DE3047651A1

DE3047651A1 - Mikrowellenherd

Info

Publication number: DE3047651A1
Application number: DE19803047651
Authority: DE
Inventors: Norisuke Tokyo Fukuda; Susumu Chigasaki Kanagawa Miyazawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1981-09-10
Also published as: DE3047651C2; US4381439A; CA1147399A; GB2071887A; JPS5688294A; GB2071887B

Description

17. Dezember 1980

Mikrowellenherd

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenherd, insbesondere einen solchen mit automatischer Unterbrechung bzw. Beendigung der Erwärmung des zu garenden Nahrungsmittels bzw. Garguts.

Bei einem Mikrowellenherd ist es üblich» die Erwärmung des Garguts durch Messung seiner Temperatur zu steuern bzw. zu regeln. Entsprechende Temperaturmeßverfahren umfassen das Ertönenlassen einer Pfeife mittels des vom Gargut freigesetzten Wasserdampfes oder das Einführen eines temperaturempfindlichen Stabs» der in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur seine Farbe ändert, in das Gargut. Das zuerst genannte Verfahren ist jedoch unzweckmäßig, weil das Gargut unter luftabSchlußbedingungen erwärmt werden muß. Beim zweitgenannten Verfahren muß der Koch das Gargut ständig beobachten, was unbequem ist und zu Pehlablesungen führen kann. In neuerer Zeit ist ein Infrarotstrahlungsfühler entwickelt worden» der an der Oberfläche des Garguts angebracht werden soll. Auf diese Weise kann aber nur die Temperatur an der Gargutoberfläche gemessen werden, und die Zuleitung des Meßfühlers kann sich bei der Drehung des Garguts in nachteiliger Weise in sich verdrehen und möglicherweise sogar brechen.

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Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Mikrowellenherds, der einen einfachen Aufbau besitzt und bei dem die Temperatur des Garguts zur Steuerung seiner Erwärmung sicher bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Der erfindungsgemäße Mikrowellenherd kennzeichnet sich u.a. durch eine Hochfrequenz-Oszillatoreinheit zur Erzeugung von Mikrowellen für die Induktionserwärmung des Garguts, ein in das Gargut einführbares, tonerzeugendes Element, das eine eingeschlossene Flüssigkeit enthält und das durch thermische Ausdehnung der Flüssigkeit einen Ton erzeugt, und eine Steuerschaltung, welche den vom tonerzeugenden Element abgegebenen Ton erfaßt, ein Schwingungssteuersignal zur Hochfrequenz-Oszillatoreinheit liefert und (dadurch) die Induktionserwärmung des Garguts steuert.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Mikrowellenherds gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 2 pine perspektivische Teilansicht des Mikrowellennerds nach Pig. 1,

Pig. 3A und 3B in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansichten einer wärme- bzw. temperaturempfindlichen Sonde,

Pig. 4 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für die Ausführungsform nach Pig. 1,

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Pig. 5 eine graphische Darstellung von Kennlinien zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig. 1,

Pig. 6A und 6B in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansichten einer bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendeten temperaturempfindlichen Sonde»

Fig. 7A und 7B eine perspektivische Darstellung bzw. eine Aufsicht auf den Tonerzeugungsmechanismus in der temperaturempfindlichen Sonde gemäß Fig. 6A und 6B,

Fig. 8 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für die zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9A und 9B Zeitsteuerdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform,

Fig.1OA und 1OB eine perspektivische Darstellung bzw. eine Schnittansicht des Tonerzeugungsmechanismus im Inneren einer temperaturempfindlichen Sonde bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für die dritte Ausführungsform,

Fig.i2A bis 12C ZeitSteuerdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der dritten Ausführungsform und

Fig. 13 eine graphische Darstellung von Kennlinien zur Erläuterung der Arbeitsweise der dritten Ausführungsform.

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Im folgenden ist eine erste Ausftihrangsform des erfindungsgemäßen Mikrowellenherds anhand von Fig. 1 erläutert. Im Inneren eines mit Füßen 12 versehenen Gehäuses 10 1st ein Erwärmungs- oder Heizraum 14 vorgesehen» dessen Innenflächen zur Abschirmung von Mikrowellen behandelt sind, so daß die Mikrowellen nicht aus dem Inneren des Heizraums 14 nach außen austreten können, sondern völlig in das Innere des Heizraums 14 zurückgeworfen werden, und keine Mikrowellen von außen her in den Heizraum eindringen können. Eine nicht dargestellte Tür, die ohne weiteres geöffnet und geschlossen werden kann, ist an der Vorderseite des Heizraums 14 angeordnet; durch diese Tür kann ein zu garendes Nahrungsmittel bzw. Gargut 16 in den Heizraum 14 eingebracht werden. Im unteren Teil des Heizraums 14 befindet sich eine Auflage 18, deren Unterseite mit dem oberen Ende einer drehbaren Welle 20 verbunden ist. In der Unterseite des Heizraums 14 ist eine Bohrung vorgesehen, durch die sich die Welle 20 erstreckt, deren unteres Ende über einen Zahnradmechanismus 22 mit einem Motor 24 verbunden ist. Das Gargut 16 wird auf eine Schale 26 gelegt, die dann auf die Auflage 18 gesetzt wird. In das Gargut 16 wird eine wärme- bzw. temperaturempfindliche Sonde 28 eingeführt.

In der Oberseite des Heizraums 14 sind zwei öffnungen 30 und 32 vorgesehen, wobei in der öffnung 30 unter Zwischenfügung einer feuchtigkeitsdichten Platte 34 ein Mikrophon 36 angeordnet ist. Die öffnung 32 ist im Zentrum der Heizraum-Oberaeite ausgebildet. Beim Mikrophon 36 handelt es sich um ein mikroelektrisches Kondensatormikrophon, das durch einen Dämpfer o.dgl. vor Schwingung geschützt ist. Wie aus der perspektivischen Darstellung von Pig. 2 hervorgeht, ist das Mikrophon 36 in einem Gehäuse 38 angeordnet, das zur Abschirmung von Mikrowellen behandelt ist. Das Gehäuse 38 ist mittels einer Schraube 40 an der Oberseite des Heizraums 40 befestigt. Eine Ausgangsklemme 42 des Mikro-

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phone 36 ist mit einer Magnetron-Steuerschaltung 44 verbunden» die ihrerseits an ein Magnetron 46 angeschlossen ist (vgl. Fig. 1). Der Ausgangsteil des Magnetrons 46 ist in das eine Ende eines Wellenleiters 48 eingesetzt» der an diesem Ende geschlossen ist, während sich sein anderes Ende verjüngt und in die öffnung 32 in der Oberseite des Heizraums 14 übergeht. In der Nähe der öffnung 32 ist ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Gebläse bzw. Flügelrad (starafan) angeordnet.

Die Fig. 3A und 3B veranschaulichen die temperaturempfindliche Sonde 28 im Schnitt. Fig. 3A zeigt dabei den Zustand bei Raumtemperatur» während in Fig. 3B der Zustand bei Erwärmung veranschaulicht ist. Auf den Außenumfang eines napfförmigen Gehäuses 50 ist ein Deckelträger 52 aufgeschraubt» in dessen oberen Teil eine normalerweise nach unten gewölbte Plattenfeder 54 eingesetzt ist. Im Zentrum der Unterseite des Gehäuses 50 ist eine Bohrung ausgebildet» in welche unter Zwischenfügung einer Dichtungspackung 56 ein Stachel (skewer) 58 eingesetzt ist, der seinerseits einen hohlen Aufbau besitzt. Das mit der Dichtungspackung 56 verbundene Ende des Stachels 58 ist offen, während sein anderes Ende zur Einführung in das Gargut spitz zuläuft. Im Inneren des napfförmigen Gehäuses 50 ist ein über die Dichtungspackung 56 mit dem offenen Ende des Stachels 58 in Verbindung stehender Balgen 60 angeordnet. Der Balgen und der Stachel 58 sind unter Abdichtung mit einer Flüssigkeit 59 mit hohem thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefüllt, die Metalle nicht angreifen darf und für den Fall eines Austritts ungiftig sein muß. Von der Oberseite des Balgens 60 steht ein Stift 64 nach oben ab. Wenn sich die Flüssigkeit aufgrund von Erwärmung ausdehnt, dehnt sich der Balgen 60, so daß die Plattenfeder 54 gemäß Fig. 3B durch den Stift 64 hochgedrückt wird.

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Pig. 4 ist ein Schaltbild der Magnetron-Steuerech&ltung Eine Ausgangsklemme des Mikrophons 36 ist über einen Vorspannwiderstand 66 an Masse gelegt und außerdem über einen Koppelkondensator 68 und einen damit in Reihe geschalteten Eingangswiderstand 70 an die invertierende Eingangeklemme eines Operationsverstärkers 72 angeschlossen, dessen Ausgangsklemme über einen Rückkopplungswiderstand 74 mit der invertierenden Eingangsklemme verbunden ist. Ein Verzweigungspunkt zwischen Vorspannwiderständen 76 und 78 ist an die nicht-invert!erende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 72 angeschlossen. Die andere Klemme des Vorspannwiderstands 76 ist mit einer Stromquellenklemme Vcc verbunden, während die andere Klemme des Vorspannwiderstands 78 an Masse liegt. Der Operationsverstärker 72 und die Widerstände 70, 74» 76 und 78 bilden eine invertierende Verstärkerschaltung 80, deren Verstärkung bekanntlich R74/R70 entspricht, wobei R74 und R70 die Widerstandswerte des Rückkopplungswiderstands 74 bzw. des Eingangswiderstands 70 bedeuten.

Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 72 ist über einen Koppelkondensator 82 und einen damit in Reihe geschalteten Eingangswiderstand 84 an die eine Klemme eines Kondensators 86 angeschlossen, dessen andere Klemme mit der invertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 88 verbunden ist. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 88 ist über einen Rückkopplungswiderstand 90 und einen damit in Reihe geschalteten Vorspannwiderstand 92 mit der invertierenden Eingangsklemme verbunden. Ein Verzweigungspunkt zwischen Vorspannwiderständen 94 und 96 ist an die nicht-invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 88 angeschlossen. Das andere Ende bzw. die andere Seite des Vorspannwiderstands 94 ist mit der Stromquellenklemme Vcc verbunden, während der Vorspannwiderstand 96 an der anderen Seite an Masse liegt. Eine Verzweigung zwischen dem Eingangswiderstand 84 und dem Kondensator 86 ist über einen Widerstand 98 an Masse und außerdem

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über einen Kondensator 100 an eine Verzweigung oder Verbindung zwischen den Widerständen 90 und 92 angeschlossen. Der Operationsverstärker 88, die Widerstände 84» 90, 92, 94» und 98 sowie die Kondensatoren 86 und 100 bilden ein Bandpassfilter 102.

Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 88 ist über einen Koppelkondensator 104 und einen damit in Reihe geschalteten Basiswiderstand 106 an die Basis eines npn-Transistors 108 angeschlossen, dessen Emitter an Masse liegt, während sein Kollektor über einen Widerstand 109 mil; der Stromquellenklemme Vco und einer ersten Eingangsklemme einee NAND-Glieds 110 verbunden ist. Das NAND-Glied 110 bildet zusammen mit einem NAND-Glied 112 ein ES'-Elip-3?lop 114, bei dem die erste Eingangsklemme des NAND-Glieds 110 die Seteklemme S und seine Ausgangsklemme die Ausgangsklemme Q bilden. Die Ausgangsklemme des NAND-Glieds 110 ist mit der einen Eingangsklemme eines exklusiven ODER-Glieds 116 verbunden. Ein Widerstand 118 ist an der einen Seite mit der Stromquellenklemme Vcc und an der anderen Seite mit der ersten Eingangsklemme des NAND-Glieds 112, d.h. der Rückstellklemme R verbunden. Der Widerstand 118 ist außerdem an dieser anderen Seite über einen Kondensator 120 an Masse gelegt. Der Widerstand 118 und der Kondensator 120 bilden eine Hochziehschaltung (pull-up circuit) der Stromquelle. Ein Widerstand 122 ist an der einen Seite mit der Stromquellenklemme Vcc und an der anderen Seite mit der ersten Eingangsklemme eines NAND-Glieds 124 verbunden und außerdem an dieser zweiten Seite über einen Schalter 126 an Masse gelegt. Der Schalter 126 ist ein sogenannter Schließer, der in Abhängigkeit von einem nicht dargestellten Betätigungsknopf schließbar ist. Der Widerstand 122 und der Schalter 126 bilden eine Rückstellschaltung. Ein RS-Plip-Plop 130 umfaßt das NAND-Glied 124 sowie ein NAND-Glied 128, wobei die erste Eingangsklemme des NAND-Glieds

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124 die Setzklemme S und seine Ausgangsklemme die Ausgangeklemme Q bilden. Eine Verzweigung oder Verbindung zwischen Widerstand 118 und Kondensator 120 ist an die erste Eingangsklemme des NAHD-GrIieds 128, d.h. die Rückstellklemme R des RS-Plip-Flops 130» angeschlossen. Die Ausgangsklemme des NAND-Glieds 124 ist mit der anderen Eingangsklemme des exklusiven ODER-Glieds 116 verbunden.

Die Ausgangsklemme des exklusiven ODER-Glieds 116 ist über einen Widerstand 132 mit der Basis eines npn-Transistors 134 verbunden, dessen Emitter an Masse liegt, während sein Kollektor mit der Kathode einer lichtemittierenden Diode bzw. Leuchtdiode 136 verbunden ist, deren Anode wiederum über einen Widerstand 138 an die Stromquellenklemme Vcc angeschlossen ist. Der Emitter eines Phototransistors 140, der zur Aufnahme des von der leuchtdiode 136 emittierten Lichts angeordnet ist, ist über ein Relais 142 mit einer Klemme des Magnetrons 46 verbunden. Der Kollektor des Phototransistors 140 liegt an der Stromquellenklemine Vcc. Die andere Klemme des Magnetrons 46 ist ebenfalls an die Stromquellenklemme Vcc angeschlossen.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 4 erläutert. Gemäß Pig. 1 wird die temperaturempfindliche Sonde 28 in das Gargut 16 eingesteckt, das sodann auf die Schale 26 gelegt wird, die ihrerseits auf die Auflage 18 im Heizraum 14 gesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Sonde 28 gemäß Pig. 3A in dem Zustand, in welchem der Balgen 60 zusammengezogen und die Plattenfeder 54 beispielsweise durch einen Koch bzw. eine Bedienungsperson nach unten gedrückt worden ist.

Wenn die Netzstromquelle der Vorrichtung eingeschaltet wird, geht das Potential an der Verzweigung zwischen dem Widerstand

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118 und dem Kondensator 120 der Hcchziehsciialtung gemäß Fig. 4 unmittelbar auf den niedrigen Pegel (I level) über. Unter diesen Bedingungen befinden sich die Ausgangsklemmen der NAND-Glieder 112 und 128 auf dem hohen Pegel (H level), während die Ausgangsklemmen der NAND-Glieder 110 und 124 den niedrigen Pegel besitzen. Wenn der Kondensator 120 aufgeladen ist» befinden sich die Eingangsklemmen der NAND-Glieder 112 und 128 auf dem hohen Pegel. Da die anderen Eingangsklemmen ebenfalls am hohen Pegel liegen» bleiben die Ausgangsklemmen der NAND-Glieder 112 und 128 auf dem hohen Pegel. Infolgedessen verbleiben die Ausgangsklemmen der NAND-Glieder 110 und 124 auf dem niedrigen Pegel. Da beide Eingangsklemmen des exklusiven ODER-Glieds 116 am niedrigen Pegel liegen» liegt auch an seiner Ausgangsklemme ein niedriger Pegel an. Infolgedessen ist das Relais 142 nicht erregt, so daß das Magnetron 46 nicht mit Strom beschickt wird.

Wenn der "Gar"-Betätigungsknopf gedrückt wird, wird der Motor 24 an Spannung gelegt, so daß sich die Auflage 18 dreht. Das nicht dargestellte, in der Nähe der öffnung 32 angeordnete Flügelrad wird ebenfalls aktiviert. Wenn durch den Betätigungsknopf der Schalter 126 geschlossen wird, geht die erste Eingangsklemme des NAND-Glieds 124 auf einen niedrigen Pegel über, so daß seine Ausgangsklemme einen hohen Pegel besitzt. Da die Ausgangsklemme des NAND-Glieds 110 auf dem niedrigen Pegel bleibt, befindet sich die Ausgangsklemme des exklusiven ODER-Glieds 116 auf dem hohen Pegel. Infolgedessen schaltet der Transistor 134 durch, so daß die Leuchtdiode 136 Licht zu emittieren beginnt. Durch das auf den Phototransistor 140 fallende Licht wird dieser Phototransistor durchgeschaltet und das Relais 142 wird erregt, so daß das Magnetron 46 mit Strom beschickt wird. Das Magnetron 46 emittiert Mikrowellen, die über den Wellenleiter 48 übertragen werden und durch die öffnung 32

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in den Heizraum 14 eintreten. Aufgrund der Drehung des Fl ügelrads und der Auflage wird das Gargut 16 gleichmäßig mit den Mikrowellen bestrahlt und dadurch induktiv erwärmt.

Bei der Erwärmung des Garguts 16 erwärmt sich auch die temperaturempfindliche Sonde 28, so daß sich die Flüssigkeit 59 innerhalb des Stachels 58 ausdehnt. Demzufolge dehnt sich der Balgen 60, so daß er mit dem Stift 54 gegen die Unterseite der Plattenfeder54 andrückt. Wenn die Andruckkraft des Stifts 64- aufgrund der thermischen Ausdehnung die Vorspannungskraft der Plattenfeder 54 übersteigt, wölbt sich die Plattenfeder 54 unter Erzeugung eines Tons gemäß Pig. 3B nach oben durch.

Dieser Ton wird vom Mikrophon 36 erfaßt, das daraufhin ein Signal abgibt, das über die Verstärkerschaltung 80 zum Bandpassfilter 102 geleitet wird. Der Frequenzgang des durch die Plattenfeder 54 erzeugten Tons ist in Fig.5 durch die ausgezogene linie dargestellt. Während der Induktionserwärmung wird vom Magnetron 46 und den dieses umgebenden Schaltungen sowie vom Gargut selbst "weißes Rauschen" erzeugt, dessen itequenzgang in Fig. 5 durch die gestrichelte Linie bzw. die strichpunktierte Linie dargestellt ist. Das Frequenzband des Bandpassfilters 102 ist auf 17 bis 23 kHz festgelegt, so daß nur das durch die Sonde 28 erzeugte Geräusch durchgelassen wird und keine Fehlmessung auftritt. Bei Feststellung des Geräusches der Sonde 28 wird der Transistor 108 durchgeschaltet. Wenn die erste Eingangsklemme des NAND-Glieds 110 den niedrigen Pegel besitzt, befindet sich seine Ausgangsklemme am hohen Pegel. Da die Ausgangsklemme des NAND-Glieds 124 am hohen Pegel bleibt, liegt die Ausgangskiemme des exklusiven ODER-Glieds 116 auf dem niedrigen Pegel, und der Transistor 134 wird in den Sperrzustand versetzt. Infolgedessen werden das Relais 142 entregt und die Stromzufuhr zum Magnetron 46 beendet.

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Daraufhin beendet das Magnetron 46 seine Schwingung, wodurch automatisch die Erwärmung des Garguts 16 beendet wird. Der Zeitpunkt der Tonabgabe durch die temperaturempfindliche Sonde 28 wird durch die Position der Schraubverbindung des napfförmigen Gehäuses 50 mit dem Deckelträger 52 bestimmt; auf diese Weise kann die Erwärmungs- bzw. Garzeit eingestellt werden. Auch wenn die Tonabgabe durch die Sonde 28 aufgehört hat» geht der Transistor 108 in den Sperrzustand über, und die erste Eingangsklemme des NAND-Glieds 110 geht auf den hohen Pegel zurück, während ihre zweite Eingangsklemme auf dem niedrigen Pegel verbleibt, so daß die Ausgangsklemme des NAND-Glieds 110 auf einem hohen Pegel gehalten wird. Infolgedessen wird die Ausgangsklemme des exklusiven ODER-Glieds 116 ebenfalls auf dem niedrigen Pegel gehalten, und dieser Zustand bleibt anschließend erhalten.

Mit der beschriebenen Ausftihrungsform wird somit ein Mikrowellenherd mit sehr einfachem Aufbau geschaffen, bei dem die Erwärmung des Garguts durch das von einer temperaturempfindlichen Sonde abgegebene Geräusch automatisch beendet werden kann.

Bei der dargestellten Ausführungsform können eine Blasöffnung, eine Auslaßöffnung und ein Gebläse im Heizraum 14 angeordnet sein, wobei das Gebläse einen Luftstrom von der Blasöffnung zur Auslaßöffnung erzeugen kann. Mit dieser Konstruktion kann aus dem Gargut 16 entweichender Wasserdampf unmittelbar aus dem Heizraum 14 nach außen abgeführt werden, so daß der Erwärmungs- bzw. Heizwirkungsgrad verbeseert wird.

Im folgenden ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrowellenherds beschrieben. Da sich diese Ausführungsform von der zuerst beschriebenen Ausführungsform

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nur bezüglich der temperaturempfindlichen Sonde 28 und der Magnetron-Steuerschaltung 44 unterscheidet, sind den vorher beschriebenen Teilen entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr im einzelnen erläutert. Die Figuren 6A und 6B zeigen in den Pig. 3A und 3B entsprechender Darstellung die temperaturempfindliche Sonde 28 bei !Raumtemperatur bzw. bei Erwärmung. Während bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform die Plattenfeder 54 in den Oberteil des Deckelträgers 52 eingesetzt ist, ist bei dieser abgewandelten Ausführungsform ein Geräusch- bzw. Tonerzeugungsmechanismus 150 an der Innenfläche des Deckelträgers bzw. Gehäusedeckels 52 angeordnet. Bei Erwärmung der Sonde tritt der am oberen Teil des Balgens 60 nach oben ragende Stift 64 in diesen Tonerzeugungsmechanismus 150 ein. In den oberen Teil des napfförmigen Gehäuses 50 ist eine bei Raumtemperatur nach unten durchgewölbte Plattenfeder 62 eingesetzt, die mit dem Stift 64 verbunden ist. An der Oberseite des Gehäusedeckels 52 ist eine Skala 152 angeordnet, die über eine Welle oder Achse mit dem Tonerzeugungsmechanismus 150 verbunden ist.

In den Fig. 7A und 7B ist der Aufbau des Tonerzeugungsmechanismus 150 in perspektivischer Darstellung bzw. in Aufsicht veranschaulicht. Die Welle oder Achse 154 der Skala, d.h. des Einstellknopfes 152, erstreckt sich durch den Gehäusedeckel 52 hindurch in den Tonerzeugungsmechanismus 150. An der Welle 154 ist das zentrale Ende einer Spiralfeder 15ü befestigt, deren Außenende an einem Stift 156 verankert ist und die vom Außenende zum zentralen Ende im Uhrzeigersinn gewickelt ist. Unterhalb der Spiralfeder 158 ist eine Ratschenfeder 160 mit zwei nach unten abgebogenen Armen axial an der Welle 154 befestigt. Diese Federarme besitzen eine sich entgegen dem Uhrzeigersinn erstreckende, kreisbogenförmige Gestalt. Unterhalb der Ratschenfeder 160 let auf der Welle bzw. Achse 154 ein Zahnrad 162 montiert, an dessen

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Oberseite zwei Vorsprünge 164 und 166 vorgesehen sind. Die beiden Arme der Ratschenfeder 160 laufen bei der Drehung der Ratschenfeder 160 im Uhrzeigersinn über diese Vorsprtinge hinweg» während sie bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn an diesen Vorsprüngen angreifen. Das Zahnrad 162 kämmt mit einem Zahnrad 168» das seinerseits mit einem koaxialen Zahnrad 170 verbunden ist, das eine größere Zähnezahl besitzt, so daß die beiden Zahnräder 168 und 170 ein Untersetzungsgetriebe bilden. Das Zahnrad 170 steht mit einem Zahnrad 172 in Eingriff, das ebenfalls mit einem koaxialen Zahnrad 174 größerer Zähnezahl verbunden ist und mit diesem ein Untersetzungsgetriebe bildet. Bin geräusch- bzw. tonerzeugendes Element 176 aus Federstahl ist an seinen beiden Enden mittels Stiften 178 und 180 festgelegt und weist einen Haken 182 auf» der in eine Zahnlücke des Zahnrads 174 eingreift, das seinerseits mit einem Zahnrad 184 kämmt. letzteres ist unter Bildung eines Untersetzungsgetriebes mit einem koaxialen Zahnrad 186 mit größerer Zähnezahl verbunden. Die Zähne des Zahnrads 186 sind so angeordnet, daß sie mit einer Sperrklinke 188, die sich frei um eine Welle oder Achse 190 herum verschwenken kann, in Eingriff bringbar sind. Der am Balgen 60 vorgesehene Stift 64 legt sich an die Außenseite der Sperrklinke 188 an und verhindert damit eine Schwenkbewegung derselben, wenn sich der Balgen 60 gemäß Fig. 6B ausgedehnt hat.

Die in Fig. 8 dargestellte Magnetron-Steuerschaltung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 dadurch, daß eine Integrierschaltung 200 zwischen die Ausgangsklemme des Bandpassfilters 102 und den Widerstand 106 eingeschaltet ist und der Widerstand 106 mit der Basis eines pnp-Transistors 107 verbunden ist. Die Ausgangsklemme des Bandpassfilters 102 ist über den Koppelkondensator 104 mit dem einen Ende eines Eingangswiderstands 202 verbunden, dessen anderes Ende an die invertierende Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 204 angeschlossen ist,

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dessen Ausgangskiemme wiederum über einen Kondensator 206 und einen zu diesem parallelgeschalteten Widerstand 208 mit der invertierenden Eingangsklemme verbunden 1st. Die nicht-invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 204 liegt über einen Widerstand 210 an Masse. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 204 ist über den Widerstand 106 mit der Basis des Transistors 107 verbunden, dessen Kollektor an Masse liegt, während sein Emitter über den Widerstand 109 mit der Stromquellenklemme Vco verbunden ist.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß den Pig. 6 bis 8 erläutert. Nach dem Einschalten der Netzstromversorgung des Geräts wird hierbei der Einstellknopf 152 der temperaturempfindlichen Sonde 28 genügend weit im Uhrzeigersinn gedreht, um die Spiralfeder 158 aufzuziehen. Da die Ratschenfeder 160 die Vorsprünge 164 und 166 überläuft, dreht sich weder das Zahnrad 162 noch das nachgeschaltete Untersetzungsgetriebe. Nach dem Drehen bzw. Aufziehen des Einstellknopfs 152 wird die Sonde 28 in das Gargut 16 eingesteckt und letzteres wird in den Heizraum eingegeben. Die Spiralfeder 158 dreht aufgrund ihrer Rückstellkraft die Welle 154 entgegen dem Uhrzeigersinn. Dabei greifen die Vorderenden der beiden Arme der Ratschenfeder 160 an den Vorsprüngen 164 und 166 des Zahnrads 162 an, so daß dieses von der Ratschenfeder 160 mitgenommen wird, wobei die~e Drehung auf das Zahnrad 186 übertragen wird. Bei der Drehung des Zahnrads 174 erfassen dessen Zähne den Haken 182 des geräuscherzeugenden Elements 176. Aufgrund der Wirkung der Sperrklinke 188 dreht sich das Zahnrad 186 schrittweise. Das Element 176 erzeugt demzufolge Tonimpulse der in Pig. 9A dargestellten Art, die über das Mikrophon 36, die Verstärkerschaltung 80 und das Bandpassfilter 102 der Integrierschaltung 200 zugeführt werden. Die Ausgangsklemme der Integrierschaltung 200, d.h. die Ausgangsklemme des

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Operationsverstärkers 204 liefert ein konstantes Ausgangssignal» und der Transistor 107 bleibt im Sperrzustand, solange die Ton- bzw. Schallimpulse geliefert werden. Bei Stromzufuhr liegen die Ausgangsklemmen der NAND-Glieder 112 und 128 auf dem hohen Pegel, während die Ausgangsklemmen der NAND-Glieder 110 und 124 den niedrigen Pegel besitzen. Dieser Zustand verändert sich auch dann nicht, wenn der Kondensator 120 aufgeladen ist. Dieser Zustand ist bereits festgelegt, wenn die temperaturempfindliche Sonde 28 in das Gargut 16 eingeführt und letzteres in den Heizraum 14 eingebracht wird.

Da die beiden Eingangsklemmen des exklusiven ODER-Glieds 116 den niedrigen Pegel besitzen, liegt an der Ausgangsklemme des exklusiven ODER-Glieds 116 ein niedriger Pegel an, und der Transistor 134 befindet sich im Sperrzustand. Wenn der Schalter 126 geschlossen ist, führt die Ausgangsklemme des NAND-Glieds 124 einen hohen Pegel, wobei die Ausgangskiemme des exklusiven ODER-Glieds 116 gemäß Fig.9B an einem hohen Pegel liegt und der Transistor 134 durchgeschaltet ist. Infolgedessen ist das Relais 142 erregt, so daß das Magnetron 46 zur Einleitung der Erwärmung mit Strom beschickt wird.

Wenn das Gargut 16 ausreichend' erwärmt ist und die im Stachel 158 der Sonde 28 eingeschlossene Flüssigkeit 59 sich ausdehnt, dehnt sich der Balgen 60 auf die in Pig. 6B gezeigte Weise. Daraufhin verhindert der Stift 64 eine weitere Schwenkbewegung der Sperrklinke 188, so daß die Drehung des Zahnrads 186 beendet wird. Das tonerzeugende Element 176 stellt demzufolge seine Tonabgabe ein (vgl. Pig. 9A). Der Pegel des Ausgangssignals der Integrierschaltung 200 verringert sich und der Transistor 107 schaltet durch. Daraufhin geht die Ausgangsklemme des NAND-Glieds 110 auf den hohen Pegel über, während die Ausgangsklemme des exklusiven

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ODER-Glieds 116 gemäß Pig. 9B den niedrigen Pegel besitzt und die Erwärmung durch das Hagnetron 46 beendet wird.

Da die Induktionserwärmung durch das Magnetron in Abhängigkeit von der Ton- bzw. Geräuscherzeugung des Tonerzeugungsmechanismus 150 und dem Schließen des Schalters 126 erfolgt» wird bei dieser Ausführungsform eine Fehlbedienung vermieden» die anderenfalls vorkommen könntet wenn die Bedienungsperson das Sinstecken der Sonde 28 in das Gargut vergißt. Tür denselben Zweck ist mit der Ausgangsklemme der Integrierschaltung 200 ein lichtemittierendes Element verbunden» das als Warnanzeige aufleuchten kann» wenn der Auegangspegel der Integrierschaltung 200 unter einer bestimmten Größe liegt.

Nachstehend ist nun eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikrowellenherds beschrieben» die sich von der zweiten Ausführungsform nur durch den Aufbau des Tonerzeugungemeohanismus 150 innerhalb der temperaturempfindlichen Sonde 28 und die Magnetron-Steuerschaltung 44 unterscheidet. Die der vorher beschriebenen Ausführungsform entsprechenden Teile sind daher im folgenden nicht im einzelnen erläutert. Fig. 1OA und 1OB «eigen in perspektivischer Darstellung bzw. im Schnitt den Tonerzeugungemechanismus 150. Am unteren Ende der Welle 154» beispielsweise am unteren Teil des Zahnrads 162» steht ein axial verlauf-uder Steg 250 ab. Mit Hilfe dieses Stegs 250 ist eine axial verschiebbare Steuerkurve 252 auf der Welle 154 montiert. Ein Plattenelement 254 (Pig. 10B) ist axial über dem Steg 250 auf der Welle 154 angeordnet. Zwischen das Plattenelement 254 und die Steuerkurve 252 ist eine Schraubenfeder 256 eingesetzt, welche die Steuerkurve 252 nach unten drängt. Das Vorderende der Steuerkurve 252 liegt an einem lotrechten Flansch 262 eines Schlagetücks 260 an, das auf einem Stift 258 drehbar gelagert ist und an dessen

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dem lotrechten Plansch 262 benachbartem Ende eine Schraubenzugfeder 264 angreift. Die Vorbelastungskraft dieser Zugfeder wird durch den Angriff der Steuerkurve 252 arretiert. Das Vorderende einer abwärts vorbelasteten Plattenfeder 266 ist an der Unterseite der Steuerkurve 252 in zwei Kontakte verzweigt. Dieses Vorderende umfaßt dabei die Welle 154. Die Plattenfeder 266 weist einen rechtwinklig abstehenden Arm 268 auf» dessen Vorderende eine nach unten ragende Klaue aufweist, welche die Auslenkung des Schlagstücks 260 begrenzt. Der vom oberen Teil des Balgens 60 nach oben ragende Stift 64 vermag sich an die Unterseite der Plattenfeder 266 anzulegen. Am Außenende des Schlagstücks 260 ist eine Metallkugel 270 angebracht, in deren Nähe sich ein nicht dargestelltes Metallgehäuse befindet.

Die Magnetron-Steuerschaltung für diese Ausführungsform ist in Fig. 11 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird das Ausgangssignal des Mikrophons 36 über die Verstärkerschaltung 80 an zwei Bandpassfilter 300 und 302 angelegt, deren Ausgangsklemmen über Widerstände 304 bzw. 306 mit den Basis-Elektroden von npn-Transistoren 308 bzw. 310 verbunden sind, deren Kollektoren wiederum über Widerstände 312 bzw. 314 mit der Stromquellenklemme Vcc verbunden sind, während ihre Emitter an Masse liegen. Die Kollektoren der Transistoren 308 und 310 sind mit den Setzklemmen 1 von RS-Plip-Flops 316 bzw. 318 verbunden. Eine Verzweigung oder Verbindung zwischen einem Widerstand 320 und einem Kondensator 322 einer Stroaquellen-Hochziehschaltung ist jeweils mit einer Eingangskiemme zweier NAND-Glieder 324 und 326 verbunden. Die Stromquellenklemme Vcc ist über Widerstände 328 und 330 mit den anderen Eingangsklemmen der NAND-Glieder 324 bzw. 326 verbunden. Die Ausgangsklemmen der NAND-Glieder 324 und 326 sind über Umsetzer 332 und 334 mit den Rückstellklemmen R der RS-Plip-Plops 316 bzw. 318 verbunden, deren Ausgangsklemmen Q an die betreffenden Eingangsklemmen des exklusiven

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ODER-Glieds 116 angeschlossen sind. Die Ausgangafclemme des exklusiven ODER-Glieds 116 ist - wie la Pail der ersten und der zweiten Ausführungsform - mit der Basis des npn-Transistors 134 verbunden, und der Rest der Schaltung beeitzt denselben Aufbau wie bei erster und zweiter Ausführungsform.

Im folgenden ist die Arbeitswelse der Ausführungsform gemäß Fig. 10 und 11 beschrieben. Nach dem Einschalten der Netzstromversorgung befinden sich die Ausgangsklemmen der Flip-Flops 316 und 318 auf dem niedrigen Pegel» die Ausgangsklemme des exklusiven ODER-Glieds 116 führt ebenfalls einen niedrigen Pegel und das Magnetron 46 wird nicht mit Strom beschickt. Der Einstellknopf 152 der Sonde 28 wird zum Aufziehen der Spiralfeder 158 genügend weit im Uhrzeigersinn gedreht. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich das Zahnrad 162 noch nicht» so daß das schallerzeugende Element 182 kein Geräusch erzeugt. Bei der Drehung der Welle 154 verdrängt die Steuerkurve 252 das Schlagstück 260 gegen die Vorbelastungskraft der Zugfeder 264» wobei das Schlagetück durch die Klaue 268 der Plattenfeder 266 festgehalten wird und damit mit der an seinem Vorderende vorgesehene Kugel 270 vom (Klingel-)Gehäuse getrennt gehalten wird.

Wenn die temperaturempfindliche Sonde 28 in das Gargut 16 eingesteckt und letzteres in den Heizraum eingebracht ist» dreht sich das Zahnrad 162 unter der Rückstellkraft der Spiralfeder 158 und unter Mitnahme der Untersetzungsgetriebe. Das tonerzeugende Element 182 rastet schrittweise in das Zahnrad 174 ein, wobei die in Fig. 12A dargestellten Tonimpulse erzeugt werden. Das erste Bandpaeefliter läßt diese Tonimpulse durch. Sodann schaltet der Transistor 308 durch, wobei die Ausgangsklemme des Flip-Flops 316 auf den hohen Pegel übergeht, und die Auegangskiemme des exklusiven ODER-Glieds 116 den hohen Pegel gemäß Fig. 12C be-

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sitztf so daß das Hagnetron 46 mit Strom beschickt wird. Wenn die Temperatur des Garguts 16 ansteigt und sich der Balgen 60 ausdehnt, verschiebt sich der Stift 64 nach oben» um an die Plattenfeder 266 anzudrücken und die Arretierung des Schlagstücks 260 aufzuheben. Das Schlagstück 260 wird daraufhin durch die Zugfeder 264 um den Stift 268 herum verschwenkt» so daß die Kugel 270 an das nicht dargestellte (Klingel-)Gehäuse anschlägt. Hierbei wird ein in Fig.12B veranschaulichter Ton erzeugt, der vom zweiten Bandpassfilter 302 durchgelassen wird. Anschließend schaltet der Transistor 310 durch, wobei sich die Ausgangsklemme des Flip-Flops 318 auf dem hohen Pegel und die Ausgangsklemme des exklusiven ODER-Glieds 216 auf dem niedrigen Pegel befinden, so daß die Aktivierung des Hagnetrons 46 beendet wird.

Die Frequenz des in Fig. 12A veranschaulichten Tons, d.h. die Bandbreite des ersten Bandpassfilters 300, beträgt 23 kHz, während die Frequenz des in Fig. 12B veranschaulichten Tons, d.h. die Bandbreite des zweiten Bandpassfilters 302, 17 kHz beträgt. Da der Frequenzgang des herkömmlichen Kikrophons 36, wie durch die gestrichelte linie in Fig. 13 dargestellt, über einen weiten Bereich hinweg flaoh verläuft, kann zweckmäßig ein Hikrophon für Ultraschallwellen enger Bandbreite mit Spitzen in der Nähe von 17 kHz und 23 kHz (ausgezogene linie in Fig. 13) verwendet werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Mikrowellenherd mit einer Hochfrequenz-Oszillatoreinheit zur Erzeugung von Mikrowellen für die Induktionserwärmung eines zu garenden Nahrungsmittels bzw. Garguts, gekennzeichnet durch einen aus einem wärmeleitenden Werkstoff hergestellten hohlen Stachel (skewer) (58) mit einem in das Gargut einführbaren (spitzen) Ende und einem aus dem Gargut herausragenden, offenen Ende, durch einen am offenen Ende des Stachels (58) angebrachten, dehnbaren, hohlen Balgen (60), dessen hohler Innenraum mit dem hohlen Inneren des Stachels (58) in Verbindung steht, durch eine im Balgen (60) und im Stachel (58) eingeschlossene Flüssigkeit (59), die bei der Erwärmung des Garguts über den Stachel (58) erwärmbar ist und eine Ausdehnung des Balgens (60) bewirkt» durch eine am Stachel (58) montierte Tonerzeugungseinrichtung (54, 150), die in Abhängigkeit von der thermischen Ausdehnung des Balgens (60) einen Ton abgibt, und durch eine mit der Hochfrequenz-Oszillatoreinheit (46) verbundene Steuereinheit (44), welche der

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Osaiilatoreinheit (46) in Abhängigkeit von einem von der Tonerzeugungseinrichtung (54» 150) abgegebenen Tonsignal ein Erregungs-Steuersignal zuführt und dadurch die Induktionserwärmung des G-arguts steuert.

2, Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet? daß die Tonerzeugungseinrichtung eine Flattenfeder aufweist, die bei Ausdehnung des Balgens durch diesen beaufschlagt wird und einen Ton erzeugt, wenn die Andruckkraft des Balgens die Vorbelastungskraft der Plattenfeder überwindet, und daß die Steuereinheit in Abhängigkeit vor? einem von der Tonerzsugungseinrichtung abgegebenen ¹OiTiSignal ein Erregungs-Unterbrechungssignax. ]ie fert.

'*. . Mikrowellenherd nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dje Steuereinheit ein Mikrophon zum Erfassen eines Tonsi/ma) ρ von der Tonerzeugimgseinrichtung zwecks Umwandlung 'iieses Tonsignals in ein elektrisches Signal, einen Signalgenerator mit einem Betätigungselement zur Lieferung eines Signals bei Betätigung des Betätigungselements, ein erstes Flip-Flop, das bei Stromzufuhr setzbar und in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal dee Signalgenerators rückstellbar ist» ein zweites Flip-Flop» das bei Stromzufuhr rücksteilbar und in Abhängigkeit von einen Ausgangssignal des Mikrophons setzbar ist, ein an die ^,3sgajngek\iemmen der beiden Flip-Flops angeschlossenes exklusives ODER-Glied und ein mit der Ausgangeklemme ^e** exklusiven ODER-G-Iiede verbundenes Schalt(er)elemen+ zur Steuerung der Stromzufuhr zur Hochfrequenz-Oszillatorejnbeit aufweist.

t, Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerzeugungseinrichtung- eine (aufziehbare) SpI-

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ralfeder» einen durch die Rückstellkraft der Spiralfeder schrittweise drehbaren und durch Ausdehnung des Balgens gegen eine Drehung sperrbaren Zahnradmechanismus und eine in dessen Nähe angeordnete Plattenfeder aufweist, die durch Eingreifen in die Zahnlücken des Zahnradmechanismus "bei dessen Drehung Tonimpulse (NF-Impulse) erzeugt.

5. Mikrowellenherd nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit ein Mikrophon zur Erfassung eines von der Tonerzeugungseinrichtung abgegebenen Tonimpulses und zur Umwandlung desselben in einen Signalimpuls, einen Signalgenerator mit einem Betätigungselement zur Lieferung eines Signals bei Betätigung des Betätigungselements, einen mit der Ausgangsklemme des Mikrophons verbundenen und in Abhängigkeit vom Signalimpuls ein Ausgangssignal liefernden Integrator, ein erstes Flip-Flop, das bei Stromzufuhr rückstellbar und in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Signalgenerators setzbar ist, ein zweites Flip-Flop, das bei Stromzufuhr und in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Integrators rückstellbar und in Abhängigkeit von einer Beendigung oder Unterbrechung des Ausgangssignals des Integrators setzbar ist, ein mit den Ausgangsklemmen der beiden Flip-Flops verbundenes exklusives ODER-Glied und ein an dessen Ausgangsklemme angeschlossenes Schalt(er)element zur Steuerung der Stromzufuhr zur Hochfrequenz-Oszillatoreinheit aufweist.

6. Mikrowellenherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerzeugungseinrichtung eine (aufziehbare) Spiralfeder, einen durch die Rückstellkraft der Spiralfeder schrittweise drehbaren und durch Ausdehnung des Balgens gegen eine Drehung sperrbaren Zahnradmechanismus, eine in dessen Nähe angeordnete Plattenfeder,

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die durch Eingreifen in die Zahnlücken des Zahnradmechanismus bei dessen Drehung erste Toniinpulse (NF-Impulse) erzeugt, und ein zweites -ten oder schallerzeugendes Element aufweistt das bei Ausdehnung des Balgens einen zweiten Tonimpuls (NF-Impuls) abgibt.

7. Mikrowellenherd nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit ein Mikrophon zur Abnahme der ersten und zweiten Tonimpulse von der Plattenfeder bzw. dem tonerzeugenden Element zwecks Lieferung erster und zweiter Signalimpulse» zwei an die Ausgangsklemme des Mikrophons angeschlossene Bandpaßfilter, die nur erste bzw. zweite Signalimpulse durchlassen, ein erstes Flip-Flop, das bei Stromzufuhr rückstellbar und in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des ersten Bandpaßfilters setzbar ist, ein zweites Flip-Flop, das bei Stromzufuhr rückstellbar und in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des zweiten Bandpaßfilters setzbar ist, ein mit den Ausgangsklemmen der beiden Flip-Flops verbundenes exklusives ODER-Glied und ein an dessen Ausgangsklemme angeschlossenes Schalt(er)element zur Steuerung der Stromzufuhr zur Hochfrequenz-Oszillatoreinheit aufweist.

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