DE10138934B4

DE10138934B4 - Steuerverfahren für einen Mikrowellenofen

Info

Publication number: DE10138934B4
Application number: DE10138934A
Authority: DE
Inventors: Sung-Ho Lee; Young-Won Cho; Tae-Soo Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: CN100347483C; KR20020044500A; CN1356499A; US6479803B2; DE10138934A1; GB2369939B; GB2369939A; JP2002190381A; GB0118807D0; US20020066729A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Mikrowellenofens,
wobei der Mikrowellenofen aufweist:
ein Gleichrichter- und Glättungsteil (3) zum Erzeugen einer Gleichspannung aus einer von einem Stromversorgungsteil (1) zugeführten Wechselspannung,
einem Wechselrichterteil (5) zum Erzeugen einer Wechselspannung aus der vom Gleichrichter- und Glättungsteil (3) zugeführten Gleichspannung,
einem Hochspannungstransformator (7) zum Erzeugen einer Hochspannung aus der vom Wechselrichterteil (5) zugeführten Wechselspannung, und
einem Magnetron (9) zum Erzeugen von Mikrowellenstrahlung aus der vom Hochspannungstransformator (7) zugeführten Hochspannung; und
wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Feststellen (S25), ob der Strom der vom Gleichrichter- und Glättungsteil (3) dem Wechselrichter (5) zugeführten Gleichspannung über einem vorbestimmten Stromwert liegt;
wenn festgestellt wird, dass der Strom oberhalb des vorbestimmten Stromwerts liegt, Unterbrechen (S27–S31) der Stromzufuhr zum Magnetron (9) für eine vorbestimmte Zeitdauer;
Zählen (S33) der Anzahl der Unterbrechungen; und
Einstellen (S35–S37) des Betriebs des Magnetrons (9), wenn die Anzahl der Unterbrechungen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Mikrowellenofens.

Üblicherweise wird ein Mikrowellenofen im folgenden Prozeß betrieben. Ein Wechselstrom, der von einem Stromversorgungsteil geliefert wird, wird an eine Primärspule eines Hochspannungstransformators angelegt und dann wird in einer Sekundärspule desselben eine Hochspannung erzeugt. Die in der Sekundärspule des Hochspannungstransformators erzeugte Hochspannung wird verwendet, um einen in einem Magnetron vorgesehenen Kathodenheizfaden zu heizen, das Magnetron wird dann durch die angelegte Hochspannung zum Schwingen gebracht und dann wird eine Energie mit sehr hoher Frequenz abgestrahlt. Die Energie mit sehr hoher Frequenz wird in Wärmeenergie umgewandelt, wenn sie auf Wasser oder Wasser enthaltende Objekte (beispielsweise Nahrungsmittel usw.) innerhalb eines geschlossenen Raums trifft, und die Wärmeenergie wird zum Kochen verwendet.

5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen Steuerprozeß eines herkömmlichen Mikrowellenofens zeigt. Wie darin dargestellt, besteht der herkömmliche Mikrowellenofen aus einem Stromversorgungsteil 101, der einen Wechselstrom liefert, einem Magnetron 109, das mit einer von einem Hochspannungstransformator 107 erzeugten Hochspannung elektromagnetische Wellen erzeugt, einem Gleichrichter- und Glättungsteil 103, der den Wechselstrom gleichrichtet und glättet, einem Wechselrichterteil 105, der einen Gleichstrom vom Gleichrichter- und Glättungsteil 103 in einen Wechselstrom mit hoher Frequenz umwandelt, wobei der Hochspannungstransformator 107 die Hochspannung mit dem vom Stromversorgungsteil 101 über den Gleichrichter- und Glättungsteil 103 und den Wechselrichterteil 105 gelieferten Wechselstrom erzeugt, einem Signalgeneratorteil 127, der ein Steuersignal erzeugt, und einem Wechselrichtersteuerteil 115, der zwischen den Wechselrichterteil 105 und den Signalgeneratorteil 107 geschaltet ist.

Der Wechselrichtersteuerteil 115 umfaßt einen Digital/Analog- (D/A) Wandlerteil 125, der das vom Signalgeneratorteil 127 erzeugte Steuersignal in ein analoges Signal umwandelt und das umgewandelte Steuersignal an einen Resonanzdetektorteil 121 anlegt, einen Ausgabesteuerteil 119, der eine Frequenz des vom Resonanzdetektorteil 121 erfaßten Steuersignals steuert, um es auszugeben, und einen Oszillatorteil 117, der einen Zyklus des vom Ausgabesteuerteil 119 ausgegebenen Steuersignals gemäß dessen Frequenz ändert und den geänderten Zyklus in den Wechselrichterteil 105 eingibt. Der Wechselrichtersteuerteil 115 umfaßt ferner einen Ein-Aus-Starterteil 123, der Ein-Aus-Vorgänge und einen Weichstartvorgang des Oszillatorteils 117 gemäß dem vom Signalgeneratorteil 127 erzeugten Steuersignal steuert.

Wenn jedoch die Spannung des vom Stromversorgungsteil eingespeisten Wechselstroms niedriger ist als eine zulässige untere Grenzspannung, wird die in der Sekundärspule des Hochspannungstransformators erzeugte Hochspannung relativ verringert. Folglich wird eine Effizienz des Erzeugens der elektromagnetischen Wellen im Magnetron verringert und die Kochzeit wird relativ verlängert.

Wenn ein Wert des durch den Gleichrichter- und Glättungsteil geglätteten Stroms einen vorbestimmten zulässigen Stromwert übersteigt, wird die Schaltung außerdem überlastet, wodurch wahrscheinlich eine Stabilität der Gesamtschaltungsanordnung vermindert wird.

Die DE 43 09 202 A1 offenbart einen Mikrowellenofen mit einem Magnetron, der aus einer Gleichstromquelle gespeist wird. Ein DC/DC-Wandler führt dem Magnetron die Hochspannung zu. Ein unterer Grenzwert der Eingangsspannung von der Gleichstromquelle wird überwacht und bei Unterschreiten eines Schwellwerts wird der DC/DC-Wandler deaktiviert und somit die Stromzufuhr zum Magnetron. Im DC/DC-Wandler wird die eingehende Gleichspannung in eine Wechselspannung umgewandelt, diese in einem Hochspannungstransformator in eine hohe Wechselspannung transformiert und zur DC-Hochspannung gleichgerichtet. In Teilfunktion dient dabei der DC/DC-Wandler als Wechselrichter.

Auch aus der DE 37 08 960 C2 ist ein Mikrowellenofen mit einem Magnetron und einem Hochspannungstransformator bekannt, bei dem die Spannung einer Netzspannungsversorgung überwacht wird und bei Unterschreiten einer Schwellspannung ein Abschalten erfolgt.

Beim Mikrowellenofen der DE 38 42 910 A1 wird die Stromzufuhr zum Magnetron mittels einer Impulsdauermodulationssteuerschaltung, die die Stromzufuhr zu einem Hochspannungstransformator bereitstellt, geregelt. Die Stromstärke des Stroms vom Hochspannungstransformator zu einem Magnetron wird mittels Strommessung erfasst und der Impulsdauermodulationssteuerschaltung als Regelgröße zugeführt. Spitzenströme zum Magnetron werden dadurch vermieden.

Auch die DE 38 75 839 T2 beschreibt einen Mikrowellenofen, bei dem der Anodenstrom zu einem Magnetron überwacht und einem Regelabschnitt zugeführt wird. Der Regelabschnitt regelt den Anodenstrom auf einen vorgegebenen Wert mittels eines Impulsbreitenmodulators.

Die DE 40 40 052 A1 beschreibt eine Steuerschaltung für einen Mikrowellenofen, durch die eine Vielzahl von Betriebszuständen des Mikrowellenofens überwacht wird. Beispielsweise wird eine Unterspannung überwacht und die Erzeugung von Störungs- bzw. Rauschsignalen vermieden. Es wird vorgeschlagen, dass der Betrieb des Magnetrons abgestellt wird.

Die in der DE 40 40 052 C2 erwähnte JP 1-246 787 A soll einen Schaltkreis zum Schutz von Schaltelementen offenbaren, der bei Auftreten eines unerwünschten Zustandes den Mikrowellenofen abschaltet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Mikrowellenofens bereitzustellen, das die Betriebssicherheit weiter erhöht.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 wird der Betrieb eines Magnetrons bei Stromüberschreitungen unterbrochen. Normalerweise wird der Betrieb des Magnetrons nach einer vorbestimmten Zeitdauer der Unterbrechung wieder aufgenommen. Treten die Unterbrechungen jedoch mit einer vorgegebenen Häufigkeit auf, so wird der Magnetronbetrieb dauerhaft eingestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Steuerblockdiagramm eines erfindungsgemäßen Mikrowellenofens;
2 einen Ablaufplan, der einen Steuerprozeß des Mikrowellenofens von 1 zeigt;
3 einen Ablaufplan, der einen normalen Stromzufluß in dem Steuerprozeß von 2 im einzelnen zeigt;
4 einen ausführlichen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Detektorteils für die untere Spannung; und
5 ein schematisches Steuerblockdiagramm eines herkömmlichen Mikrowellenofens.
Mit Bezug auf 1, die ein Steuerblockdiagramm eines erfindungsgemäßen Mikrowellenofens ist, besteht der Mikrowellenofen aus einem Stromversorgungsteil 1, der einen Wechselstrom liefert, einem Hochspannungstransformator 7, der mit dem vom Stromversorgungsteil 1 gelieferten Wechselstrom eine Hochspannung erzeugt, und einem Magnetron 9, das mit der vom Hochspannungstransformator 7 erzeugten Hochspannung elektromagnetische Wellen erzeugt. Der Mikrowellenofen umfaßt ferner einen Niederspannungs-Detektorteil 12, der feststellt, ob eine Spannung des vom Stromversorgungsteil 1 gelieferten Stroms niedriger ist als eine vorbestimmte zulässige untere Grenzspannung, und einen Stromdetektorteil 13, der feststellt, ob ein Stromwert des in den Hochspannungstransformator 7 eingespeisten Stroms einen vorbestimmten zulässigen Stromwert übersteigt.
Im Mikrowellenofen ist ein Stromsteuerteil 11 vorgesehen, der das Anlegen eines Stroms vom Stromversorgungsteil 1 an das Magnetron 9 unterbricht, wenn die Spannung des vom Stromversorgungsteil 1 gelieferten Stroms niedriger ist als die vorbestimmte zulässige untere Grenzspannung. Der Stromsteuerteil 11 unterbricht das Einspeisen des Stroms in das Magnetron 9, wenn der Stromwert des in den Hochspannungstransformator 7 eingespeisten Stroms den zulässigen Stromwert übersteigt, und nimmt einen Betrieb des Magnetrons 9 wieder auf, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum für eine Pause vergangen ist. Ferner unterbricht der Stromsteuerteil 11 auch das Einspeisen des Stroms vom Stromversorgungsteil 1 in das Magnetron 9, wenn die Spannung des vom Stromversorgungsteil 1 gelieferten Stroms über einer vorbestimmten zulässigen oberen Grenzspannung liegt.
Der erfindungsgemäße Mikrowellenofen umfaßt ferner einen Gleichrichter- und Glättungsteil 3, der einen Wechselstrom gleichrichtet und glättet, einen Wechselrichterteil 5, der einen Gleichstrom vom Gleichrichter- und Glättungsteil 3 in einen Wechselstrom mit hoher Frequenz umwandelt, einen Steuersignalgeneratorteil 27, der ein Steuersignal erzeugt, einen Wechselrichtersteuerteil 15, der feststellt, ob der Stromwert des Gleichstroms vom Stromdetektorteil 13 über den Gleichrichter- und Glättungsteil 3 den vorbestimmten zulässigen Stromwert übersteigt, das Einspeisen des Stroms in das Magnetron 9 unterbricht, wenn der Stromwert des Gleichstroms über dem zulässigen Stromwert liegt, und einen Betrieb des Magnetrons 9 wieder aufnimmt, nachdem der vorbestimmte Zeitraum für die Pause vergangen ist.
Der Wechselrichtersteuerteil 15 umfaßt einen Digital/Analog- (D/A) Wandlerteil 25, der das vom Signalgeneratorteil 27 erzeugte Steuersignal in ein analoges Signal umwandelt und das umgewandelte Steuersignal an einen Detektorteil 21 anlegt, einen Ausgabesteuerteil 19, der eine Frequenz des vom Detektorteil 21 erfaßten Steuersignals steuert, um es auszugeben, und einen Oszillatorteil 17, der einen Zyklus des vom Ausgabesteuerteil 19 ausgegebenen Steuersignals gemäß dessen Frequenz ändert und den geänderten Zyklus in den Wechselrichterteil 5 eingibt. Der Wechselrichtersteuerteil 15 umfaßt ferner einen Ein-Aus-Starterteil 23, der Ein-Aus-Vorgänge und einen Weichstartvorgang des Oszillatorteils 17 gemäß dem vom Signalgeneratorteil 27 erzeugten Steuersignal steuert.
Obwohl es in 1 nicht gezeigt wurde, kann ferner ein Hochspannungsdetektorteil vorgesehen sein, wobei der Hochspannungsdetektorteil feststellt, ob die Spannung des vom Stromversorgungsteil 1 gelieferten Wechselstroms die festgelegte zulässige obere Grenzspannung übersteigt.
Mit Bezug auf 2, die einen Steuerprozeß des erfindungsgemäßen Mikrowellenofens zeigt, wird der Steuerprozeß beschrieben.
Ein Wechselstrom wird vom Stromversorgungsteil geliefert (S11). Wenn der Wechselstrom eingespeist wird, wird die Spannung des eingespeisten Wechselstroms erfaßt (S13). Es wird festgestellt, ob die erfaßte Spannung niedriger ist als die zulässige untere Grenzspannung (S15). Wenn festgestellt wird, daß die erfaßte Spannung niedriger ist als die zulässige untere Grenzspannung, stoppt der Stromsteuerteil 11 die Stromzufuhr zum Magnetron (S17). Wenn festgestellt wird, daß die erfaßte Spannung nicht niedriger ist als die zulässige untere Grenzspannung, wird festgestellt, ob die erfaßte Spannung die zulässige obere Grenzspannung übersteigt (S19). Wenn festgestellt wird, daß die erfaßte Spannung über der zulässigen oberen Grenzspannung liegt, wird die Stromzufuhr zum Magnetron 9 unterbrochen (S21).
Wenn festgestellt wird, daß die erfaßte Spannung nicht über der zulässigen oberen Grenzspannung liegt, wird der vom Stromsteuerteil 11 eingespeiste Wechselstrom durch den Gleichrichter- und Glättungsteil 3 in einen Gleichstrom umgewandelt (S23). Nachdem der Wechselstrom durch den Gleichrichter- und Glättungsteil 3 in den Gleichstrom umgewandelt ist, wird festgestellt, ob der Stromwert des Gleichstroms den vorbestimmten zulässigen Stromwert übersteigt (S25). Wenn festgestellt wird, daß der Stromwert des Gleichstroms über dem vorbestimmten zulässigen Stromwert liegt, unterbricht der Stromsteuerteil 11 das Einspeisen des Stroms in das Magnetron 9 für einen vorbestimmten Zeitraum (S27). Wenn festgestellt wird, daß der vorbestimmte Zeitraum für eine Pause vergangen ist, wird der Betrieb des Magnetrons wieder aufgenommen (S29). Die Anzahl von Pausen und Wiederaufnahmen des Magnetrons 9 wird gezählt (S31), und es wird festgestellt, ob die gezählte Anzahl von Pausen und Wiederaufnahmen des Magnetrons 9 eine vorbestimmte Anzahl übersteigt (S33). Wenn festgestellt wird, daß die gezählte Anzahl von Pausen und Wiederaufnahmen des Magnetrons über der vorbestimmten Anzahl liegt, wird der Betrieb des Magnetrons 9 vollständig unterbrochen (S35).
Wenn in Schritt S25 festgestellt wird, daß der Stromwert des Gleichstroms nicht jenseits des vorbestimmten zulässigen Stromwerts liegt, wird der aus dem Wechselstrom umgewandelte Gleichstrom zum Wechselrichterteil 5 geliefert (S39). Der zum Wechselrichterteil 5 gelieferte Strom wird an den Hochspannungstransformator 7 angelegt, der eine Hochspannung erzeugt (S41). Die im Hochspannungstransformator 7 erzeugte Hochspannung wird an das Magnetron 7 angelegt, das elektromagnetische Wellen erzeugt (S39).
3 ist ein Ablaufplan, der einen normalen Stromzufluß im Steuerprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen zeigt. Wie darin dargestellt, wird vom Signalgeneratorteil 27 gleichzeitig mit der Stromzufuhr vom Stromversorgungsteil 1 ein Steuersignal erzeugt (S51). Das vom Signalgeneratorteil 27 erzeugte Steuersignal wird durch den Wechselrichtersteuerteil 15 aufgeteilt und an den Ein-Aus-Startteil 23 und den D/A-Wandlerteil 25 angelegt (S53). Das getrennt an den D/A-Wandlerteil 25 und den Ein-Aus-Startteil 23 angelegte Steuersignal wird in einem vorbestimmten Zeitintervall an den Ausgabesteuerteil 19 angelegt (S55). Das durch den Ausgabesteuerteil 19 laufende Steuersignal wird an einen Eingangsanschluß des Oszillatorteils 17 angelegt (S57). Ein Zyklus des durch den Oszillatorteil 17 laufenden Steuersignals wird geändert und das hinsichtlich des Zyklus geänderte Steuersignal wird an den Wechselrichterteil 5 angelegt (S59).
Das durch den Wechselrichterteil 5 und den Hochspannungstransformator erzeugte Signal wird an den Detektorteil 21 angelegt (S61). Der Wechselrichtersteuerteil 15 stellt fest, ob das vom Detektorteil 21 erfasste Signal anormal ist (S63). Wenn festgestellt wird, daß das vom Detektorteil 21 erfasste Signal anormal ist, unterbricht der Wechselrichtersteuerteil 15 das Anlegen des Steuersignals an den Ausgabesteuerteil 19 (S69).
Wenn festgestellt wird, daß das vom Detektorteil 21 erfasste Signal nicht anormal ist, steuert der Wechselrichtersteuerteil 15, daß das durch den Wechselrichterteil 5 laufende Steuersignal an den Ausgabesteuerteil 19 angelegt wird, und der Gleichstrom durch den Gleichrichter- und Glättungsteil 3 wird auf der Basis des an den Wechselrichterteil 5 angelegten Steuersignals in den Wechselstrom mit einer hohen Frequenz umgewandelt. Der umgewandelte Wechselstrom mit der hohen Frequenz wird an den Hochspannungstransformator 7 angelegt, der eine Hochspannung erzeugt, und das durch den Hochspannungstransformator 7 laufende Steuersignal wird an das Magnetron angelegt (S65).
Um festzustellen, ob das eingegebene Steuersignal anormal ist, kann das durch den Hochspannungstransformator 7 an das Magnetron 9 angelegte Steuersignal an den Detektorteil 21 angelegt werden. Wenn festgestellt wird, daß eine Frequenz des vom Detektor 21 erfassten Signals nicht jenseits einer festgelegten Grenzfrequenz liegt, steuert der Wechselrichtersteuerteil 15, daß das Steuersignal an den Ausgabesteuerteil 19 angelegt wird, und wiederholt die Schritte S57 bis S63 in dem auf den Oszillatorteil 17 und den Wechselrichterteil 5 anzuwendenden Steuerprozeß.
4 ist ein ausführlicher Schaltplan eines erfindungsgemäßen Detektorteils für die untere Spannung. Mit Bezug auf diese Figur umfaßt der Detektorteil 12 für die untere Spannung einen Vergleicher 31, der die Spannung des vom Stromversorgungsteil 1 gelieferten Wechselstroms mit der vorbestimmten zulässigen unteren Grenzspannung vergleicht, und einen Transistor 33, der den an das Magnetron 9 anzulegenden oder von diesem zu unterbrechenden Strom gemäß dem vom Vergleicher 31 verglichenen Spannungswert einstellt. Der Vergleicher 31 vergleicht die Spannung des Wechselstroms mit der zulässigen unteren Grenzspannung und steuert den vom Stromversorgungsteil 1 angelegten Wechselstrom so, daß er nicht an das Magnetron 9 angelegt wird, wenn die Spannung des Wechselstroms niedriger ist als die vorbestimmte zulässige untere Grenze.
Wie vorstehend beschrieben, verhindert die vorliegende Erfindung, daß eine Antriebsleistung des Magnetrons aufgrund des Einspeisens der zulässigen unteren Grenzspannung gesenkt wird, indem sie den Stromsteuerteil umfaßt, der die an das Magnetron angelegte Stromversorgung unterbrechen kann, wenn festgestellt wird, daß die Spannung des vom Stromversorgungsteil gelieferten Stroms niedriger ist als die vorbestimmte zulässige untere Grenzspannung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Anlegen der Spannung, die niedriger ist als die zulässige untere Grenzspannung, verhindert werden, und daher werden ein Mikrowellenofen und ein Verfahren zum Steuern desselben mit einer verbesserten Ausgangsleistung des Magnetrons bereitgestellt.
Da außerdem ein anormaler Strom oder Überstrom aufgrund des Einschlags eines Blitzes oder anderer geographischer Bedingungen verhindert wird, kann die Stabilität der Schaltung verbessert werden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Mikrowellenofens, wobei der Mikrowellenofen aufweist: ein Gleichrichter- und Glättungsteil (3) zum Erzeugen einer Gleichspannung aus einer von einem Stromversorgungsteil (1) zugeführten Wechselspannung, einem Wechselrichterteil (5) zum Erzeugen einer Wechselspannung aus der vom Gleichrichter- und Glättungsteil (3) zugeführten Gleichspannung, einem Hochspannungstransformator (7) zum Erzeugen einer Hochspannung aus der vom Wechselrichterteil (5) zugeführten Wechselspannung, und einem Magnetron (9) zum Erzeugen von Mikrowellenstrahlung aus der vom Hochspannungstransformator (7) zugeführten Hochspannung; und wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Feststellen (S25), ob der Strom der vom Gleichrichter- und Glättungsteil (3) dem Wechselrichter (5) zugeführten Gleichspannung über einem vorbestimmten Stromwert liegt; wenn festgestellt wird, dass der Strom oberhalb des vorbestimmten Stromwerts liegt, Unterbrechen (S27–S31) der Stromzufuhr zum Magnetron (9) für eine vorbestimmte Zeitdauer; Zählen (S33) der Anzahl der Unterbrechungen; und Einstellen (S35–S37) des Betriebs des Magnetrons (9), wenn die Anzahl der Unterbrechungen größer ist als eine vorbestimmte Anzahl.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner die folgenden Schritte umfasst: Feststellen, ob die Spannung des vom Stromversorgungsteil (1) gelieferten Stroms eine vorbestimmte zulässige obere Grenzspannung übersteigt; und Unterbrechen der Stromzufuhr zum Magnetron (9), wenn festgestellt wird, dass die Spannung des vom Stromversorgungsteil (1) gelieferten Stroms die vorbestimmte zulässige obere Grenzspannung übersteigt.