CN110960106A - 电烤箱控制***、方法及电烤箱 - Google Patents

电烤箱控制***、方法及电烤箱 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种电烤箱控制***、方法及电烤箱，其可降低电烤箱电能消耗量。该***包括：温度传感器，用于检测所述加热腔体内的当前温度；以及控制器，用于根据所检测的所述加热腔体内的当前温度以及期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。

Description

电烤箱控制***、方法及电烤箱
技术领域
本发明涉及家电领域，具体地涉及一种电烤箱控制***、电烤箱控制方法及包含所述电烤箱控制***的电烤箱。
背景技术
电烤箱是利用电热元件发出的辐射热烤制食物的厨房电器。电烤箱可以用来加工一些面食，如面包、披萨，也可以做蛋挞、小饼干之类的点心，还可用于肉类烹饪。
图1a为现有的电烤箱的结构示意图。如图1a所示，现有的电烤箱包含用于盛饭被加热对象的腔体1、发热管(诸如，后发热管、上发热管3、下发热管4)、用于促进热循环的设备(诸如，热风电机5、热风罩5)、冷风电机、用于检测腔体1内的温度的温度传感器7、以及用于根据温度传感器7所检测的腔体内温度并结合用户输入的相应控制指令而对所述发热管及促进热循环的设备进行控制的控制器。
图1b为现有的电烤箱的工作原理图。目前电烤箱的热风对流工作模式如图1b所示，在第一阶段(预热)，后发热管2与热风电机5同时工作，当温度传感器7反馈控制器8到达设定温度后，程序进入第二阶段；在第二阶段，控制器8根据温度传感器7反馈的腔体1温度，通过对后发热管2进行on/off通断控制，以此使炉心温度稳定在设定温度区域。在第二阶段，热风电机5与冷却电机9一直工作。
图1c的现有的电烤箱的腔体内的温度随时间的变化示意图。如图1c所示，现有电烤箱的腔体内温度可在X＝X1-X2范围内浮动，且该浮动范围较大。该较大的浮动范围会导致相同设定温度下电烤箱所消耗的电能更多。
电烤箱是烤箱烹饪过程中消耗的电能量，是用户对于购买烤箱产品时关注的重要指标之一。现有的烤箱产品为降低烤箱消耗电能而对隔热材料等进行材料及结构优化，但随之零部件成本高、生产装配困难等问题的出现对产品进行变更的可行性也大大受限。如何在实现较佳烹饪效果的同时降低电烤箱电能消耗量一直是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电烤箱控制***、电烤箱控制方法及包含所述电烤箱控制***的电烤箱，其可降低电烤箱电能消耗量。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电烤箱控制***，一种电烤箱控制***，所述电烤箱包含加热腔体及位于该加热腔体内的发热管，该***包括：温度传感器，用于检测所述加热腔体内的当前温度；以及控制器，用于根据所检测的所述加热腔体内的当前温度以及期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
可选的，所述电烤箱还包括使得所述加热腔体内的热量循环的风机，所述控制器还用于在所述发热管工作与停止工作期间，控制所述风机运行。
可选的，所述控制器还用于执行以下操作：根据所述期望温度，判断是否所述电烤箱是否需要工作在非联动工作模式；以及在确定所述电烤箱需要工作在非联动工作模式的情况下，根据所检测的所述加热腔体内的温度以及期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，并在所述发热管工作与停止工作期间，控制所述风机运行，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
可选的，在所述期望温度处于一中心温度范围之内时，控制所述电烤箱处于所述非联动工作模式。
可选的，所述发热管为所述电烤箱的后发热管。
可选的，所述风机为所述电烤箱的位于所述后发热管附近的热风风机。
相应的，本发明实施例还提供一种电烤箱控制方法，所述电烤箱包含加热腔体及位于该加热腔体内的发热管，该电烤箱控制方法包括：接收所述加热腔体内的当前温度及期望温度；根据所述加热腔体内的所述当前温度以及所述期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比；以及根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
可选的，所述电烤箱还包括使得所述加热腔体内的热量循环的风机，该方法还包括：在所述发热管工作与停止工作期间，控制所述风机运行。
可选的，该方法还包括：根据所述期望温度，判断是否所述电烤箱是否需要工作在非联动工作模式，在确定所述电烤箱需要工作在非联动工作模式的情况下，根据所检测的所述加热腔体内的温度以及期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，并在所述发热管工作与停止工作期间，控制所述风机运行，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
可选的，在所述期望温度处于一中心温度范围之内时，控制所述电烤箱处于所述非联动工作模式。
可选的，所述发热管为所述电烤箱的后发热管。
可选的，所述风机为所述电烤箱的位于所述后发热管附近的热风风机。
根据本发明另一方面，本发明一实施例还提供一种电烤箱，该电烤箱包含上述电烤箱控制***。
根据本发明另一方面，本发明一实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述电烤箱控制方法。
通过上述技术方案，可在不更改电烤箱任何结构及零部件的情况下，仅通过控制逻辑方法来降低电烤箱消耗电能。上述可通过时间通断方式控制设置在加热腔体内部的发热管加热，使得加热腔体内的中心温度温度浮动范围X减少，从而减少烤箱消耗的电能量。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1a为现有的电烤箱的结构示意图；
图1b为现有的电烤箱的工作原理图；
图1c的现有的电烤箱的腔体内的温度随时间的变化示意图；
图2为本发明一实施例提供的电烤箱控制***的结构示意图；
图3a为本发明一实施例提供的电烤箱控制***的工作流程图；
图3b为本发明一实施例提供的电烤箱控制***的工作原理图；
图4a为本发明另一实施例提供的电烤箱控制***的工作流程图；
图4b为本发明另一实施例提供的电烤箱控制***的工作原理图；
图4c为电烤箱内的热量循环示意图；
图5a为本发明再一实施例提供的电烤箱控制***的工作原理图；
图5b为本发明再一实施例提供的电烤箱控制***在期望温度处于K1～K2℃情况下的工作原理图；以及
图5c为本发明再一实施例提供的电烤箱控制***在期望温度处于Min～K1℃与K2～Max℃情况下的工作原理图。
附图标记说明
1 腔体 2 后发热管
3 上发热管 4 下发热管
5 热风电机 6 热风罩
7 温度传感器 8 控制器
9 冷却风机
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图2为本发明一实施例提供的电烤箱控制***的结构示意图，图3a为本发明一实施例提供的电烤箱控制***的工作流程图。如图2及图3a所示，本发明一实施例提供一种电烤箱控制***，所述电烤箱包含加热腔体及位于该加热腔体内的发热管，该***包括：温度传感器7，用于检测所述加热腔体内的当前温度；以及控制器8，用于根据所检测的所述加热腔体内的当前温度以及期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
所述期望温度可由控制器根据用户输入的指令来计算得出，例如用户可直接选择电烤箱的加热档位，用户可选择加热的对象的类型等，控制器可根据这些指令来得出所需加热至的温度。在下文及附图内所出现的“设定温度”即为“期望温度”。
通过上述方案，可在不更改任何结构及零部件的情况下，仅通过控制逻辑方法来降低电烤箱消耗电能。上述可通过时间通断方式控制设置在加热腔体内部的发热管加热，使得加热腔体内的中心温度温度浮动范围X减少，从而减少烤箱消耗的电能量。相比于现有技术中发热管的固定通短时间，本发明方案中的发热管的工作时间与停止时间之比是可变的，例如，在加热腔体内的温度越接近于期望温度的情况下，可减小发热管的工作时间与停止时间之比。这使得本发明方案中的加热腔体内的中心温度可更加接近于期望温度，减少温度浮动范围，减少烤箱消耗的电能。此方案不仅使得浮动范围X可控可调，还可将浮动范围压缩至目前很难达到的趋近于0。
图3b为本发明一实施例提供的电烤箱控制***的工作原理图。如图3b所示，控制器可将发热管的通断时间拆分为T1秒与T2秒，并由控制器通过工作T1秒/断开T2秒的时间规则来控制发热管动作直至工作结束。T1与T2的时间根据不同的整机结构及不同的温度档位而进行变化，发热管的通断T1与T2的时间比例会使中心温度能一直处于平衡状态而不会偏高或偏低。
该实施例所提供的方案的功率消耗计算公式如下：
W＝P*T
P＝P1+P2
T＝T1+T2
W＝P1*T1+P2*T2
其中，W为电烤箱所消耗的电能，P为电烤箱的功率，T为发热管的总工作时间，P1为发热管工作时功率，P2为发热管断开时功率，T1为发热管工作时间，T2为发热管断开时间。
上述方案中的发热管可指电烤箱内的发热元件或其任意组合，诸如图1a内所示的后发热管、上发热管3、下发热管4中的任意者或其任意组合。在在上述对发热管进行控制期间，可始终保持使得所述加热腔体内的热量循环的风机开启，该热风电机可带动风扇转动，从而所产生的风可通过热风罩6吹出至腔体1，以使得该腔体1内的热量进行循环。
优选的，上述方案中所控制的发热管为所述电烤箱的后发热管，而所述风机为所述电烤箱的位于所述后发热管附近的热风风机。实验表明，这样的加热方式效率是最高的，且经验证，此方案可使得电烤箱的电能消耗量有效降低20％。
图4a为本发明另一实施例提供的电烤箱控制***的工作流程图，图4b为本发明另一实施例提供的电烤箱控制***的工作原理图。如图4a所示，本发明另一实施例提供的电烤箱控制***一种电烤箱控制***，所述电烤箱包含加热腔体、位于该加热腔体内的发热管以及用于使得所述加热腔体内的热量循环的风机，该***包括：温度传感器，用于检测所述加热腔体内的当前温度；以及控制器，用于根据所检测的所述加热腔体内的当前温度以及期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管和所述风机同步工作和同步停止工作，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
与上述图3a及图3b所示实施例的不同之处在于，本实施例的控制器不仅仅是通过时间通断方式控制设置在腔体内部的后发热管加热，而且发热管与风机是联动工作的，即同步工作/同步停止。发热管不工作时，风机也相继停止工作，使腔体内热量停止循环(图4c示出了电烤箱内的热量循环示意图)，热量在静止状态下的保温性及电能消耗量低于热循环状态下的电能消耗量，因此发热管不工作时，风机一起停止工作会使腔体内温度保温时间更久，从而达到进一步降低热消耗量的目的。
如图4b所示，本实施例的方案可分为第一阶段(即，预热阶段)以及第二阶段(即，工作阶段)这两个阶段。
发热管与风机联动工作，即同步工作或同步停止。控制器将发热管的通断时间拆分为T1秒与T2秒，并由控制器通过工作T1秒/断开T2秒的时间规则来控制发热管与风机直至工作结束。T1与T2的时间根据不同的整机结构及不同的温度档位而进行变化，发热管的通断T1与T2的时间比例会使中心温度能一直处于平衡状态而不会偏高或偏低。
该实施例所提供的方案的功率消耗计算公式如下：
W＝P*T
P＝P1+P2
T＝T1+T2
W＝P1*T1+P2*T2
其中，W为电烤箱所消耗的电能，P为电烤箱的功率，T为发热管的总工作时间，P1为发热管工作时功率，P2为发热管断开时功率，T1为发热管工作时间，T2为发热管断开时间。
上述方案中的发热管可指电烤箱内的发热元件或其任意组合，诸如图1a内所示的后发热管、上发热管3、下发热管4中的任意者或其任意组合。在在上述对发热管进行控制期间，使得所述加热腔体内的热量循环的风机会随着所述发热管的工作与停止而同步工作与停止。在发热管工作间，风机会使得发热管产生的热量在腔体内循环，而当发热管不工作期间，风机也会停止工作，此时腔体内热量停止循环，热量在静止状态下的保温性及电能消耗量低于热循环状态下的电能消耗量，因此后发热管不工作时风机一起静止会使腔体内温度保温时间更久、相同时间下电能消耗量可降为更低。
优选的，上述方案中所控制的发热管为所述电烤箱的后发热管，而所述风机为所述电烤箱的位于所述后发热管附近的热风风机。实验表明，这样的加热方式效率是最高的，且经验证，此方案可使得电烤箱的电能消耗量有效降低38％。
图5a为本发明再一实施例提供的电烤箱控制***的工作原理图。如图5a所示，本发明再一实施例提供了一种电烤箱控制***，所述电烤箱包含加热腔体、位于该加热腔体内的发热管以及用于使得所述加热腔体内的热量循环的风机，该***包括：温度传感器，用于检测所述加热腔体内的当前温度；以及控制器，用于根据期望温度，确定所述电烤箱处于以下工作模式之一：非联动工作模式：根据所检测的所述加热腔体内的温度以及所述期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，并在所述发热管工作与停止工作期间，控制所述风机运行，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近；及联动工作模式：根据所检测的所述加热腔体内的温度以及所述期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管和所述风机同步工作和同步停止工作，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
根据电烤箱烹饪食物的温度范围所知，K1～K2℃(该K1～K2℃诸如为150-220℃，当然还可为其他的温度范围)范围适用于烤箱的面类烹饪项，Min～K1℃温度太低不适用于烹饪食物仅用在低温的烘干、干燥等情况，K2～Max℃温度适用于肉类烹饪项居多。由于烤箱内的热循环对烤箱面类烹饪煮食项的均匀性及烹饪效果有着至关重要的影响，因此本实施例将根据热循环的情况分为两种，第一种是需要在发热管不工作期间进行热循环烹饪的温度范围K1～K2℃，另一种是不需要在发热管不工作期间进行热循环烹饪的温度范围Min～K1℃与K2～Max℃，根据温度范围的不同而控制方式不同，即上述非联动工作模式及联动工作模式。
具体而言，所述控制器可在所述期望温度处于一中心温度范围(例如，K1～K2℃)之内时，控制所述电烤箱处于所述非联动工作模式；在所述期望温度处于零至所述中心温度范围的下限之间(例如，Min～K1℃)时，控制所述电烤箱处于所述联动工作模式；或者在在所述期望温度处于所述中心温度范围的上限至无穷大之间(例如，K2～Max℃)时，控制所述电烤箱处于所述联动工作模式。
图5b为本发明再一实施例提供的电烤箱控制***在期望温度处于K1～K2℃情况下的工作原理图。如图5b所示，控制器将发热管的通断时间拆分为T1秒与T2秒，并通过工作T1秒/断开T2秒的时间规则来控制发热管动作直至工作结束，T1与T2的时间根据不同的整机结构及不同的温度档位而进行变化，发热管的通断T1与T2的时间比例会使中心温度能一直处于平衡状态而不会偏高或偏低。在此过程中，可控制使得所述加热腔体内的热量循环的风机一直处于开启状态，由此避免因腔体内部热循环与停止热循环的交错而导致烤箱煮食的烹饪效果差。
图5c为本发明再一实施例提供的电烤箱控制***在期望温度处于Min～K1℃与K2～Max℃情况下的工作原理图。如图5c所示，控制器将发热管的通断时间拆分为T1秒与T2秒，并通过工作T1秒/断开T2秒的时间规则来控制发热管动作直至工作结束，T1与T2的时间根据不同的整机结构及不同的温度档位而进行变化，发热管的通断T1与T2的时间比例会使中心温度能一直处于平衡状态而不会偏高或偏低。此方案工作期间，发热管与风机是联动工作的，即同步工作/同步停止。在发热管工作时，风机也工作；发热管不工作时，风机也相继停止工作，使腔体内热量停止循环，热量在静止状态下的保温性及电能消耗量低于热循环状态下的电能消耗量，因此发热管不工作时，风机一起停止工作会使腔体内温度保温时间更久，从而达到进一步降低热消耗量的目的。
该图5a至图5c所示的方案为考虑烤箱的实际烹饪效果及降低电能的消耗量，根据腔体热循环的需要，将期望温度拆分为温度范围K1～K2℃与0～K1℃及K2～Max℃两种。
K1～K2℃温度范围通过时间T1/T2通断的控制方式去最大化减小温度浮动范围X，在保证面类的烹饪效果的同时降低电能消耗量。
在期望温度处于0～K1℃或K2～Max℃温度范围内时，发热管与风机不工作时，腔体内热量停止循环，热量在静止状态下的保温性及电能消耗量低于热循环状态下的电能消耗量，因此发热管不工作时同风机一起静止会使腔体内温度保温时间更久、相同时间下电能消耗量可降为更低。
优选的，上述方案中所控制的发热管为所述电烤箱的后发热管，而所述风机为所述电烤箱的位于所述后发热管附近的热风风机。实验表明，这样的加热方式效率是最高的，且经验证，此方案可使电能消耗量有效降低32％的同时还能保证烤箱烹饪煮食的优质效果。
所述控制器8可为可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processing)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC，Application Specific IntegratedCircuit)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)电路、其他任何类型的集成电路(IC，Integrated Circuit)、状态机等等。
本发明在不更改任何整机结构及零部件的情况下，仅通过逻辑控制方法来降低电烤箱消耗电能的一种方法，此方案不仅能使用户在使用产品过程中更少的消耗电能从而提升产品竞争力，也能避免新开零部件导致成本上升、更改后结构装配困难等带来的不确定风险项。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (14)

1.一种电烤箱控制***，所述电烤箱包含加热腔体及位于该加热腔体内的发热管，其特征在于，该***包括：
温度传感器，用于检测所述加热腔体内的当前温度；以及
控制器，用于根据所检测的所述加热腔体内的当前温度以及期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
2.根据权利要求1所述的电烤箱控制***，其特征在于，
所述电烤箱还包括使得所述加热腔体内的热量循环的风机，
所述控制器还用于在所述发热管工作与停止工作期间，控制所述风机运行。
3.根据权利要求2所述的电烤箱控制***，其特征在于，所述控制器还用于执行以下操作：
根据所述期望温度，判断是否所述电烤箱是否需要工作在非联动工作模式；以及
在确定所述电烤箱需要工作在非联动工作模式的情况下，根据所检测的所述加热腔体内的温度以及期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，并在所述发热管工作与停止工作期间，控制所述风机运行，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
4.根据权利要求3所述的电烤箱控制***，其特征在于，在所述期望温度处于一中心温度范围之内时，控制所述电烤箱处于所述非联动工作模式。
5.根据权利要求2-4中任一项权利要求所述的电烤箱控制***，其特征在于，所述发热管为所述电烤箱的后发热管。
6.根据权利要求5所述的电烤箱控制***，其特征在于，所述风机为所述电烤箱的位于所述后发热管附近的热风风机。
7.一种电烤箱控制方法，所述电烤箱包含加热腔体及位于该加热腔体内的发热管，其特征在于，该电烤箱控制方法包括：
接收所述加热腔体内的当前温度及期望温度；
根据所述加热腔体内的所述当前温度以及所述期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比；以及
根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
8.根据权利要求7所述的电烤箱控制方法，其特征在于，
所述电烤箱还包括使得所述加热腔体内的热量循环的风机，
该方法还包括：在所述发热管工作与停止工作期间，控制所述风机运行。
9.根据权利要求8所述的电烤箱控制方法，其特征在于，该方法还包括：根据所述期望温度，判断是否所述电烤箱是否需要工作在非联动工作模式，
在确定所述电烤箱需要工作在非联动工作模式的情况下，根据所检测的所述加热腔体内的温度以及期望温度，确定所述发热管在单位控制周期内的工作时间与停止时间之比，并根据该工作时间与停止时间之比，循环控制所述发热管工作和停止工作，并在所述发热管工作与停止工作期间，控制所述风机运行，以使得所述加热腔体内的温度维持在所述期望温度附近。
10.根据权利要求9所述的电烤箱控制方法，其特征在于，在所述期望温度处于一中心温度范围之内时，控制所述电烤箱处于所述非联动工作模式。
11.根据权利要求8-10中任一项权利要求所述的电烤箱控制方法，其特征在于，所述发热管为所述电烤箱的后发热管。
12.根据权利要求11所述的电烤箱控制方法，其特征在于，所述风机为所述电烤箱的位于所述后发热管附近的热风风机。
13.一种电烤箱，其特征在于，该电烤箱包含根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的电烤箱控制***。
14.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述权利要求7-12中任一项权利要求所述的电烤箱控制方法。
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