基于廚房調(diào)料的智能多用途液體混合裝置

陳澤琪

科技在發(fā)展，人們的生活水平不斷提高.可目前大多數(shù)家庭使用的調(diào)料瓶還是傳統(tǒng)的外觀和工藝，很少顧及人們?nèi)∮谜{(diào)料時(shí)是否便捷、簡(jiǎn)約.于是，提出《基于廚房調(diào)料的智能多用途液體混合裝置》這一課題，旨在利用我們所學(xué)的物理知識(shí)推進(jìn)廚房調(diào)料裝置的智能化，提高廚房調(diào)料瓶的性能及品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)方便取用、省時(shí)快捷，提升烹飪的幸福感.

一、課題緣起

每周日，是我最期待最幸福的時(shí)光.因?yàn)檫@一天，可以吃到爸爸親手烹制的美味佳肴.出于饞嘴和好奇，我常跟在爸爸身旁問這問那，從中也發(fā)現(xiàn)一個(gè)小問題：煮一頓飯，爸爸要在花生油、醬油、香油等調(diào)味瓶上耗不少時(shí)間，光是“拿起——擰開——倒料——蓋上——放回”，少說也得重復(fù)好幾回.于是，我在心里盤算著：要是有一種合體瓶，能把各種調(diào)料組裝在一起，又能快速取用，那就太完美了.

二、研究背景及目的

目前大多數(shù)家庭使用的調(diào)料瓶還是傳統(tǒng)的外觀和工藝，很少顧及人們?nèi)∮谜{(diào)料是否便捷.廚房智能調(diào)料裝置在目前國(guó)內(nèi)的廚房用具市場(chǎng)還處于一個(gè)空白.在大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合的時(shí)代背景下，研究廚房智能調(diào)料裝置，不僅可以使同一系列產(chǎn)業(yè)之間產(chǎn)生疊加效應(yīng)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)減耗增收，而且為人們追求新鮮、安全品質(zhì)和簡(jiǎn)約、快捷的現(xiàn)代生活提供相應(yīng)的保障.

1.實(shí)地調(diào)查.周末，我到各大超市和調(diào)味品批發(fā)市場(chǎng)調(diào)查，還瀏覽了購(gòu)物網(wǎng)站，發(fā)現(xiàn)目前市面上銷售的廚房用料瓶都是單一個(gè)體，且大小規(guī)格不一，很難統(tǒng)一規(guī)劃放置.而從目前市場(chǎng)所見的傳統(tǒng)的廚房用料瓶看，生產(chǎn)廠家考慮更多的是用料的存放方式、存放量等，幾乎沒關(guān)注消費(fèi)者取用輕便、放置空間合理等方面的問題.

2.問卷調(diào)查.為了進(jìn)一步了解改進(jìn)和提升廚衛(wèi)調(diào)料瓶的性能及品質(zhì)的必要性，我們又進(jìn)行廚衛(wèi)用料瓶使用情況問卷調(diào)查，并對(duì)最能反映情況的取料方式、每次取用時(shí)間、對(duì)現(xiàn)有用料瓶的滿意度、取料時(shí)遇到哪些問題、購(gòu)買時(shí)要考慮的因素等進(jìn)行分析，了解到大部分人對(duì)創(chuàng)制出一種新型廚房用料瓶的期望是：性價(jià)比高、智能型自動(dòng)化、能把握用量、便于區(qū)別、體積小、環(huán)保、不易變質(zhì)等.

3.研究目的.可見，研制廚房智能型調(diào)料裝置是人心所向，生活所趨.由此制定以下研究目標(biāo)：統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，提高廚房調(diào)料瓶的性能及品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)方便取用，減少空間占用；推進(jìn)廚房調(diào)料裝置的智能化，增進(jìn)美觀舒適度；力求把廚房智能調(diào)料裝置的工作原理進(jìn)一步拓展，努力發(fā)揮更廣泛的作用.

三、研究?jī)?nèi)容及方法

1.研究?jī)?nèi)容.通過材質(zhì)選擇和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，現(xiàn)有廚房單一用料瓶進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種可以同時(shí)容納3種及以上調(diào)料的廚房調(diào)料智能裝置.做飯時(shí)，根據(jù)需要從智能裝置中取用調(diào)料，方便快捷.這種大中型的廚房智能調(diào)料裝置可用于飯店、餐館、酒家，小型的適合家庭廚房.技術(shù)更為成熟時(shí)，可以把本裝置的工作原理進(jìn)一步拓展應(yīng)用渠道：如用于改進(jìn)衛(wèi)浴瓶裝洗用液裝置，達(dá)到減少頻繁按壓或“掀蓋——擠料——合蓋”等動(dòng)作，簡(jiǎn)化操作，使人用得更舒心，小型號(hào)衛(wèi)浴用料智能裝置特別適用于出差、旅游頻繁的現(xiàn)代生活；也可用于酒家雞尾酒或飲料的調(diào)配，甚至化工廠化工原料調(diào)配方面等，努力讓科技融入生活，服務(wù)生活，助力生活簡(jiǎn)約暢快.

2.研究方法.通過文獻(xiàn)歸納、調(diào)查問卷、比較研究、實(shí)驗(yàn)分析等方法，為設(shè)計(jì)多尺寸、多型號(hào)的調(diào)料智能裝置提供有力參考.

四、設(shè)計(jì)思路及原理

1.設(shè)計(jì)思路.生活節(jié)奏快速運(yùn)轉(zhuǎn)的今天，如果能有一套廚房調(diào)料智能裝置，煮飯調(diào)料速度快，麻煩少，吃得就更舒心，飲食質(zhì)量更好，健康指數(shù)就更有保障了.因此，廚房調(diào)料智能裝置要追求簡(jiǎn)約、美麗的外觀，占用空間小等特點(diǎn)，而且調(diào)料取用時(shí)必須能避免煩瑣的工序的重復(fù)，通過智能型自動(dòng)化地定量取用，從而實(shí)現(xiàn)減少操作時(shí)間，提高工作效率和舒適度.

2.工作原理.在一個(gè)密閉的容器中，容器底部盛有一定量的液體，氣泵開關(guān)打開，氣泵將外面的氣體通過管道壓入密閉的容器的頂部，密閉容器頂部的氣體瞬間增大，這部分氣體對(duì)容器底部的液體產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，壓強(qiáng)通過液體傳遞，把容器里面的液體通過另外一個(gè)管道壓出容器外.

3.制作過程.

步驟1：預(yù)定適量尺寸導(dǎo)管、電線，卡槽，開關(guān)，氣泵，電源，PVC環(huán)保食用導(dǎo)管，制作PC+ABS固定外箱等材料；

步驟2：用導(dǎo)線把1、2、3號(hào)泵體分別與電源線、開關(guān)相連接；先把裝有1、2、3號(hào)開關(guān)的導(dǎo)線的一端分別與1、2、3號(hào)泵體連接，另一端與電源線相連接；然后再接通電源逐個(gè)按動(dòng)開關(guān)按鈕，初步調(diào)試泵體是否正常工作.

步驟3：把1、2、3號(hào)PVC環(huán)保食用導(dǎo)管固定在三個(gè)密閉容器底部，另一端留出較長(zhǎng)；同時(shí)把1、2、3號(hào)細(xì)管一端分別引進(jìn)三個(gè)物料瓶，細(xì)管另一端與泵體連接，按動(dòng)開關(guān)，即可利用大氣壓強(qiáng)讓調(diào)料通過導(dǎo)管流進(jìn)杯子或湯勺.

步驟4：按比例制作外箱.

步驟5：把步驟2和步驟3制作好的核心裝置部分小心地移進(jìn)外箱里，放好密閉容器、泵體、蓄電池，保證各部分穩(wěn)定不被碰翻或因故斷開電路；再把1、2、3號(hào)開關(guān)按鈕固定在外箱正面適當(dāng)?shù)奈恢茫粸榱吮苊饣煜∮谜{(diào)料，還要在相應(yīng)物料開關(guān)的上方貼上如花生油、醬油、醋等的小標(biāo)簽，整套調(diào)料裝置就大功告成啦.

4.方案測(cè)試.試驗(yàn)為3種物料的調(diào)料裝置.第一步：在每個(gè)密閉容器里加入適量?jī)羲?，啟?dòng)開關(guān)，裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，3個(gè)密閉容器里的水能通暢流出，松開開關(guān)，裝置停止工作，與預(yù)期基本相符.第二步：在三個(gè)密閉容器里分別加入適量花生油、醬油、醋，啟動(dòng)開關(guān)，裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，密閉容器里的醬油和醋能流出，花生油的出料量大概只有水的四分之三，與預(yù)期有一定差別.第三步：在三個(gè)密閉容器里分別加入適量洗發(fā)水、沐浴露、洗手液，啟動(dòng)開關(guān)，密閉容器里的洗發(fā)水、沐浴露和洗手液醋的出料量大概是同等條件下出水量的十分之一，與預(yù)期相差甚遠(yuǎn).

五、改進(jìn)方案

1.改進(jìn)思路.

有了第一次實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，智能調(diào)料裝置的二度設(shè)計(jì)需得考慮更全面，更細(xì)致：（1）對(duì)于每個(gè)密閉容器容納的液體而言，既是獨(dú)立的，又是關(guān)聯(lián)的.單個(gè)容器的液體與其他容器的液體密度不盡相同，故而不能用單一功率的泵體，而要在以上對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同用途配備相應(yīng)的泵體.如此，整個(gè)裝置才能適應(yīng)不同密度或濃度的用料取用.（2）添加技術(shù)參數(shù).在原有材料的基礎(chǔ)上加入單片機(jī)裝置.單片機(jī)要配三個(gè)外接線來分別接三個(gè)電機(jī)，使整個(gè)裝置可以按編程逐個(gè)連續(xù)工作.通過添加技術(shù)參數(shù)，努力促進(jìn)二次試驗(yàn)成功，在增加整個(gè)裝置智能化的同時(shí)，進(jìn)一步提高科技含量，真正有效地服務(wù)于日常生活.

2.二次綜合調(diào)試.

方案一：獨(dú)立輸出.

用杯子或勺子對(duì)準(zhǔn)出料口，按下開關(guān)，泵體帶動(dòng)整個(gè)裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，相應(yīng)調(diào)料的出料管閥門自動(dòng)打開，密閉容器底部的液體（調(diào)料）在容器頂部的氣體和液體壓強(qiáng)的作用下自然流出，杯子或勺子接收適量液體（調(diào)料）.若干秒后，單片機(jī)讀取時(shí)間結(jié)束，裝置停止工作，導(dǎo)管回收出料口處少許液體使之自然回流，閥門自動(dòng)關(guān)閉，使用料處于密封狀態(tài)，有效防止受污染或變質(zhì).

條件設(shè)定：測(cè)試花生油、醬油、醋的流量時(shí)，使用的是電壓為DC6V的泵體，導(dǎo)管為4mm的PVC環(huán)保食用管；而洗發(fā)水、沐浴露、洗手液的密度和稠度都比較大，因此改用迷你微型單螺桿泵體，導(dǎo)管為6mm的PVC環(huán)保管.

調(diào)試結(jié)果：根據(jù)單片機(jī)事先設(shè)定的1、2、3秒的工作時(shí)間，智能裝置按預(yù)期進(jìn)入正常工作狀態(tài).通過三次測(cè)驗(yàn)，抽取的花生油、醬油、醋三種用料的平均值基本與根據(jù)公式推算的結(jié)果相符合；抽取洗發(fā)水、沐浴露、洗手液三種液體，通過更換適合的泵體和導(dǎo)管，并相應(yīng)設(shè)定3、5、8秒的工作時(shí)間，三次測(cè)驗(yàn)的結(jié)果也基本達(dá)到預(yù)期的效果.

方案二：混合輸出

把杯子等容器對(duì)準(zhǔn)出料口，選擇所需調(diào)料比例，按下總開關(guān)指示鍵，泵體帶動(dòng)整個(gè)裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，每種調(diào)料出料管閥門同時(shí)自動(dòng)打開，杯子等容器接收所需適量液體（調(diào)料）.若干秒后，單片機(jī)結(jié)束所有讀取時(shí)間，裝置停止工作，導(dǎo)管回收出料口處少許液體使之自然回流，出料管閥門自動(dòng)關(guān)閉，密封好調(diào)料出口，有效防止調(diào)料變質(zhì).（方案二特別適于調(diào)制飲料、雞尾酒或工業(yè)原料等.）

條件設(shè)定：此次要求多種調(diào)料同時(shí)輸出.因?yàn)橄懵橛?、醬油、醋的密度基本相近，雪碧、二鍋頭的密度也相接近，所以照常使用電壓為DC6V泵體，導(dǎo)管為6mm的PVC環(huán)保食用管測(cè)試.

調(diào)試結(jié)果：?jiǎn)纹瑱C(jī)根據(jù)生活中各種用料的取用量事先設(shè)定相應(yīng)的工作時(shí)間，智能裝置按預(yù)期進(jìn)入正常工作狀態(tài).因?yàn)槿N用料同時(shí)輸出，所以導(dǎo)管的流量明顯增大.通過三次測(cè)驗(yàn)，抽取的香麻油、醬油、醋三種混合用料的平均值與預(yù)期的實(shí)際情況是相吻合的；而自制（雪碧、二鍋頭）雞尾酒的三次測(cè)驗(yàn)的結(jié)果也基本達(dá)到預(yù)期的效果.

3.結(jié)論

智能調(diào)料裝置的設(shè)計(jì)理念，總體上是符合廚房、衛(wèi)浴間等場(chǎng)所的用料提取要求的.但必須說明的是，因?yàn)椴煌瑘?chǎng)所的用料取量各不相同，所以智能裝置在進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，要相應(yīng)配備不同泵體等技術(shù)參數(shù).比如廚房、飲料店、酒家，配備的泵體大致可以統(tǒng)一，而醬油、醋的用量一般比花生油少，所以輸出醬油、醋的導(dǎo)管最好配備同種口徑的螺旋食用管，這樣能在單位時(shí)間里有效減少用料的輸出，恰到好處地給予用料.總之，智能裝置省去了人工操作的煩瑣，提升了用料取量的準(zhǔn)確度，可謂“一套裝置方便千萬(wàn)家”.