电压力锅锅内压力检测的研究

摘要：根据现在电压力锅对锅内压力测量较少，对电压力锅的锅内压力的检测进行研究，通过压力传感器，信号放大和处理电路，温度补偿等研究，设计出具有实时的锅内压力值显示，可迅速的反映锅内压力的变化的装置，达到对烹饪的精确控制。

关键词：电压力锅；测压；温度补偿

前言：电压力锅是传统高压锅和电饭锅的升级换代产品，它结合了压力锅和电饭锅的优点。具有其它烹调器具无法比拟的优势，能满足多方面的烹饪需要，能快速、安全、自动实现多种烹调方式，其节能、营养的特性是现代人追求的方向。

在我国生产电压力锅厂家很多，大部分都是采用微控制器的方式。都基本具备了很好的测温性能，但是在压力检测方面，很少做到压力的测量，有的是通过温度进行折算，有的是用压力开关来反映。没有真实压力值的表现。因此，我在这研究一下电压力锅的实时压力的检测装置，以实现电压力锅国内压力的精确控制。

1.电压力锅的检测原理

1.1电压力锅的原理

电压力锅是利用水的沸腾点受气压影响这个物理特性（气压越高，沸点越高）而实现的，它把水密闭起来加热，构成高温高压的环境，使食物熟得更快更透彻。

1.2电压力锅压力检测原理

1.目前“匚式结构”与“桥式结构”被电压力锅生产企业广泛使用.

“匚式结构”的工作原理是利用弹性壁受压发生弹性变形产生位移，位移变化触动压力开关动作实 现断电，压力变化转化为位移变化，即控制位移实现控制压力的控制原理。与“匚式结构”原理相类似的还有“桥式结构”

“匚式结构”和“桥式结构”是对电压力锅锅内压力的间接反应。

2. 把压力传感器应用到电压力锅锅内压力的采集。使用压力和温度监传感器是对电压力锅锅内压力的直接反应。

2.电压力锅的测压装置简介

测压装置有信号采集，信号处理，信号显示三部分组成。

传感器信号采集部件内部集成了压力传感器和温度传感器可安装于锅盖上部或侧面，用于检测锅内实时压力和温度电信；信号处理由中央处理器（CPU）担负，这里用单片机，负责处理传感器过来的信号，控制压力锅内的压力，通过算法把温度和压力信号转换成数字信号电信过温度补偿算法完成压力、温度电信号转换成数字压力值；信号显示部分由液晶显示屏构成，它接收单片机传输过来的经过处理的数字温度、压力信号并实时的显示出来，。

电压力锅CPU接收传感器信号得到电压力锅内的压力值，并送到液晶显示器显示。加入CPU后，用户使用时可以通过电压力锅外的控制面板任意设置锅内压力值，从而极大地方便了电压力锅完成精确烹饪控制，同时当锅内压力超过设定安全值的时候，就会报警并自动切断电源，让用户安全、放心使用。

3.测压装置的原理

3.1信号采集部分

此部分主要由压力和温度传感器组成，直接接触在压力和温度发生变化的部

位，可将实时的压力和温度值转换成电信号后传输到信号处理部分。

由于传感器要与食物接触，故对传感器组成材料要求无毒无味，同时传感器与空气接触表面要求具有很高灵敏度能，又能耐高温、湿热。同时，在传感器外应有滤网隔离污物，以免影响传感器的检测准确度。这里，压力传感器选用压阻式压力传感器，它具有灵敏度高、动态响应好、准确度高、易于微型化和集成化等特点。

3.2信号处理部分

中央处理器接收传感器的信号，经处理判断是否符合预设程序的压力值，控制压力值在安全范围内，并把所测温度、压力值转换为数字信号传到显示部分。

3.3信号显示部分

信号显示部分就简单了，就是把CPU转换过来的压力、温度值显示到液晶屏上，作为信号的实时显示。

4.温度补偿的研究

4.1产生原因

现在一般广泛运用的传感器是压阻式传感器，半导体的温度特性会使压阻式压力传感器的零点和灵敏度随温度而发生漂移，是造成压力传感器测量误差的主要因素。对于高精度压力检测，温度漂移已成为提高其系统性能的主要障碍，在环境温度变化较大的应用领域更是如此。所以要中央处理器要做温度补偿。、

4.2补偿方法

1）用硬件电路来减小压力传感器的温度漂移。常见的采用热敏电阻器随温度的变化来对电桥输出随温度变化的补偿。通常硬件补偿方法对传感器的零点温度漂移和灵敏度漂移是分别进行的，是彼此独立但又互相影响的，器补偿过程较复杂，不容易调试，精度低，通用性差，增加了传感器的制作成本。

用于温度补偿的桥式电路

2）用传感器专用补偿芯片进行补偿。现在国外已经研制出多种传感器的补偿芯片，它们各有特色，补偿过程和方法都不尽相同，都能较好的对压阻式传感器进行很好的补偿，但都需要一个EEPROM来对存储对专用芯片的数据。且这种补偿方法值适用于有较大温度系数的压阻电阻的传感器，对具有较小温度系数的传感器来说并不适用。

3）用软件补偿是将微处理器和压力传感器结合起来，利用微处理器丰富的软件功能，通过一定的补偿算法对压力传感器因温度而产生的误差进行修正。同时，还可以增加功能，使传感器具有智能化的特点。和专用芯片相比，需要另外加一个温度传感器，这也使得使其对温度补偿的范围有所扩展不局限于具有较大电阻的温度系数传感器。

4.3温度补偿的算法

现在针对微处理器的温度补偿来对算法研究。一般传统的温度补偿算法有最小二乘法、插值法等。

1）传感器的标定

不管运用什么补偿算法，都要首先对传感器进行标定，后才能根据标定的数据进行算法的模拟。在工作温度范围内选择尽可能多的温度点下在量程内选择尽量多的压力点进行标定，这样在不同温度下的不同压力值就可以得到，就可以绘出一个线性图。

2）回归分析法

回归分析法是研究变量之间相关关系的一种统计推断法。在处理所检测到的数据时，常要分析研究各变量与变量的关系。运用回归分析法目的就是用数学表达式来描述了各变量之间的关系。因为我们这里只存在两个变量，这个方法也可叫二元回归法。

3）多项式拟合法

5.结束语

本文通过研究，对传感器的选择和外观考虑了环境的要求。相对于一般的电压力锅，研究的装置具有实时的锅内压力值显示，可迅速的反映锅内压力的变化。通过温度补偿算法的运用，可使压力值更为精确的显示并受到控制，从而使精确烹饪成为了现实。此研究还可以应用到更广泛的的方面，如应用于气体、液体等方面的测量。

参考文献：

[1] 刘伟.传感器原理及应用技术[M].北京电子工业出版社 2006.

[2] 闫冰.RS485通信在电压力锅测试中的应用[J].工业控制计算机，2011，（10）.

[3] 赵宏，程浩.一种电压力锅锅内压力检测方法[J].软件，2012，（5）.