DE2706367B2

DE2706367B2 - Vorrichtung zur Regelung der Aufheizung für einen Ofen, insbesondere einen Mikrowellenofen

Info

Publication number: DE2706367B2
Application number: DE2706367A
Authority: DE
Inventors: Takato Kanazawa; Tetsu Kobayashi; Makoto Yamatokoriyama Tsuboi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-02-17
Filing date: 1977-02-15
Publication date: 1980-04-10
Also published as: AU2228077A; US4335293A; CA1085022A; DE2706367C3; GB1539296A; AU498357B2; DE2706367A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichlung zur Regelung der Aufheizung für einen Ofen, insbesondere einen

Mikrowellenofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist schon ein derartiger Mikrowellenofen vorgeschlagen worden (DE-AS 26 22 308), bei dem das Erreichen eines bestimmten Kochzustandes des Kochgutes dadurch festgestellt wird, daß das Überschreiten eines vorbestimmten Absolutwertes der relativen Feuchte überwacht wird. Nun ist aber der Absolutwert der relativen Feuchtt in erheblichem Maß von Außeneinflüssen abhängig. Mit dieser Art der Steuerung ist es deshalD nicht möglich, ein gut reproduzierbares Kochergebnis sicherzustellen.

Bei Mikrowellenofen haben sich auch reine Kochzeitschalter wenig bewährt, da sie ebenfalls zu wenig die verschiedenen, bei der Auswahl der Kochzeit zu berücksichtigenden Faktoren in Rechnung stellen. Solche Faktoren sind die Anfangstemperaturen des Kochgutes, die Kochgutmenge, die angestrebte Endtemperatur der fertigen Speise, die spezifische Wärme des Kochgutes sowie die eingestellte Leistungsaufnahme der Mikrowellenquelle.

Es ist deshalb auch schon bekannt (US-PS 29 63 566), die Kochzeit dadurch zu regeln, daß suvtt eines im räumlichem Abstand vom Kochgut angepaßten Feuchtigkeitsfühlers ein mit dem Kochgut in festem Kontakt stehender Temperaturfühler verwendet wird.

Es ist auch schon bekannt (US-PS 38 39 616), durch einen Feuchtigkeitsfühler die im Mikrowellenofen selbst herrschende Feuchtigkeit zu messen und die Energieversorgung der Mikrowellenquelle in Abhängigkeit von der festgestellten Feuchtigkeit zu steuern. Hierbei ist jedoch nicht an eine selbsttätige Steuerung des Kochvorganges insgesamt gedacht. Die Steuerung dien· vielmehr dazu, Überhitzungen des Kochgutes zu vermeiden und hierfür die Mikrowellenquelle zyklisch in Betrieb zu nehmen bzw. außer Betrieb zu setzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Regelung der Aufheizung von Kochöfen zu schaffen, bei der ein Feuchtigkeitsfühler derart zur Regelung verwendet wird, daß die Heizdauer von Außeneinflüssen unabhängig auf den tatsächlichen Kochzustand des Kochgutes abgestellt wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Man erkennt, daß hier für die Ein-Aus-Steuerung der Energieversorgung der Mikrowel'enquelle nicht mehr der Absolutwert der durch den Feuchtigkeitsfühlegemessenen relativen Feuchtigkeit bestimmt wird. Statt dessen wird zunächst der Minimalwert der relativen Feuchtigkeit bestimmt und dann mit Hilfe des Feuchtigkeitsfühlers ein vorgegebener Anstieg dieses Feuchtigkeitswertes über den eingangs bestimmten Minimalwert der relativen Feuchtigkeit bestimmt. Auf diese Weise geht die Ausgangssituation des Kochgutes mit in die Steuerung der Heizdauer ein. In gleicher Weise werden die Außeneinflüsse mit berücksichtigt. Die Art der Heizdau^rsteuerung stellt so das Erreichen eines bestimmten Kochzustandes auf gut reproduzierbare Weise und unabhängig von Außeneinflüssen gerade wegen des Übergangs von der Absolutwertmessung der relativen Feuchte zur Messung zunächst eines Ausgangswertes und ausgehend von diesem eines relativen Anstieges über diesen Ausgangswert der relativen Feuchte sicher.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulich!, und /war zeigt

F i g. I einen Graphen der Abhängigkeil der relativen Feuchtigkeit von der Fvhitzungsdauer.

Fig.2 eine Blockschaltung zum Verständnis der Grundfunktion der Heizdauersteuerung über einen Feuchtigkeitsfühler,

Fig. 3 einen Graphen der Abhängigkeil der am Ί Feuchtigkeitsfühler festgestellten Spannungen von der Erhitzungsdauer mit der Umgebungstemperatur als Parameter

Fig. 4 einen Graphen der Abhängigkeil des Widerstandes des Feuchtigkeitsfühlers in Abhängigkeit von mi der relativen Feuchtigkeit,

Fig. 5 einen Graphen der Abhängigkeit der Spannung vom Widerstand des Fühlers,

Fig. 6 einen Graphen der Abhängigkeit einer gesiebten Ausgangsspannung von der ;_:m Feuchtigkeits-' > fühler festgestellten Spannung,

F i g. 7 die Blockschaltung einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 8 ein Diagramm des Signalverlaufs über der Zeit zur Erläuterung der Funktion der Ausführungsform von 2(i Fig. 7,

F i g. 9 die Schaltung einer Log£_. ihmierschaltung,

Fig. 10 eine Ausgangsspannungj-Eingangsstrom-Kennlinie zur Schaltung nach F i g. 9,

Fig. 11 einen Feuchtigkeitsfühler mit Reinigungs- -'"> heizeinrichtung und zugehöriger Anordnung,

Fi j. 12 ein Zeitdiagramm des Reinigungsablaufs,

Fig. 13 eine Ausführungsform des Steuerkreises für die Reinigungsheizeinrichtung, und

F i g. 14 eine andere Ausführungsform der Erfindung, ίο Fig. 1 zeigt, wie sich beim Erhitzen eines als Nahrungsmittel dienenden Kochgutes in einem Heizofen zunächst die relative Feuchtigkeit mit steigender Temperatur vermindert, um sich danach wieder zu erhöhen und schließlich abrupt anzusteigen. Der i") Anstieg der relativen Feuchtigkeit vom Minimalwert der Kurve von Fig. 1 um einen Betrag Ah liegt nahe jenem Zeitpunkt, an dem das Kochgut eine bestimmte Temperatur (100°C) erreicht hat und an dem eine merkliche Änderung des Zubereitungszustai.des des -m Kochgutes erfolgt. Der Anstieg der relativen Feuchtigkeit um den Betrag Ah ist dabei im wesentlichen unabhängig von der Anfangstemperatur des Nahrungsmittels vor dem Erhitzen und ebenso unabhängig von der Nahrungsmitteimenge.

4". Der Zeitpunkt, an dem die relative Feuchtigkeit über den Minimalwert um den Betrag Ah angehoben ist, ist überdies bei den meisten Speisen typisch für das Erreichen einer geeigneten Temperatur bei der Wiederaufwärmung. Es läßt sich also eine Aufwärm-.(ι Zeitdauer Tp festlegen, die mit dem Einbringen des Nahrungsmittels als Kochgut in den Mikrowellenofen beginnt und dann endet, wenn die relative Feuchtigkeit über den Minimalwerl um den Betrag Ah angestiegen ist. Nahrungsmittel, die nicht nur wieder aufgewärmt. Vi sondern erst noch zubereitet werden sollen, werden zusätzlich einer Xoch-Heizdauer Tk unterworfen, die sich an die Aufwärm-Zeitdauer T^anscnließt und erst zu dem Zeitpunkt einsetzt, zu dem die relative Feuchtigkeit über ihren Mkiimalwert um den Betrag Ah angehoben wi ist. Die Koch-Heizdauer Tk bestimmt sich nach Art und Meng'-' des Kochgules,

Es bestimmt sieh also die Gesnmtkochzeit Tnach der Gleichung (I)

T= T_n+ T₁₁

aus der sich die Kochzeit T als Summe tier Aufwärm-Zeitdauer (festgelegt durch den Endpunkt des Erreichcns eines Anstiegswertes Hn der relativen

Feuchtigkeit um den Betrag Ah über den Minimalwert Hmdcr relativen Feuchtigkeit) und der Koch-Ileizdauer Γ«, die üblicherweise durch Art und Menge des Nahrungsmittels bestimmt ist und mit der Aufwärm· Zeitdauer eine Beziehung nach Gleichung (2) hat:

Tr = k T_n

worin k eine nahrungsmitteltypische Konstante ist. Aus den Gleichungen (1) und (2) folgt

T - T₁, t k T₁, = (I +k)T„. (3)

Die optimale Gesamtkochzeit läßt sich also durch die Bestimmung der Aufwärm-Zeitdauer Ti, bzw. das Feststellen des Anstiegs der relativen Feuchtigkeit um den Betrag Ah über den Minimalwert H_m und die Ermittlung einer nahrungsmittelspezifischen Konstante λ festlegen.

F i κ. 2 zeigt einen Mikrowellenofen 1 mit in den Heizraum eingestelltem Kochgut 2, einem Gebläse 3. einem als Mikrowellenquelle 4 dienenden Magnetron und einer F.nergiequelle 5 für die Mikrowcllenquelle 4 Fin Feuchtigkeitsfühler 6 ist im Strömungsweg der aus dem Heizraum abströmenden Luft angeordnet. Kr besteht aus einer Keramikmasse aus ACr₂O₁ (worin A ein Element wie Mg. Fe, Ni. Co. Mn oder Cu ist) und zum Rest aus TiO_>. Andere Massen bzw. Feuchtigkeitsfühler sind möglich. An den Feuchtigkeitsfühler 6 ist ein Kochzustand-Übcrwacher 7 angeschlossen, der wiederum auf eine Koi h/eitregelschaltung 8 arbeitet, die die Energiequelle 5 fur die Mikrowellenquelle 4 entsprechend in bzw. außer Betrieb setzt.

F i g. i zeigt, daß die vom Feuchtigkeitsfühler 6 gemessene relative Feuchtigkeit bzw. die entsprechende Spannung in erheblichem Maße in ihrem Absolutwert von der Umgebungstemperatur, also der klimatischen Lage des Aufstellungsortes, der Jahreszeit usw. abhängt. Kurve Vi wurde für eine relativ niedrige Temperatur ermittelt. Die festgestellte Spannung liegt dabei relativ hoch. Gleiches gilt bezüglich des nach einer bestimmten F.rhitzungsdauer feststellbaren Spannungsanstieges A V. Bei relativ hoher Umgebungstemperatur ergab sich die Kurve V; mi! kleiner festgestellter Spannung und einem sehr kleinen Spannungsanstieg entsprechend dem Betrag ah des Anstiegs der relativen Feuchtigkeit. Es wird deshalb die Spannung entsprechend der Kurve V₁ logarithmisch verstärkt, so daß man für die umgewandelte Spannung die Kurve Vi' erhält. Ebenso wird für die festgestellte Spannung nach der Kurve V. eine logarithmische Verstärkung durchgeführt, nach der man die Kurve V₂' erhält. Man erkennt, daß nach dieser Umwandlung der Spannungsanstieg A V über den Minimalwert praktisch nach der gleichen Zeitdauer erhalten wird.

Fig. 4 zeigt die logarithmische Änderung des Widerstandswertes des Feuchtigkeitsfühlers in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit.

F i g. 5 zeigt die Abhängigkeit der oben anhand von F i g. 3 erläuterten festgestellten Spannung vom Widerstandswert des Fühlers. Man erkennt, daß die Spannung einen Bereich von mehreren Größenordnungen überdeckt.

F i g. 6 zeigt die Beziehung der mehrere Größenordnungen übergreifenden festgestellten Spannung zu einer entsprechenden gesiebten Gleichspannung in Volt.

Es soll nun die Möglichkeit zum Erzielen einer geeigneten Kochzeit oder Heizdauer aufgrund der umgewandelten Spannung beschrieben werden:

F i g. 7 zeigt, daß an den Feuchtigkeitsfühler 6 ein Feuchtigkeitssignalverstärker 20 angeschlossen ist. an dessen Ausgangsanschluß 19 eine der vom Feuchtigkeitsfühler 6 gemessenen relativen Feuchtigkeit ent sprechende Spannung erscheint. An den Ausgangsanschluß 19 ist ein logarithmischer Verstärker 18 angeschlossen, der die festgestellte Spannung logarithmisch verstärkt und gleichrichtet, so daß an seinem Ausgangsanschluß 17 eine umgewandelte Spannung zur Verfügung steht. An den Ausgangsanschluß 17 ist ein Filterkreis 16 angeschlossen, der die umgewandelte Spannung glättet und umgekehrt. An den Ausgang des Filterkreises ist eine Pegelumsetzerschaltung 15 angeschlossen, in der. wie in F-" i g. 7 angedeutet, zum Umwandeln der negativen Spannung in eine positive Spannung eine weitere Spannung E zu der vom Filterkreis 16 gelieferten Spannung hinzuaddiert wird.

F i g. 8 zeigt von oben nach unten das AusgangsMgnal des Feuchtigkeitsfühlers 6, die vom Feuehtigkcitssignalverstiirker festgestellte Spannung am Ausgangsanschluß 19 des Feuchtigkeitssignalverstärkcrs 20, die vom logarithmischen Verstärker 18 umgewandelte Spannung ;\n dessen Ausgangsanschluß 17, die vom Filterkreis 16 nach Aussiebung der Wechselspannungs komponente an die Pegelumsetzerschaltung 17 gelieferte Soannung sowie die nach Hinzuaddierung der Spannung E erzielte pegclverschobene Spannung, die am i^ngangsanschluß 14 einer Höchstwertdetektorschaltung 25 anliegt.

Die Höchstwertdetektorschaltung 25 umfaßt einen Höchstwerthaltekreis 13. an dessen Ausgangsanschluß 12 ein Widerstand R_s angeschlossen ist. Zusätzlich ist zwischen den EingangsanschluQ 14 und das andere Ende des Widerstandes Rs, also parallel zur Reihenschaltung aus Höchstwcrthaltekreis 13 und Widerstand Rs ein weiterer Widerstand R\ geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände /?_sund /?., dient als Ausgangsanschluß 11 der Höchstwertdetektorschaltung 25. An diesen Ausgangsanschluß 11 ist ein Pegelvergleicher 10 angeschlossen, an dessen beiden Eingängen auf die in Fig. 7 angedeutete Weise das Ausgangssignal der Höchstwertdetektorschaltung 25 und eine Bezugsspannung angelegt sind, die dem oben erläuterten Spannungsanstieg A V entspricht. Übersteigt das an den Pegelvergleicher 10 vom Aiisgangsanschluß 11 der Höchstwertdetektorschaltung 25 angelegte Signal den Wert des am anderen Anschluß anstehenden Spannungssignals, so erzeugt der Pegelvergleicher ein Ausgangssignal H_ni r für einen Flip-Flop 9. der wiederum mit seinem Ausgangssignal die Ein-Aus-Schaltung der Energiequelle 5 für die Mikrowehenquel-Ie 4 steuert.

Fig. 9 zeigt den Schaltungsaufbau des logarithmischen Verstärkers 18 von Fig. 7. Ein Eingangswiderstand R, ist mit dem Eingang eines Hochleistungsumkehrverstärkers 21 verbunden und Reihenschaltungen Ro-Do, R\-Du R2-D2 bis R_n-D_n die jeweils aus einem Rückkopplungswiderstand und einer Rückkopplungsdiode aufgebaut sind, sind in einer Rückkopplungsschleife einander parallel geschaltet. Zwischen je zwei benachbarte Reihenschaltungen sind Vorspannungswiderstände η, η bis /?„gelegt, während ein Widerstand re mit einer Vorspannungsquelle En verbunden ist, so daß über den betreffenden Vorspannungswiderständen Vorspannungen erzeugt werden. Auf einen Eingangsanschluß des logarithmischen Verstärkers wird eine Eingangsspannung E₁ gelegt und an seinem Ausgangsanschluß erscheint eine Ausgangsspannung Eo. Am

Eingangsanschluß des Verstärkers 21 erscheint eine Eingangsspannung /:',' und an seinem Ausgangsanschluü wird eine Ausgangsspannung /·<,' er/eugt.

Fig. 10 zeigt eine Kennlinie des logarithmischen Verstärkers der I· i g. 9 /ur Verdeutlichung der Bezic hungen zwischen dem Eingangsstrom EJR, und der Ausgangsspannung En.

Si'-d die Größen der Widerstände n, r₂ bis r„ in l·' i g. 9 im Vergleich zu denen der Widerstände Rn, R\. Ri bis R_n hinlänglich gering, so werden die Spannungen E\. Ei bzw. E\ über dun Widerständen n, r> bis r„ im wesentlicheμ konstant gehalten. Hei einer F.rhöhung der Cjröüe der Alisgangsspannung Ij, gehen daher die Dioden lh. t)> bis D_n in dieser Reihenfolge in den leitenden Zustand über und die Ausgangsspannungscha rakteristik für die F.rhöhung der Fingangsspannung /: zeigt den Verlauf einer logarithmischen Segmentkurvc. wie dies in F i g. 10 dargestellt ist. Falls also E_n < E₁, so ist

E_n - I-, _R"

Tails K₁ S K₁, < K₁ * E₂ . so ist

■ = » ^R" ^R> ( ^E' ' R_n + R₁ V R, "I

und Tails K₁ 4 K, <L E₁, - K₁ + K₂ ♦ K₁ . so ist

E₁, - E₁ ι E₂

R()R| R:
R,,R_{ 4 R_nR₂ t R₁,

K,
R,,

K₂
RoR₁

Rn + R₁ )

Die beiden Dioden D«und Oi dienen zur Unterdrückung einer positiven Eingangsspannung, damn die linear-negative Eingangsgleich rieh tungscha rakteristik erhalten bleibt.

F i g. 11 zeigt einen Feuchtigkeitsfühlerö mit Heizeinrichtung 22. beispielsweise in Form eines um den feuchtigkeitsfühler gewickelten Heizfadens. Die Heizeinrichtung wird ausgehend von einer Energieversorgung 23 dann, wenn der Feuchtigkeitsfühler 6 gerade seine .Steuerfunktion für das Ein-Aus-Schalten des Mikrowellenofens 1 nicht ausüben muß. eingeschaltet und damit aufgeheizt. Dadurch können Fremdstoffe, die sich auf der Oberfläche des Feuchtigkeitsfühlers 6 niedergeschlagen haben, von diesem abgebrannt werden. Damit wird sichergestellt, daß der Feuchtigkeitsfühler den auf ihn oberflächlich niedergeschlagenen Wasserdampf zuverlässig und richtig anzeigt und seine Empfindlichkeit nicht ändert. Man erkennt in Fig. 11 zusätzlich die Meßanschlüsse 24 des Feuchtigkeitsfühlers 6 sowie den Strömungskanal T für die Abführung der aus dem Heizraum des Mikrowellenofens 1 abströmenden Luft. In diesem Strömungskanal T ist der Feuchtigkeitsfühler 6 angeordnet.

Fig. 12 zeigt das Prinzip der Regelung des Reinigungsvorgangs beim Erhitzen des Nahrungsmittels in dem Mikrowellenofen. Das Symbol P₁ bezeichnet hier ein impulssignal. das eine Zeitspanne bestimmt, in der der Heizeinrichtung 22 zu Reinigungszwecken Strom zugeführt wird. Der Strom fließt während der Zeitspanne r«. Bei Tist der Temperaturanstieg an der Fühleroberfläche nach dem Erregen des Heizfadens für die Zeildauer Tu dargestellt. Der Nettotemperahiranstieg beläuft sich auf (T,-T₁) Grad Celsius, wenn T, Grad Celsius die Anfangstemperatur ist. Bei H ist die von dem Fühler festgestellte Änderung der relativen Feuehiigkeit dargestellt. Im Verlauf der Temperatursteigerung um (Τ,— T)Grad Celsius verringert sich die relative Feuchtigkeit an der Oberfläche des Fühlers von einem Anfangswert der Feuchtigkeit H, auf H₁.

Diese F'rscheinung wird rückläufig, wenn der Hcizstroir, nach dem Verstreichen der Zeitspanne r« aufhört und sich die Temperatur des Fühlers wieder der Raumtemperatur angleicht. Die Abklingzeit ist r,_v wie bei /'. gezeigt. Der Impuls P> mit der Dauer r./ steuert das Eingangssignal für die Schaltung zur Feststellung des Feuchtigkeitswerts in 'ler Weise, daß es dieser Schaltung zugeht, nachdem die Zeitspanne r,/ verstri-

wie dies bei H_n, gezeigt ist.

Fig. 13 zeigt das Prinzip einer zur Reinigung des Fühlers dienenden Schaltung. Ein Triac 26 (oder Zwciwegtriodenthyristor) dient der Steuerung des Stromflusses durch die Heizeinrichtung 22. Der Impuls P₁. der die Steuerelektrode G des Triac 26 steuert, liegt nur für die Zeitdauer r« vor (Fig. 12). Eine Heizleistungsquelle e«. bei der es sich um eine Gleichstromquelle oder eine kommerzielle Stromquelle mit 50/60 Hz handeln kann, liefert den über den Triac 26 durch die Heizeinrichtung geschickten Strom. Die Strombelastbarkeit ist durch die Auslegung des Heizfadens bestimmt. Die Leistungsregelung für den Heizfaden bei der Stromversorgung für Hen nötigen Reinigungsvorgang kann auch nach einer anderen Methode vorgenommen werden, beispielsweise mit Hilfe eines Phasenregelsystems.

F i g. 14 zeigt eine selbsttätige Kochzeitregelschaltung für einen Mikrowellenofen I entsprechend der oben angegebenen Gleichung (3). Man erkennt ein Llmkehrtor 32 und zwei Tore 33 und 34 mit je drei Eingängen. An die beiden Tore 33, 34 ist ein Auf-Ab-Zähler 35 angeschlossen, dessen Zählerstand durch ein Signal CLA löschbar ist und der bei Zuführung eines Signals DN über Tor 33 abwärts, bei Zuführung eines Signals LJPüber Tor 34 aufwärts zählt. Der Zähler 35 ist als Binärzähler aufgebaut. Sind die Bitausgänge des Zählers 35 sämtliche »0«, so erzeugt ein Dekoder 36 auf seiner Ausgangsleitung ein Signal »1«. An diese Ausgangsleitung ist ein Tor 37 angeschlossen, an deren anderen Eingang ein Signal HDET angelegt wird. Liegen beide Eingangsleitungen des Tores 37 auf »!«.so ei zeugt das Tor 37 ein Signal »I« an seinem Ausgang, das an einen Flip-Flop 38 gegeben ist. der wie der Flip-Flop 9 von Fig. 7 als Heizdauerregelschaltung dient. Der Flip-Flop 38 wird durch ein Startsignal STA gesetzt und durch den Ausgang der Torschaltung 37 auf Null rückgestellt. An den Flip-Flop 38 ist wieder die Energiequelle 5 für die Mikrowellenquelle 4 angeschlossen. Überdies kann der Ausgang des Flip-Flop 38 durch ein Löschsignal CLA zu »0« gelöscht werden.

Impulsgeneratoren 30, 31 haben veränderliche Schwingfrequenzen. Sie können als astabile Multivibratoren aufgebaut sein. Die Schalter S₁, S2 ... S_n am Eingang des Impulsgenerators 31 dienen zur Vorwahl einer auf das jeweilige zuzubereitende Nahrungsmittel nknor»imm4nn L'λ ·-«(-♦ ο .-«♦«-» Ir ΓιΚαι- U/irJaprtön^n D D

aL/gwJtniitiitbii lvuiuiuiiiv. n. ul/vi ** iuv.i ο idi luv » * U *^l2 ■ · · R_n. Die vom Impulsgenerator 31 abgegebene Schwingfreauenz ist somit entsDrechend dem betätisten

Schalter veränderlich. Die Schwingfrequenz des Impulsgenerators 30 ist ausgehend von einer Speisespannung Vcdurch einen Widerstand ffound einen Kondensator r festgelegt. Die Ausgangsleitungen CLUP b/w. CLDN der Impulsgeneratoren 30, 31 sind jeweils an einen Eingang des "/ores 34 b/w. des Tores 33 gegeben, wie das Fig. 14 zeigt.

Wenn der Zähler 35 also π Taktimpulse während der Zeitdauer 7/,(sec) zählt, ist T/jdurch

T_n - r Ii (see)

(4)

gegeben, worin r die Periodendaiier des Taktsignals bezeichnet. Da Th = k Tn wie in Gleichung (2) gezeigt wurde.kann 7"«durch

7 „ - km (see)

Der Zähler 35 zählt während der Zeitdauer Td aufwärts, also im Sinne steigender Zählerstände und während der Zeitdauer Tk abwärts, also im Sinne fallender Zählerstände. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß der Zeitpunkt, an dem der Zählerstand des Zählers 35 beim Abwärtszählen Null wird, der Kochzeit T= Td+ Tr entspricht. Die Gesamtkoch/.eit kann somit durch ein und denselben Auf-Ab-Zähler 35 bestimmt werden.

Um das ^u ermöglichen, muß allerdings die Periodendauer des Taktsignals vom Aufwärtszählen zum Abwärtszählen verändert werden. Das ergibt sich aus einem Vergleich der Gleichungen (4) und (5), wonach die Periodendauer des Taktsignals beim Abwärtszählen fc-mal so lang sein muß. wie beim Aufwärtszählen. Das ist der Grund dafür, daß bei der Schaltung nach Fig. 14 der Impulsgenerator 30 ein Taktsignal fester Frequenz an seinen Ausgang CLUP für das Aufwärtszählen legt, während das vom Impulsgenerator 31 erzeugte und an seinen Ausgang CLDN gelegte Taktsignal auf die oben erläuterte Weise zur Bestimmung und Anpassung an das Kochgut frequenzveränderlich Tt.

Eine Leistungsregelschaltung 39 für die Heizeinrichtung 22 in Gestalt eines auf den Feuchtigkeitsfühler 6 gewickelten Heizfadens spricht auf ein Startsignal STA' bei einer Steuerung entsprechend Fig. 12 an. An den Feuchtigkeitsfühler 6 ist weiter ein Feuchtigkeitssignalverstärker 28 angeschlossen, wie er oben anhand von Fig. 7 und in Form des Feuchtigkeitssignalverstärkers 20 erläutert worden ist. Der oben in Fig. 9 gezeigte logarithmische Verstärker ist im Feuchtigkeitssignalverstärker 28 bereits enthalten. An den Ausgang des Feuchtigkeitssignalverstärkers 28 ist ein Tiefstwertdetektor 27 angeschlossen (vgl. in Fig. 7 die Höchstwertdetektorschaltung 25). Der Tiefstwertdetektor 27 wird durch den oben anhand von Fig. 12 erläuterten Impuls P₂ so gesteuert, daß sein Betrieb nach Ablauf der Zeitspanne τ,ι beginnt, in der eine Feuchtigkeitsänderung infolge der Reinigung des Fühlers eintritt. Der vom Tiefstwertdetektor 27 festgestellte Minimalwert Hm bzw. die entsprechende Spannung wird an einen Pegelvergleicher 29 gegeben, der wie der Pegelvergleicher 10 von Fig. 7 als Amplitudenvergleichsschaltung aufgebaut ist. Das Ausgangssignal des Pegelvergleichers 29 gelangt wieder auf die Leitung HDET, die an einen Eingang des Tores 33. über das Umkehrtor 32 an einen Eingang des Tores 34 und an einen der beiden Eingänge des Tores 37 angeschlossen ist. Überdies ist der dritte Hingang der Tore 33 und 34 jeweils, wie in Fig. 14 gezeigt, an die Leitung für das Startsignal STA' der l.eistungsregelschaltung 39 für die Heizeinrichtung 22 angeschlossen.

Aus den folgenden Darlegungen ist zu entnehmen, daß die Zeitdauer bis zum Erscheinen eines Signals »I« auf der Leitung HDET gleich der Aufwärm-Zeitdauer Tnaus den Gleichungen (1), (2) und (3) ist.

Es soll nun die Funktionsweise dieser Ausführungsform erläutert werden. Das Flip-Flop 38 und der Zähler 15 werden zunächst durch das Signal CLA zurückgestellt. Dies läßt sich ohne weiteres durch ein Schaltmittel bewerkstelligen, das beim Anschalten der Stromveisoi gung automatisch das Signal CLA erzeugt. Durch Schließen der Schalter S₁,5> bis S₁, wird bewirkt, da'J der Impulsgenerator 31 das Impulssignal CLDN erzeugt, dessen Impulsperiode /r-mal so lang ist wie die Impulsperiode τ des von dem Impulsgenerator 30 erzeugten irripülsüignäis C IA'".

Nach dem Schließen des gewählten Schalters wird ein Heizstartschalter geschlossen. Hierdurch wird das Startsignal STA erzeugt, mit dem das Flip-Flop 38 gestellt wird. Das Signal STA'gehl also in den Zustand »I« über. Infolgedessen wird die Mikrowellenquelle von der Energiequelle 5 gespeist und ist damit angeschaltet. Wie bereits in Verbindung mit F i g. 1 und 3 beschrieben wurde, nimmt dann die relative Feuchtigkeit in der Nähe des Feuchtigkeitsfühlers zunächst ab, um sich anschließend zu erhöhen, wenn aus dem Kochgut 2 Wasserdampf erzeugt wird. Diese Feuchtigkeitsänderung wird von dem Feuchtigkeitsfühler 6 festgestellt und dessen Ausgangssignal wird von dem Feuchtigkeitssignalverstärker 28 verstärkt. Der Tiefstwertdetektor 27 erzeugt ein Signal, nachdem das aus dem Feuchiigkeitssignalverstärker 28 herrührende Feuchtigkeitssignal den Minimalwert durchschritten hat und ein Anstieg einsetzt. Der Pegel des vom Tiefstwertdetektor 27 erzeugten Signals ist um den Tiefstwert niedriger als der Ausgangspegel des Feuchtigkeitssignalverstärkers 28 zu Beginn des Betriebs unmittelbar nach dem Ende der Aufheizperiode tr,/ des FeuchtigkeitsfüHers 6. Das Ausgangssignal des Tiefstwertdetektors 27 wird im Regelvergleicher 29 mit dem Bezugspegel H verglichen, der dem als Schwellwert vorgegebenen Betrag Ah der relativen Feuchtigkeit gegenüber ihrem Minimalwert entspricht. Der Meßausgang HDETn'tmml den Zustand »0« an. bis sich die relative Feuchtigkeit gegenüber dem Minimalwert um den Betrieb Ah erhöht, und das Umkehrtor 32 erzeugt einen Ausgang »1«. solange dieser Zustand anhält. Da sich das Signal STA' im Zustand »1« befindet, läßt das Tor 34 den Zählimpuls CLUPah Aufwärtszähleingang zu dem Niederzähler 35 durch. Im weiteren Verlauf der Erhitzung wird der Minimalwert der relativen Feuchtigkeit durchlaufen und diese erhöht sich um den Betrag Ah, worauf der Ausgang HDETm den Zustand »1« übergeht und das Umkehrtor 32 einen Ausgang »0« erzeugt. Infolgedessen wird das Tor 34 gesperrt. Gleichzeitig wird das Tor 33 geöffnet und das Abwärtszähleingangssignal des Zählers 35 bedient. Während der Aufheizperiode r,/des Feuchiigkeitsfühiers 6 ist der Tiefstwertdetektor 27 gesperrt. Dieser wird erst nach dem Ende dieser Periode durch die von der Leistungsregelschaltung 39 für die Heizeinrichtung kommende Steuerspannung P2 in Betrieb gesetzt.

Der zuvor erreichte Stand des Zählers 35 wird jetzt also durch eine Impulsreihe CLDN niedergezählt. Die Periodendauer der Impulsfolge CLDN ist uurch einen

Il

der Schalter ΛΊ, .S'_> ... .S'„ festgelegt worden, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Der Stand des Zählers 35 geht dem Dekoder 36 zu, wodurch geprüft wird, wann der Zählerstand Null erreicht ist. d. h. ob die Bitausgänge des Zählers sämtlich »0« sind. Der während der Zeitdauer Tn erreichte Zählerstand wird in dieser Weise bis zum Erreichen des Zählerstandes Null nach

der Kochhci/dauer Th abgebaut. In diesem Augenblick erzeugt der Dekoder 36 einen Ausgang »1«. Da zum anderen der Ausgang HDETnacU der Zeitspanne 77) in den Zustand »I« üDergeht, wird das UND-Tor 37 /um Rückstellen des Flip-Flops 38 gestellt, 'nfolgcdessen wird die Mikrowellenquelle 4 über die Lnergiequelle 5 abgeschaltet, so dall der Kochvorgang beendet wird.

7 Hlait /ciihnunivn

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung der Aufheizung für einen Ofen, insbesondere einen Mikrowellenofen, mit einem Feuchtigkeitsfühler, der im Strömungsweg der aus dem Heizraum abströmenden Luft zur Erfassung einer Änderung der Feuchtigkeit im Heizraum angeordnet ist, die durch fortschreitende Erwärmung eines Nahrungsmittels bedingt ist, und mit einer Heizsteuereinrichtung zur Steuerung der in den Heizraum abgegebenen Heizenergie, die von einer Kochzustand-Detektorschaltung angesteuert ist, die ihrerseits mit dem Feuchtigkeitsfühler verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochzustand-Detektorschaltung zur Feststellung eines Minimalwertes der relativen Feuchtigkeit einen Feuchtigkeitsminimum-Detektor (25, 27) enthält, daß die Kochzustands-Detektorschaltung auf einen vorgegebenen Anstiegsbetrag (Ah) des Feuchdgxeitswertes über den festgestellten Minimalwert der relativen Feuchtigkeit zur Feststellung des abrupten Anstiegs der relativen Feuchtigkeit unabhängig von Umgebungstemperatur- und Umgebungsfeuchtigkeitsänderungen anspricht, und daß beim Ansprechen der Kochzustands-Detektorschaltung diese ein Steuersignal zur Anzeige des Erreichens eines vorgegebenen Kochzustands an die Heizsteucreinrichtung (9) anlegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochzustand-Detektorschal tung einen dei Verstärkung des Ausgangssignals des Feuchtigkeitsfühler; (6) d^:nenden Feuchtigkeitssignalverstärker (20; 28) aufweist, an den der Feiichtigkeilsminimum-DetrJ tor (25; 27) angeschlossen ist, der ein Ausgangssignal des Feuchtigkeitssignalverstärkers (20; 28) als Eingangssignal zum Halten eines Spannungsextremwertes des Eingangssignal·, durch einen Extremwerthaltekreis und zur Erzeugung eines Spannungsausganges mit einem um den Spannungsextremwert unterschiedlichen Pegel bezüglich des Pegels des Eingangssignals zuleitbar ist, und einen Pegelvergleicher (10; 29)/,um Vergleichen des Spannungsausgangs des Extremwertdetektors (25; 27) mit einem Bezugspegel zur Feststellung des Anstiegsbetrages (ah)der relativen Feuchtigkeit über den vorbestimmten Minimalwert.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdauerregelschaltung (38) einen logischen Schaltkreis (30,31,35, 36, 37, 38) zur Festlegung einer zusätzlichen Kochheizdaur-r (Tr= k Tn) auf der Grundlage einer sich vom Beginn der Heizzeit bis zur Erreichung des vorbestimmten Zubereitungszustandes bemessenen Aufwärmzeitdauer (Tn) enthält, daß dieser logische Schallkreis zur Festlegung der zusätzlichen Hcizdaucr (Tk=* Tn) eine während der Zeitdauer (Tn) vom Beginn der Heizzeil bis zur Erreichung des vorbestimmten Zubercilungszustandes hochgczähl-Ie Anzahl von Taktimpulsen (n) durch eine gleiche Anzahl von Taktimpulsen mit einer die Hache Periodenlänge der hochgezählten Taktimpulse auf weisenden Signaldauer herunterzählt, und daß die Hcizdaucrrcgelschaliiing (38) das Abschaltsignal nach Ablauf der zusätzlichen Zeitdauer (Tn^k Tn) er/engt.

4 Vorrichtung nach Anspruch 2 oder ), dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitssignalvcrstär-

ker ein logarithmischer Verstärker (18) ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der logarithmische Verstärker (18) einen Hochleistungsumkehrverstärker (21) einbe-

λ greift, ferner einen mit dem Eingang des Hochleistungsumkehrverstärkers (21) verbundenen Eingangswiderstand (RiX eine in eine Rückkopplungssch'eife des Hochleistungsumkehrvsrstärkers (21) gelegte Segmentkurven-Nährungsscho'tung, die

in eine Anzahl von Rückkopplungsschleifen mit jeweils einem Widerstand (Ro... R_n) und einer Diode (D₀... D_n) umfaßt, wobei die Dioden der einzelnen Schleifen unterschiedlich vorgespannt sind, und wobei der Verbindungspunkt zwischen dem Wider-

'i stand mit dem höchsten Widerstandswert unter den Widerständen in der Segmentkurven-Nährungsschaltung mit der zugehörigen, in Reihe geschalteten Diode an den Ausgangsanschluß des logarithmischen Verstärkers (18) gelegt ist.

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6. Vorrichtung zur Aufheizregelung nach einem

der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungshöchstwertdetektor (25) an den Feuchtigkeitssignalverstärker (20) über einen Detektor- und Filterkreis (16) zur Gewinnung einer

2^r> negativen Spannung und über eine nachfolgende Pegeladditionsschaltung (15) zum Anheben des gesiebten Aurgangs des Detektor- und Filterkreises (16) auf einen positiven Pegel angeschlossen ist und einen Höchstwerthaltekreis (13) zum Halten eines

ii> Extremwertes der umgesetzten Spannung im Sinne der Erzeugung eines um den Höchstwert kleineren Spannungsausgangs als die umgesetzte Spannung enthält.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, r> dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (22) zur Aufrechterhaltung der fehlerfreien Funktion des Feuchtigkeitsfühlers (6) vorgesehen ist, das eine in der Nähe des Feuchtigkeitsfühlers (6) vorgesehene Heizeinrichtung (22) enthält, daß die Hcizeinrich-

w tung (22) beim Einschalen der Mikrowellenquelle (4) aus einer Leistungsregelschaltung (39) für eine Zeitdauer (tr) zur Erzeugung einer die reinigung der Oberfläche des Feuchtigkeitsfühlers (6) bewirkenden Temperaturerhöhung (Tk- 7y seiner Ober-

r> fläche mit elektrischer Energie versorgt wird, und daß die Leistungsregelschaltung (39) beim Einschalten der Mikrowellenquelle (4) auch einen Steuerimpuls (Pi) an einen Eingang des Tiefstwertdetektors (27) anlegt und dessen Funktion um eine Zeitdauer

-in (τ j) bis zur Rückkehr des Feuchtigkeitsfühlers (6) in seinen Normalzustand verzögert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsregelschaltung (39) für die Heizeinrichtung (22) der Leistungsregelung durch

-,-, Änderung der Phase der auf die Heizeinrichtung (22) gegebenen Spannung und durch die Anlegedauer dient.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsregelschaltung (39) für die

ho Heizeinrichtung (22) der Leistungsregelung durch Änderung der Amplitude der auf die Heizeinrichtung (22) gegebenen Spannung und durch die Anlegedauer dient.