可检测油温的锅铲

颜浩名　秦渝岚

一、选题背景

烹饪尤其是煎炒炸离不开食用油。在煎炒的过程中，人们先往锅中倒入食用油，当食用油上升到一定的温度后，再放入食材，因此對食用油温度的把控非常重要。如何获取食用油的实时温度值，保证饮食健康和食物的口感呢？我们想到了设计可检测油温的锅铲。

二、整体方案

可检测油温的锅铲采用嵌入式设计，以主控模块为核心，通过温度传感器检测油温，并将测得的温度值与温度阈值进行对比。温度阈值可以通过两个按键进行控制，实现增大或者减小。锅铲手柄上的OLED显示屏，显示实时油温和使用者设定的温度阈值。如果检测到的实时油温大于温度阈值，蜂鸣器报警。

三、设计过程

（一）准备材料

我们准备制作可检测油温的锅铲所需的材料——普通锅铲、Arduino Nano控制板、温度传感器DS18B20、12864OLED显示屏、按键、导热硅胶、蜂鸣器、DS18B20+转换电路、锂电池、3D打印锅铲手柄外壳和自锁开关等。我们充分考虑普通锅铲手柄的尺寸和手柄内部空间，使3D打印锅铲手柄壳体内能够放得下蜂鸣器、锂电池等器件，在手柄外壳上开设充电口、显示屏开口和按键的开口。

（二）制作步骤

1.将普通锅铲的手柄去除，留下金属铲头。

2.将温度传感器安装在铲头内。这种温度传感器是现阶段常用的数字温度传感器，输出信号为数字信号，具有成本低、功耗小、精度高等优点。

3.在3D打印锅铲手柄壳体内安装蜂鸣器、锂电池、充电板、电源开关和DC充电头。

4.在3D打印锅铲手柄面板上安装OLED显示屏和按键。

5.将Arduino Nano控制板作为主控板，用数据线将温度传感器、OLED显示屏等模块与Arduino Nano控制板的引脚相连，具体的接线方式见表1。

6.采用图形化编程软件Mixly编程。在程序开始时，对相关器件和主控模块的相关资源进行初始化，完成初始化后，系统循环采集温度传感器数据，OLED显示屏显示内容更新。如果检测到的温度高于设定的温度阈值，则蜂鸣器开启，启动报警功能。

两个按键控制温度阈值增大或减小的功能通过单片机的外部中断来实现。

7.下载程序、调试程序并封装3D打印锅铲手柄。

8.将3D打印锅铲手柄与金属铲头接合，完成制作。

四、测试效果

我们对装置进行通电检查，在通电之后观察装置有没有出现发热、冒烟等不正常的现象。在确保没有问题后，对温度传感器进行测试：将主控模块连接电脑，通过串口调试助手读取温度传感器测得的温度值，判断温度值是否准确，同时观察OLED显示屏是否正常工作、显示的内容是否正确。这些都没有问题后，我们对装置的功能进行测试。

考虑到安全，我们用温水替代食用油进行测试，并将报警温度设定为40 ℃。

我们开启装置并观察装置，没有出现异常现象。OLED显示屏显示实时温度为26 ℃。

我们将装置放在温水中进行测试，OLED显示屏显示温度为42 ℃，超过了设定的温度值，蜂鸣器发出警报声。可见，装置设计达到了预期目标。

五、创新点

装置集成度高、使用便捷。人们通过装置可以直接获取食用油的实时温度，以便控制火候，烹饪出美味佳肴。

温度阈值可以调节。一旦油温超过设定温度，装置就会报警，安全性高。

装置成本低、维护方便，还可以根据实际需要进行二次开发以增加新的功能。

（指导老师：黄睿）

专家点评

颜浩名、秦渝岚同学的可检测油温的锅铲是一件改进型发明作品。这是因为早在2012年4月18日，重庆市王聃丹的“可测油温的锅铲”就申报了国家发明专利，公开日期为2013年10月30日。但其测温采用的是传统温度计测量的方式，不便于推广应用。两位初中生从所学知识与新技术入手，采用温度传感器测温的方式，仅这小小的改进，就能使这个领域的相关产品获得质的飞跃，令人钦佩。

这件作品属于青少年科技创新大赛所指的较典型的B类作品，即“选题源于日常生活，能够为社会经济发展或社会生活带来便利的小发明”。这件作品的产生，突出体现了两位同学：其一，具有良好的创新意识，能从生活中找到自己感兴趣，且具有一定市场前景的改进性发明课题；其二，具有一定的技术应用实践能力，能将编程与3D打印技术综合运用，以实现项目的设计要求。建议文中体现两位同学各自完成的工作，以示对知识产权的尊重。