一种电烤箱的温控方法及电烤箱与流程

本发明属于厨房电器
技术领域：
，涉及一种电烤箱，具体地说，是涉及一种用于对电烤箱的加热温度实现精准控制的方法及基于该温控方法设计的电烤箱。
背景技术：
：随着中国家庭厨房小家电的普及，电烤箱作为西方典型厨电的代表，已经开始受到越来越多中国家庭的喜爱。利用电烤箱，可以制作烤鸡、烤鸭等肉质类烧烤食品，也可以烘烤面包、糕点等面食。现在的电烤箱都是根据用户输入(或选择)的设定温度或者根据用户选定的烘烤模式确定设定温度，然后根据所述设定温度以及检测到的电烤箱的炉心温度，确定出电烤箱中的加热管的加热功率，进而通过控制加热管加热产生热量，以实现对食物的烘焙、烤制。在实际使用过程中，由于电烤箱自身存在散热问题，环境温度越低，热量散失越多，要达到相同的设定温度，加热管释放的热量就越多。目前的电烤箱由于忽略了环境温度对电烤箱温度控制的影响，当电烤箱的炉心温度接近设定温度时，会由于环境温度的不同，而导致炉心温度在设定温度上下有大约10℃左右的浮动变化。例如，在温度普遍较高的夏天，当设定温度为100℃时，电烤箱的炉心温度却最终稳定在95℃左右；而在温度普遍较低的冬天，当设定温度为100℃时，电烤箱的炉心温度却最终稳定在115℃左右，此时若电烤箱工作在发酵模式，则会出现将面团烤死、无法发酵等问题。由于环境温度的变化而造成的电烤箱温度控制不精准的问题，会使得通过电烤箱烤制出来的食物存在“夹生”或者烘烤过度等问题，继而对用户的使用体验产生一定程度的影响。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种电烤箱的温控方法，采用根据环境温度对炉心温度进行补偿的方式，使电烤箱在使用过程中的实际炉心温度能够更加接近且稳定在用户的设定温度上，继而提高电烤箱温度控制的精准度，改善食物的烤制效果。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：本发明在一个方面，提出了一种电烤箱的温控方法，包括：获取环境温度t环境；根据所述环境温度t环境确定温度补偿系数t补偿；在电烤箱工作过程中，定时检测电烤箱的炉心温度t炉心，并利用所述温度补偿系数t补偿对所述炉心温度t炉心进行补偿；根据设定温度t设定和补偿后的炉心温度t炉心补偿确定加热管的加热功率p；调节电烤箱中的加热管的加热功率为p。其中，所述补偿后的炉心温度t炉心补偿应满足：在t环境<25℃时，t炉心补偿大于实际的炉心温度t炉心，且环境温度越低，温度补偿系数t补偿越大；而在t环境>25℃时，t炉心补偿小于实际的炉心温度t炉心，且环境温度越高，温度补偿系数t补偿越小。以使电烤箱无论在哪个季节使用，其实际炉心温度都能尽可能的接近设定温度t设定，提高电烤箱温度控制的精准度。作为获取所述温度补偿系数t补偿的一种优选实现方式，可以预先根据环境温度t环境与温度补偿系数t补偿之间的对应关系形成对照表，保存在电烤箱中；在实际使用过程中，可以根据获取到的环境温度t环境采用查找所述对照表的方式确定出与所述环境温度t环境相对应的温度补偿系数t补偿。作为获取环境温度t环境的一种优选实现方式，在所述获取环境温度t环境的过程中，包括：在电烤箱上电开机时，检测电烤箱的当前温度t0；读取电烤箱的存储器中保存的最近n次的环境温度值，并按照时间先后顺序依次定义为t1、t2……tn；计算t1、t2……tn的平均值tave；若t0<tave-△t1，即环境温度明显降低，则t环境＝t0，并将t1、t2……tn全部替换成t0，且清除存储器中暂存位置保存的温度值；若tave-△t1≤t0≤tave+△t1，即环境温度与之前保存的环境温度接近，则t环境＝(t2+……+tn+t0)/n，并将t0记为最近一次的环境温度值，且与所述t2……tn构成最近n次的环境温度值；若t0>tave+△t1，则可能存在环温升高和电烤箱余温两种情况，为了区分这两种情况，以获取准确的环境温度，避免电烤箱的余温对电烤箱的温度控制造成影响，本发明将t0与所述存储器的暂存位置上保存的温度值的平均值tb进行比较：若t0≥tb+△t2，则判定t0为电烤箱余温，丢弃t0，并令t环境＝tave；若tb-△t2≤t0≤tb+△t2，即检测到的当前温度t0与暂存的温度值接近，则若暂存位置上已保存了n-1个温度值，则判定是季节变化，环温升高，此时令t环境等于所述n-1个温度值与t0的平均值，并将所述n-1个温度值和t0作为最近n次的环境温度值，替换所述t1、t2……tn，且清除所述存储器中暂存位置上的温度值；若暂存位置上已保存的温度值少于n-1个，则还需继续观察，此时令t环境＝tave，并将t0保存在所述暂存位置；若t0<tb-△t2，则还需继续观察，此时令t环境＝tave，且若暂存位置上已保存的温度值少于n-1个，则将t0保存在所述暂存位置；若暂存位置上已保存了n-1个温度值，则将暂存位置上最早写入的温度值丢弃，将t0保存在所述暂存位置，因为t0更有可能是当前的环境温度。优选的，所述△t1优选为3℃；所述△t2优选为2℃，所述n优选取3。为了降低成本，避免在电烤箱上增设环温传感器，所述当前温度t0优选由电烤箱中用于检测炉心温度的传感器采集并换算生成，且仅在电烤箱上电开机时检测一次。作为确定加热管的加热功率p的一种优选实现方式，本发明为了使电烤箱的炉心温度能够尽可能快的升高到设定温度t设定，优选在t设定-t炉心补偿≥30℃时，控制加热管以预先设定的固定加热功率快速加热；在t设定-t炉心补偿<30℃时，为了实现精确控温，避免炉心温度t炉心在设定温度t设定附近出现大幅度的波动，优选采用pid算法计算加热管的加热功率p，即，根据t设定和t炉心补偿采用以下公式计算加热管的加热功率：pk＝pk-1+δpk；δpk＝kp(ek-ek-1)+kiek+kd(ek-2ek-1+ek-2)；其中，ek为t设定与第k个采样时刻的炉心补偿温度t炉心补偿的温差；ek-1为t设定与第k-1个采样时刻的炉心补偿温度t炉心补偿的温差；ek-2为t设定与第k-2个采样时刻的炉心补偿温度t炉心补偿的温差；kp、ki、kd为控制系数；pk-1为第k-1个采样时刻计算出的加热管功率；pk为第k个采样时刻的加热管功率。优选的，当电烤箱工作在发酵模式时，优选设置kp＝4.8、ki＝0.6、kd＝4.8；当电烤箱工作在除发酵以外的其他模式时，优选设置kp＝4.8、ki＝0.4、kd＝4.4。本发明在另一个方面，提出了一种电烤箱，包括温度传感器、存储器、控制器和加热管；所述温度传感器用于检测电烤箱的炉心温度t炉心，并在电烤箱上电开机时用于检测电烤箱的当前温度t0；所述存储器用于存储电烤箱在近期使用时的环境温度；所述控制器在电烤箱上电开机时，根据所述存储器保存的环境温度以及所述温度传感器检测到的当前温度t0确定当前的环境温度t环境，并根据所述环境温度t环境确定温度补偿系数t补偿；在电烤箱工作过程中，所述控制器定时检测所述温度传感器采集到的炉心温度t炉心，并利用所述温度补偿系数t补偿对所述炉心温度t炉心进行补偿，进而根据设定温度t设定和补偿后的炉心温度t炉心补偿确定出加热功率p，控制所述加热管以所述加热功率p运行，对电烤箱内的食物进行加热。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明根据环境温度对电烤箱的炉心温度进行温度补偿，利用补偿后的炉心温度代替实际炉心温度与设定温度结合，确定出加热管的加热功率，由此可以弥补电烤箱因散热问题造成的热量损失，从而减轻环境温度对电烤箱温度控制的影响，使得电烤箱的温度控制更加精准，烘烤出来的食物能够更加美味，从而改善了用户的使用体验。结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1是本发明所提出的电烤箱的一种实施例的部分结构示意图；图2是本发明所提出的电烤箱的一种实施例的部分电路原理框图；图3是本发明所提出的电烤箱温控方法的一种实施例的控制流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。如图1所示，本实施例的电烤箱具有箱体10，箱体10的前面开口，开口处安装有玻璃门体20，门体20上安装有推拉把手21，通过玻璃门体20可以对箱体10的开口部位进行封堵。在箱体10的内部安装有加热管，通常包括上加热管31和下加热管32。所述上加热管31和下加热管32可以分别设置一根，也可以分别设置两根。通过控制上加热管31和/或下加热管32发热，释放热量，以用于对电烤箱内的食物进行加热，实现对食物的烘焙或烤制。采用上、下加热管31、32同时加热，使电烤箱内的食物上下受热，可以提高食物受热的均衡性。在所述箱体10的前面板13上设置有显示屏14和旋钮15，通过显示屏14可以显示设定温度、工作模式、环境温度等信息，通过旋钮15可以设置电烤箱的设定温度、加热时间、加热方式以及工作模式等参数。为了使电烤箱在工作过程中，其炉心温度能够稳定在用户输入或者选择的设定温度上，本实施例在所述电烤箱中还设置有温度传感器，用于检测电烤箱的炉心温度，并传输至电烤箱主控板上的控制器，结合图2所示。控制器根据用户输入的设定温度以及温度传感器采集到的炉心温度，计算出加热管的加热功率，进而控制加热管按照计算出的加热功率产生热量，以满足用户对食物的烘烤要求。考虑到电烤箱由于存在散热问题而易导致电烤箱在不同季节使用时，其炉心温度很难准确地稳定在设定温度上，继而使得烤制出来的食物易存在“夹生”或者烘烤过度等问题的情况，本实施例提出了一种根据环境温度补偿炉心温度，进而根据补偿后的炉心温度与设定温度来确定加热管的加热功率，以提高电烤箱温控精准度的控制策略。为了在不增加环温传感器的基础上，实现电烤箱对其周围环境温度的准确检测，本实施例优选采用电烤箱中既有的用于检测炉心温度的传感器，在电烤箱上电开机时，兼作为环温传感器来检测电烤箱所处的环境温度，进而在满足温控需求的同时，避免电烤箱硬件成本的上升。在电烤箱的主控板上还可以进一步设置存储器，例如eeprom存储器，连接所述的控制器，用于存储环境温度的历史数据等。下面结合图2，对本实施例的电烤箱温控方法的具体控制过程进行详细阐述，如图3所示，包括以下步骤：s301、在电烤箱每次上电开机时，启动温度传感器采集当前温度t0；这里的上电开机指的是交流上电开机，是电烤箱交流断电后的开机过程，区别于电烤箱从待机到开机的过程。电烤箱在较长时间不使用时，会拔下电源插头，交流关机。待下次使用时，可能要经过一段很长的时间，环境温度可能会出现明显的变化(例如，由于季节更替导致的环境温度明显改变)，因此需要对环境温度重新进行检测。而电烤箱从待机到开机，通常不会经过很长时间，一般也就几个小时，最多不过几天，因此环境温度不会出现明显的变化，可以直接根据交流开机时获取到的环境温度确定温度补偿系数，进而对炉心温度进行温度补偿。此外，这里的温度传感器可以是专门设置的环温传感器，即，专门用于检测环境温度的传感器，也可以直接利用电烤箱中用于检测炉心温度的传感器进行采样检测。本实施例优选采用后一种检测方式，以节约电烤箱的硬件成本。由于温度传感器在电烤箱上电开机时采集到的温度有可能是环境温度，也可能是电烤箱的余温，因此，本实施例将其定义为当前温度t0，且仅在电烤箱上电开机时检测一次。s302、确定环境温度t环境；为了区分温度传感器检测到的当前温度t0是环境温度还是电烤箱的余温，本实施例采用以下判别方法：首先，在电烤箱的eeprom存储器中保存电烤箱在前n次使用时的环境温度，即，最近n次的环境温度值，并按照时间先后顺序依次定义为t1、t2……tn。在电烤箱出厂时，可以对所述的n个环境温度值赋予默认值，例如置t1＝t2＝……＝tn＝25℃，并在电烤箱后续的实际使用过程中，根据实际环境温度值修改这些参数。其次，判断当前温度t0是否大于35℃，若t0>35℃，则将t0作为无效数据，读取eeprom存储器中存储的上次环境温度值，作为当前的环境温度t环境；若t0≤35℃，则计算t1、t2……tn的平均值tave，然后，根据当前温度t0和平均值tave确定当前的环境温度t环境，即：若当前温度t0远低于tave，例如t0<tave-△t1，△t1可以在2℃-5℃之间取值，则认为当前温度t0就是实际的环境温度t环境，即t环境＝t0。由于当前的环境温度远低于存储器中保存的历史环境温度，因此可以认为是发生了季节更替，例如上次使用电烤箱时是夏天，而这次使用是冬天，环境温度明显降低。为了使电烤箱在后期使用过程中能够获得更加准确的环境温度，本实施例优选将存储器中保存的n个历史环境温度值全部替换成t0，即t1＝t2＝……＝tn＝t0，以便电烤箱在本季节使用时能够以更加真实的环境温度对电烤箱的炉心温度进行补偿，使电烤箱的温度控制更加精准。本实施例在eeprom存储器中预留n-1个暂存位置，用于存储在电烤箱使用过程中还不能确定是否为环境温度的采样温度值。当t0<tave-△t1时，可以直接清除存储器中暂存位置保存的温度值。若当前温度t0接近存储器中保存的历史环境温度，例如tave-△t1≤t0≤tave+△t1，则可以认为本次使用电烤箱的季节与前n次使用电烤箱时是同一季节，温差不大。此时，可以令当前的环境温度t环境＝(t2+……+tn+t0)/n，并将t0记为最近一次的环境温度值，且与所述的t2……tn构成最近n次的环境温度值，即，t1＝t2、t2＝t3……tn-1＝tn、tn＝t0，保存在eeprom存储器中，替代原来保存的t1、t2……tn。若当前温度t0远高于存储器中保存的历史环境温度，例如t0>tave+△t1，则可能存在两种情况：一种是季节更替导致环温升高，例如上次使用电烤箱时是冬天，这次使用是夏天，环境温度明显升高；另一种是电烤箱余温引起的温度升高，此时应忽略t0。为了识别出当前温度t0是环境温度还是电烤箱的余温，本实施例提出以下判别方法：对存储器的暂存位置上保存的温度值求取平均值tb；若当前温度t0远高于暂存位置上保存的温度值，例如t0≥tb+△t2，△t2可以在2℃-4℃之间取值，则可以认为当前温度t0为电烤箱的余温。此时，置t环境＝tave，并丢弃t0，不予保存；若当前温度t0与暂存位置上保存的温度值接近，例如tb-△t2≤t0≤tb+△t2，且暂存位置上已保存了n-1个温度值，则表示发生了季节更替，此时可以令当前的环境温度t环境等于暂存位置上的所述n-1个温度值与t0的平均值，并将所述暂存位置上的n-1个温度值和t0作为最近n次的环境温度值，替换存储器中的t1、t2……tn，且清除存储器中暂存位置上的温度值；若暂存位置上已保存的温度值少于n-1个，则还不能确定t0即为当前的环境温度，此时可以置t环境＝tave，并将t0保存在存储器的所述暂存位置中，用于后续判断；若当前温度t0远低于暂存位置上保存的温度值，例如t0<tb-△t2，则需要对t0是否为环境温度作进一步判断。此时，可以置t环境＝tave，且若存储器中暂存位置上已保存的温度值少于n-1个，则将t0保存在所述暂存位置；若暂存位置上已保存了n-1个温度值，则将暂存位置上最早写入的温度值丢弃，将t0保存在所述暂存位置。以n＝3、△t1＝3℃、△t2＝2℃为例，举例说明如下：(1)同一季节，环境温差不大时，若存储器中存储的温度值如下表：t1t2t3t4t5其中，t1、t2、t3是最近三次的环境温度值，t4、t5是暂存位置的温度值。则，若t0∈(tave-3℃,tave+3℃)，则t1、t2、t3左移一位，将t0存入t3的位置，本次环境温度t环境＝(t2+t3+t0)/3,更新eeprom存储器中的温度数据，如下表：t2t3t0t4t5(2)夏季到冬季，温差为负时，若存储器中存储的温度值如下表：t1t2t3t4t5其中，t1、t2、t3是最近三次的环境温度值，t4、t5是暂存位置的温度值。则，若t0<(tave-3℃)时，本次环境温度t环境＝t0,更新eeprom存储器中的温度数据，t1＝t2＝t3＝t0，t4、t5清空，如下表：t0t0t0空空(3)冬季到夏季，温差为正时，若存储器中存储的温度值如下表：t1t2t3t4t5其中，t1、t2、t3是最近三次的环境温度值，t4、t5是暂存位置的温度值，且t5的存入时间早于t4的存入时间。则，计算tb＝(t4+t5)/2；若t0>(tave+3℃)，且t0∈(tb-2℃,tb+2℃)时，本次环境温度t环境＝(t0+t4+t5)/3,更新eeprom存储器中的温度数据，并将t4、t5、t0依次移入左侧t1、t2、t3处，t4、t5清空，如下表：t5t4t0空空(4)若为电烤箱余温时，若存储器中存储的温度值如下表：t1t2t3t4t5其中，t1、t2、t3是最近三次的环境温度值，t4、t5是暂存位置的温度值，且t5的存入时间早于t4的存入时间。则，计算tb＝(t4+t5)/2；若t0>(tave+3℃)，且t0>(tb+2℃)时，本次环境温度t环境＝(t1+t2+t3)/3,eeprom存储器中的数据不更新。若t0>(tave+3℃)，且t0<(tb-2℃)时,本次环境温度t环境＝(t1+t2+t3)/3，更新eeprom存储器中的温度数据，t1、t2、t3不变，t4右移至t5处，t0存入t4处，如下表：t1t2t3t0t4由此，确定出电烤箱的环境温度t环境。s303、根据环境温度t环境确定温度补偿系数t补偿；本实施例采用建立环境温度t环境与温度补偿系数t补偿之间对应关系的对照表的方式，确定电烤箱当前环境温度t环境所对应的温度补偿系数t补偿。所述对照表可以预先保存在eeprom存储器中，供控制器调取使用。温度补偿系数t补偿的设定应遵循t补偿随t环境的增大而减小的规律，且t环境<25℃时，t补偿取正值；t环境>25℃时，t补偿取负值。例如，建立如下的对照表：t环境(℃)0-56-1011-1516-2021-2526-3031-35t补偿(℃)23171282-3-8控制器采用查找对照表的方式确定出当前环境温度t环境所对应的温度补偿系数t补偿。s304、选择电烤箱的工作模式，确定设定温度t设定和加热时间，启动电烤箱运行。s305、定时检测电烤箱的炉心温度t炉心，并根据温度补偿系数t补偿对炉心温度t炉心进行补偿，计算出补偿的炉心温度t炉心补偿；在电烤箱启动运行后，控制器定时检测温度传感器采集到的炉心温度t炉心，并计算补偿后的炉心温度t炉心补偿＝t炉心+t补偿。在本实施例中，由于温度补偿系数t补偿的设定规律遵循的是：t补偿随t环境的增大而减小，且t环境<25℃时，t补偿取正值；t环境>25℃时，t补偿取负值，因此，补偿后的炉心温度t炉心补偿的计算公式可以定义为：t炉心补偿＝t炉心+t补偿。若设计温度补偿系数t补偿的设定规律遵循的是：t补偿随t环境的增大而增大，且t环境<25℃时，t补偿取负值；t环境>25℃时，t补偿取正值，则补偿后的炉心温度t炉心补偿的计算公式应定义为：t炉心补偿＝t炉心-t补偿。总之，补偿后的炉心温度t炉心补偿应满足：在t环境<25℃时，t炉心补偿大于实际的炉心温度t炉心，且环境温度越低，温度补偿系数t补偿越大；而在t环境>25℃时，t炉心补偿小于实际的炉心温度t炉心，且环境温度越高，温度补偿系数t补偿越小的设置要求，以提高电烤箱温控的精准度。在环温t环境＝25℃时，可以置t补偿＝0℃，即，无需对炉心温度t炉心进行温度补偿。s306、根据设定温度t设定和补偿后的炉心温度t炉心补偿确定加热管的加热功率p；为了提高电烤箱的工作效率，当t设定-t炉心补偿≥30℃，即，炉心温度离设定温度还相差甚远，此时为了减少预热时间，提高温升速度，延长电烤箱中控制加热管通断的继电器的使用寿命，本实施例优选控制加热管以预先设定的固定加热功率(例如额定功率)加热，使炉心温度能够快速地接近设定温度。当炉心温度升高，达到t设定-t炉心补偿<30℃时，为了提高炉心温度在设定温度附近的稳定性，减小波动，本实施例优选采用增量式pid算法计算加热管的加热功率p，计算方法为：由于离散的pid表达式为：第k个采样时刻的加热功率：第k-1个采样时刻的加热功率：因此，增量式pid控制算法公式为：其中，ek为设定温度t设定与第k个采样时刻的炉心补偿温度t炉心补偿的温差；ek-1为设定温度t设定与第k-1个采样时刻的炉心补偿温度t炉心补偿的温差；ek-2为设定温度t设定与第k-2个采样时刻的炉心补偿温度t炉心补偿的温差；kp、ki、kd为控制系数。由此，便可计算出增量δpk的值。利用计算出的增量δpk以及第k-1个采样时刻计算出的加热管功率pk-1，即可计算出第k个采样时刻的加热管功率pk，即：pk＝pk-1+δpk。对于控制系数kp、ki、kd的取值，与电烤箱的加热管、电烤箱本身的材质、散热能力以及电烤箱的工作模式有关。不同的电烤箱，其控制参数kp、ki、kd的取值不尽相同，此系数可以通过多次实验获取稳定可靠的数值。作为本实施例的一种优选方案，当电烤箱工作在发酵模式时，可以设置kp＝4.8、ki＝0.6、kd＝4.8；当电烤箱工作在其他模式时，可以设置kp＝4.8、ki＝0.4、kd＝4.4。本实施例采用pid算法计算加热管的加热功率p，可以使得电烤箱具有温升快、温度保持平稳、变化幅度小等优点。s307、调整加热管的加热功率为p；按照计算出的加热功率p控制加热管(特别是上加热管)加热。s308、当电烤箱的加热时间到达设定的加热时间时，控制加热管断电，电烤箱停机，进入待机状态。本实施例利用补偿后的炉心温度代替实际的炉心温度，并结合设定温度确定加热管的加热功率，当环境温度较高时，由于补偿后的炉心温度低于实际的炉心温度，因此在电烤箱温控平稳时，因环温导致的补偿后的炉心温度略低于设定温度的情况，会因实际炉心温度高于补偿后的炉心温度而使得实际炉心温度更接近于设定温度。反之，当环境温度较低时，由于补偿后的炉心温度高于实际的炉心温度，因此在电烤箱温控平稳时，因环温导致的补偿后的炉心温度略高于设定温度的情况，会因实际炉心温度低于补偿后的炉心温度而使得实际炉心温度更接近于设定温度。由此，便使得电烤箱的实际炉心温度更接近且更平稳地稳定在设定温度上，从而提高了电烤箱温度控制的精准度。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本
技术领域：
的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。当前第1页12