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)料時是否便捷、簡約.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，旨在利用我們所學的物理知識推進廚房調(diào)料裝置的智能化，提高廚房調(diào)料瓶的性能及品質(zhì)，實現(xiàn)方便取用、省時快捷，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光.因為這一天，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)味瓶上耗不少時間，光是“拿起——擰開——倒料——蓋上——放回”，少說也得重復好幾回.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)料裝置在目前國內(nèi)的廚房用具市場還處于一個空白.在大力推進產(chǎn)業(yè)融合的時代背景下，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，促進產(chǎn)業(yè)減耗增收，而且為人們追求新鮮、安全品質(zhì)和簡約、快捷的現(xiàn)代生活提供相應的保障.

1.實地調(diào)查.周末，我到各大超市和調(diào)味品批發(fā)市場調(diào)查，還瀏覽了購物網(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，幾乎沒關注消費者取用輕便、放置空間合理等方面的問題.

2.問卷調(diào)查.為了進一步了解改進和提升廚衛(wèi)調(diào)料瓶的性能及品質(zhì)的必要性，我們又進行廚衛(wèi)用料瓶使用情況問卷調(diào)查，并對最能反映情況的取料方式、每次取用時間、對現(xiàn)有用料瓶的滿意度、取料時遇到哪些問題、購買時要考慮的因素等進行分析，了解到大部分人對創(chuàng)制出一種新型廚房用料瓶的期望是：性價比高、智能型自動化、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：統(tǒng)籌設計，提高廚房調(diào)料瓶的性能及品質(zhì)，實現(xiàn)方便取用，減少空間占用；推進廚房調(diào)料裝置的智能化，增進美觀舒適度；力求把廚房智能調(diào)料裝置的工作原理進一步拓展，努力發(fā)揮更廣泛的作用.

三、研究內(nèi)容及方法

1.研究內(nèi)容.通過材質(zhì)選擇和結構優(yōu)化，現(xiàn)有廚房單一用料瓶進行改進，設計一種可以同時容納3種及以上調(diào)料的廚房調(diào)料智能裝置.做飯時，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.技術更為成熟時，可以把本裝置的工作原理進一步拓展應用渠道：如用于改進衛(wèi)浴瓶裝洗用液裝置，達到減少頻繁按壓或“掀蓋——擠料——合蓋”等動作，簡化操作，使人用得更舒心，小型號衛(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，服務生活，助力生活簡約暢快.

2.研究方法.通過文獻歸納、調(diào)查問卷、比較研究、實驗分析等方法，為設計多尺寸、多型號的調(diào)料智能裝置提供有力參考.

四、設計思路及原理

1.設計思路.生活節(jié)奏快速運轉的今天，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約、美麗的外觀，占用空間小等特點，而且調(diào)料取用時必須能避免煩瑣的工序的重復，通過智能型自動化地定量取用，從而實現(xiàn)減少操作時間，提高工作效率和舒適度.

2.工作原理.在一個密閉的容器中，容器底部盛有一定量的液體，氣泵開關打開，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，這部分氣體對容器底部的液體產(chǎn)生較大的壓強，壓強通過液體傳遞，把容器里面的液體通過另外一個管道壓出容器外.

3.制作過程.

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

步驟2：用導線把1、2、3號泵體分別與電源線、開關相連接；先把裝有1、2、3號開關的導線的一端分別與1、2、3號泵體連接，另一端與電源線相連接；然后再接通電源逐個按動開關按鈕，初步調(diào)試泵體是否正常工作.

步驟3：把1、2、3號PVC環(huán)保食用導管固定在三個密閉容器底部，另一端留出較長；同時把1、2、3號細管一端分別引進三個物料瓶，細管另一端與泵體連接，按動開關，即可利用大氣壓強讓調(diào)料通過導管流進杯子或湯勺.

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號開關按鈕固定在外箱正面適當?shù)奈恢?；為了避免混淆取用調(diào)料，還要在相應物料開關的上方貼上如花生油、醬油、醋等的小標簽，整套調(diào)料裝置就大功告成啦.

4.方案測試.試驗為3種物料的調(diào)料裝置.第一步：在每個密閉容器里加入適量凈水，啟動開關，裝置進入工作狀態(tài)，3個密閉容器里的水能通暢流出，松開開關，裝置停止工作，與預期基本相符.第二步：在三個密閉容器里分別加入適量花生油、醬油、醋，啟動開關，裝置進入工作狀態(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，與預期有一定差別.第三步：在三個密閉容器里分別加入適量洗發(fā)水、沐浴露、洗手液，啟動開關，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，與預期相差甚遠.

五、改進方案

1.改進思路.

有了第一次實踐經(jīng)驗，智能調(diào)料裝置的二度設計需得考慮更全面，更細致：（1）對于每個密閉容器容納的液體而言，既是獨立的，又是關聯(lián)的.單個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，而要在以上對相關數(shù)據(jù)的分析的基礎上，根據(jù)不同用途配備相應的泵體.如此，整個裝置才能適應不同密度或濃度的用料取用.（2）添加技術參數(shù).在原有材料的基礎上加入單片機裝置.單片機要配三個外接線來分別接三個電機，使整個裝置可以按編程逐個連續(xù)工作.通過添加技術參數(shù)，努力促進二次試驗成功，在增加整個裝置智能化的同時，進一步提高科技含量，真正有效地服務于日常生活.

2.二次綜合調(diào)試.

方案一：獨立輸出.

用杯子或勺子對準出料口，按下開關，泵體帶動整個裝置進入工作狀態(tài)，相應調(diào)料的出料管閥門自動打開，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，單片機讀取時間結束，裝置停止工作，導管回收出料口處少許液體使之自然回流，閥門自動關閉，使用料處于密封狀態(tài)，有效防止受污染或變質(zhì).

條件設定：測試花生油、醬油、醋的流量時，使用的是電壓為DC6V的泵體，導管為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，導管為6mm的PVC環(huán)保管.

調(diào)試結果：根據(jù)單片機事先設定的1、2、3秒的工作時間，智能裝置按預期進入正常工作狀態(tài).通過三次測驗，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管，并相應設定3、5、8秒的工作時間，三次測驗的結果也基本達到預期的效果.

方案二：混合輸出

把杯子等容器對準出料口，選擇所需調(diào)料比例，按下總開關指示鍵，泵體帶動整個裝置進入工作狀態(tài)，每種調(diào)料出料管閥門同時自動打開，杯子等容器接收所需適量液體（調(diào)料）.若干秒后，單片機結束所有讀取時間，裝置停止工作，導管回收出料口處少許液體使之自然回流，出料管閥門自動關閉，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.）

條件設定：此次要求多種調(diào)料同時輸出.因為香麻油、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，導管為6mm的PVC環(huán)保食用管測試.

調(diào)試結果：單片機根據(jù)生活中各種用料的取用量事先設定相應的工作時間，智能裝置按預期進入正常工作狀態(tài).因為三種用料同時輸出，所以導管的流量明顯增大.通過三次測驗，抽取的香麻油、醬油、醋三種混合用料的平均值與預期的實際情況是相吻合的；而自制（雪碧、二鍋頭）雞尾酒的三次測驗的結果也基本達到預期的效果.

3.結論

智能調(diào)料裝置的設計理念，總體上是符合廚房、衛(wèi)浴間等場所的用料提取要求的.但必須說明的是，因為不同場所的用料取量各不相同，所以智能裝置在進入實際生產(chǎn)時，要相應配備不同泵體等技術參數(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、醋的導管最好配備同種口徑的螺旋食用管，這樣能在單位時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確度，可謂“一套裝置方便千萬家”.