專利名稱：一種壓力鍋的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于家用電烹調(diào)設(shè)備，特別涉及一種壓力鍋的控制方法。

背景技術(shù)：
家用電器，特別是家用電烹調(diào)設(shè)備，如電飯煲，電高壓鍋已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚碾娖鳌＜矣秒娖鞯淖詣踊侵匾陌l(fā)展方向。在電烹調(diào)設(shè)備中溫度是一重要參量，人們常常將溫度的傳感作為自動控制的重要的傳感信號，是烹調(diào)過程的控制依據(jù)之一。在電高壓鍋中，除了溫度以外，鍋中的壓力成了第二個重要的控制參量。高壓鍋中的壓力，不僅是正常烹調(diào)過程中與溫度一樣重要的參量，影響著烹調(diào)的質(zhì)量，而且還與烹調(diào)的安全緊密相關(guān)，失控的壓力常是事故發(fā)生的主要原因。如圖1所示，在現(xiàn)有的壓力鍋主要由外鍋體1、內(nèi)鍋體2、鍋蓋3、密封圈4、壓力保險閥5、溫度傳感器6、加熱控制器7、電加熱體8、壓力彈簧9和稱重傳感器10組成，壓力的傳感主要由壓力彈簧9和稱重傳感器10組成的壓力傳感裝置完成，它的原理是，壓力鍋的內(nèi)鍋體2通過壓力彈簧9與壓力鍋的外鍋體1相聯(lián)，當(dāng)加熱使內(nèi)鍋體2中的壓力增加時，壓力克服橡膠圈9的彈力，使內(nèi)鍋體2向下移動。此位移可以由外鍋體1底部的稱重傳感器10感知，變?yōu)殡娦盘?，由控制電路完成自動控制動作。現(xiàn)有的壓力鍋存在以下不足(1)壓力鍋通過壓力參數(shù)進行控制，為了得到各個控制階段的壓力參數(shù)，需要設(shè)置附加的壓力傳感裝置，外鍋體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，增加了成本。(2)增加了相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器。(3)由設(shè)置壓力為一個閾值進行控制，萬一壓力參數(shù)的獲取出現(xiàn)失誤，會造成較大的安全隱患。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有的壓力鍋的控制過程必須借助于附加的壓力傳感裝置進行控制的不足，提出了一種壓力鍋的控制方法，在省略掉附加的壓力傳感裝置的同時，還可以提高控制過程的可靠性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是按照如下步驟實現(xiàn)的一種壓力鍋的控制方法，包括如下步驟 A.通過壓力鍋的功能鍵盤設(shè)置各種控制參量； B.測試并記錄壓力鍋的初始溫度，開始全功率加熱，經(jīng)過一預(yù)定時間后，記錄此時溫度作為二次初始溫度； C.根據(jù)控制參數(shù)和步驟B中得到的預(yù)定時間內(nèi)的溫度差，預(yù)測出被加熱物達到目標(biāo)加熱溫度或目標(biāo)加熱壓力的目標(biāo)加熱時間； D.從二次初始溫度開始，每隔一固定時間測量壓力鍋的實際溫度，并計算得到此時相應(yīng)的實際壓力和實際時間； E.將步驟D中得到的實際溫度、實際壓力或?qū)嶋H時間與目標(biāo)加熱溫度、目標(biāo)加熱壓力或目標(biāo)加熱時間進行對比，若實際溫度、實際壓力或?qū)嶋H時間均小于其對應(yīng)的目標(biāo)加熱溫度、目標(biāo)加熱壓力或目標(biāo)加熱時間，則循環(huán)進行步驟D；若實際溫度、實際壓力或?qū)嶋H時間任一項(或任幾項)大于或等于其對應(yīng)的目標(biāo)加熱溫度、目標(biāo)加熱壓力或目標(biāo)加熱時間，則停止加熱使壓力鍋自然降溫； F.從停止加熱開始，每隔一固定時間間隔測量壓力鍋的實際溫度，若實際溫度小于第一次保溫溫度，則進入第一次保溫階段，第一次保溫階段的時間為預(yù)設(shè)值。
G.經(jīng)過第一次保溫階段的預(yù)設(shè)的時間過后，停止加熱，每隔一固定時間間隔測量壓力鍋的實際溫度，若實際溫度小于第二次保溫溫度，則進入第二次保溫階段，第二次保溫階段的時間為預(yù)設(shè)值。
本發(fā)明的有益效果是(1)由于本發(fā)明利用了高壓鍋的溫度與內(nèi)部壓力的函數(shù)關(guān)系，可以通過溫度傳感器檢測到的溫度直接推算出壓力參量，因而可以通過溫度參數(shù)直接對壓力鍋進行智能控制，省略了壓力傳感裝置及相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器，有效的降低了成本。(2)其次在高壓鍋的智能控制過程中，可以通過實時稱重程序(即由在給定的時間內(nèi)鍋體的溫升，來推算出被加熱物的質(zhì)量)而給出達到目標(biāo)加熱溫度的最佳的目標(biāo)加熱時間，進一步提高了高壓鍋的精確時間控制。(3)對于加熱過程的控制，可以同時設(shè)置目標(biāo)加熱溫度、目標(biāo)加熱壓力、目標(biāo)加熱溫度等多個閾值，進一步提高了高壓鍋的可靠性。



圖1是傳統(tǒng)的電加熱壓力鍋的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是本發(fā)明的電加熱壓力鍋的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3是電加熱壓力鍋的加熱時間和加熱壓力與加熱溫度的座標(biāo)原理圖。
圖4是本發(fā)明的控制主流程圖。
圖5是本發(fā)明的第一次保溫階段的控制流程圖。
圖6是本發(fā)明的第二次保溫階段的控制流程圖。
附圖標(biāo)記說明外鍋體1、內(nèi)鍋體2、鍋蓋3、密封圈4、壓力保險閥5、溫度傳感器6、加熱控制器7、電加熱體8、壓力彈簧9、稱重傳感器10、初始溫度T0、二次初始溫度Tu、預(yù)定時間內(nèi)的溫度差Td、第二次保溫溫度Tb2、第二次保溫壓力Pb2、第一次保溫溫度Tb1、第一次保溫壓力Pb1、目標(biāo)加熱溫度Tm、目標(biāo)加熱壓力Pm、目標(biāo)加熱時間tm。

具體實施例方式 下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明技術(shù)改進主要基于以下理論(a)在電加熱的過程中一定質(zhì)量物加熱到一定溫度的加熱時間，與單位時間的加熱溫差，在理想情況下是成正比的。考慮各種實際影響因素，有如(2)的關(guān)系式子。
(b)加熱時間預(yù)測。設(shè)加熱體的初始溫度為T0；加熱一預(yù)定時間u(本實施例取u＝60秒)后測得的溫度作為二次初始溫度Tu，則加熱u秒的溫差為 Td＝Tu-T0公式(1) 則加熱到溫度Tm所需的目標(biāo)溫度時間為 公式(2) 其中A為加熱過程中的輻射和空氣對流所引起的時間因子，它與具體環(huán)境相關(guān)，為一恒定量。
(c)目標(biāo)溫度時間tm預(yù)測。
例一用加熱3.865kg重量的水(環(huán)境溫度27.5℃)；初始溫度T0＝23.9℃；一分鐘(u＝60秒)加熱后的溫度Tu＝28.2℃；所以有溫差Td＝4.3℃；由Tu＝28.2℃加熱到Tm＝97℃(成都地區(qū)水的沸點)，根據(jù)(2)所需目標(biāo)溫度時間tm＝16分鐘(取A＝1.0)。實測時間ts＝16.5分鐘，所以修正后的A＝16.5/16＝1.03。
例二用加熱4.15kg重量的水(環(huán)境溫度23.5℃)；初始溫度T0＝22.3℃；一分鐘(u＝60秒)加熱后的溫度Tu＝26.8℃；所以有溫差Td＝4.5℃；由Tu＝26.8℃加熱到Tm＝97℃(成都地區(qū)水的沸點)，根據(jù)(2)所需目標(biāo)溫度時間tm＝15.6分鐘(取A＝1.0)。實測時間ts＝17.2分鐘，所以修正后的A＝17.2/15.6＝1.10。
通過以上兩個實例，進一步的證明了在電加熱的過程中一定質(zhì)量物加熱到一定溫度的加熱時間，與單位時間的加熱溫差，在理想情況下是成正比的。
根據(jù)理想氣體公式和實測試驗結(jié)果，加熱后壓力鍋中的壓力，也有類似于溫度的關(guān)系，即在電加熱的過程中一定質(zhì)量物加熱到一定壓力的加熱時間，與單位時間的加熱壓力差，在理想情況下是成正比的。
假設(shè)壓力鍋中的壓力Pm與被加熱物所占的體積和空氣部分體積的比例S和壓力鍋加熱后的溫度Tm相關(guān)，即此壓力Pm是S與Tm的函數(shù)，記為Pm＝(S，Tm).而Pm＝(S，Tm)是可以由理論推導(dǎo)或?qū)嶋H測量得到。
下面進一步描述Pm的理論推導(dǎo)過程，以證明上述理論的正確并揭示出壓力鍋中溫度和壓力的內(nèi)在函數(shù)關(guān)系。
由相關(guān)氣體壓力理論，我們有下面的(3) 其中Pm為壓力鍋中的壓力，單位為Pa；Tm是溫度傳感器測得的壓力鍋的溫度，單位為絕對溫度K；V是壓力鍋中空氣部分的體積，單位為m3；N′是修正后的粒子數(shù)，有(4) α(S，Tf)與實際環(huán)境相關(guān)，其中S是壓力鍋中被加熱物所占的體積和空氣部分體積的比例，P0為一個大氣壓，T0取為20℃+273，單位為絕對溫度K，k為波爾茲曼常數(shù)，由(4)中的壓力Pm與壓力鍋的溫度Tm的關(guān)系式可以由(5)給出 因此如果我們已知在各種不同的S下，壓力Pm與溫度Tm的關(guān)系，就可以由壓力鍋的溫度Tm推算出與該溫度對應(yīng)的壓力鍋的壓力Pm。這就是說我們?nèi)钥梢杂蓡挝粫r間鍋體的溫升測量，推算出達到預(yù)定的壓力Pm所需要的目標(biāo)壓力時間tP。通常，如圖3所示，本發(fā)明的壓力鍋的控制過程主要包括以下幾個階段a.加熱階段，此階段需預(yù)設(shè)目標(biāo)加熱溫度Tm和目標(biāo)加熱壓力Pm；b.第一次保溫階段，此階段需預(yù)設(shè)第一次保溫溫度Tb1和第一次保溫壓力Pb1；c.第二次保溫階段，此階段需預(yù)設(shè)第二次保溫溫度Tb2和第二次保溫壓力Pb2。
下面結(jié)合附圖4和具體實施例詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實施過程一種壓力鍋的控制方法，包括如下步驟 A.通過壓力鍋的功能鍵盤設(shè)置各種控制參量。這些控制參數(shù)包括第二次保溫壓力Pb2、第一次保溫溫度Tb1、第一次保溫壓力Pb1、目標(biāo)加熱溫度Tm、目標(biāo)加熱壓力Pm和加熱前鍋體空氣部分體積與被加熱食物體積比S。
B.測試并記錄壓力鍋的初始溫度T0，開始全功率加熱，經(jīng)過一預(yù)定時間后，記錄此時溫度作為二次初始溫度Tu。本實施例中，選取加熱開始前鍋體的溫度作為初始溫度T0，選取開始加熱60秒后的溫度作為二次初始溫度Tu。
C.根據(jù)控制參數(shù)和步驟B中得到的預(yù)定時間內(nèi)的溫度差預(yù)測達到目標(biāo)加熱溫度Tm的目標(biāo)加熱壓力Pm或目標(biāo)加熱時間tm。由公式(1)可以知道一定質(zhì)量的物體從初始溫度T0開始加熱60秒后的溫度差Td，再由公式(2)可以知道達到目標(biāo)加熱溫度Tm的目標(biāo)加熱時間tm，根據(jù)(5)得到目標(biāo)加熱壓力Pm。
D.從二次初始溫度Tu開始，每隔一固定時間間隔測量壓力鍋的實際溫度Ts，并計算得到此時相應(yīng)的實際壓力Ps和實際時間ts。本步驟中，固定時間間隔設(shè)置為10秒，當(dāng)然也可以根據(jù)需要設(shè)置其它恰當(dāng)?shù)臅r間。實際壓力Ps和實際溫度Ts仍然滿足(5)，所以可以根據(jù)(5)由實測的實際溫度Ts得到實際壓力Ps。
E.將步驟D中得到的實際溫度Ts、實際壓力Ps或?qū)嶋H時間ts與目標(biāo)加熱溫度Tm、目標(biāo)加熱壓力Pm或目標(biāo)加熱時間tm進行對比，若實際溫度Ts、實際壓力Ps或?qū)嶋H時間ts均小于其對應(yīng)的目標(biāo)加熱溫度Tm、目標(biāo)加熱壓力Pm或目標(biāo)加熱時間tm，則循環(huán)進行步驟D；若實際溫度Ts、實際壓力Ps或?qū)嶋H時間ts任一項大于或等于其對應(yīng)的目標(biāo)加熱溫度Tm、目標(biāo)加熱壓力Pm或目標(biāo)加熱時間tm，則停止加熱使壓力鍋自然降溫； F.從停止加熱開始，每隔一固定時間間隔測量壓力鍋的實際溫度Ts，若實際溫度Ts小于第一次保溫溫度Tb1，則進入第一次保溫階段，第一次保溫階段的時間tb1為預(yù)設(shè)值。本步驟中的固定時間間隔為2分鐘，當(dāng)然也可以根據(jù)需要設(shè)置其它恰當(dāng)?shù)臅r間。第一次保溫階段的時間tb1可以根據(jù)需要在一固定時間內(nèi)任意設(shè)置。
如圖5所示的具體步驟，開始進入第一次保溫階段后，每隔一固定時間間隔(本實施例中為2分鐘)測量壓力鍋的實際溫度Ts，若實際溫度Ts大于或等于第一次保溫溫度Tb1，則停止加熱；若實際溫度Ts小于第一次保溫溫度Tb1，同時開始計算保溫時間ts，同時繼續(xù)加熱2分鐘并判斷保溫時間ts與第一次保溫階段的時間tb1的大小關(guān)系，若ts大于或等于tb1，則結(jié)束第一次保溫階段，否則，循環(huán)進行本步驟。
G.經(jīng)過第一次保溫階段的預(yù)設(shè)的時間tb1后，停止加熱，每隔一固定時間間隔測量壓力鍋的實際溫度Ts，若實際溫度Ts小于第二次保溫溫度Tb2，則進入第二次保溫階段，第二次保溫階段的時間tb2為預(yù)設(shè)值。本步驟中的固定時間間隔為2分鐘，當(dāng)然也可以根據(jù)需要設(shè)置其它恰當(dāng)?shù)臅r間。第二次保溫階段的時間tb2可以根據(jù)需要任意設(shè)置為一固定時間或無限時間，本步驟中第二次保溫階段的時間tb2預(yù)設(shè)為無限時間。
如圖6所示的具體步驟，開始進入第二次保溫階段后，每隔一固定時間間隔(本實施例中為2分鐘)測量壓力鍋的實際溫度Ts，若實際溫度Ts大于或等于第二次保溫溫度Tb2，則停止加熱；若實際溫度Ts小于第二次保溫溫度Tb2，繼續(xù)加熱2分鐘，一直循環(huán)進行本步驟。
如圖2所示，是應(yīng)用本發(fā)明的控制方法后可以簡化結(jié)構(gòu)的電加熱壓力鍋的結(jié)構(gòu)原理圖。主要由外鍋體1、內(nèi)鍋體2、鍋蓋3、密封圈4、壓力保險閥5、溫度傳感器6、加熱控制器7、電加熱體8。由此可見，本壓力鍋省略了稱重裝置，它的控制過程依賴于檢測到的溫度參量，壓力參量的獲取可以通過溫度和壓力之間的函數(shù)獲得。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。凡是根據(jù)上述描述做出各種可能的等同替換或改變，均被認(rèn)為屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種壓力鍋的控制方法，其特征在于，包括如下步驟
A.通過壓力鍋的功能鍵盤設(shè)置各種控制參量；
B.測試并記錄壓力鍋的初始溫度，開始全功率加熱，經(jīng)過一預(yù)定時間后，記錄此時溫度作為二次初始溫度；
C.根據(jù)控制參數(shù)和步驟B中得到的預(yù)定時間內(nèi)的溫度差，預(yù)測出被加熱物達到目標(biāo)加熱溫度或目標(biāo)加熱壓力的目標(biāo)加熱時間；
D.從二次初始溫度開始，每隔一固定時間測量壓力鍋的實際溫度，并計算得到此時相應(yīng)的實際壓力和實際時間；
E.將步驟D中得到的實際溫度、實際壓力或?qū)嶋H時間與目標(biāo)加熱溫度、目標(biāo)加熱壓力或目標(biāo)加熱時間進行對比，若實際溫度、實際壓力或?qū)嶋H時間均小于其對應(yīng)的目標(biāo)加熱溫度、目標(biāo)加熱壓力或目標(biāo)加熱時間，則循環(huán)進行步驟D；若實際溫度、實際壓力或?qū)嶋H時間任一項大于或等于其對應(yīng)的目標(biāo)加熱溫度、目標(biāo)加熱壓力或目標(biāo)加熱時間，則停止加熱使壓力鍋自然降溫；
F.從停止加熱開始，每隔一固定時間間隔測量壓力鍋的實際溫度，若實際溫度小于第一次保溫溫度，則進入第一次保溫階段，第一次保溫階段的時間為預(yù)設(shè)值；
G.經(jīng)過第一次保溫階段的預(yù)設(shè)的時間過后，停止加熱，每隔一固定時間間隔測量壓力鍋的實際溫度，若實際溫度小于第二次保溫溫度，則進入第二次保溫階段，第二次保溫階段的時間為預(yù)設(shè)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓力鍋的控制方法，包括如下步驟A.通過壓力鍋的功能鍵盤設(shè)置各種控制參量；B.測試并記錄壓力鍋的初始溫度，開始全功率加熱，經(jīng)過一預(yù)定時間后，記錄此時溫度作為二次初始溫度；C.根據(jù)控制參數(shù)和步驟B中得到的預(yù)定時間內(nèi)的溫度差，預(yù)測出被加熱物達到目標(biāo)加熱溫度或目標(biāo)加熱壓力的目標(biāo)加熱時間；D.從二次初始溫度開始，每隔一固定時間測量壓力鍋的實際溫度，并計算得到此時相應(yīng)的實際壓力和實際時間。本發(fā)明的有益效果是(1)由于本發(fā)明可以通過溫度傳感器檢測到的溫度直接推算出壓力參量，因而可以通過溫度參數(shù)直接對壓力鍋進行智能控制，省略了壓力傳感裝置及相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器，有效的降低了成本。
文檔編號A47J27/08GK101763127SQ20091026343
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者喻志遠(yuǎn) 申請人:電子科技大學(xué)