CN1742516B - 受射频识别控制的对象 - Google Patents
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Abstract
一种系统和方法，用于提供多种烹饪模式并能利用RFID技术自动加热烹饪器皿和其它对象，以及能读取和写入加热指令并交互地帮助其执行。感应加热炉灶的每个炉架都具有两个天线，且该炉灶包括用户接口显示器和输入机构。所述器皿包括RFID标签和温度传感器。在第一烹饪模式下，烹饪法由炉灶读取并由其帮助用户通过将器皿自动加热到特定温度并提示用户添加配料来执行该烹饪法。烹饪法被写到RFID标签，以便在器皿被移动到未读取烹饪法的另一个炉架时，新炉灶能从RFID标签读取烹饪法并继续其执行。
Description
相关申请
本申请要求2003年1月30日提交的序号60/444327的临时申请的优先权，其标题为“RFID-CONTROLLED SMART INDUCTION RANGE”，并结合在此作为参考。
发明背景
发明领域
本发明广泛涉及烹饪装置和设备，尤其涉及磁感应炉灶，其提供多种烹饪模式并能利用RFID技术和温度感测自动加热烹饪器皿和其它对象，并能利用RFID技术读取和写入烹饪法或加热指令和交互地帮助其执行。
现有技术的描述
常期望利用非接触式温度感测装置自动监控和控制烹饪或加热器皿中食物的温度。早期尝试例如包括授予Smrke的美国专利No.5951900、Andre的美国专利No.4587406以及Harnden，Jr.的美国专利No.3742178。这些专利揭示了采用磁感应加热的非接触式温度调节装置和方法，包括尝试控制感应加热过程中利用射频传输在加热对象和感应加热用具之间通信温度信息。更特别地，在Smrke、Andre和Harnden的专利中，温度传感器附着于加热对象上，以便提供按非接触方式发送给感应用具的反馈信息。在任一情况中，除用户的手动输入之外，自动且完全基于温度传感器采集和发送的信息改变感应用具的功率输出。
前述现有技术未得到广泛采用。但在市场上已采用了以非接触式方法在烹饪或保温期间监控和控制器皿温度的其它尝试，其中采用磁感应加热器和其它电炉架。例如，作为主要用具制造商的Bosch近来引入了感应炉灶和烹饪器皿，它们都提供了使用基于从器皿外部表面采集的温度信息的温度反馈的系统，以允许自动改变对器皿的功率输出，从而控制其温度。如标题为“Infrared Sensor to ControlTemperature of Pots on Consumer Hobs”的论文中所描述的，作者为Bosch-SiemensHausgerate GmbH的Uwe Has，Bosch的系统采用红外线传感器，作为烹饪炉架的整体部分。。红外线传感器安装于圆柱状外壳上，它被设计成将红外线感应束引导到器皿底部之上约三十毫米的高度处的烹饪器皿的特定部分。从红外线传感器束采集的温度信息用于改变炉架的功率输出。不幸地，Bosch的红外线系统受到许多限制，例如包括对于红外线传感器束引导其上的器皿的局部辐射率变化的不期望的过度灵敏度。如果器皿表面变脏或涂覆了油剂或油脂，则辐射率变化以及感知或感测的温度就不是实际温度。
Scholtes营销的包括感应炉灶的烹饪系统以及Tefal营销的称作“Cookeye”的附随红外线/射频感测装置超出了Bosch炉灶系统的功能。Cookeye感测单元置于烹饪器皿的把手上并将红外线传感器束向下引导到器皿内的食物上，以检测食物温度。Cookeye单元将温度信息转换成射频信号，其被发送到感应炉灶内的射频接收单元。该射频温度信息用于改变炉架的功率输出，以控制器皿的温度。此外，该系统提供六个预编程温度，其中每个温度都对应于一类食物，用户可通过按压控制板上的相应按钮进行选择。一旦选择了一种预编程温度，则炉架将器皿加热到该温度并无限地将器皿维持于该温度。不幸地，Scholtes/Tefal系统还受到许多限制，例如包括，对平底锅内食物表面的辐射率的过度灵敏度。此外，虽然六个预编程温度是优于Bosch产品的改良，它们仍是过分限制性的。需要更多可选择的温度来最有效或期望地烹饪或保温不同类型的食物。
常期望烹饪装置具备允许或帮助烹饪碟的自动准备的特点。设计这种烹饪装置的尝试例如包括授予Wong的美国专利No.4649810。Wong揭示了微计算机控制的集成烹饪装置的宽泛概念，用于自动准备烹饪碟。使用中，特殊菜的构成配料首先被装载入烹饪装置上安装的隔开的旋转式传送盘。该装置包括存储器，用于存储一种或多种烹饪法程序，其每一个都会指定将配料从旋转式传送盘分配到烹饪器皿的调度，以便加热该器皿(有盖或无盖的)，并搅拌器皿中的食物。这些操作基本在微计算机的控制下自动进行。不幸地，Wong具有许多限制，例如包括不期望的对接触式温度传感器的依赖，其通过热接触弹簧与烹饪器皿底部保持接触。本领域的普通技术人员将理解，这种温度测量是相当不可靠的，因为当器皿置于探测器上时这种常接触不良。
授予Clothier的美国专利No.6232585和5320169描述了配备RFID的感应系统，它将RFID读取器/写入器集成入感应炉灶面的控制系统，以利用附着到被加热器皿的RFID标签中存储的处理信息并周期性地在RFID标签和RFID读取器/写入器间交换反馈信息。该系统允许许多不同对象被唯一和自动地加热到预选调节温度，因为需要的数据都存储在RFID标签上。不幸地，Clothier具有许多限制，例如包括，它不能采用来自附着到器皿的传感器的实时温度信息。此外，该系统不允许用户通过炉灶控制板上的控制按钮手动选择期望的调节温度并使炉架基本自动地实现期望温度并无限地维持之，而不管食物负荷的温度变化。因此，采用Clothier，例如，用户不能在煎锅中油煎冷冻食物，而不在烹饪过程中频繁地手动调节炉架的功率输入。
由于现有技术的上述和其它问题和限制，需要改良机制用于烹饪和加热。
发明内容
本发明通过一种系统和方法克服了现有技术的上述问题和限制，该系统和方法提供多种烹饪模式并能利用RFID技术自动加热烹饪器皿和其它对象，以及能读取和写入加热指令并交互地帮助其执行。在较佳实施例中，该系统广泛地包括感应烹饪用具；RFID标签；和温度传感器，其中RFID标签和温度传感器与烹饪器皿关联。感应烹饪用具或“炉灶”适于用已知的感应机制在器皿中感应电加热电流来加热器皿。该炉灶广泛地包括多个炉架，每一个都包括一微处理器，RFID读取器/写入器，和一个或多个RFID天线；以及包含显示和输入机构的用户接口。
RFID读取器/写入器便于微处理器和RFID标签间的通信和信息交换。更具体地，RFID读取器/写入器用于读取RFID标签中存储的关于处理和反馈的信息，诸如器皿身份、性能和加热历史。
一个或多个RFID天线便于上述通信和信息交换。较佳地，在每个炉架处采用两个RFID天线(中央RFID天线和外围RFID天线)。外围RFID天线提供覆盖炉架外围整个象限的读取范围，以使设置了RFID标签的器皿把手可以位于相对较大的径向角内的任何位置而仍能与RFID读取器/写入器进行通信。使用两个RFID天线会要求它们被多路复用到RFID读取器/写入器。或者，也可能始终供电这两个REID天线而通过并行配置RFID天线以不牺牲重要的读取/写入范围。
用户接口允许炉灶和用户间的通信和信息交换。显示器可以是常规的液晶显示器或其它合适显示器。类似地，输入机构可以是便于清洁的膜键区或其它合适的输入装置，例如一个或多个开关或按钮。
如上所述，RFID标签24与器皿关联，并用于经由RFID读取器/写入器与炉架的微处理器通信和交换数据。更具体地，RFID标签存储处理和反馈信息，包括关于器皿身份、性能和加热历史的信息，并可向RFID读取器/写入器发送信息和从其接收信息。RFID标签还必须具有足够的存储器来存储烹饪法或加热信息，如以下将讨论的。
温度传感器连接到RFID标签并用于采集有关器皿温度的信息。温度传感器必须接触器皿的外部表面。此外，附着点优选位于器皿的感应加热表面上不超过1英寸的位置处。可以隐藏将温度传感器连接到RFID标签的线路，诸如在器皿把手或金属通道中。
在实例性使用和操作中，系统如下运作。系统提供至少三种不同的操作模式：模式1；模式2；和模式3。在最初加电炉灶时，炉架缺省为模式1。模式1需要温度反馈，因此，模式1仅能用于具有RFID标签和温度传感器的器皿。炉架的微处理器等待来自RFID读取器/写入器的信息，指示具有这些部件和性能的器皿已置于炉架上。该信息包括“对象分类”代码，其识别器皿的类型和温度传感器的存在。在接收到该信息前，不允许电流流入工作线圈，因此不会出现不期望的加热。一旦检测出合适的器皿，则从RFID标签下载处理和反馈信息并由微处理器处理，如以下更详细地描述的。
用户可按需要下载烹饪法或其它烹饪或加热指令到炉架。具备存储了烹饪法的其自己的RFID标签的烹饪法卡、食物包装或其它物品被置于(wave over)炉架的RFID天线之一上，以使RFID读取器/写入器能读取附着的RFID标签并下载烹饪法。如果烹饪法已下载到炉架，且适于模式1的器皿被置于炉架上，则RFID读取器/写入器将上传或写入烹饪法信息到器皿的RFID标签。如果此后器皿移动到不同的炉架，则该不同炉架能从器皿的RFID标签读取烹饪法以及处理和反馈信息并从最后完成的或按需要从更早的步骤起继续烹饪法。
如果烹饪法未被扫描入炉架但炉架检测出合适的器皿，则炉架将检查烹饪法是否最近已(由另一个炉架)被写到器皿的RFID标签。为此，炉架的微处理器读取器皿的处理和反馈信息以确定从烹饪法被最近写到器皿的RFID标签时起的消逝时间。如果该消逝时间指示烹饪法最近在进行中，则微处理器将在确定烹饪法内开始的合适点或步骤后继续完成该烹饪法。但是，如果该消逝时间指示烹饪法未在进行中或已完成，则微处理器将忽略RFID标签中找到的任何烹饪法并提示用户新的指令或下载新的烹饪法到炉架。
在写入操作后，整个烹饪法都存储于器皿的RFID标签中。烹饪法可以包括一些信息，诸如配料细节和量、添加配料的顺序、搅拌指令、期望的器皿类型、每个烹饪法步骤的器皿调节温度、每个烹饪法步骤中施加到器皿的最大功率水平、每个烹饪法步骤的持续时间、每个烹饪法间的延迟时间、烹饪法完成后的保温温度和最大保温时间、以及开始执行烹饪法的时钟时间以便可以在指示的时间自动开始烹饪。
一旦最近已用烹饪法信息将器皿的RFID标签编程，则其所在的炉架或其移动到的任何其它炉架将感测之并借助温度传感器立即读取器皿的温度。随后，炉架继续烹饪法步骤以积极地根据烹饪法帮助用户准备食物。这种帮助例如可包括通过用户接口的显示器提示用户在合适时间添加特定量的配料。会要求用户使用用户接口的输入机构指示已完成配料添加或其它要求的动作。该帮助还优选包括自动加热器皿到烹饪法指定的一温度或一系列温度并将该温度保持一特定时间周期。
在模式1烹饪法下列过程期间，反映每个烹饪法步骤执行的时间标记以及执行步骤中消逝的时间被周期性写入到器皿的RFID标签。如果在完成前用户将器皿从炉架移除并随后将器皿重新置于另一个炉架上，则新炉架的微处理器将在器皿RFID标签所指示的烹饪法内的合适点处继续烹饪法过程。“合适点”可以是最后完成的步骤之后的下一个烹饪法步骤，或者可以是最后完成的步骤之前的前一个步骤。此外，如果离开炉架的消逝时间是显著的，则需要进行调节。例如如果最近完成的步骤要求器皿维持在烹饪法规定的温度一特定持续时间，则如果确定在远离炉架时该器皿被过度冷却，则该持续时间需要增加。较佳地，用户可按需要超控炉灶提供的自动帮助，以便增加或减少步骤的持续时间。
模式2是手动RFID增强模式并需要温度反馈。因此，与模式1类似，模式2仅可用于具有RFID标签和温度传感器的器皿。附随合适的器皿对象分类代码的处理信息包括限制温度和温度偏差值。在限制温度之上时，炉架的微处理器将不允许锅被加热，从而避免着火或保护无粘性表面或其它材料超过安全温度。温度偏差值优选是所选调节温度的百分比，它在暂时加热条件期间变成期望的温度。
模式2的主要功能是允许用户将合适的器皿置于炉架上；通过用户接口手动选择期望的调节温度；以及确保此后炉架将加热器皿以实现和维持所选温度，只要该所选温度不超过限制温度。为了完成实现和维持所选温度而不明显过冲，模式2周期性地计算实际和所选温度之间的温度差并基于该温度差进行功率输出。例如，如果温度差相对较大，则炉架可输出全功率；但如果温度差相对较小，则炉架可输出小于全功率，以避免超出所选温度。
模式3是手动功率控制模式，它不采用任何RFID信息，从而任何适合感应的器皿或对象都可以按模式3加热。许多现有的炉灶提供了与模式3类似的操作模式。但是，现有技术中未揭示的本发明中模式3的特点在于如果具有RFID标签和合适对象分类代码的任何器皿被置于炉架上，则炉架将自动离开模式3并进入模式1，执行合适的过程。该特点尝试防止用户由于疏忽而对它们误认为按该模式实现自动温度调节的器皿采用模式3。
因此，可以理解，本发明的烹饪和加热系统和方法提供了优于现有技术的许多实质性优点，例如包括用于精确和基本自动地控制贴附了RFID标签的器皿的温度。此外，本发明有利地允许用户从比现有技术中可能的温度范围更大的温度范围中选择器皿的期望温度。本发明还有利地用于自动限制器皿加热到预建的最大安全温度。本发明还用于自动加热器皿到一系列预选温度预选的持续时间。此外，本发明有利地确保几个炉架中的任一个都能继续这系列的预选温度和预选持续时间，即使这个系列的执行期间器皿在炉架间移动。本发明还有利地用于补偿所述系列期间器皿从炉灶移除中的任何消逝时间，包括在必要时重新开始该过程或回复到烹饪法中的合适点。此外，本发明有利地用于使器皿格外快速地热恢复到所选温度，而不管冷却负荷的任何变化，诸如将冷冻食物添加到器皿的热油中。
此外，本发明有利地用于从食物包装、烹饪法卡或其它物品读取和存储烹饪法或者其它烹饪或加热指令。烹饪法可存储于物品上的RFID标签中并可以限定预选持续时间的前述一系列的预选温度。本发明还有利地用于将烹饪法或其它指令写入器皿的RFID标签，从而允许即使在器皿移到未以前或直接输入烹饪法的另一个炉架之后继续执行该烹饪法。本发明还有利地用于烹饪法或其它指令执行过程中的交互帮助，包括提示。
在以下标题为具体实施方式的部分中更全面地描述本发明的这些和其它方面。
附图说明
以下参考附图详细描述本发明的较佳实施例，其中：
图1是示出本发明的烹饪和加热系统的较佳实施例的主要组件的示意图；
图2是示出图1所示系统中使用的RFID标签和温度传感器的组件的示意图；
图3是图1所示系统的第一操作模式中包含的方法步骤的第一流程图；
图4是图1所示系统的第二操作模式中包含的方法步骤的第二流程图；
图5是图1所示系统的第三操作模式中包含的方法步骤的第三流程图；以及
图6是图1所示系统中使用的RFID标签存储器布局的示意图。
具体实施方式
参考附图，根据本发明的较佳实施例揭示了系统20以及用于烹饪和加热的方法。广泛地，系统20和方法提供了多种烹饪模式并能利用RFID技术和温度感测自动加热烹饪器皿和其它对象，并能利用RFID技术读取和写入烹饪法或加热指令并交互地帮助其执行。
有关RFID技术的本领域的普通技术人员将理解，它是类似于公知条形码技术应用的自动标识技术但使用射频信号而非光信号。RFID系统可以是只读或读/写的。只读RFID系统包括RFID读取器(诸如Motorola的OMR-705+RFID型读取器)以及RFID标签(诸如Motorola的IT-254E RFID型标签)。RFID读取器执行几种功能，其中之一是形成低电平射频磁场，通常是125kHz或13.56MHz。该RF磁场通过发送天线(通常按线圈形式)从RFID读取器发出。RFID读取器可作为RFID耦合器出售，其包括无线电处理单元和数字处理单元，以及分开的可拆卸天线。RFID标签还包括天线，通常按线圈的形式，以及集成电路(IC)。当RFID标签遇到RFID读取器的磁场能时，它将IC中存储的编程存储器信息发送到RFID读取器。随后，RFID读取器验证该信号、解码信息并以期望的格式将该信息发送到期望的输出装置，诸如微处理器。编程存储器信息通常包括数字代码，该数字代码唯一地标识附着、结合入或关联RFID标签的对象。RFID标签可离RFID读取器的天线几英寸且仍与RFID读取器通信。
读取/写入RFID系统包括RFID读取器/写入器，诸如Gemplus的gemWaveMedioTMSO13型耦合器或者Medio的A-SA型可拆卸天线，以及RFID标签，诸如Ario的40-SL型读取/写入标签，并能从该RFID标签读取信息和向其写入信息。在从RFID读取器/写入器接收信息后，RFID标签可存储，并稍后再发送信息回到这个或其它RFID读取器/写入器。可以连续或周期性地进行再写入和再发送。实际发送时间较短，通常以毫秒计，且传输速率可以高达105kb/s。RFID标签中的存储器通常是可擦可编程只读存储器(EEPROM)，且通常2kb或以上的存储器的存储容量是可得的。此外，RFID读取器/写入器可被编程为与其它装置通信，诸如其它基于微处理器的装置，以便执行复杂任务。RFID技术在美国专利No.6320169中有更详细的描述，其结合在此作为参考。
参考图1，本发明较佳实施例的系统20广泛地包括感应烹饪用具22、RFID标签24以及温度传感器26，其中RFID标签24和温度传感器26被附着于、结合入或关联烹饪或加热器皿28或其它类似对象，例如服务器皿。感应烹饪用具22也称作“炉灶面”且以下称作“炉灶”，其适于利用公知的感应机制来加热器皿28，借助该公知感应机制在器皿28中感应电加热电流。炉灶22广泛地包括整流器40；固态变换器(inverter)42；多个炉架44，其中每个炉架44都包括感应工作线圈46、微处理器48、器皿支承机制50、RFID读取器/写入器52、一个或多个RFID天线54A、54B、实时时钟56和附加存储器58；基于微处理器的控制电路(未示出)；以及用户接口60，它包括显示器62和输入机构64。
炉灶22按基本常规的方式实现感应加热。简要地，整流器40首先将交流电转换成直流电。固态变换器42接着将该直流电转换成超声流，其频率优选在20kHz和100kHz之间。该超声频率流通过工作线圈46以形成变化的磁场。控制电路控制变换器42并控制炉灶22的各种其它内部或用户接口功能，且包括用于提供有关输入的合适传感器。器皿支承机制50被置于工作线圈46附近，以使器皿支承机制50上的器皿28暴露给变化的磁场。
RFID读取器/写入器52帮助微处理器48和RFID标签24之间的通信和信息交换。更具体地，本发明中，RFID读取器/写入器52用于读取RFID标签24中存储的例如涉及器皿身份、性能和加热历史的信息。RFID读取器/写入器52利用RS-232连接而连接到微处理器48。优选的RFID读取器/写入器52允许RS-232、RS485和TTL通信协议并可按高达26kb/s的速率传送数据。本发明中使用的合适RFID读取器/写入器例如可从Gemplus获得，作为型号GemWaveTMMedio SO 13。应注意，因为RFID读取器/写入器52是基于微处理器的，在本发明的预期范围内，单个微处理器可被编程以服务RFID读取器/写入器52和炉灶的控制电路。
一个或多个RFID天线54A、54B经由同轴电缆连接到RFID读取器/写入器52并用于进一步帮助前述通信和信息交换。较佳地，RFID天线54A、54B尺寸较小、没有接地面且具有约2英寸的读取/写入范围。较佳地，在每个炉架44处采用2个RFID天线，中央RFID天线54A和外围RFID天线54B。外围RFID天线54B优选具有覆盖工作线圈46的整个外围象限的读取范围，以使其中包含RFID标签24的器皿28的把手70可位于相对较大的径向角内的任何位置而仍与RFID读取器/写入器52通信。在等效的较佳实施例中，使用两个RFID天线54A、54B所产生的该特殊优点通过使用单个较大天线得以实现，该单个较大天线可以在工作线圈46以上的领域中读取任何RFID标签24。在这两种实施例中，RFID读取器/写入器52的读取/写入范围有利地大于现有技术中使用的单个中央RFID天线。如所期望的，如果需要较少的零件，也可以除去中央RFID天线54A而仅使用外围RFID天线54B。
使用两个RFID天线54A、54B会要求它们被多路传输到RFID读取器/写入器52。可以用几种方法中的任一种实现多路技术。在第一种方法中，提供切换继电器，它切换RFID读取器/写入器52和RFID天线54A、54B之间的连接，以使在任何给定时间仅一个RFID天线用于传输。也可以总是给这两个RFID天线54A、54B供电，通过并行配置RFID天线54A、54B而不牺牲重要的读取/写入范围。选择外围RFID天线54B的位置，以使在将器皿28置于炉架44上时器皿28的RFID标签24位于外围RFID天线54B的接收范围上。本发明中使用的合适RFID天线例如可以从Gemplus获得Model 1”天线或Medio A-SA型天线。
实时时钟56在较长的时间周期上维持精确时间。较佳地，时钟56是微处理器兼容的并包含即使在炉灶22拔去插头时也能长时间运作的备份电源。通常，时钟56具有晶体控制的振荡器时基。适用于本发明的时钟是现有技术中公知和可得的，例如National Semiconductor的MM58274C型或Dallas Semiconductor的DS-1286型。本领域的普通技术人员可以理解，微处理器48通常包括可用作实时时钟56的实时时钟零件。
附加存储器58可由微处理器48访问并能方便地写入和替换，以允许当期望以前未编程的新型器皿28用于炉灶22上时由用户添加软件算法。本发明中使用的合适存储器是闪存卡，例如可从Micron Technology，Inc.获得型号CompactFlashTM卡。其它合适的存储器是包括调制解调器连接的EEPROM装置或闪存装置，以允许通过电话线从远程站点进行再编程。
用户接口60允许炉灶22和用户之间的通信和信息交换。显示器62可以是任何常规液晶显示器或其它合适的显示装置。同样，输入机构64可以是便于清洁的膜键区或其它合适的输入装置，例如一个或多个开关或按钮。
如上所述，RFID标签24被附着、结合或关联到烹饪或加热器皿28，并用于经由RFID读取器/写入器52与微处理器48通信和交换数据。更具体地，RFID标签24存储关于器皿身份、性能和加热历史的信息，并可从RFID读取器/写入器52发送信息和从其接收信息。RFID标签24还必须具有足够的存储器来存储烹饪法信息，如以下将讨论的。较佳地，RFID标签24能经受极端温度、湿度和压力。本发明中使用的合适RFID标签可从Gemplus获得，如型号GemWaveTM Ario 40-SL Stamp。该特殊RFID标签的尺寸为17mm×17mm×1.6mm，并在其存储器的块0、页0中具有工厂嵌入的8字节代码。它还具有4个块中排列的2Kbit的EEPROM存储器，其中每个块包含4页数据，其中8字节的每个页可由RFID读取器/写入器52分开写入。来自Gemplus的其它合适的RFID标签包括Ario 40-SL Module和超小型Ario 40-SDM。
温度传感器26连接到RFID标签24并用于采集有关器皿28的温度的信息。具有相对于温度的近线性电压输出的任何温度传感器或换能器，诸如热敏电阻器或电阻式温度装置(RTD)，可用于本发明中，提供模拟信号，该模拟信号在由RFID标签12转换成数字信号时，可以正常的通信协议发送到RFID读取器/写入器52。基于Boulder Colorado的Phase IV Engineering和Ohio，Akron的Goodyear Tireand Rubber Company开发的技术，合适但不必优选的RFID读取器/写入器和被动RFID温度感测标签被设计用于本发明，上述技术揭示于2002年7月2日Black等人提交的美国专利No.6412977，标题为“Method for Measuring Temperature withan Integrated Circuit Device”，以及2002年4月9日Letkomiller等人提交的美国专利No.6369712，标题为“Response Adjustable Temperature Sensor forTransponder”，它们都结合在此作为参考。不幸地，Phase IV Engineering使用的特殊RFID标签不提供写入性能和足够的存储器，因此具有这些必要特点的另一种RFID标签必须与较少性能的RFID标签一起使用。但为了最小化复杂性和成本，优选系统20仅使用一个RFID标签24来进行温度感测和其它反馈通信，以及处理信息存储。
温度传感器26必须接触器皿28的外表面。例如，如果使用RTD，则它必须永久地附着到器皿28的多数传导层。对于多层器皿，诸如最常用于感应烹饪的那些，优选的附着层是铝层。此外，优选将不超过一英寸的附着点置于器皿28的感应加热表面上。温度传感器26优选利用陶瓷粘合剂附着到器皿28的外表面上将器皿把手70附着到器皿主体的位置。或者，温度传感器26可使用任何其它合适机制进行附着，诸如机械紧固件、支架或其它粘合剂，只要该附着机制确保在其寿命中温度传感器26维持与器皿28的充分热接触。
优选隐藏将温度传感器26连接到RFID标签24的任何线路，例如在器皿的把手70中。如果器皿28的把手70在感应加热表面之上超过1英寸，温度传感器26和线路可以隐藏于金属通道内，以使RFID标签24可以保持于把手70中。虽然非必需，RFID标签24优选密封于把手70内，从而在清洗时水不会进入把手70。参考图2，示意性示出了如何将温度传感器24附着到RFID标签24。RFID标签24的两条线路引线被焊接到RFID标签24，以使焊接焊盘90A、90B将温度传感器26连接到RFID标签的集成电路(IC)。
在实例性使用和操作中，参考图3-5，系统20如下运作。系统20提供至少三种不同的操作模式：模式1，增强RFID模式，用于具有RFID标签24和温度传感器26的器皿28；模式2，手动RFID模式，也用于具有RFID标签24和温度传感器26的器皿28；以及模式3，手动功率控制模式，用于没有RFID标签和温度传感器的器皿。
当首先给炉灶22加电，炉架44缺省为模式1。炉架的微处理器48等待来自RFID读取器/写入器52的信息，指示具有适当编程的RFID标签24的器皿28已置于器皿支持结构50上，如框200所示。该信息包括“对象的类”代码，其识别器皿类型(例如，煎锅、炒锅(sizzle pan)、壶)和性能。在接收该信息前，不允许电流流入工作线圈46，因此不会产生不期望的加热。如果炉架44具备两个RFID天线54A、54B，如优选的，则RFID标签24可通过中央RFID天线54A或外围RFID天线54B读取。。一旦检测出器皿28，如以下更详细地描述的，从RFID标签24下载处理和反馈信息并由微处理器48处理，如框202中所描述的。前述对象分类代码将通知微处理器48或允许微处理器48选择合适的加热算法。几种不同的加热算法存储于附加存储器58中并可由微处理器48获得，这几种不同加热算法包括美国专利No.6320169中所描述的那些，每一种都使用不同的反馈信息和处理信息(存储于RFID标签24上)。
在这点上，用户可按需要下载烹饪法或其它烹饪或加热指令到炉架44，如框204中所示。具备存储有烹饪法的自己的RFID标签的烹饪法卡、食物包装或其它物品被简单地置于(waved over)一个炉架的两个天线54A、54B上，以使RFID读取器/写入器52能读取附着的RFID标签24并下载烹饪法。前述处理和反馈信息可包括已完成的烹饪法步骤，包括这些步骤何时完成。
如果器皿28包括RFID标签24和温度传感器26，则对象分类代码将反映该性能。如果已将烹饪法下载到炉架44，以及具有指示RFID标签24和温度传感器26都置于把手44上的对象分类的器皿28，则RFID读取器/写入器52将上传或写入烹饪法信息到器皿的RFID标签24，如框206中所描述的。如果器皿28此后移动到不同炉架，则不同炉架可从器皿的RFID标签24读取烹饪法以及处理和反馈信息，并用该烹饪法从最后完成的步骤或其它合适步骤起继续。为使烹饪法被写入到器皿的RFID标签24，在烹饪法被下载入微处理器48后，器皿28必须在固定时间间隔内(例如，约10秒到2分钟之间)被置于炉架44上。因此，一旦烹饪法已被下载，则炉架44立即开始查找具有合适对象分类的代码的RFID标签24。如果在该固定时间间隔期间炉架44不能检测到这种器皿28，则将停止尝试，且如果用户仍希望进行，则烹饪法必须被再次下载以启动新的固定时间间隔。
如果烹饪法未被扫描入炉架44但炉架44检测到具有合适对象分类的代码的器皿28，则炉架44将检查烹饪法最近是否(由另一个炉架)写入器皿的RFID标签24，如框208中所示。为了实现之，炉架的微处理器48读取器皿的处理和反馈信息，以确定从烹饪法最后写入器皿的RFID标签24起的消逝时间。如果消逝时间指示最近烹饪法在进行中，则微处理器48在确定烹饪法内的合适点或步骤后从这点开始继续完成该烹饪法，如框210中所示。例如，消逝时间和感测温度可指示自以前加热步骤完成以后器皿28已基本冷却，以便重复加热步骤。但是，如果消逝时间指示烹饪法最近不在进行中或已完成，则微处理器48可以忽略RFID标签24中发现的任何烹饪法并向用户提示新指令或将新烹饪法下载到炉架44。
在写入操作之后，整个烹饪法存储于器皿的RFID标签24中。烹饪法可以很长且很详细，并可包括配料和量，添加配料的顺序，搅拌指令，期望的器皿类型，每个烹饪法步骤的器皿调节温度，在每个烹饪法步骤期间施加到器皿28的最大功率水平(某些处理需要温和加热而其它可容忍高功率施加)，每个烹饪法步骤的持续时间，每个烹饪法步骤之间的延迟时间，保温温度(在烹饪法完成后)和最大保温时间，以及开始烹饪法执行的时钟时间，以便可以在指示时间处自动开始烹饪。根据存储器空间，可以包括附加信息。
参考图6，示意图92示出了RFID标签的布局，其示出了存储器位置和存储器分配。该相同布局可用于器皿的RFID标签24中和初始提供烹饪法的RFID标签中。图6示出了以下的存储器位置，其中多数或全部都存储处理或反馈信息并由RFID读取器/写入器52周期性地写入：
LKPS(1/2字节)
执行的最后烹饪法步骤。
Time(LKPS)(Hr)；Time(LKPS)(Min)；Time(LKPS)(Sec)
来自实时时钟56的时间，用于提供计算消逝时间的时间标记。
功率步骤中的时间(Time in Power Step)
对应于器皿28在当前烹饪法步骤中操作的时间量的整数，以10秒为时间间隔。如果在烹饪法步骤期间从炉架44移除器皿28，则将在器皿28被重置于任何炉架上时读取该值。炉架的微处理器48将从步骤的指定持续时间中减去该值并将烹饪法步骤次序该时间的剩余。
日期(LKPS)(月)；日期(LKPS)(日)(Date(LKPS)(Mon)；Date(LKPS)(Day))
来自实时时钟56的日期，用于提供计算消逝时间的时间标记。
内部校验和(Internal Check Sum)
循环冗余码(CRC)，它每次完成写入操作时由RFID读取器/写入器52生成且每次出现写入操作时被写入RFID标签24。示出了两个CRC内部校验和值，一个在存储器(B1P0)的块1、页0中，且另一个在存储器(B3P2)的块3、页2中。
Delta t
该值的每个整数表示10ms时间间隔，其出现于RFID读取器/写入器52进行的RFID标签24的读取操作之间。
IPL1～IPL11
这些值(0-15)除以15给出相应烹饪法功率步骤期间允许的最大功率的最大百分比。例如，IPL1＝15表示烹饪法步骤#1期间可施加最大功率的100％；IPL2＝10表示在步骤#2期间可施加最大功率的66％。
最大步骤(Max Step)
烹饪法步骤的最大数量加一。附加的“加一”步骤是所有其它步骤完成后的保温步骤。
最大瓦特(Max Watts)
允许烹饪过程在任何烹饪法步骤期间(参见以上IPL1-IPLK15的描述中)施加的最大功率，以20瓦为增量。器皿28与炉架44的不合适耦合会将炉架的真实输出功率限制于小于最大瓦特。
休眠时间(Sleep Time)
分钟数，在此之后，如果没检测到负载，则炉架44进入休眠模式，其中不执行进一步的对RFID标签的查找以及任何功率输出。在该休眠状态中，用户必须使用炉灶的输入机构64提供一模式选择输入，以重新激活炉架44。
写入间隔(Write Interval)
多个Delta t，其定义向RFID标签24写入出现什么LKPS和t(LKPS)之间的时间间隔。在将器皿28从炉架44移除并置于不同炉架上时，该写入函数允许不同炉架44确定当前烹饪法步骤中剩余的时间量。例如，如果Delta t的值为200(使Delta t等于2秒)，且“写入间隔”的值为5，则RFID标签24应每隔10秒被写入。
T1-T11
在相应烹饪法步骤期间炉架44尝试维持的温度。仅有10种可能的模式1烹饪法步骤烹饪温度，且为保温温度保留一个附加的“T”值。炉架44将利用来自温度传感器的反馈和学习算法尝试维持特定温度，该学习算法采样所述反馈以计算与期望温度的温度差以及温度变化率。
限制温度(Limiting Temp)
器皿28能安全达到的最大温度。如果器皿的温度达到该值，则用户接口显示器62闪烁该温度和适当的警告。如果器皿的温度保持于限制温度一预定长度时间，诸如约60秒，或者超过该限制温度，则炉架44停止加热器皿28并进入休眠模式且在进一步使用前必须被重启。
COB
对象分类代码，它告知炉架的微处理器48当前是什么类型的器皿28，将提供什么反馈信息，且采用什么加热算法。例如，如果COB的值为4，则炉架44确定器皿具有温度灵敏的性能。如果在确定COB＝4时炉架44处于模式1，则在加热器皿28前必须已完成最近的烹饪法扫描，如上所述。如果在确定COB＝4时炉架44处于模式2，则将维持用户选择的调节温度，如以下将描述的。
温度偏差(Temperature Offset)
通过补偿位于器皿上不同位置的温度传感器，该值适应各种不同的器皿和器皿制造商，因为某些温度传感器会比其它的更远离器皿底部。仅在暂时加热条件期间需要该值，而非在当检测到的温度在期望调节温度附近的温度的“保持带”内时的保持条件下。该值提供了一定的灵活性，以补偿RFID标签24上的不同暂时滞后。该值等于所选调节温度的百分比，且在检测出的温度等于用户所选温度减去温度偏差时，炉架44将认为已达到所期望的调节温度并将进入保持状态。
时间1-时间10(Time1-Time10)
在完成烹饪法步骤和炉架44着手进行下一个烹饪法步骤之前器皿28必须保持于其各自的温度(参见以上T1-T11的描述)或该值的10％之内的持续时间或消逝时间。例如，当烹饪法步骤#1开始时，启动计时器；当计时器达到等于时间1的值时，炉架44移到烹饪法步骤#2。如果器皿28在功率步骤期间被移除，则计时器复位；当器皿28被重新放置时，LKPS和时间(LKPS)被用于确定该步骤内剩余的消逝时间。
温度编码(Temperature Coding)
由B1-P0中的两个比特组成的触发开关。选择“F”用于华氏温度或“C“用于摄氏温度。这主要在烹饪法的初始编程(COB＝5)期间使用，以使烹饪法的温度值，T1-T11，被适当地解释。
最大保持时间(Max Hold Time)
在炉架44进入休眠前器皿28可停留于保持模式的最大保持时间，以10分钟为间隔。
相同对象时间(Same Object Time)
该值限定一时间间隔，其间器皿28可从炉架44移除并重新放置其上且计时器将继续而不复位。如果移除的消逝时间超过该相同对象时间，则计时器被复位且必须重复所述步骤。
脉冲延迟(Pulse Delay)(1字节)
该值限定仅在保持模式中每次向标签写入B1P0信息之间所经过的写入间隔的数量。例如，如果脉冲延迟等于0，则每次写入间隔就用B1P0信息更新RFID标签24。但是，如果脉冲延迟等于3，则在每次对B1P0的写入操作之间经过三个写入间隔。因此，如果写入间隔是2，Delta t是100，且脉冲延迟是3，则一旦进入保持模式，在每次写入操作间经过8秒(2秒用于温度检查但无写入，2秒用于下一次温度检查但无写入，2秒用于下一次温度检查但无写入，以及随后2秒用于下一次温度检查，其结果被写入到B1P0)。
内部校验和#(Internal Check Sum#)
每次完成写入操作时RFID读取器/写入器52所产生的CRC(循环冗余码)。每次出现写入操作时，CRC校验和值被写入到RFID标签24。存储器中示出了两个CRC内部校验和值，一个在存储器的块1，页0(B1P0)中且另一个在存储器的块3，页2(B3P2)中。
一旦最近已用烹饪法信息编程器皿的RFID标签24，其所在的炉架44或者其移动到的任何其它炉架将感测之并立即通过温度传感器26读取器皿28的温度，如框212所示。接着，炉架44继续进行烹饪法步骤以有效地帮助用户根据烹饪法准备食物，如框214所示。这种帮助优选包括，例如，通过用户接口60的显示器62提示用户在合适时间添加特定量的配料。利用用户接口60的输入机构64要求用户指示已完成添加配料的步骤。该帮助也优选包括自动将器皿28加热到烹饪法指定的温度并将该温度维持指定的时间周期。这种帮助可持续到完成所述烹饪法。
在模式1烹饪法下列过程期间，反映每个烹饪法步骤执行的时间标记以及执行步骤中消逝的时间被周期性写入到器皿的RFID标签24，如框216中所示的。如上所述，如果在完成前用户将器皿28从炉架44移除并随后将器皿28重新置于另一个炉架上，则新炉架的微处理器将在器皿RFID标签24所指示的合适点处继续烹饪法过程。需要向烹饪法时间进行调节；例如，因为在远离炉架时器皿28过度冷却，所以对于最近的烹饪法步骤，需要增加烹饪法所规定的温度处的总消逝时间。较佳地，用户可按希望超控炉灶22提供的自动帮助，以便例如增加或减少步骤的持续时间。
作为实例，以下是炉灶22的模式1操作的事件的可能顺序，其中煎锅器皿28在其把手70中具有RFID标签24和温度传感器26。首先，用户在炉架44的外围RFID天线54B上扫描食物包装，以便将包装的RFID标签24中存储的烹饪法信息传递到炉架的微处理器48。随后，炉灶的显示器62开始与用户通信指令。一旦煎锅的把手70被置于外围RFID天线54B上，则烹饪法信息被上传入锅的RFID标签24且自动开始烹饪操作的序列。较佳地，在自动序列中，在炉架44开始每个烹饪操作之前，用户必须经由输入机构64提供输入。这种需要阻止炉灶在添加必要配料前加热锅28。
如果烹饪器皿不包括温度传感器，则仍在模式1中运作，炉架将从RFID标签下载信息并根据其处理数据、反馈数据和合适的加热算法开始加热器皿。该过程整体在美国专利No.6320169中加以描述。
如果烹饪器皿没有RFID标签或具有合适对象分类代码的RFID标签，则不会产生加热。炉架44将简单地继续查找合适的RFID标签或等待用户选择另一种操作模式。
模式2是手动RFID增强模式。经由炉灶的用户接口60的输入机构64进入模式2。一旦在模式2中，在允许任何电流在工作线圈46内流动以加热器皿28前，炉架的微处理器48等待来自合适RFID标签24的处理信息。模式2可仅用于具有RFID标签和温度传感器两者的器皿；没有别的对象分类代码允许用户按模式2进行操作。
较佳地，附随合适对象分类代码的处理信息包括限制温度和温度偏差值。如上所述，在限制温度以上时，炉架的微处理器48将不允许加热锅，从而避免着火或保护无粘性表面或其它材料不超过设计的温度。限制温度由器皿制造商在销售前编程入器皿的RFID标签24。如上所述，温度偏差值优选是所选调节温度的百分比，其在暂时加热状况期间编程期望的温度。例如，如果温度偏差值是10，则仅在暂时加热或加热操作期间，炉架的微处理器48将尝试实现等于用户选择温度减去10％的调节温度。温度偏差值的使用仅在加热期间是必要的，因为某些器皿的侧壁温度(此处温度是实际测量的)滞后于器皿底部表面的平均温度。一旦器皿28处于稳定状态调节或处于冷却模式，则温度滞后是不重要的且不保证温度偏差值和有关过程。因此，一旦在加热条件下器皿28达到期望的温度，则炉架的微处理器48转为在后续保持或冷却序列期间保持实际用户选择的温度。
模式2的主要功能是允许用户将合适的器皿28置于炉架44上；通过用户接口60手动选择期望的调节温度；以及确保炉架44此后将自动加热器皿28以实现和维持所选温度(只要所选温度不超过限制温度)，而不管器皿28中添加或减去的负荷(食物)。较佳地，炉灶22允许用户从至少68°F到500°F之间选择器皿的调节温度。
操作中，模式2如下进行。一旦合适的配备RFID标签的器皿28被置于按模式2操作的炉架上，两个RFID天线54A和54B之一将从RFID标签24读取对象分类代码和前述处理数据，如框220所描述的。此外，器皿28的温度由RFID读取器/写入器52读取并发送到炉架的微处理器48(参见美国专利6320169，其详细设计RFID读取器/写入器52和微处理器48之间的通信)，如框222所示。假定所选的或期望过度温度超过检测出的温度并低于限制温度，则炉架的工作线圈46将输出合适的功率水平以将器皿28从当前温度加热到期望的温度。按照“合适”的功率水平，这意味着微处理器48将计算温度差(期望温度减去检测出的温度)，以确定施加怎样的功率水平，如框224中所示。如果温度差较大(例如，超过20°F)，则炉架将全功率输出到器皿28，如框226中所示。一旦计算出该差为正但不大(小于20°F)，则输出功率可以被减小到较低水平，诸如最大值的20％，如框228所示。这种类型的合适功率选择可减少加热操作期间的温度过冲。此外，如果RFID标签的存储器中存储了温度偏差的非零值，则基于达到所选调节温度减去所选调节温度与温度补偿值的乘积的尝试，炉架44减少功率以避免过冲。此外，一旦炉架44检测到器皿28已达到或超过其期望的温度，则它可选择合适的功率输出水平，以维持期望的温度，如框230所示。通过进行周期性的温度测量和计算离开期望温度的温度差，微处理器48可以选择不断改变的功率输出，这将能成功地将器皿28的温度维持于所选调节温度附近的较窄的带内，而不管器皿28所经受的冷却食物负荷。当然，确定合适功率输出水平的该自适应特点也可用于模式1中，以维持所期望的温度。
可以理解，模式2也可包括模式1的关于将信息写入RFID标签24以使进行中的过程能由另一个炉架完成的特点。在模式2中，该特点将包括将期望的温度写入RFID标签24，以使在将器皿28移动到另一个炉架的情况下，新炉架能完成加热过程而不需要来自用户的附加输入。
现有技术已知的模式3是手动功率控制模式，它不采用任何RFID信息，以使任何适合感应的器皿或对象能按模式3加热。在模式3中，用户通过用户接口60选择期望的功率输出水平，它是工作线圈46能产生的最大功率的百分比，如框232中所示。模式3中，感应炉灶22更象常规煤气灶那样运作。诸如CookTek C1800的目前技术水平的感应炉灶面都按手动功率控制模式操作。
本发明中模式3的特点在现有技术中未揭示，其在于如果具有RFID标签和合适对象分类代码的任何器皿被置于炉架44上，则炉架44将自动离开模式3并进入模式1，执行合适的过程，如框234所示。该特点尝试防止用户由于疏忽而对它们误认为按该模式实现自动温度调节的器皿采用模式3。本发明中也可采用防止用户由于疏忽而使用模式3的其它机制，例如包括要求用户从模式2进入模式3。这能防止用户意外地直接进入模式3。另一个这种机制是自动的“无负荷”转换到模式1，其中如果在工作线圈46上在预编程的时间量内没有检测到合适的负荷，例如约30秒到2分钟之间，同时炉架44处于模式3，则微处理器48将自动转到模式1。
通过以上描述，可以理解，本发明的烹饪和加热系统20提供了优于现有技术的许多实质性优点，例如包括：用于精确和实质性的自动控制附着到RFID标签24上的器皿28的温度。此外，本发明有利地允许用户从比现有技术中可能的温度范围更宽的温度范围内选择器皿28的期望温度。本发明还有利地用于自动加热器皿28到一系列预选的温度并持续预选的消逝时间。此外，本发明有利地确保几个炉架44中的任一个能在每个温度处继续所述预选温度和预选消逝时间，即使该系列的执行期间器皿28在炉架44间移动。本发明还有利地用于补偿所述系列期间器皿从炉灶移除中的任何消逝时间，包括在必要时重新开始烹饪法中合适点处的过程。此外，本发明有利地用于使器皿28格外快速地热恢复到所选温度，而不管冷却负荷的任何变化，诸如将冷冻食物添加到器皿28的热油中。
此外，本发明有利地用于从食物包装、烹饪法卡或其它物品读取和存储烹饪法或者其它烹饪或加热指令。烹饪法可存储于物品上的RFID标签中并可以限定预选消逝时间的前述一系列的预选温度。本发明还有利地用于将烹饪法或其它指令写入器皿28的RFID标签24，从而允许即使在器皿28移到最初未输入烹饪法的另一个炉架之后继续执行该烹饪法。本发明还有利地用于烹饪法或其它指令执行过程中的交互帮助，包括提示。
虽然已参考附图中示出的较佳实施例描述了本发明，但应注意，可采用等效物和进行替换而不背离所附权利要求书中所述的本发明的范围。
因此，已描述了本发明的较佳实施例，所要求的由专利证书保护的新颖和期望的包括以下的权利要求书。
Claims (12)
1.一种受射频识别控制的对象，其特征在于包括：
能够检测与对象的可加热部分热接触位置的多个温度的温度传感器；以及
与所述温度传感器相关并位于所述对象的热产生区之外的射频识别标记，所述射频识别标记可将所述温度传感器获取的温度信息传送给一加热装置。
2.如权利要求1所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：所述温度传感器放置成与所述的对象的可加热部分的热传导层接触。
3.如权利要求2所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：所述热传导层包括对象的铝层。
4.如权利要求3所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：所述的对象的可加热部分包括与所述铝层热接触的铁磁层。
5.如权利要求1所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：所述温度传感器放置成至少部分地在所述的对象的可加热部分中。
6.如权利要求5所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：所述温度传感器放置成与所述可加热部分的热传导层接触。
7.如权利要求5所述的受射频识别控制的对象，其特征在于；所述温度传感器放置成至少部分地在所述对象的通道中。
8.如权利要求7所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：当被置于所述通道中时，从视觉上基本隐藏所述温度传感器以及连接所述温度传感器到射频识别标记的线路。
9.如权利要求1所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：所述的对象的可加热部分是通过磁感应加热的。
10.如权利要求1所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：所述射频识别标记位于所述对象的把手中。
11.如权利要求1所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：所述对象包括烹饪用具对象。
12.如权利要求1所述的受射频识别控制的对象，其特征在于：所述对象包括服务器皿对象。
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