全局恒溫碗

文 湖南省寧鄉市第一高級中學 朱嘉懿 湖南省寧鄉市第十三高級中學 周婧丫

我的爺爺一個人在老家，是一個“留守老人”。爺爺吃飯很慢，經常飯菜冷了還沒吃完。由于年紀大了，爺爺的記性越來越差，常常忘記按時吃飯。

要是有一個碗既能保溫又能提醒爺爺按時吃飯，還能將爺爺的吃飯時間記錄下來并告訴家人就好了。

我想到了制作一個全局恒溫碗。

一、設計思路

借鑒無線能量傳輸原理，探討瓷碗無線恒溫、全局恒溫的可行性，制作一種用于老人飲食習慣監控的器具。它主要由恒溫碗和無線能量傳輸底座（安裝在桌面下）組成，基于無線能量傳輸技術，可實現飲食監控、全局恒溫、遠程提醒用餐等功能。設計方案如圖1所示。

二、設計制作

1.無線恒溫碗

將電熱絲均勻埋入碗體，在碗底部放置線圈用于接收能量，安裝溫控開關用于控制溫度。我們暫時用3D打印的模型代替。

圖1

2.無線能量發射裝置

利用芯片將低頻交流整流再逆變成1MHz的高頻交流，加在發射線圈兩端，發射線圈中的高頻電流產生高頻交變磁場，將能量以磁場能的形式發射出去。芯片電路如圖2所示。

圖2 電路圖

3.加熱方式

熱水壺、電飯煲、電磁爐等電器的加熱方式都是局部加熱，確切地說是底部加熱，這種加熱方式產生的熱量過于集中。我們提出了全局恒溫、均勻加熱的加熱方式，將熱源分散到碗的各個部位，避免熱量集中，用來給飯菜保溫，還可以使碗的外表不燙手。

綜合銅絲長度、均勻發熱效果和發熱功率的考慮，最終我們采取用兩根35m的銅絲并聯的方案。

4.無線遠程監測

本項目對開始吃飯 1和吃完飯 2這兩個重要時刻進行測定，這兩個時間的間隔即老人用餐的總時間，即 =2-1。本項目能將1、2以短信形式發送至指定的手機上。

項目采用GSM模塊和單片機結合的方式收發短信，采用干簧管作為無線傳感器，在碗底裝一個微型磁鐵用作觸發裝置，用熱釋電人體紅外傳感器作為人體感應開關。

當人坐在桌子旁并將碗放在桌面指定范圍時，系統就會做出用餐開始的判定，對指定的一個或多個手機發送用餐開始短信提醒。當碗離開桌面指定范圍時，系統就會對指定的一個或多個手機發送用餐完畢的短信提醒。

為防止碗頻繁移動引起誤判，我們設置了延時斷開功能，即碗離開桌面或人離開桌子不超過5min，系統就不會給指定手機發信息，保證短信計時的可靠性。

經過測試，該恒溫碗能在有人就餐時自動給飯菜保溫，并發送用餐信息到指定手機，在用餐結束時自動進入待機狀態，實現了目標功能。

此外，還可將裝置接入智能家居，把老人用餐時間的相關數據上傳到數據庫，為醫學研究提供數據支持。（指導老師：歐镕瑋康志良）