一种能够识别物体生熟程度的智能烤盘及方法

技术领域

本发明涉及电烤设备技术领域，特别是涉及一种能够识别物体生熟程度的智能烤盘及方法。

背景技术

电烤盘是一种现代流行的无烟不粘锅的烧烤设备同时也具备多用途例如平盘炒饭、贴面皮和煎牛排水饺的用途，不在局限于烧烤单一用途，也可以用来做羊肉串、烤肉等，一般的电烤盘包括盘体、电热元件、电热元件架、插座、调温器、温层和底板，在盘体内设置一电热元件架，电热元件安装在电热元件架上，在电热元件的上方设置了一盘面涂有不粘涂层的托盘，其中电烤炉具以无油烟、对产品无污染而备受欢迎。

目前的电烤具智能化程度较低，不能实时对电烤的食品的生熟度进行检测，人们常利用经验预设加热时间及温度进行烹饪，而在实际使用中，容易出现由于温度及加热时间设置不合理导致食物不熟或者过熟。

发明内容

基于此，本发明提供了一种能够识别物体生熟程度的智能烤盘，通过阵列式温度传感器检测置物盘与被加热食物接触区域的温度变化，得出接触区域面积，通过压力传感器得到被加热食物的质量，通过面积及质量的比值关系得到被加热食物的生熟程度。

第一方面，本发明提供了一种能够识别物体生熟程度的智能烤盘，包括置物盘、阵列式温度传感器、加热元件和控制模块，所述阵列式温度传感器设置于所述置物盘的反面，所述置物盘的正面用于放置待加热物体，所述加热元件用于加热所述置物盘；

所述置物盘垂直方向上的导热率，大于其水平方向上的导热率；

所述置物盘底部设置有支撑部，所述支撑部内设置有压力传感器；

所述阵列式温度传感器包括基底，所述基底上设置有多个通孔，每个所述通孔内设置有温度传感器单元，所述温度传感器单元用于检测所述置物盘反面不同温度检测点的温度；

所述控制模块用于获取所述置物盘反面不同温度检测点的温度，生成温度状态分布图，并根据所述温度状态分布图中温度较低的区域的分布，得到所述待加热物体表面的轮廓图，并根据所述轮廓图得到所述待加热物体与所述置物盘接触区域的面积；

所述控制模块也用于根据所述压力传感器获取的压力数值，得到所述待加热物体的质量；

所述控制模块根据所述待加热物体的质量和所述接触区域的面积之间的比值，得到所述待加热物体的生熟程度。

置物盘经由加热原价加热后与待加热物体接触，由于热量转移，接触位置形成低温区域，由于置物盘的导热率特性，使得置物盘反面形成与接触区域形状相同的低温区域，经由阵列式温度传感器检测置物盘反面的温度差值，再由控制模块生成物体表面的轮廓图，从而得到待加热物体与置物盘接触区域的面积，控制模块分析支撑部内部压力传感器测得的压力，从而得到待加热物体的质量，控制模块根据待加热物体的质量和接触区域的面积之间的比值，得到待加热物体的生熟程度。

进一步，所述加热元件紧贴或者镶嵌于所述置物盘的反面，并设置于所述置物盘和所述阵列式温度传感器之间。

通过加热元件加热置物盘，使得置物盘达到并保持在预设温度。

进一步，所述支撑部包括多个垫脚，所述垫脚镶嵌于所述置物盘底部；

每个所述垫脚内部至少设置有一个压力传感器。

垫脚支撑烤盘，并通过其中的压力传感器检测压力，得到待加热物体的质量。

进一步，还包括外壳盖，所述外壳盖设置于所述置物盘上方，所述外壳盖通过铰链与所述置物盘连接。

外壳盖盖合在置物盘上，保证加热时不会有热量流失。

进一步，所述置物盘平行于所述待加热物体放置方向上的导热率，为所述置物盘垂直于所述待加热物体放置方向上的导热率的十倍以上。

避免横向热量传导影响待加热物体轮廓检测。

进一步，所述通孔等间距的阵列设置于所述基底上；

所述通孔的间距与所述温度传感器的空间分辨率呈负相关关系。

保证阵列式温度传感器的检测精度。

进一步，所述温度传感器单元包括导电温敏元件、第一金属电极和第二金属电极；

所述第一电极设置于所述通孔的一端，所述第二金属电极设置于所述通孔的另一端，并与所述第一金属电极封闭所述通孔；

所述导电温敏元件设置于所述第一金属电极与所述第二金属电极之间，并与所述第一金属电极和所述第二金属电极连接。

温度变化使得导电温敏元件的电阻发生改变，通过检测第一金属电极与第二金属电极之间的电流大小，确定温度的具体参数。

进一步，所述阵列式温度传感器紧贴或者镶嵌于所述置物盘的反面；

所述第一金属电极与所述置物盘反面的表面连接。

通过第一金属电极将热量传递给导电温敏元件，引起导电温敏元件电阻改变。

进一步，所述导电温敏元件由负温度系数的材料制成，所述导电温敏元件的电阻随着温度的增加而减小。

温度增加，导电温敏元件的电阻减小，测量电流大小，确定温度高低。

第二方面，本发明提供了一种通过能够识别物体生熟程度的智能烤盘识别物体生熟程度的方法，所述智能烤盘包括：

置物盘、阵列式温度传感器、加热元件和控制模块，所述阵列式温度传感器设置于所述置物盘的反面，所述置物盘的正面用于放置待加热物体，所述加热元件用于加热所述置物盘；

所述置物盘平行于所述待加热物体放置垂直方向上的导热率，大于所述置物盘垂直于所述待加热物体放置其水平方向上的导热率；

所述置物盘底部设置有支撑部，所述支撑部内设置有压力传感器；

所述阵列式温度传感器包括基底，所述基底上设置有多个通孔，每个所述通孔内设置有温度传感器单元，所述温度传感器单元用于检测所述置物盘反面不同温度检测点的温度；

所述方法包括如下步骤：

获取所述置物盘反面不同温度检测点的温度，生成温度状态分布图；

根据所述温度状态分布图中温度较低的区域的分布，得到所述待加热物体表面的轮廓图；

根据所述轮廓图得到所述待加热物体与所述置物盘接触区域的面积；

根据所述压力传感器获取的压力数值，得到所述待加热物体的质量参数；

根据所述待加热物体的质量和所述接触区域的面积之间的比值，得到所述待加热物体的生熟程度。

附图说明

图1为本发明一个实施例中的能够识别物体生熟程度的智能烤盘示意图；

图2为本发明一个实施例中的能够识别物体生熟程度的智能烤盘示意图；

图3为本发明一个实施例中的阵列式温度传感器基底示意图；

图4为本发明一个实施例中的能够识别物体生熟程度的智能烤盘截面图；

图5为本发明一个实施例中的待加热物体与置物盘接触区域示意图；

图6为本发明一个实施例中的置物盘反面低温区域图。

附图标记：1-置物盘；101-接触区域；102-低温区域；2-阵列式温度传感器；201-基底；202-通孔；203-温度传感器单元；2031-导电温敏元件；2032-第一金属电极；2033-第二金属电极；3-加热元件；4-支撑部；401-压力传感器；5-控制模块；6-外壳盖；7-铰链；8-待加热物体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面给出几个具体的实施例，用于详细介绍本申请的技术方案。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

请参阅图1和图2，其为本发明实施例的能够识别物体生熟程度的智能烤盘的示意图，在本实施例中，能够识别物体生熟程度的智能烤盘包括置物盘1、阵列式温度传感器2、加热元件3和控制模块5，阵列式温度传感器2设置于置物盘1的反面，置物盘1的正面用于设置待加热物体8，加热元件3设置于置物盘1与阵列式温度传感器之间，烤盘底部设置有支撑部4。

如图5和图6所示，在一个实例中，置物盘1具体为方形，置物盘1垂直方向上的导热率大于水平方向上的导热率，优选的，置物台1垂直方向上的导热率大于等于0.34w/m·k，小于等于8.5w/m·k，水平方向上的导热率≤0.34w/m·k。

基于置物盘1的导热率特性，经由加热元件3加热后的置物盘1与待加热物体8接触后，待加热物体8仅吸收与置物盘1正面接触区域101处的热量，此时接触区域101相比其他为接触区域温度较低，此时温度较低的接触区域101的形状与待加热物体底部形状相同，由于纵向导热率远大于水平方向导热率，此时在置物盘1内部的垂直方向上形成从置物盘1的反面指向正面的温度梯度场，置物盘1反面的热量向置物盘1正面移动，从而在置物盘1的反面形成低温区域102，由于水平方向导热能力差，水平方向热量传递影响很小，此时置物盘1反面的低温区域102与接触区域101的形状相同。在其他例子中，置物盘1还可以根据需要为其它形状。

如图3和图4所示，在一个实施例中，阵列式温度传感器2紧贴或者镶嵌于置物盘1的反面，阵列式温度传感器2包括基底201和温度传感器单元203，基底201为方形板状结构，在基底201上开设有多个圆形的通孔202，在每个通孔202的内部都设置有温度传感器单元203。在其他例子中，基底201可以根据需要设置为其它形状，通孔202的形状也可匹配温度传感器单元202的形状进行改变。

优选的，通孔202等间距的阵列设置在基底201上，当阵列排布的通孔202之间的间距减小，且通孔202的个数进一步增加时，温度传感器单元203的空间分辨率随之增大，待加热物8在一定空间内测出的温度空间分布状态也更加精确。

如图4所示，在一个实例中，温度传感器单元203包括导电温敏元件2031、第一金属电极2032和第二金属电极2033，第一金属电极2032设置于通孔202的上端，并封闭通孔202的顶部开口，第二金属电极2033设置于通孔202的下端，并封闭通孔202的底部开口，导电温敏元件2031设置于第一金属电极2032和第二金属电极2033之间，第一金属电极2032与导电温敏元件2031的顶部连接，第二金属电极2033与导电温敏元件2031的底部连接，由于阵列式温度传感器2镶嵌于置物盘1的反面，在本实施例中，第一金属电极2032与置物盘1反面的表面连接。

在上述实施例中，导电温敏元件2031为由电阻随温度变化而变化的导电温敏材料制成的电子元器件，导电温敏元件2031用于将温度变化直接转换为电阻变化，第一金属电极2032和第二金属电极2033为导热材料制成，第一金属电极2032和第二金属电极2033用于传导电荷的同时，还将热量传导至导电温敏元件2031，从而引起导电温敏元件2031的电阻变化。

在一实施例中，导电温敏元件2031由负温度系数的导电温敏材料制成，也就是说，导电温敏元件2031随检测到的温度上升，其本身的电阻则会减小。

在一实施例中，导电温敏元件2031由碳基材料制成，且碳基材料包括以下至少任意一种：碳纤维、碳浆料、碳粒等。碳基材料具有高导电性、成本低、稳定性优异等特点。

在一实施例中，第一金属电极2032和第二金属电极2033为固体结构，第一金属电极2032和第二金属电极2033分别镶嵌于通孔202的上方开口和下方开口内，并封闭通孔202。优选的，第一金属电极2032和第二金属电极2033还可以是导电浆料固化成型。

在一实施例中，基底201为绝缘材料，避免因基底导电影响检测准确性，优选的，基底201可以为刚性绝缘材料，基底201作为支撑部分支撑各组温度传感器单元3进行温度检测，基底201也可以是柔性绝缘材料制成，柔性绝缘材料可使得基底201设置于特定的弯曲面上，以保证对非平面待测物体的良好测量效果。

如图2和图4所示，在一实施例中，每一组温度传感器单元203均通过一组导线与外电路连接，具体的，第一金属电极2032通过设置于基底201上表面的导线与电源VCC的正极连接，第二金属电极2033通过设置于基底201下表面的导线与电源VCC的负极连接，第一金属电极2032经由其下方的导电温敏元件2031与第二金属电极2033连通，通过导线使得第一金属电极2032、第二金属电极2033、导电温敏元件2031和电源VCC构成完整的供电回路，同时，该供电回路中还可以设置有电流检测元件，当导电温敏元件2031检测到温度变化，从而电阻发生变化时，该供电回路中的电流也会发生相应变化，通过检测该供电回路中的电流变化，则可实现温度的检测，在上述实施例中，电源VCC为直流电源。在其他的例子中，还可以是交流电源等不同的供电电源形式。

优选的，基底201可以为柔性电路板，则上述实施例中与每一组第一金属电极2032和第二金属电极2033连接的导线可以是设置于基底201内部的导线。

优选的，连接温度传感器单元203的导线为碳纤维材料制成，在其他例子中，导线还可以是金属材料，如铜线、金线等，也可以为溅射所形成的导电薄膜等。

如图2和图4所示，在一个实例中，每组温度传感器单元203与其连接的电源VCC构成完整的供电回路，每个回路上产生的电流数据均导入控制模块5中，控制模块5获取到每个温度传感器单元203所检测的置物盘1反面不同温度检测点的温度，并根据每个温度传感器单元203的温度差值，生成温度状态分布图，控制模块5根据温度状态分布图中温度较低的区域的分布，进一步将温度状态分布图分析绘制为待加热物体8与置物盘1接触面的轮廓图，基于此轮廓图，得到待加热物体8与置物盘1接触区域101的面积。在其他例子中，控制模块5可以是能够将温度参数转化为温度状态分布图及轮廓图的元件，如FPGA电路板以及计算机等。

如图2所示，在一个实例中，加热元件3紧贴或镶嵌于置物盘1的背面，优选的，加热元件3为电热丝结构，加热元件3的电热丝呈网格状设置于置物盘1的反面，当阵列式温度传感器2镶嵌于置物盘1反面时，加热元件3的电热丝位于阵列排布于基底201上的通孔202之间，使得第一金属电极2032能够于置物盘1反面的表面抵接，加热元件3与控制模块5连接，经由控制模块5控制加热元件3的加热温度及时间。在其他例子中，加热元件3的电热丝还可以设置于置物盘1反面的表面的边沿处，或者可以根据需要设置为其他用于加热置物盘的结构。

如图4所示，在一个实施例中，支撑部4设置于智能烤盘底部，支撑部4内设置有压力传感器401，压力传感器401与控制模块5连接，放置待加热物体8之前，通过压力传感器401测得此时智能烤盘产生的压力大小，并将此压力值设定为初始值，当待加热物体8设置于置物盘1上时，此时压力传感器401测得的压力大小为待加热物体8施加的压力，将某时刻压力传感器401采集的压力参数传输至控制模块5，结合此时刻控制模块得到的待加热物体8与置物盘1接触区域的面积数值，计算得到此时刻待加热物体8的质量。

优选的，支撑部4为四个垫脚，且分别设置于智能烤盘的底部四角处，每个支撑部4内至少设置有一个压力传感器401，当待加热物体8设置于置物盘上时，四个压力传感器401分别得到压力数值，基于智能烤盘底部面积及压力传感器401的分布位置，通过控制模块5计算得到接触区域101处的压力参数，再结合接触区域101面积大小，得到待加热物体的质量。在其他例子中，支撑部4的设置形式结构可以根据需要进行调整，压力传感器401的设置位置也可根据需要做出结构及数量上的改变。

如图1所示，在一个实施例中，智能烤盘还包括外壳盖6，外壳盖6设置于置物盘1的上方，用于保证在加热过程中不会有热量流失，外壳盖6通过2个铰链7与置物盘1连接，铰链7设置于置物盘1的一侧边缘，并与外壳盖1的一侧连接，使得外壳盖6向上反转打开。在其他例子中，外壳盖6也可通过其他连接件与置物盘连接。

当本实施例中能够识别物体生熟程度的智能烤盘工作时，加热元件3对置物台3进行加热并保持其温度，此时预先设定待加热物体8的生熟度，如3成熟、5成熟、或7成熟，控制模块5保存预先设定好的对应生熟度时，待加热物体8质量与接触区域面积的之间的比值，随后在置物盘1上放置待加热物体8，由于加热导致待加热物体8内部水分挥发，待加热物体8与置物盘1的接触面积减小，质量也随之减小，控制模块5通过分析阵列式温度传感器2得到的温度数据，实时更新接触区域101的面积大小，控制模块5通过分析压力传感器得到的压力数据实时更新待加热物体质量参数，当某一时刻待加热物体8接触区域101面积与其质量比值达到控制模块5预先保存的数值时，控制模块5控制加热元件3停止加热，并发出提示，取出待加热物体8。

当使用本实施例中能够识别物体生熟程度的智能烤盘识别物体生熟程度时，控制模块5执行如下的方法步骤：

通过加热元件3加热置物盘1到一定温度并保持；

通过阵列式温度传感器2获取置物盘1反面不同温度检测点的温度，控制模块5分析处理温度数据后生成温度状态分布图；

控制模块5根据温度状态分布图中温度较低的区域的分布，得到待加热物体8表面的轮廓图；

控制模块5根据轮廓图得到待加热物体8与置物盘1接触区域101的面积；

控制模块5根据压力传感器401获取的压力数值，得到待加热物体8的质量参数；

控制模块5根据待加热物体8的质量和接触区域101的面积之间的比值，得到待加热物体1的生熟程度。

本发明通过阵列式温度传感器2和压力传感器401配合，经由控制模块5分析，实时检测待加热物体8在加热过程中接触区域面积及其质量的变化，通过接触区域面积和质量的比值关系，实时监控其生熟程度，进一步通过控制模块5控制加热元件的温度及加热时间，使得食物的烤制过程更加直观。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。