多功能分體養(yǎng)生電飯煲的設計

趙俊凱，石昊

（山西工程技術學院，山西陽泉，045000）

0 前言

隨著我國經濟不斷的發(fā)展提高，人們生活水平也隨著提高，人們的飲食結構逐漸改變，由過去的對五谷主食的大量攝取變?yōu)榱藬z取少量的主食和大量菜品，并且這種趨勢日趨顯著。其次，人們的健康意識不斷增強，對生活質量和身體健康的要求不斷的加大，更加促進了食物烹飪方式的健康化和多樣化，良好的膳食結構是保障營養(yǎng)充足的基礎。本產品正是針對人們對烹飪方式的新的要求而開發(fā)的，在充分保證人體攝取食物營養(yǎng)的多樣性的同時，大大提高了電飯煲的使用效率，節(jié)省了人們做飯時花費的時間，使得本產品更加符合人們的使用。

現在社會中有很多獨居老人或單身人士，他們每頓飯的食用量較小，傳統(tǒng)電飯煲鍋體的單一的煮飯功能，不能同時煮湯和燜飯，面對這些消費者，傳統(tǒng)電飯煲耗時耗力，不能滿足他們便捷的生活，也不符合現有的經濟發(fā)展趨勢。

另外，對于一些有糖尿病、高血壓、高血脂等特殊患者的家庭中，這類患者對飲食的要求較高，在食物的烹飪過程往往過于繁瑣，給做飯帶來了很多不便。

1 電飯煲在家庭中的重要作用

電飯煲雖然是很小的一件家用電器，但它卻是每個家庭中必不可少的家用電器。電飯煲在飲食方面發(fā)揮了重要的作用，如果能夠擁有一臺適合家庭使用的電飯煲來烹飪食物，一定會給烹飪者帶來很多便利。不僅能夠節(jié)省烹飪的時間，提高做飯效率，還會增加食物的鮮美，給消費者帶來更好的做飯體驗。

2 目前市面上電飯煲所存在的問題分析

現在市面上電飯煲的種類多種多樣，深受廣大消費者的青睞。不同品牌，不同價格，不同容量都是消費者在選擇電飯煲時的依據，但最重要的選擇依據便是電飯煲的容量，價格和品牌都是隨之而后的。在選擇電飯煲時，人們會根據自己家庭人口數及用途對自己購買的電飯煲的容量進行選擇，雖然有些品牌的電飯煲會有幾種不同的容量可供挑選。但是在消費者購買時，仍然會感覺電飯煲容量選擇范圍較小，因為選擇一個不合適的電飯煲會帶來很多問題，容量過小，做的飯不夠吃，容量過大，浪費空間等，這樣使得電飯煲的使用效率會大大降低。

現在市面上所銷售的都是以一個獨立鍋體進行烹飪食物，一個電飯煲只有一個單獨的鍋體，每次加熱也只能進行單一食物的加熱，這種結構很不適合現代人們的需求。因為現在很多家庭大多都是三口之家，做菜都不需要做太多，如果只為了烹飪少量的食物，而使用電飯煲去烹飪，是非常不劃算的，雖然電飯煲做出的食物更加鮮美，但是這樣使用不僅會造成能源浪費，還會給自己清洗時帶來麻煩。雖然也可以去購買小的電飯煲去烹飪食物，但是只要家里來客人一般都會不夠用，現在市面上所有的電飯煲結構都存在這樣的問題，鍋體的單一性大大降低鍋的使用效率。需要重復使用烹飪不同食物，使烹飪過程變得繁瑣不僅浪費時間還浪費能源。

3 多功能分體養(yǎng)生電飯煲的設計

3.1 總體結構設計

多功能分體養(yǎng)生電飯煲最主要的設計是將傳統(tǒng)的電飯煲單一鍋體設計成為三個獨立的鍋體，可以同時加熱三種不同的食物，不僅可以提高做飯的效率，還可以節(jié)約能源，節(jié)省居家空間，更加滿足現代人們的對家用電器高標準、高要求。

圖1 多功能分體養(yǎng)生電飯煲外觀圖

3.2 機械結構設計

在設計初期，只將電飯煲鍋體分成三部分而加熱裝置只采用同一個加熱裝置進行加熱，這樣只達到了將加熱空間分成三部分進行加熱食物，可以同時加熱三種不同的食物?？墒侵挥幸粋€加熱裝置，必須使食物的加熱時間相近才能夠使用，而且不能單獨控制鍋體進行加熱，很容易導致能量的浪費和食物沒有熟透的問題。

后期將三口鍋改成相互獨立的個體，這樣在使用中會更加方便，緊接著將加熱系統(tǒng)改為三個獨立的部分，三個加熱系統(tǒng)可以受到不同的控制，可以單獨也可以全部使用。分區(qū)域加工食物，可以對不同的食物采用不同的火力，使得能夠更好的爆發(fā)出食物的鮮美。后期將三個鍋體也改為不同大小的，更加方便烹飪。

圖2 多功能分體養(yǎng)生電飯煲內部圖

在多功能分體養(yǎng)生電飯煲的其他部位也設計了很多更加方便使用的細節(jié)，在鍋蓋部分，不僅設計了更加貼合內膽的密封材料，還在最外圈增加了整體的密封圈，使鍋體密封性更好，做飯速度加快，更能夠提高使用效率。內膽采用IH砂鍋內膽，陶瓷鍋在烹飪時能夠更好的保持食物的原汁原味，是健康、環(huán)保、安全的烹飪器具之一[1]。

3.3 控制系統(tǒng)設計

對于多功能分體養(yǎng)生電飯煲的控制系統(tǒng)，最核心的是用AT89C51單片機對電飯煲各個功能模塊進行控制[3]。本系統(tǒng)的主要電路有AT89C51單片機控制?？臁@示模塊、IH電磁加熱模塊、開關模塊、人機控制模塊、壓力傳感模塊[2]、水位傳感模塊、食物識別模塊、溫度傳感模塊。

圖3 系統(tǒng)功能框架設計圖

3.3.1 AT89C51單片機控制模塊

單片機收到指令，開始對指令進行解析，然后控制多功能分體養(yǎng)生電飯煲開始工作：識別食物種類、確定加熱鍋體和加熱方式、最后開始烹飪的整個過程，并且實時采集溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器采集回來的信息，及時調節(jié)烹飪所需的最佳條件，不僅保證了食物的味道，也更加保證了電飯煲的穩(wěn)定可靠的工作。

圖4 主程序設計流程圖

3.3.2 人機控制模塊

人機控制模塊采用WIFI模塊進行人機聯(lián)系，WIFI模塊的工作方式主要有兩種[4]，一種是主動型串口設備聯(lián)網，就是在每次數據交換前，都是由串口WIFI模塊設備主動發(fā)起連接，然后進行數據交換。第二種是被動型串口設備聯(lián)網，在每次數據交換前，所有的WIFI模塊都是處于等待狀態(tài)，然后服務器發(fā)起連接邀請，最后進行數據交換。

WIFI模塊充當手機和多功能分體養(yǎng)生電飯煲之間的數據“中轉站”，實時的將多功能分體養(yǎng)生電飯煲的數據傳到手機APP，及將手機APP的控制信息傳送至電飯煲，使電飯煲開始時根據指令進行工作。

3.3.3 IH電磁加熱模塊

電磁加熱技術簡稱為IH加熱技術，其原理為電磁線圈接交變電流，使線圈周圍產生交變磁場，進而在導體表面產生渦流，最終將電能轉化為熱能。IH加熱直接對金屬材質內膽進行加熱，使整個內膽均勻受熱，溫度控制更加精確。

IH加熱技術不僅加熱速度快、效率高、無污染，其對食物的口感也會有一定程度的提升。

3.3.4 壓力傳感模塊

常見的壓力傳感器主要有；應變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴散硅壓力傳感器、藍寶石壓力傳感器、壓電壓力傳感器，這里主要采用壓電壓力傳感器[5]。壓電壓力傳感器基本上是利用正壓電效應制成的。正壓電效應指：當晶體受到某固定方向外力作用時，內部就會產生電極化現象，同時在某兩個表面上產生符號相反的電荷；當外力撤去后，晶體又恢復到不帶電的狀態(tài)；當外力作用方向改變時，電荷的極性也隨之改變；晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。逆壓電效應有稱為電致伸縮效應，是指對晶體施加交變電場引起晶體機械形變的現象。因為本裝置需要的精確度較高，故采用壓電傳感器。

3.3.5 開關控制模塊

采用觸摸屏、按鍵同時對鍋體進行控制，使控制變得更加方便，即使老人在使用時也能夠順利操作。

3.3.6 溫度傳感模塊

在溫度測量中選擇了MLX90614型號的紅外測溫模塊，其信號調節(jié)芯片中采用了先進的低噪音放大器，一個17位的模數轉換器和數字信號處理器單元放大微小的熱電偶電壓并將其數字化，可在-40℃～+125℃范圍內測溫，精確度在±1℃。

3.4 多功能分體養(yǎng)生電飯煲的整體電路圖

如圖5所示。

圖5 多功能分體養(yǎng)生電飯煲電路圖

4 結語

電飯煲是一種把電能轉化成熱能的新型多功能烹飪器貝。在科技發(fā)展日新月異的今天，電飯煲也同其它家用電器一樣經歷了從簡單到復雜，從手動到半自動、全自動以及到現在的智能化產品的過程。我們設計的多功能分體養(yǎng)生電飯煲，不僅滿足了當今社會人們更加注重養(yǎng)生、注重高效的需求，而且性能穩(wěn)定、體積小巧、功能多樣。