全局恒温碗

文 湖南省宁乡市第一高级中学 朱嘉懿 湖南省宁乡市第十三高级中学 周婧丫

我的爷爷一个人在老家，是一个“留守老人”。爷爷吃饭很慢，经常饭菜冷了还没吃完。由于年纪大了，爷爷的记性越来越差，常常忘记按时吃饭。

要是有一个碗既能保温又能提醒爷爷按时吃饭，还能将爷爷的吃饭时间记录下来并告诉家人就好了。

我想到了制作一个全局恒温碗。

一、设计思路

借鉴无线能量传输原理，探讨瓷碗无线恒温、全局恒温的可行性，制作一种用于老人饮食习惯监控的器具。它主要由恒温碗和无线能量传输底座（安装在桌面下）组成，基于无线能量传输技术，可实现饮食监控、全局恒温、远程提醒用餐等功能。设计方案如图1所示。

二、设计制作

1.无线恒温碗

将电热丝均匀埋入碗体，在碗底部放置线圈用于接收能量，安装温控开关用于控制温度。我们暂时用3D打印的模型代替。

图1

2.无线能量发射装置

利用芯片将低频交流整流再逆变成1MHz的高频交流，加在发射线圈两端，发射线圈中的高频电流产生高频交变磁场，将能量以磁场能的形式发射出去。芯片电路如图2所示。

图2 电路图

3.加热方式

热水壶、电饭煲、电磁炉等电器的加热方式都是局部加热，确切地说是底部加热，这种加热方式产生的热量过于集中。我们提出了全局恒温、均匀加热的加热方式，将热源分散到碗的各个部位，避免热量集中，用来给饭菜保温，还可以使碗的外表不烫手。

综合铜丝长度、均匀发热效果和发热功率的考虑，最终我们采取用两根35m的铜丝并联的方案。

4.无线远程监测

本项目对开始吃饭 1和吃完饭 2这两个重要时刻进行测定，这两个时间的间隔即老人用餐的总时间，即 =2-1。本项目能将1、2以短信形式发送至指定的手机上。

项目采用GSM模块和单片机结合的方式收发短信，采用干簧管作为无线传感器，在碗底装一个微型磁铁用作触发装置，用热释电人体红外传感器作为人体感应开关。

当人坐在桌子旁并将碗放在桌面指定范围时，系统就会做出用餐开始的判定，对指定的一个或多个手机发送用餐开始短信提醒。当碗离开桌面指定范围时，系统就会对指定的一个或多个手机发送用餐完毕的短信提醒。

为防止碗频繁移动引起误判，我们设置了延时断开功能，即碗离开桌面或人离开桌子不超过5min，系统就不会给指定手机发信息，保证短信计时的可靠性。

经过测试，该恒温碗能在有人就餐时自动给饭菜保温，并发送用餐信息到指定手机，在用餐结束时自动进入待机状态，实现了目标功能。

此外，还可将装置接入智能家居，把老人用餐时间的相关数据上传到数据库，为医学研究提供数据支持。（指导老师：欧镕玮康志良）