免沸节能火锅装置及其免沸控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种免沸节能火锅装置及其免沸控制方法，智能控制火锅内溫度低于 但接近沸点。
【背景技术】
[0002] 变点测沸技术是一种新的沸点检测技术。由于火锅成分复杂，加上使用所处海拔 不同，导致火锅沸点不一，此技术可W准确地检测沸点，为之后其他控制提供精确基准。
[0003] 目前，人们日常生活中使用的可调功率的火锅，如电磁炉，是由锅具及与其相连的 加热装置组成的。加热装置内部有调节功率的控制电路。运些控制电路通常有振荡电路、保 护电路、脉宽调控电路、电流检测电路、电压检测电路、溫度检测电路等，人们可W通过面板 上的按钮来控制电路中电学原件的通断，进而控制加热的功率。使用的时候，人们通过主观 感觉来调节加热的功率，运样一来不方便，二来因为调节不及时，会造成一定的能源损耗， 煮火锅时尤为明显。另外，在煮火锅的过程中，为了保证锅内液体处于高溫W达到煮熟食物 的目的，通常使用一个较高的加热功率将火锅维持在沸腾状态。在此条件下，输入功率的一 部分用于维持高溫液体与锅体的散热，另一部分将水汽化，形成沸腾现象。但火锅汤液的沸 点是基本固定的，第二部分做功并不能提高溫度和效率。为此，每年中国约浪费掉230.0亿 度电能W及散失水量0.23亿立方米，浪费极大。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有的火锅无自动调节功率功能或者调节不及时的缺点，W及煮火锅时 汤料持续沸腾导致的电能，淡水浪费的问题，本发明提供一种免沸节能火锅装置及其免沸 控制方法，不但可W检测火锅内沸点，调节加热的功率，将火锅汤料的溫度控制在临近汤料 沸点而不使其沸腾的溫度，也可自动检测加菜过程，在火锅加菜后调节功率至最大。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] -、一种免沸节能火锅装置：
[0007] 本发明包括安装在电磁炉内部的免沸控制组件和与免沸控制组件连接的溫度传 感器，溫度传感器安装在火锅侧壁上，溫度传感器经导线与免沸控制组件连接，通过溫度传 感器对锅内溫度检测，免沸控制组件先通过变点测沸技术检测沸点，然后通过锅内溫度与 火锅沸点比较判断控制电磁炉的加热源进行功率控制，将火锅内部溫度控制在沸点W下但 接近沸点，达到节能节水的免沸。
[000引所述的溫度传感器探头端穿过火锅侧壁伸入到其锅内液体中。
[0009]所述的免沸控制组件包括安装在电磁炉内部的信号放大电路、A/D转化电路、信号 处理电路和IGBT管驱动电路，溫度传感器的信号输出端依次经信号放大电路、A/D转化电 路、信号处理电路、IGBT管驱动电路后与电磁炉的加热线圈连接，采用信号处理电路控制 IGB巧E动电路调节电磁炉的加热功率。
[0010]所述的IGB巧区动电路包括立极管QUS极管Q2和IGBT管Q3，IGBT管Q3的集电极与 信号处理电路连接，IGBT管Q3的发射极分别经电阻R6和二极管ZDl连接到其基极，IGBT管Q3 的发射极接地，IGBT管Q3的基极经电阻R7连接到S极管Ql的集电极，S极管Ql的发射极经 电容Cll后与其基极连接，IGBT管Q3的的集电极分别经电阻R43、二极管D5后与S极管Q2的 发射极、集电极连接，=极管Q2的集电极经电容Cl后接地，=极管Q2接电源电压，=极管Ql 和S极管Q2的基极相连后经电阻R18后接电源电压;所述的信号处理电路向IGBT管驱动电 路输入低电平，IGBT管Q3关断;输入高电平，IGBT管Q3导通。
[0011] 所述的信号处理电路采用单片机，采用单片机控制IGB巧E动电路进而调节功率。
[0012] 二、一种免沸节能火锅的免沸控制方法，其特征在于:采用上述装置，通过安装在 火锅侧壁上的溫度传感器对锅内液体检测溫度，进而处理获得火锅的沸点，W检测获得的 沸点T为基准，进入免沸控溫模式，实时通过锅内溫度与t0、tl进行比较判断控制电磁炉的 加热源进行功率控制，将火锅锅内溫度控制在合适溫度to~tl，达到节能节水的免沸。免沸 是指溫度接近沸点:to~tl，即接近沸腾但不沸腾状态。
[0013] 所述的合适溫度to~tl为火锅的沸点W下且接近沸点，但高于火锅煮食安全溫度 t，
[0014] 所述火锅的沸点具体采用W下方式获得:在火锅首次加热过程中，采用最大功率 加热，等时间间隔采集溫度数据，并进而处理获得计算处理值与变点阔值比较获得沸点，若 计算处理值小于等于变点阔值，则此时溫度作为火锅的沸点，若计算处理值大于变点阔值， 则此时溫度不作为火锅的沸点，继续W最大功率加热。
[0015] 所述的计算处理值为溫度方差值或者溫度斜率值，所述的溫度斜率值为一定时间 内前半部分的溫度数据的平均值与后半部分的溫度数据的平均值之间斜率。
[0016] 通过所述免沸控制组件在首次沸腾时获得火锅沸点T，然后进入免沸控溫模式，通 过关停加热源将溫度控制在接近沸点的第一近沸点溫度to与第二近沸点溫度tl之间，t'< tO<tl<T，t'表示安全溫度。
[0017] 记录沸点后立即采用低功率加热，待锅内溫度低于to时采用大功率加热，锅内溫 度高于tl时采用低功率加热，循环往复。所述低功率应使得锅内溫度不足W维持to及W上 溫度，所述大功率应使得锅内溫度不能维持在tl W及W下溫度。若由于外界因素，溫度低于 安全溫度t'，则认为进行了加水、加菜等操作，立即满功率运行，再次让其沸腾，检测沸点， 否则一直处于免沸控溫模式。
[0018] 本发明结合了变点测沸技术与溫度控制技术，通过变点测沸技术来检测沸点并记 5? O
[0019] 本发明的火锅主要指的是火锅一类的敞口煮食锅。
[0020] 在煮火锅过程中，溫度传感器采集一系列的溫度信号转化为电信号交由单片机处 理。单片机通过计算一定时间间隔内的溫度方差(或溫度变化率），将其与预定值进行比对， 当方差小于预定值时，证明锅内的溫度已达到恒定，记录此时溫度为沸点，进入免沸控溫模 式。此时通过IGBT驱动电路，采用PWM技术或其他技术调节加热功率，将锅内液体的溫度维 持在预设溫度，即液体的沸点W下适合溫度。在此模式，若由于加菜等操作使得锅内溫度突 然下降至某一溫度下限，则将功率调整为最大功率，重新循环，即检测沸点，进入恒溫模式。 由于锅内液体的沸点不恒定，难W通过事先设定低于液体沸点而不会对煮食物的时间及食 物的口感产生影响。
[0021] 本发明的有益效果是：
[0022] 所需部件较简单，成本较低廉，实现火锅功率的自动调节，减少人手动调节功率次 数与调节不及时的能耗。同时，将火锅内的液体控制在沸点W下而接近沸点的溫度，在几乎 不影响食物口感和煮熟速度的前提下节省了用水量与能量(经过改造电磁炉模型验证，在 火锅使用过程，可实现节约73.3%的电量，减少74.7%的水分散失，W及附带减少约37.2% 的亚硝酸盐产生的巨大效益）。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明溫度传感器的侧面安装剖视图。
[0024] 图2是本发明电气控制原理图。
[00巧]图3是IGBT驱动电路的原理图。
[0026] 图4是实施例加热实验的加热时间结果图。
[0027] 图5是实施例加热实验的加水量结果图。
[0028] 图6是实施例节电实验的电量结果图。
[00巧]图中：1、火锅，2、电磁炉，3、溫度传感器。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0031] 如图1所示，本发明包括安装在电磁炉2内部的免沸控制组件和与免沸控制组件连 接的溫度传感器，溫度传感器3安装在火锅1侧壁上，溫度传感器2探头端穿过火锅侧壁伸入 到其锅内液体中，溫度传感器3经导线与免沸控制组件连接，通过溫度传感器3对锅内溫度 检测，免沸控制组件先通过变点测沸方法检测沸点，然后通过锅内溫度与火锅沸点比较判 断控制电磁炉2的加热源进行功率控制，将火锅1内部溫度控制在沸点W下但接近沸点，达 到节能节水的免沸。
[0032] 如图2所示，免沸控制组件包括安装在电磁炉3内部的信号放大电路、A/D转化电 路、单片机和IGBT管驱动电路，溫度传感器2的信号输出端依次经信号放大电路、A/D转化电 路、单片机、IGBT管驱动电路后与电磁炉2的加热源电路连接，采用单片机控制IGBT驱动电 路调节电磁炉2的加热功率。
[0033] 位于锅内的溫度传感器2采集锅内溫度信号，将溫度信号转变为电信号，经信号放 大装置放大，再经A/D转化装置变为数字信号，传送至信号处理电路(单片机），信号处理电 路与IGBT管驱动电路相连，通过传入的锅内溫度信息，自动判断此时状态，输出相应信号， 控制IGBT管的状态，进而调节电磁炉功率到预定值。
[0034] 图3为IGBT管驱动电路的一种实例，IGBT驱动电路包括S极管QUS极管Q2和IGBT 管Q3, IGBT管Q3的集电极与信号处理电路连接，IGBT管Q3的发射极分别经电阻R6和二极管 ZDl连接到其基极，IGBT管Q3的发射极接地，IGBT管Q3的基极经电阻R7连接到S极管Ql的集 电极，S极管Ql的发射极经电容Cll后与其基极连接，IGBT管Q3的的集电极分别经电阻R43、 二极管D5后与=极管Q2的发射极、集电极连接，=极管Q2的集电极经电容Cl后接地，=极管 Q2接电源电压，=极管Ql和=极管Q2的基极相连后经电阻R18后接电源电压;所述的信号处 理电路向IGBT管驱动电路输入低电平，IGBT管Q3关断;输入高电平，IGBT管Q3导通。
[0035] 当输入信号为高电平时，Q2导通，Ql截止，18V DC电压流通，给IGBT的集电极提供 口极电压