全自动控制用水量保温电饭锅

课题名称全自动控制用水量保温电饭煲学生姓名高纬乾学号1330111109系、年级专业自动化131全自动控制用水量保温电饭锅【摘要】在电饭锅上安装给水排水装置后，利用传感器及各类阀体间的相互配合，使电饭锅具有从洗米到煮饭及保温全过程的功能，从而简化煮饭过程，有力控制用水量，防止了米饭因用水量不适而产生的夹生或过稀，使米饭口感如一。【关键词】控制用水量、保温电饭锅、传感器、给水排水装置【前言】我们知道，普通的电饭锅是在洗过米后手动加入适量的水，再按下煮饭按钮，等一段时间就可以将米饭煮熟。对于很多有经验的人来说，很容易将米饭做得香软可口，但对于新手来说，就很不容易控制用水量，导致米饭过硬或是水分过多而口感变差。那么我们可不可以做出一个可以自动控制用水量的电饭锅呢？于是，我决定本次创新设计论文，拟定为论述一款自动控制用水量的全自动电饭锅的设计方案。我设想在电饭锅上安装一套给水排水装置，并且在锅底加上一种压力传感器，在将生米放入锅中后，打开开始按钮，由于压力传感器受压，将压力转化成电信号传递给给水排水装置，该装置将信号转化成用水量，然后自动注入相应水量洗米，就像自动洗衣机一样，反复洗米三次后，再注入适量水，此时给水排水装置关闭，自动开始煮饭，米饭煮熟后，自动由煮饭状态转入保温状态。这样，我们每一个人都可以轻松的做出可口的米饭了。（一）原理方案设计如图1-1所示为普通的自动保温式电饭锅结构原理图，它主要由锅盖、壳、内胆、开关、发热板和温度控制装置组成。下面介绍它的主要部件：1．内胆内胆系采用纯铝板拉伸成型，底部加工呈球面状，使与发热板很好吻合，以提高热效率。胆的内壁上有刻度，可指示出放米量和放水量。内胆的边向外翻口，既可增加强度，又可使溢出的饭水流到壳外，以防损坏内部电器零件。2．外壳外壳是用冷轧薄钢板拉伸成型，外面喷涂装饰性漆层。外壳与内胆之间有一层空气间隔，起保温作用，同时可以安装开关、发热板和温度控制装置。3．锅盖有的锅盖中央部位嵌有一块玻璃，能观察烹饪情况；有的装有压紧锅盖用的手柄，兼具便携作用。4．发热板是将环形金属管状电热元件铸造在铝合金体中，再经加工而成，它具有较好的热传导性能和较大的机械强度，板面形状要求与锅底相吻合，在其中心处装有磁性温度控制元件。5．温度控制装置电饭锅所以能够自动断电和保温，是因为它内部装有磁钢限温器和热双金属片恒温器两个自动装置。磁钢限温器的动作原理，是利用感温磁钢(软磁体)的磁性随温度的高低而变化的特性来设计的。当低温时，感温磁钢是顺磁性物质，具有磁性；当温度升到某一界限时，感温磁钢变成逆磁性物质，因而失去磁性。这个温度界限，叫做居里点。通常，居里点的温度略高于103℃。在饭煮熟前，锅内有水，所以电饭锅的内胆温度不会超过100℃，感温磁钢仍然具有磁性。当饭熟后，内胆没有水，温度便会上升超过100℃。此时，紧贴于内胆底面的感温磁钢温度，也随之上升到居里点而失去磁性。这样，永磁体在重力或弹簧弹力的作用下，使感温磁钢不能继续吸住它而跌落。下跌时，永磁体通过连杆作用把触点分离，于是电饭锅断电，表明米饭已经煮熟。热双金属片恒温器的动作原理:由两种膨胀系数不同的金属片制作，当电饭锅的温度升向时，热双金属片受热，使它向膨胀系数小的一面弯曲。弯曲时，它把两个触点分离，于是电饭锅断电，温度下降。而当温度下降到一定程度时，双金属片就收缩回复原状，两个触点重新闭合通电，如此反复作用，使电饭锅的温度，能够自动维持在65±5℃的范围。图1-1所示为普通的自动保温式电饭锅结构原理图若要改变该电饭锅的功能，必须改变其部分结构及部件，改进方案如下：首先是传感器的选择，由于发热板与锅底相接，考虑到传感器温度漂移问题，选择非接触式压力传感器，然后在锅体上加上进水阀、排水阀以及排水管。其它结构原理如下：（1）加热板如图1-2将环形金属管状电热元件铸造在铝合金体中，再经加工而成。中间位温度控制装置。图1-2加热板结构图（2）磁钢限温器如图1-3，利用感温磁钢(软磁体)的磁性随温度的高低而变化的特性来设计的。当低温时，感温磁钢是顺磁性物质，具有磁性；当温度升到某一界限时，感温磁钢变成逆磁性物质，因而失去磁性。图1-3磁钢限温器动作原理（3）热双金属片恒温器如图1-4，由两种膨胀系数不同的金属片制作，当电饭锅的温度升向时，热双金属片受热，使它向膨胀系数小的一面弯曲。弯曲时，它把两个触点分离，于是电饭锅断电，温度下降。而当温度下降到一定程度时，双金属片就收缩回复原状，两个触点重新闭合通电，如此反复作用，使电饭锅的温度，能够自动维持在一定的范围内。图1-4双金属片恒温器动作原理（4）非接触式电容压力传感器如图1-5，由基片、底电极、绝缘层和上电极构成的。只要在硅梁突台上加均布载荷P，便可引起梁扰度的变化，进而使电容极板间的间隙发生变化，电容容值发生变化。图1-5传感器结构原理图（二）结构设计那么，为了达到自动控制用水量的目的，在该电饭锅上安装上给水排水装置时，要改变电饭锅的部分结构，改装后的全自动保温式电饭锅结构原理图如图1-6所示，其功能如下：打开开关，将米放进锅里，压力传感器在受压状态下，将信号传递给给水排水装置，信号控制给水阀，向锅中注入定量的水，然后排水阀动作，将水排出，如此三次以后，再注入定量水，排水阀在动作三次后自动关闭，则再次注入的水用于煮饭。注入水后，发热板开始升温，煮饭过程与自动保温式电饭锅相同，煮熟后进入保温状态。图1-6改装后的全自动保温式电饭锅结构原理图（三）主要创新点该电饭锅利用非接触式压力传感器以及几种阀体间相互配合，做到自动控制用水量，并且使我们免去了手动洗米的过程，并且有自动保温的效果。在锅体上加的进水阀和排水阀，会有效地控制水流的进出，电饭锅的工作程序：插上电源插头，打开按键开关，压力传感器受压，将信号传递给给水排水装置，之后进行自动洗米过程，洗米后双金属片保温器接通电路，指示灯亮，加热器升温，但不能升到煮饭所需要的温度。最后一次注水后，磁钢限温器接通电路，温度上升，开始煮饭；当饭煮熟后，磁钢限温器动作把电路切断，电饭锅处于自动保温状态。若不需要保温，可拔下电源插头，切断电路。我们只要按下开始按钮，将米放进锅里即可，即使以前没有煮过米饭的新手也不必担心米饭口感不好了。【