CN108201368A - 一种烤箱控制方法及应用该方法的烤箱 - Google Patents

一种烤箱控制方法及应用该方法的烤箱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及家电领域，具体地说，涉及一种烤箱控制方法及应用该方法的烤箱，烤箱根据用户输入的食材信息调取对应的温度曲线，并根据温度曲线控制烤箱内的加热装置交替开启或关闭，使得预先放入食材的烤箱完成预热和烤制过程；所述烤箱包括加热装置和散热风机，烤箱控制加热装置与散热风机完成食材的烤制和多余热量和水分的外排。本发明提供的烤箱控制方法实现了食材的自动烘烤，不需要用户守在烤箱前等待预热和其他烤制过程，节省了时间的同时也避免了频繁开启烤箱门盖造成的温度损失和烫伤风险。

Description

一种烤箱控制方法及应用该方法的烤箱
技术领域
本发明涉及家电技术领域，具体地说，涉及一种烤箱控制方法及应用该方法的烤箱。
背景技术
现阶段，使用烤箱烘焙的普遍步骤为：使用者准备食材，加工食材至半成品，预热烤箱，选择烤箱模式、温度、烘焙时间，烘烤结束取出成品。
但是，上述操作步骤对使用者的要求较高，首先，使用烤箱加工食材的过程中，对食材状态的把握和使用者操作烤箱的方式有很高的要求。比如在制作曲奇饼干的过程中，要求黄油在刚刚软化的状态，且制作面糊的过程中又要求很专业的搅拌手法，如果在其中的某个步骤中出现失误，就无法烤制出最终的成品。
其次，预热过程需要很长的等待时间，大部分菜品的烘焙过程都要求烤箱在预热结束后再放入半成品。一般烤箱预热的时间在15～20min，但准备食材的时间较短，因此使用者在准备好食材后，只能等待预热完成再放入半成品，造成了时间的浪费；并且预热结束后的烤箱内部温度很高，此时放入半成品又增加了造成烫伤的风险。
此外，使用者会根据网上的教程或自己的经验选择烤箱的烘焙时间、温度、模式，由于食材的大小和特性不同，烤箱的结构参数也不同，因此经验和教程都无法很准确的给出最佳的烘焙参数，如果烘焙参数与最佳值相差太远，也会造成烘焙的失败。
在烘烤结束后，需要马上取出成品，因为烘烤结束后，烤箱内部仍有很高的余温，如果不取出成品继续烘烤，就会造成食材过火烤焦。因此使用者在烤制快要结束的阶段，需要在烤箱前等待烘焙结束。这个过程极大地占用了使用者的时间。另外在很高余温时取出，也增加了使用者被烫伤的风险。
为解决上述问题，现有的烤箱增加了食物探针、摄像头、射频技术等判断食材的种类以及内部的状态。但这些模块的成本非常高，极大的增加了使用者的成本。且拥有这些模块的烤箱普遍操作都非常复杂，对于初学者来说学习成本很高。
对大部分使用者来说，并不需要烘烤出和专业厨师相同的水准，只要能够成型烤熟就基本达到要求。有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明旨在提供一种烤箱的控制方法及应用该方法的烤箱，所述烤箱根据食材信息选择不同的温度曲线，利用设于烤箱内不同位置的多个加热管交替加热，令预先放入食材的烤箱完成预热和对食材的烤制。
为达到上述目的，本发明具体采用如下技术方案：
一种烤箱的控制方法，烤箱根据用户输入的食材信息调取对应的温度曲线，并根据温度曲线控制烤箱内的加热装置交替开启或关闭，使得预先放入食材的烤箱完成预热和烤制过程。
上述方案中，本发明提供的烤箱控制方法，使用MCU为核心的控制器件进行控制，在用户选择食材的种类、数量和重量等，烤箱根据食材信息设置烘焙温度T0，并且调取相应温度曲线，所述温度曲线的横坐标为预热和烘烤时间，纵坐标为温度，与现有技术的不同点在于，本发明在烤箱预热过程中已经将准备好的半成品食材放入烤箱，因此需要根据不同的温度曲线，控制烤箱内加热装置的交替开启或关闭，令烤箱的预热和烤制过程更加精准可控。
本发明的进一步方案为：所述加热装置包括设于烤箱内顶部的第一加热管和环绕第一加热管设置的第二加热管，设于烤箱内底部的第三加热管，以及设于烤箱内侧壁和/或背侧的第四加热管，烤箱控制第一至第四加热管交替开启或关闭，令烤箱内的温度变化符合温度曲线；优选的，所述第四加热管设于烤箱内的背侧。
上述方案中，所述烤箱包括设于烤箱烘烤区内壁的若干加热管，其中设于顶部的双层加热管(第二加热管在水平方向上环绕第一加热管设置)与设于底部的第三加热管为主要的加热部件，设于侧壁或背板的第四加热管属于辅助加热装置，在烤箱内需要急速升温的时候，开启第四加热管提高加热效果。优选的，在背板上设置第四加热管，可以提高烤箱内温度上升均匀快速，并且热量分布均匀，提高预热效果。
本发明的进一步方案为：烤箱在升温过程中根据获取的温度反馈信号对温度曲线进行修正，对所述各加热管的功率进行调整，令加热装置在烘烤过程中产生的不同的温度。
上述方案中，为了应对不同种类食材的特性，预设有多种温度曲线，或者可在烤箱的升温的过程中通过NTC反馈温度信号，反馈回的温升信号MCU通过PID控制算法控制烤箱负载对应的固态继电器，进而得到温度曲线，使得设于烤箱烘烤区内壁的第一至第四加热管可产生不同的工作功率，并且由此使得交替工作的各加热管产生相同或不同的温度，以达到更精确地调节烤箱内温度的目的。
本发明的进一步方案为：烤箱在预热过程中开启第一至第三加热管，同时开启第四加热管，令烤箱内温度随温度曲线快速上升，令烤箱内温度与食材烘焙温度达到一定差值，当预热阶段计时结束后执行烤制过程；优选的，烤箱在预热过程中交替开启第一加热管，第三加热管和第四加热管。
上述方案中，预热阶段为传统烘焙中必经阶段，也就是将烤箱进行加热，使得烤箱内的温度升高至设定温度，但是在传统烘焙过程中，此过程中烤箱内不放置食材。而本发明中，此时食材半成品已经放入烤箱之中，因此升温速度需要比传统的预热速度更快。在开启第一、第二和第三加热管的同时，开启背部加热管工作。且设定的终点温度T1比传统烘焙过程的设定温度T0要高，通过PID算法令升温更加迅速，使食物快速定型。
本发明的进一步方案为：所述烤制过程包括依次执行的熟成、上色和余热烘烤阶段，烤箱控制熟成与上色阶段的温度与时间，令烤箱内温度在执行熟成阶段时逐渐下降，执行上色阶段时上升。
本发明的进一步方案为：烤箱在熟成阶段中关闭第四加热管并交替开启第一、第二和第三加热管，令烤箱内温度随温度曲线逐渐下降并接近食材烘焙温度，当熟成阶段计时结束后执行上色阶段。
上述方案中，进入烤制过程的熟成阶段，由于预热过程的温度要比传统烘焙设定温度高，若保持这个温度的话，食物会烤糊，因此要进行适当的降温过程。此阶段的温度会随时间降低，设这个阶段的温度为T2，根据温度曲线可得T2＝T1-λ(t)。其中λ(t)为熟成阶段温度曲线中温度随时间降低的变化函数，具体函数与食物的种类、数量和重量有关。此阶段关闭第四加热管使温度降低，保持第三加热管开启，此外，第一和第二加热管交替工作，使温度变化更均匀。
本发明的进一步方案为：烤箱在上色阶段中关闭第三和第四加热管并交替开启第一和第二加热管，令烤箱内温度随温度曲线再次上升，当上色阶段计时结束后执行余热烘烤阶段。
上述方案中，进入烤制的上色阶段，此阶段要求较高的温度，因此控制升温。设这个阶段的温度为T3，根据温度曲线可得T3＝T2+γ(t)，其中γ(t)为温度曲线中温度随时间升高的变化函数，具体函数与食物的种类、数量和重量有关。这个阶段只需要开启上加热管，第一和第二加热管交替工作，使温度更均匀。
本发明的进一步方案为：烤箱在执行余热烘烤阶段时关闭加热装置，令食材在烤箱内的余温作用下成熟。
上述方案中，此阶段为余热烘烤阶段，关闭所有加热装置，利用烤箱内的余热令食物完全成熟，这个阶段一般不需要控制，若对于烘焙温度较高的食材，优选增加对散热风机的控制，令烤箱内的余热按照一定规律散失，确保此阶段能使食物刚好熟成，不会烤糊。
本发明的进一步方案为：烤箱还包括转速可调的散热风机，烤箱在开始预热时控制散热风机开启，在烤制过程中控制风机转速的转速；优选的，所述散热风机在烤箱进入余热烘烤阶段时关闭。
上述方案中，在烤箱开始预热时，即开启散热风机，将多余的热量和水分通过散热孔排出烤箱外，之后在熟成阶段和上色阶段均保持散热风机的开启，以保证烤箱内的温度和湿度不失控；此外在上述过程中对散热风机的运行转速进行控制调整，以应对选取的温度曲线；在烤箱进入余热烘烤阶段时，根据食材的具体情况选择关闭散热风机或者调整散热风机转速，以防止食材过火烤糊。
本发明的进一步方案为：所述温度曲线存储在烤箱本地或互联网服务器，令烤箱根据食材信息直接调取或通过网络调取烤制温度曲线；所述食材信息包括食材的种类、重量和数量。
本发明还提供了一种烤箱，所述烤箱包括加热装置和散热风机，所述加热装置包括设于烤箱内顶部的第一加热管1和环绕第一加热管1设置的第二加热管2，设于烤箱内底部的第三加热管3，以及设于烤箱内侧壁和/或背侧的第四加热管4，烤箱控制第一至第四加热管和散热风机5的开启或关闭，令协同作用的加热装置与散热风机5完成食材的烤制和多余热量和水分的外排。
上述方案中，烤箱烘烤区的各内壁设置有加热管，通过调节各加热管的运行状态，使得烤箱按照根据食材信息选择的温度曲线稳定烤制食品，所述烤箱还在顶部设有散热风机5，将多余的热量和水分通过顶部的散热孔6排出烤箱外，以控制烤箱内的温度和湿度。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供的烤箱控制方法，可将半成品食材直接放入烤箱后再进行预热，无需等待；也无需等待成品烤制结束后立刻取出，使用方便，节约使用者的时间，并且没有烫伤的风险；
2.本发明提供的烤箱控制方法，无需自行选择时间、模式和温度，只要选择烘烤食物的种类、数量和重量，通过算法就可以自动给出温度曲线，或选择预设的温度曲线进行烘烤，使用方便，学习成本低；
3.本发明提供的烤箱控制方法，在预热阶段就将食材放入烤箱，缩短了烤制食品的整体时间，提高了烤制效率，适用于大批量食品的烘烤，极大地节省了时间成本。
附图说明
图1为本发明烤箱控制方法的流程示意图。
图2为本发明烤箱控制方法中温度曲线示意图。
图3为本发明提供的烤箱的结构示意图。
图4为本发明提供的烤箱的结构示意图。
图中主要部件为：1—第一加热管，2—第二加热管，3—第三加热管，4—第四加热管，5—散热风机，6—散热孔。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例中，如图1所示，提供一种烤箱的控制方法，烤箱根据用户输入的食材信息调取相应的温度曲线，并根据温度曲线控制烤箱内的加热装置交替开启或关闭，使得预先放入食材的烤箱完成预热和烤制过程。
本实施例所提供的烤箱控制方法，使用MCU为核心的控制器件进行控制，在用户选择食材的种类、数量和重量等，烤箱根据食材信息设置烘焙温度T0，并且调取相应温度曲线，如图2所示，所述温度曲线的横坐标为预热和烘烤时间，纵坐标为温度，与现有技术的不同点在于，本发明在烤箱预热过程中已经将准备好的半成品食材放入烤箱，因此需要根据不同的温度曲线，控制烤箱内加热装置的交替开启或关闭，令烤箱的预热和烤制过程更加精准可控。
本实施例中，所述加热装置包括设于烤箱内顶部的第一加热管和环绕第一加热管设置的第二加热管，设于烤箱内底部的第三加热管，以及设于烤箱内侧壁和/或背侧的第四加热管，烤箱控制第一至第四加热管交替开启或关闭，令烤箱内的温度变化符合温度曲线；优选的，所述第四加热管设于烤箱内的背侧。
本实施例中，所述烤箱包括设于烤箱烘烤区内壁的若干加热管，其中设于顶部的双层加热管(第二加热管在水平方向上环绕第一加热管设置)与设于底部的第三加热管为主要的加热部件，设于侧壁或背板的第四加热管属于辅助加热装置，在烤箱内需要急速升温的时候，开启第四加热管提高加热效果。优选的，在背板上设置第四加热管，可以提高烤箱内温度上升均匀快速，并且热量分布均匀，提高预热效果。
本实施例中，烤箱在升温过程中根据获取的温度反馈信号对温度曲线进行修正，对所述各加热管的功率进行调整，令加热装置在烘烤过程中产生的不同的温度。为了应对不同种类食材的特性，预设有多种温度曲线，或者可在烤箱的升温的过程中通过NTC反馈温度信号，反馈回的温升信号MCU通过PID控制算法控制烤箱负载对应的固态继电器，进而得到温度曲线，使得设于烤箱烘烤区内壁的第一至第四加热管可产生不同的工作功率，并且由此使得交替工作的各加热管产生相同或不同的温度，以达到更精确地调节烤箱内温度的目的。
本实施例中，烤箱在预热过程中开启第一至第三加热管，同时开启第四加热管，令烤箱内温度随温度曲线快速上升，令烤箱内温度与食材烘焙温度达到一定差值，当预热阶段计时结束后执行烤制过程；优选的，烤箱在预热过程中交替开启第一加热管，第三加热管和第四加热管。
本实施例中，预热阶段为传统烘焙中必经阶段，也就是将烤箱进行加热，使得烤箱内的温度升高至设定温度，但是在传统烘焙过程中，此过程中烤箱内不放置食材。而本发明中，此时食材半成品已经放入烤箱之中，因此升温速度需要比传统的预热速度更快。在开启第一、第二和第三加热管的同时，开启背部加热管工作。且设定的终点温度T1比传统烘焙过程的设定温度T0要高，通过PID算法令升温更加迅速，使食物快速定型。
本实施例中，所述烤制过程包括依次执行的熟成、上色和余热烘烤阶段，烤箱控制熟成与上色阶段的温度与时间，令烤箱内温度在执行熟成阶段时逐渐下降，执行上色阶段时上升。
本实施例中，烤箱在熟成阶段中关闭第四加热管并交替开启第一、第二和第三加热管，令烤箱内温度随温度曲线逐渐下降并接近食材烘焙温度，当熟成阶段计时结束后执行上色阶段。
本实施例中，进入烤制过程的熟成阶段，由于预热过程的温度要比传统烘焙设定温度高，若保持这个温度的话，食物会烤糊，因此要进行适当的降温过程。此阶段的温度会随时间降低，设这个阶段的温度为T2，根据温度曲线可得T2＝T1-λ(t)。其中λ(t)为熟成阶段温度曲线中温度随时间降低的变化函数，具体函数与食物的种类、数量和重量有关。此阶段关闭第四加热管使温度降低，保持第三加热管开启，此外，第一和第二加热管交替工作，使温度变化更均匀。
本实施例中，烤箱在上色阶段中关闭第三和第四加热管并交替开启第一和第二加热管，令烤箱内温度随温度曲线再次上升，当上色阶段计时结束后执行余热烘烤阶段。
本实施例中，进入烤制的上色阶段，此阶段要求较高的温度，因此控制升温。设这个阶段的温度为T3，根据温度曲线可得T3＝T2+γ(t)，其中γ(t)为温度曲线中温度随时间升高的变化函数，具体函数与食物的种类、数量和重量有关。这个阶段只需要开启上加热管，第一和第二加热管交替工作，使温度更均匀。
本实施例中，烤箱在执行余热烘烤阶段时关闭加热装置，令食材在烤箱内的余温作用下成熟。
本实施例中，此阶段为余热烘烤阶段，关闭所有加热装置，利用烤箱内的余热令食物完全成熟，这个阶段一般不需要控制，若对于烘焙温度较高的食材，优选增加对散热风机的控制，令烤箱内的余热按照一定规律散失，确保此阶段能使食物刚好熟成，不会烤糊。
本实施例中，烤箱还包括转速可调的散热风机，烤箱在开始预热时控制散热风机开启，在烤制过程中控制风机转速的转速；优选的，所述散热风机在烤箱进入余热烘烤阶段时关闭。
本实施例中，在烤箱开始预热时，即开启散热风机，将多余的热量和水分通过散热孔排出烤箱外，之后在熟成阶段和上色阶段均保持散热风机的开启，以保证烤箱内的温度和湿度不失控；此外在上述过程中对散热风机的运行转速进行控制调整，以应对选取的温度曲线；在烤箱进入余热烘烤阶段时，根据食材的具体情况选择关闭散热风机或者调整散热风机转速，以防止食材过火烤糊。
本实施例中，所述温度曲线存储在烤箱本地或互联网服务器，令烤箱根据食材信息直接调取或通过网络调取烤制温度曲线；所述食材信息包括食材的种类、重量和数量。
本实施例所提供的控制方法的具体步骤包括：
S11.烤箱开机运行控制方法，后执行步骤S12；
S12.根据用户输入的食材信息设定烘焙温度T0并选择温度曲线，后执行步骤S13；
S13.烤箱根据温度曲线开始升温，同时开启散热风机，后执行步骤S21；
S21.预热过程开始，开启第一至第三加热管，同时开启第四加热管，后执行步骤S22；
S22.烤箱内温度T1与食材烘焙温度T0达到一定差值△T，后执行步骤S23；
S23.判断预热过程计时是否达到t1，若是则执行步骤S31，若否则执行步骤S21；
S31.熟成阶段开始，交替开启第一至第三加热管，关闭第四加热管，后执行步骤S32；
S32.烤箱内温度T2随温度曲线变化，符合T2＝T1-λ(t)，后执行步骤S33；
S33.判断熟成阶段计时是否达到t2，若是则执行步骤S41，若否则执行步骤S31；
S41.上色阶段开始，交替开启第一和第二加热管，关闭第三和第四加热管，后执行步骤S42；
S42.烤箱内温度T3随温度曲线变化，符合T3＝T2+γ(t)，后执行步骤S43；
S43.判断上色阶段计时是否达到t3，若是则执行步骤S51，若否则执行步骤S41；
S51.余热烘烤阶段开始，关闭加热装置，使用烤箱余热烘烤食材，后执行步骤S52；
S52.判断余热烘烤阶段计时是否达到tend，若是则执行步骤S60，若否则执行步骤S51；
S60.烤制程序结束。
实施例2
本实施例中，如图3和图4所示，还提供了一种烤箱，所述烤箱包括加热装置和散热风机，所述加热装置包括设于烤箱内顶部的第一加热管1和环绕第一加热管1设置的第二加热管2，设于烤箱内底部的第三加热管3，以及设于烤箱内侧壁和/或背侧的第四加热管4，烤箱控制第一至第四加热管和散热风机5的开启或关闭，令协同作用的加热装置与散热风机5完成食材的烤制和多余热量和水分的外排。
本实施例中，烤箱烘烤区的各内壁设置有加热管，通过调节各加热管的运行状态，使得烤箱按照根据食材信息选择的温度曲线稳定烤制食品，所述烤箱还在顶部设有散热风机5，将多余的热量和水分通过顶部的散热孔6排出烤箱外，以控制烤箱内的温度和湿度。
上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种烤箱的控制方法，其特征在于，烤箱根据用户输入的食材信息调取对应的温度曲线，并根据温度曲线控制烤箱内的加热装置交替开启或关闭，使得预先放入食材的烤箱完成预热和烤制过程。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述加热装置包括设于烤箱内顶部的第一加热管和环绕第一加热管设置的第二加热管，设于烤箱内底部的第三加热管，以及设于烤箱内侧壁和/或背侧的第四加热管，烤箱控制第一至第四加热管交替开启或关闭，令烤箱内的温度变化符合温度曲线；
优选的，所述第四加热管设于烤箱内的背侧。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，烤箱在升温过程中根据获取的温度反馈信号对温度曲线进行修正，对所述各加热管的功率进行调整，令加热装置在烘烤过程中产生的不同的温度。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的控制方法，其特征在于，烤箱在预热过程中开启第一至第三加热管，同时开启第四加热管，令烤箱内温度随温度曲线快速上升，令烤箱内温度与食材烘焙温度达到一定差值，当预热阶段计时结束后执行烤制过程；
优选的，烤箱在预热过程中交替开启第一加热管，第三加热管和第四加热管。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述烤制过程包括依次执行的熟成、上色和余热烘烤阶段，烤箱控制熟成与上色阶段的温度与时间，令烤箱内温度在执行熟成阶段时逐渐下降，执行上色阶段时上升。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的控制方法，其特征在于，烤箱在熟成阶段中关闭第四加热管并交替开启第一、第二和第三加热管，令烤箱内温度随温度曲线逐渐下降并接近食材烘焙温度，当熟成阶段计时结束后执行上色阶段。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的控制方法，其特征在于，烤箱在上色阶段中关闭第三和第四加热管并交替开启第一和第二加热管，令烤箱内温度随温度曲线再次上升，当上色阶段计时结束后执行余热烘烤阶段。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的控制方法，其特征在于，烤箱在执行余热烘烤阶段时关闭加热装置，令食材在烤箱内的余温作用下成熟。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的控制方法，其特征在于，烤箱还包括转速可调的散热风机，烤箱在开始预热时控制散热风机开启，在烤制过程中控制风机转速的转速；
优选的，所述散热风机在烤箱进入余热烘烤阶段时关闭。
10.一种烤箱，其特征在于，所述烤箱包括加热装置和散热风机，所述加热装置包括设于烤箱内顶部的第一加热管和环绕第一加热管设置的第二加热管，设于烤箱内底部的第三加热管，以及设于烤箱内侧壁和/或背侧的第四加热管，烤箱控制第一至第四加热管和散热风机的开启或关闭，令协同作用的加热装置与散热风机完成食材的烤制和多余热量和水分的外排。
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