DE3541791A1

DE3541791A1 - Piezoelektrische gewichtsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE3541791A1
Application number: DE19853541791
Authority: DE
Inventors: Sakio Hanatani; Tuguharu Yakushiji
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1984-11-27
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1986-06-05
Also published as: CN1005791B; GB2167566A; GB8628725D0; GB2184550A; US4683967A; CN85108676A; DE3541791C2; GB8528725D0; GB2184550B; KR860004306A; KR900002322B1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Gewichtsmeßeinrichtung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 2. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Gewichtsmeßeinrichtung für ein Kochgerät, beispielsweise einen Mikrowellenherd, um das Gewicht eines im Kochgerät zu erwärmenden Nahrungsmittels bzw. Gegenstandes bestimmen zu könnenjUnd zwar mit Hilfe eines piezoelektrischen Wandlerelementes.

Mikrowellenherde mit einer Gewichtsmeßeinrichtung zur Durchführung eines automatischen Heizvorganges unter Berücksichtigung des Gewichts des zu erwärmenden Nahrungsmittels sind allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE-OS 35 14 505. Das Gewicht des zu erwärmenden Nahrungs-

von ....

mittels wird dabei anhand Kapazitatsanderungen einer Kondensatoreinrichtung bestimmt. Diese Kondensatoreinrichtung besitzt mehrere Einzelteile, so daß die Montage der Gewichtsmeßeinrichtung relativ aufwendig ist. Hierdurch erhöhen sich die Herstellungkosten für einen derartigen Herd.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gewichtsmeßeinrichtung insbesondere zur Bestimmung des Nahrungsmittelgewichts in Herden zu schaffen, die eine geringere Anzahl von Bauteilen besitzt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 2 angegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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Die Gewichtsmeßeinrichtung nach der Erfindung besitzt ein piezoelektrisches Wandlerelement zur Lieferung einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit des Gewichts eines Gegenstandes, sowie eine mit dem piezoelektrischen Wandlerelement verbundene Detektoreinrichtung zur Bestimmung des Gewichts des Gegenstandes auf der Grundlage der vom piezoelektrischen Wandlerelement gelieferten Ausgangsspannung.

^O Mit Hilfe des piezoelektrischen Wandlerelementes läßt sich eine exakte Gewichtsbestimmung des zu erwärmenden Nahrungsmittels durchführen.

Insbesondere besitzt eine Gewichtsmeßeinrichtung für ein Kochgerät eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines zu erwärmenden Gegenstandes bzw. Nahrungsmittels sowie ein Grundelement zur Lagerung der Aufnahmeeinrichtung. Diese Gewichtsmeßeinrichtung zeichnet sich aus durch ein in der Nähe des Grundelementes angeordnetes und von der Aufnahmeeinrichtung beaufschlagbares piezoelektrisches Wandlerelement zur Lieferung einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit des Gewichts des Gegenstandes, eine mit dem piezoelektrischen Wandlerelement verbundene Detektoreinrichtung zur Messung der von:dem piezoelektrischen Wandlerelement gelieferten Ausgangsspannung, und durch eine mit der Detektoreinrichtung verbundene Gewichtsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Gewichts des Gegenstandes auf der Grundlage einer von der Detektoreinrichtung gelieferten Ausgangsspannung.

Die Aufnahmeeinrichtung ist dabei innerhalb einer Kochkammer des Kochgerätes sowie auf der Kochkammer-Bodenwand angeordnet. Die Aufnahmeeinrichtung ist ferner drehbar sowie mit Rollen verbunden, die bei Drehung der Aufnahmeeinrichtung auf der Bodenwand entlangrollen und diese mechanisch verspannen. Vorzugsweise liegt dabei das piezoelektrische Wandlerelement an der Unterseite der

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Bodenwand im Bereich des Rollweges wenigstens eine Rolle.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Gewichtsmeßeinrichtung eine mit dem piezoelektrischen Wandlerelement verbundene Steuereinrichtung

zur Einstellung bzw. zum Abgleich der vom piezoelektrischen Wandlerelement gelieferten Ausgangsspannung. Die Steuereinrichtung weist dabei zum Beispiel einen parallel zum piezoelektrischen Wandlerelement geschalteten Widerstand IQ auf. Steuereinrichtung bzw. Widerstand sind von außen einstellbar, und zwar mit Hilfe eines an einer Steuerkonsole des Herdes angeordneten Schalters.

Nach einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung "L5 umfaßt die Aufnahmeeinrichtung einen Drehteller zur Aufnahme des zu erwärmenden Gegenstandes und eine Untersützungseinrichtung zur Lagerung des Drehtellers, wobei die Unterstützungseinrichtung mit Rollen sowie mit einem Antriebsmotor verbunden ist.

Die Unterstützungseinrichtung besitzt vorteilhaft mehrere radial verlaufende Arme, an deren Enden jeweils eine Rolle drehbar befestigt ist, sowie in ihrem Zentrum eine Kupplungsöffnung, in die ein mit dem Antriebsmotor verbundenes Kupplungsglied einführbar ist.

Das piezoelektrische Wandlerelement kann vorzugsweise mit der Unterseite der Bodenwand verklebt werden. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann das piezoelektrische Wandlerelement aber auch mittels einer Druckeinrichtung gegen die Unterseite der Bodenplatte gepreßt werden.

Vorzugsweise besteht das piezoelektrische Wandlerelement aus einer Basiselektrode, einer piezoelektrischen Keramik und einer aufgedampften Elektrode. Diese drei Elemente sind der Reihe nach aufeinandergeschichtet, wobei die

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aufgedampfte Elektrode direkt auf die piezoelektrische Keramik aufgebracht ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das piezoelektrische Wandlerelement mit einem Rauschfilter verbunden, der einen Widerstand und einen Kondensator enthält. Der Widerstand liegt dabei in Reihe zum piezoelektrischen Wandlerelement während|der Kondensator parallel zur Reihenschaltung aus Widerstand und Wandlerelement liegt.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Mikrowellenherd mit einer Gewichtsmeßeinrichtung gemäß einem

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Bodenplatte der Heizkammer des Mikrowellenherdes nach Figur 1 bei abgenommenem Drehteller, F.ig. 3 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des

Drehtellerbereichs des Mikrowellenherdes nach Figur 1,

einen Querschnitt durch ein piezoelektrisches Wandlerelement der Gewichtsmeßeinrichtung im Mikrowellenherd nach Figur 1, eine vom piezoelektrischen Wandlerelement nach Figur 4 gelieferte Ausgangsspannung, ein Schaltdiagramm einer G-R-Rauschfilterschaltung, die mit dem piezoelektrischen Wandlerelement zur Filterung seiner Ausgangsspannung verbunden ist,

den Zusammenhang zwischen dem gemessenen Gewicht eines Gegenstandes und einem mittleren Wert von Ausgangsspitzenspannungen, ein Schaltdiagramm einer Magnetron-Steuerschaltung innerhalb des Mikrowellenherdes nach Figur 1,

	Fig.	4
25
	Fig.	5
	Fig.	6
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	Fig.	7
35	Fig.	8

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Fig. 9 ein Schaltdiagramm einer Steuereinrichtung

zur Steuerung der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes,

Fig. 10 den Zusammenhang zwischen dem Gewicht eines Gegenstandes und einem mittleren Wert von

Ausgangsspitzenspannungen der Steuereinrichtung nach Figur 9, und

Fig. 11 einen vergrößert dargestellten Querschnitt

durch den Drehtellerbereich eines Mikrowellenherdes mit einer Gewichtsmeßeinrichtung gemäß

einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf einen Mikrowellenherd näher erläutert. Sie kann aber auch in anderen Geräten bzw. Herden zum Einsatz kommen, beispielsweise in einem Mikrowellenherd ohne Drehteller.

In der Figur 1 ist ein mit einem Drehteller ausgestatteter Mikrowellenherd mit einer Gewichtsmeßeinrichtung dargestellt.

Eine Draufsicht auf eine Bodenplatte der Heizkammer des Mikrowellenherdes nach der Figur 1 ist in Figur 2 gezeigt, wobei der Drehteller abgenommen ist. Dagegen zeigt die Figur 3 einen vergrößerten Querschnitt des Drehtellerbereichs des Mikrowellenherdes nach Figur 1.

wie bereits erwähnt, ist ein Drehteller 2 innerhalb einer Heizkammer 1 des Mikrowellenherdes angeordnet. Auf dem Drehteller 2 liegt ein zu erwärmender Gegenstand 2a, beispielsweise ein zu erwärmendes Nahrungsmittel. Der Drehteller 2 selbst liegt auf einer Unterstützungseinrichtung 3. Die ünterstutzungseinrichtung 3 ist dreigabelig ausgebildet und besitzt drei Arme 3a. Mit jedem Ende eines Armes 3a ist eine Rolle 3b drehbar verbunden. Bei Drehung der Unterstützungseinrichtung 3 werden die Rollen 3b mitgedreht und rollen entlang der oberen Fläche der Bodenplatte la der Heizkammer 1. Die Unterstützungseinrichtung 3 wird mit Hilfe eines Drehtellermotors 5 gedreht, der an der unteren Rückseite der Bodenplatte la der Heiz-

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kanuner 1 mit Hilfe eines Winkels 4 befestigt ist. Bei Durchführung eines Heizvorganges kann somit der Drehteller 2 mit Hilfe des Drehtellermotors 5 über die Unterstützungseinrichtung 3 gedreht werden.

Mit der Drehachse des Drehtellermotors 5 ist ein Kupplungselement 6 verbunden. Andererseits ist die Unterstützungseinrichtung 3 mit einem Kupplungsbereich 3c versehen. In diesen Kupplungsbereich 3c ist das Kupplungselement 6 derart einsetzbar, daß bei Drehung des Drehtellermotors

5 die Unterstützungseinrichtung 3 über das Kupplungselement

6 mitgenommen und gedreht wird. Gleichzeitig wird dabei auch der Drehteller gedreht. In diesem Fall laufen die Rollen 3b der Unterstützungseinrichtung 3 entlang derselben Ortskurve auf der oberen Fläche der Bodenplatte la der Heizkammer 1. Diese Ortskurve ist in Figur 2 durch die strichpunktierte Linie 7 angedeutet. Alle Rollen 3b besitzen daher denselben Abstand vom Drehzentrum.

An der Rückseite der Bodenplatte la der Heizkammer 1 befindet sich im Bereich der Ortskurve der Rollen 3b der Unterstützungseinrichtung 3 ein piezoelektrisches Wandlerelement 8. Das piezoelektrische Wandlerelement 8 liegt also in einem Bereich, der von den Rollen 3b durchlaufen wird.

Im oberen Bereich hinter der Heizkammer 1 ist ein Magnetron 9 zur Erzeugung von Mikrowellen angeordnet. Ein Wellenleiter 10 dient zur Einleitung der vom Magnetron 9 erzeugten Mikrowellen in die Heizkammer 1. Die einzelnen Bauelemente des Mikrowellenherdes nach Figur 1, beispielsweise die Heizkammer 1, der Drehteller 2, das Magnetron 9, der Wellenleiter 10, eine nicht dargestellte Heizeinrichtung, ein nicht dargestelltes Kühlgebläse oder dergleichen sind in einem Mikrowellengehäuse 11 angeordnet. Die Heizkammer 1 kann mit Hilfe einer Mikrowellenherdtür 12 verschlossen werden.

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Das bereits erwähnte piezoelektrische Wandlere lenient 8 enthält eine Basiselektrode 8a, eine piezoelektrische Keramik 8b und eine aufgedampfte Elektrode 8c. Die Basiselektrode, die piezoelektrische Keramik 8b und die aufgedampfte Elektrode 8c sind der Reihe nach übereinandergeschichtet angeordnet, wie in Figur 4 dargestellt ist. Dabei liegt das piezoelektrische Wandlerelement 8 an der unteren bzw. rückseitigen Fläche der Bodenplatte la der Heizkammer 1 im Bereich der Ortskurve 7 der Rollen 3b. Das piezoelektrische Wandlerelement 8 liefert somit eine Ausgangsspannung gemäß der Figur 5, wenn eine der Rollen 3b der Unterstützungseinrichtung 3 auf der oberen Fläche der Bodenplatte la und durch den Bereich des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 hindurchrollt, das an der Rückseite der Bodenplatte la im Bereich der Ortskurve 7 angeordnet ist, Basiselektrode 8a und aufgedampfte Elektrode 8c sind dabei mit Drähten 8d verbunden. Die Elektrode 8c kann dabei direkt auf die piezoelektrische Keramik 8b aufgedampft sein.

Das piezoelektrische Wandlerelement 8 ist gemäß Figur 6 mit einem C-R-Rauschfilter verbunden. Dabei liegt in Reihe mit dem piezoelektrischen Wandlere.lement 8 ein Widerstand R, während parallel zu der genannten Reihenschaltung ein Kondensator C angeordnet ist. Der Spitzenwert Vl jedes Ausgangsspannungssignals des piezoelektrischen Wanderelementes wird einer Spitzendetektorschaltung über die C-R-Rauschfilterschaltung zugeführt, die den Widerstand R und den Kondensator C enthält. Die Ermittlung des Spitzenwertes Vl durch die Spitzendetektorschaltung wird mehrmals hintereinander durchgeführt. Die so ermittelten Spitzenwerte können daher gemittelt werden, um einen mittleren Spitzenwert der Ausgangsspannungssignale (Mittelwert der Ausgangsspitzenspannungen) zu erhalten. Dieser mittlere Spitzenwert hängt gemäß einer in Figur 7 dargestellten Beziehung vom Gewicht des zu erwärmenden Gegenstandes auf dem Drehteller 2 ab.

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Im Nachfolgenden wird die Betriebsweise der Spitzendetektorschaltung näher erläutert. Werden die drei Rollen 3b entlang ihrer in Figur 2 dargestellten Ortskurve 7 bei Drehung der Unterstützungseinrichtung 3 bewegt, und läuft eine Rolle 3b durch den Bereich des piezoelektrischen Wandlerelementes 8, das sich an der Rückseite der Bodenplatte la im Bereich der Ortskurve 7 der Rollen 3b befindet, so verändert sich in diesem Bereich die Form der Bodenplatte la der Heizkammer 1 in Abhängigkeit des Gewichts des auf dem Drehteller 2 liegenden Gegenstandes 2a sowie in Abhängigkeit des Gewichts des Drehtellers 2 selbst, wobei die genannten Gewichte auf die Rollen 3b der Unterstützungseinrichtung 3 wirken. Entsprechend dem Gewicht des auf dem Drehteller 2 liegerfden Gegenstandes und dem Gewicht des Drehtellers 2 selbst wird die Bodenplatte la der Heizkammer 1 über die Rollen 3b mehr oder weniger stark beansprucht bzw. verbogen, so daß das piezoelektrische Wandlerelement aufgrund dieserBeanspruchung bzw. Verbiegung der Bodenplatte la die in Figur 5 dargestellte Spannung liefern kann. Diese Spannung gelangt über die bereits genannte Rauschfilterschaltung zu einem Verstärker, um auf einen geeigneten Wert verstärkt zu werden. Der Verstärker kann auch vor der Rauschfilterschaltung liegen. Um den Spitzenwert der Spannung detektieren zu können, können ein Integrator und ein Verstärker mit negativer Rückkopplung (gegengekoppelter Verstärker) verwendet werden. Der detektierte analoge Spitzenwert der Spannung wird dann einem Mikrocomputer 13 zugeleitet. Der analoge Spitzenwert der verstärkten Spannung wird dabei mit Hilfe eines Analog-Digitalwandlers in einen digitalen Wert umgewandelt. Dieser umgewandelte Spitzenwert wird sodann in einem Speicher gespeichert. Der oben beschriebene Vorgang wird entsprechend einer vorbestimmten Anzahl wiederholt. Dann werden die so gespeicherten Spitzenwerte zur Bildung eines mittleren Spitzenwertes gemittelt. Anhand der in Figur 7 dargestellten Beziehung, die ebenfalls in einem Speicher gespeichert sein

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kann, läßt sich somit das Gewicht des auf dein Drehteller 2 liegenden Gegenstandes 2a bestimmen. Die Beziehung gemäß Figur 7 kann dabei zuvor durch einen Eichvorgang aufgenommen werden.

Die Figur 8 zeigt eine Schaltung zur Steuerung des Magnetrons 9 in Abhängigkeit des gemessenen Gewichts des Gegenstandes 2a. Die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 wird über den Rauschfilter und die Spitzendetektorschaltung zum Mikrocomputer 13 geführt. Der Mikrocomputer 13 detektiert nacheinander eine vorbestimmte Anzahl von Ausgangsspitzenspannungswerten und berechnet das Gewicht des Gegenstandes 2a in Abhängigkeit des Mittelwertes der Ausgangsspitzenspannungswerte.

■^5 Nach Messung bzw. Berechnung des Gewichts des Gegenstandes steuert der Mikrocomputer 13 das Magnetron 9 über ein Relais 14 an, um das auf dem Drehteller 2 liegende Objekt zu erwärmen, und zwar unter Berücksichtigung des Gewichts des Objektes. Ein Heizstartschalter ist mit is _t eine Sicherung mit 16 und ein Hochspannungstransformator mit 17 bezeichnet. Primärwicklung des Hochspannungstransformators 17, Heizstartschalter 15, Sicherung 16 und ein Kontakt 14a des Relais 14 sind in Reihe mit einer Wechselspannungsquelle W^:geschaltet. Der Heizstartschalter 15 befindet sich beispielsweise auf der Steuertafel des Mikrowellenherdes an seiner Frontseite.

Wie oben beschrieben, kann die Gewichtsmeßeinrichtung nach der vorliegenden Anmeldung relativ einfach aufgebaut sein. Die Anzahl ihrer Komponenten ist sehr gering, so daß sie leicht montiertbar ist. Liegt das zu erwärmende Objekt 2a beispielsweise auf einem Drehtisch bzw. Drehteller_t so können verschiedene Ausgangssignale des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 aufgrund unterschiedlich belasteter Rollen 3b unabhängig von einer zentralen oder dezentralen Lage des zu messenden Gegenstandes 2a auf dem Drehteller 2 dadurch ausgeglichen werden, daß eine vor-

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bestimmte Anzahl von Ausgangssignalen des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 gemittelt wird. Erst anhand dieses Mittelwertes wird das auf dem Drehtisch 2 liegende Gewicht des Gegenstandes 2a bestimmt. Die Gewichtsmessung ist daher sehr genau.

Statt eines einzelnen piezoelektrischen Wandlerelementes 8 können auch mehrere piezoelektrische Wandlerelemente verwendet werden, um eine noch höhere Meßgenauigkeit zu erzielen. Beispielsweise kann die Anzahl der piezoelektrischen Wandlerelemente 8 der Anzahl der Rollen 3b der Unterstützungseinrichtung 3 entsprechen. Die Rollen 3b brauchen auch nicht entlang derselben Ortskurve zu laufen, bzw. denselben Abstand vom Drehzentrum zu besitzen.

Sie können vielmehr auch entlang unterschiedlicher Ortskurven bewegt werden, wobei ihr Abstand vom Drehzentrum verschieden ist. Unter jeweils einer Ortskurve einer Rolle des Unterstützungselementes 3 kann sich dann ein piezoelektrisches Wandlerelement 8 befinden. Darüber hinaus ist es auch möglich, Drehteller 2 und Unterstützungseinrichtung 3 integral bzw. einstückig auszubilden.

Es ist nicht unbedingt erfordelich, eine dreigabelig ausgebildete Unterstützungseinrichtung 3 zu verwenden.

Die Anzahl der Arme 3a der Unterstützungseinrichtung 3 kann größer als drei sein, um eine höhere Anzahl von Rollen 3b einsetzen zu können. Die piezoelektrischen Wandlerelemente 8 an der Rückseite bzw. Unterseite der Bodenplatte la der Heizkammer 1 können beispielsweise mit Hilfe von Schrauben oder durch einen Kleber mit der Bodenwand la verbunden sein.

Die Ausgangssignale des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 können aufgrund der Befestigung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 an der Rückseite der Bodenplatte la der Heizkammer 1 und aufgrund der Ausbildungsform des piezoelektrischen Wandlerelements 8 selbst von Fall zu Fall

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schwanken. Diese Schwankungen müssen berücksichtigt werden, um eine hohe Genauigkeit bei der Gewichtsmessung zu erzielen. Mit Hilfe der genannten Steuereinrichtung für die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 lassen sich derartige Schwankungen ausgleichen.

Ein Schaltdiagramm der genannten Steuereinrichtung zur Steuerung der Ausgangsspannung eines piezoelektrischen Wandlerelementes 8 ist in Figur 9 dargestellt. Zwischen zwei Elektroden des piezoelektrischen Wandlerelementes liegt ein einstellbarer Widerstand 21 (VR). Dieser Widerstand 21 liegt praktisch parallel zum piezoelektrischen Wandlerelement 8 und befindet sich im Bereich der nicht dargestellten Steuertafel des Mikrowellenherdes. Der Widerstandswert des variablen Widerstandes 21 kann somit leicht verändert werden. Wird der Widerstandswert des variablen bzw. einstellbaren Widerstandes 21 von einem hohen Widerstandswert auf einen geringen Widerstandswert abgesenkt, so ändert sich die Beziehung zwischen dem Gewicht

2Q des Gegenstandes 2a und der Ausgangspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 gemäß dem Diagramm in Figur 10. In diesem Fall tritt ein Übergang von der Linie A zur Linie B auf. Die Linie A gilt für größere Widerstandswerte des Widerstandes 21, während die Linie B für kleinere Widerstandeswerte des Widerstandes 21 gilt. Da somit die Beziehung zwischen dem Gewicht des Gegenstandes 2a und der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 verändert werden kann, lassen sich auch Schwankungen des Ausgangssignals des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 reduzieren. Da der einstellbare Widerstand 21 der Steuereinrichtung zur Steuerung der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 an der Steuertafel des Mikrowellenherdes angebracht ist, kann der Widerstandswert des Widerstandes leicht von Hand eingestellt werden. Die Steuertafel liegt an der Vorderseite des Mikrowellenherdes und umfaßt einen Heizzeitschalter zur Einstellung einer gewünschten Heizzeit, einen

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Temperaturauswahlschalter zur Einstellung einer gewünschten Heiztemperatur , und den bereits erwähnten Heizstartschalter 15. Darüber hinaus können selbstverständlich auch noch andere Steuereinrichtungen im Bereich der Steuertafel angeordnet sein. Eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Ausgangssignals des piezoelektrischen Wandlerelementes 8,die nur den einstellbaren Widerstand 21 enthält, der parallel zum piezoelektrischen Wandlerelement 8 liegt, kann mit relativ geringen Kosten hergestellt werden.

Wie bereits erwähnt, kann das piezoelektrische Wandlerelement 8 beispielsweise mit der Rückseite der Bodenplatte la der Heizkammer 1 verklebt sein. Demgemäß kann die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 in Abhängigkeit der Menge des Klebstoffes oder des Klebstoffzustandes zwischen dem piezoelektrischen Wandlerelement 8 und der Bodenplatte Ib schwanken. Hierdurch kann unter Umständen eine Genauigkeitsverminderung bei der Gewichtsmessung eintreten. Um dies zu vermeiden, wird das piezoelektrische Wandlerelement 8 gegen die Rückseite der Bodenplatte la der Heizkammer gedrückt, wie in Figur 11 dargestellt ist. Die Figur 11 zeigt dabei einen vergrößerten Querschnitt im Bereich des Drehtellers 2 des Mikrowellenherdes sowie im Bereich des piezoelektrischen Wandlerelementes 8.

Zur Anordnung bzw. Befestigung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 an der Rückseite der Bodenplatte la der Heizkammer 1 dient ein Befestigungselement 18 aus Metall. Das Befestigungselement 18 besitzt einen Flansch 18c und eine von dem Flansch 18c umgebene Öffnung 18a. Der Flansch 18c besitzt Öffnungen bzw. Gewindebohrungen zur Aufnahme von Schrauben 20. Die Öffnung 18a ist größer als das piezoelektrische Wandlerelement 8. Der Rand dieser Öffnung liegt an der rückseitigen Fläche der Bodenplatte la der Heizkammer 1 im Bereich der Ortskurve der Rollen 3b an. Beispielsweise kann das Befestigungselement 18 mit

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der Bodenplatte la durch Punktschweißung verbunden sein. Ein Druckglied 19, das beispielsweise ringförmig ausgebildet ist, dient zum Andrücken des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 gegen die Bodenplatte Ib, wobei das piezoelektrische Wandlerelement 8 innerhalb der Öffnung 18a liegt. Das Druckglied 19 besitzt eine zentrale Öffnung 19a. Die Ränder dieser zentralen öffnung 19a erstrecken sich in Richtung der Bodenplatte la, um einen Druck auf das piezoelektrische Wandlerelement 8 auszuüben.

ig Die Befestigung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 wird nachfolgend genauer beschrieben. Nachdem das piezoelektrische Wandlerelement 8 in die Öffnung 18a des Befestigungselementes 18 eingesetzt worden ist, das mit der Bodenplatte Ib fest verbunden ist, wird das Dr.uckglied 19 am Befestigungselement 18 mit Hilfe der Schrauben 20 fixiert. Dabei wird das Druckglied 19 durch die Schrauben 20 in Richtung des Befestigungselementes 18 gezogen, so daß das Druckglied 19 gleichzeitig einen Druck auf das piezoelektrische Wandlerelement 8 ausübt, um dieses gegen die Bodenplatte la zu drücken. Durch den umgebogenen bzw. in Richtung der Bodenplatte la weisenden Rand des Druckgliedes 19 wird das piezoelektrische Wandlerelement 8 mit konstantem Druck gegen die Bodenplatte la im Bereich der Orstkurve der Rollen 3b gedrückt, die auf der oberen bzw. gegenüberliegenden Fläche der Bodenplatte la der Heizkammer 1 entlang rollen. Aufgrund des Randes der Öffnung 19a des Druckgliedes 19 wird erreicht, daß eine

schädliche
Ausgangsspannung ohneVSchwankungen erzeugt werden kann, wenn auf das piezoelektrische Wandlerelement 8 eine Kraft bzw. mechanische Spannung in Abhängigkeit des Gewichts des zu erwärmenden Objektes 2a wirkt. Die- Kraft kann dabei auch über den Rand der Öffnung 19a des Druckgliedes 19 auf das piezoelektrische Wandlerelement 8 übertragen werden. Die genannte Andruckeinrichtung aus den Elementen 18, 19 und 20 ist leicht montierbar und gewährleistet eine sichere Befestigung des piezoelektrischen Wandlerelementes

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8 auch bei sehr großen Lastwechselzahlen.

Wie bereits oben beschrieben, laufen die Rollen 3b der Unterstützungseinrichtung 3 des Drehtellers 2 auf der oberen Fläche der Bodenplatte la der Heizkammer 1 entlang.

Wenigstens ein piezoelektrisches Wandlerelement 8 ist an der Unterseite der Bodenplatte la im Bereich der Bahn b?:w. Ortskurve der Rollen Sb angeordnet. Dieses piezoelektrische Wandlerelement 8 spricht daher auf mechanische Kräfte bzw. Spannungen an, die aufgrund der Rollen 3b erzeugt werden, wenn diese oberhalb des piezoelektrischen Wandlerelementes auf der Bodenplatte la entlang rollen. Die vom piezo- . elektrischen Wandlerelement 8 gelieferte Spannung wird also dann gemessen, wenn sich die Rollen 3b auf der oberen Fläche der Bodenplatte la drehen. Aufgrund der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 kann das Gewicht des Gegenstandes 2a auf dem Drehteller 2 exakt bestimmt bzw. gemessen werden. Hierbei kann selbstverständlich auch das Gewicht des Drehtellers 2, der Unterstützungseinrichtung 3 und das der Rollen 3b berücksichtigt bzw. vom Gesamtgewicht abgezogen werden. Der Aufbau der Gewichtsmeßeinrichtung ist im Vergleich zu einer konventionellen Gewichtsmeßeinrichtung relativ einfach., da eine geringere Anzahl von Komponenten vorhanden ist. Die Gewichtsmeßeinrichtung nach der vorliegenden Anmeldung läßt sich somit relativ billig herstellen.

Kann mit Hilfe einer Steuereinrichtung die Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 verändert werden, 0 so lassen sich darüber hinaus Schwankungen der Ausgangsspannung des piezoelektrischen Wandlerelementes 8 reduzieren. Auf diese Weise ist ein Abgleich zwischen mehreren piezoelektrischen Wandlerelementen 8 unterhalb der Bodenplatte la der Heizkammer 1 möglich. Das Gewicht des Gegenstandes 2a auf dem Drehteller bzw. Drehtisch 2 kann daher mit Hilfe der Gewichtsmeßeinrichtung nach der

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-19-vorliegenden Anmeldung exakt bestimmt werden.

Wie bereits erwähnt, kann das piezoelektrische Wandlerelement 8 mit Hilfe eines Klebers an der rückseitigen Fläche der Bodenplatte la der Heizkammer 1 befestigt sein. Es ist aber auch möglich, das piezoelektrische Wandlerelement 8 mit Hilfe eines Druckgliedes 19 gegen die rückseitige Fläche der Bodenplatte la der Heizkammer 1 zu pressen.

Claims

TER MEER-M ULL E R-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl. Ing. H. Steinmeister Dipl. Ing. R E. Müller Artur Ladpheck Stm«? 51 Mauerkircherstrasse 45 Artur-Ladebeck-Strasse 51 D-8OOO MÜNCHEN 80 D-4800 BIELEFELD 1 2737/GER/MR/H Mü/ür/b 26. November 1985 SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka 545, Japan Piezoelektrische Gewichtsmeßeinrichtung Priorität: 27. November 1984, Japan, Ser.No. 59-180511 (U) 14. Dezember 1984, Japan, Ser.No. 59-190657 (U) 28. Dezember 1984, Japan, Ser.No. 59-197514 (U) PATENTANSPRÜCHE

1. Gewichtsmeßeinrichtung, gekennzeichnet durch

- ein piezoelektrisches Wandlerelernent (8) zur Lieferung einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit des Gewichtes eines Gegenstandes (2a), und durch

- eine mit dem piezoelektrischen Wandlerelement (8) verbundene Detektoreinrichtung zur Bestimmung des Gewichtes des Gegenstandes (2a) auf der Grundlage der vom piezoelektrischen Wandlerelement (8) gelieferten Au s gangs spannung.

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2. Gewichtsmeßeinrichtung für ein Kochgerät, mit einer Aufnahmeeinrichtung (2,3) zur Aufnahme eines zu erwärmenden Gegenstandes bzw. Nahrungsmittels, und mit einem Grundelement (la) zur Lagerung der Aufnahmeeinrichtung (2,3), gekennzeichnet durch

- ein in der Nähe des Grundelementes (la) angeordnetes und von der Aufnahmeeinrichtung (2,3) beaufschlagbares piezoelektrisches Wandlerelement (8) zur Lieferung einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit des Gewichtes des Gegenstandes (2a),

- eine mit dem piezoelektrischen Wandlerelement (8) verbundene Detektoreinrichtung zur Messung der von dem piezoelektrischen Wandlerelement (8) gelieferten Ausgangsspannung, und durch

- eine mit der Detektoreinrichtung verbundene Gewichtsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Gewichts des Gegenstandes (2a) auf der Grundlage einer von der Detektoreinrichtung gelieferten Ausgangsspannung.

3. Gewichtsmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Aufnahmeeinrichtung (2,3) innerhalb einer Kochkammer (1) des Kochgerätes sowie auf der Kochkammer-Bodenwand (la) angeordnet ist,

- die Aufnahmeeinrichtung (2,3) drehbar sowie mit Rollen (3b) verbunden ist, die bei Drehung der Aufnahmeeinrichtung (2,3) auf der Bodenwand (la) entlangrollen und diese mechanisch verspannen, und daß

- das piezoelektrische Wandlerelement (8) an der Unterseite der Bodenwand (la) im Bereich des Rollweges

(7) wenigstens einer Rolle (3b) angeordnet ist.

4. Gewichtsmeßeinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit dem piezoelektrischen Wandlerelement (8) verbundene Steuereinrichtung zur Einstellung der vom piezoelektrischen Wandlerelement (8) gelieferten Ausgangsspannung.

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5. Gewichtsmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine» parallel zum piezoelektrischen Wandlerelement (8) geschalteten widerstand (21) umfaßt.

6. Gewichtsmeßeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinrichtung bzw. Widerstand von außen einstellbar sind.

Gewichtsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (2,3) einen Drehteller (2) zur Aufnahme des Gegenstandes (2a) und eine Unterstützungseinrichtung (3) zur Lagerung des Drehtellers (2) umfaßt, und daß die Unterstützungseinrichtung (3) mit den Rollen (3b) und mit einem Antriebsmotor (5) verbunden ist.

8. Gewichtsmeßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungseinrichtung (3) mehrere radial verlaufende Arme (3a) besitzt, an deren Enden jeweils eine Rolle (3b) drehbar befestigt ist, und daß die Unterstützungseinrichtung (3) in ihrem Zentrum eine Kupplungsöffnung (3c) aufweist, in die ein mit dem Antriebsmotor (5) verbundenes Kupplungsglied (6) einführbar ist.

9. Gewichtsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Wandlerelement (8) mit der Unterseite der Bodenwand (la) verklebt ist.

10. Gewichtsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Wandlerelement (8) mittels einer Druckeinrichtung (18,19,20) gegen die Unterseite der Bodenplatte (la) gepreßt wird.

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11. Gewichtsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Wandlerelement (8) eine Basiselektrode (8a), eine piezoelektrische Keramik (8b) und eine aufgedampfte Elektrode (8c) enthält, und daß diese Elemente (8a-8c) der Reihe nach aufeinandergeschichtet sind.

12. Gewichtsmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Wandlerelement (8) mit einem Rauschfilter verbunden ist, der einen Widerstand (R) und einen Kondensator (C) enthält.