李慕堯 方淑德 楊寶柱 徐英雷 孫可心 張富翔

【摘 要】本文提出了智能調(diào)料盒的方案并給出詳細(xì)研制過(guò)程，針對(duì)細(xì)節(jié)給出優(yōu)化，并對(duì)智能調(diào)料盒的應(yīng)用前景進(jìn)行了探索?！娟P(guān)鍵詞】智能調(diào)料盒 單片機(jī) 壓力傳感器

【中圖分類號(hào)】TP212.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）03-0028-01

一、引言

隨著白領(lǐng)階層的擴(kuò)大，越來(lái)越多的年輕人面對(duì)菜單無(wú)所適從，所以智能調(diào)料盒及其語(yǔ)音系統(tǒng)將會(huì)給人們帶來(lái)很多方便。通過(guò)自動(dòng)出料加上菜單的語(yǔ)音播報(bào)，讓整個(gè)做飯的過(guò)程清晰明了，并實(shí)現(xiàn)廚房的局部智能。此外，調(diào)料盒整合固體和液體調(diào)料，使廚房整潔度上升。

二、智能調(diào)料盒方案探索

自動(dòng)調(diào)料盒及其相關(guān)語(yǔ)音系統(tǒng)的配合，將會(huì)減少做飯的難度。通過(guò)繼電器控制開(kāi)關(guān)通斷來(lái)控制調(diào)料的量，可以實(shí)現(xiàn)定量或不定量的出料。而語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)事先輸入的菜單進(jìn)行火候等等的提醒。

調(diào)料盒外圍輪廓為立方盒子，內(nèi)分很多小格以承裝不同調(diào)料。在各小盒下面通過(guò)開(kāi)關(guān)控制流量，開(kāi)關(guān)由繼電器改裝而成。承接調(diào)料的部分稱為運(yùn)輸單元，其由壓力傳感器、電機(jī)、托盤、絲杠螺母機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌組成。

整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)控制，由壓力傳感器和繼電器開(kāi)關(guān)控制出料的量，再由電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制調(diào)料的運(yùn)送。而語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)則會(huì)在不同時(shí)段進(jìn)行不同的提醒。

三、智能調(diào)料盒總體設(shè)計(jì)以及方案細(xì)化

智能調(diào)料盒的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下（電路板放置在盒外，未示出）：和單片機(jī)，量杯（7）位于儲(chǔ)料漏斗（2）的正下方，儲(chǔ)料漏斗（2）放置于外圍框架（1）上，其特征在于：還包括繼電器開(kāi)關(guān)、電機(jī)（9）、絲杠（11）、套設(shè)于絲杠（11）上的活動(dòng)螺母（10）、壓力傳感器（13）和導(dǎo)軌（14），所述繼電器開(kāi)關(guān)包括繼電器（3）、鐵片（4）和與鐵片（4）一端固定的輕彈簧（5），所述繼電器（3）和輕彈簧（5）分設(shè)于鐵片（4）的兩端，鐵片（4）上設(shè)有與儲(chǔ)料漏斗（2）出口對(duì)應(yīng)的漏孔（16），儲(chǔ)料漏斗（2）的出口與鐵片（4）的上表面接觸；所述壓力傳感器（13）固定于托盤（12）上表面，量杯（7）置于壓力傳感器（13）上；所述電機(jī)（9）的輸出端與絲杠（11）相接，螺母（10）與托盤（12）固定，托盤（12）隨電機(jī)（9）帶動(dòng)螺母（10）的縱向移動(dòng)而在導(dǎo)軌（14）上滑動(dòng)；所述繼電器（3）、壓力傳感器（13）和電機(jī)（9）均與單片機(jī)相連。

2.為了能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)的功能并保證良好的密閉特性，繼電器開(kāi)關(guān)還包括滑桿（6）和套筒（15），所述滑桿（6）橫向設(shè)于外圍框架（1）上，套筒（15）套設(shè)于滑桿（6）上，鐵片（4）固定于套筒（15）上，鐵片（4）能隨著套筒（15）在滑桿（6）的橫向滑動(dòng)而左右移動(dòng)。

3.為了保證調(diào)料所在的量杯（7）在運(yùn)送過(guò)程中不會(huì)傾覆，所以在托盤（12）上設(shè)有用于固定量杯（7）的支架（8）。

4.各個(gè)部件和單片機(jī)之間的聯(lián)系：繼電器、電機(jī)和壓力傳感器均與單片機(jī)相連。人們從友好界面輸入信息，單片機(jī)收集到信息并控制繼電器通電，同時(shí)開(kāi)始語(yǔ)音播報(bào)。鐵片開(kāi)關(guān)被吸附，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通開(kāi)始下料，調(diào)料落到壓力傳感器上方的量杯中，壓力傳感器會(huì)感受到由于壓力變化所帶來(lái)的電壓變化，當(dāng)電壓處于設(shè)定值附近一個(gè)誤差允許的范圍時(shí)，單片機(jī)控制繼電器斷電，繼而控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠螺母機(jī)構(gòu)將量杯送出，當(dāng)人們使用完調(diào)料后，傳感器感受到壓力變化，繼而信號(hào)送往單片機(jī)并控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，將量杯送回等待下一次出料。

制作選材：

外圍框架采用PVC板制作，而儲(chǔ)料漏斗、絲杠螺母機(jī)構(gòu)的部件、繼電器開(kāi)關(guān)的部分組件（除鐵片外）使用鋁合金并采用車、銑等多種方法加工。

四、智能調(diào)料盒功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)

單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)尤其是80C51為現(xiàn)有市場(chǎng)產(chǎn)品，技術(shù)已經(jīng)成熟。通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)繼電器通斷電，電機(jī)正反轉(zhuǎn)和壓力傳感器信號(hào)識(shí)別比較等的功能。

繼電器：繼電器通電時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生電磁力。從而吸附鐵片使輕彈簧產(chǎn)生形變，鐵片移動(dòng)且其上漏孔對(duì)準(zhǔn)儲(chǔ)料漏斗出口，調(diào)料在自身重力下掉落，實(shí)現(xiàn)下料；斷電后，彈簧將鐵片拉回，從而封住漏斗出口，下料停止。調(diào)料盒中使用經(jīng)改裝的繼電器，只保留線圈部分。

壓力傳感器：采用高精度50g量程的壓力傳感器，其綜合誤差為%0.03，激勵(lì)電壓為直流5V，此電壓與單片機(jī)的工作電壓相匹配。

五、應(yīng)用前景

本調(diào)料盒涉及一種精確取料送料機(jī)構(gòu)，并附加了語(yǔ)音播報(bào)功能，且能耗低，操作方便，能夠在很大程度上給人們的生活帶來(lái)方便。整合固液體調(diào)料使得廚房整潔度顯著上升。此外，本機(jī)構(gòu)亦可用在其他工程領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

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