DE2935271A1

DE2935271A1 - Temperaturfuehler

Info

Publication number: DE2935271A1
Application number: DE19792935271
Authority: DE
Inventors: Kazunari Kotaka; Yoshimi Kumagai; Masumi Yamaguchi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1978-08-31
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1980-04-24
Also published as: US4377733A; DE2935271C2

Description

Sharp K.K.

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BESCHgEIBOTG

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler gemäss dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Es wurden in jüngster Zeit drahtlose bzw. Funkeinrichtungen für die Temperaturmessung vorgeschlagen, die neue Temperaturmessonden zum Überwachen der Temperatur von Speisen oder Nahrungsmitteln verwenden, die gekocht oder gebacken werden. Derartige " Temperaturmessondeii sind jedoch recht gross, wie dies beispielsxiieise aus den US-Patentschriften 4 088 863 und 4 089 222 hervorgeht.

Es. besteht daher der Wunsch, die Abmessungen herkömmlicher Teraperaturmessonden möglichst klein zu machen, um sie auf verschiedensten Gebieten einsetzen su können»

Der Erfindung liegt " die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturfühler bzw. eine Temperaturmessonde zur Verwendung in einer drahtlosen bzw. Funkeinrichtung für die Temperaturmessung zu schaffen, der bzw. die möglichst kompakt ist, und bei der die Arbeitsfrequenz eines im Temperaturfühler bzw. in der Messoηde enthaltenen Schaltkreises ohne Schwierigkeiten eingestellt werden kann, so dass der-Schal t- - kreis in höchstmöglichstem Masse mit den Arbeits- bzw. Erregerfrequenzkomponenten erregt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkaale gelost» Torteilhafte Ausgestaltungen des erfinöungsgemässen Temperaturfühlers sind in den Unteransprüchen angegeben.

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Der erfindungsgeraässe Temperaturfühler bzw. die erfindungsgemässe Temperaturmessonde ist insbesondere für drahtlose bzw. Funkeinrichtungen zur Temperaturmessung im Zusammenhang mit Koch- oder Backgeräten, beispielsweise einem Mikrowellenofen,geeignet.

Ein Abfühlelement bzw. ein wärmeempfindliches Element ermittelt bzw. überwacht die Temperatur einer Speise, die sich in der Backröhre eines Koch- oder Backgeräts, beispielsweise eines Mikrowellenofens, befindet. Das Abfühlelement umfasst ein wärmeempfindliches Element, eine Antenne, eine umgebogene oder gefaltete Drossel, sowie einen Trimm- bzw. EinsteJjkondensator. Die umgebogene oder gefaltete Drossel ist so gebogen, dass ein

doppeltes Fach oder eine Doppelkammerdrossel

entsteht. Das umgebogene Fach bzw. die Doppel—

kammer enthält ein Material, dessen Dielektrizitätskonstante höher als die Dielektrizitätskonstante von Luft ist. Die Kapazität des Einstellkondensators ist einstellbar.

Ein Resonanz- oder Schwingkreis kann mit dem wärmeerapfindliehen Element und mit dem Einstell- bzw. Abstiramkondensator gebildet werden. Ein metallisches Glied wird in der Nähe der Antenne angeordnet. Die Länge der Antenne ist vorzugsweise ein geradzahliges Vielfaches von etwa -4y , wobei λ die Wellenlänge der Mikrowellen ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die perfekttvisehe Darstellung eines Koch- bzw. Backgeräts, insbesondere eines Mikrowellenherdes mit einer Funkübertragungseinrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Gerät,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Funkübertragungseinrichtung,

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Pig. 4 eine graphische Darstellung, die die Resoanzeigenschafte-n eines Oszillators zur Ermittlung der Temperatur von Speisen wiedergibt, die in dem in Fig. 2 und" 2 dargestellten Gerät gekocht bzw. ge- . backen werden,

Fig. 5 eine Temperaturmessonde bzw. einen Temperaturfühler, der Teil der Funkübertrag-ungseinrichtung ist,

Mg. 6(A) eine fragmentarische Darstellung der in Fig. 5

dargestellten Temperaturmessonde, Fig. 6(B) ein erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel für den Resonanzkreis, der sich in der in den Fig. 5 und 6(A) dargestellten Temperaturessonde befindet,

Fig. 7 eine andere Ausführungsform der Temperaturessonde, die im wesentlichen der Temperaturmessonde von Fig. 6(A) entspricht,

Fig. 8(A) einen Schwingkreis, der sich in der in Fig. 7 dargestellten Temperaturmessonde befindet,

Fig. 8(B) eine schematische Darstellung -eines Koch- oder Backgeräts, bei dom. die irr Fi-^. 7 dargestellte Temperaturmessonde verwendet wird,

Fig.. 9 eine weitere Ausführungsform der Temperaturmessonde, die der Temperaturmessonde von Fig. 6(A) und 7 ähnlich ist,

Fig.10(A), 10(B) und 11 verschiedene Ansichtsformen der in Fig. 9 dargestellten Temperaturmessonde,

Fig.12, 13(A), 13(B) und 14 verschiedene Darstellungen der Temperaturmessonden," die zur Ermittlung von Daten untersucht wurden, und

Fig.15 eine graphische Darstellung, in der über der Länge " der Antennenelemente die Temperatur der Antennen- ■

"elemente aufgetragen ist, wobei"die Antenneneleaente Teil der in den Fig. 12, 13(A), 13(B) und 14 dargestellten Temperaturmessonden sind.

Zunächst sei darauf hingewiesen, dass die Anwendung der 35. vorliegenden Erfindung nicht auf einen Mikrowellenofen bzv.

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-herd begrenzt ist, auch wenn die vorliegende Erfindung am Anwendungsbeispiel eines Mikrowellenofens, der in den Zeichnungen dargestellt ist, beschrieben wird. Die erfindungsgemässe drahtlose Überwachungs- und Messeinrichtung kann genau so gut auch bei anderen Koch- oder Backgeräten, beispielsweise bei einer Kombination aus einem Mikrowellenofen bzw. einer Mikrowellen-Backröhre und anderen Herden oder Öfen mit Heizquellen angewandt werden. Die vorliegende Erfindung soll jedoch nachfolgend anhand des Mikrowellenofens erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Mikrowellenofen 10 mit einer erfindungsgemässen Funkübertragungseinrichtung. Der Mikrowellenofen umfasst eine Tür 12, Türverschlüsse 14, einen Drehteller 22, einen Schalter 20 zum öffnen der Tür, sowie ein Bedienungsfeld mit einem Tasteneingabeteil 18 und einer Anzeigeeinrichtung 16. Die Speise 24 wird auf den Drehteller 22 gelegt. In die Speise 24- wird eine Sonde 26 eingesteckt, um die Innentemperatur der Speise 24 zu messen bzw. zu überwachen. Eine Heizhülse bzw. ein Heizelement 28, wie etwa eine Bräunungsvorrichtung wird zur Funkübertragung von der Sonde 26 verwendet.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Mikrowellenofen Im Mikrowellenofen 10 befindet sich eine Sonde 26, die in die Speise 24 eingesetzt ist, eine Heizhülse 28 mit einem Heizelement 30, einen Hohlleiter 32, eine Magnetfeldröhre 34, eine Funkübertragungseinheit 36, eine Versorgungssteuereinheit 38, einen Motor 40 für den Drehteller, zwei Auflagerollen 42, sowie zwei Drosselgehäuse 44.

In dem Mikrowellenofen 10 befindet sich gegenüber einem herkömmlichen Mikrowellenofen zusätzlich eine Funkübertragungseinrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung, um die Innentemperatur der Speise 24 zu messen bzw. zu überwachen. Die Funkübertragungseinrichtung umfasst die Heizhülse 28,

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die Funkübertragungseinheit 36- sowie die Sonde 26»

Die Funkübertragungseinheit 36 erzeugt eine Reihe von Signalen in gleicher Weise wie der sogenannte Phase-Lock-Loop-(PLL)-Schaltkreis, bei dem ein spannungsgeregelter Oszillator (VCO) verwendet wird. Dieser PLL-VCO-Schaltkreis ist so ausgelegt, dass er eine Reihe von Signalen erzeugt, deren Frequenz genau in einem vorgegebenen Masse während eines bestimmten Zeitraums ansteigt. Gemäss einen Ausfiihrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steigt die Frequena etwa 1 kHz in einem Zeitraum von 8«,3 msec an. Die Heizhülse 28 überträgt die Signalfolge von der Funküber-.tragungseinheit 36 zur Sonde 26. Kit der Funkübertragungseinrichtung wird die Inaentemperatur der Speise 24 in der nachfolgenden Weise gemessen und überwacht«

Fig« 3 seigt ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgeaässen Funkübertragungseinrichtung, die eine An--. tenne 53, einen LO-Resonanzkrsis 60, eisen Sender 56, einen Empfänger 62, einen Prozessor (CPU) 66₅ eine An= Zeigeeinrichtung 64, eine Sasteneingabesiaheit 72, eine Hikrowellenerzeugungssteuerschaltung 6S und eine Magnetfei dröhre "70 umfasst.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Heizhülse 28 stellt die Antenne 58 dar. Der LC-Hesonanzkreis 60 ist für Resonansvorgänge vorgesehen.

Dar Sender 56, der Eropfäager 62, sowie der Prozessor 66 befinden sich in der in Figo 2 dargestellten Funlcübertragungseinheit 36. Der Sender 56 überträgt die Signalfolge vom Prozessor 66. Der Empfänger 62 empfängt die Resonanz= frequenz, die vom IC=Eesonanzkreis 60 im Eesonanzfall bsi·/. is Sesonanzbetrieb erzeugt wird. Der Sesonanzbetrieb wird zum Feststellen oder Ermitteln der Inneatefsperatur der Speise 24 verwendet» -

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Die vom Empfänger 62 empfangene Resonanzfrequenz wird dem Prozessor 66 zugeführt, so dass die erzeugte Resonanzfrequenz in eine Information über die Temperatur entsprechend der festgestellten Innentemperatur umgesetzt wird. Der Prozessor 66 speichert zunächst die Information, so dass die festgestellte Resonanzfrequenz in die Information über die Temperatur umgesetzt werden kann.

Die Information über die Temperatur wird zwischenzeitlich auf dem Anzeigefeld 64 angezeigt, das. der in Fig. 1 dargestellten Anzeigeeinrichtung 16 zugeordnet ist. Die Tasteneingabeeinheit 72 ist der in Fig. 1 dargestellten Tasteneingabeeinheit 18 zugeordnet bzw. stellt diese Tasteneingabeeinheit 18 von Fig. 1 dar, und dient dazu, eine bestimmte Temperaturangabe in den Prozessor 66 einzugeben. Der Prozessor 66 steuert die Mikrowellenerzeugungssteuerschaltung 68, um Mikrowellen-Energie bereitzustellen, bis die eingestellte Temperatur im Prozessor 66 erreicht ist. Entsprechend der Differenz zwischen der festgestellten Temperatur mittels des Empfängers 62 und der in den Prozessor 66 eingegebenen Temperatur steuert der Prozessor 66 die Mikrowellenerzeugungssteuerschaltung 68 derart, dass die Magnetfeldröhre 70 eingeschaltet und Energie erzeugt wird.

In Fig. 4- sind die Resonanzeigenschaften eines Quarz-Oszillators in Abhängigkeit von der Temperatur aufgetragen. Wie aus Fig. 4- hervorgeht, ist die Resonanzfrequenz des Quarzoszillators genau proportional zur Temperatur. Beispielsweise beträgt die Resonanzfrequenz des Quarzoszillators bei -10° C 10,5594-36 MHz, bei 20° C 10,587516 MHz und bei 100° C 10,662396 MHz. Das bedeutet, dass die Steigung α = 936 Hz/°C ist. Diese Kennlinie des Quarzoszillators, d. h. die exakte Änderung der Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur wird für die vorliegende Funkübertragungseinrichtung ausgenutzt.

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Um diese Temperatur-Resonanz-Kennlinien zu erhalten, wird ein vorgegebenes Volumen eines. Quarz.kri stalls so geschnitten, dass sich die Zahl der Eigenschwingung in Abhängigkeit von der" Umgebungstemperatur ändert. Gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Quarz verwendet, bei dem ein YS-Schnitt mit einem Schnittwinkel von 5° von der Y-Schnittebene weg vorhanden ist. Der Schwingquarz wird in dem Resonanzkreis aufgenommen, um den Q-Wert im Resonanzkreis zu erhöhen, da der Q-Wert des Schwingquarzes sehr hoch ist.

Die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises mit dem Schwingquarz ist ständig ein Teil der Resonanzfrequenz des Schwingquarzes selbst bei einer vorgegebenen Frequenz von beispielsweise 1 kHz über den gesamten Temperaturbereich.

Oder anders ausgedrückt, die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises in dem Schwingquarz entspricht genau der Resonanzfrequenz des Schwingquarzes selbst. Daher gibt die festgestellte Resonanzfrequenz= des Resonanzkreises, der den -Schwingquarz umfasst, eine bestimmte Innentemperatur der Speise 24 wieder.

"Anstelle des Schwingquarzes kann auch irgendein keramischer Oszillator verwendet werden, da keramische Oszillatoren Eigenschaften aufweisen können, gemäss denen sich die. Resonanzfrequenz genau mit der Umgebungstemperatur ändert. Selbstverständlich können auch andere teoperaturempfindliche Elemente verwendet werden., soweit "sie nur dieselben Kennlinien oder Eigenschaften im Resonanzbetrieb wie der Quarzossiilator, aufweisen. Der Resonanzbetrieb sollte nicht auf eine lineare Abhängigkeit begrenzt sein, vielmehr ist auch nicht-linearer Resonanzbetrieb möglich.

Fig. 5 zeigt eine spezielle Ausfülirungsform der Sonde 26 ia perspektivischer Darstellung. Die Sonde 26 weist einen rohrförmigen Mantel 80 und ein Handgriffgehäuse 82 auf.

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In einem Mantel im Innern des Handgriffgehäuses 82 befindet sich eine Öffnung 84, durch die ein Schraubenziei.. hindurchgeschoben werden kann, um die Kapazität eines Einstellkondensators einzustellen, der sich in der Sonde befindet. Die Kapazität wird so auf einen festen Wert eingestellt, dass der Resonanzkreis im Innern der Sonde die grösste Intensität irgendeiner Resonanzfrequenzkomponente erzeugen kann. Nach dem Einstellen der Kapazität wird die öffnung 84 mit einer Metallschraube oder einem anderen Element verschlossen.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch die in Fig. 5 dargestellte Sonde 2. Im rohrförmigen Mantel 80 befindet sich ein Oszillator 301, ein Röhrchen 302, eine Spitze 3031 sowie eine Leitung 312.

Der Oszillator 301 ist in der Nähe der Spitze 303 des Röhrchens 302 angeordnet und kann beispielsweise der Quarzschwinger, der keramische Oszillator oder irgendein anderes temperaturempfindliches Element sein, wie es im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurde. Wie Fig. 6 weiter zeigt, befindet sich im Handgriffgehäuse 82 ein metallisches Schutzrohr 304, zwei Hohlräume 305 und 306, eine Rahmenantenne 307j eine Leiterplatte 309» eine Leitung 310, sowie eine Drosselanordnung 311· Auf der Leiterplatte befindet sich ein Kondensator 308.

Die Rahmenantenne 307 befindet sich im Hohlraum 305» so dass sie die elektromagnetischen Schwingungen für die Funkübertragung empfängt und die Resonanzfrequenz aussendet, die durch den Resonanzkreis erzeugt wird, der sich in der Sonde 26 befindet. Die Leiterplatte 309 befindet sich im Hohlraum 306. Die Leitung 310 verbindet die Rahmenantenne 307 mit der Leiterplatte 309- Die Leitung 312 verbindet den Oszillator 301 mit der Leiterplatte 309· Die Drosselanordnung 311 ist erforderlich, damit das Einbringen von

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Mikrowellensignalen in die inneren Schaltelemente der Sonde 26 verhindert wird, wie dies dem lachmann an sich bekannt ist. Die Drosselanordnung 311 ist so ausgebildet, dass sie die Leitung 310 umgibt.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Drossel 311 uragefalat bzw. umgebogen ist, so dass sich dadurch ein kleineres Volumen für die Sonde 26 ergibt. Die Drossel 311 befindet sich zwischen der Rahmenantenne 30? für die Funkübertragung und dee Resonanzkreis mit dem Oszillator 301 und dsm Kondensator 308 mit Ausnahme eines Leitereleaents, aus dem die Rahmenantenne 307 besteht.

Weiterhin ist eise nicht-metaiiisehe Abdeckung 314 vorge- - sehen, um das Anfassen der Probe 26 auch daira zu eraöglichen, wenn das metallisch© Schutzrohr 304 auf Grund der von der gekochtes oder gebratenen Speise 24 abgestrahlten Hitze heiss wird.

Pig. 6(E) zeigt sin® Schaltuagsausfüiisimg des Resooanskreises innerhalb der Sonde 26. Elemente, die Eleta©ntsn von Fig.. 6(A) entsprechen,, sind eit denselben BesugszsielieB versehen. Ein Einstellkondensator- 315 befindet sich auf der Leiterplatte 309 und liegt zum Kondensator 3OS parallele Die Kapazität des Eiztstellktmdensators 315 wird axt einige Schraubenzieher eingestellt» Durch Einstellung der Kapazität -des Einstell- bzw. TrimmerkoadeHsatoss 315 erhält der Reso= nanzkreis mit dem Oszillator 301, fi.ee« Eondeasator 308, UQm Einstellkondensator 313 und der laiiffisnaätena© 307 dis grösste Intensität für die o©^siüS^sQ Resonanzfrequenz·= komponenten. Dar Oszillator 301 ist 'Tail des Hssonaaskr-eises5 so dass äer Q-Wert des Sasonsaaicreisss ©rhöht wird, da der Oszillator- 301 eines sate iiofess Q=U®rt aufweist =

Für die Sonde 26 ist ksin© Batterie aus Betrsibsa dss Bssonaazkreises srforcterlieb.= Dar HasoKiaaskreis wird durch flis

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auf ihn einwirkenden elektromagnetischen Schwingungen gespeist. Darüberhinaus weist die Verwendung des Einstellkondensators 315 den Vorteil auf, dass die Ausgangspegel der Resonanzfrequenzkomponenten des gesamten Resonanzkreises auf einen geeigneten Wert gehalten werden, und dass der Schwingquarz 301, der Teil des Resonanzkreises ist, mit einer Frequenz erregt werden kann, die nahe der Resonanzfrequenz des Schwingquarzes 301 selbst liegt.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Sonde 101, die im wesentlichen der in Fig. 6(A) dargestellten Sonde entspricht. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Sonde 101 ein Röhrchen 102, einen Verbindungsbereich 103a? einHandgriffgehäuse 103 mit zwei Hohlräumen 103b und 103c, sowie eine Drossel 103d. Im Röhrchen 102 befindet sich ein Oszillator 104 nahe der Spitze. Der Oszillator 104 kann ein Quarzschwinger, ein keramischer Oszillator oder dgl. sein. Der in Fig. 7 dargestellte Oszillator 104 entspricht dem in Fig. 6(A) dargestellten Oszillator 301.

Im Hohlraum 103c befindet sich eine Leiterplatte 105» eine Batterie 112 und ein Schalter 111. Im Hohlraum 103b befindet sich eine Rahmenantenne 106. Die Drosselanordnung 103d weist einen von einem in der Nähe des Hohlraumes 103c liegenden Bereich ausgehenden Vorsprung 103d¹, einen weiteren VorSprungs in der Nähe des Hohlraumes 103c und noch einen, von einem in der Nähe des Hohlraumes 1O3*³ befindlichen Bereichs ausgehenden Vorsprung 103d" auf.

Der Abstand "d" in der Dosselanordnung 103d ist <*/8 gross, um die Drosselanordnung 103d zu erhalten. Die Drosselan-Ordnung 103d ist uogefalzt bzw. umgebogen, um das gesamte Volumen der Sonde 101 gering zu halten.

Eine Leitung 107 verbindet den Oszillator 104 mit den

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tungselementen, die in oder auf der Leiterplatte 105 angeordnet sind. Eine weitere Leitung 108 verbindet die Rahmenantenne 106 mit den Schaltungselementen der Leiterplatte 105«

Zum Ein- und Ausschalten des Schalters 111 ist ein Schalterbetätigungsglied 116 vorgesehen, das aus einem Magneten besteht und in einer Führung 115 verschiebbar ist, die in einer Schutzschicht 109 ausgebildet ist. Das Handgriffgehäuse 103 und die Rahmenantenne 106 sind zum Schutz gegen äussere Einwirkungen mit der Schutzschicht 109 ummantelt. Die Schutsschicht 109 besteht aus einem Kunstharz oder dgl. Eines der Schaltungselemente der in Fig. 7 dargestellten Temperaturmessanordnung ist ein Trimm- bzw. Einstellkondensator. In diesem Falle sollte ein Loch oder eine öffnung zum Einstellen des Einstellkondensators ent-.

sprechend der in Fig. 5 dargestellten öffnung 84 vorgesehen sein.

Fig. 8(A) zeigt den Schaltungsaufbau eines Schwingkreises, der sich in der Temperatursonde 101 befindet. Elemente, die denen von Fig. 7 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Schwingkreis weist einen Oszillatorteil 113? der als wesentlichstes Element eines Transistors Q1 aufweist, sowie einen Yerstärkerteil 114 auf, der als wesentlichstes Element einen weiteren Transistor Q2 auf- . weist. Der Oszillatorteil 113 wird mit der Batterie 112 bei Betätigen des Schalters 111 gespeist.

Der Oszillatorteil 113 schwingt entsprechend der Resonanzfrequenz des Oszillators 104, wobei diese Resonanzfrequenz von der Umgebungstmeperatur abhängt. Der Verstärkerteil verstärkt die Ausgangssignale des Oszillatorteils 113» die dann zur Signalübertragung an die Bahmenantenne 106 gelangen.

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Fig. 8(B) zeigt eine schematische Darstellung einer Funkübertragungseinrichtung mit der in den Fig. 7 und 8(A) dargestellten Temperatursonde 101 in Anwendung mit einem Herd, einem Ofen oder einem sonstigen Kochgerät, insbesondere einem Mikrowellenofen. Die Funkübertragungseinrichtung umfasst die Temperatursonde 101, eine Ofenantenne 119i eine Steuereinheit 120 und eine Erregerschaltung 122. Die Temperatursonde 101 weist das Röhrchen 102 und das Handgriffgehäuse 103 auf. Das Röhrchen 102 wird in eine Speise 123 eingesteckt, die auf einen im Ofenraum 117 befindlichen Drehteller 121 liegt.

Die Temperatursonde 101 wird bei eingeschaltetem Schalter 111 in die Speise 123 gesteckt. Auf Grund des Oszillators 104 schwingt der Oszillatorteil 113 in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Die Oszilatorausgangssignale werden im Verstärkerteil 114 so verstärkt, dass die Rahmenantenne 106 Signale aussendet, die die Temperatur im Ofenraum 117 wiedergeben.

Die erzeugten Signale werden mit der Ofenantenne 119, die sich im Ofenraum 117 befindet, empfangen. Die Ausgangssignale der Ofenantenne 119 gelanten an die Steuereinheit 120, in der die festgestellten Signale in eine der Temperatur entsprechende Information umgesetzt werden. Die Steuereinheit 120 speichert die zuvor eingestellte Temperatur, bis zu der der Ofen bzw. das Kochgerät aufgeheizt werden soll. Die Steuereinheit 120 reguliert die Erregerschaltung 123 so, dass die Differenz zwischen der festgestellten Temperatur und der eingestellten Temperatur Null wird.

Um die Länge des Handgriffgehäuses 103 weiter zu verkleinern, ist es vorteilhaft, wenn die Dosselanordnung 103d ein Material aufweist, dessen Dielektrizitätskonstante höher als Luft ist. Mit einem solchen Material ist es tnög-

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lieh, die Wellenlänge der Signale zu verkürzen, die vom Material abgestrahlt werden, da die Wellenlänge umgekehrt proportional zur Dielektrizitätskonstanten ist« Daher kann die Länge des Handgriffgehäuses 103» in der sich die Dosselanordnung 103d befindet, verkleinert werden» In einem solchen Falle ist es daher nicht nötig, dass die Drosselanordnung 103d umgebogen bzw. gefalzt ist. Mit einem solchen Material können auch andere Drosselanordnungen in ihren Abmessungen verkleinert werden.

Als Material kann Tetrafluoräthylen-Polymer, P.P-O (PoIypropylenoxid)-Kunstharz (mit jeweils B= 2,6 - 3*0), ein keramischer Werkstoff ( B= 9?0) und dgl= verwendet werden.

Nachfolgend soll eine i'ieitere Ausführungsform der Tempera» türsonde beschrieben werden, bei der ein Wärmeanstieg in der zuvor erwähnten Rahmenantenne verhindert wird.

Die in den Fig. 9, 10(A), 10(B) und 11 dargestellt® Tempe-. ratursonde entspricht der· in Fig» 6(A) und 7 dargestellten Semperatursozide. Fig» 9 zeigt einen Querschnitt durch die Temperatursondenanordaungo la Fig» 10(A) ist die - Temperatursonde in Aufsicht und in Fig. IG(B) .voa der Seite dargestellt. Dsr iaaere Aufbau der Temperatursoηde ist in Fig. 11 perspektivisch wiedergegeben=,

Wie aus-den Fig. 9, 10(A), .10(B) und 11 zu ersehen ist, umfasst die Temperatursonde ©in Ea&ngriffroar 206, ©inen - Anschlussbereich 206a, sin na&eiförmigss Eöhrehen 207? eine Sosüensjatenae 208, ein teiaperatursEpfiBdlichss Element 209, eins Drosselanordnung 210. ©iae Leiterplatte 21I eine Leitung 212, eine M®tallschicht 213ο sowie ©inea Schutsiaaatel 214. Di© SoaäsaaateESS 208 ist mn eines aus Kunstharz foastehenden Spulsnkera 215 gewickelt= - Mit Ausna der Efetallsehicht 213 siad alls aadsrea Eletasate der Tseperatursoacle bsraits srläiitsro worden₅ so class auf θΙβ

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weitere Beschreibung dieser Elemente verzichtet werden kann.

Die Metallschicht 213 befindet sich in der Nähe und längs der Sondenantenne 208. Die Sondenantenne 208 ist so lang gewählt, dass eine Art Resonanzkreis, die aus der Sondenantenne 208, der Dosselanordnung 210 usw. besteht, nicht in Resonanz gerät. Die Länge der Sondenantenne 208 kann durch die Ergebnisse folgender Untersuchungen festgelegt werden.

Untersuchungsmethode

Eine bestimmte Temperatursoηde mit einer festen Ausbildung der Drosselanordnung 210 wird auf den Drehteller eines Mkrowellenofens gelegt. Es werden verschiedene Arten von Temperatursonden, wie sie im weiteren noch beschrieben werden, nacheinander untersucht. Der Mikrowellenofen weist eine Ausgangsleistung von 650 W auf. Bei sich drehendem Drehteller wird die nicht in eine Speise eingestreckte Temperatursonde 1 Minute lang der Mikrowellenenergie ausgesetzt. Dann wird die Oberflächentemperatur der Temperatursonde mit einem Thermometer gemessen. Die Umgebungstemperatur bei dieser Messung wird auf etwa 20 bis 22° C gehalten. Der Schutzmantel 214 wird lediglich der Bequemlichkeit halber entfernt.

Untersuchung I

Die Fig. 12 und 13(A) zeigen eine Ausführungsform, bei der die Sondenantenne 208 um einen stabförmigen Spulenkern 215 gewickelt ist. Die Länge der Sondenantenne 208 wird in

Schritten von 1 cm zwischen 24 und 45 cm verändert. Die sich dabei ergebenden 22 Temperatursonden mit den unterschiedlich langen Sondenantennen 208 werden entsprechend dem zuvor beschriebenen Untersuchungsverfahren geprüft. Han

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erhält die in Mg. 15 dargestellten Daten (I) bzw«, den in Fig. 15 dargestellten Kurvenferlauf (i), wobei die Temperatur (in ⁰C) der Sondenantenne auf der Ordinate und die Länge (cm) der Sondenantenne auf der Abszisse aufgetragen ist.

Der Kurvenverlauf (I) zeigt, dass die geringste Temperatur von etwa 50° C bei Längen der Sondenantennen 208 von etwa 24, 30, 36 und 42 cm auftritt.

Untersuchung II

Wie die Fig. 12 und 13(B) wiedergeben, ist die Sondenantenne 208 um einen rohrförmigen Spulenkern 215 gewickelt. Die Länge der Sondenantennen 208 ändern sich in derselben Weise wie bei der Untersuchung I. Dann wird die Untersuchung nochmals durchgeführt und man erhält den in Fig. 15" dargestellten Verlauf (II)»

Der Kurvenverlauf (II) lässt erkennen, dass die kleinste Temperatur von etwa 60° C höher als die Temperatur beim Kurvenverlauf (I) ist, und. dass die kleinste Temperatur von etwa 60° C bei Sondenantennenlängen von etwa 28, 34 und 40 cm auftritt.

Untersuchung III

Wie Fig. 14 zeigt, ist die Sondenantenne 208 um den stabförmigen Spulenkern 215 gewickelt» Darüberhinaus wurde seitlich längs der Sondenaatenne- 208 die" Metallschicht angebracht und "mit dem Handgriffrohr 206 verbunden» Die Länge der Sondenantenne 208 wurde in der zuvor beschriebenen Weise verändert. Die Temperatursenden, die jeweils die in " dieser Weise ausgebildete Sondenantenne 208 und die Metallschicht 213"aufweisen, wurden mit dem Untersuchungsverfahrengeprüft und -man erhielt den in Fig. 15 dargestellten Kurve:.-verlauf (III).

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Aus den Ergebnissen der Untersuchungen (I) bis (III) ergibt sich, dass sich die Temperatur der Sondenantenne 208 unabhängig von der Ausbildung des Spulenkerns 215 und unabhängig vom Vorliegen der Metallschicht 213 entsprechend einem Abstand von etwa 6 cm periodisch ändert. Der Abstandswert von etwa 6 cm entspricht -4· (wobei die Wellenlänge der Mikrowellen ist). Oder anders ausgedrückt, die Wellenausbreitung der Mikrowelle auf der Sondenantenne 203 ändert sich entsprechend einer Änderung der Länge der Soru^enantenne' 208 von etwa 6 cm, nämlich entsprechend tv» ,-' Die Länge der Sondenantenne 208, bei der die Ausbreitung der Mikrowellen verhindert wird, wird als die Länge definiert, bei der der Resonansbetrieb bzw. der Resonanzfall in einer Art Resonanzkreis, der aus der Sondenantenne 208, der Dosselanordnung 210 usw. besteht, unterbunden bzw. gedrosselt ist.

Die Metallschicht 213 verhindert darüberhinaus auch das Ansteigen der Temperatur der Sondenantenne 208 auf Grund der Mikrowellenenergie. Die Metallschicht 213 schützt die Sondenantenne 208 vor Bestrahlung mit Mikrowellenenergie, so dass dadurch verhindert wird, dass sich die Sondenantenne 208 aufheizt.

Mittels der Metallschicht 213 wird die Stromdichte des durch die Sondenantenne 208 oder eine Spulenschleifenantenne fliegenden Stroms verringert. Dadurch wird eine Aufheizung durch magnetische Induktion, die an der Sondenantenne 208 auftritt, verringert. Dadurch werden Überschläge oder Entladungen zwischen den Drähten in der Sondenantenne 208 unterbunden. Die Sondenantenne 208 wird wirkungsvoll vor einer Selbsterwärmung geschützt. Die Stromdichte des durch die Sondenantenne 208 fliessenden Stromes wird weiterhin durch entsprechende Wahl der Länge der Sondenantenne 208 verringert, indem die Mikrowellenausbreitung auf der Sondenantenne 208 verringert werden kann.

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Bie Erfindung wurde aahaad von /iesführ-ungsbsispialSQ be schrieben. De© Facha&nz» aiae. sablz?©ichs .Abwaßdluagen und Ausgestaltungen möglich, "ohn© öass dadurch der Erfiaöungs- gedanke verlassen wird«. "

Claims

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PATENTANWÄLTE 2935271

TER MEER - MÜLLER - STEIN-MEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter Prof. Representatives before the European Patent Office - MandatairO3 agrees pres !'Office europeen des brevets

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister

Dipl.-lng. F. E. Müller SipI-ph-viM 7

Trifistrasse 4, biekerwail 7,

D-8000 MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1

Dr.G./Ne 31. August 1979

SHARP KiIBUSHIKI KAISHA 22-22 llagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Japan

Temperaturfühler

Prioritäten: 31» August 197S₅ Japan, Ser. Wr. 107087/1978 31. JuIi 1979, —

12» Oktober 1973, Japan, Ser. Nr. 140582/1978 12. Oktober 1978, Japan, Ser, Nr. 14-0583/1978

Pat e η t an sp r ii-che

Temperaturfühler zum Überwachen der Temperatur eines sich in einem Koch- oder Backgerät befindenden Gegenstands mittels Punkübertragung, gekennzei chn e t durch

- ein wärmeempfindliches Element (104; 209, 301), das die Temperatur des Objekts (24) ermittelt,, der Temperatur entsprechende Signale erzeugt und

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Teil eines Schaltkreises (60) ist,

- eine Antenne (106;208;307), die mit dem Schaltkreis (60) verbunden ist und die Signale aussendet, und

- eine zwischen dem Schaltkreis (60) und der Antenne (106; 208; 307) angeordnete Drosseleinrichtung (103d; 210; 311),

2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Drosseleinrichtung (103d; 210; 311) als Doppel-Drossel ausgebildet und derart umgebogen ist, daß eine Doppelkammerdrossel vorliegt.

3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Koch- oder Backgerät ein Mikrowellenherd oder eine Kombination eines Mikrowellenherdes mit einem anderen Kochgerät ist.

4. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (60) mit dem wärmeempfindlichen Element (104; 209; 301)ein ohne Eigenquelle von außen erregbarer Resonanzkreis ist, dessen Q-Wert durch das Element überhöht wird (Fig. 6A, 6B).

5. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (60) ein Schwingkreis mit dem wärmeempfindlichen Element (104; 209; 301) ist, der mit einer im Temperaturfühler angeordneten Batterie gespeist wird (Fig. 7, 8A).

6. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der umgebogenen Doppelkammer Material enthalten ist, dessen Dielektrizitätskonstante

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höher als die Dielektrizitätskonstante von Luft iat.

7· Temperaturfühler nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Tetrafluoräthylen-Polymer, Polypropylenoxid-Kunstharz, Keramik und/oder dergleichen ist»

8. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeempfindliche Element (104; 209; 301) ein Quarz, Keramik oder dgl. ist.

9· Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch

- einen Einstellkondensator (315)?-dessen Kapazität einstellbar ist,

- wobei der Schaltkreis (60) das wärmeempfindliche Element (301), den einstellbaren Kondensator (315)1 sowie ein Spulenelement (307) &-~s Antenne zum Ausstrahlen der Signale umfasst (Fig. 6, 6B).

10. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9? gekennzeichnet durch einen Mantel (304), der den Temperaturfühler schützt und eine Öffnung (84) aufweist, durch die die Kapazität des Einstellkondensators (315) einstellbar ist.

11. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1, 3? 4 und 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in der Drosseleinrichtung (103d; 210; 3H) eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die höher als die Dielektrizitätskonstante von Luft ist.

12. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallglied (213)

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nahe der Antenne (208) angebracht ist, das die Antenne (208) vor Mikrowellen schützt und die 'Erwärmung der Antenne (208) verhindert (Fig. 9 bis 14).

Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallglied (213) längs einer Seite der Antenne (208) angeordnet ist (Fig. 9 bis

14. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 13-> dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Antenne (208) ein ganzzahliges Vielfaches von etwa ·*— ist, wobei ^ die Wellenlänge der Mikrowellen darstellt.

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