无线测温装置、无线测温锅具及无线测温锅灶系统的制作方法

本发明实施例涉及烹饪用的温度计及电磁炉技术领域，具体涉及一种无线测温装置、无线测温锅具及无线测温锅灶系统。

背景技术：

在食物烹饪过程中，温度是一个关键性的因素。目前，电磁炉产品中对于锅具温度检测的常规方法是在电磁炉顶面的微晶玻璃面板下面安装温度传感器，此温度传感器依靠弹性橡胶座压紧在微晶玻璃板下表面。这种方式存在以下缺点：第一，温度传感器检测的是微晶玻璃面板的温度，此温度与锅具本身的温度存在差异；第二，锅具由于制造或使用的原因，可能导致底面和微晶玻璃面板无法严密贴合，这将导致锅具底面和微晶玻璃面板上表面直接形成空腔，由于此空腔的存在，导致位于微晶玻璃面板下表面的温度传感器检测的温度和锅具本身的温度形成较大差异。上述两个原因，致使这种温度检测方法存在较大误差，根据实测，此误差可以达到几十摄氏度甚至更大。

针对这个问题，已经出现了无线检测锅具温度的方法，例如现有技术中的一种无线测温锅具。其基本原理是在锅具上安装温度传感器和无线通信电路，温度传感器与锅具直接接触，可以检测到锅具的真实温度，然后将温度数据通过锅具上的无线通信电路将温度发送至电磁炉。采用这种方法，需要解决无线测温装置和电磁炉的配对问题。由于无线通信的特点，一个锅具上的无线通信电路发射的信号可能会被多个电磁炉接收到，每个电磁炉需要识别出放置在本电磁炉上的锅具，并接收它的温度数据。当多个安装无线测温装置的锅具距离较近且同时工作时，电磁炉和锅具应形成一一配对的关系，避免数据相互串扰。

现有技术中提出了一种无线测温装置和电磁炉的手工配对方法，在电磁炉和无线测温装置上均设计配对用按钮和指示灯，同时按下电磁炉和无线测温装置上的按钮启动配对，指示灯用来指示配对状态。这种方式虽能实现无线测温装置和电磁炉的配对，但使用时需要频繁手工配对，非常不方便，如使用者忘记手工配对，则会造成数据错误，严重时会引起干烧等危险。现有技术提出了基于无线测温装置信号强度的配对方法，电磁炉检测接收到的无线测温装置发射的无线信号强度，大于设定值则判断为配对锅具。这种方式在实用中存在较大问题，其原因如下。如果多个装有无线测温装置的锅具和电磁炉同时工作且电磁炉紧密排列，某个锅具距离自身所在电磁炉和相邻电磁炉的距离差别较小，这种距离差引起的信号强度差别非常微小；另外，无线测温器和电磁炉的无线通信电路中射频器件性能参数的分散性也会对实际接收到的信号强度造成明显影响。上述两种因素结合，很可能使得某个电磁炉接收到的自身锅具的信号强度反而低于相邻电磁炉上锅具的信号强度，这会导致这种方法判断错误。现有技术提出了一种多次获取无线测温器标识码的配对方法，其基本原理是在需要配对时，电磁炉在检测到锅具后，启动无线测温装置，使其发送标识码，这个过程重复多次，在此过程中电磁炉可接收到多个无线测温装置的标识码，然后检查接收到的多个标识码，若其中含有相同的锅具标识码的比例大于50％，则判定为无线测温锅具，配对成功。在这种方法中，如果多个相邻多个电磁炉同时开始配对或开始配对的时间非常接近，则某个电磁炉在配对过程中接收到的相邻电磁炉上锅具的标识码比例会大于50％，造成配对错误，此时若多个电磁炉延迟随机时间后重新尝试配对，则会使得多个相邻电磁炉全部完成配对的时间变得过长，对产品的实际使用造成较大影响。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种无线测温装置、无线测温锅具及无线测温锅灶系统，实现了电磁炉与无线测温器的自动配对，同时还可以实现无线测温装置待机和工作状态的切换控制。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，本发明实施例提供一种无线测温锅具，在所述的锅具上设置有无线测温装置，所述无线测温装置包括无线测温器和信号线圈，所述无线测温器包括第一无线通信模块、温度检测模块、信号检测模块、第一控制模块、电源模块、温度传感器以及电池，所述信号检测模块分别与所述信号线圈以及第一控制模块连接，所述温度检测模块分别与所述温度传感器和所述第一控制模块电连接，所述第一无线通信模块和电源模块分别与所述第一控制模块连接，且所述电池与所述电源模块连接。

进一步地，所述信号线圈固定设置在所述锅具的侧壁外表面。

进一步地，所述信号线圈位于所述锅具侧壁外表面靠近锅具底部的位置。

进一步地，所述信号线圈固定设置在所述锅具的底部边缘位置。

进一步地，所述锅具的底部设置有复底层。

进一步地，所述复底层在锅具的底部边缘位置设置有圆环形的梯形台阶，所述信号线圈设置在所述梯形台阶的内部。

根据本发明实施例的第二方面，本发明实施例还提供一种无线测温装置，所述无线测温装置包括无线测温器和信号线圈，所述无线测温器包括第一无线通信模块、温度检测模块、信号检测模块、第一控制模块、电源模块、温度传感器以及电池，所述信号检测模块分别与所述信号线圈以及第一控制模块连接，所述温度检测模块分别与所述温度传感器和所述第一控制模块电连接，所述第一无线通信模块和电源模块分别与所述第一控制模块连接，且所述电池与所述电源模块连接。

根据本发明实施例的第三方面，本发明实施例还提供一种无线测温锅灶系统，包括电磁炉以及设置在所述电磁炉的无线测温锅具，所述无线测温锅具为上述所述的锅具，所述电磁炉内部设置有第二控制模块、第二无线通信模块、功率模块以及线盘，所述电磁炉的顶部设置有微晶玻璃板，所述锅具设置在所述微晶玻璃板上，所述功率模块分别与所述线盘和第二控制模块连接，所述第二控制模块通过所述功率模块控制所述线盘对锅具进行加热，所述第二无线通信模块与所述第二控制模块连接，且所述第一无线通信模块与所述第二无线通信模块无线通信连接。

本发明实施例具有如下优点：本发明通过电磁炉的功率调制的无线通信方式，将电磁炉内的标识码只发送给本电磁炉的无线测温装置，而不会对相邻电磁炉的无线测温装置造成干扰，解决了电磁炉和无线测温装置的配对问题，实现了多个电磁炉距离较近时，每个电磁炉和其锅具的无线测温装置自动配对。这种方式配对可靠，无需人工干预，使用方便，产品实用性和可靠性得到极大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的无线测温锅灶系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的无线测温装置的原理框图。

图3为本发明实施例提供的无线测温装置中信号检测模块的输出波形图。

图4为本发明实施例提供的无线测温装置中信号检测模块另一种输出波形图。

图5为本发明实施例提供的无线测温装置与电磁炉配对过程的电磁炉流程图。

图6为本发明实施例提供的无线测温装置与电磁炉配对过程的无线测温装置流程图。

图7为本发明实施例提供的锅具与无线测温装置相配合的第一种情形的立体结构示意图。

图8为本发明实施例提供的锅具与无线测温装置相配合的第一种情形的局部剖视结构示意图。

图9为本发明实施例提供的无线测温装置中信号线圈的剖面结构示意图。

图10为本发明实施例提供的锅具与无线测温装置相配合的第二种情形的立体结构示意图。

图11为本发明实施例提供的锅具与无线测温装置相配合的第二种情形的局部剖视结构示意图。

图中：1、无线测温器；2、锅具；3、信号线圈；4、电磁炉；5、功率模块；6、第二控制模块；7、第二无线通信模块；8、线盘；9、微晶玻璃；10、第一无线通信模块；11、温度检测模块；12、信号检测模块；13、第一控制模块；14、电源模块；15、电池；16、温度传感器；17、无线测温器电路板；18、底壳；19、上盖；20、线芯；21、隔热棉；22、复底层；23、信号线圈外壳；24、耐火绝缘层；25、高温导线。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1至图11所示，为本发明实施例提供的一种无线测温锅灶系统，包括电磁炉3以及设置在所述电磁炉3的无线测温锅具，所述无线测温锅具为上述的锅具2，且所述锅具2上设置有无线测温装置，所述电磁炉3内部设置有第二控制模块6、第二无线通信模块7、功率模块5以及线盘8，所述电磁炉3的顶部设置有微晶玻璃板9，所述锅具2设置在所述微晶玻璃板9上，所述功率模块5分别与所述线盘8和第二控制模块6连接，所述第二控制模块6通过所述功率模块5控制所述线盘8对锅具2进行加热，所述第二无线通信模块与所述第二控制模块连接，且所述第一无线通信模块与所述第二无线通信模块无线通信连接，所述无线测温装置由一个无线测温器1和一个信号线圈3组成，无线测温器1固定在锅具2外表面上，其内部的温度传感器16与锅具2直接接触，温度传感器16与温度检测模块11连接，温度检测模块11将检测到的锅具2的温度数据传输至第一控制模块13，第一控制模块13通过第一无线通信模块10将温度数据传输至电磁炉3上的第二无线通信模块7，从而实现锅具温度的无线检测。在第二控制模块6内包含一个电磁炉标识码。信号线圈3固定在锅具2外表面上，当锅具2放置在电磁炉4上，信号线圈3与电磁炉4线盘形成耦合，电磁炉4对锅具2加热时，线盘8产生交变磁场，信号线圈3从而能够产生感应电压。

为实现电磁炉4和无线测温装置的配对，电磁炉4通过第二控制模块6、功率模块5和线盘8实现一种功率调制的无线传输方式，可将第二控制模块6内的标识码无线传输给本电磁炉锅具上的无线测温装置，而不会在相邻电磁炉以及锅具之间引起数据串扰。其实现方式如下：

电磁炉4中的第二控制模块6通过功率模块5和线盘8切换加热功率，使电磁炉4对锅具2的加热功率在一种高功率和一种低功率之间快速切换。在高功率和低功率状态下，线盘产生的磁场参数会处于两种不同的状态，因而在信号线圈上产生的感应电压也会产生差异，这种差异可以是感应电压幅值的大小，也可以是感应电压频率的差别。信号线圈感应电压的这种状态差异，通过信号检测模块转换为第一控制模块可以识别的数字信号，例如，高低两种幅值和的感应电压可以分别转换为数字信号“1”和“0”。通过这种方式，电磁炉可以向无线测温装置传输数据。电磁炉根据数据对功率进行切换，将此数据传输给无线测温装置，从而实现了功率调制的无线传输。

在多个电磁炉相距较近情况下，某个电磁炉的线盘与其锅具上的信号线圈具有耦合系数k1，与相邻电磁炉锅具上的信号线圈具有耦合系数k2，由于相邻电磁炉锅具的信号线圈与此线盘距离远，水平方向无重叠，所以，k2远小于k1。在其它条件相同情况下，两个线圈的耦合系数决定了感应电压大小。因此，相邻电磁炉锅具的信号线圈的感应电压将远小于本电磁炉锅具信号线圈的感应电压，这种差异足以将相邻电磁炉的锅具进行区分，而不会引起相互之间的干扰。当一个电磁炉通过线盘和信号线圈向无线测温装置传输数据时，相邻锅具的无线测温器不会接收到此数据。

当电磁炉和无线测温装置需要配对时，电磁炉通过上述功率调制方式将其内部的标识码传输给无线测温装置，无线测温装置收到此标识码后，通过其内部的第一无线通信模块发送一个包含此标识码的应答数据包，多个电磁炉可能收到此应答数据包，如果本电磁炉的标识码与应答数据包内标识码不同，则此数据包为无效数据，丢弃此数据包；如相同，则为有效数据，接收此数据包。通过这种方式，即可实现电磁炉与无线测温装置配对。

下面说明无线测温装置的待机和工作状态的切换控制机制。无线测温装置由内部的电池供电，无线测温装置不工作时，其内部除了信号检测模块以外，其它制模块处于低功耗的休眠状态，以尽量减少电量消耗，这种状态为无线测温装置的待机状态。电磁炉与无线测温装置配对前，电磁炉先通过上述功率调制通信机制向无线测温装置发送唤醒数据包，这将使无线测温装置的信号检测电路产生高低跳变的数字信号，此信号将第一控制模块从休眠状态唤醒，第一控制模块继而检查从信号检测模块接收到的唤醒数据包，如数据包正确，则开始接下来的配对过程；如唤醒信号不正确，则再次进入休眠状态。如果将安装有无线测温装置的锅具放在普通电磁炉上，由于此电磁炉无法向无线测温装置传输正确的唤醒数据包，无线测温装置不会被唤醒。

当无线测温装置和电磁炉完成配对，则进入工作状态。在此状态下，无线测温装置将采集到的锅具温度数据，并与电磁炉标识码组合成温度数据包，通过第一无线通信模块发送至电磁炉的第二无线通信模块。电磁炉每隔一个固定的时间，通过线盘和信号线圈向无线测温装置发送一次应答信号。无线测温装置收到应答信号后，继续维持工作状态；如无线测温装置在一定时间内未收到应答信号，则说明此时锅具已不在电磁炉上，或者电磁炉已停止工作，无线测温装置进入待机状态。

如图1所示，本发明提供的一种无线测温装置，包含无线测温器1和信号线圈3，安装在锅具2外表面。具有无线测温功能的电磁炉4内部包含功率模块5、第二控制模块6、第二无线通信模块7和线盘8。在第二控制模块6内包含一个标识码，其数据长度足以在一定范围内唯一标识电磁炉4。工作时锅具2放置在电磁炉4顶面的微晶玻璃板9上。

如图2所示，无线测温器1内部电路包含第一无线通信模块10、温度检测模块11、信号检测模块12、第一控制模块13、电源模块14，这些模块的电路和元件均在电路板17上，除此之外，无线测温器1还包含电池15和温度传感器16。电池15连接至电源模块14，温度传感器16连接至温度检测模块11，信号线圈3连接至信号检测模块12。

当电磁炉4内的第二控制模块6通过功率模块5控制线盘4对锅具2加热时，线盘4会产生交变磁场，由于信号线圈3位于此交变磁场范围内，信号线圈3内产生感应电压信号，由信号检测模块12对此信号进行处理，产生第一控制模块13可接受的信号。当电磁炉4的功率不同时，线盘4产生的交变磁场参数也不同，信号线圈3产生的感应电压信号也会产生差异。这种差异可以是感应电压幅值的大小，也可以是感应电压频率的差别。图3是信号检测模块12向第一控制模块13输出的一种信号波形。信号检测模块12检测信号线圈3感应电压信号的幅值。当电磁炉4的功率分别为p1和p2时，信号检测模块12输出信号幅值分别为低电平v1和高电平v2，第一控制模块13分别将v1和v2判断为数值0和1。

图4是信号检测模块12的另一种输出波形。信号检测模块12检测信号线圈3感应电压信号的频率。当电磁炉4的功率分别为p1和p2时，线盘4产生的交变磁场频率分别为f1和f2，信号检测模块12输出包含这两种不同频率的信号，第一控制模块13可将信号频率f1和f2转换为数字量。对于图3和图4，信号检测模块12具有不同的结构的电路。

通过上述方式，电磁炉4可在第二控制模块6控制下，通过功率模块5和线盘4根据所需数据发射响应的信号，而无线测温器1则可通过信号线圈3、信号检测电路和第一控制模块13接收到电磁炉4发射的信号，并转换为对应的数据。电磁炉4根据所需传输的数据快速切换功率p1和p2，即可实现向无线测温器传输数据。这种方式在本发明中称为功率调制通信方式。

下面结合图5和图6说明电磁炉4和无线测温器1的配对过程以及无线测温器1的开机过程。如图5所示，电磁炉4检测到有锅具2后，通过前述功率调制通信方式发射开机信号，以唤醒无线测温器1，接着发射配对信号，在此配对信号内包含了电磁炉4的标识码。然后电磁炉4的第二无线通信模块7开始接收无线测温器1通过第一无线通信模块10发射的配对应答信号，应答信号的数据中包含电磁炉4的标识码。若应答信号接收成功，则配对成功；若未接收到应答信号，或者应答信号的数据错误，则重试，重试多次仍无法配对，则配对失败。

无线测温器1的开机和配对流程参见图6。无线测温器1在接通电池15后，除信号检测模块12以外，其余电路模块在第一控制模块13的控制下，进入低功耗的休眠状态，此状态为无线测温器1的待机状态。当信号检测模块12通过信号线圈3接收到电磁炉4发射开机信号后，信号检测模块12向第一控制模块13输出如图3或图4所示的信号，此信号的高低电平跳变，能够将第一控制模块13从休眠状态唤醒。第一控制模块13唤醒后，检查从信号检测模块12接收到的信号，若信号不满足开机信号要求，则返回待机状态；反之则继续接收信号，并判断是否为配对信号。若信号满足配对信号要求，第一控制模块13通过第一无线通信模块10发送包含配对信号内电磁炉4标识码的应答数据包，接着进入工作状态；若配对信号不正确，则返回待机状态。

下面结合图7和图8说明锅具与无线测温装置相配合的第一种情形的具体结构。如图7所示，无线测温器1固定在圆柱形锅具2的侧壁外表面，信号线圈3为一圆环状结构，固定在锅具2的侧壁外表面，其固定方式可采用钎焊或固定压条(图中并未画出)。信号线圈3的位置在满足固定工艺要求情况下尽量靠近锅具2的底部。锅具2的形状不局限于圆柱形，也可以是方形或其它形状，信号线圈3也可采用与锅具相适应的其它形状，其安装固定方式与圆柱形结构类似。

图8是剖切面通过锅具2旋转轴线的剖面图。无线测温器1的电路板17和电池15安装在底壳18的上部空腔内，底壳18的下部空腔内安装隔热棉21，底壳18的上下两个空间由壳体材料构成的隔板隔开，此隔板上具有孔洞，温度传感器16的引线穿过此孔洞连接至电路板17。温度传感器16的温度敏感端头被隔热棉21压紧在锅具2的表面，隔热棉21的作用是将电路板17和锅具进行热隔离，以降低电路板17、电子元器件和电池的温度。上盖19安装在底壳18上部，以形成一个密封的外壳结构。信号线圈3的两端位于上盖19和底壳18形成的底部空腔内，信号线圈的线芯20穿过底壳18上的孔洞连接至电路板17。电池15则位于电路板17和上盖19之间的空腔内，并通过导线连接至电路板17。在底壳18朝向锅具2一面的边缘有凹槽，其中安装密封圈22，其作用是对隔热棉21进行密封，阻止液体进入隔热棉21。

信号线圈3的结构如图9所示。信号线圈3的最外层是外壳23，对其内部的线芯20起到保护和防水作用。中间层是高温绝缘层24，高温导线25位于高温绝缘层内。高温绝缘层24和高温导线25构成线芯20。

图10是锅具与无线测温装置相配合的第二种情形的立体结构示意图。与实施方式1不同的是，信号线圈3固定在锅具2的底面边缘部位。参见图11，锅具2底面具有附加的复底层22，锅具增加复底层的作用是使锅具受热更均匀。复底层22在锅具2底面边缘部位形成一个梯形台阶空间，信号线圈3即固定于此台阶空间内，信号线圈3的截面直径小于复底层22的厚度，使得信号线圈3在锅具2使用时不会收到挤压。无线测温器1的安装固定方式与第一种情形相同，也是固定在锅具2的侧壁外表面。无线测温器1的内部结构与第一种情形相同。

上述锅具与无线测温装置相配合的第二中情形与第一种情形相比，信号线圈3位于锅具2底面，信号线圈3不易受到碰撞，更有利于信号线圈3的保护，由于信号线圈3不易看到，锅具2外观更加美观。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。