CN1233726A - 微波炉的磁控管驱动装置及其方法 - Google Patents

Abstract

微波炉磁控管驱动控制装置及其方法,通过这个装置及其方法,第一和第二电压测定装置测定高压变压器输出侧和磁控管的电压,根据高压变压器输出侧和磁控管的电压变化辨别烹调过程状况,根据辨别结果,控制磁控管的驱动,从而,使得食物烹调最佳,可不用高价的传感器进行自动的食物烹调,因此降低成本。

Description

微波炉的磁控管驱动装置及其方法

本发明涉及微波炉，特别涉及根据高压变压器和磁控管的电压控制磁控管的驱动，相应于食物的变化，最佳地烹调食物的，微波炉磁控管驱动控制装置及其方法。

一般来说，现有技术的微波炉，如图1和2所示，包括：一个主体1；一个带有铰链安装的门3的食物烹调室；一个设定烹调程序，如烹调方式，烹调时间，烹调开始/停止等的键输入装置40；和一个显示烹调程序的显示装置4。

而且，主体1带有一个形成烹调室2的隔板5，一个波导管6焊接在隔板5上。在波导管6的一侧带有一个磁控管30，和一个开口7，通过开口，磁控管30产生的微波辐射到烹调室2。

同时，图3是根据现有技术如此构成的微波炉的示意框图。其中，微波炉包括一个继电器装置8，一个高压变压器10，一个高压二极管20，一个高压电容器25，一个磁控管30，一个键输入装置40，一个重量传感器42，一个气体传感器44和一个控制装置50。

在图3中，继电器装置8是一个继电器，通过控制装置50的控制信号接通和切断经由输入端A和B供给的交流市电AC电压(如220-240V)，用于将市电AC电压变到高压(约2,200V)和低压(约3,4V)的高压变压器10包括一个由外部输入市电电压的初级线圈12，一个输出高压的次级线圈，和一个输出低压的灯丝线圈16。

高压二极管20和高压电容器25位于高压变压器10和磁控管30间，磁控管接受较低电压而被加热，还经由高压二极管20和高压电容器25接受一个高压直流DC以产生微波。

而且，键输入装置40输出相应于烹调程序的键信号，重量传感器42测定食物重量，并输出一个与此相应的测定信号。

气体传感器44测定被烹调的食物发生的气体量，输出一个与此相应测定信号。控制装置50根据键输入装置40的键信号输出一个驱动磁控管30的控制信号，同时计时烹调时间，并根据重量传感器42和气体传感器44测定的信号确定烹调时间，并当计时的烹调时间达到确定的烹调时间时，输出一个停止驱动磁控管30的控制信号。

根据现有技术如此构成的微波炉，在使用者将食物放入烹调室2并经由键输入装置40确定一个烹调程序使烹调开始时，与此相应的键信号由键输入装置40输出到控制装置50，控制装置50向继电器装置8输出驱动磁控管的控制信号，同时计时烹调时间。

接着，交流市电AC的电压被供到高压变压器10的初级线圈12上，从而同时使得灯丝线圈16带有低压，次级线圈14带有高压。

灯丝被预热，高压经由高压电容器25和高压二极管20变成直流DC高压。直流高压供给磁控管30的两极，使磁控管30产生微波。微波经由波导管6的开口7被辐射到烹调室2，加热烹调其中的食物。

此时，食物重量的测定信号从重量传感器42输入到控制装置50，食物产生的气体量的测定信号从气体传感器44输入到控制装置50。

现在，控制装置50根据重量传感器42和气体传感器44的测定信号，求出食物的重量和食物发生的气体量，并将求出的重量和气体量与预先确定的重量和气体量比较。控制装置50根据比较结果建立烹调时间。

而且，控制装置50辨别计时的烹调时间是否达到确定的烹调时间，如果计时的烹调时间达到确定的烹调时间，控制装置50向继电器装置8输出一个控制信号，停止驱动磁控管30。

供给高压变压器10的交流AC市电电压现在由控制装置50的控制信号切断，从而停止驱动磁控管30，完成了整个的微波炉烹调。

假设磁控管30的输出功率是P_in，在烹调室2中的预定位置的功率是P_out,P_out可由下式1,2和3获得。

式1

P_in=E_s ²

式2

E_y=E_ssin(x)

式3

P_out=(E_y)²=(E_ssin(x))²=E_s ²sin²(x)

这里，E_s是磁控管30产生的微波场能，即，输入场能，E_y是烹调室2中的预定位置的场能，即，输出场能。

因此，磁控管30的输出功率由磁控管30产生的微波形成的场能值E_s的平方获得。

此时，由磁控管30产生的微波是正弦波，以致，在烹调室2中的特定位置的场能E_y是场能E_s与sin(x)的乘积，sin(x)的幅值或相位根据食物的状态(如类别，数量，食物烹调过程状况等)变化。

换句话说，微波的吸收量根据食物类型和数量以及气体数量而不同，使得烹调室2的特定位置的输出功率P_out根据食物的类别和数量而不同。特别是，因为食物产生的气体量随食物烹调过程状况而不同，P_out也根据烹调过程状况改变。

作为参考，在图4的极坐标图中示出，波导管6相对食物数量的阻抗特性，这里，当在2.44-2.47GHZ的微波频率下负荷是2,000cc水时，电压驻波比VSWR，即波导管6的阻抗降低，从而，磁控管的输出增加，而当负荷是100cc水时，波导管6的阻抗增加，降低了磁控管30的输出。

然而，如此结构的传统的微波炉的问题是，烹调时间是根据重量传感器和气体传感器测定的食物重量和气体量简单地控制，不考虑随烹调过程状况磁控管的输出变化，以致于磁控管输出根据烹调过程状况改变时，食物未被最好地烹调。

例如，当随着烹调过程状况气体量变化导致磁控管的输出降低时，食物未完全烹调或汤未完全煮沸便完成烹调过程。

当磁控管的输出过量时会产生食物烹调过度，或将汤煮干的问题。

因此，本发明是为了解决上述问题，本发明的目的是提供微波炉磁控管驱动控制装置及其方法，通过这个装置及其方法，测定高压变压器和磁控管的电压以辨别烹调过程状况，根据辨别结果，控制磁控管的驱动，从而，实现食物的最佳烹调。

根据本发明的一个目的，提供一种微波炉磁控管驱动控制装置，包括：

一个第一电压测定装置，测定高压变压器输出侧的电压；

一个第二电压测定装置，测定磁控管的电压；以及

一个控制器，根据第一和第二电压测定装置测定的电压，控制磁控管的驱动。

根据本发明的另一个目的，提供一个微波炉磁控管驱动控制方法，包括步骤：

根据使用者的操作驱动磁控管进行烹调；

在烹调食物步骤磁控管起动后，测定高压变压器输出侧的电压和磁控管的电压，从而辨别烹调是否完成；以及

当在烹调完成辨别步骤辨别出烹调完成时，停止磁控管的驱动。

为了更好地理解本发明的特点和目的，应结合下列附图参考下面的详细说明。其中

图1是传统的微波炉示意透视图；

图2是传统的微波炉的示意剖面图；

图3是传统的微波炉的示意框图；

图4是极坐标示意图，说明相对食物量的波导管的阻抗特性；

图5是说明本发明的微波炉磁控管驱动控制装置的示意框图；

图6是说明图5中的第一和第二测定装置输出电压的示意图；

图7是说明根据烹调过程状况第一和第二测定装置的输出电压的示意图；以及

图8是说明本发明的微波炉磁控管驱动控制方法的操作程序的示意图。

现在将参考附图详细说明本发明的一个优选的实施例。在各图中相同的数码和符号表示相同的或等同的部件。

如图5所示，本发明的微波炉磁控管驱动控制装置包括：一个继电器装置8，一个高压变压器10，一个高压二极管20，一个高压电容器25，一个磁控管30，一个键输入装置60，一个第一电压测定装置62，一个第二电压测定装置64和一个控制装置70。

第一电压测定装置62测定高压变压器10的次级线圈14的电压，第一电压测定装置62包括一个电阻R1a和一个电阻R1b。图中的R1表示R1a和R1b的结合阻值。

而且，第二电压测定装置64测定磁控管30的电压，第二电压测定装置64包括电阻R2a,R2b,R3a和R3b。图中的R2和R3分别表示R2a和R2b,R3a和R3b的结合阻值。为了避免电击，第一电压测定装置62的电阻R1a和R1b并联，第二电压测定装置64的电阻R3a和R3b也并联。

R2a和R2b的结合阻值R2相对于R3a和R3b的结合阻值R3成预定的阻值比，最好是1000∶1。

根据键输入装置60的键信号输出，控制装置70输出一个驱动磁控管30的控制信号，根据第一和第二电压测定装置62和64测定的高压变压器10和磁控管30的电压，辨别食物烹调是否完成，当判定烹调完成时，输出一个控制信号停止磁控管30的驱动。

同时，图6示出图5的第一和第二电压测定装置的输出电压，这里由第一和第二电压测定装置62和64测定的高压变压器10和磁控管30的电压是图上“C”表示的平均输出电压。

而且，图7示出烹调过程状况中的第一和第二测定装置的输出电压，这里，表示出根据烹调过程状况，第一和第二电压测定装置根据负荷(例如，加负荷时，无负荷时和解冻时)的平均输出电压变化。

本发明辨别烹调是否已完成的一个例子是，在确认第一和第二电压测定装置62和64的输出电压达到预定的烹调完成的电压(例如，图中的“D”部分)时，判定完成了烹调；同时，根据辨别烹调是否已完成的另一个例子，在预定的时间期间，第一和第二测定装置62和64上的电压无变化，如“D”部分所示，控制装置70就判定完成了烹调。

现在，参考图5,6,7和8详细说明如此构成的本发明的磁控管驱动控制方法的操作过程。其中S表示步骤。

首先，在步骤S10，当使用者将食物放入食物烹调室，通过键输入装置60建立一个烹调过程，并开始烹调时，于此相应的键信号从键输入装置60输入到控制装置70。

在步骤S20，控制装置70根据键输入装置60的键信号，辨别使用者是否已指令烹调开始。在步骤30，当辨别已指令烹调开始时，向继电器装置8输出一个控制信号驱动磁控管30。

由此，根据从控制装置70输出的控制信号继电器装置8被起动。交流AC市电电压经由输入端A和B从外部加到高压变压器10的初级线圈12，向灯丝线圈16施加一个低压，同时向次级线圈14施加一个高电压，低电压供给磁控管30的灯丝，预热灯丝，高电压由电容器25和二极管20分压整流转换成DC高压。

分压整流的DC高压供给磁控管30的两极，使得微波产生，经由波导管6的开口7辐射到食物烹调室2，在烹调室2加热烹调食物。

此时，食物产生的气体量随烹调过程状况变化，从而改变磁控管30的输出，随磁控管输出变化的电压变化，即第一电压测定装置62测定的，与高压变压器10的次级线圈14输出电压相应的测定信号输入到控制装置70，同时，第二电压测定装置64测定的，与磁控管30的电压相应的测定信号输入到控制装置70。

在此，在步骤S40，根据第一和第二电压测定装置62和64的测定信号输入，控制装置70测定高压变压器10次级线圈14的输出电压，和磁控管30的电压。

接着，在步骤S60，控制装置根据在步骤S40测定的电压(更为特定地，如图6“C”部分所示的平均输出电压)和高压变压器10次级线圈14的输出电压，辨别烹调是否完成。

作为辨别是否已完成烹调的例子，高压变压器10的次级线圈14的输出电压和磁控管30的电压与一个预定电压比较(特定的是，如图7所示，第一和第二电压测定装置的随时间推移的平均输出电压)，用比较的结果辨别烹调是否已完成。

换句话说，如果高压变压器10次级线圈14的输出电压和磁控管30的电压符合预定的烹调完成电压(如图7“D”部所示)，就认为烹调完成。

同时，作为辨别烹调是否已完成的另一个例子，如图7中的“D”部分所示，如果在预定时间内，高压变压器10的次级线圈14的输出电压和磁控管30的电压无变化，控制装置70就辨别完成了烹调。

在步骤S60，作为在步骤S60的辨别结果，如果判定尚未完成烹调，流程返回到步骤S30，保持磁控管的驱动状态，如果是判定烹调已完成，控制装置70向继电器装置8输出一个控制信号，停止磁控管30的驱动。

接着，根据控制装置70的控制信号继电器装置8被解除动作，由于继电器装置8解除动作，经由输入端A和B加到高压变压器10初级线圈12的AC交流市电电压被切断。

因此，高压变压器10的灯丝线圈16和次级线圈14的输出停止，因而磁控管30的驱动停止，完成了微波炉的全部烹调过程。

由上述可见，根据本发明的微波炉的磁控管驱动控制装置及其方法的优点在于，由高压变压器和磁控管的电压辨别食物烹调过程状况，用辨别结果结束烹调过程，使得食物得到最好的烹调。

另一个优点是，结构简单，不依靠高价格的传感器，如重量传感器，气体传感器等，可进行自动烹调，减少制造成本。

Claims (8)

1．一种微波炉磁控管驱动控制装置，根据高压变压器的电压驱动磁控管，从而进行烹调，所述装置包括：

一个第一电压测定装置，用于测定高压变压器输出侧的电压；

一个第二电压测定装置，用于测定磁控管的电压；以及

一个控制器，根据第一和第二电压测定装置测定的电压，控制磁控管的驱动。

2．根据权利要求1所述的装置，其中，控制装置将第一和第二电压测定装置测定的电压与预定电压比较，根据比较结果辨别烹调是否完成，根据烹调完成的辨别结果停止驱动磁控管。

3．根据权利要求1所述的装置，其中，如果在预定时间内，第一和第二电压测定装置测定的电压无变化，控制装置70就判定完成了烹调，从而停止驱动磁控管。

4．根据权利要求1所述的装置，其中，第一电压测定装置包括并联的多个电阻，其一端连接到高压变压器的输出侧和控制装置的预定输入端，另一端接地。

5．根据权利要求1所述的装置，其中，第二电压测定装置包括：

至少多于一个的串联电阻，其一端连接到磁控管两极；以及

多个并联电阻，它的一端连接到串联电阻的另一端，和控制装置的预定输入端，另一端接地。

6．一种微波炉磁控管驱动控制方法，根据高压变压器的电压驱动磁控管，从而进行烹调，所述方法包括步骤：

根据使用者的操作驱动磁控管进行烹调；

在烹调步骤磁控管被驱动后，测定高压变压器输出侧的电压和磁控管的电压，从而辨别烹调是否完成；以及

当在烹调完成辨别步骤中判定出烹调完成时，停止磁控管的驱动。

7．根据权利要求6所述的方法，其中，烹调完成辨别步骤还包括将高压变压器输出侧的电压和磁控管的电压与预定电压比较，根据比较结果判定烹调是否完成的步骤。

8．根据权利要求6所述的方法，其中，烹调完成辨别步骤还包括在预定时间内，如果高压变压器输出侧的电压和磁控管的电压无变化，控制装置70就判定完成了烹调的步骤。

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