一种非接触式测温的电饭煲及测温方法

专利名称：一种非接触式测温的电饭煲及测温方法
技术领域：
本发明涉及一种电饭煲及测温方法，尤其是一种利用铁或亚铁磁体的磁导率温度特性，实现非接触式测温的电饭煲及测温方法。
背景技术：
现有电饭煲所使用的限温开关，是通过人工将杠杆按下接通电源，开始煮饭，饭熟后限温开关经杠杆连接机构将电路由加热状态切换到保温状态，由于连接机构环节过多， 各部件尺寸偏差积累，加之组装工艺配合不当，或用户误操作等因素，使电饭煲在用户实际使用中常出现生米、夹生饭、焦饭等现象，甚至发生烧坏发热板造成火灾的惨剧。申请号为93221717. 6的中国专利申请公开了一种电子电饭锅，由锅盖、内锅、外壳、电子温度控制器、感温探头、弹簧和发热盘组成，其中，感温探头中装有锗晶体管作为感温元件，内锅的底部与发热盘的上部相接触，感温探头由弹簧支承置于内锅底部中央，电子温度控制器安装在外壳上，其中从温度控制器引出导线连接到感温探头的感温元件锗晶体管上。申请号为200720061002. 7的中国专利申请公开了一种电磁感应加热式电饭锅， 包括设置在锅身内的内锅，内锅底部设置在微晶板上，微晶板下方设置有线圈盘，微晶板中央设置有装配孔，装配孔中设置有金属的感温支架，感温支架设置在微晶板上，热敏电阻设置在感温支架中，感温支架的顶部与内锅底部相接。申请号为03224025. 2的中国专利申请公开了一种电磁电饭煲，在加热盘台板的中间位置或侧面开孔，用弹簧将温控器盖顶起，以便热敏元件与内锅底部或侧部接触。上述专利虽然都解决了对电饭煲内温度进行检测并控制的问题，但其不足之处是1、电饭煲加热盘中心部位或侧面嵌有温度传感器，由于是接触性导热，如果锅底或锅壁有脏物，影响接触面的接合，影响导热；2、由于中间开孔，水和其他物体很容易掉到加热盘内部，影响整机的清洁性能和安全性能；3、弹簧长期在高温和受压缩状态，很容易失效，引起温度传感器不能与内锅底部完全接触，内锅底部的温度很难保证准确；4、在电饭煲锅体的耐温范围内，无法提高所述电饭煲的加热温度，例如，现有技术的温度控制方式无法使电饭煲的温度到达，例如，120°、150°等；5、由于是点温度控制，在利用电饭煲的整体硬件的同时，无法实现工作温度范围内连续测温和控温。上述现有技术仅仅利用居里点前后物质磁性的突变，控制一个温度点；或者，用更加昂贵的传感器，明显的提高所述电饭煲的成本；如何在结构简单成本低廉的方式下，实现一个更宽的温度范围且连续的非接触式测温，从而实现对所述电饭煲的温度控制，并从原理以及机理上加以说明，现有技术没有给出任何启示。
有鉴于此，特提出本发明。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种利用铁或亚铁磁体的磁导率温度特性，实现非接触式测温的电饭煲。本发明的另一目的在于提供电饭煲的非接触式测温方法。为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是一种非接触式测温的电饭煲，在电饭煲的外壳中，包括一内壳、内锅、发热盘及控制电路，还包括一与内锅底部紧密接触的磁性感温元件、一与所述磁性感温元件位置相对应的测温元件，测温元件包括测温感应线圈和励磁线圈，所述的磁性感温元件为铁磁体或亚铁磁体，利用磁体磁导率的温度特性，配合励磁线圈和测温感应线圈，当所述的磁性感温元件的磁感应强度随温度变化而变化时，其产生的磁场发生变化，该变化反映在测温感应线圈中就产生了相应温度的电信号，通过控制电路实现温度检测及控制。本发明所述的非接触是指磁性感温元件与测温感应线圈之间不接触。所述的磁性感温元件安装于内锅底或安装于内壳底部的上表面，位于发热盘的中心。所述的控制电路包括电源电路、输出控制电路、电流检测电路、温度保护电路、输出调节电路、显示电路和保护电路，还包括测温电路，所述的测温电路包括测温感应线圈和电信号判别电路，测温感应线圈与电信号判别电路相连，电信号判别电路再与输出控制电路连接。所述的测温感应线圈包括电磁感应线圈或霍尔线圈或霍尔芯片，或者他们的任意组合，即任意两种或三种组合，例如，电磁感应线圈和霍尔线圈的组合；电磁感应线圈和霍尔芯片的组合等。所述的铁磁体或亚铁磁体是指铁、镍、钴、钆、镝的任何一种，或它们任意组合的合金，或铁氧体，任意组合包括任意两种、三种、四种组合及五种共同组合，例如，铁、镍组合； 镍、钴、钆组合；铁、镍、钴、钆组合等等。所述的电饭煲为普通加热电饭煲，所述的发热盘内嵌电发热管。所述的电饭煲为电磁电饭煲，所述的发热盘内为电磁加热线圈，励磁线圈与电磁加热线圈为一体，所述的电磁加热线圈在施加交变磁场对铁磁体材料制备的内锅进行加热的同时，兼做磁性感温元件、测温感应线圈的励磁线圈。本发明磁性感温元件在所述电饭煲的工作温度范围内，具有连续下降的μ -T曲线，即磁导率随温度变化的曲线，所述曲线的任一点的切线与横向的T轴具有夹角β，所述的夹角β为钝角。或具有连续上升的μ_Τ曲线，所述曲线的任一点的切线与横向的T轴具有夹角 α，所述的夹角α为锐角。本发明所述的β角的范围在100-170度，优选在110-160度，更加优选的是 110-140度；所述的α角的范围在10-80度，优选在15-75度，更加优选的是25-70度。当采用非变频的电磁电饭煲时，如果采用多线圈进行功率改变，就需要针对不同的功率下，测出对应的制备磁性感温元件的铁磁体或亚铁磁体μ-T曲线，在选择不同的功率的情形下，选择对应的μ-T曲线进行计算比较，然后将与其对应的磁感应强度B，在对应的测温感应线圈上体现相应的电信号值。当采用变频电磁电饭煲时，就需要在相当多个频率下，测出对应的制备磁性感温元件的铁磁体或亚铁磁体μ-T曲线，在测温时，在预置多个频率相对应的μ-T曲线中，选择最为接近的进行计算比较，然后将其对应的磁感应强度B，在对应的测温感应线圈上体现相应的电信号值。实际上，被加热内锅尺寸、形状和质量，以及磁性感温元件尺寸、形状和质量对所测温度精确性也有很大的影响，一种简单的办法是，对应一种电磁电饭煲，将其内锅的尺寸、形状和质量也固定下来，同时，磁性感温元件尺寸、形状和质量也固定下来。另一种解决方法是，所设置的磁性感温元件尺寸、形状和质量和电磁加热线圈以及测温感应线圈之间的关系固定下来，而被加热内锅一是采用对磁场没有影响的材料，二是采用影响很小的尺寸、形状和质量。在电磁加热线圈、测温感应线圈、磁性感温元件之间设置高磁导率的屏蔽圈以阻断或减少电磁加热线圈对测温感应线圈、磁性感温元件的影响。所述电饭煲的测温方法为，电饭煲工作时，励磁线圈通电，产生一定强度的感温检测磁场，感温检测磁场通过磁性感温元件和测温感应线圈时，在测温感应线圈中产生电信号，当磁性感温元件的温度随内锅温度变化时，磁性感温元件的磁性强度发生变化，则测温感应线圈的磁通量相应发生变化，进而导致测温感应线圈两端的电信号产生变化，由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，磁性强度变化，感温检测磁场产生的电信号变化，根据该电信号对应检测到内锅的温度。由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，同时测温感应线圈中会产生相应的电信号，根据电饭煲的不同烹饪程序的要求设定多个温度点，通过测温感应线圈产生的电信号的大小判别出磁性感温元件的多点温度变化，实现电饭煲的自动温度控制。采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。1.本发明的电饭煲采用非接触式的测温装置检测温度，不同于现有技术中测温装置检测温度，采用励磁电路对测温感应线圈进行励磁，在测温感应线圈和磁性感温元件之间形成一个检测磁场，用于将磁性感温元件在设定的温度点上产生的磁信号转换为电信号并输出该磁场，通过测温感应线圈时产生电信号，只需要对电信号进行检测即可，根据内锅的温度与电信号的对应关系可以间接实现对温度的检测，测量准确，简单实用、易于实现。2.本发明的电饭煲采用非接触式测温装置不仅可以利用磁性感温元件的居里点温度作为检测温度点，而且还可以利用磁性感温元件特性曲线段作为检测温度点设定的多个程序控制的温度点，从而满足电饭煲的更多样的烹饪要求。3.本发明所述的电饭煲可以实现在工作范围内进行连续的非接触式的温度测量， 最大程度上拓宽了电饭煲在工作过程中的适应范围。4.本发明的电饭煲可以设计精确的自动控制程序，不但能够达到自动控温的效果，还能实现设定的其它烹饪功能，进一步提高了电饭煲的自动化程度。下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述。


图1是Fii83Nb6B11合金在370-660°C温度范围内各种特定温度的μ -T曲线示意图；图2是!^e-Cu-Nb-Si-B合金磁导率与温度关系变化示意图；图3是磁化曲线B-H和μ -H曲线关系示意图；图4是磁导率与温度关系μ -T曲线示意图；图5和图6分别是磁化率和温度之间的两种关系示意图；图7和图8分别是磁化强度和温度之间的两种关系示意图；图9是本发明所述的铁磁体的典型的μ-T曲线图，其中，a是具有连续下降的μ T 曲线的一种铁磁体，A是曲线其中一点以及在该点的切线；b是具有连续上升的μ-T曲线的一种铁磁体，B是曲线其中一点以及在该点的切线；图10是本发明实施例一的电磁电饭煲的示意图；图11是本发明实施例一的电磁电饭煲控制电路原理示意图。
具体实施例方式本发明所述的电饭煲是一种利用铁或亚铁磁体的磁导率温度特性，实现非接触式测温的电饭煲。铁磁体、亚铁磁体或铁氧体的磁导率(或磁感应强度、磁化强度)与温度等参数有着非常复杂关系，它们受频率、温度、居里点前后的磁特性变换等因素的影响，具体可参见下面引用的现有技术的公开内容。《功能材料》增刊2001第10期公开了了一种"F^3Nb6B11合金磁导率随温度的变化”的研究文章，从该文献可以看出，所述合金磁导率与温度形成复杂的关系，甚至，在不同的条件下，它们的关系系数具有完全不同的趋势，参见附图1。"Fe-Cu-Nb-Si-B合金磁导率与温度关系”(物理学报，1997年10月第10期)公开指出，最具有代表性的!^e73.{!^!^、.典合金在不同的退火温度下体现了迥然不同的 Ui-T曲线，并进一步指出，μ ^逭！"的变化主要是由Ms，K及Xs的变化引起的。参见附图 2。周期性对称变化的交流磁化过程中磁感应强度也周期性对称地变化，其磁滞回线表现为动态特性，如果磁化场的振幅不变情况而提高频率，则磁滞回线逐渐变为椭圆形，可以看出，外界磁场强度的变化以及外界磁场的频率对铁磁体的动态特性有很大的影响。图3是典型的磁化曲线B-H曲线，铁磁体的共同磁化特点是随着H的增加，开始时B缓慢的增加，此时μ较小；而后便随H的增加B急剧增大，μ也迅速增加；最后随H增加，B趋向于饱和，而此时的μ值在到达最大值后又急剧减小(磁导率随磁场强度增加而升高，当外加磁场强度超过某限值，磁导率急剧下降称为磁饱和，材料失去磁屏蔽，磁导率越高越易饱和)，该附图也表明了磁导率μ是磁场H的函数。图4中可看到，磁导率μ还是温度的函数，当温度升高到某个值时，铁磁体由铁磁状态转变成顺磁状态，在曲线突变点所对应的温度就是居里温度Τ。。Weiss的内场理论指出，内场即分子场的大小与磁化强度M成正比，在温度很低时，Ms随T变化很小，铁磁体(参见图5)内部存在自发的磁化强度，当温度越低自发磁化强度越大。同时，铁磁体的磁化率是特别大的正数，在某个临界温度Τ。以下，即使没有外加磁场，材料中也会产生自发的磁化强度。当温度逐渐上升时，热运动的无序作用逐渐加强， 自发磁化强度Ms逐渐减小，当温度达到T。时，Tc为居里温度点，自发磁化强度剧烈下降为零，转变成顺磁体，这时磁化率服从居里-外斯定律x= u0c/(T-e)o顺磁居里点θ往往和居里点Τ。很接近，一般0 > Τ。。通常，纯铁的居里温度是770。C，纯镍是350°C。亚铁磁体(参见图6)的磁化率在温度低于T。时的磁化率不如铁磁体那么大，它的自发磁化强度也没有铁磁体的大，典型的亚铁磁体材料是铁氧体。顺磁居里点θ <τ。， 且往往为负值。“用差值法测定铁磁材料磁化强度-温度曲线及居里点”(《物理通报》，19620630) 公开了几种铁氧体的磁化强度和温度的关系曲线，其中，图7的样品是用某种软磁铁氧体， 而图8的样品是用一束镍。铁磁材料的磁导率温度关系的复杂性从以上文献可见一斑，已知的研究表明，磁介质一般可分为铁磁体、顺磁质和抗磁质，磁介质的磁化规律满足以下关系Β = μ0(1+Χω) H= μΓμ0Η= μ H，其中，B是磁感应强度，H是磁场强度，μ ^是相对磁导率，μ。是真空磁导率，μ是绝对磁导率，Xm是磁化率。磁导率μ，表征磁介质磁性的物理量，通常使用的是磁介质的相对磁导率μ〃其定义为磁导率μ与真空磁导率μ。之比；磁导率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度；在磁化的不同阶段，材料的磁导率也不同，磁导率在最高点称为最大磁导率，在磁化起始点的磁导率称为初始磁导率，磁化强度Μ,描述磁介质磁化状态的物理量，是矢量，定义为单位体积内分子磁矩m的矢量和，在外磁场作用下，磁介质磁化后出现的磁化电流要产生附加磁场，它与外磁场之和为总磁场B，对于线性各向同性磁介质，M与B、H成正比，顺磁质的M与B、H同方向，对于铁磁体，M和B、H之间有复杂的非线性关系，构成磁滞回线。为了实现本发明所述的非接触式磁感应温度检测方法，需要清楚利用什么样的磁介质特性，才能唯一的得出可以利用的温度变化的电信号。正如前述，在外磁场作用下，磁介质磁化后出现的磁化电流要产生附加磁场，它与外磁场之和为总磁场B，而总磁场和磁导率、磁化率以及磁场强度之间的关系是，B = μ。(1+Χω)Η= μΓμ0Η= μ H，如果在一个适当的温度变化范围内，附加磁场，或者，总磁场B 能够随之有较大幅度的连续变化，是实现本发明所述的目的的一个前提，这是因为，如果总磁场或者磁感应强度B随温度变化而变化的幅度较大，就能够让感应线圈、霍尔线圈或者霍尔元件感受到到磁通量的变化，就能够产生相应的电信号，这是本发明的基本思路之一。
μ。是真空磁导率等于1，如果固定磁场强度H，选择一种或者数种在指定温度范围内具有较大幅度变化的相对磁导率μ^的磁介质，就可能实现发明，根据这样的研究结论， 上述现有技术的文献中公开的多种磁介质就可以被利用。从上述研究发现，顺磁质的l·^略大于1，几乎接近μ。，顺磁质B和H满足线性关系，B= μ^。Η= μΗ。非铁磁性物质的μ近似等于μ『而铁磁性物质的磁导率很高， μ >> μ C1，因此，铁磁体、亚铁磁体，包括铁氧体，是适当的。根据上述，铁磁体在温度升至居里点后变为顺磁质，而顺磁质的μ r略大于1，几乎接近μ C1，温度对磁感应强度，或者总磁场B不再引起较大的变化，因此居里点后的磁导率的变化是不能够实现本发明所述的目的。铁磁体磁化后，在介质内的磁场显著增强，即磁化后具有很强的与外磁场同方向的附加磁场，其表象是引入磁场中感受到强吸引力的物质，其所受力是顺磁质的约四五千倍，铁磁体的1，其数值几乎是的IO3-IO4倍，铁、镍、钴、钆、镝及其合金和一些非金属的铁氧体都属于这一类。铁磁性材料的相对磁导率μ , = μ / μ ^如铸铁为200 400 ；硅钢片为7000 10000 ；镍锌铁氧体为10 1000 ；镍铁合金为2000 ；锰锌铁氧体为300 5000 ；坡莫合金为 20000 200000。空气的相对磁导率为1. 00000004 ；钼为1. 00026 ；抗磁性物质，例如，汞、 银、铜、碳、铅的相对磁导率都小于但接近于1。但是，参见附图4，这是一个典型的μ-T曲线图，即使在居里点前，μ-T曲线也呈现了复杂的变化，例如，居里点前，附图1中的第一曲线图约65°c左右，附图1中的第二曲线图约55°C左右，附图2中的第一曲线图约280°C左右，呈现了一个峰值或谷底，如果利用具有如此特性的μ-T曲线的材料，就会在不同温度下出现二个相同的磁导率μ，其信号输出给信号判别电路时，将无法判断所述的磁导率μ对应的温度究竟是哪一个。因此，本发明的研究人员，如下的方式是可以用在实现本发明的技术方案中，选择一种铁磁体，其μ-T曲线，在工作温度范围内，该曲线呈现一个连续上升或者连续下降的过程。所述的工作温度是指，室温到210°C，优选是25-200°C，更加优选是30-180°C。例如，附图1中的第四、六、八曲线图在室温至约500°C的范围内，就呈现出了一种连续下降的过程；而附图1中的第二曲线图在室温至约55°C的范围内呈现出了一个连续上升的过程，但是，这个过程显然不能够满足上述的工作温度范围；附图2中的第四曲线图 (退火温度590°C )在100°C以下呈现连续上升的过程，其斜率和连续性都较好，但是，其上限100°C显然也不能够满足所述的工作温度。综上所述，适合本发明的使用的磁性感温元件10的铁磁体或亚铁磁体(包括铁氧体)应该具有附图9所述的μ-T曲线，所述的曲线中a是在本发明所述的工作温度范围内具有连续下降的μ-T曲线的一种铁磁体或亚铁磁体，A是该曲线中的一点以及在该点的切线，A切线与横向的T轴具有夹角β，所述的夹角β为钝角，其范围在100-170度，优选在110-160度，更加优选的是110-140度；b是在本发明所述工作温度范围内具有连续上升的μ "Τ曲线的一种铁磁体或亚铁磁体，B是该曲线中的一点以及在该点的切线，B切线与横向的T轴具有夹角α，所述的夹角α为锐角，其范围在10-80度，优选在15-75度，更加优选的是25-70度。在设定了上述条件后，励磁线圈工作时，可以形成一个交变磁场，同时对磁性感温元件进行励磁，在测温感应线圈和磁性感温元件之间形成一个感温检测磁场，用于将磁性感温元件在不同温度下产生的磁信号转换为电信号并输出，当锅体温度变化时，与其接触的磁性感温元件的温度随之变化，其磁感应强度随之发生变化，所述的变化反映在感温检测磁场中就产生了相应温度的电信号，通过信号判别电路，以及控制电路，实现对电饭煲锅体的温度的控制。本发明所述的电饭煲，在电饭煲的外壳中，包括一内壳3、内锅9、发热盘4，还包括一与内锅9底部紧密接触的磁性感温元件10、一与所述磁性感温元件10位置相对应的测温元件及控制电路，测温元件包括测温感应线圈6和励磁线圈。所述的电饭煲设有控制电路，包括电源电路、与电源电路连接的输出控制电路、控制励磁线圈工作的励磁电路及输出显示信息的显示电路，还包括与输出控制电路连接的测温电路，所述的测温电路包括测温感应线圈和电信号判别电路，测温感应线圈与电信号判别电路相连，电信号判别电路再与输出控制电路连接，使电饭煲的控制程序作出相应的变换。在本发明中，所述的励磁电路主要由励磁线圈组成，所述的励磁电路可对测温感应线圈进行励磁，在测温感应线圈和磁性感温元件之间形成一个检测磁场，用于将内锅中部的磁性感温元件在设定的温度点上产生的磁信号转换为电信号并输出，这样就可以检测到内锅的温度。其工作原理是励磁线圈通电，产生一定强度的交变磁场、即感温检测磁场，交变磁场通过磁性感温元件和测温感应线圈时，在测温感应线圈中产生交变电压、电流，即产生电信号。当磁性感温元件的温度随内锅温度变化时，磁性感温元件的磁性强度发生变化，则测温感应线圈的磁通量就相应发生变化，进而导致测温感应线圈两端的电压或电流、脉冲宽度等电信号产生变化，由此可知，测温感应线圈的交变电压或电流、脉冲宽度等电信号的大小会受内锅体温度的高低影响，而在励磁线圈的附近会存在一个感温检测磁场的区域。 因此，在正常工作的情况下，通过检测测温感应线圈产生的电信号的大小，就可以检测出磁性感温元件的温度变化。由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，同时测温感应线圈中会产生相应的电信号，所以还可以根据电饭煲的不同烹饪程序的要求设定多个温度点，通过检测测温感应线圈产生的电信号的大小判别出磁性感温元件的多点温度变化，从而实现电饭煲的自动控制。本发明所述的测温感应线圈位于励磁线圈和磁性感温元件附近，能产生感温检测磁场的区域内就可以，因为只有在感温检测磁场的区域内，励磁线圈、测温感应线圈和磁性感温元件才能相互作用。本发明所述的磁性感温元件可以是铁氧体材料的磁性感温元件；所述的磁性感温元件还可以是感温磁钢，如非晶材料的感温磁钢或纳米晶材料的感温磁钢；所述的磁性感温元件还可以是合金材料的磁性感温元件，或者是稀土材料的磁性感温元件。本发明所述的电信号判别电路可以为电压判别电路或电流判别电路，或其他电信号如频率、脉冲宽度等判别电路，如电压比较电路、A/D电路、脉冲宽度测量电路等。本发明可以作以下改进，所述的测温电路还可以包括整流滤波电路，测温感应线圈产生的交变电信号可以通过整流滤波电路之后变成直流电信号，输出到信号判别电路。电饭煲工作时，所述的测温感应线圈产生的交变电信号，如电压或电流经过整流滤波电路产生直流电压或直流电流，直流电压或直流电流输入到电压或电流判别电路后， 电压或电流判别电路便可以判别出直流电压或电流的大小。由于电信号的大小是受磁性感温元件的磁性强度大小的影响，磁性越强，电信号越大，磁性越弱，电信号越小。磁性感温元件的磁性强度大小又是受内锅的温度高低的影响，因此，所述的磁感应测温电路可以判别出内锅温度的高低，温度和电信号的关系有正温度系数关系和负温度系数关系两种，正温度系数关系，即温度越高，电信号越强，负温度系数关系，即温度越高，电信号越弱，例如内锅的温度达到某一温度时，电压值变化到某一电压值X伏，如某一温度为105°C时，该温度正是饭煮熟的温度，因此，设置此温度点可用于实现电饭煲自动煮饭测温功能。同理，所述的测温电路可以判别出内锅的多个温度点的变化，使控制程序作出相应的变换，从而满足电饭煲的其它烹饪要求。实施例一
如图10、11所示，本实施例所述的电饭煲为普通电饭煲，在电饭煲的外壳1中，包括一内壳3、内锅9、发热盘4，发热盘内嵌电发热管，在所述的内壳3底部设置一与内锅9始终接触的磁性感温元件10，在所述的磁性感温元件10相应的位置位于发热盘4的中央设置一测温感应线圈6，在本实施例中称之为测温感应线圈，一励磁线圈2，以及相应的控制电路8，测温感应线圈与热敏电阻7 —起由支架5固定在内壳3底部的下方，磁性感温元件 10居中固定在内壳3底部的上表面。当内锅9使用时放入非金属内壳3中时，磁性感温元件10与内锅9的底部直接接触。电饭煲控制电路8包括电源电路、输出控制电路、电流检测电路、温度保护电路、 输出调节电路、显示电路和保护电路等，还包括测温电路，所述的测温电路包括测温感应线圈和电信号判别电路，测温感应线圈与电信号判别电路相连，电信号判别电路再与输出控制电路连接，使电饭煲的控制程序作出相应的变换。在本实施例中，采用的电磁感应原理实现本发明所述的非接触式感温方法，其基本原理是，因磁通量变化产生感应电动势，即，当所述的磁性感温元件的磁感应强度随温度变化而变化时，其产生的磁场发生变化，变化的磁场对测温感应线圈做磁力线切割，测温感应线圈中就会产生变化的电流或电压信号。具体的，当电饭煲工作时，发热盘4对内锅9进行加热。需要测温时，励磁线圈2 产生的交变磁场同时作用于磁性感温元件10和测温感应线圈，当励磁线圈2产生的交变磁场以一定的参数工作时，其单独作用于测温感应线圈并在其中产生的电信号的幅度是固定的，无论采集的是电压、电流信号，并在所述的测温感应线圈中形成了基本电信号。随着内锅9的温度变化，和内锅9接触的磁性感温元件10的温度随之变化，其受励磁线圈2激励的磁感应强度B随之变化，变化的磁场在测温感应线圈中产生的电信号与基本电信号叠加形成变化的实时输出电信号，所述的实时输出电信号在电信号判别电路中被判别，并由输出控制电路实现对所设定的温度做转换操作，从而实现对电磁电饭煲工作程序的自动控制。实施例二实施例一中的电饭煲为普通的电饭煲不是电磁电饭煲，本实施例为电磁电饭煲， 所述的发热盘4内为电磁加热线圈，磁性感温元件10安装于内锅9底部，内壳3底部下表面设一励磁线圈2，或将电磁加热线圈同时作为励磁线圈使用，即电磁加热线圈在施加交变磁场对铁磁体材料制备的内锅进行加热的同时，兼做磁性感温元件10、测温感应线圈6的励磁线圈，内锅9采用铁磁体材料制备，内锅的尺寸、形状和质量，以及磁性感温元件尺寸、 形状和质量，以及测温感应线圈之间的各种参数相对固定，以减少铁磁体内锅对磁性感温元件和/或测温感应线圈的影响，其它和实施例一相同。当电磁电饭煲工作时，电磁加热线圈4产生一定强度的交变磁场对内锅9进行加热。需要测温时，电磁加热线圈4产生的交变磁场同时作用于磁性感温元件10和测温感应线圈，当电磁加热线圈4产生的交变磁场以一定的参数工作时，其单独作用于测温感应线圈并在其中产生的电信号的幅度是固定的，无论采集的是电压、电流信号，并在所述的测温感应线圈中形成了基本电信号。随着内锅9的温度变化，和内锅9接触的磁性感温元件10的温度随之变化，其受励磁线圈2激励的磁感应强度B随之变化，变化的磁场在测温感应线圈中产生的电信号与基本电信号叠加形成变化的实时输出电信号，所述的实时输出电信号在电信号判别电路中被判别，并由输出控制电路实现对所设定的温度做转换操作，从而实现对电磁电饭煲烹饪程序的自动控制。实施例三其他和实施例二相同，不同的是，由于实施例二中的磁性感温元件10设置在发热盘4中间，为了避免或者减少电磁加热线圈对磁性感温元件10、测温感应线圈6的影响，可在电磁加热线圈和测温感应线圈6之间设置一个高磁导率铁磁体的屏蔽圈，同时，这种方式也可以减少电磁加热线圈对磁性感温元件10的影响。具体的，可以采用现有技术的方式，例如“电磁屏蔽中的难题-磁场屏蔽”(电子质量2006第10期)公开了低频磁场(指低于IOOkHz的交变磁场，而家用电磁电饭煲的工作频率在20-30KHZ之内)可以采用高磁导率屏蔽体对磁通进行分流而实现屏蔽的效果，高磁导率屏蔽体内部的磁感应强度远大于外部的磁感应强度，同时，外部的磁力线几乎与铁磁体材料表面垂直，大部分低频磁场能量被约束在屏蔽体内，起到屏蔽作用。更加适用的方式是该文章所述的基于旁路原理的低频磁场屏蔽方式，提高旁路效率，可以使屏蔽体尽可能小来使磁路尽量短，增加磁路的截面积和使用高磁导率的材料。当然，可以按照本发明的要求进行改进，例如，如安装位置变更，或部分敞口，进行部分屏蔽。实施例四本实施例所述的测温感应线圈6，采用的是霍尔元件，具体的讲，本实施例采用了利用霍尔效应制备的霍尔元件作为本发明所述的非接触式测温方法的测温感应线圈，具体的采用均勻的N型半导体材料制成的矩形薄片，所述的薄片具有一定的长、宽、厚，在长度方向的两端加上电压，所述的霍尔元件的位置在磁性感温元件10磁场的有效作用范围内。当磁性感温元件10在温度的变化下导致磁场B变化，基本垂直于霍尔元件宽面的磁场B的变化，导致了所述的霍尔元件的薄片的宽度的两端产生电位差，然后将所述的电位差转变成电信号，按照实施例一的方式处理。上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种非接触式测温的电饭煲，在电饭煲的外壳中，包括一内壳(3)、内锅(9)、发热盘 (4)及控制电路，其特征在于还包括一与内锅(9)底部紧密接触的磁性感温元件(10)、一与所述磁性感温元件(10)位置相对应的测温元件，测温元件包括测温感应线圈(6)和励磁线圈，所述的磁性感温元件(10)为铁磁体或亚铁磁体，利用磁体磁导率的温度特性，配合励磁线圈和测温感应线圈，当所述的磁性感温元件的磁感应强度随温度变化而变化时，其产生的磁场发生变化，该变化反映在测温感应线圈中就产生了相应温度的电信号，通过控制电路实现温度检测及控制。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式测温的电饭煲，其特征在于所述的磁性感温元件(10)安装于内锅(9)底或安装于内壳(3)底部的上表面，位于发热盘⑷的中心。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式测温的电饭煲，其特征在于所述的控制电路包括电源电路、输出控制电路、电流检测电路、温度保护电路、输出调节电路、显示电路和保护电路，还包括测温电路，所述的测温电路包括测温感应线圈和电信号判别电路，测温感应线圈与电信号判别电路相连，电信号判别电路再与输出控制电路连接。
4.根据权利要求1所述的一种非接触式测温的电饭煲，其特征在于所述的测温感应线圈为电磁感应线圈或霍尔线圈或霍尔芯片，或者为它们的任意组合。
5.根据权利要求1所述的一种非接触式测温的电饭煲，其特征在于所述的铁磁体或亚铁磁体是指铁、镍、钴、钆、镝的任何一种，或它们任意组合的合金，或铁氧体。
6.根据权利要求1所述的一种非接触式测温的电饭煲，其特征在于所述的电饭煲为普通加热电饭煲，所述的发热盘(4)内嵌电发热管。
7.根据权利要求1所述的一种非接触式测温的电饭煲，其特征在于所述的电饭煲为电磁电饭煲，所述的发热盘(4)内为电磁加热线圈，励磁线圈与电磁加热线圈为一体，所述的电磁加热线圈在施加交变磁场对铁磁体材料制备的内锅进行加热的同时，兼做与磁性感温元件、测温感应线圈匹配的励磁线圈。
8.根据权利要求7所述的一种非接触式测温的电饭煲，其特征在于所述内锅(9)采用铁磁体材料制备，内锅的尺寸、形状和质量，以及磁性感温元件尺寸、形状和质量，以及测温感应线圈之间的各种参数相对固定，以减少铁磁体内锅对磁性感温元件和/或测温感应线圈的影响。
9.一种如权利要求1-8任一所述电饭煲的测温方法，其特征在于电饭煲工作时，励磁线圈通电，产生一定强度的感温检测磁场，感温检测磁场通过磁性感温元件和测温感应线圈时，在测温感应线圈中产生电信号，当磁性感温元件的温度随内锅温度变化时，磁性感温元件的磁性强度发生变化，则测温感应线圈的磁通量相应发生变化，进而导致测温感应线圈两端的电信号产生变化，由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，磁性强度变化，感温检测磁场产生的电信号变化，根据该电信号对应检测到内锅的温度。
10.根据权利要求9所述的测温方法，其特征在于由于磁性感温元件的不同温度点对应着不同强度的磁性，同时测温感应线圈中会产生相应的电信号，根据电饭煲的不同烹饪程序的要求设定多个温度点，通过测温感应线圈产生的电信号的大小判别出磁性感温元件的多点温度变化，实现电饭煲的自动温度控制。
全文摘要
本发明公开了一种非接触式测温的电饭煲及测温方法，在电饭煲的外壳中，包括一内壳、内锅、发热盘，还包括一与内锅底部紧密接触的磁性感温元件、一与所述磁性感温元件位置相对应的测温元件及控制电路，测温元件包括测温感应线圈和励磁线圈，所述的磁性感温元件为铁磁体或亚铁磁体，利用磁体磁导率的温度特性，配合励磁线圈和测温感应线圈，当所述的磁性感温元件的磁感应强度随温度变化而变化时，其产生的磁场发生变化，该变化反映在测温感应线圈中就产生了相应温度的电信号，通过控制电路实现温度检测及控制。本发明所述的电饭煲在工作范围内可以进行连续的非接触式的温度测量，最大程度上拓宽了电饭煲在工作过程中的适应范围。
文档编号A47J27/00GK102204780SQ20111008325
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年3月31日
发明者刘劲旋, 叶小舟, 彭霭钳, 林卫文, 武炜 申请人:刘劲旋, 叶小舟