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Mikrowellenofen mit Regelung der Mikrowellen-Leistungszüfuhr.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellenofen oder Mikrowellenherd
mit einer Mikrowellenquelle und Regeleinrichtungen zur Regelung der Nikrowellen-Leistungszufuhr
zum Ofeninnenraum.
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Mikrowellenofen mit Temperaturmeßsonden -zur Abschaltung der Mikrowellen-Lastungszufuhr
bei Erreichen einer voreingestellten Temperatur in der Belastung oder dem zu erhitzenden
Gut enthielten bisher an der frontseitigen Schalt- und Steuertafel vorgesehene Schalter
zur Umschaltung vom Regelbetrieb mit Fühlersonde auf zeitabhängige Steuerung so
daß dann, wenn die Fühlersonde unabsichtlich aus dem Ofen entfernt war, die Regelung
der Mikrowellen-Leistungszufuhr nicht arbeitete, wenn der Temperaturre--gelbetrieb
gewählt und eingestellt wurde.
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Durch die Erfindung soll.die Aufgabe gelöst werden, einen Mikrowellenofen
der eingangs kurz beschriebenen Art so auszugestalten,
daß ein leicht
zu betätigendes, fehlersicheres Regelsystem geschaffen wird, welches eine automatische
Wahl der Regelbetriebsart gestattet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Schalter,
welcher abhängig vom Einsetzen und/oder Entfernen eines auf die Belastung des Ofenraumes
ansprechenden Fühlerorgans betätigt wird, zum Umschalten der Regeleinrichtungen
von einer ersten Regelbetriebsart in eine zweite Regelbetriebsart dient.
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Unter Einsatz der soeben angegebenen Gedanken können Kochprogramme
in Mikrowellenöfen mit Temperaturregelung bei Ein- und Ausschaltzeiten, welche wesentlich
kürzer als die thermischen Zeitkonstanten der zu behandelnden Nahrungsmittelstücke
sind, so gesteuert werden, daß durch den erwähnten Schalter, insbesondere einen
Temperatur-Fühlersondenschalter ein Zeitsteuerungsbetrieb oder ein Temperaturregelbetrieb
automatisch gewählt wird und in einem weiten Bereich von Hand mittlere Mikrowellenleistungen
voreingestellt werden können.
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Im einzelnen hat sich herausgestellt, daß periodische Einschaltzeiten
in der Größenordnung von einer Sekunde bis zehn Sekunden eine Steuerung der Leistungszufuhr
zum Ofeninnenraum im Bereich von 10 bis zur vollen Leistung gestatten, wobei eine
Temperaturfühlersonde in die Belastung eingebracht ist, um die Mikrowellenleistung
einzuschalten oder auszuschalten, derart, daß eine voreingestellte Temperatur aufrecht
erhalten wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das System so aufgebaut,
daß es automatisch auf einen Betrieb bei von Hand voreingestellter Zeit bei veränderlicher
Leistung umschaltet, was mit tels eines Schalters geschieht, der durch Entfernung
der Anschlußleitung für das Fühlerorgan aus einer Steckkupplung in der Ofenwand
betätigt wird, so daß sich ein leicht zu bedienendes Regel- bzw. Steuersystem ergibt,
welches besondere Sicherheitsmerkmale
hat.
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Im übrigen sind zweckmäßige Ausgestaltungen des hier vorgeschlagenen
Mikrowellenofens Gegenstand der anliegenden Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich
zum Gegenstand der Beschreibung gemacht wird, ohne den Wortlaut an dieser Stelle
nochmals -im einzelnen zu wiederholen. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es stellen dar: Figur 1 einen Mikrowellenofen
der hier vorgeschlagenen Art, Figur 2 ein Schaltbild mit einem Signalflußdiagramm
bzw. Blockschaltbild des Ofens nach Figur 1 und Figuren 3 und 4 weitere Schaltbilder
zur Erläuterung der Wirkungsweise der Temperaturfühlersonde für die Ausführungsformen
nach den Figuren 1 und 2.
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In Figur 1 ist ein Mikrowellenofen mit 10 bezeichnet und besitzt eine
frontseitige Schalt- und Steuertafel 12, auf welcher sich ein mittels eines- Einstellknopfes
14 betätigbarer mechanischer Zeitgeber oder eine Zeituhr, ein Sonden-Temperaturregelanzeiger
16, welcher sich mittels eines Steuerknopfes 18 bedienen läßt, ein Drucktasten-Startschalter
20, ein. Drucktasten-Stoppschalter 22, ein Beleuchtungs-Druckschalter 24 für eine
Beleuchtung des Ofeninnenraumes sowie schließlich ein verschiebbares Steuerorgan
26 zur Einstellung der Leistung befinden. Der Ofen besitzt eine Türe 28 zum Verschluß
einer Zugangsöffnung zum Ofeninnenraum, über welche eine Belastung 30, beispielsweise
ein zu garendes Nahrungsmittelstück, in den Ofen eingesetzt werden kann. Die Türe
betätigt bei ihrer Bewegung mechanische Verriegelungsschalter, wie dies etwa in
der US-Patentschrift 3 766 437 angegeben ist. In den Ofen wird Mikrowellenenergie
eingeführt und es wird auch Luft umgewälzt, wie sich der soeben
genannten
Patentschrift entnehmen läßt. Eine Temperatur-Fühlersonde 32, welche in das zu garende
Nahrungsmittelstück eingesetzt ist, hat über eine Koaxial-Anschlußleitung 34 Verbindung
mit der Schalt- und Steuertafel 12.
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Figur 2 zeigt den Schaltplan der Regeleinrichtungen für den Mikrowellenofen
nach Figur 1. Leistung wird über einen normalen Netzstecker 36 zugeführt, welcher
einen Erdungskontakt 38 besitzt und in eine Steckdose eines elektrischen Netzes
eingesteckt wird, das eine Spannung von 110 Volt bei einer Frequenz von 60 Hz liefert.
Ein Steckerkontakt ist mit der Hauptleitung 40 verbunden, während der andere Steckerkontakt
Verbindung zu der Hauptleitung 42 hat. Die Hauptleitung 40 ist über ein thermisches
Fühlerelement 44 an der Ofenwand zur Aufnahme von Übertemperaturen und über den
Türverriegelungsschalter 46 mit einer Klemme der Primärwicklung des Transformators
48 verbunden. Die Hauptleitung 42 hat über Relaiskontakte 92, einen thermischen
Magnetron-Überlastschutzschalter 66, einen Verriegelungsschalter 64, Sicherungen
52 und 58 und schließlich eine Regeleinheit 74 Verbindung zur anderen Klemme der
Primarwicklung des Transformators 48.
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Die Sicherung 52 wird durch ein Widerstandsheizelement 54 beaufschlagt,
das im Anodenstromkreis des Magnetrons 56 liegt, das die Mikrowellenenergie in den
Ofen 10 einspeist, so daß bei zu großem vom Magnetron 56 gezogenen Strom und Speisung
der übrigen Baueinheiten durch die Sekundärwicklung des Transformators 48 die Sicherung
52 durchbrennt. Die Sicherung 58 ist eine Verriegelungs-Schutzsicherung, welche
durch ein Widerstandsheizelement 60 beaufschlagt wird, das in eihenschaitung mit
dem Verriegelungsschalter 62 zwischen der Verbindung zwischen der Sicherung 58 und
der Steuereinheit 74 einerseits und der Verbindung zwischen dem Verriegelungsschalter
46 und dem thermischen Fühlerelement 44 andererseits liegt. Der Verriegelungsschalter
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welcher mechanisch durch die Türbewegung 28 betätigt wird, ist
normalerweise -geschlossen, wenn sich die Türe 28 in Öffnungsstellung befindet.
Der Verriegelungsschalter 64, welcher ebenfalls durch die Türbewegung 28 betätigt
wird, ist normalerweise offen, wenn die Türe 28 offen ist. Die Hauptleitung 40 steht
uber den thermischen Fiihlerschalter 44 mit dem Eingangsanschluß 72 der Regel einheit
74 in Verbindung. Eine Beleuchtung 70 für den Ofeninnenraum liegt zwischen den Hauptleitungen
40 und 42 unter Steuerung durch die Kontaktsätze des Schalters 46, welcher sich
in Schließstellung befindet, wenn die Türe 28 offen ist, sowie unter Steuerung des
Drucktastenschalters 24, welcher parallel zu den soeben erwähnten Kontakten des
Schalters 46 geschaltet ist, um die Beleuchtung 70 von Hand auch dann ein-und ausschalten
zu können, wenn die Türe geschlossen ist.
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Eine Fühlersonde 32 ist über eine Anschlußleitung oder ein Kabel 34
mit einer Stecker-Buchsenanordnung 76 verbunden, welche, wie in Figur 2 schematisch
gezeigt, mechanisch mit einem Paar gekuppelter Schalter 78 und 80 Verbindung hat,
so daß dann, wenn der Stecker aus der Steckbuchse gezogen wird, die Schalter 78
und 80 aus der dargestellten Schaltstellung umgeschaltet werden, wodurch die Temperaturfühler-Regelschaltung
82 in der Regeleinheit 74 außer Betrieb gesetzt wird, indem die Leistungszufuhr
von der Hauptleitung 42 zur Eingangsklemme 84 der Temperaturfühler-Regelschaltung
82 aufgetrennt wird. Die Temperaturfühlersonde 32, die Stecker- und Buchsenanordnung
76 und die Temperaturfühler-Regelschaltung 82 werden nachfolgend genauer beschrieben.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß bei dem vorliegend angegebenen Mikrowellenofen
auch andere Temperaturfühler-Regelschaltungen eingesetzt werden können.
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Ist die Temperaturfühlersonde 32 aus dem Ofen entfernt, so werden
die Schalter 78 und 80 in ihre jeweils anderen Stellungen umgelegt. Der Schalter
78 ermöglicht den Betrieb des Systems als übliches System mit Zeitsteuerung der
Mikrowellen-Energiezufuhr zum Ofeninnenraum, wobei eine bestimmte Zeit durch entsprechende
Einstellung
des Steuerknopfes der Zeituhr oder des Zeitgebers 14 gewählt wird. Die Schaltkontakte
88 werden mechanisch durch den Zeitgeber 14 gesteuert und werden geschlossen, so
daß, wenn der Drucktastenstartschalter 20 geschlossen ist, Leistung von der Hauptleitung
42 über den Schalter 20, eine Relaisspule 90, den Drucktastenstoppschalter 22, die
geschlossenen, zum Zeitgeber gehörigen Kontakte 88, den Schalter 78 und den Verriegelungsschalter
62 sowie schließlich über den thermischen Fühlerschalter 44 zur Hauptleitung 40
gelangen kann. Die Relaisspule 90 bewirkt dann eine Schließung der Kontakte 92,
so daß ein Nebenschluß zum Drucktastenstartschalter 20 entsteht und die Schal tung
eingeschaltet bleibt, bis entweder der Drucktastenstoppschalter 22 niedergedrückt
wird oder der Zeitgeber 14 die Endzeit Null erreicht, wodurch die Kontakte 88 geöffnet
werden und die Leistungszufuhr unterbrochen wird. Leistung wird also nach Schließen
der Kontakte 92 nun von der Hauptleitung 42 über die Kontakte 92, die Schalter 66
und 64 sowie über die Sicherungen 52 und 58 zu einem Lüftermotor 94, einem lleizstromtransfc)rmator
96 für das Magnetron 56 und zu der Regel einheit 74 geleitet.
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Die Leistung erreicht den Heizstromtransformator 48 von einem in der
Regeleinheit 74 vorgesehenen Leistungsschalter 98 her. Zu dem Schalter 98 gelangt
ein Steuersignal über eine Leitung 100, welche von einer Leistungspegel-Steuerschaltung
102 der Einheit 74 ausgeht. Der Schaltung 102 wird eine niedrige Steuerspannung
von einer Anzapfung der Primärwicklung des Heizstromtransformators 96 über eine
Leitung 104 zugeführt. Die Leistungspegel-Steuerschaltung 102 wird durch Bewegen
der zuvor erwähnten Schiebe-Einstellvorrichtung 26 gesteuert, welche eine Veränderung
des Einschalt-/Ausschaltspieles des Magnetrons 56 bewirkt.
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Beim Betrieb unter Steuerung durch den Zeitgeber kann der Leistungspegel
durch Einstellen der Schiebe-Einstellvorrichtung 26 gewählt werden und die gewünschte
Betriebsdauer kann durch Einstellung des Knopfes des Zeitgebers 14 gewählt werden.
Zu Ende der Betriebsdauer öffnen sich die Kontakte 80 und schalten das
System
ab.
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Ist die Temperatur-Fühlersonde 32 über die Stecker-Buchsenanordnung
76 angeschlossen, so befindet sich der Schalter 78 in der dargestellten Position
und führt an den Kontakten 88 des Zeitgebers i4 vorbei. In diesem Zustand wird bei
geschlossener Türe und niedergedrücktem Drucktasten-Startschalter 20 Leistung von
der Hauptleitung 42 über den Drucktasten-Startschalter 20, die Relaisspule 90, den
Drucktasten-Stoppschalter 22, den Schalter 78, den Verriegelungsschalter 62 und
den thermischen Fühlerschalter 44 zur Hauptleitung 40 geführt, so daß die Haltekontakte
92 beaufschlagt werden und Leistung zu der Regeleinheit 74 gelangt.
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In den Figuren 3 und 4 ist die elektronische Schaltung der Regeleinheit
74 zur Regelung des Leistungspegels und zur Regelung unter Einfluß der Temperaturfühlersonde
beispielsweise angegeben.
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Aus Figur 3 ist erkennbar, daß die Temperaturfühlersonde 32 einen
temperaturempfindlichen Widerstand 108 enthält, der sich in einer Metaliröhre befindet
und einerseits mit der Röhre 100 verbunden ist, während das andere Ende des Widerstandes
Verbindung zu dem Innenleiter 112 einer flexiblen Koaxialleitung 34 hat, deren Außenleiter
114 mit der erwähnten Röhre 110 verbunden ist.
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Der Außenmantel oder die Röhre 110 der Sonde 32 kann mit dem Außenleiter
114 der Koaxialleitung 34, welcher beispielsweise von einer flexiblen, leitfähigen
Gewebeummantelung gebildet sein kann, durch eine Verlötung oder Verschweißung verbunden
sein, die innerhalb eines Kunststoffgriffes 116 liegt, mittels welchem die Sonde
gehandhabt, in das Nahrungsmittelstück 30 eingesteckt oder wieder herausgezogen
werden kann. Der Innenleiter 112 ist, wie bereits gesagt, mit dem temperaturempfindlichen
Widerstand 108 verbunden und gegenüber dem Außenleiter 114 durch eine Kunststoffisolation
118 getrennt.
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Die Koaxialleitung 34 führt zu einem Stecker 122, welcher Teil einer
Stecker-/Buchsenanordnung 76 bildet. Der Stecker besitzt ein äußeres, metallisches
Teil 124, das mit dem Metallgewebemantel 114 des Koaxialkabels verbunden ist und
von einem Kunststoffteil 26 umgeben ist, das nach Art eines Griffes gestaltet ist,
um den Stecker erfassen und aus der Buchse oder Steckdose 128 herausziehen zu können,
welche in der Wand 132 des Ofens 10 vorgesehen ist. Die Steckdose 128 enthält eine
aus Metall bestehende Gewindebuchse 130, die sich durch die Wand 132 des Ofens 10
erstreckt und mittels einer Mutter 134 befestigt ist.
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Der Stecker 122 weist einen Kontaktstift 140 auf, der zu dem Mittelleiter
112 des Koaxialkabels Verbindung hat und ein Signal zu einem Verstärker 142 zu liefern
vermag, wobei das Signal mittels eines Kontaktes 138 der Steckdose 128 abgenommen
wird.
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Der Einstellknopf 18 der frontseitigen Schalt- und Steuertafel ist
mechanisch mit einem beweglichen Kontakt 144 verbunden, so daß eine Verdrehung des
Einstellknopfes 18 den Kontakt 144 auf einen gegenüberstehenden Kontakt 146 zubewegt
oder von diesem Kontakt wegbewegt. Die Bewegung oder Verschiebung des Kontaktes
146 erfolgt mittels eines Bimetallstreifens 150, der durch ein vom Ausgang des Verstärkers
142 her gespeistes Heizelement 152 erhitzt wird. Im Betrieb nimmt bei einer Erhöhung
der Temperatur der Temperaturfühlersonde 32 der Wert des Widerstandes 108 ab, so
daß der Heizwiderstand 152 stärker erwärmt wird und der Kontakt 146 auf den Kontakt
144 zubewegt wird. Wenn die Temperatur der Temperaturfühlersonde 32 den Temperaturwert
erreicht, welcher mittels des Einstellknopfes 18 gewählt ist, so berührt der Kontakt
146 den Gegenkontakt 11+4 und bewirkt die Zufuhr eines Signales zum Eingang eines
Verstärkers 148, dessen Ausgang eine lichtemittierende Diode 154 eines optischen
Isolators 146 speist, dessen lichtempfindlicher Transistor 158 dann in bekannter
Weise in starkem Maße leitend wird. In den Verstärkern 142 und 148 finden gebräuchliche,
im liandel erhältliche integrierte Schaltungen der Type 532 Verwendung, welche in
der dargestellten
Weise bezeichnete Anschlüsse tragen.
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Ein weiterer Ausgang des Verstärkers 148 beaufschlagt eine lichtemittierende
Diode 160 über eine SCR-Schaltung 162, um auf der Schalt- und Steurtafel 12 ein
sichtbares Leuchtsignal zu geben, welches anzeigt, daß die Temperatur auf der gewählten
Temperatur gehalten wird. Die lichtemittierende Diode 160 erlischt,wenn die Türe
geöffnet und somit der Schalter 86 in Öffnungsstellung gebracht wird.
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Die Einheit iur Regelung des Leistungspegels, welche in Figur 4 gezeigt
ist, ist eine gebränchliche integrierte Schaltung der Type 555, welche als Taktgeber
arbeitet undEinschalt-/Ausschaltimpulse mit Zeitdauern liefert, welche von den Zeitkonstanten
der Schaltung abhängig sind. Üie Anschlüsse sind in der angegebenen Weise numeriert,
wie für integrierte Schaltungen dieser Art üblich ist. Wie in der Zeichnung angedeutet,
bewirkt eine Verstellung der Schiebe-Einstellvorrichtung 26 eine Veränderung der
dem Anschluß 7 der integrierten Schaltung 555 zugeführten Spannung, so daß die Einschaltdauer
der Ausgangsimpulse auf der Ausgangsleitung 100, welche die Steuerung des Schalters
98 bestimmt, verändert wird. Die genannten Ausgangsimpulse beaufschlagen auch eine
lichtemittierende Diode 172, welche sich hinter einem Signalfeld der Schalt- und
Steuertafel 12 befindet, das die Aufschrift Sochbetrieb trägt. Die Einschaltdauer
der am Ausgang der Zeitgeberschaltung 102 auftretenden Impulse bestimmt sich aus
der Einstellung der Schiebe-Einstellvorrichtung 26, durch welche die Entladungszeit
der Kondensatoren gesteuert wird, welche sich zwischen den Anschlüssen 1, 2 und
5 der integrierten Schaltung 555 befinden.
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Wenn der Transistor 158 aufgrund eines von der Temperaturfühlersonde
32 zugeführten Signal es leitend ist, dann ist die Zeitgeberschaltung 102 ausgeschaltet
und der Leistungsschalter 98 bleibt nichtleitend, so daß keine Mikrowellenleistung
zum Ofenraum
geführt wird. Während vorzugsweise die Zeitgeberschaltung
102 eine Einschalt-/Ausschaltperiode im Bereich von einer Sekunde bis 10 Sekunden,
insbesondere beispielsweise 1,8 Sekunden, hat, können bei Mikrowellenöfen der vorliegend
angegebenen Art auch andere Zeiten für die Arbeitsspiele vorgesehen werden0 Der
Leistungsschalter 98 ist in Figur 4 als Paar gegeneinandergeschalteter, gesteuerter
Siliziumgleichrichter dargestellt, welche über einen Triac, der wiederum durch die
Leitung 100 gesteuert wird, betrieben werden. Es kann jedoch auch eine andere Art
von Leistungsschalter vorgesehen sein.
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Wie aus Figur 3 zu erkennen ist, haben die Schalter 80 und 78 dann,
wenn der Stecker 122 in die Buchse oder Steckdose 128 eingesteckt ist, die in den
Figuren 2 und 3 wiedergegebene Stellung Wird jedoch die Temperaturfühlersonde entfernt,
so arbeitet das System als normales zeitgesteuertes System, wobei die mittlere Mikrowellenleistung,
welche dem Ofen zugeführt wird, durch die Einstellung der Schiebe-Einstellvorrichtung
26 bestimmt wird.
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Dem Fachmann bietet sich im Rahmen der Erfindung eine Reihe von Weiterbildungs-
und Abwandlungsmöglichkeiten. Beispielsweise kön nen zur Bestimmung des Zustandes
des zu garenden Gutes oder Gegenstandes 30 im Ofen auch andere Fühler anstelle der
dargestell ten Sonde eingesetzt werden. Auch kann eine Veränderung bezüglich der
Art der Leistungszufuhr, der Zeitgeber und der Schalter im Bereich der Anschlußkupplung
für den Fühler vorgenommen werden. Jedenfalls ist aber eine selbsttätige Umschaltung
vom Temperaturregelbetrieb auf einen anderen Betrieb, beispielsweise auf einen Regelbetrieb
möglich, bei dem in anderer Weise ein Zustand des Nahrungsmittel stückes 30 oder
des zu garenden Gutes untersucht und zur Regelung herangezogen wird.
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L e e r s e i t e