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Die Erfindung betrifft einen Kerntemperaturfühler für ein Gargerät. Solche Kerntemperaturfühler werden in das Gargut gesteckt und geben die augenblickliche Temperatur im Inneren des Garguts an. Üblicherweise sind die Kerntemperaturfühler so ausgeführt, dass sie nicht nur die Temperatur an der Spitze, d. h. am Ende des Kerntemperaturfühlers, sondern auch Temperaturen in anderen Bereichen des Temperaturfühlers detektieren können.
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Es gibt verschiedene Arten von Kerntemperaturfühlern, nämlich kabelgebunden und kabellos, d. h. per Funk arbeitende Kerntemperaturfühler. Die Erfindung betrifft vorzugsweise solche kabellos arbeitenden, d. h. per Funkübertragung Daten sendende Kerntemperaturfühler. Im Gargerät selbst ist hierzu eine Steuereinheit vorgesehen, die mit einem Funkmodul im Kerntemperaturfühler vorzugsweise bidirektional kommuniziert.
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Als Temperatursensoren werden auch sogenannte SAW (Surface-Acoustic-Wave)-Sensoren eingesetzt, welche mit akustischen oder elastischen Oberflächenwellen arbeiten. Die durch diese Sensoren realisierten Temperaturmessungen arbeiten auf dem Grundprinzip, dass sich die Oberflächenwellen bei unterschiedlicher Temperatur unterschiedlich schnell ausbreiten oder dass sich die Länge der Laufstrecke durch thermische Ausdehnung ändert, oder allgemein gesprochen, dass sie unterschiedliche Welleneigenschaften haben.
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Die entsprechenden Sensoren werden auf einer Leiterplatte, d. h. einer Platine befestigt, die länglich ausgeführt ist und im Inneren des Rohrs sitzt. Solche Leiterplatten oder Platinen sind steife, ebene und dünne Körper, die bei Biegebeanspruchung durch Druck vor allem in Richtung auf die Seitenflächen auch leicht brechen können.
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Kerntemperaturfühler können sich aber durch unsachgemäße Behandlung auch biegen, u. U. plastisch biegen, wenn z. B. das Gargut noch nicht ausreichend aufgetaut ist und der Kerntemperaturfühler mit zu viel Kraft ins Gargut gesteckt wird. Solche Kerntemperaturfühler werden dann vom Bediener einfach zurückgebogen. Durch diese zu starken Biegungen können die Platinen im Inneren des Kerntemperaturfühlers brechen oder zumindest Risse bekommen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Kerntemperaturfühler zu schaffen, welcher im Inneren eine Platine besitzt, die stabiler gegen seitliche Biegung ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kerntemperaturfühler eines Gargeräts gelöst, mit einem hohlen, länglichen Rohr mit einer Längsachse, einer im Inneren des Rohrs sitzenden, plattenförmigen, in ihrer Längsrichtung entlang der Längsachse des Rohrs verlaufenden Platine, insbesondere Antennenplatine, die eine streifenförmige Gestalt hat, und mit zumindest einem auf der Platine sitzenden Temperatursensor, insbesondere einem Surface-Acoustic-Wave-Sensor, wobei die Platine in Richtung auf ihre sich in Längsrichtung erstreckende Seitenwand gesehen zumindest abschnittsweise gekrümmt im Rohr verläuft.
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Die vorliegende Erfindung nutzt den Effekt, dass eine Biegung durch eine auf die Seitenwand der streifenförmigen oder plattenförmigen Platine aufgebrachte Druckkraft dann geringere mechanische Spannungen in der Platine zur Folge hat, wenn diese von Haus aus bereits quer zur Krafteinleitungsrichtung gekrümmt verläuft.
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Wie zuvor bereits erwähnt, ist der Kerntemperaturfühler nach der vorliegenden Erfindung insbesondere mit einem oder mehreren SAW-Sensoren versehen, und die Platine ist als Antennenplatine ausgebildet, d. h. auf der Platine ist ein Funkmodul mit entsprechenden Antennenstrukturen ausgebildet.
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Vorzugsweise ist die Seitenwand wellenförmig gekrümmt verlaufend im Rohr untergebracht. Die Wellenform ergibt sich auch hier in einer Ansicht auf die Seitenwand der streifenförmigen oder plattenförmigen Platine, wobei die Seitenwand im Wesentlichen entlang der Längsachse des Rohrs verläuft. „Im Wesentlichen“ bedeutet, dass natürlich durch die Krümmung keine lineare Gestalt mehr der Platine in dieser Ansicht gegeben ist.
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Die Krümmung wird nicht etwa durch eine Erhebung auf einer Außenseite der Platine erreicht, sondern dadurch, dass die entgegengesetzten Seiten mit der größten Fläche (im Folgenden Ober- und Unterseite genannt) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und eine der Seiten eine konvexe und die andere Seite an der entsprechenden Stelle eine konkave Krümmung besitzen, wobei sich die Krümmung über die gesamte Höhe der Platine erstreckt, sodass die Platine eine zylindrische Gestalt im Bereich der Krümmung besitzt, denn die Erzeugende der Ober- und Unterseite ist jeweils eine Gerade.
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Vorzugsweise ist die Krümmung im Bereich des mittleren Drittels, bezogen auf die Längsrichtung, vorhanden, sie kann sich aber natürlich auch über die gesamte Länge der Platine erstrecken, sodass mit Blickrichtung auf die Seitenwand keine linearen Abschnitte vorhanden wären.
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Der oder die SAW-Sensoren haben je ein Gehäuse, das über elektrische Kontaktleiter mit Leiterbahnen auf der Platine in elektrischem Kontakt steht und der/die untereinander und/oder mit der Antennenstruktur kommunizieren kann/können.
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Zur Gewährleistung der Flexibilität der Platine im Bereich der Sensoren sind diese vorzugsweise nur abschnittsweise auf ihrer der Platine zugewandten Unterseite an dieser befestigt.
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Die Befestigungsstellen zwischen der Platine und dem SAW-Gehäuse sind z. B. nur auf die elektrischen Kontaktbereiche beschränkt. Eine vollflächige Verbindung zwischen der Unterseite des Gehäuses und der Oberseite der Platine wird deshalb ausgeschlossen, sodass hier keine Sandwich- oder Verbund-Konstruktion über große Flächen entstehen kann, die zu einer Versteifung der Gesamtstruktur führen würde.
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Vorzugsweise sind mehrere Sensoren in Längsrichtung in Reihe hintereinander auf der länglichen, streifenförmigen Platine angeordnet.
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Die Platine kann im Rohr elastisch gebogen eingebaut sein, d. h. sie hat einen ebenen, plattenförmigen Ausgangszustand. Im eingebauten Zustand, d. h. im Rohr, ist die Platine dann aber elastisch gebogen, um die Krümmung oder die Wellenform zu erhalten.
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Um auf möglichst einfache Weise die Krümmung zu erreichen, kann ein seitlicher Abstandshalter zwischen der Platine und dem Rohr vorhanden sein, der für die Ausbauchung der Platine an der gewünschten Stelle sorgt.
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Der Abstandshalter kann an der Platine vormontiert sein und somit mit ihr in das Innere des Rohrs eingeschoben werden.
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Beispiele für einen solchen Abstandshalter sind Klebepunkte, die auf die Vorder- und/oder Rückseite der Platine aufgebracht werden und aushärten, bevor die Platine in das Rohr eingeschoben wird.
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Wie zuvor bereits erläutert ist vorzugsweise auf der Platine eine Antennenstruktur aufgebracht.
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Die Platine kann an ihren vorderen und/oder hinteren Endabschnitten seitlich fest im Rohr gelagert und im Bereich zwischen den Endabschnitten die wellenförmige Krümmung besitzen.
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Für die Lagerung der Platine ist es möglich, zwischen der Unterseite der Platine und dem Rohr ein Befestigungsmittel, beispielsweise einen Draht oder Silikon vorzusehen. Der Draht kann gegebenenfalls auch im Nachhinein in das Innere zwischen dem Rohr und der Platine eingeschoben werden. Auch andere, z. B. elastische Ausgleichselemente sind denkbar.
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Der erfindungsgemäße Kerntemperaturfühler benötigt keinen elektrischen Energiespeicher, was seine Lebensdauer und seine Wartung deutlich verbessert.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Längsschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Kerntemperatursensor,
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2 eine sehr schematische Darstellung der im Kerntemperatursensor nach 1 eingesetzten Leiterplatte in eingebautem Zustand,
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3 eine Querschnittsansicht durch einen Kerntemperaturfühler längs der Linie III-III in 1, und
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4 eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht durch die im Kerntemperaturfühler nach 1 eingesetzte Platine samt angrenzendem Sensor.
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In 1 ist ein Kerntemperaturfühler 10 eines mit unterbrochenen Linien dargestellten Gargeräts 12 zu sehen. Der Kerntemperaturfühler hat einen Griff 14 sowie einen aus dem Griff 14 herausragenden, in das Gargut einzusteckenden Fühlerstab 16 mit einem Rohr 18. Das Rohr 18 erstreckt sich bis in den Griff 14 hinein und ist in diesem z. B. verklebt oder umspritzt.
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Das Rohr 18 hat einen kreiszylindrischen Außenmantel und definiert mit dem zylindrischen Mantel eine Längsachse X, wobei das Rohr 18 auch eine andere, z. B. ovale oder polygonzugartige Gestalt haben kann.
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Im Inneren des Rohres 18 ist zumindest teilweise die Elektronik und Sensorik zur Temperaturermittlung untergebracht. Hierzu ist eine plattenförmige, genauer gesagt im vorliegenden Fall streifenförmige, ursprünglich in einer Ebene ausgeführte Platine 20 vorgesehen, auf der Leiterbahnen aufgebracht sind.
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In 2 ist die streifenförmige Platine 20 dargestellt.
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Im Bereich des Griffs 14 ist die Platine 20 im Bereich ihres griffseitigen Endes verankert. Das Bezugszeichen 22 deutet eine Verankerungsstelle an. Diese Verankerungsstelle 22 ist symbolisch in 2 dargestellt.
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In 1 ist zu erkennen, dass die Platine 20 noch deutlich über die Verankerungsstelle 22 hinaus in eine Ausnehmung 24 im Griff hineinragt und in diesem Bereich frei auskragen kann.
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Der Griff 14 ist in diesem Bereich z. B. zweiteilig ausgebildet, mit einem Basisteil 26 und einem in eine rückseitige Öffnung im Basisteil 26 eingeschobenen Abschlussteil 28, welches die Ausnehmung 24 im Inneren besitzt.
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Wie in 1 zu sehen ist, erstreckt sich die streifenförmige Platine 20 mit ihrer Längsrichtung A längs der Längsachse X.
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Die Platine 20 hat zwei entgegengesetzte Stirnseiten 30, 32, die die kurzen Seiten darstellen, zwei entgegengesetzte die langen Seiten darstellende Seitenflächen 34 sowie eine Oberseite 36 sowie eine Unterseite 38, die entgegengesetzt gerichtet sind und die die größten Flächen der Platine darstellen. Die Begriffe „oben“ und „unten“ sind hier rein symbolisch zum Unterscheiden der Seiten verwendet, da der Kerntemperaturfühler keine definierte obere und untere Seite besitzt.
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Auf der Oberseite 36 sind mehrere Sensoren 40 in Längsrichtung A hintereinander aufgebracht, von denen nur zwei in 2 dargestellt sind.
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Diese Sensoren 40 sind Temperatursensoren, die die Temperatur des Kerntemperaturfühlers 10 an ihrer Messstelle erfassen.
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Als Sensoren 40 werden im vorliegenden Fall sogenannte Surface-Acoustic-Wave(SAW)-Sensoren verwendet, welche jeweils in einem eigenen Gehäuse 42 untergebracht sind (siehe 4). Die Sensoren 40 sind Chip-artig ausgebildet und auf einem schalenartigen Gehäuseunterteil 44 innenseitig aufgeklebt.
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Elektrisch ist der Sensor 40 über einen oder mehrere Kontaktleiter 56 und eine Leitungsführung 57 durch das Gehäuseunterteil 44 mit einer Kontaktfläche 58 auf der Unterseite des Gehäuseunterteils 44 verbunden. Diese Kontaktfläche 58 wird mit einer entsprechenden Kontaktfläche 60 auf der Oberseite der Platine 20 über eine leitende Schicht 62 verbunden. Diese Schicht kann z. B. eine Silber-Sinterpaste sein.
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Wie in 4 zu sehen ist, ist das Gehäuse 42 nur über diese Schicht 62 mit der Platine 20 verbunden und damit nicht vollflächig auf ihrer Unterseite an der Platine 20 angebracht.
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Die Platine 20 ist im Rohr 18 elastisch gebogen eingebaut, und zwar mit Blick auf die Seitenfläche 34, also in Richtung des Pfeiles B gemäß 2, d. h. im nichtgebogenen, ebenen Ausgangszustand wäre diese Blickrichtung parallel zur Ober- und Unterseite 36, 38 und zusätzlich rechtwinklig zur Längsrichtung A.
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Durch die leichte Biegung hat die streifenförmige Platine 20 einen über ihre gesamte Höhe zumindest abschnittsweise gekrümmten, hier abschnittsweise wellenförmig gekrümmten Verlauf. Der wellenförmig gekrümmte Abschnitt trägt das Bezugszeichen 70.
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Der gekrümmte Bereich kann, dies ist nicht einschränkend zu verstehen, bezogen auf die Längsrichtung A im mittleren Drittel der Platine 20 liegen.
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Damit die Platine 20 im Rohr 18 zusätzlich zur Befestigungsstelle 22 gehalten ist, kann an verschiedenen Punkten oder Stellen in Längsrichtung A ein oder mehrere Befestigungsmittel 72 vorgesehen sein, die in 3 symbolisch dargestellt sind. Hier ist beispielsweise ein dünner, sich in Längsrichtung A erstreckender Draht dargestellt, es kann aber auch ein kugelförmiges Teil verwendet werden. Ferner ist es möglich, dieses Teil vorab bereits auf der Rückseite der Platine 20 anzubringen. Auch die Verwendung von Silikongel in diesem Bereich, gegebenenfalls als Vergussmasse, ist denkbar.
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Zur Erzielung der Wellenform oder der Krümmung hat die Platine 20 vorzugsweise auf ihrer den Sensoren 42 entgegengesetzten Unterseite 38 einen seitlich vorstehenden Abstandshalter 76, der vorzugsweise bereits vormontiert ist, bevor die Platine 20 in das Außenrohr 18 eingeführt wird.
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Dieser Abstandshalter 76 kann beispielsweise ein erstarrter Klebepunkt sein, der zu einem Höcker auf der Unterseite 38 wird. Zur weiteren Lagestabilisierung der Platine kann diese beispielsweise an ihrem der Spitze 80 des Kerntemperaturfühlers 10 nahen Ende im Bereich der Oberseite 36 ebenfalls einen Abstandshalter 82 besitzen, sodass die Platine 20 in Richtung senkrecht zur Ober- oder Unterseite 36 bzw. 38 lagefixiert ist.
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Die durch die Krümmung gegebene, von der ebenen ursprünglichen Form abweichende Form der Platine 20 reduziert deren Biegespannung bei Aufbringung einer Kraft F auf die Platine, die parallel zur Richtung B in die Platine eingeleitet wird. Eine solche Kraft kommt beispielsweise dann zustande, wenn das Rohr 18 in Richtung B gebogen oder plastisch verbogen wird. Durch die reduzierte Biegespannung wird die Bruchlast für das Platinenmaterial und auch für die elektronischen Komponenten auf der Platine 20 nicht überschritten, vielmehr bleibt die Verformung im elastischen Bereich.
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Natürlich kann auch mehr als ein wellenförmig gekrümmter Bereich 70 vorgesehen sein.
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Der Kerntemperaturfühler 10 besitzt keinen Energiespeicher in seinem Inneren und arbeitet ausschließlich über Funk, indem er mit einer Steuereinheit 90 im Gargerät 12 bidirektional kommuniziert.
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Hierzu sind an der Platine 20 Antennenstrukturen 92 ausgebildet. Diese Antennenstrukturen 92 können nur im Bereich der Ausnehmung 24 ausgeführt sein oder auch im übrigen Abschnitt der Platine 20, die darüber hinaus auch noch elektrische Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Sensoren 42 aufweisen kann, was abhängig von der Schaltung ist.
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Durch diese Verbindungsleitungen kann die Anzahl der Antennenstrukturen 92 reduziert werden, gegebenenfalls kann auch nur eine Antennenstruktur 92 ausreichend sein, über die dann Signale aller Sensoren 40 eingeleitet und abgegeben werden.
