅架的形状往往与锅具的形状较为一致，此时设置n的取值小于等于3，既可以将锅具纳入准确性较高的测温区域，又可以尽可能减少测温距离。

参照图5，图5是本实用新型实施例中的一种红外热电堆阵列芯片的中心与所述待检测器具的中心在水平方向上齐平时的测温组件的侧面结构示意图。

进一步地，所述竖直连接件201的长度是可调节的，以在工作状态下能够使得所述红外热电堆阵列芯片10的中心与所述待检测器具50的中心在水平方向上齐平。

在本实用新型实施例中，所述竖直连接件201的长度是可调节的，以在工作状态下能够使得所述红外热电堆阵列芯片的中心与所述待检测器具的中心在水平方向上齐平，从而可以将待检测器具的侧面中心对准测温区域，进一步提高测温准确性。

需要特别指出的是，在本实用新型实施例中，上述水平连接件的长度为建议长度，例如可以通过卡位设计使得水平连接件易于卡位在该长度上。

在此基础上，水平连接件202的长度可以是可调节的，以在需要时通过调节水平连接件202的长度提高收纳的便利性和避开障碍物。也即在本实用新型实施例中，提供建议的水平连接件的长度与设置水平连接件202的长度为可调节并不矛盾。

有关图5中位置固定件30以及支撑件40的更多内容，请参照前文，此处不再赘述。

更进一步地，所述测温组件还可以包括：警示模块，用于在测量的温度超出预设温度时发出警示信息。

在本实用新型实施例中，通过设置警示模块，可以实现在测量的温度超出预设温度时发出警示信息，有效减少干烧带来的安全隐患。

具体地，所述警示模块可以自行判断测量的温度是否超出预设温度，还可以在对温度信息处理后通过电控板传给微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，以通过MCU判断该温度信息是否超出干烧阈值，并且对温度信息判断处理后，由MCU向燃气阀发送关气指令实现防干烧保护。

在本实用新型实施例中，还提供了一种灶具，包括上述的基于红外热电堆阵列的测温组件。

在具体实施中，通过将测温组件外接于灶具上，例如固定连接至灶具上，或者可拆卸地连接至灶具上，可以更好地对红外热电堆阵列芯片与待检测器具之间的距离进行有效控制。

其中，测温组件中的位置固定件的另一端可以固定或可拆卸地连接至支撑件上，从而实现与支撑件耦接。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请实施例中出现的“多个”是指两个或两个以上。

本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种基于红外热电堆阵列的测温组件，其特征在于，包括：

红外热电堆阵列芯片；

连接件，包括固定连接的竖直连接件和水平连接件，其中，所述红外热电堆阵列芯片设置在远离所述水平连接件的竖直连接件的一端且朝向水平方向，以在工作状态下能够自待检测器具的侧面对其温度进行测量；

位置固定件，所述位置固定件的一端与远离所述竖直连接件的水平连接件的一端连接，所述位置固定件的另一端与用于支撑所述待检测器具的支撑件耦接。

2.根据权利要求1所述的测温组件，其特征在于，所述位置固定件为圆环；

其中，所述圆环用于可拆卸地自所述支撑件的外侧套接所述支撑件。

3.根据权利要求2所述的测温组件，其特征在于，所述红外热电堆阵列芯片包括：

红外热电堆阵列器件以及外围器件；

透镜，位于所述红外热电堆阵列器件的上方，且覆盖所述红外热电堆阵列器件以及外围器件。

4.根据权利要求3所述的测温组件，其特征在于，

所述水平连接件的长度根据所述透镜的焦点夹角与所述圆环的半径确定，以使得所述圆环及其周边预设扩大倍数范围位于所述透镜的焦点与所述透镜的边缘各点的连线延长线构成的圆锥区域在所述圆环所在平面上的投影内；

其中，所述焦点夹角为所述透镜的焦点与所述透镜的边缘的连线与所述透镜的中轴线之间的夹角。

5.根据权利要求4所述的测温组件，其特征在于，所述水平连接件的长度为：

(r/tanα-r)≤d≤(nr/tanα-r)；

其中，d用于表示水平连接件的长度，α用于表示焦点夹角，r用于表示圆环的半径，n用于表示预设扩大倍数，n为有理数，且n＞1。

6.根据权利要求5所述的测温组件，其特征在于，

所述待检测器具为采用灶具加热的锅具，所述支撑件为所述灶具的锅架；或者，

所述待检测器具为采用电热炉加热的锅具，所述支撑件为所述电热炉的炉体。

7.根据权利要求6所述的测温组件，其特征在于，所述待检测器具为采用灶具加热的锅具，所述支撑件为所述灶具的锅架；

其中，n的取值范围为(1,3]。

8.根据权利要求1所述的测温组件，其特征在于，

所述竖直连接件的长度是可调节的，以在工作状态下能够使得所述红外热电堆阵列芯片的中心与所述待检测器具的中心在水平方向上齐平。

9.根据权利要求1所述的测温组件，其特征在于，所述测温组件还包括：

警示模块，用于在测量的温度超出预设温度时发出警示信息。

10.一种灶具，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的基于红外热电堆阵列的测温组件。