一种智能煎药壶的制作方法

文档序号:11573938阅读:456来源:国知局

本发明涉及一种煎药装置,尤其涉及一种能自动煎煮中草药的由煎药壶和加热装置所构成的智能煎药壶,属于医药设备领域。



背景技术:

中药副作用小,不易形成抗药性,能做到标本兼治。随着社会的发展,人们健康意识的提高,越来越多的患者青睐于中医治病。中药药液的药效的高低,取决于煎煮方法是否得宜,即如何掌握火候和控制时间;不同中草药处方,往往需要与之相适配的煎煮方法,即使是中医人员,往往也需要多年的经验积累,才能煎出高药效的药液。患者取回中草药后往往自行煎煮,如在燃气灶上、电磁炉上,患者需要不停地调整火力,主要是防止溢流和煎糊,耗费大量的精力和时间;又由于不知如何控制火力和煎煮时间,提高药液的药效,使得所煎煮的药液的药效往往不高。为此,亟需开发一种煎药装置,煎药时其获取与中药处方相适应的煎煮程式,并依煎煮程式自动浸药、升温、煎煮和降温,智能煎煮中草药,患者无需参与。



技术实现要素:

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题,提供一种煎药装置,该装置基于煎煮程式依次浸药、升温、煎煮和降温,自动煎煮中草药,患者无需参与。

本发明的一种智能煎药壶,主要由煎药壶和加热装置构成,其设计要点在于:

所述煎药壶包括壶体和壶盖,所述壶体包括壶底部和壶身部,所述壶底部设置测温孔,壶身部的顶部设有壶口,壶盖和壶口相盖合;

还包括温度传感器,用于检测壶底部的温度,所述温度传感器和测温孔装配;

所述加热装置包括电致热体、隔热部和功率模块,煎药壶和加热装置固定,电致热体位于壶底部和隔热部之间;

还包括控制器,用于煎煮控制,所述控制器获取与被煎中草药的煎煮要求相对应的煎煮程式,煎煮程式被配置有与时间相关联的温度的设定值;在每个控制周期,控制器采用插值方法从煎煮程式中获取温度的设定值,基于温度传感器所检测的壶温度的测量值及温度的设定值进行处理,生成控制信号操纵功率模块,调整加热装置的火力大小,以使壶温度的测量值达到温度的设定值,直至煎煮程式被执行完,完成中草药煎煮。

本发明的智能煎药壶,包括煎药壶和加热装置,被配置有温度传感器和控制器。煎药壶的壶底部设有测温孔,温度传感器和测温孔装配,测量壶底部的温度;加热装置内置电致热体和功率模块。在煎煮中草药时,控制器获取与中药处方煎煮要求相对应的煎煮程式。控制器基于煎煮程式依次进行浸药、升温、煎煮和降温操作。控制器采集温度传感器的检测信号,获取壶温度的测量值,以及利用插值法从煎煮程式中获取温度的设定值,基于壶温度的测量值和设定值,进行运算处理生成控制信号操纵功率模块,调整加热装置的火力,使壶温度的测量值达到设定值,直至煎煮程式被执行完,完成煎药,患者无需参与。

在具体实施过程中,本发明的智能煎药壶还有如下进一步优选的技术方案。

作为优选地,所述煎煮程式包括程式表;

所述程式表被配置有与时间相关联的温度的设定值,包括多个程式步,构成中草药在煎煮过程中必需的浸药阶段、升温阶段和煎煮阶段;所述程式步由时间的设定值和温度的设定值构成。

作为优选地,所述煎煮程式还包括程式参数,程式参数包括用于修正壶温度的控温偏差的温度偏移值;

在每个控制周期,使所述壶温度的测量值达到从煎煮程式中获取的温度的设定值与温度偏移值的和值。

作为优选地,所述测温孔沿径向布置,测温孔由壶底部的边缘部向内延伸并终止于壶底部的中部,所述温度传感器采用热电偶,热电偶的测量端和测温孔的盲端部相贴合,检测壶底部中部的温度。

作为优选地,所述测温孔沿轴向布置,测温孔由壶底部的底端面向上延伸并终止于壶底部的上端面侧,所述温度传感器选用热电偶,热电偶的测量端和测温孔的盲端部相贴合;或者,

所述温度传感器选用红外温度传感器,红外温度传感器设置于隔热部的下方,其检测端部和测温孔的盲端部正相对;

作为优选地,所述测温孔设置在壶底部的中心处。

作为优选地,还包括溢流传感器,用于检测煎药壶的溢流状态。

作为优选地,所述控制器采集溢流传感器的检测信号,控制器基于溢流传感器的检测信号,当确定发生溢流状态时,生成控制信号操纵功率模块,减小加热装置的火力,直至溢流状态消除。

作为优选地,所述控制器采集溢流传感器的检测信号,基于溢流传感器的检测信号,当确定发生溢流状态时,所述控制器减小煎煮程式中的温度偏移值的设定值,或/和减小煎煮程式中与溢流发生相对应的程式步的温度的设定值,以减小加热装置的火力,直至溢流状态消除。

作为优选地,所述壶身部的顶部设置向上延伸并沿周向环绕一周的翻边部,该翻边部位于壶口的外部,用于收集煎煮过程中溢出的液体。

作为优选地,所述溢流传感器选用热电偶,其和翻边部固定,该热电偶的检测端部位于翻边部的内侧,和位于壶盖上的溢流孔相对;或者,

所述溢流传感器为用于泡沫探测的超声波传感器或光电传感器,被设置在煎药壶的上方,其检测端部和设置于壶盖上的窗口相对。

本发明的智能煎药壶包括煎药壶和加热装置,被配置温度传感器和控制器。煎药壶包括壶体和壶盖,所述壶体由壶底部和壶身部构成,所述壶底部设置测温孔,壶身部的顶部设有壶口,壶盖和壶口相盖合。温度传感器和测温孔装配,用于测量煎药壶的壶底部的温度。加热装置内置电致热体、隔热部和功率模块。功率模块用于控制电致热体火力的大小。煎药壶设置于加热装置上并相固定,电致热体位于壶底部和隔热部之间,加热煎药壶的壶底部。控制器被嵌装于加热装置内,位于隔热部的外部,用于煎煮控制。煎煮中草药时,控制器获取与被煎中草药处方煎煮要求符合的煎煮程式,根据煎煮程式依次操纵浸药、升温、煎煮和降温。基于该煎煮程式,在每个控制/采样周期,控制器采集温度传感器所检测的壶温度的测量值及从煎煮程式中获取温度的设定值,基于壶温度的测量值和温度的设定值进行运算处理,生成控制信号,操纵加热装置的功率模块,调整加热装置火力的大小,以使壶温度的测量值达到温度的设定值,直至煎煮程式被执行完,完成中草药煎煮。在中草药的煎煮过程中,控制器基于煎煮程式,操纵功率模块,控制加热装置产生所需的火力,不需要用户参与,用户有无煎煮知识及技能,均可以煎煮出高药效的中药汤剂。另外,温度传感器测量壶底部中心处的温度,该处为煎药壶的对称轴线所在处,更能反应煎药壶的实际温度,有利提高温度检测的精确性。

有益效果

自动煎煮中草药,药液的药效高,用户无需参于。智能煎药壶包括煎药壶和加热装置,被配置有温度传感器和控制器式。煎药壶的壶底部设置有测温孔,温度传感器和测温孔装配。加热装置包括电致热体、隔热部和功率模块。煎药壶置放于加热装置上并相固定,电致热体位于壶底部和隔热部之间。煎煮中草药时,控制器获取与被煎中草药处方煎煮要求相应的煎煮程式,基于煎煮程式依次进行浸药、升温、煎煮和降温操作。在每个控制周期,控制器采集温度传感器所检测的壶温度的测量值及从煎煮程式中获取温度的设定值,基于壶温度的测量值和设定值进行运算处理,生成控制信号操控功率模块,调整加热装置火力的大小,使温度传感器所检测的壶温度的测量值达到设定值,直到煎煮程式被执行完,完成中草药的煎煮,整个煎煮过程中,控制器基于煎煮程式调整加热装置火力的大小及火力持续时间,不需要用户参与,用户有无煎煮知识及技能,均可以煎煮出高药效的中药汤剂。

附图说明

图1一种智能煎药壶的结构示意图。

图2一种煎药壶的结构示意图。

图3煎药壶的分解示意图。

图4煎药壶的一种应用状态示意图。

图5煎药壶的另一种应用状态示意图。

图6控制器的原理框图。

其中,100-煎药壶,110-壶体,111-壶底部,112-壶身部,113-壶口,114-翻边部,115-测温孔,116-固定孔,117-堵头,118-弹性件,120-壶嘴,130-壶盖,131-盖体部,132-提手部,133-凸缘部,134-溢流孔,135-窗口,140-把手,150-热电偶,160-溢流传感器;

200-加热装置,210-电致热体,220-隔热部,230-功率模块,240-壳体;

300-控制器,310-按键模块,320-显示屏。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的,下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。本发明实施例中有关方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。

本实施方式的一种智能煎药壶,如图1和图6所示,包括煎药壶100、加热装置200和控制器300。煎药壶100包括壶体110、壶盖130、温度传感器150和溢流传感器160。壶体110包括壶底部111和壶身部112,所述壶底部111设置沿径向布置的测温孔115。壶身部112的顶部设有壶口113,壶盖130和壶口113相盖合。温度传感器150选用热电偶,热电偶和测温孔115相装配,用于测量煎药壶100的壶底部111的温度。加热装置200内置电致热体210、隔热部220和功率模块。功率模块用于控制电致热体210的火力大小。煎药壶100置放于加热装置200上并相固定,加热装置200加热煎药壶100,煎煮中草药。控制器300被嵌装配加热装置200的壳体240内,用于煎药控制,包括浸药和煎煮。煎煮中草药时,控制器300获取与被煎中草药处方煎煮要求符合的煎煮程式,根据煎煮程式依次进行浸药、升温、煎煮和降温。基于该煎煮程式,在每个控制周期,控制器300采集热电偶的检测信号,获取壶温度的测量值,以及利用线性内插值法从煎煮程式中获取温度的设定值,基于壶温度的测量值和温度的设定值进行运算处理,生成控制信号操控功率模块,改变被输送到电致热体210的电功率,调整加热装置火力的大小,以使壶温度的测量值达到温度的设定值,直至煎煮程式被执行完,完成中草药煎煮。在中草药的煎煮过程中,控制器基于煎煮程式,操纵功率模块,调整加热装置火力的大小,不需要用户参与,用户有无煎煮知识及技能,均可以煎煮出高药效的中药汤剂。

煎药壶100

所述煎药壶100,如图2-图4所示,包括壶体110、壶嘴120、壶盖130、把手140、温度传感器150、溢流传感器160以及接线端子170。

其中,所述壶体110,如图3所示,包括呈圆形的壶底部111及壶身部112,所述壶底部111和壶身部112相固定,构成上端开口的容器,用于容纳液体。所述壶底部111和壶身部112一体成型。壶身部112的顶部设置由内表面向内延伸凸台,该台阶环绕一周,构成沿水平面方向的壶口113。壶身部112的顶部设置向上延伸且向外倾斜的翻边部114,翻边部114沿壶身部的顶部环绕一周,该翻边部114位于壶口113的外部侧,用于收集煎煮过程中从壶口113溢出的液体,避免溢出的液体洒落,以影响药效不足。翻边部114上设置有用于固定溢流传感器的固定孔,如图4所示。所述壶嘴120为内置有用于液体流通通道的壳体,该通道的直径从壶嘴的进口端到出口端逐渐缩小。所述壶嘴120的进口端部和壶身部112固定,位于壶身部112的中部偏上处,壶嘴120和壶身部112相连通,以方便倾倒药液。把手140呈耳子状,把手140内置有用于装配接线端子170的空腔141。把手140和壶身部112相固定,位于壶嘴120的相对侧。所述壶底部111的内部设置用于温度检测的测温孔115。测温孔115沿径向布置,测温孔115由壶底部的边缘沿径向向内延伸,并终止于壶底部的中部,测温孔115的盲端部位于壶底部的中心处。测温孔115的自由端部被设置用于装配堵头的固定孔116,固定孔116和测温孔115共轴线,位于壶底部111的边缘部。

所述壶盖130,如图3所示,包括圆盘形且呈上拱形的盖体部131和提手部132,提手部132和盖体部131的顶部相固定。所述盖体部131下底面的边缘部设有凸缘部133,凸缘部133环绕一周。凸缘部133的外径和壶口113的内径相配合。所述盖体部131的边部上设置溢流孔134,溢流孔134沿径向布置。溢流孔134位于凸缘部133的上方。溢流孔134用于壶体内的液体溢流和回流,以及用于溢流传感器160更精确地检测煎药壶的溢流状态。

所述壶体110、壶嘴120、壶盖130、把手140的材质为陶,也可以选用瓷。由于中药汤剂与陶及瓷不发生化学反应,中药汤剂中不会产生有害物质,且有利使其保持高药效。需要说明的是,也可以采用金属材料,如不锈钢,制造,但是其内部必需用瓷层做内胆,将中药药液和金属相隔离,避免药液和金属发生化学反应,降低药效,并产生有害物质。

其中,所述温度传感器150选用用于温度测量的热电偶。该热电偶的测量端(即测温点)被封装于其一端部。热电偶插入测温孔115内,热电偶的测量端和测温孔115的盲端部相贴合,用于检测壶底部中部的温度。构成弹性件118的弹簧、堵头117依次装配于固定孔116内,堵头117和固定孔116固定,热电偶、弹性件118和堵头117依次相贴合,弹簧118处于被压缩状态,使得热电偶的测量端和测温孔115的盲端部紧紧相贴合,以利于可以更精确地检测壶底部的温度。

在此需要说明的是,所述测温孔115还可以沿壶体的轴线方向布置。该测温孔115由壶底部111的底端面向上延伸并终止于壶底部的上端面,测温孔115位于上端面的下方,所述用于温度测量的热电偶和测温孔115装配,热电偶的测量端和测温孔的盲端部相贴合。此外,所述温度传感器150还可以选用红外温度传感器,红外温度传感器设置于隔热部220的下方,位于隔热部220中部的检测孔的正下方,红外温度传感器的检测端部经检测孔和测温孔的盲端部正相对。进一步地,测温孔115设置在壶底部的中心处,和壶底部共轴线。温度传感器150测量壶底部111中心处的温度,该处为煎药壶100的对称轴线所在处,更能反应煎药壶100的真实温度,有利提高温度检测的精确性。

其中,所述溢流传感器160选用热电偶。该热电偶和翻边部114上的固定孔相装配并固定,该热电偶的检测端部位于翻边部114的内侧,与位于壶盖130上的溢流孔134正相对。可以理解为,当盖壶盖130时,需使壶盖130上的溢流孔134和用于溢流检测的热电偶的检测端正相对,以使能更及时地检测到煎药壶的溢流状态。如此布置,当煎药壶100发生溢流时,煎药壶100内的液体首先从溢流孔134流出,热电偶的检测端部可以及时地接触到溢流出的液体。热电偶触及到溢流的液体,热电偶检测端部的温度发生突变,热电偶所检测的温度曲线上形成突变台阶,据此可以用于判断煎药壶100发生了溢流状态。因而,采用热电偶可以检测煎药壶的溢流状态,但是必需是煎药壶内的液体溢流后,才能检测到溢流状态。

所述温度传感器150、溢流传感器160分别通过导线和设置于把手140内的接线端子170电连接,接线端子170通过信号线和控制器300电连接。

加热装置200

所述加热装置200,如图1所示,包括电致热体210、隔热部220、功率模块230和壳体240。功率模块230用于控制向电致热体210所输送的电功率大小,调整热电体210的发热功率,控制加热装置火力的大小。所述电致热体210、隔热部220、功率模块230设置在壳体240内,电致热体210经陶瓷支架和壳体240的底部固定,隔热部220设置在电致热体210和壳体240的底部之间,并包住电致热体210,使电致热体210只能向上辐射热量,加热煎药壶。所述电致热体210可以为电阻发热体,如选用电阻丝,也可以是电磁感应发热体,如包括感应线圈和导磁金属体。

控制器300

所述控制器300,如图6所示,包括微处理器、存储器、传感器电路、网络模块、显示接口模块、按键接口模块和功率驱动电路。所述存储器、传感器电路、网络模块、显示接口模块、按键接口模块和功率驱动电路分别和微处理器电连接。显示屏330经显示接口模块和控制器300电连接;移动终端,如手机、平板电脑等,经(路由器、)网络模块和控制器300建立通信连接;温度传感器150、溢流传感器160经传感器电路和控制器300分别电连接;按键模块经按键接口模块和控制器300电连接。所述按键模块、显示屏、移动终端构成智能煎药壶的人机交互界面。所述按键模块320被嵌装在加热装置200的壳体240的前面板上。按键模块320上设有“点火”、“熄火”、“增大”、“减小”、“确认”键,移动终端的应用软件界面上也设有“点火”、“熄火”、“增大”、“减小”、“确认”键,用于手动操纵煎药壶点火、熄火、增大火力、减小火力以及修改煎煮程式。

煎煮程式

所述煎煮程式,包括程式表和程式参数。程式表包括与时间相关联的温度的设定值,由时间的设定值和温度的设定值所构成的数据表。程式表包括多个程式步,其构成煎煮过程中所需的浸药阶段、升温阶段、煎煮阶段和降温阶段。程式表中时间的设定值将持续到整个煎煮周期,涵盖浸药、升温、煎煮、到最后熄火。程式参数包括一个、二个或多个参数,程式参数与程式表相关联,配合使用,修改程式参数可以优化控制器300对煎煮过程的控制。煎煮程式被存储在控制器300的存储器内。具有中草药知识及煎煮技能的用户或中药师通过移动终端、按键模块等人机交互界面可以自行修改和定义所需的煎煮程式,修改完成后的煎煮程式可以存储于存储器。一种可选的煎煮程式的程式表和程式参数如下所示,其中程式表包括7个程式步,程式步包括“温度”及“时间”的设定值。

程式表:

程式参数:

保温温度(/℃):50;

温度偏移值(/℃):5;

控温容差(/%):2

采样周期(/s):10。

所述“程式表”中包括“温度”及“时间”。其中,“温度”表示在煎煮过程中壶底部要达到的温度,可选地指壶底部内表面要达到的温度。“时间”表示在该程式步的时间段内温度由上一程式步温度的设定值逐步变化到该程式步温度的设定值,可选用斜坡变化,适于描述“温度”变化的快慢,如煎煮升温的快、慢;需要说明的是,对于第1程式步,其上一程式步温度的设定值理解为加热前热电偶所检测的壶底部的温度,也可以理解取值为该第1程式步温度的设定值;对于前一种理解,在第1程式步前还需要再加一个用于升温的程式步,该程式步温度的设定值与所述第1程式步的相同。

所述“程式参数”包括“保温温度”、“温度偏移值”、“控温容差”、“采样周期”。“保温温度”表征中草药煎煮完成后药液需要被维护的温度,以使药液适合于服用。“温度偏移值”表征对壶温度的控温偏差进行修正的修正参数,用以修正温度传感器控制的壶温度相对于温度设定值的偏差,以使煎药壶被加热的温度与期望的设定温度相一致。造成温度传感器产生控温偏差的因素包括:检测孔的位置、壶底部热阻的大小、温度传感器本身的差异、温度传感器装配偏差、以及煎药壶本身的差异(如厚、薄、材质)等等。温度传感器检测的壶温度的测量值在数值上与从程式表中获取的温度的设定值与温度偏移值的和值相一致,这样煎药壶被加热的温度达到温度的设定值,达到期望温度。例如,煎药壶底部内表面的期望温度为100℃,将温度的设定值取值为100℃,由于温度传感器被装配在位于壶底部内表面下方的检测孔内,壶底部内表面与检测孔间存在的热阻较大,则当温度传感器的检测温度为100℃时,壶底部内表面的温度小于100℃,可能为98℃,没有达到设定温度,即存在2℃的偏差,这个温度偏差可以通过温度偏移值来修正,将温度偏移值设为2℃。在此状态下,温度的设定值为100、温度偏移值为2℃,则温度传感器的检测温度应为102℃,当温度传感器检测的温度达到102℃时,壶底部内表面的温度达到设定的温度100℃,即达到期望温度。此外,温度偏移值还可以用于调整煎煮程式中温度的设定值,如,温度偏移值增加2℃,相当于煎煮程式中各程式步温度的设定值增加2℃。修改温度偏移值的设定值,可以使同一程式表适用于不同厚度、不同材质的煎药壶,以及可以修正温度传感器的装配偏差及温度传感器本身的差异,以使程式表适用于煎药壶。例如,当更换了热电偶,由于热电偶本身的差异、装配偏差,使得煎药壶的热工况发生了变化,使用前需要对煎药壶进行调式,以使程式表适用于新工况的煎药壶。一种可选的调式方法,如,在某一温度设定值t0下加热煎药壶,采用高一级别的测温计测量壶底部内表面的温度值t1,调整加热装置的火力的大小,使t1和t0相等,此时热电偶所检测的壶温度的测量值为tc,所述壶温度的测量值tc与温度设定值t0间的差值作为温度偏移值的初始设定值。“控温容差”表征煎药壶壶温度的测量值相对于被控目标温度的波动幅度;例如,控温容差为2%,表示控制器允许壶温度的测量值(即被控目标温度)和温度设定值间的波动范围的最大偏差的相对值为2%,比如:若温度的设定值为100℃、控温容差为2%,则壶温度的测量值(即被控目标温度)在98-102℃之间,则认为壶温度的测量值和温度的设定值相当,也即壶温度的测量值达到设定值。温度偏差的相对值在此定义为:温度偏差的相对值=abs(温度的测量值-温度的设定值)/温度的设定值*100%。“采样周期”表征控制器从程式表中获取温度的设定值以及从热电偶获取壶温度的测量值的时间间隔,即控制器对智能煎药壶实施控制的频繁程度。采样周期被设置的越小,控制就越精确。

接下来,将以上述提及的煎煮程式(不设置温度偏移值参数)为例,将本实施方式的智能煎药壶煎煮中草药的操作流程,以及自动煎煮原理和控制过程,分别作如下所述。

智能煎药壶的操作方法

s1:中草药入壶。将煎药壶100的壶盖130打开,把准备好的中草药放入煎药壶内,盖上壶盖。

s2:煎煮程式选择。通过按键模块或移动终端选取与待煎煮中草药处方要求相适配的煎煮程式,控制器300从其内存储器中读取相应的煎煮程式。

s3:点火煎煮。控制器300被配置有“自动”和“手动”两种煎煮方式,默认为“手动”煎煮方式。选择“自动”煎煮方式,触按“点火”键,控制器300操纵加热装置200即刻点火,或者由时间驱动(即预约方式)操纵加热装置点火;加热装置200产生热量,加热煎药壶100。控制器300根据煎煮程式依次进行浸药、升温、煎煮和降温。在每个控制周期,控制器采集温度传感器所检测的壶温度的测量值及从煎煮程式中获取温度的设定值,基于壶温度的测量值和设定值进行运算处理,生成控制信号操控功率模块,调整加热装置火力的大小,使温度传感器所检测的壶温度的测量值达到设定值,直到煎煮程式被执行完,完成中草药的煎煮。整个煎煮过程由控制器自动完成,用户无需参与。

s4:煎煮完成。煎煮程式的时间被控制器300执行完,煎煮过程完成,完成中草药煎煮。控制器300生成控制信号触发轰鸣器发出报警,告知用户取药液。若未选取保温功能时,控制器300生成控制信号操纵功率模块阻断电流流通,关闭加热装置200;若选取保温功能,用户长时间不取药液,控制器300将依照程式参数中的“保温温度”的设定值,操纵加热装置200对煎药壶100加热,使壶温度的测量值和保温温度的设定值相当,以使煎煮好的药液的温度维持在用户所需的温度。

煎煮控制的方法和过程

煎煮程式包括程式表和程式参数。所述程式表为由时间和温度所构成的表格,包括多个程式步,程式步的数量根据煎煮需要进行确定,无具体要求。程式表涵盖中草药在煎煮过程中必需的浸药阶段、升温阶段、煎煮阶段和降温阶段。为了提高中药药液的药效,有的中药处方要求常温浸药,有的要求在某温度范围内浸药,有的要求缓慢升温到最高温度,有的要求武火(温度设定值较高)煎煮,有的要求文火(温度设定值较低)煎煮等等,均可以通过程式表中的时间和温度的设定值来实现。煎煮程式的程式表的制定和修改需要在中药师的指导下进行,或由中药师制定。本实施方式煎煮程式的程式表,以表格形式存在,非常方便于参数修改,针对不同的中草药处方,快速设定相对应的程式表,有利于煎煮出药效更高的药液。

所述煎煮程式的程式表包括7个程式步。其中第1程式步,对应浸药阶段,浸药温度为35℃,浸药时长为30min;第2-第3程式步,对应升温阶段,第2程式步较快速升温,经历3分钟从35℃升高到95℃,第3程式步的较第2程式步缓慢升温,经历2分钟从95℃升高到105℃,设置合适的升温速率,可以减少甚至避免在升温阶段产生大量的泡沫,以至发生溢流;第4-第6程式步,对应煎煮阶段,萃取中草药的有效成分,第4程式步的煎煮温度为105℃、煎煮时长10min,第5程式步经历1分钟将温度从105℃降到100℃,第6程式步的煎煮温度为100℃、煎煮时长10min;第7程式步,对应降温阶段,历经5分钟将温度从100℃降低到70℃,使煎煮的药液以一定的降温速率降温。需要说明的是,中草药处方若是不要求完成煎煮的药液以一定的速率降温,可以不设值第7程式步。在每个采样周期,控制器300采用插值法从程式表中获取当前控制周期对应的温度的设定值,可以理解为,控制器300根据采样周期,如10s,将当前程式步的时间设定值对应的时间段划分为多个小时间段,每一小时间段对应于一个采样周期,并依据上一程式步温度的设定值和当前程式步温度的设定值,采用插值法获取各个采样周期对应的温度的设定值。如采用线性内差值法取值,各程式步的温度将由上一程式步温度的设定值斜坡变化到该程式步温度的设定值,即斜坡变化;对于第1程式步可以理解为其上一程式步温度的设定值和该第1程式步温度的设定值相同。此外,所述线性内插值法还可以由多项式插值、牛顿插值或其它插值方法进行替代,使各程式步间温度平滑过度替代斜坡变化。如以第2程式步的线性内插值法取值为例,说明如何从程式表中获取温度的设定值,假设采样周期10s,第2程式步的第9个控制/采样周期,即第90s,对应于第2程式步的1分30秒处,采用线性内插法从第2程式步获取在该第9个控制周期的温度的设定值为65℃。

在自动煎煮过程中,所述控制器300基于所获取的煎煮程式,依次执行程式表的各个程式步,操控功率模块230改变被输送到电致热体的电功率,调整加热装置200的火力,加热煎药壶100,使壶温度的测量值达到温度的设定值,依次进行浸药、升温、煎煮和降温操作,自动煎煮中草药,直到程式表被依次执行完,完成中草药的煎煮,在煎煮的过程中,用户无需参与煎煮火力及时间的控制。

在自动煎煮中草药过程中,控制器300先执行第1程式步。第1程式步为浸药阶段,在每个控制/采样周期,基于内插值法,控制器300从第1程式步中获取温度的设定值,以及采集温度传感器150的检测信号,获取壶温度的测量值,基于壶温度的测量值和设定值,生成控制信号,操纵功率模块230,调整加热装置200的火力,使壶温度的测量值和设定值相当,即达到设定值。当第1程式步的时间被执行完后,执行第2程式步。

在第2程式步的每个控制/采样周期,控制器300采集温度传感器150的检测信号获取壶温度的测量值,并利用线性内差值的方法从第2程式步中获取温度的设定值。控制器300将所获取的壶温度的测量值和温度的设定值进行比较,当壶温度的测量值小于温度的设定值,控制器300经运算生成包括使加热装置火力增大的控制信号,发送给功率模块230,操控功率模块230增加向电致热体输入的电功率,增加加热装置200的火力,以使煎药壶100的温度升高,直到所获取的壶温度的测量值和温度的设定值相当;当所采集的壶温度的测量值大于所获取的温度的设定值时,控制器300经运算生成使加热装置火力减小的控制信号,发送给功率模块230,操控功率模块230减小向电致热体输入的电功率,降低加热装置200的火力,以使煎药壶100的温度下降,直到所获取的壶温度的测量值达到温度的设定值;如此,根据采样周期,依次采样,进行如上述控制,直至控制器300执行完第2程式步。第2程式步被执行完后,控制器300采用上述控制方法依次执行第3程式步至第7程式步,直至程式表的各个程式步被执行完,完成中草药的煎煮。

控制器300对所获取的壶温度的测量值、温度的设定值进行运算处理生成调整加热装置火力的控制信号时,所采用的运算处理方法可以是pi(比例积分)控制算法,也可以是pd(比例微分)控制算法,还也可以是控制精度更高的pid(比例积分微分)控制算法。

当煎煮程式被控制器300执行完,完成中草药的煎煮,此时控制器300生成控制信号,触发报警器发出轰鸣声,告知用户,煎煮结束,可以取药液。在整个煎煮过程中,用户无需参与,由智能煎药壶自动完成。

在上述自动煎煮的过程中,在每个控制/采样周期,控制器300还获取溢流传感器160的检测信号,基于溢流传感器160的检测信号确定煎药壶发生了溢流状态,控制器300生成包括使加热装置火力减小的控制信号,操控功率模块230,使加热装置200减小火力,直致煎药壶100消除溢流,避免溢流继续进行;同时控制器300进行溢流计数。当溢流计数大于计数阈值,比如计数大于3次时,特别是发生连续溢流计数时,控制器300还进行了以下溢流处理。

当溢流计数大于计数阈值,控制器300将从煎煮程式中所获取的与发生溢流时刻所在控制周期相对应的温度的设定值与当前程式步温度的设定值进行比较,并将所述温度的设定值与当前程式步温度的设定值进行差值计算,并将该差值做标识,在此被标识为第1调整量值。当所获取的与发生溢流时刻所在控制周期相对应的温度的设定值相对于当前程式步温度的设定值较低时,如所述温度的设定值与该程式步温度的设定值间相差4-8℃,表明程式表中该程式步温度的设定值过高,此时,控制器300减小程式参数中的温度偏移值的设定值,使煎药壶100的目标温度整体向下平移,降低壶的被控目标温度,以减少直至消除溢流发生;所述温度偏移值的设定值的减小幅度可以基于第1调整量值进行确定,可选为第1调整量值的部分量值,如减小幅度取第1调整量值的1/3、1/2或2/3等。当所获取的与发生溢流时刻所在控制周期相对应的温度的设定值相对于该程式步温度的设定值较高时,如所获取的温度的设定值与当前程式步的温度的设定值间相差1-3℃,即溢流时所对应控制周期的温度的设定值已接近当前程式步温度的设定值时,控制器300减小程式表中当前程式步温度的设定值,以及减小其温度设定值不小于该程式步温度设定值的各个程式步的温度的设定值,减小温度的设定值以及温度上升的速率,逐步减少加热装置的火力,减少直至消除溢流的发生;所述程式步温度的设定值的减小幅度可以根据第1调整量值来确定,如取值为第1调整量值的部分量值,其减小幅度取值为第1调整量值的1/3、1/2或2/3等。需要说明的是,当溢流发生后,控制器300还可以同时减小煎煮程式中温度偏移值的设定值以及当前程式步温度的设定值,此种情况下为了避免超调,导致壶温度过低,则温度偏移值的减小幅度与程式步温度设定值的减小幅度之和应小于第1调整量值。控制器300对煎煮程式进行上述修改后,将溢流计数进行规0处理,恢复0值。

控制器300对煎煮程式的程式步温度的设定值或/和温度偏移值的设定值进行减小修改后,控制器300重新进行溢流计数,且溢流计数大于计数阈值时,控制器300依上述方法再次修改煎煮程式,如此循环调整,直至煎煮程式被执行完,完成对中草药的煎煮。煎煮完成后,用户可以保存控制器300所修改的煎煮程式,以备下次使用。

另外,需要说明的是:所述溢流传感器160还可以选用超声波传感器或光电传感器,其用于检测煎药壶内液体表面的泡沫及泡沫高度,可以检测到煎药壶将要发生溢流且尚未溢出的溢流状态,可以避免溢流的发生。溢流传感器160和煎药壶装配,如图4所示,其检测端部和壶盖130上的窗口135正相对,通过该窗口135可以探测到煎药壶内产生的泡沫。当煎药壶100内液体被加热到沸腾后,液体表面产生并集聚泡沫,当泡沫的高度达到设定的高度阈值时,如泡沫顶端面接触壶盖,则溢流趋势产生,有发生溢流的可能,控制器300作出产生了溢流状态的判断,生成用以减小加热装置火力的控制信号,操控功率模块230,使加热装置200减小火力,减少直至消除煎药壶100内产生的泡沫,避免溢流发生。同时控制器300进行溢流计数。

在此需要说明的是,若采用“温度偏移值”参数,在自动煎煮中草药的过程中,控制器依次执行煎煮程式的各个程式步,在每个控制周期,控制器将壶温度的测量值同从煎煮程式中获取的温度的设定值与温度偏移值的和值相比较,基于壶温度的测量值以及获取的温度的设定值与温度偏移值的和值,进行运算处理生成控制信号调整加热装置的火力,使壶温度的测量值达到从煎煮程式中获取的温度的设定与温度偏移值的和值,直到煎煮程式被控制器执行完,完成中草药的煎煮。

本实施方式的智能煎药壶包括煎药壶和加热装置,被配置有温度传感器、控制器及内置于控制器的煎煮程式。煎药壶包括壶体和壶盖,所述壶体包括壶底部和壶身部,所述壶底部设置测温孔,壶身部的顶部设有壶口,壶盖和壶口相盖合。温度传感器和测温孔装配,用于测量煎药壶的壶底部的温度。加热装置内置电致热体、隔热部和功率模块。功率模块用于控制向电致热体输送电功率的大小,以调整加热装置的火力大小。煎药壶设置于加热装置上并相固定,电致热体位于壶底部和隔热部之间,电致热体仅向煎药壶的壶底部辐射热量。控制器被嵌装于加热装置内,位于隔热部的外部,与电致热体热隔离,用于煎煮控制。煎煮中草药时,控制器获取与被煎中草药处方煎煮要求符合的煎煮程式,根据煎煮程式依次进行浸药、升温、煎煮和降温。基于该煎煮程式,在每个控制/采样周期,控制器采集温度传感器所检测的壶温度的测量值及利用插值法从煎煮程式中获取温度的设定值,基于壶温度的测量值和温度的设定值进行运算处理,如采用pi(比例积分)控制算法、pd(比例微分)控制算法或控制精度更高的pid(比例积分微分)控制算法,生成控制信号,操纵功率模块,改变被输送到电致热体的电功率,调整加热装置火力的大小,以使壶温度的测量值达到温度的设定值,直至煎煮程式被执行完,完成中草药煎煮。在中草药的煎煮过程中,控制器基于煎煮程式,操纵功率模块,调整加热装置产生所需大小的火力,不需要用户参与,用户有无煎煮知识及技能,均可以煎煮出高药效的中药汤剂。另外,热电偶的测量端部被设置在壶底部的中心部,该中心部为煎药壶的对称中心,检测壶底部中心处的温度,更能反应煎药壶的真实温度,有利提高温度检测的精确性。

煎药壶上还被配置有溢流传感器。控制器采集溢流传感器的检测信号,基于溢流传感器的检测信号,当作出煎药壶发生了溢流状态的判断时,控制器生成包括使加热装置火力减小的控制信号,操纵功率模块,减小输送的电功率,使加热装置减小火力,减弱溢流,直至煎药壶消除溢流。当溢流计数大于计数阈值时,控制器修改煎煮程式,减小煎煮程式的程式参数中的温度偏移值的设定值,以及减小煎煮程式的程式表中的与溢流发生相对应的程式步温度的设定值以及温度设定值不低于该程式步的各个程式步的温度的设定值,以减少直至消除溢流发生。所述溢流状态包括壶内液体溢出的状态,以及壶内泡沫高度达到高度阈值的将要发生溢流尚未溢流的溢流状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

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