文档介绍：中国地质大学(武汉)
2011~2012年度机电学院大学生课余科研创新计划
傻瓜电饭煲说明书
作品名称:傻瓜电饭煲
项目类型:机械类
设计者:姜又强、胡飞晗、刘权威、包国强
指导老师:严彬
所在单位:机电学院072104班
一、设计背景
现实生活中,还有许多人都不会做饭,特别是现在的许多独生子女,由于从小享受着父母的照顾,衣来伸手,饭来张口,在他们长大后就缺少独立的能力,好多人甚至不会做一餐饭;另外现在有很多像农家乐这样的供大家进行聚会的地方,这些地方可以自己做饭,但来这里的人不一定每个人都会做饭;针对这些现象,我们构想了傻瓜电饭煲,可以让不会做饭的人也能做出香喷喷的米饭来。
二、项目简介
我们先通过网络调查和生活经验得到米与水量的不同比例得到的米饭的不同干稀度,首先设置要煮的饭的干稀度,然后在电饭煲上设置一个称重传感器,和电子秤比较类似,称重传感器的居里点高于锅底最高温度以保证传感器不受温度影响,加入米后,传感器就会把米的重量的信号转化为数字信号传入到单片机内,单片机会根据所选干稀度的数字信号得出所需水的高度的数字信号,然后把所需水的高度显示在显示屏上,然后根据显示屏的刻度加入水。
三、设计方案
1、结构方案设计
方案一:
使用称重传感器放置于电饭煲的发热盘上,当将米加入内胆后称重传感器会得到米的重量并将这一信息传输到MCS-51单片机内,经过单片机内置程序处理后得到,需要水的高度,然后MCS-51单片机将这一信号转化为模拟信号显示在显示屏上。
优点:原理简单,结构简洁,制作方便,经济实惠。
缺点:称重传感器放在发热盘的弹簧上,做饭时温度达到103±2摄氏度左右会影响到传感器的性能,严重的话会导致传感器损坏。
傻瓜电饭煲
称重传感器位置
显示屏
方案二:
重量控制系统:
如下图所示,1装置是蓄水装置,是固定的。2装置是放米的容器,并且它就像活塞一样能上下移动,1和2之间用弹簧连接。
使用前先将1装置中放满水,当向2容器中放入米时,由于米饭的重量会使得容器2下降, 1装置中的水便流入容器2中,从而起到控制水的加入量作用。并且只要按照米和水间的关系,合理的计算出装置1和2的体积,便能达到在合理的米饭中加入适量的水的目的。
优点:结构简单,便于设计和生产制造,由于避免了电子方面的影响,所以成本低,并且操作也比较简单。
缺点:由于制作好后就没法改善其性能,所以当某种因素使得其产生误差时,比较难以改善其性能。
方案三:
在煲体与内胆顶部开口接触的地方隔120度放一个传感器共放三个传感器,用来测量内胆与煲体之间的压力。放置三个是为了三个点测量结果综合起来能更准确反映压力值,以防止因为内胆放置的不均匀导致压力值测量误差很大。通过测得的米量输入到单片机进行处理后将得到的需要水量输出并显示在显示屏上。
通过综合对比,我们选择了方案一,其理由如下:方案二的方法虽然简单,但是这样制作的电饭煲会使其体积增大许多,并且下面的平衡弹簧会影响到发热盘与内胆的接触,影响加热效果;方案三中测量米量的传感器虽然避免了承受高温,但由于电饭煲中的开关结构中的弹簧会影响到压力传感器的读数。而方案一中的称重传感器放在与内胆接触的弹簧上,不会带来测量误差以及方案二中的缺点,另外经过我们在网上搜索资料发现压电式压力传感器的工作温度一般能达到150度左右(压电式压力传感器如下图所示),因此这也就解决了传感器在高温下的影响。
四、选择传感器
1、压力传感器
力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。在了解压阻式力传感器时,我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路
半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片表面形成半导体变形压力,通过外力(压力)使薄片变形而产生压电阻抗效果,从而使阻抗的变化转换成电信号。
静电容量型压力传感器,是将玻璃的固定极和硅的可动极相对而形成电容,将通过外力(压力)使可动极变形所产