一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器的制造方法
【專利摘要】本發明及一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，包括容器本體、制冷循環系統、制熱循環系統、PID控制器、單片機處理系統、溫度測量模塊和人機界面，所述的人機界面與單片機處理系統連接，所述的單片機處理系統分別與PID控制器、溫度測量模塊連接，所述的PID控制器分別與制冷循環系統、制熱循環系統連接。本發明要解決了當前食品保溫箱主要只提供制熱保溫的問題，提供一種既具有制冷保溫的效果，也具有制熱保溫的效果的容器本體，而且本發明能夠根據用戶設定的溫度，通過精確的溫度控制技術，使得容器本體內部的溫度恒定在一個很小的變化范圍之內。本發明具有制冷循環系統具有的體積小、無噪音、控制靈活等優點。
【專利說明】一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種食品保溫容器，特別是一種具有冷熱兩種溫度控制能力的可精確調節的食品保溫容器。
【背景技術】
[0002]食品保溫箱能夠通過對箱子內部的溫度進行調節，使其穩定在一個預先設定的溫度數字環境下，使得保存在保溫箱內的食品不會發生變質。目前傳統的食品保溫箱，主要是以提供制熱保溫為目的的保溫箱，然而在實際應用過程中，很多應用場合要求保溫箱內的溫度不僅僅具有制熱的能力，而且還應該具備制冷的能力，使得保溫箱的溫度能夠恒定在一個較低的溫度條件下，而且傳統的保溫箱對溫度的調節控制能力不強，保溫箱內溫度波動較大，對保溫效果影響十分明顯。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是:提供一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，該容器既具有制冷保溫的效果，也具有制熱保溫的效果，而且能夠根據用戶設定的溫度，通過精確的溫度控制技術，使得保溫箱的溫度恒定在一個很小的變化范圍之內。
[0004]解決上述技術問題的技術方案是:一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，包括容器本體、制冷循環系統、制熱循環系統、PID控制器、單片機處理系統、溫度測量模塊和人機界面，所述的制冷循環系統用以對容器本體內部實現制冷保溫的目的，所述的制熱循環系統用以對容器本體內部實現制熱保溫的目的，所述的PID控制器用以對制冷循環系統和制熱循環系統的精確控制，該PID控制器分別通過控制制冷循環系統和制熱循環系統的電流和電壓，以實現對容器本體內部溫度的精確控制，所述的單片機處理系統用以對容器本體內部測量到的溫度進行分析及處理，并完成對PID控制器控制參數的輸出，所述的溫度測量模塊用以對容器本體內部溫度進行測量，所述的人機界面用以實現容器本體的溫度顯示、工作狀態顯示和用戶保溫目標溫度的設定的輸入輸出功能，所述的人機界面與單片機處理系統連接，所述的單片機處理系統分別與PID控制器、溫度測量模塊連接，所述的PID控制器分別與制冷循環系統、制熱循環系統連接。
[0005]本發明的進一步技術方案是:所述的制冷循環系統包括放置在容器本體內部的半導體制冷芯片，該半導體制冷芯片用以實現對容器本體內部溫度制冷控制的目的，所述的半導體制冷芯片的型號為TECl-12703tl25，所述的PID控制器的輸出端與半導體制冷芯片連接。
[0006]在所述的半導體制冷芯片兩側的散熱端和散冷端上分別安裝有用以實現傳播熱量及冷量的風扇I。
[0007]所述的制熱循環系統為電阻絲，通過對電阻絲施加相應的電流和電壓，使得電阻絲產生熱量，實現容器本體制熱保溫的目的，所述的PID控制器的輸出端與電阻絲連接。
[0008]在所述的電阻絲外部安裝有柵格散熱片，在該柵格散熱片的外部安裝有風扇II，該風扇II用以加快熱量的傳播速度。
[0009]所述的單片機處理系統為采用MSP430芯片作為單片機處理系統的核心處理芯片，以實現對容器本體內部測量到的溫度進行分析及處理，并完成對PID控制器控制參數的輸出。
[0010]所述的溫度測量模塊包括溫度采集傳感器，所述的容器本體內部設置有溫度采集點，通過溫度采集，將溫度采集傳感器采集到的溫度數值傳輸給單片機處理系統，以實現溫度的實施檢測，并根據用戶預先設定的溫度值，實現對PID控制器參數的調節，從而實現了對容器本體內部溫度的控制。
[0011]所述的容器本體內部的每個面上至少設置有2個溫度采集點。
[0012]所述的人機界面為觸摸顯示屏，通過該觸摸顯示屏實現容器本體的溫度顯示、工作狀態顯示和用戶保溫目標溫度的設定的輸入輸出功能。
[0013]所述的容器本體的內外面板的材料為ABS材料，所述的容器本體的夾層材料為具有良好保溫性能的聚氨酯填充材料。
[0014]所述的PID 控制器為 Proportion Integration Differentiation 的縮寫，即比例-積分-微分控制器。
[0015]由于采用上述技術方案，本發明之一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器與現有的食品保溫箱相比，具有以下有益效果:
1.具有制冷保溫的效果，也具有制熱保溫的效果:
本發明的容器本體在組成結構上包括溫度控制的兩個關鍵模塊，分別是制熱循環系統和制冷循環系統。該制熱循環系統和制冷循環系統都分別與PID控制器連接，通過PID控制器實現對制冷循環系統和制熱循環系統的精確調節和控制，所以本發明的容器本體既具有制熱保溫效果，也具有制冷保溫效果，而且能夠根據用戶設定的溫度，通過精確的溫度控制技術，使得保溫箱的溫度恒定在一個很小的變化范圍之內。
[0016]2.可精確控制溫度:
本發明的容器本體在溫度控制技術上采用基于PID控制器的溫度控制裝置，用PID控制器能夠實現容器本體內部溫度的高精度控制目的，比傳統的食品保溫箱具有更優越的溫度控制性能。且本發明中的PID控制器連接了高性能的單片機處理系統，單片機處理系統能夠實現對容器本體控制過程的精確控制。在單片機控制系統外部設計有溫度測量模塊實現對容器本體內部的溫度進行采集和測量，通過溫度采集，采集傳感器采集到的溫度數值，傳數字單片機處理系統實現溫度的實施檢測，并根據用戶預先設定的溫度值，實現對PID控制器參數的調節，從而實現了對容器本體內部溫度的控制。
[0017]3.可實現有效的制冷:
當前傳統的食品保溫箱的保溫原理是通過在保溫箱內部放置一個電阻加熱塊來實現制熱保溫的目的，而由于制冷裝置相對較為復雜，在體積和尺寸都非常有限的保溫箱上面，一般難以實現有效的制冷循環系統。為了解決目前食品保溫箱在功能上存在的這種缺陷，本發明構建的食品保溫容器，在組成結構上進行改進，在容器本體內部同時放入制冷保溫模塊，由于制冷保溫模塊是利用半導體制冷芯片來實現制冷的目的，其制冷循環系統體積小，無動力裝置，工作過程中只需要通過調節半導體制冷芯片的輸入電流和輸入電流方向即可實現對容器本體內制冷的有效控制。[0018]4.為了給用戶提供良好的可視化操作界面，本發明的容器本體具有界面友好、操作方便的人機界面，該人機界面為帶觸摸功能的液晶屏，通過采用帶觸摸功能的液晶屏，向用戶顯示保溫箱內部單純的溫度，而且實現顯示功能的液晶屏同樣帶有觸摸屏的功能，可以讓用戶通過對觸摸屏的操作，實現對溫度的設定。本發明將用戶輸入界面和顯示界面融為一體，既能夠向用戶友好的顯示容器本體的當前的工作狀態，同時也能夠非常友好的為用戶提供當前的操作界面。
[0019]5.而且本發明的容器本體在實現制冷目的時，采用的是具有半導體制冷芯片來實現制冷效果，因此本發明具有制冷循環系統具有的體積小、無噪音、控制靈活等優點。
[0020]下面，結合說明書附圖和具體實施例對本發明之一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器的技術特征作進一步的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1:為食品保溫容器的結構框圖；
圖2:為單片機處理系統連接原理圖。
[0022]在上述附圖中，各標號說明如下:
11-半導體制冷芯片，21-電阻絲，3-PID控制器，4-單片機處理系統，5-溫度測量模塊，6-人機界面。
【具體實施方式】
[0023]一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，包括容器本體、制冷循環系統、制熱循環系統、PID控制器3、單片機處理系統4、溫度測量模塊5和人機界面6，所述的制冷循環系統用以對容器本體內部實現制冷`保溫的目的，所述的制熱循環系統用以對容器本體內部實現制熱保溫的目的，所述的PID控制器3用以對制冷循環系統和制熱循環系統的精確控制，該PID控制器3分別通過控制制冷循環系統和制熱循環系統的電流和電壓，以實現對容器本體內部溫度的精確控制，所述的單片機處理系統4用以對容器本體內部測量到的溫度進行分析及處理，并完成對PID控制器3控制參數的輸出，所述的溫度測量模塊5用以對容器本體內部溫度進行測量，所述的人機界面6用以實現容器本體的溫度顯示、工作狀態顯示和用戶保溫目標溫度的設定的輸入輸出功能。所述的人機界面6與單片機處理系統4連接，所述的單片機處理系統4分別與PID控制器3、溫度測量模塊5連接，所述的PID控制器3分別與制冷循環系統、制熱循環系統連接。其中，所述的制冷循環系統包括放置在保溫箱內部的半導體制冷芯片11，該半導體制冷芯片11用以實現對容器本體內部溫度制冷控制的目的，所述的半導體制冷芯片11的型號為TECl-12703tl25，所述的PID控制器3的輸出端與半導體制冷芯片11連接，在所述的半導體制冷芯片11兩側的散熱端和散冷端上分別安裝有用以實現傳播熱量及冷量的風扇I。所述的制熱循環系統為電阻絲21，通過對電阻絲21施加相應的電流和電壓，使得電阻絲產生熱量，實現容器本體制熱保溫的目的，所述的PID控制器3的輸出端與電阻絲21連接，在所述的電阻絲21外部安裝有柵格散熱片，在該柵格散熱片的外部安裝有風扇II，該風扇II用以加快熱量的傳播速度。所述的單片機處理系統4為采用MSP430芯片作為單片機處理系統的核心處理芯片，以實現對容器本體內部測量到的溫度進行分析及處理，并完成對PID控制器控制參數的輸出。所述的溫度測量模塊5包括溫度采集傳感器，所述的容器本體內部的每個面上設置有2個溫度采集點，通過溫度采集，將溫度采集傳感器采集到的溫度數值傳輸給單片機處理系統4，以實現溫度的實施檢測，并根據用戶預先設定的溫度值，實現對PID控制器參數的調節，從而實現了對容器本體內部溫度的控制。所述的人機界面6為觸摸顯示屏，通過該觸摸顯示屏實現容器本體的溫度顯示、工作狀態顯示和用戶保溫目標溫度的設定的輸入輸出功能。所述的容器本體的內外面板的材料為ABS材料，所述的容器本體的夾層材料為具有良好保溫性能的聚氨酯填充材料。
[0024]下面將結合本發明的工作過程和應用方式進一步論述本發明的特點:
1.用戶在使用本發明的食品保溫容器的過程中，首先通過人機界面6，設定用戶需要實現保溫效果的預期溫度之后，由容器本體內部的單片機處理系統4對容器本體內部的溫度進行分布式測量，測量過程中將會對容器本體內部6個面、12個溫度采樣點同時進行溫度采集。
[0025]2.單片機處理系統4對采集到的溫度進行平均之后，計算得到容器本體當前的內部溫度。
[0026]3.由單片機處理系統4根據實際采集到的容器本體內部溫度和用戶對容器本體內部設定的保溫目標溫度，得出單片機處理系統4對PID控制器3的實際控制策略。
[0027]4.由單片機處理系統4對PID控制器3的三個PID因子進行動態的調節，分別實現對制冷循環系統和制熱循環系統的電流和電壓參數的調節，如果用戶設定的溫度低于容器本體內部當前的溫度，則表明需要啟用制冷循環系統對容器本體內部進行降溫，如果用戶設定的溫度高于容器本體內部的溫度，則表明需要啟動制熱循環系統對容器本體內部的溫度進行升溫。
[0028]5.制冷循環系統在工作過程中通過對半導體制冷芯片11施加特定方向的電流，從而使得半導體制冷芯片11朝著容器本體內部的一面溫度下降，半導體制冷芯片11朝著容器本體外部的另一面溫度上升。朝著容器本體內部的一面通過溫度的降低，來實現容器本體內部降溫的目的，而半導體制冷芯片11朝著容器本體外部的另一面則通過安裝在該面上的用于散熱的風扇I及時將產生的熱量傳運到外界環境中去。
[0029]6.若用戶需要啟動制熱循環系統則通過對電阻絲21施加一定的電流和電壓，使得電阻絲21產生一定的熱量，并通過用于散熱的風扇II及時的將熱量擴散到容器本體內部，提高容器本體內部的溫度。
[0030]7.整個容器本體在工作過程中是一個動態循環的過程，通過容器本體內部的分布式溫度測量節點，對容器本體內部的溫度進行檢測。
[0031]8.由單片機處理系統4根據所采樣得到的溫度和用戶設定的保溫目標溫度進行分析，動態的調節PID控制器3，以實現容器本體內部溫度的動態調整，由于PID控制器3的精確控制性能，使得容器本體內部的溫度最終能夠穩定在一個用戶設定的溫度值附近處于穩定狀態。
【權利要求】
1.一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:包括容器本體、制冷循環系統、制熱循環系統、PID控制器(3)、單片機處理系統(4)、溫度測量模塊(5)和人機界面(6)，所述的制冷循環系統用以對容器本體內部實現制冷保溫的目的，所述的制熱循環系統用以對容器本體內部實現制熱保溫的目的，所述的PID控制器(3)用以對制冷循環系統和制熱循環系統的精確控制，該PID控制器(3)分別通過控制制冷循環系統和制熱循環系統的電流和電壓，以實現對容器本體內部溫度的精確控制，所述的單片機處理系統(4)用以對容器本體內部測量到的溫度進行分析及處理，并完成對PID控制器(3)控制參數的輸出，所述的溫度測量模塊(5)用以對容器本體內部溫度進行測量，所述的人機界面(6)用以實現容器本體的溫度顯示、工作狀態顯示和用戶保溫目標溫度的設定的輸入輸出功能，所述的人機界面(6)與單片機處理系統(4)連接，所述的單片機處理系統(4)分別與PID控制器(3)、溫度測量模塊(5)連接，所述的PID控制器(3)分別與制冷循環系統、制熱循環系統連接。
2.根據權利要求1所述的一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:所述的制冷循環系統包括放置在容器本體內部的半導體制冷芯片(11)，該半導體制冷芯片(11)用以實現對容器本體內部溫度制冷控制的目的，所述的半導體制冷芯片(11)的型號為TECl-12703tl25，所述的PID控制器(3)的輸出端與半導體制冷芯片(11)連接。
3.根據權利要求2所述的一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:在所述的半導體制冷芯片(11)兩側的散熱端和散冷端上分別安裝有用以實現傳播熱量及冷量的風扇I。`
4.根據權利要求1所述的一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:所述的制熱循環系統為電阻絲(21)，通過對電阻絲(21)施加相應的電流和電壓，使得電阻絲產生熱量，實現容器本體制熱保溫的目的，所述的PID控制器(3)的輸出端與電阻絲(21)連接。
5.根據權利要求4所述的一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:在所述的電阻絲(21)外部安裝有柵格散熱片，在該柵格散熱片的外部安裝有風扇II，該風扇II用以加快熱量的傳播速度。
6.根據權利要求1所述的一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:所述的單片機處理系統(4)為采用MSP430芯片作為單片機處理系統的核心處理芯片，以實現對容器本體內部測量到的溫度進行分析及處理，并完成對PID控制器控制參數的輸出。
7.根據權利要求1所述的一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:所述的溫度測量模塊(5 )包括溫度采集傳感器，所述的容器本體內部設置有溫度采集點，通過溫度采集，將溫度采集傳感器采集到的溫度數值傳輸給單片機處理系統(4)，以實現溫度的實施檢測，并根據用戶預先設定的溫度值，實現對PID控制器參數的調節，從而實現了對容器本體內部溫度的控制。
8.根據權利要求7所述的一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:所述的容器本體內部的每個面上至少設置有(2)個溫度采集點。
9.根據權利要求1所述的一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:所述的人機界面(6)為觸摸顯示屏，通過該觸摸顯示屏實現容器本體的溫度顯示、工作狀態顯示和用戶保溫目標溫度的設定的輸入輸出功能。
10.根據權利要求1-9任一權利要求所述的一種高效能溫度可精確調節的食品保溫容器，其特征在于:所述的容器本體的內外面板的材料為ABS材料，所述的容器本體的夾層材料為具有良好保溫性能的聚 氨酯填充材料。
【文檔編號】F25B29/00GK103449036SQ201310415614
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月13日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】楊達飛, 譚琛, 歐艷華, 譚順學, 周繼春, 李燮慧, 謝立新 申請人:柳州職業技術學院