本發明涉及一種煎藥裝置,尤其涉及一種可以針對不同中草藥處方分別配置相應煎煮方法的能實現自動煎藥的煎藥壺,屬于醫藥設備領域。
背景技術:
中藥副作用小,不易形成抗藥性,能做到標本兼治。隨著社會的發展,人們健康意識的提高,越來越多的患者青睞于中醫治病。中藥藥液的藥效的高低,取決于煎煮方法是否得宜,即如何掌握火候和控制時間;不同中草藥處方,往往需要與之相適配的煎煮方法,即使是中醫人員,往往也需要多年的經驗積累,才能煎出藥效高的藥液。患者取回中草藥后往往自行煎煮,如在燃氣灶上、電磁爐上,患者不停地調整火力,主要是防止溢流和煎糊,耗費大量的精力和時間;又由于不知如何控制火力和煎煮時間,提高藥液的藥效,使得所煎煮的藥液的藥效往往不高。為此,亟需開發一種煎藥壺,煎藥時獲取與中藥處方相適應的煎煮程式,并依煎煮程式完成浸藥、升溫、煎煮和降溫,自動煎煮中草藥,患者無需參與。
技術實現要素:
本發明的目的是針對現有技術中存在的問題,提供一種煎藥壺,該煎藥壺配置有熱電偶和壺控制器,壺控制器獲取與中藥處方要求相對應的煎煮程式;壺控制器根據煎煮程式中溫度的設定值,生成煎煮所需火力大小的控制信號,操縱加熱裝置改變火力,完成浸藥、升溫、煎煮和降溫,煎煮程式被執行完,完成煎藥,患者無需參與。
本發明的一種煎藥壺,其設計要點在于,所述煎藥壺包括:
壺本體和壺蓋,用于煎煮中草藥,所述壺本體包括壺底部和壺身部,所述壺底部內置檢測孔,壺身部的頂部設有壺口,壺蓋和壺口相蓋合;
熱電偶,用于檢測壺底部的溫度,所述熱電偶和檢測孔裝配;
壺控制器,用于煎煮控制,壺控制器獲取與被煎中草藥的煎煮要求相對應的煎煮程式,煎煮程式被配置有與時間相關聯的溫度的設定值;在每個控制周期,壺控制器從煎煮程式中獲取溫度的設定值,基于熱電偶所檢測的壺溫度的測量值及溫度的設定值進行處理,生成包括煎煮所需火力大小的控制信號,并將該控制信號發送給用于加熱煎藥壺的加熱裝置,加熱裝置基于所接收的控制信號調整火力大小,使壺溫度的測量值達到溫度的設定值,直至煎煮程式被壺控制器執行完,完成中草藥煎煮。
在具體實施過程中,本發明的煎藥壺還有如下進一步優選的技術方案。
作為優選地,所述煎煮程式包括程式表;
所述程式表被配置有與時間相關聯的溫度的設定值,由多個程式步構成,所述程式步包括時間的設定值和溫度的設定值。
作為優選地,所述煎煮程式還包括程式參數,程式參數包括用于修正壺溫度的控溫偏差的溫度偏移值;
在每個控制周期,使壺溫度的測量值達到從煎煮程式中獲取的溫度的設定值與溫度偏移值的和值。
作為優選地,所述檢測孔沿徑向布置,由壺底部的邊緣沿徑向向內延伸并終止于壺底部的中部,熱電偶的測量端和檢測孔的盲端部相貼合,檢測壺底部中部的溫度。
作為優選地,所述熱電偶的測量端的相對端設置彈性件,彈性件處于被壓縮的狀態,以使熱電偶的測量端和檢測孔的盲端部充分貼合。
作為優選地,所述煎藥壺還包括溢流傳感器,用于檢測煎藥壺的溢流狀態。
作為優選地,所述壺控制器采集溢流傳感器的檢測信號,基于溢流傳感器的檢測信號,當確定發生溢流狀態時,壺控制器生成包括使所需煎煮火力減小的控制信號,并將該控制信號發送給所述的加熱裝置,直至溢流狀態消除;或者,
所述壺控制器減小煎煮程式中的溫度偏移值的設定值,或/和減小煎煮程式中與溢流發生相對應的程式步的溫度的設定值,使所需煎煮火力減小,直至溢流狀態消除。
作為優選地,所述煎藥壺壺身部的頂部設置沿周向延伸并環繞一周的翻邊部,該翻邊部位于壺口的外部,用于收集煎煮過程中溢出的液體。
作為優選地,所述溢流傳感器選用熱電偶,其和翻邊部固定,該熱電偶的檢測端部位于翻邊部的內側,和位于壺蓋上的沿徑向布置的溢流孔相對;或者,
所述溢流傳感器為用于泡沫探測的超聲波傳感器或光電傳感器,被設置在煎藥壺的上方,其檢測端部和設置于壺蓋上的窗口相對。
作為優選地,所述煎煮程式的程式表包括多個程式步,所述程式步構成中草藥在煎煮過程中必需的浸藥階段、升溫階段、煎煮階段。
本實施方式的煎藥壺被配置有熱電偶、壺控制器及內置于壺控制器的煎煮程式。煎藥壺和加熱裝置通信連接,操縱加熱裝置產生煎藥所需的火力。熱電偶被裝配在壺本體的壺底部,以檢測壺底部中心處的溫度。煎煮中草藥時,壺控制器獲取與被煎中草藥處方要求相對應的煎煮程式,基于該煎煮程式,在每個控制/采樣周期,壺控制器采集熱電偶所檢測的壺溫度的測量值及從煎煮程式中獲取溫度的設定值,基于壺溫度的測量值和溫度的設定值進行運算處理,生成與煎煮所需火力大小相對應的控制信號,并將該控制信號發送給加熱煎藥壺的加熱裝置,加熱裝置的控制器基于接收的控制信號生成控制信號調整該加熱裝置的火力,使熱電偶所檢測的壺溫度的測量值達到從煎煮程式中獲取的溫度的設定值,壺控制器操縱加熱裝置的火力大小,使壺溫度的測量值達到設定值,自動煎煮中草藥,直到煎煮程式被執行完,完成中草藥的煎煮,整個煎煮過程中不需要用戶參與,用戶有無煎煮知識及技能,均可以煎煮出高藥效的中藥湯劑。另外,熱電偶的測量端部被設置在壺底部的中心部,檢測壺底部中心處的溫度,更能反應壺需要控制的溫度,提高溫度檢測的精確性。
有益效果
煎藥壺自動煎煮中草藥,藥液的藥效高,用戶無需參于。煎藥壺被配置有熱電偶和壺控制器。煎藥壺和加熱裝置通信連接,操縱加熱裝置產生煎藥所需的火力。熱電偶被裝配在壺本體的壺底部。煎煮中草藥時,壺控制器獲取與被煎中草藥處方煎煮要求相應的煎煮程式,基于該煎煮程式,在每個控制周期,壺控制器采集熱電偶所檢測的壺溫度的測量值及從煎煮程式中獲取溫度的設定值,基于壺溫度的測量值和設定值進行運算處理,生成煎煮所需火力大小相應的控制信號,并將該控制信號發送給加熱裝置,加熱裝置的控制器基于接收的控制信號生成控制信號調整該加熱裝置的火力,使熱電偶所檢測的壺溫度的測量值達到設定值;壺控制器操縱加熱裝置的火力,使壺溫度的測量值達到設定值,自動煎煮中草藥,直到煎煮程式被執行完,完成中草藥的煎煮,整個煎煮過程中不需要用戶參與,用戶有無煎煮知識及技能,均可以煎煮出高藥效的中藥湯劑。
附圖說明
圖1一種煎藥壺的結構示意圖。
圖2煎藥壺的分解示意圖。
圖3煎藥壺的一種應用狀態示意圖。
圖4煎藥壺的另一種應用狀態示意圖。
圖5控制器的原理框圖。
其中,100-煎藥壺,110-壺本體,111-壺底部,112-壺身部,113-壺口,114-翻邊部,115-檢測孔,116-固定孔,117-堵頭,118-彈性件,120-壺嘴,130-壺蓋,131-蓋體部,132-提手部,133-凸緣部,134-溢流孔,135-窗口,140-把手,141-空腔,150-熱電偶,160-溢流傳感器,170-控制器。
具體實施方式
為了闡明本發明的技術方案及技術目的,下面結合附圖及具體實施方式對本發明做進一步的介紹。本發明實施例中有關方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后等)僅用于解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關系、運動情況等,如果該特定姿態發生改變時,則該方向性指示也相應地隨之改變。
本實施方式的一種煎藥壺,如圖1-圖2所示,所述煎藥壺100包括壺本體110、壺嘴120、壺蓋130、把手140、熱電偶150、溢流傳感器160、控制器170以及內置于控制器的煎煮程式。
所述壺本體110,如圖2所示,包括圓形的壺底部111及壺身部112,所述壺底部111和壺身部112相固定,構成上端開口的容器,用于容納液體。所述壺底部111和壺身部112一體成型,材質為陶,也可以選用瓷。壺身部112的頂部設置由內表面向內延伸凸臺,該臺階環繞一周,構成壺口113。壺身部112的頂部設置向上延伸且向外傾斜的翻邊部114,翻邊部114沿壺身部的頂部環繞一周,該翻邊部114位于壺口113的外部側,用于收集煎煮過程中溢出的液體,避免溢出的液體灑落,以影響藥效不足。翻邊部114上設置有用于固定溢流傳感器的固定孔,如圖3所示。所述壺嘴120為內置有用于液體流通的通道的殼體,通道的直徑從壺嘴的進口端到出口端逐漸縮小。所述壺嘴120的進口端部和壺身部112固定,位于壺身部112的中部偏上處,壺嘴120和壺身部112相連通,以方便傾倒藥液。把手140呈耳子狀,把手140內置有用于裝配壺控制器170及供電電池的空腔141。把手140和壺身部112相固定,位于壺嘴120的相對側。所述壺底部111的內部被設置用于容納熱電偶150的檢測孔115。檢測孔115沿徑向布置,檢測孔115由壺底部的邊緣沿徑向向內延伸,并終止于壺底部的中部。檢測孔115的自由端部被設置用于裝配堵頭的固定孔116,固定孔116和檢測孔115共軸線,位于壺底部111的邊緣。
所述壺蓋130,如圖2所示,包括圓盤形的蓋體部131和提手部132,提手部132和蓋體部131的頂部相固定。所述蓋體部131下底面的邊緣處設有凸緣部133,凸緣部133環繞一周。凸緣部133的外徑和壺口113的內徑相配合。所述蓋體部131的邊部上設置溢流孔134,溢流孔134沿徑向布置。溢流孔134位于凸緣部133的上方。溢流孔134用于壺本體內的液體溢流和回流,以及用于溢流傳感器160更精確地檢測溢流狀態。
所述熱電偶150的測量端位于其一端部。熱電偶150插入檢測孔115內,熱電偶150的測量端和檢測孔115的盲端部相貼合,用于檢測壺底部中部的溫度。構成彈性件118的彈簧、堵頭117依次裝配于固定孔116內,堵頭117和固定孔116固定,熱電偶150、彈性件118和堵頭117依次相貼合,彈簧118處于被壓縮狀態,使得熱電偶150的測量端和檢測孔115的盲端部緊緊相貼合,以利于可以更精確地檢測壺底部的溫度。
所述溢流傳感器160選用熱電偶。該熱電偶和翻邊部114上的固定孔相裝配并固定,該熱電偶的檢測端部位于翻邊部114的內側,與位于壺蓋130上的溢流孔134正相對。可以理解為,當蓋壺蓋130時,需使壺蓋130上的溢流孔134和用于溢流檢測的熱電偶的檢測端正相對。如此布置,當煎藥壺100發生溢流時,煎藥壺100內的液體首先從溢流孔134流出,熱電偶的檢測端部可以及時地接觸到溢流出的液體,熱電偶的溫度發生突變,熱電偶所檢測的溫度曲線上形成突變臺階,據此可以用于判斷煎藥壺100發生了溢流狀態。因而,采用熱電偶可以檢測煎藥壺的溢流狀態,但是必需是煎藥壺內的液出溢流后,才能檢測到溢流狀態。
所述壺控制器170為煎藥壺的控制中心。所述熱電偶150、溢流傳感器160和壺控制器170分別電連接。壺控制器170和供電電池被裝配于把手140的空腔141內。本實施方式的煎藥壺100需要和外部加熱裝置配合使用,煎藥壺100和加熱裝置通信連接,以將所需火力大小的控制信號發送給加熱裝置。優選無線通信連接,方便于煎藥壺的使用。所述加熱裝置用于加熱煎藥壺100,其可以是燃氣灶、電阻爐或電磁爐等中的任一種被配置有火力信號接口的加熱器。加熱裝置基于所接收的來自煎藥壺100的控制信號,啟動點火,調整火力的大小,以使煎藥壺溫度(以下簡稱壺溫度)的測量值達到設定值。在煎煮中草藥時,壺控制器170獲取與中草藥處方煎煮要求相適應的煎煮程式,煎煮程式被配置有與時間相關聯的溫度的設定值。在每個控制/采樣周期,壺控制器170采集熱電偶150所檢測的壺溫度的測量值及從煎煮程式中獲取的溫度的設定值,基于壺溫度的測量值及溫度的設定值進行運算處理生成包括所需火力對應的控制信號,壺控制器170將該控制信號發送給加熱裝置,加熱裝置基于所接收的控制信號調整該加熱裝置火力的大小,以使壺溫度的測量值達到溫度的設定值,直至煎煮程式被壺控制器執行完,完成中草藥煎煮,整個煎煮過程,自動完成,患者無需參與。
需要說明的是,所述檢測孔115還可為其端面呈矩形的孔。熱電偶150被封裝成片狀,熱電偶150的端面和檢測孔115的端面形狀相配合。該熱電偶150的測量部被設置在熱電偶的上表面。將熱電偶150插入到檢測孔115的內部,熱電偶150的下表面和檢測孔115的下內壁面之間設置彈性件118,如彈片,彈性件處于被壓縮的狀態,使熱電偶150的測量部和檢測孔115的上內壁面相緊緊貼合。此外,所述熱電偶150的測量部還可以被設置在熱電偶的下表面,熱電偶150裝于檢測孔115內,熱電偶150的上表面和檢測孔115的上內壁面間設置彈片;另外,熱電偶150的測量部還可以被設置在熱電偶的側面,熱電偶150和檢測孔115裝配,熱電偶150測量部的相對側面和檢測孔115的側壁之間設置彈片,以使熱電偶150的測量部和檢測孔115緊緊貼合,提高溫度檢測的精確性。
所述壺控制器170,如圖5所示,包括微處理器、存儲器、傳感器電路、網絡模塊、顯示接口模塊、按鍵接口模塊、無線收發模塊、信號接口模塊,以及內置于存儲器的煎煮程式。所述存儲器、傳感器電路、網絡模塊、顯示接口模塊、按鍵接口模塊、無線收發模塊、信號接口模塊分別和微處理器電連接。液晶屏經顯示接口模塊和壺控制器170電連接;移動終端,如手機、平板電腦等,經網絡模塊和壺控制器170建立通信連接;熱電偶150、溢流傳感器160經傳感器電路和壺控制器170分別電連接;按鍵模塊經按鍵接口模塊和壺控制器170電連接。壺控制器170通過信號接口模塊或無線收發模塊與加熱裝置建立通信連接,用于將包括所需火力大小對應的控制信號發送給加熱裝置,操縱加熱裝置點火、調整火力及熄火。煎煮程式被存儲于壺控制器170內置的存儲器內。所述按鍵模塊、移動終端,根據需要可以選配其中的一種或兩種,本實施方式中優選按鍵模塊和移動終端。所述按鍵模塊被設置在把手120上。按鍵模塊上設有“點火”、“熄火”、“增大”、“減小”、“確認”鍵,移動終端的應用軟件界面上也設有“點火”、“熄火”、“增大”、“減小”、“確認”鍵,用于手動操縱煎藥壺100產生點火、熄火、增大火力、減小火力的控制信號以及修改煎煮程式。
其中,所述煎煮程式,包括程式表和程式參數。程式表被配置有和時間相關聯的溫度的設定值,為由時間的設定值和溫度的設定值所構成的數據表。程式表包括多個程式步,其構成煎煮過程中所需的浸藥階段、升溫階段、煎煮階段和降溫階段。程式表中時間的設定值將持續到整個煎煮周期,涵蓋浸藥、煎煮、到最后熄火。程式參數包括一個、二個或多個參數,程式參數與程式表相關聯,配合使用,修改程式參數可以優化壺控制器170對煎煮過程的控制。煎煮程式被存儲在壺控制器170的存儲器內。具有中草藥知識及煎煮技能的用戶或中藥師通過移動終端、按鍵模塊人機交互界面可以自行修改和定義所需的煎煮程式,修改完成后的煎煮程式可以存儲于存儲器。一種可選的煎煮程式的程式表和程式參數如下所示,其中程式表包括7個程式步,程式步包括“溫度”及“時間”的設定值。
程式表:
程式參數:
保溫溫度(/℃):50;
溫度偏移值(/℃):5;
控溫容差(/%):2
采樣周期(/s):10。
所述“程式表”中包括“溫度”及“時間”。其中,“溫度”表示在煎煮過程中壺底部要達到的溫度,可選地指壺底部內表面要達到的溫度。“時間”表示在該程式步的時間段內溫度由上一程式步溫度的設定值逐步變化到該程式步溫度的設定值,可選用斜坡變化,適于描述“溫度”變化的快慢,如煎煮升溫的快、慢;需要說明的是,對于第1程式步,其上一程式步溫度的設定值理解為加熱前熱電偶所檢測的壺底部的溫度,也可以理解為取值該第1程式步溫度的設定值,對于前一種理解,在第1程式步前還需要再加一個用于升溫的程式步,該程式步溫度的設定值與所述第1程式步相同。
所述“程式參數”包括“保溫溫度”、“溫度偏移值”、“控溫容差”、“采樣周期”。“保溫溫度”表征中草藥煎煮完成后藥液需要被維護的溫度,以使藥液適合于服用。“溫度偏移值”表征對壺溫度的控溫偏差進行修正的修正參數,用以修正熱電偶控制的壺溫度(壺底部內表面)相對于溫度設定值的偏差,以使煎藥壺被加熱的溫度與期望的設定溫度相一致。造成熱電偶產生控溫偏差的因素包括:檢測孔的位置、壺底部熱阻的大小、熱電偶本身的差異、熱電偶裝配偏差、熱電偶老化鈍化、以及煎藥壺本身的差異(如厚、薄、材質)等等。熱電偶檢測的壺溫度的測量值在數值上與從程式表中獲取的溫度的設定值與溫度偏移值的和值相一致,這樣煎藥壺被加熱的溫度(底部內表面)達到溫度的設定值。例如,煎藥壺底部內表面的期望溫度為100℃,將溫度的設定值取值為100℃,由于熱電偶被裝配在位于壺底部內表面下方的檢測孔內,壺底部內表面與檢測孔間存在的熱阻較大,則當熱電偶的檢測溫度為100℃時,壺底部內表面的溫度小于100℃,可能為98℃,沒有達到設定溫度,即存在2℃的偏差,這個溫度偏差可以通過溫度偏移值來修正,將溫度偏移值設為2℃。在此狀態下,溫度的設定值為100、溫度偏移值為2℃,則熱電偶的檢測溫度應為102℃,當熱電偶檢測的溫度達到102℃時,壺底部內表面的溫度達到設定的溫度100℃,即達到期望溫度。例如,當更換了熱電偶,由于熱電偶本身的差異、裝配偏差,使得煎藥壺的熱工況發生了變化,使用前需要對煎藥壺進行調式,以使程式表適用于新工況的煎藥壺。一種可選的調式方法,如,在某一溫度設定值t0下加熱煎藥壺,采用高一級別的測溫計測量壺底部內表面的溫度值t1,調整加熱裝置火力的大小,使t1和t0相等,此時熱電偶所檢測的壺溫度的測量值為tc,所述壺溫度的測量值tc與溫度設定值t0間的差值作為溫度偏移值的初始設定值。此外,溫度偏移值還可以用于調整煎煮程式中各程式步溫度的設定值,如,溫度偏移值增加2℃,相當于煎煮程式中各程式步溫度的設定值增加2℃。修改溫度偏移值的設定值,可以使同一程式表適用于不同厚度、不同材質的煎藥壺;以及可以修正熱電偶的裝配偏差及熱電偶本身的差異,以使程式表適用于煎藥壺。“控溫容差”表征煎藥壺的被控目標溫度相對于煎煮程式中溫度設定值的波動幅度;例如,控溫容差為2%,表示壺控制器允許壺溫度的測量值(即被控目標溫度)和溫度設定值間的波動范圍的最大偏差的相對值為2%,比如:若溫度的設定值為100℃、控溫容差為2%,則壺溫度的測量值(即被控目標溫度)在98-102℃之間,則認為壺溫度的測量值和溫度的設定值相當,也即壺溫度的測量值達到設定值。溫度偏差的相對值在此定義為:溫度偏差的相對值=abs(溫度的測量值-溫度的設定值)/溫度的設定值*100%。“采樣周期”表征壺控制器從程式表中獲取溫度的設定值以及從熱電偶獲取壺溫度的測量值的時間間隔,即壺控制器對壺實施控制的頻繁程度。采樣周期被設置的越小,控制就越精確。
本實施方式的煎藥壺100被配置有熱電偶150和壺控制器170,所述煎藥壺100和加熱裝置配合用,加熱裝置對煎藥壺100加熱,煎藥壺100操縱加熱裝置,使加熱裝置產生煎藥壺所需大小的火力。所述加熱裝置可以為燃氣灶、電阻爐、電磁爐中的一種。該加熱裝置被配置有加熱控制器,加熱控制器內置無線收發模塊或火力接口模塊。煎藥壺100的無線收發模塊和加熱裝置的無線收發模塊通過無線信道建立通信連接,用于向加熱裝置發送控制信號及接收加熱裝置的反饋信號,實現煎藥壺100和加熱裝置協同工作。
接下來,將以上述提及的煎煮程式(不設置溫度偏移值參數)、加熱裝置選用電阻爐為例,將本實施方式的煎藥壺100自動煎煮中草藥的操作流程,以及煎煮原理和控制過程,分別作如下所述。
煎藥壺100的操作方法
s1:煎藥壺準備。將煎藥壺100置放在電阻爐上,采用無線信道使煎藥壺100和電阻爐建立通信連接。
s2:中草藥入壺。將煎藥壺100的壺蓋130打開,把準備好的中草藥放入煎藥壺內,蓋上壺蓋。
s3:煎煮程式選擇。通過煎藥壺100上的按鍵模塊選取與待煎煮中草藥處方要求相適配的煎煮程式,壺控制器170從其內存儲器中讀取相應的煎煮程式。
s4:點火煎煮。煎藥壺100被設有“自動”和“手動”兩種煎煮方式,默認為“手動”煎煮方式。選擇“自動”煎煮方式,觸按“點火”鍵,壺控制器170操縱電阻爐即刻點火,或者由時間驅動(即預約方式)操縱電阻爐點火;電阻爐接通電源,被“點火”,電阻爐加熱煎藥壺。
s5:煎煮完成。煎煮程式的時間被壺控制器170執行完,煎煮過程完成,完成中草藥煎煮。壺控制器170生成控制信號觸發轟鳴器發出報警,告知用戶取藥液。若未選取保溫功能時,壺控制器170生成控制信號操縱電阻爐關閉電源;若選取保溫功能,用戶長時間不取藥液,壺控制器170將依照程式參數中的“保溫溫度”的設定值,操縱電阻爐對煎藥壺100加熱,使煎煮溫度的測量值和保溫溫度的設定值相當,以使煎煮好的藥液的溫度維持在用戶所需的溫度。
煎煮方法和控制過程
煎煮程式包括程式表和程式參數。所述程式表為由時間和溫度所構成的表格,包括多個程式步,程式步的數量根據煎煮需要進行確定,無具體要求。程式表涵蓋中草藥在煎煮過程中必需的浸藥階段、升溫階段、煎煮階段和降溫階段。為了提高中藥藥液的藥效,有的中藥處方要求常溫浸藥,有的要求在某溫度范圍內浸藥,有的要求緩慢升溫到最高溫度,有的要求武火煎煮,有的要求文火煎煮等等,均可以通過程式表中的時間和溫度的設定值來實現。煎煮程式的程式表的制定和修改需要在中藥師的指導下進行,或由中藥師制定。本實施方式煎煮程式的程式表,以表格形式存在,非常方便于參數修改,針對不同的中草藥處方,設定相對應的程式表,有利于煎煮出藥效更高的藥液。
所述煎煮程式的程式表包括7個程式步,各個程式步均包括溫度和時間的設定值。其中第1程式步,對應浸藥階段,浸藥溫度為35℃,浸藥時長為30min;第2-第3程式步,對應升溫階段,第2程式步較快速升溫,經歷3分鐘從35℃升高到95℃,第3程式步的較第2程式步緩慢升溫,經歷2分鐘從95℃升高到105℃,設置合適的升溫速率,可以減少在升溫過程中產生的泡沫,避免溢流發生;第4-第6程式步,對應煎煮階段,萃取中草藥的有效成分,第4程式步的煎煮溫度為105℃、煎煮時長10min,第5程式步經歷1分鐘將溫度從105℃降到100℃,第6程式步的煎煮溫度為100℃、煎煮時長10min;第7程式步,對應降溫階段,歷經5分鐘將溫度從100℃降低到70℃,使煎煮的藥液以一定的降溫速率降溫。需要說明的是,中草藥處方若是不要求完成煎煮的藥液以一定的速率降溫,可以不設值第7程式步。在每個采樣周期,壺控制器170采用插值法從程式表中獲取溫度的設定值,可以理解為,壺控制器170根據采樣周期,如10s,將當前程式步的時間設定值對應的時間段劃分為多個對應的小時間段,每一小時間段對應于一個采樣周期,并依據上一程式步溫度的設定值和當前程式步溫度的設定值,采用插值法獲取各個采樣周期對應的溫度的設定值。如采用線性內差值法取值,各程式步的溫度將由上一程式步溫度的設定值斜坡變化到該程式步溫度的設定值,即斜坡變化;對于第1程式步可以視為其上一程式步溫度的設定值和該第1程式步溫度的設定值相同,以統一獲取溫度設定值的方法。此外,所述線性內插值法還可以由多項式插值、牛頓插值或其它插值方法進行替代,使各程式步間溫度平滑過度替代斜坡變化。如以第2程式步的線性內插值法取值為例,說明如何從程式表中獲取溫度的設定值,假設采樣周期10s,第2程式步的第9個控制/采樣周期,即第90s,對應于第2程式步的1分30秒處,采用線性內插法從第2程式步獲取在該第9個控制周期的溫度的設定值為65℃。
在自動煎煮過程中,所述壺控制器170基于所獲取的煎煮程式,依次執行程式表的各個程式步,操控電阻爐的火力,加熱煎藥壺,使壺溫度的測量值達到溫度的設定值,自動煎煮中草藥,直到程式表被依次執行完,完成中草藥的煎煮,在煎煮的過程中,用戶無需參與煎煮火力及時間的控制。
壺控制器170執行第1程式步。第1程式步為浸藥階段,在每個控制/采樣周期,壺控制器170從第1程式步中獲取溫度的設定值,以及采集熱電偶150的檢測信號,獲取壺溫度的測量值,基于壺溫度的測量值和設定值,生成控制信號,操縱電阻爐的火力,使壺溫度的測量值和設定值相當,即達到設定值。當第1程式步的時間被執行完后,執行第2程式步。
在第2程式步的每個控制/采樣周期,壺控制器170采集熱電偶150的檢測信號獲取壺溫度的測量值,并利用線性內差值的方法從第2程式步中獲取溫度的設定值。壺控制器170將所獲取的壺溫度的測量值和溫度的設定值進行比較,當壺溫度的測量值小于溫度的設定值,壺控制器170經運算生成包括使電阻爐火力增大的控制信號,發送給電阻爐,電阻爐的控制器基于所接收的控制信號,生成控制信號用于增加電阻爐的火力,以使煎藥壺100的溫度升高,直到所獲取的壺溫度的測量值和溫度的設定值相當;當所采集的壺溫度的測量值大于所獲取的溫度的設定值時,壺控制器170經運算生成使電阻爐火力減小的控制信號,發送給電阻爐,電阻爐的控制器基于所接收的控制信號,生成控制信號減小電阻爐的火力,使煎藥壺100的溫度降低,直到所獲取的壺溫度的測量值達到溫度的設定值;如此,直至壺控制器170執行完第2程式步。第2程式步被執行完后,壺控制器170采用上述控制方法依次執行第3程式步至第7程式步,直至程式表的各個程式步被執行完,完成中草藥的煎煮。
壺控制器170對所獲取的壺溫度的測量值、溫度的設定值進行運算處理生成調整電阻爐火力的控制信號時,所采用的運算處理方法可以是pi(比例積分)控制算法,也可以是pd(比例微分)控制算法,還也可以是控制精度更高的pid(比例積分微分)控制算法。所述發送到電阻爐的控制信號可以選用4-20ma的標準的模擬信號,如其對應著電阻爐0%-100%的功率占比,用以調整電阻爐火力的大小。
當煎煮程式被壺控制器170執行完,完成中草藥的煎煮,此時壺控制器170生成控制信號,觸發報警器發出轟鳴聲,告知用戶,煎煮結束,可以取藥液。在整個煎煮過程中,用戶無需參與,由煎藥壺100自動完成。
在上述自動煎煮的過程中,在每個控制/采樣周期,壺控制器170還獲取溢流傳感器160的檢測信號,基于溢流傳感器160的檢測信號確定煎藥壺發生溢流狀態時,壺控制器170生成包括使所需火力減小的控制信號,并將該控制信號發送給電阻爐,電阻爐的控制器基于所接收的控制信號生成控制信號操控電阻爐減小火力,直致煎藥壺消除溢流,避免溢流繼續進行;同時壺控制器170進行溢流計數。當溢流計數大于計數閾值,比如計數大于3次時,特別是發生連續溢流計數時,壺控制器170還進行了以下溢流處理。
當溢流計數大于計數閾值,壺控制器170將從煎煮程式中所獲取的與發生溢流時刻所在控制周期相對應的溫度的設定值與當前程式步溫度的設定值進行比較,并將所述溫度的設定值與當前程式步溫度的設定值進行差值計算,并將該差值做標識,如在此被標識為第1調整量值。當所獲取的與發生溢流時刻所在控制周期相對應的溫度的設定值相對于當前程式步溫度的設定值較低時,如所述溫度的設定值與該程式步溫度的設定值間相差4-8℃,表明程式表中該程式步溫度的設定值過高,此時,壺控制器170減小程式參數中的溫度偏移值的設定值,使煎藥壺100的目標溫度整體向下平移,降低壺的被控目標溫度,以減少溢流的發生率;所述溫度偏移值的設定值的減小幅度可以基于第1調整量值進行確定,可選為第1調整量值的部分量值,如減小幅度取第1調整量值的1/3、1/2或2/3等。當所獲取的與發生溢流時刻所在控制周期相對應的溫度的設定值相對于該程式步溫度的設定值較高時,如所獲取的溫度的設定值與當前程式步的溫度的設定值間相差1-3℃,即溢流時所對應的溫度的設定值已接近當前程式步溫度的設定值時,壺控制器170減小程式表中當前程式步溫度的設定值,以及減小其溫度設定值不小于該程式步溫度設定值的各個程式步的溫度的設定值,減小溫度的設定值以及溫度上升的速率,逐步減少加熱裝置的火力,減少甚至避免溢流的發生;所述程式步溫度的設定值的減小幅度可以根據第1調整量值來確定,如取值為第1調整量值的部分量值,其減小幅度取值為第1調整量值的1/3、1/2或2/3等。需要說明的是,當溢流發生后,壺控制器170還可以同時減小煎煮程式中溫度偏移值的設定值以及當前程式步溫度的設定值,此種情況下為了避免超調,導致壺溫度過低,則溫度偏移值的減小幅度與程式步溫度設定值的減小幅度之和應小于第1調整量值。壺控制器170對煎煮程式進行上述修改后,將溢流計數進行規0處理,恢復0值。
壺控制器170對煎煮程式的程式步溫度的設定值或/和溫度偏移值的設定值進行減小修改后,壺控制器170重新進行溢流計數,且溢流計數大于計數閾值時,壺控制器170依上述方法再次修改煎煮程式,如此循環調整,直至煎煮程式被執行完,完成對中草藥的煎煮。煎煮完成后,用戶可以保存壺控制器170所修改的煎煮程式,以備下次使用。
另外,需要說明的是:所述溢流傳感器160還可以選用超聲波傳感器或光電傳感器,其用于檢測到壺內液體表面的泡沫及泡沫高度,可以檢測到煎藥壺將要發生溢流且尚未溢出的溢流狀態,可以避免溢流的發生。溢流傳感器160和煎藥壺裝配,如圖4所示,其檢測端部和壺蓋130上的窗口135正相對,通過該窗口135可以探測到煎藥壺內產生的泡沫。當煎藥壺100內液體被加熱到沸騰后,液體表面產生并集聚泡沫,當泡沫的高度達到設定的高度閾值時,如泡沫頂端面接觸壺蓋,則溢流趨勢產生,有發生溢流的可能,壺控制器170作出產生溢流狀態的判斷,生成用以減小煎煮火力的控制信號,并發送給加熱裝置,同時壺控制器170進行溢流計數。加熱裝置基于所接收的控制信號,生成控制信號降低加熱裝置的火力,減少甚至消除煎藥壺100內產生的泡沫,避免溢流發生。
在此,需要說明的是,若采用“溫度偏移值”參數,在自動煎煮中草藥的過程中,壺控制器依次執行煎煮程式的各個程式步,在每個控制周期,壺控制器170將壺溫度的測量值同從煎煮程式中獲取的溫度的設定值與溫度偏移值的和值相比較,基于壺溫度的測量值以及獲取的溫度的設定值與溫度偏移值的和值,進行運算處理生成控制信號調整加熱裝置的火力,使壺溫度的測量值達到從煎煮程式中獲取的溫度的設定與溫度偏移值的和值,直到煎煮程式被壺控制器執行完,完成中草藥的煎煮。
本實施方式的煎藥壺包括壺本體、壺蓋、壺嘴和把手,被配置有熱電偶、壺控制器及內置于壺控制器的煎煮程式。熱電偶被裝配于壺本體的壺底部,檢測壺底部中部的溫度。煎煮中草藥時,壺控制器獲取與被煎中草藥處方的煎煮要求相對應的煎煮程式,基于該煎煮程式,在每個控制/采樣周期,壺控制器采集熱電偶所檢測的壺溫度的測量值及從煎煮程式中獲取溫度的設定值,基于壺溫度的測量值和溫度的設定值進行運算處理,如采用pi(比例積分)控制算法、pd(比例微分)控制算法或控制精度更高的ptd(比例積分微分)控制算法,生成與煎煮所需火力大小相對應的控制信號,并將該控制信號發送給用于加熱煎藥壺的加熱裝置,加熱裝置可以是燃氣灶、電阻爐和電磁爐中的一種,加熱裝置的控制器基于接收的控制信號生成控制信號調整該加熱裝置的火力,使熱電偶所檢測的壺溫度的測量值達到從煎煮程式中獲取的溫度的設定值,壺控制器操縱加熱裝置的火力大小,使壺溫度的測量值達到設定值,基于煎煮程式自動煎煮中草藥,直到煎煮程式的各個程式步依次被執行完,完成中草藥的煎煮,整個煎煮過程中不需要用戶參與,用戶有無煎煮知識及技能,均可以煎煮出高藥效的中藥湯劑。另外,熱電偶的測量端部被設置在壺底部的中心部,檢測壺底部中心處的溫度,更能反應壺需要控制的溫度,提高溫度檢測的精確性。
煎藥壺上還被配置有溢流傳感器。壺控制器采集溢流傳感器的檢測信號,基于溢流傳感器的檢測信號,當作出煎藥壺發生了溢流狀態的判斷時,壺控制器生成包括使煎煮火力減小的控制信號,并將該控制信號發送給加熱裝置,加熱裝置的控制器基于該控制信號生成控制信號操縱加熱裝置減小火力,減弱溢流條件,直至煎藥壺消除溢流。當溢流計數大于計數閾值時,壺控制器修改煎煮程式,減小煎煮程式的程式參數中的溫度偏移值的設定值,以及減小煎煮程式的程式表中的與溢流發生相對應的程式步溫度的設定值以及溫度設定值不低于該程式步的各個程式步的溫度的設定值,以減少直至消除溢流發生。所述溢流狀態包括壺內液體溢出的狀態,以及壺內泡沫高度達到溢流條件將要發生溢流尚未溢流的溢流狀態。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解,本發明不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理,在不脫離本發明精神和范圍的前提下,本發明還會有各種變化和改進,本發明要求保護范圍由所附的權利要求書、說明書及其等效物界定。