烹饪电器和控制方法与流程

1.本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种烹饪电器和控制方法。


背景技术：

2.在相关技术中，烹饪电器，如微波炉可采用声音传感器(如麦克风)和相关信号处理电路，通过识别爆米花在烹饪过程中声音特征，实现烹饪电器对爆米花自动烹饪。
3.然而，声音传感器可以探测烹饪电器周围的所有声音信号，因此容易受到噪声的干扰，进而导致自动烹饪效果不佳。


技术实现要素：

4.本发明实施方式的一个目的在于提出一种烹饪电器，能够自动控制对食物的烹饪。
5.本发明实施方式第二个目的在于提出一种控制方法。
6.根据本发明实施方式的烹饪电器，包括腔体、加热件、振动传感器和检测电路，所述振动传感器安装在所述腔体，所述检测电路连接所述振动传感器，所述检测电路用于接收所述振动传感器输出的电信号，并用于处理所述电信号以形成脉冲信号，并根据所述脉冲信号控制所述加热件的运行。
7.上述烹饪电器，通过对腔体的振动变化来确定食物的烹饪状态，进而可控制加热件的运行，这样受环境噪音的影响较小，可保证食物的烹饪效果。
8.在某些实施方式中，所述腔体包括连接的侧板、顶板、后板和底板，所述振动传感器贴附在所述侧板、所述顶板、所述后板和所述底板中的至少一个的内侧面。
9.在某些实施方式中，所述振动传感器包括压电陶瓷传感器。
10.在某些实施方式中，在所述加热件开启后，所述检测电路用于根据所述脉冲信号的个数计算所述食物发出声音的次数，并根据所述食物发出声音的次数控制所述加热件运行。
11.在某些实施方式中，所述检测电路用于在单位周期内所述食物发出声音的次数由从零变大，然后减少到预设值时，控制所述加热件关闭。
12.在某些实施方式中，所述检测电路包括：
13.放大电路，所述放大电路连接所述振动传感器，并用于使所述振动传感器输出的电信号放大；
14.比较电路，所述比较电路连接所述放大电路，并用于使所述放大电路输出的电信号转换为所述脉冲信号；
15.处理电路，所述处理电路连接所述比较电路，并用于根据所述脉冲信号控制所述加热件的运行。
16.在某些实施方式中，所述放大电路包括放大器和积分电路，所述放大器的电源端连接有第一滤波电路，所述积分电路连接所述振动传感器的输出端、所述放大器的负向输
入端和输出端。
17.在某些实施方式中，所述比较电路包括比较器和二极管，所述二极管的正极连接所述放大电路的输出端，所述二极管的负极连接所述比较器的负向输入端。
18.在某些实施方式中，所述比较电路包括比较器，所述比较器的电源端连接有第二滤波电路。
19.本发明实施方式提供一种控制方法，用于烹饪电器，所述烹饪电器包括腔体、加热件、振动传感器和检测电路，所述振动传感器安装在所述腔体，所述检测电路连接所述振动传感器，所述控制方法包括：
20.所述检测电路接收所述振动传感器输出的电信号；
21.所述检测电路处理所述电信号以形成脉冲信号；
22.所述检测电路根据所述脉冲信号控制所述加热件的运行。
23.上述用于烹饪电器的控制方法，能够通过对腔体的振动变化来确定食物的烹饪状态，进而可控制加热件的运行，这样受环境噪音的影响较小，可保证食物的烹饪效果。
24.另外，根据本发明实施方式的烹饪电器和控制方法，在附加方面所带来的优点，将在随后的具体实施方式中予以部分说明，部分将通过下面的描述变得明显，部分可以通过本发明的具体实践获得。
附图说明
25.图1是本发明实施方式的烹饪电器的结构示意图；
26.图2是本发明实施方式的烹饪电器的模块示意图；
27.图3是本发明实施方式的烹饪电器的烹饪阶段单位时间内腔体振动次数的示意图；
28.图4是本发明实施方式的烹饪电器的另一模块示意图；
29.图5是本发明实施方式的烹饪电器的各阶段输出信号的波形示意图；
30.图6是本发明实施方式的烹饪电器的检测电路的电路示意图；
31.图7是本发明实施方式的控制方法的流程示意图。
32.附图标记：
33.烹饪电器100，检测电路10，腔体20，加热件40，振动传感器11，放大电路12，放大器122，积分电路124，第一滤波电路126，比较电路13，比较器132，第二滤波电路134，处理电路14。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.相关技术中，在使用微波炉等烹饪电器进行爆米花的烹饪时，需要用户在旁边全程监听爆米花的声音，直到劈劈啪啪的声音越来越少至间隔2秒左右的时候，手动关掉微波炉。
38.为实现爆米花等食物的自动烹饪，目前存在一种方案，采用声音传感器(如麦克风)和声音信号处理电路，通过识别爆米花在烹饪过程中声音特征，实现烹饪电器对爆米花自动烹饪。但是，在该中方案中，第一，声音传感器可以探测微波炉等烹饪电器周围的所有声音信号，因此容易受到噪声的干扰；第二，声音传感器的成本较高，另外为了识别爆米花的声音特征以及区别噪声干扰，声音信号处理电路需要用高性能的处理器(如arm)和复杂的算法，因此信号处理电路的成本也较高。
39.本发明实施方式提供一种烹饪电器100，其能够实现不需要用户监控和控制，可以进行爆米花等烹饪过程中产生振动的食物的自动烹饪，达到智能方便的目的，其具体能够通过对腔体的振动变化来确定食物的烹饪状态，进而控制加热件40的运行，从而避免了使用声音传感器探测微波炉周围的声音信号而造成的环境噪音的影响，还能够有效的节省处理声音信号所需要的高性能、高成本的处理器，并且能够保证食物的烹饪效果。
40.具体地，下面参考附图1到图6描述本发明实施方式的烹饪电器100和控制方法。
41.结合图1和图2，根据本发明实施方式的烹饪电器100包括腔体20、加热件40、振动传感器11和检测电路10。振动传感器11安装在腔体20，检测电路10连接振动传感器11，检测电路10用于接收振动传感器11输出的电信号，并用于处理电信号以形成脉冲信号，并根据脉冲信号控制加热件40的运行。
42.上述烹饪电器100，通过对腔体20的振动变化来确定食物的烹饪状态，进而可控制加热件40的运行，这样受环境噪音的影响较小，可保证食物的烹饪效果。
43.上述的烹饪电器100可以包括但不限于微波炉、烤箱、微烤一体机、微蒸烤一体机等，其中，加热件40可以是微波源、固态源、发热管、发热盘等，在烹饪电器100的腔体20设置振动传感器11，振动传感器11可以根据食物因加热等原因炸裂所产生振动能作为输入，并产生微弱的电信号输出给检测电路10，检测电路10接收到电信号后，对电信号进行处理形成脉冲信号，并根据脉冲信号控制加热件40的开启和关闭，也即是说，根据脉冲信号来控制食物的加热。
44.其中，振动传感器11用于将腔体20内的机械振动转化为电信号输出，振动传感器11为机电转换装置，振动传感器11可以包括但不限于电容式振动传感器、电感式振动传感器、相对式振动传感器和压电式振动传感器等。
45.为便于接受腔体20内的振动能，振动传感器11可以设置于腔体10的侧板上，具体而言，腔体20包括连接的侧板、顶板、后板和底板，振动传感器11贴附在侧板、顶板、后板和底板中的至少一个。
46.以加工爆米花为例，在烹饪电器100的腔体20内可以放置玉米粒、大米粒等食材，这些食材势必在加热的作用下发生胀大爆裂现象，从而使腔体20产生一定的振动，该振动信号传递至振动传感器11上，并转化为电信号进行输出，该电信号进过检测电路10的处理可以作为继续对腔体20进行加热的依据。因此，振动传感器11的贴附于腔体20的侧板上能够较大限度的接受到爆米花爆裂时传递到腔体20上的振动能，从而便于其转换电信号，使电信号的输出直接且精确的反应出当前爆米花在腔体20内炸裂的情况。
47.当然，本发明并不局限于上述情况，振动传感器11还可以设置于腔体20的侧板内侧面和/或外侧面上，或者振动传感器11还可以采用限位结构连接在腔体20的侧板上，例如，可以在底板、侧板、顶板和后板上设置限位槽，将振动传感器11嵌入限位槽中，实现振动传感器11和腔体20之间的连接，以便振动能传递给振动传感器11。由于烹饪电器100的腔体20用于加热烹饪食物，通常在盐、热、水的环境中，因此，作为与腔体20密切接触的振动传感器11，可进行防水、耐高温、耐盐碱等技术的处理。
48.在某些实施方式中，振动传感器11包括压电陶瓷传感器。压电陶瓷传感器具有敏感的特性，能够将极其微弱的机械振动转换成电信号，并且其频率稳定性好、精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长，在本发明的实施方式的烹饪电器100上应用压电陶瓷传感器，能够适应腔体20内有限空间，并且其稳定性、可靠性和精度均符合本发明要求。
49.另外，在本发明的一些实施方式中，在加热件40开启后，检测电路10用于根据脉冲信号的个数计算食物发出声音的次数，并根据食物发出声音的次数控制加热件40运行。如此，可以提升自动烹饪的精度。
50.具体地，检测电路10能够将腔体20内的振动转化为脉冲信号，比如，再以爆米花的烹饪为例，在腔体20内爆米花受热膨胀炸裂时，会引起腔体20以及腔体内上元器件的振动，然后振动被振动传感器11转换为电信号输出，在经过检测电路10转换为脉冲信号。在实际烹饪过程中，一个爆米花炸裂一次可能会产生两个或多个两个的脉冲信号，于是，脉冲信号个数可以多于爆米花炸裂的次数，检测电路10可以脉冲信号的个数来计算食物发出声音的次数，进而来控制加热件40的运行。在一个实施方式中，可以设置一个检测周期，在一个检测周期内检测到的脉冲信号的个数可以计为食物发出一次声音。例如，检测周期可为50毫秒，在50毫秒内，只要检测到有脉冲信号，不管脉冲信号的个数是多少，都计为食物发出一次声音。
51.更进一步讲，在爆米花的烹饪过程中，用户会先将米粒或者玉米粒等食物投放入腔体20内，随着加热件40进行加热的过程，米粒或者玉米粒等食物会逐渐炸裂开来，从第一个爆米花炸裂产生的振动开始，在一定时间内爆米花会逐渐全部炸开直到最后一个结束，在爆米花全部炸开后，腔体20不会再有因爆米花炸裂产生的振动，也不再有脉冲信号产生或少数脉冲信号产生，设置于检测电路10的控制器可以控制加热件40停止加热。
52.请结合图3，横坐标表示烹饪时间，时间为秒，纵坐标表示食物发出声音的次数。由图3可知，食物烹饪过程中，食物发出声音的次数是从无至有，再减少的一个趋势。
53.在某些实施方式，检测电路10用于在单位周期内食物发出声音的次数由从零变大，然后减少到预设值时，控制加热件40关闭。如此，实现了烹饪的结束。
54.比如，通过上述的分析和描述可以理解的是，预设值可以设置为1，由于脉冲信号的数量对应爆米花炸裂的次数有对应关系，通常情况下，爆米花炸裂一次便不会再次炸裂发声，因此，可以设置到炸裂的声音次数在单位周期内降低为1时，停止对腔体20进行加热，也就是控制加热件40断电或者关闭。另外，预设值也可以为2或0，也就是爆米花全部炸开后，在单位周期内只产生2个脉冲信号或无脉冲信号产生后，可以控制加热件40停止工作。当然，预设值并不局限于这两种方式，预设值可以大于1，在爆米花炸裂到一定数量后，控制加热件40停止工作，也可以依靠余温将剩余的爆米花加工完毕。在一个例子中，单位周期可为2秒。
55.结合图3，根据爆米花在烹饪受热过程中的爆炸出声振动的规律，检测电路可采集脉冲信号识别出爆米花爆开的声音，然后统计和记录第一单位周期(比如2秒、3秒、5秒等)内的爆开的次数，当次数经历从零到逐渐变多，然后逐渐减少到预设值时(比如1次)时，控制加热件40停止加热，爆米花的烹饪过程结束。
56.结合图4，检测电路10包括放大电路12、比较电路13和处理电路14，放大电路12连接振动传感器11，并用于使振动传感器11输出的电信号放大；比较电路13连接放大电路12，并用于使放大电路12输出的电信号转换为脉冲信号；处理电路14连接比较电路13，并用于根据脉冲信号控制加热件40的运行。
57.具体地，再以爆米花的烹饪为例，当爆米花爆开时，振动信号传递到振动传感器11(如压电陶瓷传感器)，振动传感器11发生形变，进而产生和释放电荷，产生电信号v_in。v_in信号的电压幅值很小，只有几mv，而且逐渐衰减，如图5的第一行信号所示。电信号可为电压信号。在其它实施方式中，电信号可为电流信号。
58.放大电路12可为电荷放大电路。电信号v_in传递给放大电路12，放大为电压幅值较高的电压信号vout_a，如图5中间一行信号所示。具体的放大倍数可以根据实际情况进行测试调整，vout_a经过比较电路13，转换为脉冲信号vout_d，如图5下面一行信号所示。最后，脉冲信号vout_d输入给处理电路，处理电路根据脉冲信号vout_d控制加热件40的运行。
59.在此需要注意的是，加热件40的运行方式可以包括加热件40的开启和关闭，加热件40的加热温度，加热件40的加热时间等，比如，处理电路根据脉冲信号vout_d在单位周期内计算爆米花开裂时发出声音的次数，在声音次数减少到程序设定的预设值时，控制加热件40关闭。
60.上述实施方式中，处理器mcu还可以根据爆米花开裂时发出声音的次数在单位周期内从零到逐渐增多，再到逐渐减少并减少到预设值的规律，分别控制加热件40在三个不同阶段以三个不同温度进行加热，其中，第一阶段为脉冲信号vout_d个数从零到逐渐增多阶段，可以控制加热件40高温运行，温度可以设定在150℃到180℃；第二阶段为爆米花开裂时发出声音的次数逐渐减少的阶段，可以控制加热件40在100℃左右运行等中温阶段运行；第三阶段为爆米花开裂时发出声音的次数减少到预设值之后的阶段，可以控制加热件40关闭，或者控制加热件40以较低温进行加热，如40℃到50℃。
61.结合图6，在某些实施方式中，放大电路12包括放大器122和积分电路124，放大器122的电源端连接有第一滤波电路126，积分电路124连接振动传感器11的输出端、放大器
122的负向输入端和输出端。
62.在图6中，在腔体20内有振动，振动传感器11将振动信号转换输出小波形电信号，更确切的讲，在本发明的上述示例中，放大电路12其实是积分放大电路，电阻r4、电容c1组成积分电路124，对电荷进行放大，放大后形成类似于脉冲信号，该脉冲信号结合图5所示的中间行信号理解。输入电压通过电阻r4加在放大器122的负相输入端，并在输出端和负相输入端之间通过电容c1引回一个深度负反馈，即可组成积分电路。另外，放大器122的电源端vcc连接有第一滤波电路126，第一滤波电路126包括相互并联接地的电容c5和c6。
63.在一种可选示例中，滤波电容c5的容值可以选用1微法，滤波电容c6的容值可以选用10微法，能够满足为稳压电源vcc滤波的作用。其中，滤波电容c6可以滤波，电容c5主要用于防止高频干扰。
64.再次结合图6，比较电路13包括比较器132和二极管d1，二极管d1的正极连接放大电路12的输出端，二极管d1的负极连接比较器132的负向输入端。
65.上述的比较电路13，超过一定阈值，就会输出高低电平。在该比较电路13中，电阻r12和电阻r13分别连接在电源vcc和地端，起到分压的作用，决定比较电压。由于经放大器122放大处理后的信号有可能有负电压，设置电阻r9和二极管d1用来保护比较器，防止电压反向，防止负电压产生，保证没有负电压进入比较器132，使进入比较器132的是正电压。其中，r9也可以取消设置。在比较器132的负向输入端还串联有分流电阻r6，电阻r6的设置可以减轻电流，防止进入比较器132负向输入端的电流过大。
66.在一种可选的示例中，电阻r9的阻值设定在1兆欧姆左右，电阻r6的阻值设置在10千欧姆左右，以便起到有效的保护作用和分流作用。
67.结合图6，比较电路13包括比较器132，比较器132的电源端连接有第二滤波电路134。第二滤波电路134包括电容c2和电阻r3，电容c2的一端接地，电容c2的另一端连接电源vcc,用以给电源vcc滤波。电阻r3的一端连接电源vcc，另一端连接比较器132的输出端。在一种示例中，电容c2可以选择容值为10微法的电容，电阻r3的阻值可以选用10千欧姆的电阻，以便于有效地为电源vcc滤波。
68.本发明实施方式提供一种控制方法，该控制方法用于烹饪电器100，烹饪电器100包括腔体20、加热件40、振动传感器11和检测电路10，振动传感器11安装在腔体20，检测电路10连接振动传感器11，结合图7，控制方法包括：
69.s10:检测电路10接收振动传感器11输出的电信号；
70.s20:检测电路10处理电信号以形成脉冲信号；
71.s30:检测电路10根据脉冲信号控制加热件40的运行。
72.本发明实施方式的控制方法应用于本发明实施方式的烹饪电器100，如上所述，该烹饪电器100包括但不限于微波炉、烤箱、微烤一体机、微蒸烤一体机等，加热件40可以为腔体20内的食物加热，振动传感器11安装在腔体20，振动传感器11能够检测腔体20烹饪过程中出现的振动，并将振动信号转化为电信号输出至检测电路10。
73.在步骤s10中，检测电路10的输入端电连接振动传感器11的输出端；
74.在步骤s20中，检测电路10可以放大、比较输入端输入的电信号，使其转换为更强、更规整的脉冲信号；
75.在步骤s30中，检测电路10中可以包括处理电路，或者检测电路10中设有控制器，
通过接受脉冲信号，并经过内部控制程序的计算，最终控制加热件40的运行。
76.上述的应用于烹饪电器100的控制方法，能够通过对腔体20的振动变化来确定食物的烹饪状态，进而可控制加热件40的运行，这样受环境噪音的影响较小，可保证食物的烹饪效果。避免了相关技术中使用声音传感器检测声音信号来控制烹饪的弊端，能够有效的避免烹饪电器周围环境的影响，还可以节省因使用声音传感器所需要的高性能处理器带来的成本。
77.在一种具体的实施例中，烹饪电器100可以理解为微波炉，以微波炉烹饪爆米花为例来理解本发明。
78.微波炉可包括腔体20，该腔体20为烹饪爆米花的烹饪腔。在该腔体20中，爆米花的原始食材(如玉米粒、大米粒、爆谷等)受热到一定程度后会炸裂成松脆香甜的膨化食物，通常情况下，一个玉米粒炸裂一次形成爆米花，在炸裂过程中，由于玉米粒内部气压冲击导致腔体20振动，也就是说，爆米花的炸裂可以引起腔体20的振动。
79.接着上面的实施例，在本发明的实施方式中，腔体20内设置了压电陶瓷传感器等振动传感器11，该压电陶瓷传感器能够有效的将腔体20内的振动转化为电信号输出从而实现机电转换。进一步地，由压电陶瓷传感器输出的电信号如图4的第一行所示，具有幅值小、衰减快的特点。本发明中的检测电路10能够有效的放大压电陶瓷输出的电信号，并且通过比较电路13输出稳定的强脉冲信号，脉冲信号传输给控制器，控制器可以根据单位时间内脉冲信号的个数来控制加热件40对腔体20加热的方式。
80.上述实施例中，检测电路10可包括但不限于放大电路12、比较电路13、处理电路14，其中，放大电路12的输出端电连接比较电路13，比较电路13的输出端电连接处理电路14，放大电路12放大压电陶瓷输出的电信号，比较电路13将放大后的电信号转换为脉冲信号，最终脉冲信号输出给处理电路14，处理电路14包括但不限于mcu处理器，处理器根据输入的脉冲信号控制加热件40对腔体20加热的方式或者加热状态的结束。
81.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
82.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。