CN103006041A

CN103006041A - 声纹识别控制节能电饭煲

Info

Publication number: CN103006041A
Application number: CN2013100084695A
Authority: CN
Inventors: 胡达广
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种声纹识别控制节能电饭煲，本方案涉及家用电器中，电饭煲的一个技术领域。为解决现有技术中的电饭煲煲饭时经常出现硬底、粘糊底、电能浪费等结构性的问题。本方案采取了在电饭煲上安装振动传感器，振动传感器连接声纹识别电路，声纹识别电路连接控制电路，控制电路连接发热盘或加热线圈等措施。本电饭煲由传统的根据内锅的温度变化作为控制依据的控制方式，改为根据内锅里的声音变化即声纹变化作为控制依据的控制方式。消除了现有的电饭煲技术，由于结构性的原因，使控制滞后于内锅真实温度变化的问题。由于声纹能反映的信息量大，使这种控制方式更加精确、更贴近实际，同时大大节约了电能。

Description

声纹识别控制节能电饭煲

技术领域

本方案涉及家用电器中，电饭煲的一个技术领域。

背景技术

在现有技术的电饭煲中，不论是采用机械限温器的普通电饭保还是较高档，采用热敏电阻限温器的智能是饭煲。它们都有一个共同的地方，就是根据内锅里的温度变化作为控制电路的控制依据。在技术上，这类电饭煲存在明显的缺陷，就是测温点不是加热区，该点的温度明显滞后于加热区的温度，不能反映其内锅的真实情况。在煮饭的过程中，内锅里的水被加热至沸腾。沸腾持续一段时间后，电饭煲里的水一部分被大米吸收，另一部分被变成蒸汽，蒸发排放到大气中。当内锅的底部没有液态水时，此时现有技术的电饭煲没有立即停止加热或感少加热功率，内锅内的温度这时迅速上升。由于现有的电饭煲是以温度变化为控制依据，具体地说，就是必须要电饭煲的内锅里，出现100度以上的高温时才控制发热盘的发热。同时也由于它的测温点不在加热区域，测温点温升需要时间，检测装置检测到此温升信号时，这个信号实质上是已经滞后。这时与内锅底接触的饭粒由于高温令它迅速失水开始***、开冽、粘底。因此这种控制方式下的电饭煲或多或少出现硬底、粘糊底现象。上述的情况是一个状态良好的电饭煲的工况。

出于使用上的方便，现有技术下的电饭煲其测温元件与内锅的接触是活动和松动的，不能紧固连接。由于这种松动的接触，导致内锅与测温元件之间，存在不稳定的间隙和热阻。使测温元件所得的数据不能稳定、不能真实反映内锅内的温度变化。也使控制电路不能作出及时、准确反应。同时电饭煲的内锅在使用一段时间后，几乎毫不例地外出现由于碰撞等原因，而造成的内锅底面机械变形。这种变形是致命的，它会导致内锅与发热盘和/或测温装置的接触不良。当内锅由于机械变形、异物或测温装置本身原因引起两者接触不良时，则测温结果会远远失实于实际情况。这必然导致更严重的大面积粘糊底，甚至是焦糊底。这就是导致很多朋友常常抱怨用自家里的电饭煲煲饭时经常出现粘糊底，甚至是焦糊底，浪费大量粮食的主要原因。在这些原因中，异物又是最常见、最容易被忽视的主要原因之一。电饭煲发展到今日，即便是最高档的电饭煲，似乎没有办法从根本上解决这些问题。

另外从节能角度看，当电饭煲的内锅里的水沸腾后，可大幅度减小加热功率。在维持沸腾的温度下，发热盘产热略多于散热就可足够。过多的热量由于气压的原因不会产生更高的温度，对煮饭没有帮助。在这方面现有的电饭煲在这一阶段其加热功率远远大于维持适当沸腾所需的最小功率。但是要煮好饭必须满足温度和时间两大条件。为了换取沸腾时间现有的电饭煲实质上是通过水的大量蒸发来消耗多余的热量维持沸腾，这必然造成能源的浪费和室内环境污染。所以现有的电饭煲在这方面还有很大的改善空间。

发明内容

为解决现有技术中的电饭煲煲饭时经常出现硬底、粘糊底、电能浪费等结构性的问题。本方案采取了在电饭煲上安装振动传感器，振动传感器连接声纹识别电路，声纹识别电路连接控制电路，控制电路连接发热盘或加热线圈等措施。

本电饭煲由传统的根据内锅的温度变化作为控制依据的控制方式，改为根据内锅里的声音变化即声纹变化作为控制依据的控制方式。这样做的好处是无须依赖测温元件和测温元件与内锅的接触，无须依赖内锅的温度变化。能够在内锅底干水、急剧温升前获得控制信号。消除了现有的电饭煲技术，由于结构性的原因，使控制滞后于内锅真实温度变化的问题。也消除了因内锅变形导致与测温元件接触等不稳定因素所引起的电饭煲煲饭时容易出现硬底、粘糊底、焦糊底、浪费粮食等普遍问题。同时由于声纹能反映的信息量大，使这种控制方式更加精确、更贴近实际，同时大大节约了电能。

附图说明

图1、声纹识别控制节能电饭煲信号流程图。

具体实施方式

为解决现有技术中的电饭煲煲饭时经常出现硬底、粘糊底，甚至是焦糊底和电能浪费的问题，本方案采取的具体措施是：在电饭煲上安装振动传感器，振动传感器连接声纹识别电路，声纹识别电路连接控制电路，控制电路连接发热盘或加热线圈等措施。

煮过饭的朋友如果细心的话一定会发现，电饭煲的内锅里在煮饭的过程中，在不同阶段会传出不同的振动，这些振动就是我们听到的不同声音。它能准确地反映出电饭煲内锅即时的真实情。例如在加热的开始无振动，随着温度的升高，内锅里慢慢地产生了气泡和气泡破裂产生的声音。这种声音随着时间的过去越来越强烈，当内锅的温度达到水的沸点100度时，内锅里的水沸腾起来，并产生大量的泡沫。这时内锅传出来的声音又发生了变化，它能引起内锅乃至整个电饭煲的振动等等。沸腾一段时间后，内锅内的液态水基本被大米吸收。随着内锅内液态水渐渐地消失，这时从内锅里传出来的声纹又发生了明显发生了变化。由于在常压下水的沸点是100度，也就是说内锅有水的情况下，内锅的温度不再变化。因此这段时间温度不能反映内锅里真实情况的变化。在煮饭的这段过程中，声纹的变化远远大于温度的变化。所以声纹所携带的信息量远远大于温度变化所携带的信息量。本发明与现有技术的不同之处就是根据电饭煲的内锅产生的声纹作为控制依据。在煲饭的不同的阶段通过控制电功率为内锅提供不同的加热量，再配合适当的水量和时间就能实现精确节能。

振动传感器的作用是获取内锅里的声纹。由于没有特殊性的要求，本发明可使用的振动传感器是多种多样的，所有能将声音和机械振动转变为电信号的装置都适用于本发明。这些装置包括动圈式、压电陶瓷或压电晶体式、电容式、电阻式等等。虽然它们的结构和所用的材料不同，但都能满足本发明的需要，而且所得的效果相同。

我们知道每一个声纹都是由不同频率的基波和谐波叠加而成，电饭煲里的这些波纹随着内锅里的物理变化而不断变化，它包含了丰富的物理信息。声纹识别早就不是新技术，但是把它应用于电饭煲毫无疑问是一个发明。相对于人类的声音频谱来说，机器发出的声纹，由于条件相对固定，声纹特征简单更容易识别，成本更低。这是它可以用于电饭煲的先决条件。本方案对声纹识别电路的要求非常低，所有能在声纹中提取有用信息的声纹识别电路都适用于本发明。因此本发明可使用的声纹识别电路是多种多样的，按对声纹信号的处理手段去分，可分为数字式和模拟式。数字式声纹识别电路和模拟式声纹识别电路两者各自又有多种结构形式。例如数字式声纹识别电路对声纹的处可通过数字滤波器进行。数字滤波器又可以通过软件或硬件来实现。电路的的内部结构有不同的模数（A/D）转换、不同总线结构、不同的声纹特征存储方式、不同的声纹比对方式、不同的CPU结构和不同的各种组合等等。在声纹识别手段这方面，有采用声纹比对方式的，有声纹特征捕获和跟踪方式的等等。总之它们的结构和工作方式多种多样，而且都能满足本方案的要求。

模拟式声纹识别电路就是根据这些波纹特征进行捕获、识别和跟踪。模拟式声纹识别电路的不同之处主要是采用不同的滤波器、不同的谐振电路，对内锅的声纹特征进行捕获和识别。例如，滤波器可以采用无源滤波器和有源滤波器等等。模拟式声纹识别电路就是根据各滤波器、谐振回路所得的信号进行综合判断，提取有用信息。

控制电路在本方案中的作用主要是根据声纹电路的识别结果，控制送到发热盘或加热线圈的电功率，使发热盘的发热量或加热线圈的电磁能按不同阶段的需要而变化。适合本方案使用的控制电路是多种多样的，以控功元件来分可分为可控硅式、继电器式和三极管式等等。以可控硅作为控制元件是一种高效、高可靠、和低成本的控制电路。它可以根声纹电路的识别结果通过调整可控硅的导通角，任意调整送到发热盘的电功率。继电器式可以通过继电器的间歇通电或通过多个继电器，在控制回路里接入二极管或电容等方式控制和调整送到发热盘的电功率。上述的各种方式都能满足本方案的要求。当电饭煲采用加热线圈加热时，即发热盘是加热线圈时，本方案的控制电路就是一个高频电源，它能根据声纹电路的识别结果控制送到加热线圈的高频电能。现有技术中的高频加热技术和控制技术完全适用于本发明。例如电磁炉等。其所得的效果与电阻式发热盘一样。

本发明的工作过程是：向电饭煲的内锅里放入适量的米和水，然后接通电源。控制电路控制发热盘或加热线圈开始加热，内锅的温度开始上升。声纹识别电路通过振动传感器搜索内锅的声纹变化。加热一段时间后，内锅里的水开始沸腾产生汽泡，发出特殊的声波振动。声纹识别电路通过振动传感捕获并识别出这一信号后，立即通过控制电路减低送往发热盘或加热线圈的电功率。使内锅内能维持沸腾而又不过量蒸发，节约电能。沸腾一段时间后，内锅内的液态水基本被大米吸收。随着内锅内液态水渐渐地消失，这时从内锅里传出来的声纹明显发生了变化。当声纹识别电路识别出这一信号后，就可通过控制电路进一步减小或切断送往加热线圈或发热盘的电力。使电饭煲进入焖饭的阶段。本发明在煮饭的全过程中，可实现电饭煲的内锅不会出现超过100度的高温。可完全避免硬底、粘糊底等现象，同时可减少水份蒸发节约了电能。

在大规模集成电路技术高度发达、MC只卖几元钱的今天。以低成本制造，可从声纹里读取有用信息的电路是一件轻而举的事。根据内锅里声纹的变化，控制电饭煲的加热是未来电饭煲获得突破性发展的一个新方向。

Claims

1.一种声纹识别节能电饭煲，主要包括电饭煲、振动传感器、声纹识别电路、控制电路，其特征在于，电饭煲上安装振动传感器，振动传感器连接声纹识别电路，声纹识别电路连接控制电路，控制电路连接发热盘。