專利名稱：聲紋識(shí)別控制節(jié)能電飯煲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方案涉及家用電器中，電飯煲的一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)的電飯煲中，不論是采用機(jī)械限溫器的普通電飯保還是較高檔，采用熱敏電阻限溫器的智能是飯煲。它們都有一個(gè)共同的地方，就是根據(jù)內(nèi)鍋里的溫度變化作為控制電路的控制依據(jù)。在技術(shù)上，這類電飯煲存在明顯的缺陷，就是測溫點(diǎn)不是加熱區(qū)，該點(diǎn)的溫度明顯滯后于加熱區(qū)的溫度，不能反映其內(nèi)鍋的真實(shí)情況。在煮飯的過程中，內(nèi)鍋里的水被加熱至沸騰。沸騰持續(xù)一段時(shí)間后，電飯煲里的水一部分被大米吸收，另一部分被變成蒸汽，蒸發(fā)排放到大氣中。當(dāng)內(nèi)鍋的底部沒有液態(tài)水時(shí)，此時(shí)現(xiàn)有技術(shù)的電飯煲沒有立即停止加熱或感少加熱功率，內(nèi)鍋內(nèi)的溫度這時(shí)迅速上升。由于現(xiàn)有的電飯煲是以溫度變化為控制依據(jù)，具體地說，就是必須要電飯煲的內(nèi)鍋里，出現(xiàn)100度以上的高溫時(shí)才控制發(fā)熱盤的發(fā)熱。同時(shí)也由于它的測溫點(diǎn)不在加熱區(qū)域，測溫點(diǎn)溫升需要時(shí)間，檢測裝置檢測到此溫升信號(hào)時(shí)，這個(gè)信號(hào)實(shí)質(zhì)上是已經(jīng)滯后。這時(shí)與內(nèi)鍋底接觸的飯粒由于高溫令它迅速失水開始變硬、開冽、粘底。因此這種控制方式下的電飯煲或多或少出現(xiàn)硬底、粘糊底現(xiàn)象。上述的情況是一個(gè)狀態(tài)良好的電飯煲的工況。出于使用上的方便，現(xiàn)有技術(shù)下的電飯煲其測溫元件與內(nèi)鍋的接觸是活動(dòng)和松動(dòng)的，不能緊固連接。由于這種松動(dòng)的接觸，導(dǎo)致內(nèi)鍋與測溫元件之間，存在不穩(wěn)定的間隙和熱阻。使測溫元件所得的數(shù)據(jù)不能穩(wěn)定、不能真實(shí)反映內(nèi)鍋內(nèi)的溫度變化。也使控制電路不能作出及時(shí)、準(zhǔn)確反應(yīng)。同時(shí)電飯煲的內(nèi)鍋在使用一段時(shí)間后，幾乎毫不例地外出現(xiàn)由于碰撞等原因，而造成的內(nèi)鍋底面機(jī)械變形。這種變形是致命的，它會(huì)導(dǎo)致內(nèi)鍋與發(fā)熱盤和/或測溫裝置的接觸不良。當(dāng)內(nèi)鍋由于機(jī)械變形、異物或測溫裝置本身原因引起兩者接觸不良時(shí)，則測溫結(jié)果會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)失實(shí)于實(shí)際情況。這必然導(dǎo)致更嚴(yán)重的大面積粘糊底，甚至是焦糊底。這就是導(dǎo)致很多朋友常常抱怨用自家里的電飯煲煲飯時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)粘糊底，甚至是焦糊底，浪費(fèi)大量糧食的主要原因。在這些原因中，異物又是最常見、最容易被忽視的主要原因之一。電飯煲發(fā)展到今日，即便是最高檔的電飯煲，似乎沒有辦法從根本上解決這些問題。另外從節(jié)能角度看，當(dāng)電飯煲的內(nèi)鍋里的水沸騰后，可大幅度減小加熱功率。在維持沸騰的溫度下，發(fā)熱盤產(chǎn)熱略多于散熱就可足夠。過多的熱量由于氣壓的原因不會(huì)產(chǎn)生更高的溫度，對(duì)煮飯沒有幫助。在這方面現(xiàn)有的電飯煲在這一階段其加熱功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于維持適當(dāng)沸騰所需的最小功率。但是要煮好飯必須滿足溫度和時(shí)間兩大條件。為了換取沸騰時(shí)間現(xiàn)有的電飯煲實(shí)質(zhì)上是通過水的大量蒸發(fā)來消耗多余的熱量維持沸騰，這必然造成能源的浪費(fèi)和室內(nèi)環(huán)境污染。所以現(xiàn)有的電飯煲在這方面還有很大的改善空間。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的電飯煲煲飯時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)硬底、粘糊底、電能浪費(fèi)等結(jié)構(gòu)性的問題。本方案采取了在電飯煲上安裝振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器連接聲紋識(shí)別電路，聲紋識(shí)別電路連接控制電路，控制電路連接發(fā)熱盤或加熱線圈等措施。本電飯煲由傳統(tǒng)的根據(jù)內(nèi)鍋的溫度變化作為控制依據(jù)的控制方式，改為根據(jù)內(nèi)鍋里的聲音變化即聲紋變化作為控制依據(jù)的控制方式。這樣做的好處是無須依賴測溫元件和測溫元件與內(nèi)鍋的接觸，無須依賴內(nèi)鍋的溫度變化。能夠在內(nèi)鍋底干水、急劇溫升前獲得控制信號(hào)。消除了現(xiàn)有的電飯煲技術(shù)，由于結(jié)構(gòu)性的原因，使控制滯后于內(nèi)鍋真實(shí)溫度變化的問題。也消除了因內(nèi)鍋?zhàn)冃螌?dǎo)致與測溫元件接觸等不穩(wěn)定因素所引起的電飯煲煲飯時(shí)容易出現(xiàn)硬底、粘糊底、焦糊底、浪費(fèi)糧食等普遍問題。同時(shí)由于聲紋能反映的信息量大，使這種控制方式更加精確、更貼近實(shí)際，同時(shí)大大節(jié)約了電能。
圖1、聲紋識(shí)別控制節(jié)能電飯煲信號(hào)流程圖。
具體實(shí)施例方式為解決現(xiàn)有技術(shù)中的電飯煲煲飯時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)硬底、粘糊底，甚至是焦糊底和電能浪費(fèi)的問題，本方案采取的具體措施是在電飯煲上安裝振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器連接聲紋識(shí)別電路，聲紋識(shí)別電路連接控制電路，控制電路連接發(fā)熱盤或加熱線圈等措施。煮過飯的朋友如果細(xì)心的話一定會(huì)發(fā)現(xiàn)，電飯煲的內(nèi)鍋里在煮飯的過程中，在不同階段會(huì)傳出不同的振動(dòng)，這些振動(dòng)就是我們聽到的不同聲音。它能準(zhǔn)確地反映出電飯煲內(nèi)鍋即時(shí)的真實(shí)情。例如在加熱的開始無振動(dòng)，隨著溫度的升高，內(nèi)鍋里慢慢地產(chǎn)生了氣泡和氣泡破裂產(chǎn)生的聲音。這種聲音隨著時(shí)間的過去越來越強(qiáng)烈，當(dāng)內(nèi)鍋的溫度達(dá)到水的沸點(diǎn)100度時(shí)，內(nèi)鍋里的水沸騰起來，并產(chǎn)生大量的泡沫。這時(shí)內(nèi)鍋傳出來的聲音又發(fā)生了變化，它能引起內(nèi)鍋乃至整個(gè)電飯煲的振動(dòng)等等。沸騰一段時(shí)間后，內(nèi)鍋內(nèi)的液態(tài)水基本被大米吸收。隨著內(nèi)鍋內(nèi)液態(tài)水漸漸地消失，這時(shí)從內(nèi)鍋里傳出來的聲紋又發(fā)生了明顯發(fā)生了變化。由于在常壓下水的沸點(diǎn)是100度，也就是說內(nèi)鍋有水的情況下，內(nèi)鍋的溫度不再變化。因此這段時(shí)間溫度不能反映內(nèi)鍋里真實(shí)情況的變化。在煮飯的這段過程中，聲紋的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溫度的變化。所以聲紋所攜帶的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溫度變化所攜帶的信息量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處就是根據(jù)電飯煲的內(nèi)鍋產(chǎn)生的聲紋作為控制依據(jù)。在煲飯的不同的階段通過控制電功率為內(nèi)鍋提供不同的加熱量，再配合適當(dāng)?shù)乃亢蜁r(shí)間就能實(shí)現(xiàn)精確節(jié)能。振動(dòng)傳感器的作用是獲取內(nèi)鍋里的聲紋。由于沒有特殊性的要求，本發(fā)明可使用的振動(dòng)傳感器是多種多樣的，所有能將聲音和機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置都適用于本發(fā)明。這些裝置包括動(dòng)圈式、壓電陶瓷或壓電晶體式、電容式、電阻式等等。雖然它們的結(jié)構(gòu)和所用的材料不同，但都能滿足本發(fā)明的需要，而且所得的效果相同。我們知道每一個(gè)聲紋都是由不同頻率的基波和諧波疊加而成，電飯煲里的這些波紋隨著內(nèi)鍋里的物理變化而不斷變化，它包含了豐富的物理信息。聲紋識(shí)別早就不是新技術(shù)，但是把它應(yīng)用于電飯煲毫無疑問是一個(gè)發(fā)明。相對(duì)于人類的聲音頻譜來說，機(jī)器發(fā)出的聲紋，由于條件相對(duì)固定，聲紋特征簡單更容易識(shí)別，成本更低。這是它可以用于電飯煲的先決條件。本方案對(duì)聲紋識(shí)別電路的要求非常低，所有能在聲紋中提取有用信息的聲紋識(shí)別電路都適用于本發(fā)明。因此本發(fā)明可使用的聲紋識(shí)別電路是多種多樣的，按對(duì)聲紋信號(hào)的處理手段去分，可分為數(shù)字式和模擬式。數(shù)字式聲紋識(shí)別電路和模擬式聲紋識(shí)別電路兩者各自又有多種結(jié)構(gòu)形式。例如數(shù)字式聲紋識(shí)別電路對(duì)聲紋的處可通過數(shù)字濾波器進(jìn)行。數(shù)字濾波器又可以通過軟件或硬件來實(shí)現(xiàn)。電路的的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有不同的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換、不同總線結(jié)構(gòu)、不同的聲紋特征存儲(chǔ)方式、不同的聲紋比對(duì)方式、不同的CPU結(jié)構(gòu)和不同的各種組合等等。在聲紋識(shí)別手段這方面，有采用聲紋比對(duì)方式的，有聲紋特征捕獲和跟蹤方式的等等。總之它們的結(jié)構(gòu)和工作方式多種多樣，而且都能滿足本方案的要求。模擬式聲紋識(shí)別電路就是根據(jù)這些波紋特征進(jìn)行捕獲、識(shí)別和跟蹤。模擬式聲紋識(shí)別電路的不同之處主要是采用不同的濾波器、不同的諧振電路，對(duì)內(nèi)鍋的聲紋特征進(jìn)行捕獲和識(shí)別。例如，濾波器可以采用無源濾波器和有源濾波器等等。模擬式聲紋識(shí)別電路就是根據(jù)各濾波器、諧振回路所得的信號(hào)進(jìn)行綜合判斷，提取有用信息?？刂齐娐吩诒痉桨钢械淖饔弥饕歉鶕?jù)聲紋電路的識(shí)別結(jié)果，控制送到發(fā)熱盤或加熱線圈的電功率，使發(fā)熱盤的發(fā)熱量或加熱線圈的電磁能按不同階段的需要而變化。適合本方案使用的控制電路是多種多樣的，以控功元件來分可分為可控硅式、繼電器式和三極管式等等。以可控硅作為控制元件是一種高效、高可靠、和低成本的控制電路。它可以根聲紋電路的識(shí)別結(jié)果通過調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，任意調(diào)整送到發(fā)熱盤的電功率。繼電器式可以通過繼電器的間歇通電或通過多個(gè)繼電器，在控制回路里接入二極管或電容等方式控制和調(diào)整送到發(fā)熱盤的電功率。上述的各種方式都能滿足本方案的要求。當(dāng)電飯煲采用加熱線圈加熱時(shí)，即發(fā)熱盤是加熱線圈時(shí)，本方案的控制電路就是一個(gè)高頻電源，它能根據(jù)聲紋電路的識(shí)別結(jié)果控制送到加熱線圈的高頻電能?，F(xiàn)有技術(shù)中的高頻加熱技術(shù)和控制技術(shù)完全適用于本發(fā)明。例如電磁爐等。其所得的效果與電阻式發(fā)熱盤一樣。本發(fā)明的工作過程是向電飯煲的內(nèi)鍋里放入適量的米和水，然后接通電源?？刂齐娐房刂瓢l(fā)熱盤或加熱線圈開始加熱，內(nèi)鍋的溫度開始上升。聲紋識(shí)別電路通過振動(dòng)傳感器搜索內(nèi)鍋的聲紋變化。加熱一段時(shí)間后，內(nèi)鍋里的水開始沸騰產(chǎn)生汽泡，發(fā)出特殊的聲波振動(dòng)。聲紋識(shí)別電路通過振動(dòng)傳感捕獲并識(shí)別出這一信號(hào)后，立即通過控制電路減低送往發(fā)熱盤或加熱線圈的電功率。使內(nèi)鍋內(nèi)能維持沸騰而又不過量蒸發(fā)，節(jié)約電能。沸騰一段時(shí)間后，內(nèi)鍋內(nèi)的液態(tài)水基本被大米吸收。隨著內(nèi)鍋內(nèi)液態(tài)水漸漸地消失，這時(shí)從內(nèi)鍋里傳出來的聲紋明顯發(fā)生了變化。當(dāng)聲紋識(shí)別電路識(shí)別出這一信號(hào)后，就可通過控制電路進(jìn)一步減小或切斷送往加熱線圈或發(fā)熱盤的電力。使電飯煲進(jìn)入燜飯的階段。本發(fā)明在煮飯的全過程中，可實(shí)現(xiàn)電飯煲的內(nèi)鍋不會(huì)出現(xiàn)超過100度的高溫?？赏耆苊庥驳住⒄澈椎痊F(xiàn)象，同時(shí)可減少水份蒸發(fā)節(jié)約了電能。在大規(guī)模集成電路技術(shù)高度發(fā)達(dá)、MC只賣幾元錢的今天。以低成本制造，可從聲紋里讀取有用信息的電路是一件輕而舉的事。根據(jù)內(nèi)鍋里聲紋的變化，控制電飯煲的加熱是未來電飯煲獲得突破性發(fā)展的一個(gè)新方向。
權(quán)利要求
1.一種聲紋識(shí)別節(jié)能電飯煲，主要包括電飯煲、振動(dòng)傳感器、聲紋識(shí)別電路、控制電路，其特征在于，電飯煲上安裝振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器連接聲紋識(shí)別電路，聲紋識(shí)別電路連接控制電路，控制電路連接發(fā)熱盤。
全文摘要
一種聲紋識(shí)別控制節(jié)能電飯煲，本方案涉及家用電器中，電飯煲的一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。為解決現(xiàn)有技術(shù)中的電飯煲煲飯時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)硬底、粘糊底、電能浪費(fèi)等結(jié)構(gòu)性的問題。本方案采取了在電飯煲上安裝振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器連接聲紋識(shí)別電路，聲紋識(shí)別電路連接控制電路，控制電路連接發(fā)熱盤或加熱線圈等措施。本電飯煲由傳統(tǒng)的根據(jù)內(nèi)鍋的溫度變化作為控制依據(jù)的控制方式，改為根據(jù)內(nèi)鍋里的聲音變化即聲紋變化作為控制依據(jù)的控制方式。消除了現(xiàn)有的電飯煲技術(shù)，由于結(jié)構(gòu)性的原因，使控制滯后于內(nèi)鍋真實(shí)溫度變化的問題。由于聲紋能反映的信息量大，使這種控制方式更加精確、更貼近實(shí)際，同時(shí)大大節(jié)約了電能。
文檔編號(hào)A47J27/00GK103006041SQ201310008469
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者胡達(dá)廣 申請(qǐng)人:胡達(dá)廣