廚房小家電
料理機(jī)方案開發(fā)
料理機(jī)是在榨汁機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，除了具備榨汁、打豆?jié){等基本功能外，還可以打肉餡，制作刨冰和果醬等。目前，市場上的料理機(jī)種類繁多，每臺機(jī)器的功能使用范圍也參差不齊。在料理機(jī)使用過程中，也存在諸多問題，如電機(jī)發(fā)熱、攪拌刀片故障和難于清洗等。料理機(jī)是家用小電器，使用快捷方便，深受消費者的喜愛，故家用果蔬料理機(jī)的設(shè)計和研究是目前榨汁機(jī)和料理機(jī)等家用小電器中的研究熱點。
一、料理機(jī)功能特點
1、料理機(jī)的實用性
家庭成員由于年齡段的不同，對營養(yǎng)的需求也各不一樣，同時個人的口味喜好也不盡相同。家用果蔬料理機(jī)要面向這些群體對果蔬進(jìn)行處理，需要具有較為全面的實用性。
2、料理機(jī)的安全性
家用果蔬料理機(jī)的安全性包括使用的操作安全和環(huán)保健康的食品安全。操作安全主要是使用時機(jī)器的安全性和操作者的安全性，如使用時是否漏電，高速旋轉(zhuǎn)時是否過熱，對使用的操作者是否具有傷害等。食品安全則是食品接觸性安全，由于果蔬料理機(jī)榨出汁液后消費者要直接食用，食材在被加工時與料理機(jī)內(nèi)壁和刀具直接接觸，所以料理機(jī)的材質(zhì)要能夠滿足一定的食品安全要求，如材質(zhì)可與食品直接接觸，不會引起人體有害成分的化學(xué)變化或析出有害物質(zhì)，對食物的味道也不會產(chǎn)生任何影響，這樣才能保證食物的安全性。
3、綠色健康的料理機(jī)
綠色設(shè)計(Green Design)，其內(nèi)涵為在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)，充分考慮所生產(chǎn)的產(chǎn)品對資源和環(huán)境的影響，將產(chǎn)品的可回收性、可重復(fù)利用性、可拆卸性和可維護(hù)性等環(huán)境屬性設(shè)定為設(shè)計的目標(biāo)加以重視的基礎(chǔ)上，確保產(chǎn)品的質(zhì)量、功能、開發(fā)周期和使用壽命符合有關(guān)要求，對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計，做到對環(huán)境的污染降低到最低、對能源的消耗降到最小，零部件和產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)重新利用和再生循環(huán)。在果蔬榨汁機(jī)中的綠色設(shè)計體現(xiàn)在以下3個方面。
(1)動力系統(tǒng)。傳統(tǒng)食品機(jī)械依據(jù)液壓系統(tǒng)進(jìn)行動力提供，存在噪聲污染和漏油污染等問題，甚至還會影響食品的品質(zhì)。在綠色設(shè)計的引領(lǐng)下，用電力代替石油作為動力，開發(fā)新型能源如植物油、太陽能和天然氣等作動力。
(2)機(jī)器選材方面。在綠色設(shè)計的倡導(dǎo)下，選取低耗能、低污染、低成本、易于加工、易處理和易回收的耐腐蝕無毒便于拆卸清洗的材料，因為果蔬榨汁機(jī)生產(chǎn)的食物是讓消費者直接來食用的，食品質(zhì)量關(guān)系到消費者的健康，所以選材要綠色。
(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面。要堅持綠色的理念做到易于裝配、制造和拆卸，在保證質(zhì)量的前提下，盡可能地減少零件的使用數(shù)量，在裝配和制造過程中盡可能地做到清潔生產(chǎn)、減少環(huán)境污染，延長設(shè)備壽命等。
4、料理機(jī)提高營養(yǎng)成分
細(xì)胞破壁技術(shù)，就是利用酶解法、化學(xué)方法、物理方法或幾種方法配合使用使細(xì)菌細(xì)胞壁破裂的方法。以植物細(xì)胞為例，細(xì)胞壁分為3層，即胞間層(中層)、初生壁和次生壁。這樣一層層的厚壁使水分和營養(yǎng)物不能透過。細(xì)胞破壁技術(shù)就是通過打破植物細(xì)胞壁，使水分及營養(yǎng)更好地被吸收和保持活性成分的技術(shù)，釋放植物生化素，最大限度地融合其中的膳食纖維、維生素及其他營養(yǎng)元素。
以食物料理機(jī)為例，“破壁技術(shù)”料理機(jī)通過合理定制的超高轉(zhuǎn)速，在短短數(shù)十秒內(nèi)徹底將食物攪碎至極細(xì)致，對食物細(xì)胞壁的擊碎率較高，可以打破果蔬細(xì)胞壁，釋放植物生化素，最大限度地融合果蔬中的膳食纖維、維生素及其他營養(yǎng)元素，擁有破壁技術(shù)的料理機(jī)所加工出的食材，營養(yǎng)成分可提高3～4倍，更易吸收。
二、家用果蔬料理機(jī)設(shè)計方案
家用果蔬料理機(jī)以鮮榨時令果蔬為目標(biāo)，主要對果蔬進(jìn)行榨汁和破壁。果蔬榨汁機(jī)分為3大部分:動力來源的電機(jī)為原動機(jī)部分，提供不同速度的傳動部分和執(zhí)行榨汁操作的切削攪拌部分。其工作原理為電機(jī)轉(zhuǎn)化帶來動力，變速裝置滿足不同速度的榨汁要求，利用不同的切削刀具或者混合攪拌裝置帶來不同的果蔬料理效果。根據(jù)使用情況的不同設(shè)置調(diào)速擋位，滿足不同果蔬的榨汁需求。以綠色設(shè)計為貫穿，以使用方便便捷、安全可靠為目標(biāo)，結(jié)合果蔬破壁的營養(yǎng)技術(shù)，設(shè)計家用果蔬榨汁機(jī)的主體結(jié)構(gòu)。
(1)多樣化料理功能。針對果蔬的不同特點，依據(jù)營養(yǎng)和便捷的料理方式，果蔬料理機(jī)提供了多樣化的果蔬料理擋位。有普通攪拌擋位、多汁液類果蔬擋位、一般果蔬擋位、破壁果蔬擋位和預(yù)留其他榨汁擋位。其中普通攪拌擋位，可以提供汁液的混合。破壁果蔬則是結(jié)合果蔬破壁技術(shù)的物理方法，使果蔬破壁，釋放更好的營養(yǎng)成分。
(2)方便清洗的可拆設(shè)計。在果蔬料理機(jī)的使用中，需要對機(jī)器進(jìn)行全面的清洗。果蔬料理機(jī)的清洗是否完善，影響它的使用效果。針對料理機(jī)使用后難于清洗的特點，首先在料理機(jī)選材上要選擇使用食品級易清洗的材質(zhì)，另外就是在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，采用可拆結(jié)構(gòu)，易于沖洗和清洗。
(3)刀具的多樣化。針對果蔬處理品種的多樣性，增加配置不同的刀具，使料理機(jī)可以滿足常用果蔬的混合攪拌、榨汁和破壁等多種功能。另外，不同果蔬處理采用不同的刀具，也從根本上延長了刀具的使用壽命。
三、料理機(jī)方案設(shè)計思路
料理機(jī)以單片機(jī)為控制核心，結(jié)合防溢及防干燒溢出檢查電路，溫度檢測模塊、電源電路，加熱驅(qū)動電路模塊、報警模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊，可完成各種鮮榨飲品的制作。
在該系統(tǒng)中，穩(wěn)壓電路為整個系統(tǒng)中的不同外設(shè)提供系統(tǒng)需要的電壓，單片機(jī)需要檢測按鍵電路、溫度檢測電路、防溢和防干燒電路的輸入，同時要控制加熱電路、報警電路、步進(jìn)電機(jī)電路和顯示電路這幾個模塊。加熱電路用來產(chǎn)生熱量對水和各種雜糧或干果的混合物進(jìn)行加熱；溫度檢測電路用來檢測飲品的溫度，該溫度數(shù)據(jù)用于MCU對整個系統(tǒng)的決策；防溢和防干燒電路用來檢測系統(tǒng)的水位，以保證系統(tǒng)安全可靠的工作；按鍵電路作為用戶的輸入，報警電路用作系統(tǒng)異常時報警和提示；步進(jìn)電機(jī)作為打漿的動力設(shè)備，實現(xiàn)粉碎材料的功能；顯示電路做人機(jī)交互使用，顯示工作模式，液位狀態(tài)及液體溫度，及其它相關(guān)研磨漿狀態(tài)。
1、防溢及防干燒模塊電路設(shè)計
由于料理機(jī)在工作的過程中有可能會發(fā)生溢出、干燒等情況，在這種情況下，如果機(jī)器還繼續(xù)工作，就會存在很大的安全隱患，嚴(yán)重時可能發(fā)生火災(zāi)。因此需要對料理機(jī)的水位進(jìn)行監(jiān)測。水位監(jiān)測及溢出電路的作用是以傳感器作為信息采集系統(tǒng)來控制料理機(jī)缺水時干燒及沸騰溢出等問題。
水位及溫度檢測電路采用探針模擬傳感器來檢測水位及沸騰溢出的情況，然后通過比較器輸出高低電平，這樣就可以通過單片機(jī)檢測比較器輸出電平的高低來檢測水位及沸騰時的溢出狀態(tài)；S1閉合時，給單片機(jī)一個高電平信號，表示豆?jié){溢出，開關(guān)打開時表示正常沒有溢出。同理，S2閉合時，輸入高電平表示干燒，開關(guān)打開時表示正常。當(dāng)其中任意按鈕閉合，都會引起蜂鳴器報警，提示可以關(guān)閉電源了。
2、加熱模塊和磨漿模塊設(shè)計
加熱電路的作用是通過加熱管把磨成粉末的食材煮熟，本設(shè)計使用的加熱器功率為800w磨漿電路的作用是通過電機(jī)把食材拌成粉末。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速很高，為了避免其連續(xù)工作容易造成損壞，本設(shè)計采用的是間歇性打漿的方式。加熱電路的工作原理是單片機(jī)發(fā)出信號，通過三極管Q2進(jìn)行放大信號，然后啟動繼電器RL1，繼電器RL1獲得電流后吸附貼片，從而形成加熱電流回路，使加熱電路開始工作。打漿電路的工作原理是單片機(jī)發(fā)出信號通過三極管Q3對信號進(jìn)行放大，然后啟動繼電器RL2，繼電器RL2獲得電流后吸附鐵片，從而形成打漿電流回路，使打漿電路開始工作。
3、電源模塊設(shè)計
電源模塊由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。其中，電源變壓器TR1是將電網(wǎng)提供的220V交流電壓轉(zhuǎn)換成為各種電路設(shè)備所需的交流電壓；整流電路對次級輸出的交流電進(jìn)行橋式整流，經(jīng)過濾波電容的濾波輸入到7812穩(wěn)壓芯片中去，從7812上出來的電壓經(jīng)過濾波電容后就為12V直流電，該電壓供給步進(jìn)電機(jī)和加熱電路，同時該電壓被輸入到三端穩(wěn)壓器7805上，再濾波后就得到5V的直流電源，該電壓供給MCU和防干燒電路等外設(shè)使用。
報警模塊是由一個三極管Q1、一個電阻R5及一個蜂鳴器LS1所構(gòu)成。報警模塊電路的工作流程就是當(dāng)料理機(jī)工作完成時或是水位檢測不符標(biāo)準(zhǔn)時，單片機(jī)會根據(jù)P1口發(fā)來的高電平信號繼而向P1.5接口發(fā)出信號，并通過三極管Q1使得信號的功率被放大，最終使蜂鳴器報警發(fā)出通知。
當(dāng)料理機(jī)煮漿過程中，由于溫度大，會使飲品中的酸性物質(zhì)產(chǎn)生大量的泡沫，影響正常煮漿工作，為了不停止工作，節(jié)省大量時間，所以需要一個主動的消泡裝置。在電動機(jī)的主軸上按掛兩個金屬棒，金屬棒采用銅制的金屬材料，其導(dǎo)電性能優(yōu)，并且在多次試驗下的數(shù)據(jù)表明，金屬棒裝設(shè)在防溢電極下面2.5厘米處，它的消泡效果最好，這樣就完成了主動消泡裝置的設(shè)計。
四、料理機(jī)控制程序設(shè)計
1、料理機(jī)主程序設(shè)計
料理機(jī)的主程序是整個系統(tǒng)工作流程的控制和決策者，主要通過檢測水位傳感器、溫度傳感器的輸入，來控制步進(jìn)電機(jī)、加熱器、顯示屏和蜂鳴器的輸出，從而達(dá)到使整個系統(tǒng)有條不紊運(yùn)行的目的。主程序的流程圖如圖6所示，以豆?jié){為例。
從流程圖中可以看出，系統(tǒng)上電之后首先初始化相關(guān)外設(shè)，這些外設(shè)包括蜂鳴器、LCD顯示、加熱器、溫度傳感器等。在初始化外設(shè)完畢后，需要打開外部中斷0和外部中斷1，這是檢測飲品溢出和干燒的必要條件。之后系統(tǒng)會檢測水位異常情況，如果系統(tǒng)檢測到的水位過高或者過低，LCD上會提示用戶加水或者減水讓水位達(dá)到正常水平；若水位正常，系統(tǒng)會檢測用戶是否按下開始鍵，這樣做的目的是為了讓用戶對往豆?jié){機(jī)中加的水進(jìn)行確認(rèn)，在用戶按下了開始鍵之后，系統(tǒng)會檢測用戶是否通過按鍵選擇好了要制作飲品的濃度；濃度選擇完畢后，系統(tǒng)會根據(jù)用戶選擇的飲品濃度來給定一個打漿次數(shù)并把該次數(shù)寫入變量中去，之后開始加熱水到80度；在水溫達(dá)到80度后，系統(tǒng)會關(guān)閉加熱，開始控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)動來帶動刀片打漿，打漿指定圈數(shù)后，系統(tǒng)再次將水溫加熱到80度，之后打漿次數(shù)變量減1，然后又關(guān)閉加熱，繼續(xù)打漿、加熱，變量減1……，這樣反復(fù)進(jìn)行直到打漿次數(shù)變量減到0，說明豆?jié){制作完畢了，之后系統(tǒng)關(guān)閉打漿和加熱，然后LCD顯示打漿完成，蜂鳴器發(fā)出提示音。
2、料理機(jī)按鍵驅(qū)動設(shè)計
在本設(shè)計中，按鍵用來獲得用戶的輸入，主要表現(xiàn)為用戶水位的確認(rèn)和豆?jié){制作模式的選擇。本設(shè)計使用的是獨立按鍵，其編程比較簡單，程序流程圖如圖7示。
從圖中可以看出，按鍵檢測函數(shù)最重要的一個部分就是去抖，這是因為假如有按鍵按下，理想的情況是直接從高電平跳躍到低電平，但是因為人手在按按鍵的過程中會存在抖動，或者說由于按鍵本身的特性，在人按它的過程中，或多或少的都會存在抖動現(xiàn)象，使得在按鍵按下的過程中，整個電平中會有很多抖動，所以如果不去抖，就會使得檢測到的按鍵狀態(tài)不正確，產(chǎn)生誤操作。一般情況下，按鍵在開始按到穩(wěn)定大概需要5~10ms才能穩(wěn)定，本系統(tǒng)加入的去抖延時為5ms。
總結(jié)
本文結(jié)合果蔬料理機(jī)的市場需求和使用功能，充分分析了家用果蔬料理機(jī)的使用市場需求目標(biāo)。融合各種設(shè)計方法和設(shè)計思路，以實用、安全、綠色和營養(yǎng)為目標(biāo)，設(shè)計出了一種能方便快捷地獲取果汁、清洗方便和使用安全的家用小型果蔬料理機(jī)。在果蔬料理機(jī)的主體結(jié)構(gòu)中，增加多樣化料理功能的擋位設(shè)計，為方便清洗采用了局部可拆的結(jié)構(gòu)設(shè)計，又對料理果蔬所用的刀具進(jìn)行了多樣化處理，達(dá)到了家用果蔬料理機(jī)使用的目的。
介紹了一種基于單片機(jī)的全自動料理機(jī)的原理及系統(tǒng)軟硬件設(shè)計，該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為核心控制器，運(yùn)用電加熱原理和聲光報警等系統(tǒng)，可實現(xiàn)水溫加熱，飲品打磨，自動報警等功能以及良好的人機(jī)交互界面，具有使用簡單，穩(wěn)定性好，功耗低等特點。
以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的家用料理機(jī)方案設(shè)計詳情。如果您有果蔬機(jī)的電子功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的開發(fā)能力涵蓋了PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)等軟硬件設(shè)計。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS方案開發(fā)、藍(lán)牙音頻開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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