DE3220070C2

DE3220070C2 - Mikrowellenherd

Info

Publication number: DE3220070C2
Application number: DE3220070A
Authority: DE
Inventors: Norisuke Tokio/Tokyo Fukuda; Susumu Chigasaki Kanagawa Miyazawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-11-16
Filing date: 1982-05-27
Publication date: 1986-07-03
Also published as: JPS5885125A; GB2109925A; JPH0465328B2; KR860001783B1; US4461941A; GB2109925B; CA1193327A; DE3220070A1; KR840002514A

Abstract

Ein Mikrowellenherd ist gekennzeichnet durch einen Erhitzungsraum, einen Detektor, mit dem Infrarotstrahlen festgestellt werden, die von einem im Erhitzungsraum zu erhitzenden Objekt (41) ausgehen, einen Unterbrecher (44), der die auf den Detektor (43) auftreffenden Infrarotstrahlen alternierend unterbricht, einen Oszillator, der ein oszillierendes Bezugssignal erzeugt, mit dem der Unterbrecher (44) angetrieben wird, und Mittel zum Regulieren der Ausgangsgröße des Detektors (43) und der Phase des Bezugssignals auf ihre optimalen Werte. Der Mikrowellenherd besitzt einen Infrarotdetektor (43), der keine Anpassung hinsichtlich seiner Phase benötigt, wenn die Frequenz des speisenden Netzes sich ändert, der klein und sehr dünn oder flach ist und mit dem die Temperaturen genau und über eine längere Zeitspanne mit hoher Zuverlässigkeit festgestellt werden können. stifiziermittel nur an den Oberflächen der Zwischenschicht wird die Anordnung e

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellenherd gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiger Mikrowellenherd ist aus der DE-OS 30 41 122 bekannt. Bei diesem Mikrowellenherd wird der Unterbrecfc-cr von einem Motor angetrieben. Außerdem wird ein Fotounterbrecher zum Feststellen der Lage der Unterb?echerflügel verwendet, und zwar für die Signalbehandlung des Sensors. Daher ist eine elektrische und mechanische Einstellung der Phase für eine genaue Infrarotfeststellung erforderlich. Diese Detektoren beinhalten eine Abweichung durch Schwingungen und Stöße, die dann auftreten, wenn die Tür des Mikrowellenherdes geöffnet oder geschlossen wird, so daß die Temperatursteuerung im Mikrowellenherd schwierig ist

Wenn weiterhin für den Unterbrecher gemäß dem Stand der Technik ein Motor verwendet wird, und hierfür üblicherweise wegen seiner guten Stabilität in der Drehfrequenz und seiner Preisgünstigkeit ein Synchronmotor, so erbringt dieser Nachteile dahingehend, daß er beim Antrieb schlupft und iBhält, wenn ölschmutz oder andere Verschmutzungen auftreten, da der Synchronmotor nur ein geringes Drehmoment hat Außerdem zeigt ein derartiger Synchronmotor bei einem Anschluß an ein anderes Netz ein unterschiedliches Steuerverhalten, so daß eine Neueinstellung m diesem Falle notwendig wäre, da der Synchronmotor netzfrequenzabhängig arbeitet Außerdem kann bei Verwendung eines Motorsystems der optische Weg des Mikrowellenherdes nicht geschlossen werden, da der Flügel des Unterbrechers nicht an einer festen Stelle angehalten werden kann.

Maßnahmen zur Zeitverzögerung des periodischen Ausgangssignals und dessen Verwendung in einem Synchrondetektor sind aus der DE-OS 29 17 033 bekannt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellenherd mit Infrarotdetektor zu schaffen, der weitgehend von unterschiedlichen Netzfrequenzen unabhängig ist und der bei Einstellvorgängen keine mechanischen Einstellungen oder Anpassungen erforderlich macht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs gelöst. Durch diese Lösung können die genannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Durch die Erfindung ergibt sich kein Problem dahingehend, daß aufgrund eines kleineren Drehmomentes des Motors der Unterbrecher für die Infrarotstrahlung hängenbleibt oder nachhinkt, der der Unterbrecher des Infrarotdetektors durch einen Elektromagneten angetrieben wird. Ferner benötigt der Mikrowellenherd keine Einrichtungen, um die Drehzahl des Unterbrecherflügels festzustellen. Der gesamte Aufbau ist gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht, relativ klein bzw. schmal.

Zur genaueren Erläuterung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen zeigt die Zeichnung im einzelnen:

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines bisher üblichen Mikrowellenherdes,

F i g. 2 eine schematische Darstellung des inneren Aufbaus eines Mikrowellenherdes,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines Infrarotdetektors,

F i g. 4 eine Schnittdarstellung, die die Position des Unterbrechers erkennen läßt,

F i g. 5 ein Zeitdiagramm, das die Abhängigkeit zwischen Infrarotstrahlungseingang und Detektorausgangssignal zeigt,

F i g. 6 das Schaltbild eines Infrarotdetektors,

F i g. 7 ein Zeitdiagramm eines elektromagnetischen Unterbrechers,

Fig.8 den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung eines pyroelektrischen Sensors mit Einheitssignaleingang und

Fig.9 eine Abwandlung der Fig.8, bei der die auftreffenden Strahlen in Fig.8 periodisch zerhackt oder unterbrochen sind.

Die perspektivische Ansicht eines älteren Mikrowellenherdes in Fig. 1 zeigt zunächst ein äußeres Gehäuse 11, das in seiner Frontpartie eine Tür 12 zu einer Erhitzungskammer 13 aufweist. In der Erhitzungskammer 13 befindet sich ein Drehtisch 14 mit Abstand über dem Boden, auf den das aufzuheizende Objekt aufgelegt wird. Dieses in der Erhitzungskammer 13 zu erhitzende Objekt kann der Bestrahlung durch elektromagnetische Wellen (Mikrowellen) ausgesetzt werden, wobei im Objekt vorhandene Wassermoleküle durch die Energie angeregt werden und damit das Objekt erhitzt wird. In der Frontplatte des Mikrowellenherdgehäuses 11 befindet sich seitlich eine Bedienungstafel 15 mit verschiedenen Bedienungsschaltern 16 und Anzeigen 17. Durch ausgewählte Betätigung der Schalter 16 lassen sich die Erhitzungsbedingungen einstellen, so die Intensität der Energie der eingestrahlten elektromagnetischen Wellen, die Einstrahlungszeit und sonstiges. Die Anzeige 17 zeigt die Temperatur des zu erhitzenden Objekts an, die mit einem geeigneten Temperaturfühler, welcher sich im Gehäuse 11 befindet, festgestellt wird.

Der Innenaufbau des Mikrowellenherdes ist in der F i g. 2 zu erkennen. Innerhalb einer Erhiizungskatnmer 22 des Mikrowellenherdgehäuses 21 befindet sich ein Drehtisch 23. der auf einer Welle 24 eines Motors 25 sitzt, die durch den Boden des Gehäuses 10 in die Erhitzungskammer 22 hineintritt. Auf dem Drehtisch 23 liegt ein zu erhitzendes Objekt 26, das zusammen mit dem Tisch 23 vom Motor 25 gedreht wird. Das Gehäuse 21 enthält ein Magnetron 27 im oberen Bereich, von dem die Mikrowellenenergie abgegeben wird. Diese gelangt über einen Wellenleiter 28 in die Erhitzungskammer 22 zu dem aufzuheizenden Objekt 26. Ein Mikrowellenrührflügel 30 befindet sich nahe der öffnung 29 des Wellenleiters 28 und kann mit einem Luftstrom in Drehung versetzt werden, damit sich in der Erhitzungskammer keine stehenden Wellen der Mikrowellenenergie ausbilden. Im oberen Bereich des Gehäuses 21 ist ein Infrarotdetektor 31 enthalten, mit dem vom zu heizenden Objekt 26 abgegebene Infrarotstrahlungen erfaßt werden.

Der Infrarotdetektor 31 wird durch einen Luftstrom gekühlt, der von einem Lüfter 32 über einen Luftkanal 33 zugeführt wird. Diese Luft strömt dann über eine Einlaßöffnung 34 in der oberen Wand der Heizkammer in diese hinein und wird über eine Auslaßöffnung 35 zusammen mit Dampf und Gasen vom erhitzten Objekt 26 an die Außenluft wieder abgegeben.

Der Infrarotdetektor 31 ist in seinem Aufbau in der F i g. 3 dargestellt. Von der Oberfläche des zu erhitzenden Objekts 41 abgegebene Infrarotstrahlung wird zunächst durch eine Blende 42 zum Teil abgeschirmt, bevor der Rest auf einen pyroelektrischen Infrarotdetektor 43 fällt. Die auf den Detektor gelangende Infrarotstrahlung wird mit Hilfe eines Unterbrechers 44, der sich nahe dem Detektor befindet, wechselweise unterbrochen und freigegeben, wobei dieser Unterbrecher 44 an einem Magnetanker befestigt ist, der einem Antr^bselektromagneten 46 aus Eisenkern und Magnetspule gegenübergestellt und durch eine Feder belastet ist.

Eine Schnittansicht der F i g. 4 läßt den Unterbrecher 44 in einer Stellung erkennen, in der er zwischen dem Detektor 43 und dem Grund der optischen Blende 42 steht, die eine kegelstumpfförnüge Öffnung hat. Die ankommenden Infrarotstrahlen werden durch den Unterbrecher in dieser Stellung besonders stark behindert, was zu einer Verbesserung der Funktionsweise führt. Vorzugsweise nimmt der Unterbrecher in der Ruhelage eine Position ein, bei der die Infrarotstrahlen unterbrochen sind.

Fi g. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf und die Abhängigkeit zwischen einem Referenzsignal und dem Ausgangssignal des Detektors. Die Infrarotstrahlen fallen in Form einer Rechteckwelle auf den Infrarotdetektor, wie es durch die Zeile 1 dargestellt ist, wodurch der Detektor ein Ausgangssignal mit einer Wellenform gemäß Zeile 2 der F i g. 5 hervorbringt Wenn die Unterbrecherplatte eine Temperatur hat, die über derjenigen des zu erhitzenden Objektes liegt, hätte das Ausgangssignal des Detektors eine Wellenform, wie sie durch die Kurve 2a der ^o Zeile 2 gekennzeichnet ist Ist die Temperatur des zu erhitzenden Objektes höher als die des Unterbrecherflügels, dann hat das Ausgangssignal eine Wellenform gemäß 26. Um ein mit dem Infrarotdetektor synchronisiertes Signal zu bekommen, wird das Signal der Zeile 2 in der Mitte zwischen zwei Scheitelwerten invertiert und in ein Signal umgewandelt, das um /» wie in Zeile 3 der F i g. 5 angedeutet, phasenverschoben ist. Die Phasenrelation zwischen dem Referenzsignal, welches der Infraroteingang ist, und dem Ausgang des Detektors kann so auf einem optimalen Wert gehauen werden. In der Zeile 4 der F i g. 5 ist die Wellenform eines Signals dargestellt, die durch Verarbeitung des Signals der Zeile 2 unter synchroner Feststellung in der oben beschriebenen Weise gewonnen wurde. Es ist von Vorteil, das Signal 4 schließlich in Form eines Gleichstromwertes zu verwenden, wie er in der F i g. 5 gezeigt ist

Fi g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Signalverarbeitungsschaltung, die in allen Einzelheiten hier nicht beschrieben werden soll. Vom pyroelektrischen Infrarotdetektor 61 wird ein Signal einem Filter und Wechselstromverstärker 62 zugeleitet und danach in einen Synchrondetektor 63, eine Detektorschaltung für die Unterbrecherflügeltemperatur 64 und eine Ausgabeschaltung für ein Temperatursigna! 65, die die ersteren Signale addiert und glättet, in der beschriebenen Reihenfolge eingeleitet. An den Ausgang eines Oszillators 66 sind ein Integrator 67, ein Komparator 68 i*id eine Flip-Flop-Schaltung angeschlossen, über die ein Elektromagnet 71 versorgt wird. Mit 70 ist eine Flip-Flop-Schaltung bezeichnet, die das Umschalten des Synchrondetektors bewirkt Die jeweiligen Beziehungen zwischen den einzelnen Komponenten werden anhand der F i g. 7 erläutert. Das Ausgangssignal 6 des Oszillators 66 wird in eine Wellenform umgewandelt, die bei 7 dargestellt ist, was mit Hilfe eines D-Flip-Flop-Kreises 69 erfolgt und dann einem Elektromagnetzerhacker eingegeben. In der dargestellten Position wird das Infraroteingangssignal abwechselnd unterbrochen. Das Ausgangssignal des Oszillators 66 wird ebenfalls dem Integrator 67 eingegeben, wo es in eine in der Zeile 8 gezeigte Wellenform umgewandelt wird. Durch Ändern der Vergleichsspannung im Komparator erhält man ein Signal 9, das gegenüber der Ausgangssignalwelle 6 zeitlich verschoben ist. Dieses Signa.' 9 wird der D-Flip-Flop-Schaltung 70 zugeführt, durch die es binär geteilt wird, so daß ein synchronisiertes Signal 10 entsteht. Dieses Signal 10 int um te phasenverschoben gegenüber dem Elektromagnet-Antriebssignal 7. Dies bedeutet, daß die Phasenverzögerung te elektrisch eingestellt worden ist, welcher erhalten wurde durch das mechanische Zentrieren des Signals, das durch den beschriebenen Infraroteingang und den Unterbrecherflügel festgestellt worden ist, wie anhand der F i g. 7 erläutert.

Bei der Erfindung ist die Phasenverzögerung ie des Ausgangssignals des Detektors und des Bezugssignals des Oszillators bei ihren optimalen Bedingungen folgendermaßen. Wenn der Infrarotdetektor beispielsweise mit einer Frequenz von f Hz getrieben wird und ein Element mit einer thermischen Zeitkonstante Tr »nd einer elektrischen Zeitkonstante 77 verwendet wird, dann ist bekannt, daß die Ausgangsspannung (d. h. das Einstufenansprechverhalten) bei einem Einheitseingangssignal eines pyroelektrisclhen Sensors nach folgender Gleichung zu berechnen ist:

Hierin ist ε der Emissionsgrad. R der Eingangswidersuind, A der Elementbereich, G die Wärmeleitfähigkeit und

άΤ der pyroelektrische Koeffizient. Durch Berechnung von

15 erhält man unter der Voraussetzung von rr=0.25Sund rr = 0,l Seinen Verlauf gemäß Fig.

Wenn die auftreffenden Strahlen periodisch unterbrochen werden, erhält man einen Verlauf nach F i g. 9. Die gestrichelte Linie a zeigt das Verhalten bei einem einstufigen Sprung, während die ausgezogene Linie b das Ansprechverhalten bei wiederholtem Auftreffen kurzzeitiger Strahlnngsimpulse darstellt. Die Verzögerungszeit

tu ist die Zeit, die sich für den halben Wert von V'(t) bei -^j ergibt.

Durch Berechnung ergibt sich dann ein Winkel θ von etwa 27°, durch Versuch dagegen 36°. Es wird angenommen, daß der Unterschied zwischen diesen Werten durch Meßungenauigkeiten von Γε und rr begründet ist. Es wurden deshalb die durch Versuch ermittelten Werte zugrundegelegt.

25 Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Mikrowellenherd mit einer Erhitzungskammer, einer Einrichtung zum Erhitzen eines in dieser Erhitzungskammer befindlichen Objektes, einer Detektoreinrichtung, mit der die von einem in der Kammer zu erhitzen- den Objekt ausgehende Infrarotstrahlung durch einen Infrarotsensor abgefohlt wird, unJ einem Unterbrecher, der die auf den Detektor auftreffenden Infrarotstrahlen in Erwiderung auf ein alternierendes Signal alternierend unterbricht, gekennzeichnet durch einen Oszillator (66) zum Erzeugen des alternierenden Signals für den elektromagnetischen Antrieb eines schwingenden Unterbrechergliedes (44) Lj einer vorbestimmten Periode und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals, welches dieselbe Periode hat wie das alternierende Signal für den Antrieb des Unterbrechers, und welches eine Zeitverzögerung relativ zum alternierenden Signal hat und eine Einrichtung zum synchronen Abfühlen des Sensorausganges des Infrarotsensors (43) in Erwiderung auf das Verzögerungssignal.