人工智能控制电烤箱.pdf

:总第124期
24
8w2010年第2期
SHANXI METALLURGY
No.2,2010
文章编号:1672-1152(2010)02-0040-02
人工智能控制电烤箱
杨虎1,2
(1.山西工程职业技术学院,山西太原03000;2.太原理工大学,山西太原030024)
摘要:利用人工智能控制对电烤箱进行人性化设计,在设计时先采用检测系统得到烤箱的环境参数,并用控
制电路和相应程序对烤制过程的参量进行控制,使食物的烤制达到满意效果。
关键词:人工智能控制电路电烤箱
中图分类号:TP311
文献标识码:A
收稿日期:2010-02-25
近几年,人工智能发展很快,利用人工智能控制
湿度檢测电路采用湿敏电容作为传感器,安装
生产已屡见不鲜。而人工智能在我们的生活中也可在电烤箱的排气孔附近,用于测定食物的含水量的
以得到广泛应用,使用人工智能控制电烤箱工作便多少。在微波加热过程中,食物的含水量不同,其损
是一例。
耗系数就不同。一般情况下,含水量越多,食物的损
电烤箱的工作过程是由用户来确定利用电烤箱耗系数越大,所需微波加热的时间越短,效率越高。
进行烤制的食品的类型和数量;由用户确定电烤箱所1.2按键和炉门开关
需工作时间以后,予以预置,然后启动电烤箱工作。
按键用于输入有关食物的特征信号和控制信
根据食品的类型、数量、加热温升以及电烤箱性号,设有9个按键:1~5,A,B,C,启/停。
能等因素来设定电烤箱的工作时间,往往需要有
按键1~5用于输入食品的类型(按介电性质即
定的经验。如果电烤箱工作时间过短,烤制效果不损耗系数和比热排列)。按键编号1,2,3,4,5分别
好;电烤箱工作时间过长,对水分少的食品可能会产是食品类型,即水、蔬菜、牛肉、肥肉、油类;汤类、精
生过热碳化的现象。
肉、面、油浸品、鱼蛋。
我们采用人工智能技术来对原有电烤箱进行新
按键A,B,C用于指示烤制方式,A为输人快煮
的设计和控制,可以根据食品的类型、数量、加热温方式,B为输入普通煮方式,C为输人慢煮方式。
升以及电烤箱性能等诸多因素,确定工作时间,以保
按键启/停用于启动和停止电烤箱
证烤制的效果符合要求
烤箱门开关用于检测炉门的开启或关闭状态。炉
控制电路和结构
门开启时,磁控管停止工作;炉门关闭时,在磁控管工
1.1检测电路
作后接通炉腔内的照明灯,便于观察炉腔内的情况。
共有红外检测、温度检则、湿度检测三个检电路。13输出控制电路
红外检测电路由红外敏感器件和放大电路组
(1)磁控管控制电路:磁控管在固定的磁感应
成,用于检测被烤制食物的内部温度。由红外检测电强度和稳定的阳极电压下工作,其输出功率恒定,效
路所测出的食物的放射能量传给单片微机们,通过率也保持基本不变2?。采用占空比调节磁控管输出
处理、计算,得到食物的内部温度7
功率平均值的方法实现磁控管控铏电路的功能。
温度检测电路由温度传感器组成,并且安装在
(2)加热丝控制电路:对加热丝的控制,可以采
炉腔内,用于检测炉腔内部的温度。在加热丝进行食用移相调压电路或占空比调节的方法实现加热丝控
物保温或特殊加热时,使用温度检测器,以使炉腔内制电路的功能。
的温度能保持在一定的水平。温度检测电路与红外
(3)炉腔照明控制电路;一个很简单的开关电路。
检测电路在不同工况时工作,起互补作用。
1.4显示和报警电路
作者简介:杨虎(1980-),男,在山西治金职业技术学院
(1)显示电路:4个发光二极管(七段显示),两
从事教学工作,太原理工大学信息学院在职研究生。Tl:位显示“分”,两位显示“秒”;1个指示灯,指示电
13509732969,E-mail:yanghu007@126.com
烤箱处于工作或停止状态。
2010年第2期
杨虎:人工智能控制电烤箱
(2)报警电路:由陶瓷喇叭组成,可用于在电烤t*,再经过计算判决,得到烤制时间的精确量。烤制
箱工作倒计时为零时或电烤箱空载时报警。
时间的精确量减去食物质量m推理时的工作时间
1.5单片微机
r(20s),才是尚需的烤制时间な,即t=-='-20。
单片徴机是一个控制器,根据输入的检测结果2.4控制软件
(温度、湿度、红外检测的结果)经过推理分别控制
控制软件由主控程序和过零中断程序组成
磁控管、加热器、报电路等
2.4.1主控程序
单片微机应具有能满足性能要求的CPU、足够
主控程序由五大部分组成,即:初始化、不定类
的AD转换器、相应的I0口、一定的内存容量等。型食物推理、特定类型食物推理、磁控管工作控制
2智能控制与推理规则
加热丝工作控制。
在人工智能控制电烤箱中,需要考虑的因数有
(1)初始化:初始化设置堆栈,置IO初态,无
5个;食物类型、食物质量、食物温升、工作功率和工数字显示的代码等。
作时间。控制电烤箱时,要求电烤箱能自动推断被烤
(2)不定类型食物推理:以中等比热容、中等功
制食物质量和烤制工作时间
率情况进行推理,用户将食品放人炉腔→关上炉
2.1考虑参数
门→按启动按健不定类型食物推理程序段。
在控制电烤箱中,应考虑6个物理量2:工作时
(3)特定类型食物推理:在用户键入“食物类
间t,食物质量m,食物比热容c,输出功率P,加热效型(即食物比热容)”和“烹煮方法(烤制功率)”
率η和食物温升△7。
后,启动电烤箱。
加热效率η对固定的电烤箱可看作常数;食物
(4)磁控管工作控制:磁控管工作参数有输出
(烤制)温升T一般为100℃左右。食物比热容c功率P和工作时间t。输出功率P是由用户以键盘输
分为小S)、中小MS)、中(Mの、中大(MB)、大B)。食物质入1,工作时间t则由推理结果给出。
量m分为很轻(VL)轻)、中(Mの、重(、很重(VH。输
(5)加热丝工作控制:加热丝工作用于保温控
出功率P分为小S)、中小MS)、中(M)、中大(M)、大制,根椐温度检测器测出的炉腔实际温度与保温温
)。工作时间な分为极短(VS)、短)、中短(MS)、中度的偏差,对加热丝进行占空比控制。
MD)、中长GML)、长以极长(VL)。
2.4.2过零中断程序
2.2食物质量m的推理
过零中断程序将交流电源变压器次级的交流低
取工作时间=209,食物加热20s后的温升为压信号整流,通过一级反向放大,得到过零正脉冲信
△T,其量分为很小(VS)、小S)、中小MS)、中Mの、中大号。经再次反向,得到过零中断请求信号。过零中断
MI)、大)、很大(VI)。推理条件语句: if c and AT一经响应,进入过零中断程序,用于时间显示、周波
then m,最多可有35条规则。推理结果:得到食物质计数、磁控管占空比控制和加热丝占空比控制3。
量m*,再经过判决,得到食物质量的精确量m。
3结语
2.3烤制工作时间t的推理
根据主控程序和过零中断程序的功能原理,配
烤制工作时间是电烤箱工作的关键参数,其正合相应的程序设计,可以将电烤箱工作的关键参数
确与否将影响食物烤制的效果。t∝mc△TPh,推理(工作时间t,食物重量m,食物比热容c,输出功率<