專利名稱：一種無電源可測溫烹調(diào)鍋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種烹調(diào)鍋，具體是一種可實現(xiàn)多路溫度信號的低功耗智能檢測和處理，具有具有耐高溫、耐油污、防水等優(yōu)點的無電源可測溫烹調(diào)鍋。
背景技術(shù)：
信息技術(shù)的發(fā)展讓因特網(wǎng)和移動通信無孔不入地滲透到我們的生活中來，各種無線通信技術(shù)的日趨成熟給這個新的浪潮起到了推波助瀾的作用。而家庭網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和發(fā)展為信息社會注入了新的生機(jī)和活力，逐漸勾勒出了在科幻小說里才有的智能家庭的輪廓。信息家電、網(wǎng)絡(luò)家電已是當(dāng)今社會發(fā)展的趨勢，從彩電、冰箱到洗衣機(jī)洗碗機(jī)再到家用智能機(jī)器人的出現(xiàn)都是家庭自動化的表現(xiàn)，未來家庭家務(wù)的處理會如當(dāng)今工業(yè)中擁有的CIMS系統(tǒng)一樣，即出現(xiàn)廚房用CIMS系統(tǒng)(housework-CIMS)，該系統(tǒng)將會幫助人們解決衣食住行中存在的不便和困擾。現(xiàn)有的測溫系統(tǒng)有多種形式，如果按照測溫元件來分類有熱電偶測溫系統(tǒng)、熱電阻測溫系統(tǒng)、紅外測溫系統(tǒng)等。如何按照價格、性能等因素綜合考慮，都不能滿足自動烹調(diào)過程中鍋溫度信號的采集與處理問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對已有技術(shù)的缺點，提供一種無電源可測溫烹調(diào)鍋，本實用新型適合0℃～1024℃范圍內(nèi)多路溫度信號的采集處理和無線收發(fā)，可實現(xiàn)溫度智能控制、數(shù)據(jù)采集、信息通信等功能，適合遙控、遙測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火、機(jī)器人控制、信息家電等。
為達(dá)到上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案一種無電源可測溫烹調(diào)鍋，包括鍋體1、信息采集單元8及信息通訊單元9，其特征在于信息采集單元8由信息采集收發(fā)模塊2、連接線3、熱電偶4組成，信息采集收發(fā)模塊2、連接線3、熱電偶4安裝在鍋體1上；信息采集收發(fā)模塊2與熱電偶4通過連接線3電氣連接；信息通訊單元9包括信息通訊收發(fā)模塊5、通訊線6及指示燈7；信息采集單元與信息通訊單元無線連接。
上述信息采集收發(fā)模塊2包括信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器及無線收發(fā)電路；熱電偶4、連接線3、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器與無線收發(fā)電路依次電氣連接；應(yīng)用適合烹調(diào)鍋溫度場的數(shù)學(xué)模型及智能控制算法，完成溫度信息的采集、處理、調(diào)制、發(fā)射，同時信息采集單元通過與信息通訊單元的無線通訊，可進(jìn)入閑置低功耗狀態(tài)；信息通訊完成溫度信號的進(jìn)一步處理，并通過通訊線6把得到的溫度信號發(fā)送給計算機(jī)，完成與計算機(jī)的信息交互；信息通訊單元通過電波完成對信息采集單元的電能供給，同時還把指令、數(shù)據(jù)等重疊到該電波上一起發(fā)送，信息采集單元利用獲得的能量完成信息的采集、處理，然后再把相應(yīng)的處理結(jié)果發(fā)送給信息通訊單元，通過電波方式二者完成信息交換和能量輸送。
本實用新型是通過下述技術(shù)原理來實現(xiàn)溫度采集及智能處理功能的系統(tǒng)上電后，微處理器運行內(nèi)部固化的程序，完成自檢后，開始進(jìn)行溫度信息的采集，烹調(diào)鍋的溫度信號通過熱電偶傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電信號，經(jīng)信號調(diào)理電路進(jìn)行濾波放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入微處理器后應(yīng)用適合烹調(diào)鍋溫度場的數(shù)學(xué)模型及智能控制算法，完成溫度信號的處理，再經(jīng)無線收發(fā)電路將此電信號調(diào)制后發(fā)送給信息通訊單元，信息通訊單元接到該信號進(jìn)一步處理后經(jīng)通訊接口電路完成和上位計算機(jī)的通訊，將此溫度信號存在計算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，由上位計算機(jī)使用該溫度信號，經(jīng)過此過程就完成了溫度信號的采集、處理與傳輸；同時上位計算機(jī)可以給出信號使微功耗烹調(diào)鍋多路溫度智能檢測及無線收發(fā)裝置處于閑置或其他狀態(tài)，裝置本身也可以根據(jù)溫度信息的變化特征，決定自身的工作狀態(tài)，整個裝置采用微功耗器件，信息通訊單元通過電波完成對信息采集單元的電能供給，同時還把指令、數(shù)據(jù)等重疊到該電波上一起發(fā)送，信息采集單元利用獲得的能量完成信息的采集、處理，然后再把相應(yīng)的處理結(jié)果發(fā)送給信息通訊單元。通過此種方式二者完成信息交換和能量輸送。信息采集單元與信息通訊單元是通過電波來進(jìn)行通訊的，二者內(nèi)部裝設(shè)有專用的調(diào)解電路，通過其內(nèi)部電路完成數(shù)據(jù)的調(diào)制與解調(diào)處理。
本實用新型的軟件系統(tǒng)采用C語言編寫，可以KEIL為編譯器，實現(xiàn)微功耗烹調(diào)鍋多路溫度智能檢測及無線收發(fā)裝置的控制系統(tǒng)功能，控制系統(tǒng)主要包括主程序模塊、無線收發(fā)模塊和通訊模塊。為了使系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定的通訊，在編程時設(shè)計了通訊協(xié)議，并考慮了數(shù)據(jù)的糾錯，在單片機(jī)和微機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸過程中，由于傳輸距離、現(xiàn)場狀況等諸多可能出現(xiàn)的因素影響，采用了數(shù)據(jù)校驗的辦法。其中信息采集單元的主程序流程圖見圖5所示，信息通訊單元程序流程圖見圖6所示，計算機(jī)端的通訊程序流程圖見圖7所示。
根據(jù)烹調(diào)鍋手柄設(shè)置的不同，信息采集收發(fā)模塊的設(shè)置亦可相應(yīng)改變。在圖1中給出了(a)、(b)兩種連接方式，這兩種連接方式是根據(jù)鍋的類型做出的信息采集收發(fā)模塊安裝位置的調(diào)整，同理，其他類型的鍋也據(jù)此做出調(diào)整。
與已有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果(1)本實用新型能完成自動烹調(diào)系統(tǒng)中烹調(diào)鍋的溫度信號采集、處理，解決烹調(diào)過程中加熱時溫度信號采集、處理、無線傳輸接收及與主機(jī)控制系統(tǒng)通訊問題；(2)本實用新型能在磁場環(huán)境和較高溫度場環(huán)境中的使用，具有微低功耗電路，并具備防水、耐潮濕、防污染和自動充電功能；(3)本實用新型中的器件選用的是耐高溫、耐油污的傳感器、電子元器件及IC芯片，具有低功耗、耐高溫、抗干擾的特點，應(yīng)用于烹調(diào)鍋溫度信息接收、智能處理和輸出；(4)本實用新型具有使用壽命長的特點；(5)本實用新型裝置的信息采集單元部分的電能供給是通過電波的方式完成的，不再另備電池供電。


圖1(a)、(b)為本實用新型的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的硬件原理框圖；圖3為無電源微功耗烹調(diào)鍋多路溫度智能檢測及無線收發(fā)裝置原理圖；圖4是熱電偶信號調(diào)理電路原理圖；圖5是信息采集單元的主程序流程圖；圖6是信息通訊單元主程序流程圖；圖7是計算機(jī)端的通訊主程序流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合說明附圖來對本實用新型作進(jìn)一步說明，但本實用新型所要求保護(hù)的范圍并不局限于實施方式中所描述的范圍。
圖1(a)、(b)是裝置外觀結(jié)構(gòu)示意圖，微功耗烹調(diào)鍋多路溫度智能檢測及無線收發(fā)裝置根據(jù)烹調(diào)鍋的形狀可以有不同的結(jié)構(gòu)形式，如1(a)、(b)兩種結(jié)構(gòu)形式，每種結(jié)構(gòu)的都是由四大模塊組成集成熱傳感器的烹調(diào)鍋模塊，信息處理、調(diào)制、發(fā)射模塊，信息接收、解調(diào)模塊，信息傳輸交換模塊，四部分協(xié)同工作，完成烹調(diào)鍋溫度信號采集、信號調(diào)理、調(diào)制發(fā)射、接收解調(diào)、信息分析與輸出等問題。
圖2為裝置的原理圖，該裝置以計算機(jī)(上位機(jī))作為信息處理中心或者服務(wù)器，該裝置也可以作為一個測溫系統(tǒng)而單獨存在，計算機(jī)完成對微功耗烹調(diào)鍋多路溫度智能檢測及無線收發(fā)裝置的進(jìn)一步的控制和對其傳輸?shù)臏囟刃畔⑦M(jìn)行分析、過濾，協(xié)調(diào)該裝置與其他系統(tǒng)的工作關(guān)系。
圖3為無電源微功耗烹調(diào)鍋多路溫度智能檢測及無線收發(fā)裝置的原理圖，信息通訊單元1主要完成該裝置與計算機(jī)(服務(wù)器或信息處理中心)的信息交換，信息采集單元2完成對溫度信號的采集及初步處理，1和2之間通過電磁耦合完成電力傳送和數(shù)據(jù)傳送，即1通過電磁耦合的原理供給2能量，同時也完成信號的傳送，2利用耦合獲得的能量完成對溫度信號的采集、處理、調(diào)制、存貯、發(fā)送等過程，在信息采集單元2中沒有電池供電或?qū)ｉT的電源部分。
圖4為信號調(diào)理電路，對傳感器信號進(jìn)行二級放大、冷端補償、線性化及數(shù)字化輸出。熱電偶作為一種主要的測溫元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、使用方便、測溫范圍寬、測溫精度高等特點。但是將熱電偶應(yīng)用在基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域時，卻存在著以下幾方面的問題。①非線性熱電偶輸出熱電勢與溫度之間的關(guān)系為非線性關(guān)系，因此在應(yīng)用時必須進(jìn)行線性化處理。②冷補償熱電偶輸出的熱電勢為冷端保持為0℃時與測量端的電勢差值，而在實際應(yīng)用中冷端的溫度是隨著環(huán)境溫度而變化的，故需進(jìn)行冷端補償。③數(shù)字化輸出與嵌入式系統(tǒng)接口必然要采用數(shù)字化輸出及數(shù)字化接口，而作為模擬小信號測溫元件的熱電偶顯然法直接滿足這個要求。因此，若將熱電偶應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)時，須進(jìn)行復(fù)雜的信號放大、A/D轉(zhuǎn)換、查表線性線、溫度補償及數(shù)字化輸出接口等軟硬件設(shè)計。也可以采用高集成度芯完成溫度信號的調(diào)理，如MAX6675芯片。
其中溫度傳感器，有熱電偶傳感器(如銅-康銅型的測量精度高；測量范圍寬，一般為-200℃---200℃；結(jié)構(gòu)簡單，使用方便)或熱電阻傳感器(它是利用半導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變化的原理制成的，一般金屬熱電阻傳感器測量溫度范圍為-200℃---+85℃)及集成溫度傳感器?？紤]到具體的使用場合及測溫要求，本裝置采用K型溫度傳感器，測溫范圍為0℃～1024℃。
圖5為信息采集單元主程序流程圖，信息采集模塊中的微處理上電完成初始化后，開中斷，通過熱電偶讀取溫度信息，經(jīng)處理后調(diào)制發(fā)射，完成與信息通訊單元的無線通訊，通訊完畢后可進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。該微處理器的待機(jī)時間長短可以在線調(diào)整。
圖6為信息通訊單元主程序流程圖，通訊單元中微處理器(單片機(jī))完成上電初始化及中斷初始化后，即可與信息采集單元完成無線通訊，并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，然后根據(jù)計算機(jī)(或主控制器)的控制命令完成信息的交互。
圖7為計算機(jī)(或主控制器)端通訊程序流程圖，計算機(jī)(或主控制器)對其串口初始化后，根據(jù)控制需要，完成對溫度數(shù)據(jù)的讀取及對通訊單元的控制。
權(quán)利要求1.一種無電源可測溫烹調(diào)鍋，包括鍋體(1)、信息采集單元(8)及信息通訊單元(9)，其特征在于信息采集單元(8)由信息采集收發(fā)模塊(2)、連接線(3)、熱電偶(4)組成，信息采集收發(fā)模塊(2)、連接線(3)、熱電偶(4)安裝在鍋體(1)上；信息采集收發(fā)模塊(2)與熱電偶(4)通過連接線(3)電氣連接；信息通訊單元(9)包括信息通訊收發(fā)模塊(5)、通訊線(6)及指示燈(7)；信息采集單元(8)與信息通訊單元(9)無線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無電源可測溫烹調(diào)鍋，其特征在于信息采集收發(fā)模塊(2)包括信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器及無線收發(fā)電路；熱電偶(4)、連接線(3)、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器與無線收發(fā)電路依次電氣連接。
專利摘要本實用新型公開了一種無電源可測溫烹調(diào)鍋。本實用新型包括鍋體、信息采集單元及信息通訊單元，信息采集單元由信息采集收發(fā)模塊、連接線、熱電偶組成；信息通訊單元由信息通訊收發(fā)模通訊線及指示燈組成。本實用新型適合0℃～1024℃范圍內(nèi)多路溫度信號的采集處理和無線收發(fā)，可實現(xiàn)溫度智能控制、數(shù)據(jù)采集、信息通信等功能，適合遙控、遙測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火、機(jī)器人控制、信息家電等。
文檔編號A47J27/00GK2726466SQ20042004621
公開日2005年9月21日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者李偉光, 李勇, 曾志新, 林穎 申請人:華南理工大學(xué)