EP3997961A1 - Haushalts-mikrowellengerät mit modenvariationsvorrichtung - Google Patents

Haushalts-mikrowellengerät mit modenvariationsvorrichtung

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EP3997961A1
EP3997961A1 EP20737166.7A EP20737166A EP3997961A1 EP 3997961 A1 EP3997961 A1 EP 3997961A1 EP 20737166 A EP20737166 A EP 20737166A EP 3997961 A1 EP3997961 A1 EP 3997961A1
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EP
European Patent Office
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microwave
points
appliance
household
mode variation
Prior art date
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Application number
EP20737166.7A
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English (en)
French (fr)
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EP3997961B1 (de
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Sebastian Sterz
Markus Kuchler
Kerstin RIGORTH
Matthias Vogt
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Publication date
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Publication of EP3997961B1 publication Critical patent/EP3997961B1/de
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    • H05B6/66—Circuits
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
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    • H05B6/74—Mode transformers or mode stirrers

Definitions

  • the invention relates to a household microwave appliance, having a cooking chamber that can be acted upon by microwaves, at least one mode variation device which is set up to change a field distribution of the microwaves in the cooking chamber, and at least one microwave leakage sensor for detecting from the cooking chamber emerging microwave leakage radiation, wherein the household microwave appliance is set up to vary setting values of the at least one mode variation device.
  • the invention also relates to a method for operating a household microwave appliance, in which a cooking space is exposed to microwaves and setting values of at least one mode variation device which is set up to change a field distribution of the microwaves in the cooking space are varied.
  • the invention is particularly advantageously applicable to stand-alone microwave devices and to combination devices such as
  • microwave household appliances To measure microwave leakage radiation emerging from a cooking space in order to protect a user.
  • the field strengths of the microwave radiation are measured inside the device housing or on a door that closes the cooking space and checked for compliance with a limit value. If this limit value is exceeded, an appliance malfunction can be assumed and the operation of the microwave household appliance is stopped for safety reasons.
  • EP 2 148 553 A1 discloses a method for detecting the microwave leakage radiation by a microwave sensor device arranged between a cooking chamber wall and a housing.
  • a time curve of the detected microwave leakage radiation is stored for a time interval by a storage device which is connected to the microwave sensor device and is checked for exceeding threshold values. It is also described how one or more microwave sensors are placed in areas of openings in the cooking space wall.
  • EP 2 152 047 A1 discloses a safety device for detecting leakage radiation in a cooking device with a microwave function and a cooking device with such a term safety device.
  • the safety device comprises at least one microwave sensor which comprises a probe in which an alternating current can be induced by leakage radiation, or which is suitable for tapping alternating currents that are induced in other objects by leakage radiation.
  • the sensor also includes a fuse through which the alternating current is passed.
  • the safety device comprises a device which is suitable for switching off a microwave source of the cooking appliance as soon as the safety device trips.
  • DE 2 029 559 A1 discloses a safety device against the escape of radiation from microwave devices, with at least one gas tube responding to microwaves being used, which is arranged in the vicinity of the zone of a possible radiation exit and electrically connected to the control circuit of a controlled semiconductor diode. is switched, which in turn is in the feed circuit of a relay, the excitation of which causes the electrical feed circuit of a microwave generator to open.
  • DE 195 37 755 A1 discloses a microwave oven, especially for a laboratory, with a heating chamber surrounded by a housing, into which microwaves can be coupled and which is accessible through a closable access opening, a microwave sensor in the area of a gap emanating from the heating chamber of the housing is arranged so that when microwave radiation exceeding a certain value enters or passes through the gap, the sensor activates the emission of a warning signal or switches off the microwave exposure to the heating chamber.
  • a cooking chamber can be viewed approximately as a cavity resonator. Therefore, there is a finite number of microwave field distributions determined by the geometry of the cooking chamber (which can also be referred to as "modes” or “mode images”). Typical microwave field distributions are spatially inhomogeneous and have one or more partial areas with increased microwave power or energy (so-called "hot spots”). The transition from one fashion image to another is typically not continuous, but largely discrete.
  • US 2008/0302958 A1 describes an indicator object in the form of a so-called “lightboard” with a plurality of light sources which are arranged in a distributed manner and can be excited to glow by microwaves. In each case, however, an object (sensor, indicator object) is brought into the interior of the cooking chamber for this purpose.
  • a rotary antenna via which microwaves are radiated into the cooking space, or a mode stirrer with a fixed angle are often used to uniformize the microwave field distribution in a product to be heated and thus to avoid static hotspots in the product - speed rotated. This leads to an angle-dependent change in the microwave field distribution in the cooking space.
  • the rotation of a rotary antenna can also change the operating frequency of the magnetron due to what is known as “load pulling”, which in general can also lead to a drastic change in the mode pattern.
  • a turntable on which the material to be heated is placed can be rotated at a fixed, predetermined angular speed.
  • FIG. 7 schematically shows a dependency of a microwave field distribution or a mode image on an angular position or a rotation angle f of a rotary antenna in degrees for a correspondingly equipped microwave domestic appliance.
  • a household microwave appliance having a cooking space that can be acted upon by microwaves, at least one mode variation device which is set up or intended to change a field distribution of the microwaves in the cooking space, and at least one microwave leakage sensor for detection of microwave leakage radiation emerging from the cooking space, the household microwave appliance being set up to vary setting values of the at least one mode variation device and, based on the amount of measurement data of the detected microwave leakage radiation resulting from the variation, at least one working point of the at least define a mode variation device.
  • This household microwave device advantageously makes it possible, by means of a cost-effective structure and within a very short time, to determine which setting values of the at least one mode variation device correspond to the same or practically the same microwave field distributions or mode images. Analogously, it is possible to systematically determine the setting parameters associated with all possible mode images. As a result, the total available basic set of setting values of the at least one mode variation device can advantageously be reduced to a subset of operating points that is significantly smaller in their actual control, with the operating points being able to be selected in such a way that each operating point leads or belongs to a different mode map . This in turn makes it possible to avoid temporal inequalities in the generation of different mode images in a particularly simple manner.
  • operating parameters can in turn be adapted in order to operate the microwave device in an improved manner.
  • operating parameters, in particular operating points, of an operating sequence of a household microwave appliance can be adapted as a function of a measurement of a change in leakage radiation.
  • the household microwave appliance has a cooking space with a loading opening, typically on the front, which can be closed by means of a microwave-tight door.
  • the household microwave appliance also has a microwave generator such as a Magnetron or a semiconductor-based microwave generator.
  • the microwave generator is advantageously inverter-controlled.
  • the microwaves generated by the microwave generator can be coupled into the cooking space, e.g. directly or via a wave guide. It is a further development that the household microwave appliance has a rotary antenna for coupling the microwaves into the cooking space.
  • the household microwave device can be an independent microwave device, the energy of which for treating items located in the cooking space is only provided by the microwaves.
  • the household microwave appliance can, however, also be a combination appliance which, in addition to the microwave generator, has at least one further energy source for treating the items in the cooking space, e.g. a heat source such as at least one resistance heating element.
  • the combination device can be, for example, an oven with additional microwave functionality or a microwave device with an additional oven function.
  • the cooking space is delimited by a cooking space wall, which can have leakage openings such as feed-through openings, e.g. for cables, the rotary antenna, etc., through which the microwave leakage radiation through the cooking space wall into the appliance. can kick.
  • Microwave leakage radiation is understood to mean, in particular, microwave radiation emerging from the cooking space when the cooking chamber door is closed.
  • a mode variation device can in particular be understood to mean a device which can be set on the device side and which is suitable or provided for bringing about noticeably different field distributions of the microwaves in the cooking space as a function of its setting values. Two or more setting values thus lead to two or more different microwave field distributions. The microwave field distribution in the cooking space can therefore be changed by changing the setting values. It is not excluded that two or more different setting values lead to the same or practically the same microwave field distributions or mode patterns. In individual cases depending, for example, on the type of loading of the cooking space, it is also possible that all setting values of at least one mode variation device lead to the same or practically the same microwave field distributions.
  • the type of at least one microwave leakage sensor is basically not restricted. Consequently, there can also be several leakage sensors that are of different or the same type (e.g. detection method). If there are several leakage sensors, a spatially resolved detection of the microwave leakage radiation is made possible. However, to determine the switchover points, only the strength of the total microwave leakage radiation can be determined.
  • the setting values of the at least one mode variation device can be varied, for example, by setting all possible combinations of the setting values of all setting parameters. Measurement data can then correspond to multi-dimensional tuples of setting values for different setting parameters.
  • An “operating point” can be understood to mean, in particular, a certain value or, in the multi-dimensional case, a certain value tuple of the at least one mode variation device, to which the at least one mode variation device can be specifically set or is set in order to operate the domestic microwave appliance . It is an embodiment that the household microwave device is set up to determine the switchover points
  • Moving through a setting range includes, in particular, setting several setting values in succession, in particular all setting values, of a possible or predetermined value range of at least one setting parameter, which is referred to as the “setting range”.
  • Characteristic properties are understood to mean, in particular, points or areas of the measured curve from which the operating points can be determined particularly clearly or reliably.
  • a change in a mode pattern can be determined or ascertained using at least one characteristic property, that is, such a point correlates with a change in a mode pattern.
  • a retention of a mode image can be determined or ascertained using at least one characteristic property, that is, such a point correlates with a stable mode image.
  • Characteristic properties can occur at points or areas of the curve where there is a particularly strong change in the measured microwave strength. However, this is not mandatory, and characteristic properties that are indicative of a change in the model image can, for example, also be derived from a wide range of curves (for example an angular range of 100 ° or greater). It is thus possible that a continuous transition between different mode images while passing through an adjustment range of at least one mode variation setting direction occurs. This is then characterized, for example, by a long flank with an almost constant slope in the curve.
  • the at least one characteristic property includes the presence of switchover points at which a significant change in the field distribution occurs, and that the household microwave appliance is set up to set operating points of the at least one mode variation device so that they are outside the switchover points . This ensures that different mode images are reliably generated.
  • the fact that a significant or strong change in the field distribution occurs can in particular include that at or in the area of a switchover point there is a change between different mode images.
  • a mode image remains at least largely the same between two adjacent switchover points, e.g. with regard to the number and spatial location of hotspots. Fluctuations in a mode image between adjacent switchover points can then include, for example, changes in the relative field strength and / or expansion of the hotspots.
  • the switchover values are therefore setting values of the at least one mode variation device in which a noticeable change in the field distribution occurs, in particular a rapid change between two mode images.
  • an operating point lies outside the switchover points includes in particular that there is a sufficient value difference between the operating point on the one hand and the nearest or adjacent switchover points (e.g. a next smaller switchover point and a next larger switchover point).
  • the switching points are determined from turning points of the curve. This can in particular be implemented in such a way that the turning points belonging to the switchover points are determined from extreme points of a first derivation of the curve of the measured values. It is an alternative or additional embodiment that the characteristic properties include extreme and / or terrace points of the curve and the household microwave device is set up to define the extreme and / or terrace points as working points of the at least one mode variation device. This has the advantage that the operating points can be determined directly from points on the curve or derivatives thereof and not indirectly from a relationship to switchover points.
  • characteristic properties of the curve of the curve can be determined with the aid of conventional curve evaluations or curve discussions.
  • Characteristic points as zeros, zeros of a slope, maxima / minima, maxima / minima of a slope, turning points, terrace points, etc. of the measurement curve or any derivatives can be determined.
  • the household microwave appliance is set up to redetermine the operating points at the beginning of each microwave operating sequence, e.g. a microwave cooking sequence. This determination can also be referred to as an "initial scan". In this way, a particularly precise and reliable determination of the operating points is achieved. An initial scan typically only takes a few seconds.
  • the operating points can be carried out once for respective operating procedures and / or cooking parameters such as a type of food (e.g. pizza) etc. and then stored and then retrieved from a data memory for the same or similar operating procedures and / or cooking parameters.
  • a type of food e.g. pizza
  • the operating points are only determined every nth time for the same or similar operating sequences and / or cooking parameters. This has the advantage that changes in the assignment of mode images to setting values can be taken into account.
  • precisely one working point is specified for a specific mode image, that is to say that several working points are not specified for each mode image. It is a further development that no working point is specified for at least one mode image, for example because the neighboring switchover points are too close to one another. It is a further development that the household microwave appliance is set up to set the operating points during a microwave operating sequence with the same time proportions. In this way, a particularly uniform microwave field distribution is achieved over the duration of the microwave operating sequence. This development can be implemented, for example, in that the desired operating points are set cyclically one after the other and held for the same period of time.
  • the at least one mode variation device has or is at least one device from the group of rotary antenna, mode stirrer (also referred to as “stirrer”), turntable and / or microwave generator.
  • mode stirrer also referred to as “stirrer”
  • turntable and / or microwave generator.
  • These devices have the advantage that their adjustment can result in a particularly noticeable change in the field distribution.
  • At least the turntable, the rotary antenna and the (rotatable) mode stirrer are even specifically intended to change the field distribution, typically by changing their rotational or angular position.
  • the rotary antenna, the mode stirrer and the rotary plate have, as mode-influencing setting parameters, in particular at least one angle of rotation f that can be adjusted within a range of rotation angles.
  • the usable angle of rotation range can e.g. [0 °; 180 °] or [0 °; 360 °].
  • the rotary antenna can in particular be rotatable.
  • the rotary antenna and / or the mode stirrer can also include other mode-influencing setting parameters such as their height position along their axis of rotation and / or a relative angular position of two wings or blades to one another about an axis of rotation of the rotary antenna.
  • the microwave generator in particular if it is in the form of a semiconductor-based microwave generator, has, as a mode-influencing setting parameter, in particular the microwave frequency of the microwaves generated by it.
  • the phase shift between the feed paths can also be used as a setting parameter.
  • leakage radiation can be measured at any point when the door is closed.
  • the at least one microwave leakage sensor is set up to measure a microwave leakage radiation passing through a cooking chamber wall.
  • the at least one microwave leakage sensor is designed to measure microwave leakage radiation passing through a door gap between a housing flange and a door that closes the cooking chamber.
  • the at least one microwave leakage sensor comprises or has at least one sniffer line that is laid or is present outside the cooking space.
  • a "sniffer line” is understood to mean an electrically conductive, in particular metallic, line (e.g. a conductor track, wire, cable, etc.) into which electrical currents can be induced by microwaves.
  • At least one sniffer line is connected to an evaluation circuit of the microwave leakage sensor, the evaluation circuit being designed for the quantitative measurement of a variable of alternating currents induced in the at least one sniffer line connected to it.
  • the sniffer line can advantageously have a great length and be laid in various ways in the household microwave device.
  • electrical currents from different leakage points can be induced in a sniffer line at the same time, so that the sniffer line has a position-integrating effect. It has been shown that the switchover points can advantageously also be determined with high accuracy in this case.
  • a sniffer line can be used, which leads past all selected leakage points. This has the advantage that the switchover points can be determined using only a single sniffer line.
  • the evaluation circuit can be arranged remotely from sources of leakage radiation in areas of the household microwave device that are not subject to much thermal, chemical and / or electromagnetic stress.
  • the sniffer Lines are noticeably more resistant and can easily pass through thermally and chemically stressed (eg hot and / or humid) areas.
  • the evaluation circuit is set up in particular to determine the strength of a microwave-induced current induced in the at least one sniffer line, which is a measure of the strength of the leakage or leakage rate.
  • the evaluation circuit can have one or more electrical and / or electronic components and / or functional units such as capacitors, resistors, processors (e.g. microcontrollers, ASICs, FPGAs), rectifiers, A / D converters, etc.
  • an evaluation circuit can be connected to precisely one sniffer line and therefore only evaluate this sniffer line or determine the strength of a microwave-induced current in this sniffer line. It is an alternative development that an evaluation circuit is connected to several sniffer lines. In this case, several sniffer lines can be evaluated jointly by the evaluation circuit. The joint evaluation enables a particularly simple and inexpensive detection device to be provided. The covered or detectable detection area can also be enlarged as a result, so that the evaluation unit can respond earlier when the mode is switched.
  • several sniffer lines can be brought together electrically for this purpose and connected to the evaluation circuit at a common node. Alternatively, several sniffer lines can be evaluated individually using the same evaluation circuit, e.g. at different times or in parallel. The individual evaluation enables an improved localization of one of the mode changes.
  • the household microwave device can have several evaluation circuits, each connected to a sniffer line, for example. These can be arranged distributed over the household microwave device.
  • At least one sniffer line has or performs at least one further function, at least in sections.
  • an electrical line that is already present for a different purpose can also be used as a sniffer line.
  • a line having the at least one further function would thus also be present in the device if it were not used to detect the microwave leakage.
  • This has the advantage that for this sniffer line no separate electrical line is required to detect a leakage of microwaves. This in turn advantageously enables a particularly cost-effective structure.
  • the at least one further function comprises a power supply function for supplying at least one electrical consumer of the household microwave device with electrical energy and / or a data transmission function.
  • at least one sniffer line is also a power supply line for at least one electrical consumer and / or a data transmission line.
  • the ("load") current used to operate the consumer can be a direct current or an alternating current.
  • Such sniffer lines have the advantage that they are typically designed to be the same over their length and / or have a defined, particularly low electrical resistance. As a result, particularly precise and reliable detection or evaluation of the alternating currents induced therein by microwaves can be achieved.
  • sniffer lines typically connect functional units to one another, which are located in room areas of the household microwave appliance that are not exposed to much thermal and / or chemical and / or electromagnetic stress. Consequently, the evaluation circuit can also be arranged with little or no adaptation effort on end sections of the sniffer lines in these areas.
  • the at least one electrical consumer comprises a heating element, a light generating device, a motor, a power supply device and / or electronics (for example a control board) etc.
  • the heating element can For example, a resistance heating element for heating the cooking space or an evaporator.
  • the light generating device can, for example, be or have a lamp or other lighting device, for example for illuminating the cooking space, operating elements or decorative elements.
  • the motor can be, for example, a motor for moving a rotary antenna, a roasting spit, a fan, a flap (eg a vapor flap), a turntable, a cooking chamber door, a pump, etc.
  • the at least one electrical consumer is not restricted to this and can be any other consumer such as a control panel or component thereof, a camera, a communication module (for example a WLAN or Ethernet module), etc.
  • At least one sniffer line has at least one data transmission function and is connected to at least one functional unit of the device that does not represent an electrical consumer, for example with a sensor, a reed contact or other magnetic switch, etc.
  • the functional unit that does not consume electricity is a sensor, for example a temperature sensor, especially a temperature sensor.
  • sensors that represent electrical consumers for example oxygen sensors in the form of lambda probes that have a heating element. If the functional unit that does not represent an electrical consumer is a reed contact, in one variant this could only switch signal levels (e.g. a microcontroller evaluates the switching status), in another variant e.g. an excitation current of a relay coil.
  • the cabling of both reed contacts would be suitable sniffer lines.
  • An electrical line can also be set up or used as a sniffer line, which is used both for power supply and for data transmission, e.g. by modulating a power supply signal with a data signal.
  • an electrical consumer can be connected both to a dedicated power supply line and to a dedicated data line, one or more of which can serve as a sniffer line.
  • At least one sniffer line has at least one section, the shape and / or position of which is determined (only) by the function of the sniffer line for detecting the microwave leakage radiation.
  • This section therefore does not contribute to the implementation of the further function of the sniffer line or can change itself even (even if typically only slightly) have a negative effect on it.
  • the advantage of such a section is that it is shaped and / or relocated for improved detection of microwave leakage radiation and thus enables its particularly reliable detection.
  • the section can for example be placed through or around areas of openings in a cooking chamber wall. Due to the increased length, its ohmic resistance is increased, but this need only have a negligibly small or practically no effect on its power line and / or data transmission function.
  • the section can also be twisted (for example, meander-shaped).
  • At least one sniffer line has a length of at least 800 mm, in particular of at least 1000 mm, in particular of at least 1500 mm, in particular of at least 2000 mm.
  • Such a long length has the advantage that as many / large areas as possible inside the housing of the household microwave device can be covered with a sniffer line and locally distributed sources of leakage radiation can be sensed or detected with a small number of sniffer lines.
  • the microwave detection device it is also possible for the microwave detection device to have at least one sniffer line which has no further signal-conducting (i.e. no current and / or data-conducting) function, in particular no further function.
  • a sniffer line is therefore only laid for the purpose of detecting microwave-based induction.
  • Providing a sniffer line has the advantage that it can be laid in the device in a particularly variable manner, e.g. because it is functionally connected to the evaluation circuit at one end, but the other end is a freely positionable end.
  • Such a sniffer line can be, for example, a wire, a cable, a conductor track applied to a substrate, etc.
  • the household microwave device can consequently be designed in such a way that the evaluation circuit is connected to at least one sniffer line, which also fulfills at least one further function, and / or to at least one sniffer line without a dedicated further function.
  • At least one evaluation circuit is an independent component of the household microwave appliance, is arranged separately from a control device and is connected to the control device via at least one signal line. That is.
  • the evaluation circuit can in particular provide information about the strength of the microwave-induced alternating current.
  • the output signal or the output information can be in analog or digital form.
  • the output signal or the output information can be used by the control device to assess whether at least one action associated with the strength of the leak rate should be triggered, as will be described in more detail below.
  • the evaluation circuit is integrated in a control device of the household microwave appliance.
  • This has the advantage that the evaluation circuit is accommodated in a space which is particularly well suited or provided for accommodating electrical and / or electronic components.
  • the control device is accommodated in a specially protected compartment, compartment or compartment that is, for example, thermally insulated and / or ventilated to cool the evaluation unit.
  • the signal paths between the evaluation circuit and the control device are particularly short and therefore not susceptible to interference.
  • the output signals or output information can be passed directly to a processor (e.g. a microcontroller, FPGA, ASIC, etc.) of the control device.
  • the control device typically has several electrical lines (power supply lines and / or data lines) leading to consumers, so that the positioning of the evaluation circuit on the control device enables particularly short distances from the at least one sniffer line to the evaluation circuit .
  • the evaluation circuit is integrated into the control device of the household microwave device in such a way that it is an independent structural unit (e.g. has its own circuit board or circuit board) that is attached to the circuit board or circuit board of the control device, e.g. by soldering (en), a slot, etc.
  • the evaluation circuit is integrated into the control device of the household microwave appliance in such a way that a circuit board of the control device is equipped with the components of the evaluation circuit. It is a further development that the evaluation circuit is functionally integrated in the control device to the extent that a processor of the control device also takes over the evaluation of the sniffer line (s). Advantageously, there is then no longer any need for a separate or separately manufactured evaluation circuit.
  • the evaluation circuit is connected to the at least one sniffer line via at least one conductor track on a circuit board of the control device.
  • a sniffer line is led to the circuit board and connected there to the conductor track, e.g. by soldering points, terminals, plugs, etc.
  • the evaluation circuit is connected to the at least one sniffer line via a coupling capacitor.
  • This has the advantage that the sniffer line is galvanically isolated from the evaluation circuit, but AC signals can be transmitted through the coupling capacitor.
  • the coupling capacitor thus achieves a DC voltage separation between the sniffer line and the evaluation circuit.
  • one connection of the coupling capacitor is electrically connected to at least one sniffer line and the other connection is electrically connected to the evaluation circuit.
  • the coupling capacitor can also represent part of the evaluation circuit.
  • the coupling capacitor is a component of a high-pass filter.
  • the coupling capacitor together with a particularly grounded ohmic resistor forms the high-pass filter.
  • the resistance can be a component of the evaluation circuit, for example its input resistance.
  • the high-pass filter additionally has a resistor connected to the coupling capacitor, in particular an input resistor, and the coupling capacitor has a capacitance of size C (equation 1): has, where R is the resistance value of the ohmic resistance and f u corresponds to a lower limit frequency of the high-pass filter.
  • a lower limit frequency f u of the resulting high pass is as high as the signal to be measured at least requires (the measurement signal has a typical microwave frequency of 915 MHz or 2.45 GHz ).
  • the lower limit frequency f u is set so that the transmitted voltage U 2 is only 1 / ⁇ 2 or approx. 70.7% of the The amplitude of the original signal U 1 is or the original signal U 1 is weakened by this factor. It follows from this for the absolute value of the transfer function
  • the output or calculation values determined by the evaluation circuit which represent a measure of the strength of the microwave leakage, can, for example, be used by the control device or another data processing device to determine the switchover and operating points.
  • the microwave leakage radiation can also be measured indirectly, for example by quantifying secondary effects in frequency ranges different from the microwave frequency, e.g. at typical frequencies of 20 kHz to 100 GHz relevant for EMC (electromagnetic compatibility), which are also based on the Power line can be diverted.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the object is also achieved by a method for operating a household microwave appliance in which
  • the microwave leakage radiation emerging from the cooking chamber is measured for the various setting values of the at least one mode variation device
  • the method can be designed analogously to the household microwave device and has the same advantages.
  • One embodiment uses the detected microwave leakage radiation to determine switchover points at which a noticeable change in the field distribution of the microwaves occurs within the cooking space. Operating points of the at least one mode variation device are set so that they are outside the switching points.
  • the household microwave appliance can have a correspondingly set up, e.g. programmed, data processing device.
  • the data processing device can be functionally integrated into a control device of the household microwave appliance, i.e. the control device can be set up to allow the method described above to run.
  • FIG. 1 shows a sectional side view of a household microwave appliance
  • FIG. 2 shows a plan view of a control device of the household microwave device from FIG. 1 with an evaluation circuit
  • FIG. 3 shows an alternative evaluation circuit for the household microwave device from FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a plot of a measured value measured by the microwave leakage sensor of the household microwave device from FIG. 1, which represents a strength of the microwave leakage radiation, against an angle of rotation of the rotary antenna of the household microwave device from FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a plot of an amount of a derivation of the curve determined from FIG. 4 and additionally smoothed against the angle of rotation of the rotary antenna;
  • FIG. 6 shows a plot of switchover points determined from the curve from FIG. 5 against the angle of rotation of the rotary antenna
  • FIG. 7 schematically shows a dependency of a microwave field distribution on the angle of rotation f of the rotary antenna for the microwave domestic appliance from FIG.
  • FIG. 8 shows a so-called light board as a measurement setup that shows the field distribution in the cooking space as a function of the rotation angle f of the rotary antenna for a microwave domestic appliance according to FIG.
  • the household microwave appliance 1 shows a sectional side view of a sketch of a household microwave appliance 1 with a cooking space 2.
  • the cooking space 2 is surrounded by a cooking space wall or muffle 3 which has a front loading opening that can be closed by a door 4.
  • the household microwave appliance 1 has at least one microwave generator 5 for treating items located in the cooking space 2 (not shown), and possibly also further heating elements such as one or more resistance heating elements (not shown).
  • the microwaves generated by the microwave generator 5 are conducted to the cooking space 2 via a microwave guide 6 and there coupled into the cooking space 2 via a rotary antenna 7 serving as a mode variation device.
  • the rotary antenna 7 here has an antenna wing 8, for example, and can be rotated through 360 ° around an axis of rotation D by means of a stepping motor (not shown).
  • the household microwave appliance 1 or its controllable components including the microwave generator 5 and the rotary antenna 7 can be controlled or actuated by means of a central control device 9 (also referred to as "appliance control").
  • a central control device 9 also referred to as "appliance control”
  • the sniffer line 11 is set up so that alternating currents can be induced in it by microwaves. It is designed, for example, as a simple wire or a simple cable.
  • the evaluation circuit 10 is designed to determine the strength of alternating currents induced in the sniffer line 11.
  • the evaluation circuit 10 and the sniffer line 1 1 form a detection device 10, 1 1 for detecting microwave leakage radiation outside the cooking space 2, in particular in an intermediate space between the cooking space 2 and an outer housing 12 of the household microwave appliance 1 and / or inside Area of the door 4.
  • the sniffer line 11 can be a Have a length of at least 800 mm, in particular of at least 1000 mm, in particular of at least 1500 mm, in particular of at least 2000 mm.
  • FIG. 2 shows a plan view of the control device 9 with some of the components present on it.
  • Several electrical lines 15 are routed to a printed circuit board 14 of the control device 9, the other ends of which are connected to functional units of the household microwave appliance 1 such as electrical consumers and / or sensors and / or are sniffer lines.
  • one of the electrical lines 15 corresponds to the sniffer line 11.
  • the electrical lines 15 are connected to the circuit board 14 at connection points 16, such as terminals or the like, and there merge into corresponding conductor tracks 17 of the circuit board 14.
  • connection points 16 such as terminals or the like
  • connection points 16 such as terminals or the like
  • only one sniffer line 11 is connected, purely by way of example, to an evaluation circuit 10 arranged on circuit board 14, which in turn is connected to a processor 18, e.g. a microcontroller, ASIC or FPGA, of control device 9.
  • the evaluation circuit 10 is therefore integrated into the control device 9.
  • the evaluation circuit 10 is connected here from the conductor track 17 connected to the sniffer line 11 via a coupling capacitor 19, which causes a DC voltage separation between the evaluation circuit 10 and the sniffer line 11.
  • the evaluation circuit 10 has at least one ohmic resistor 20, which is connected on the one hand to the terminal connected to the processor 18 and on the other hand to a predetermined reference potential or ground.
  • the coupling capacitor 19 and the resistor 20 form a high-pass filter 19, 20 for the signal arriving from the sniffer line 11.
  • the coupling capacitor 19 here advantageously has a capacitance value C of the size with R the resistance value of the resistor 20 and f u a desired lower limit frequency of the high-pass filter 19, 20.
  • the lower limit frequency f u is chosen so that practically only the microwave-induced voltage components are allowed through.
  • the - e.g. analog - output signal of the evaluation circuit 10 is passed to the processor 18 for evaluation (e.g. to an analog input of a microcontroller).
  • the evaluation circuit 10 can also have other components or parts (not shown), for example an A / D converter, operational amplifier, etc.
  • the control device 9 is set up, based on a strength of the microwave-induced alternating current in the sniffer line 11, represented by the output signal of the evaluation circuit 10, switching points at which a noticeable change in the field distribution occurs in the cooking chamber 2, and corresponding operating points to determine.
  • FIG. 3 shows an evaluation circuit 21 that is alternative to the evaluation circuit 10.
  • the alternative evaluation circuit 10 also has a filter function, but now with the provision of an LC filter.
  • a first coil 22 with an inductance value L1 and an anode side of a diode 23 are now connected to the coupling capacitor 19 via a common node.
  • the other connection of the first coil 22 is connected to ground, while the cathode connection of the diode 23 is connected via a further node to a second capacitor 24 with a capacitance value C2 and to a second coil 25 with an inductance value L2.
  • the other terminal of the second capacitor 24 is connected to ground, while the other terminal of the second coil 25 is connected to the processor 18.
  • the measured value LMW can be tapped, for example, at the output of the evaluation circuit 10 leading to the processor 18.
  • the course of the measured values LMW is logarithmically proportional to the measured field strength of the microwaves. Angular areas with a practically constant stress curve as well as cracks are shown.
  • This voltage curve enables direct conclusions to be drawn about changes in the field distribution of the microwaves in the cooking space 2.
  • the jump points correspond to a change in the mode pattern in the cooking chamber 2 with a very high degree of reliability.
  • the change in the mode image can be carried out, for example, experimentally by means of a method as in FIG.
  • Lightboards described in US 2008/0302958 A1 can be determined. Angular ranges with almost constant measured values LMW also show a constant brightness image of the lightboard, while a switchover of the mode image can be seen directly in the voltage curve. This is described in more detail in FIG. 8 detailed below.
  • a possible variant for the device-side, automated determination of the operating points of the rotary antenna 7 can include the following subsequent steps:
  • the optional curve smoothing advantageously reduces the influence of measurement errors.
  • the slope of the curve expressed as DLMW / Df or ⁇ LMW / ⁇ f, for example, provides information on rising and falling edges of the (smoothed) measured value curve.
  • FIG. 5 shows a first derivative of the smoothed curve shown in FIG. 4 as a plot of an amount of the change in measured value
  • the data is reduced to switchover points, e.g. by selecting the values with the local maximum gradient.
  • switchover points for example, the change from one mode image to another takes place.
  • angles of rotation f 10 °, 50 °, 75 °, 110 °, 145 °, 225 ° and 315 °.
  • Possible field distributions or mode images are shown in more detail below in FIG.
  • This sequence for determining the operating points can be carried out at the beginning of a microwave operating sequence and can be referred to as an initial scan.
  • the control device 9 can be set up, following the initial scan, to control the rotary antenna 7 or the associated stepping motor so that the different mode images associated with the different operating points are kept for the same time periods and the food to be cooked is therefore kept in the same time segments is applied (and no longer proportional to the angular portion that the mode images assume during one revolution).
  • the control device 9 can be set up, following the initial scan, to control the rotary antenna 7 or the associated stepping motor so that the different mode images associated with the different operating points are kept for the same time periods and the food to be cooked is therefore kept in the same time segments is applied (and no longer proportional to the angular portion that the mode images assume during one revolution).
  • the method is generally not limited to household appliances whose mode variation device has only a single setting parameter or degree of freedom (such as the angle of rotation f of the rotating antenna 7), but can also be used with several degrees of freedom (e.g. the angles of rotation of at least two rotatable antennas or other field-changing elements such as a mode stirrer) are used.
  • a single setting parameter or degree of freedom such as the angle of rotation f of the rotating antenna 7
  • several degrees of freedom e.g. the angles of rotation of at least two rotatable antennas or other field-changing elements such as a mode stirrer
  • any microwave leakage radiation emerging from the cooking space can be used to determine the operating points.
  • This also includes microwave radiation that emerges in the area of the closed door (i.e., the "classic" leakage radiation in the front area).
  • the measurement of the microwave leakage radiation is therefore not limited to the interior of the housing.
  • FIG. 8 shows several camera images of a "lightboard" that match the measured curve profile of the plot from FIG. 4.
  • the associated angular range and the angle of rotation f of the rotating antenna 7 are shown for each image
  • Light sources which can be attached to a Styrofoam plate like a matrix, serve as indicators for the field distribution existing in the cooking space 2. The higher the local microwave power, the brighter a light source shines.
  • Each of the associated angular areas I - VII has an individual light pattern.
  • the field distribution of the microwaves in the cooking space 2 remains practically unchanged within one of the angle areas I-VII. This is illustrated by way of example for the angular degrees 130 ° and 160 ° in the angular range V, for the angular degrees 190 ° and 240 ° in the angular range VI and for the angular degrees 290 ° and 335 ° in the angular range VII.
  • Numbers can also include exactly the specified number as well as a customary tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

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Abstract

Ein Haushalts-Mikrowellengerät (1) weist einen mit Mikrowellen beaufschlagbaren Garraum (2), mindestens eine Modenvariationsvorrichtung (7), die dazu eingerichtet ist, eine Feldverteilung der Mikrowellen in dem Garraum zu ändern, und mindestens einen Mikrowellen-Leckagesensor (10, 11), wobei das Haushalts-Mikrowellengerät (1) dazu eingerichtet ist, Einstellwerte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung (7) zu variieren und anhand des sich aus der Variation ergebenden Menge von Messdaten der detektierten Mikrowellen-Leckagestrahlung mindestens einen Arbeitspunkt der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung festzulegen. Ein Verfahren dient zum Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts (1), bei dem ein Garraum (2) mit Mikrowellen beaufschlagt wird, Einstellwerte (φ) mindestens einer Modenvariationsvorrichtung (7) variiert werden, für die verschiedenen Einstellwerte (φ) die aus dem Garraum (2) austretende Mikrowellen- Leckagestrahlung gemessen wird und anhand der detektierten Mikrowellen- Leckagestrahlung Arbeitspunkte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung (7) festgelegt werden. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf eigenständige Mikrowellengeräte und auf Kombinationsgeräte wie Backöfen mit zusätzlicher Mikrowellenfunktion.

Description

Haushalts-Mikrowellengerät mit Modenvariationsvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Haushalts-Mikrowellengerät, aufweisend einen mit Mikrowellen beaufschlagbaren Garraum, mindestens eine Modenvariationsvorrichtung, die dazu ein- gerichtet ist, eine Feldverteilung der Mikrowellen in dem Garraum zu ändern, und mindes- tens einen Mikrowellen-Leckagesensor zur Detektion von aus dem Garraum austretender Mikrowellen-Leckagestrahlung, wobei das Haushalts-Mikrowellengerät dazu eingerichtet ist, Einstellwerte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung zu variieren. Die Er- findung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts, bei dem ein Garraum mit Mikrowellen beaufschlagt wird und Einstellwerte mindestens einer Modenvariationsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Feldverteilung der Mikrowellen in dem Garraum zu ändern, variiert werden. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf eigenständige Mikrowellengeräte und auf Kombinationsgeräte wie
Backöfen mit zusätzlicher Mikrowellenfunktion.
Es ist für Mikrowellen-Haushaltsgeräte bekannt, aus einem Garraum austretende Mikro- wellen-Leckagestrahlung zum Schutz eines Benutzers zu messen. Hierbei werden die Feldstärken der Mikrowellenstrahlung innerhalb des Gerätegehäuses oder an einer den Garraum verschließenden Tür gemessen und auf eine Einhaltung eines Grenzwertes hin überprüft. Wenn dieser Grenzwert überschritten wird, kann von einer Gerätefehlfunktion ausgegangen werden, und der Betrieb des Mikrowellen-Haushaltsgeräts wird aus Sicher- heitsgründen eingestellt.
Beispielsweise offenbart EP 2 148 553 A1 ein Verfahren zum Erfassen der Mikrowellen- Leckagestrahlung durch eine zwischen einer Garraumwandung und einem Gehäuse an- geordneten Mikrowellensensorvorrichtung. Ein zeitlicher Verlauf der detektierten Mikro- wellen-Leckagestrahlung wird von einer Speichereinrichtung, die mit der Mikrowellen- sensoreinrichtung verbunden ist, für ein Zeitintervall gespeichert und auf Schwellwert- überschreitungen hin überprüft. Es ist auch beschrieben, wie ein oder mehrere Mikrowel- lensensoren in Bereichen von Öffnungen der Garraumwandung platziert werden.
EP 2 152 047 A1 offenbart eine Sicherheitseinrichtung zum Detektieren von Leckage- strahlung bei einem Gargerät mit Mikrowellenfunktion sowie ein Gargerät mit einer derar- tigen Sicherheitseinrichtung. Die Sicherheitseinrichtung umfasst mindestens einen Mikro- wellensensor, der eine Sonde umfasst, in der durch Leckagestrahlung ein Wechselstrom induzierbar ist, oder die geeignet ist, Wechselströme, die in weiteren Gegenständen durch Leckagestrahlung induziert werden, abzugreifen. Der Sensor umfasst ferner eine Siche- rung, durch die der Wechselstrom geleitet wird. Schließlich umfasst die Sicherheitseinrich- tung eine Einrichtung, die geeignet ist, eine Mikrowellenquelle des Gargeräts abzuschal- ten, sobald die Sicherung auslöst.
DE 2 029 559 A1 offenbart eine Sicherheitsvorrichtung gegen den Austritt von Strahlun- gen aus Mikrowellengeräten, wobei mindestens eine auf Mikrowellen ansprechende Gas- röhre Verwendung findet, die in der Nähe der Zone eines möglichen Strahlungsaustrittes angeordnet und elektrisch in den Steuerstromkreis einer gesteuerten Halbleiterdiode ein- geschaltet ist, welche ihrerseits im Speisestromkreis eines Relais liegt, dessen Erregung das Öffnen des elektrischen Speisestromkreises eines Mikrowellgenerators hervorruft.
DE 195 37 755 A1 offenbart eine Mikrowellenherd, insbesondere für ein Labor, mit einer von einem Gehäuse umgebenen Heizkammer, in die Mikrowellen einkoppelbar sind, und die durch eine verschließbare Zugangsöffnung zugänglich ist, wobei ein Mikrowellen- sensor im Bereich eines von der Heizkammer ausgehenden Spaltes des Gehäuses so angeordnet ist, dass beim Eintritt und/oder Durchtritt einer einen bestimmten Wert über- steigenden Mikrowellenstrahlung in bzw. durch den Spalt der Sensor die Abgabe eines Warnsignals aktiviert oder die Mikrowellen-Beaufschlagung der Heizkammer abschaltet.
Ferner ist es bekannt, dass ein Garraum näherungsweise als Hohlraumresonator betrach- tet werden kann. Daher existiert eine endliche, von der Garraumgeometrie bestimmte Anzahl von Mikrowellen-Feldverteilungen (auch als "Moden" oder "Modenbilder" bezei- chenbar). Typische Mikrowellen-Feldverteilungen sind räumlich inhomogen und weisen ein oder mehrere Teilbereiche mit erhöhter Mikrowellenleistung oder -energie (sog. "Hot- spots") auf. Der Übergang von einem Modenbild zum anderen erfolgt typischerweise nicht kontinuierlich, sondern weitestgehend diskret.
Zur Messung der Feldverteilung von Mikrowellen in einem Garraum eines Mikrowellen- Haushaltsgeräts werden bisher intrusive Verfahren genutzt, bei denen Mikrowellenfelder direkt in dem Garraum gemessen werden. Dies kann entweder auf direktem elektrischem Weg durch Empfangsantennen oder durch Auswertung einer Veränderung (z.B. Erwär- mung) eingebrachter Indikatorobjekte geschehen. Beispielsweise offenbart
US 2008/0302958 A1 ein Indikatorobjekt in Form eines sog. "Lightboards" mit mehreren verteilt angeordneten, durch Mikrowellen zum Leuchten anregbaren Lichtquellen. In je- dem Fall wird dazu aber ein Objekt (Sensor, Indikatorobjekt) in das Innere des Garraums verbracht.
Bei heutigen Mikrowellen-Haushaltsgeräten wird zur zeitlichen Vergleichmäßigung der Mikrowellen-Feldverteilung in einem zu erwärmenden Gut und damit zur Vermeidung sta- tischer Hotspots in dem Gut häufig eine Drehantenne, über welche Mikrowellen in den Garraum eingestrahlt werden, oder ein Modenrührer mit einer fest vorgegebenen Winkel- geschwindigkeit gedreht. Dies führt zu einem winkelabhängigen Wechsel der Mikrowellen- Feldverteilung im Garraum. Für den Fall einer Mikrowellenerzeugung durch ein Magnet- ron kann die Drehung einer Drehantenne aufgrund eines sog. "Load Pullings" zusätzlich die Arbeitsfrequenz des Magnetrons ändern, was im Allgemeinen ebenfalls zu einem drastischen Wechsel des Modenbilds führen kann. Zusätzlich oder alternativ kann ein Drehteller, auf dem zu erwärmendes Guts abgelegt ist, mit einer fest vorgegebenen Win- kelgeschwindigkeit gedreht werden.
Fig.7 zeigt schematisch eine Abhängigkeit einer Mikrowellen-Feldverteilung bzw. eines Modenbilds von einer Winkelposition oder einem Drehwinkel f einer Drehantenne in Grad für ein entsprechend ausgerüstetes Mikrowellen-Haushaltsgerät. In diesem Beispiel wird die Drehantenne im Drehbereich von f = [0°; 150°] ein Modenbild #1 im Garraum hervor- rufen. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die Verteilung der Mikrowellenstrahlung und damit die Wärmeverteilung in vielen Gütern in dem Zeitabschnitt, der zum Durchfahren dieses Winkelbereichs benötigt wird, praktisch unverändert bleibt. Ein weiteres Modenbild #2 tritt im Winkelbereich f = [150°; 190°] auf. Für einen vergleichsweise kurzen Anteil einer Umdrehung der Drehantenne existiert ein Modenbild #3, welches lediglich im Be- reich f = [190°; 205°] vorhanden ist, usw. Dies verdeutlich, dass während einer Anten- nenumdrehung mehrere unterschiedliche Modenbilder - und damit einhergehend Erwär- mungsmuster im Gargut - vorhanden sind. Diese treten nicht zwangsläufig äquidistant in Bezug auf Drehwinkel der Drehantenne auf, was die Gefahr der Bildung von Hotspots im Gargut deutlich erhöht, da für bestimmte Winkelbereiche die dann erzeugte Wärmevertei- lung überproportional lange auf das Gargut einwirkt. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit bereit- zustellen, Gargut mittels Mikrowellen zu erwärmen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteil- hafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Haushalts-Mikrowellengerät, aufweisend einen mit Mik- rowellen beaufschlagbaren Garraum, mindestens eine Modenvariationsvorrichtung, die dazu eingerichtet oder vorgesehen ist, eine Feldverteilung der Mikrowellen in dem Gar- raum zu ändern, und mindestens einen Mikrowellen-Leckagesensor zur Detektion von aus dem Garraum austretender Mikrowellen-Leckagestrahlung, wobei das Haushalts- Mikrowellengerät dazu eingerichtet ist, Einstellwerte der mindestens einen Modenvariati- onsvorrichtung zu variieren und anhand des sich aus der Variation ergebenden Menge von Messdaten der detektierten Mikrowellen-Leckagestrahlung mindestens einen Arbeits- punkt der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung festzulegen.
Dieses Haushalts-Mikrowellengerät ermöglicht es vorteilhafterweise, mittels eines kosten- günstigen Aufbaus und innerhalb sehr kurzer Zeit festzustellen, zu welchen Einstellwerten der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung gleiche oder praktisch gleiche Mikro- wellen-Feldverteilungen oder Modenbilder gehören. Analog wird es ermöglicht, die zu allen möglichen Modenbildern gehörigen Einstellparameter systematisch festzustellen. Dadurch wiederum kann vorteilhafterweise die insgesamt zur Verfügung stehende Grundmenge der Einstellwerte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung auf eine ihrer tatsächlichen Ansteuerung deutlich kleinere Teilmenge von Arbeitspunkten reduziert werden, wobei die Arbeitspunkte insbesondere so gewählt werden können, das jeder Ar- beitspunkt zu einem unterschiedlichen Modenbild führt oder gehört. Dadurch wiederum lassen sich zeitliche Ungleichheiten bei der Erzeugung unterschiedlicher Modenbilder auf besonders einfache Weise vermeiden. Auch ergibt sich der Vorteil, dass die Zuordnung von Modenbildern zu Einstellwerten für einen leeren Garraum als auch für eine grundsätz- lich beliebige in dem Garraum befindliche Last durchführbar ist. Die Zuordnung von Mo- denbildern zu Einstellwerten ist also an eine tatsächliche Beladung des Garraums ange- passt. Auf eine Reaktion (z.B. eine mittels einer Thermokamera messbare Temperaturer- höhung) des mit den Mikrowellen zu beaufschlagenden Guts braucht nicht gewartet zu werden, was eine besonders schnelle Zuordnung ermöglicht. Zudem brauchen vorteilhaf- terweise keine Mikrowellensensoren oder Indikatorobjekte in dem Garraum angeordnet zu sein, was einen besonders preiswerten und einfachen Aufbau ermöglicht. Die zugrundlie- gende Idee kann auch so gesehen werden, dass durch Messung einer Mikrowellen- Leckagestrahlung in Abhängigkeit von in dem Garraum feldbildändernden Einstellungen ein Rückschluss auf das entsprechende Modenbild in dem Garraum gezogen werden kann. Dadurch wiederum können Betriebsparameter angepasst werden, um das Mikro- wellengerät verbessert zu betreiben. In noch anderen Worten können Betriebsparameter, insbesondere Arbeitspunkte, eines Betriebsablaufs eines Haushalts-Mikrowellengeräts abhängig von einer Messung einer Änderung der Leckagestrahlung angepasst werden.
Das Haushalts-Mikrowellengerät weist einen Garraum mit einer typischerweise frontseiti- gen Beschickungsöffnung auf, die mittels einer mikrowellendichten Tür verschließbar ist. Das Haushalts-Mikrowellengerät weist ferner einen Mikrowellengenerator wie ein Magnet- ron oder einen halbleiterbasierten Mikrowellengenerator auf. Der Mikrowellengenerator ist vorteilhafterweise invertergesteuert. Die von dem Mikrowellengenerator erzeugten Mikro- wellen sind in den Garraum einkoppelbar, z.B. direkt oder über eine Wellenführung. Es ist eine Weiterbildung, dass das Haushalts-Mikrowellengerät eine Drehantenne zur Einkopp- lung der Mikrowellen in den Garraum aufweist.
Das Haushalts-Mikrowellengerät kann ein eigenständiges Mikrowellengerät sein, dessen Energie zur Behandlung von in dem Garraum befindlichem Gut nur durch die Mikrowellen bereitgestellt wird. Das Haushalts-Mikrowellengerät kann aber auch ein Kombinationsge- rät sein, das zusätzlich zu dem Mikrowellengenerator mindestens eine weitere Energie- quelle zur Behandlung des in dem Garraum befindlichen Guts aufweist, z.B. eine Wärme- quelle wie mindestens ein Widerstandsheizelement. Das Kombinationsgerät kann bei- spielsweise ein Backofen mit zusätzlicher Mikrowellenfunktionalität oder ein Mikrowellen- gerät mit zusätzlicher Ofenfunktion sein.
Der Garraum ist durch eine Garraumwandung begrenzt, die Leckageöffnungen wie Durchführungsöffnungen z.B. für Kabel, die Drehantenne usw. aufweisen kann, durch welche die Mikrowellen-Leckagestrahlung durch die Garraumwandung in das Gerät aus- treten kann. Unter "Mikrowellen-Leckagestrahlung" wird insbesondere bei geschlossener Garraumtür aus dem Garraum austretende Mikrowellenstrahlung verstanden.
Unter einer Modenvariationsvorrichtung kann insbesondere eine geräteseitig einstellbare Vorrichtung verstanden werden, die dazu geeignet oder vorgesehen ist, in Abhängigkeit von ihren Einstellwerten merklich unterschiedliche Feldverteilungen der Mikrowellen in dem Garraum zu bewirken. Zwei oder mehr Einstellwerte führen somit zu zwei oder mehr unterschiedlichen Mikrowellen-Feldverteilungen. Durch Änderung der Einstellwerte lässt sich also die Mikrowellen-Feldverteilung in dem Garraum ändern. Dabei ist es nicht aus- geschlossen, dass zwei oder mehr unterschiedliche Einstellwerte zu gleichen oder prak- tisch gleichen Mikrowellen-Feldverteilungen oder Modenbildern führen. In beispielsweise von der Art der Beladung des Garraums abhängigen Einzelfällen ist es ferner nicht aus- geschlossen, dass alle Einstellwerte zumindest einer Modenvariationsvorrichtung zu glei- chen oder praktisch gleichen Mikrowellen-Feldverteilungen führen.
Die Art des mindestens einen Mikrowellen-Leckagesensors ist grundsätzlich nicht be- schränkt. Es können folglich auch mehrere Leckagesensoren vorhanden sein, die von unterschiedlicher oder gleicher Art (z.B. Detektionsmethode) sind. Bei Vorliegen mehrerer Leckagesensoren wird eine ortsaufgelöste Detektion der Mikrowellen-Leckagestrahlung ermöglicht. Jedoch kann zur Bestimmung der Umschaltpunkte auch nur die Stärke der insgesamt austretenden Mikrowellen-Leckagestrahlung bestimmt werden.
Sind mehrere Modenvariationsvorrichtungen vorhanden und/oder lassen sich bei einer Modenvariationsvorrichtung die Einstellwerte mehrerer Einstellparameter variieren, lassen sich die Einstellwerte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung beispielsweise durch Einstellen aller möglichen Kombinationen der Einstellwerte aller Einstellparameter variieren. Messdaten können dann mehrdimensionalen Tupeln von Einstellwerten unter- schiedlicher Einstellparameter entsprechen.
Unter einem "Arbeitspunkt" kann insbesondere ein bestimmter Wert oder im mehrdimen- sionalen Fall ein bestimmtes Wertetupel der mindestens einen Modenvariationsvorrich- tung verstanden werden, auf welches die mindestens eine Modenvariationsvorrichtung gezielt einstellbar ist oder eingestellt wird, um das Haushalts-Mikrowellengerät zu betrei- ben. Es ist eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Mikrowellengerät zur Bestimmung der Umschaltpunkte dazu eingerichtet ist,
- einen Einstellbereich mindestens einer Modenvariationsvorrichtung zu durchfahren;
- für die jeweiligen eingestellten Werte ("Einstellwerte") des durchfahrenen Einstell- bereichs eine Stärke der Mikrowellen-Leckagestrahlung zu messen; und
- aus dem sich ergebenen Kurvenverlauf mindestens eine charakteristische Eigen- schaft zu bestimmen, aus denen sich der mindestens eine Arbeitspunkt festlegen lässt.
So lassen sich die Arbeitspunkte vorteilhafterweise besonders robust und schnell bestim- men. Das Durchfahren eines Einstellbereichs umfasst insbesondere ein zeitlich aufeinan- derfolgendes Einstellen mehrerer Einstellwerte, insbesondere aller Einstellwerte, eines möglichen oder vorgegebenen Wertebereichs mindestens eines Einstellparameters, der als "Einstellbereich" bezeichnet wird. Unter charakteristischen Eigenschaften werden ins- besondere Punkte oder Bereiche der gemessenen Kurve verstanden, aus denen sich die Arbeitspunkte besonders deutlich oder zuverlässig feststellen lassen.
Es ist eine Weiterbildung, dass anhand mindestens einer charakteristischen Eigenschaft ein Wechsel eines Modenbilds bestimmbar oder feststellbar ist, ein solcher Punkt also mit einem Wechsel eines Modenbilds korreliert.
Es ist eine Weiterbildung, dass anhand mindestens einer charakteristischen Eigenschaft ein Beibehalten eines Modenbilds bestimmbar oder feststellbar ist, ein solcher Punkt also mit einem stabilen Modenbilds korreliert.
Charakteristische Eigenschaften können an Stellen oder Bereichen des Kurvenverlaufs auftreten, an denen sich eine besonders starke Änderung der gemessenen Mikrowellen- stärke ergibt. Jedoch ist dies nicht zwingend, und charakteristische Eigenschaften, die für einen Wechsel des Modelbildes indikativ sind, können z.B. auch aus einem breiten Kur- venbereich (z.B. einem Winkelbereich von 100° oder größer) abgeleitet werden. So ist es möglich, dass ein kontinuierlicher Übergang zwischen unterschiedlichen Modenbildern während des Durchfahrens eines Einstellbereichs mindestens einer Modenvariationsein- richtung auftritt. Dieser zeichnet sich dann beispielsweise durch eine langgezogene Flan- ke mit nahezu konstanter Steigung in dem Kurvenverlauf aus.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine charakteristische Eigenschaft ein Vorhandensein von Umschaltpunkten umfasst, bei denen eine signifikante Änderung der Feldverteilung auftritt, und dass das Haushalts-Mikrowellengerät dazu eingerichtet ist, Arbeitspunkte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung so festzulegen, dass sie außerhalb der Umschaltpunkte liegen. Dadurch wird sichergestellt, dass unterschiedliche Modenbilder zuverlässig erzeugt werden.
Dass eine signifikante oder starke Änderung der Feldverteilung auftritt, kann insbesonde- re umfassen, dass an oder im Bereich eines Umschaltpunkts ein Wechsel zwischen un- terschiedlichen Modenbildern stattfindet. Zwischen zwei benachbarten Umschaltpunkten bleibt ein Modenbild jedoch zumindest weitgehend gleich, z.B. in Bezug auf eine Zahl und räumliche Lage von Hotspots. Schwankungen eines Modenbilds zwischen benachbarten Umschaltpunkten können dann beispielsweise Änderungen der relativen Feldstärke und/oder Ausdehnung der Hotspots umfassen. Die Umschaltwerte sind also Einstellwerte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung, bei denen eine merkliche Änderung der Feldverteilung auftritt, insbesondere ein schneller Wechsel zwischen zwei Modenbil- dern.
Dass ein Arbeitspunkt außerhalb der Umschaltpunkte liegt, umfasst insbesondere, dass ein ausreichender Werteabstand zwischen dem Arbeitspunkt einerseits und den nächst- liegenden oder benachbarten Umschaltpunkten (z.B. einem nächst kleineren Umschalt- punkt und einem nächst größeren Umschaltpunkt) vorhanden ist.
Dieser Vorteil wird besonders zuverlässig durch die Ausgestaltung erreicht, dass die Ar- beitspunkte mittig zwischen benachbarten Umschaltpunkten liegen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Umschaltpunkte aus Wendepunkten der Kurve be- stimmt werden. Dies kann insbesondere so umgesetzt sein, dass die zu Umschaltpunkten gehörigen Wendepunkte aus Extrempunkten einer ersten Ableitung der Kurve der Mess- werte bestimmt wird. Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass die charakteristischen Eigen- schaften Extrem- und/oder Terrassenpunkte der Kurve umfassen und das Haushalts- Mikrowellengerät dazu eingerichtet ist, die Extrem- und/oder Terrassenpunkte als Arbeits- punkte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung festzulegen. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass die Arbeitspunkte direkt aus Punkten der Kurve oder Ableitungen davon und nicht indirekt aus einer Beziehung zu Umschaltpunkten bestimmbar sind.
Allgemein können charakteristische Eigenschaften der Kurve der Kurve wie z.B. Um- schaltpunkte unter Zuhilfenahme üblicher Kurvenauswertungen oder Kurvendiskussion bestimmt werden. So können charakteristische Stellen als Nullstellen, Nullstellen einer Steigung, Maxima/Minima, Maxima/Minima einer Steigung, Wendepunkte, Terrassen- punkte usw. der Messkurve oder beliebiger Ableitungen bestimmt werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Mikrowellengerät dazu eingerichtet ist, die Arbeitspunkte zu Beginn eines jeden Mikrowellen-Betriebsablaufs, z.B. eines Mikrowellen- Garablaufs, neu zu bestimmen. Diese Bestimmung kann auch als "Initialscan" bezeichnet werden. So wird eine besonders genaue und zuverlässige Bestimmung der Arbeitspunkte erreicht. Für einen Initialscan werden typischerweise nur wenige Sekunden benötigt.
Alternativ können die Arbeitspunkte einmal für jeweilige Betriebsabläufe und/oder Garpa- rameter wie eine Gargutart (z.B. Pizza) usw. durchgeführt und dann abgespeichert wer- den und folgend für gleiche oder ähnliche Betriebsabläufe und/oder Garparameter aus einem Datenspeicher abgerufen werden. Dies ergibt den Vorteil, dass auf eine anfängli- che Bestimmung der Arbeitspunkte in vielen Fällen verzichtet werden kann. Es ist eine Weiterbildung, dass die Arbeitspunkte nur jedes n-te Mal für gleiche oder gleichartige Be- triebsabläufe und/oder Garparameter bestimmt werden. Dadurch wird der Vorteil erlangt, dass Änderungen der Zuordnung von Modenbildern zu Einstellwerten berücksichtigt wer- den können.
Es ist eine Weiterbildung, dass für ein bestimmtes Modenbild genau ein Arbeitspunkt festgelegt wird, d.h., dass für jedes Modenbild nicht mehrere Arbeitspunkte festgelegt werden. Es ist eine Weiterbildung, dass für mindestens ein Modenbild kein Arbeitspunkt festgelegt wird, z.B. weil die benachbarten Umschaltpunkte zu nahe beieinander liegen. Es ist eine Weiterbildung, dass das Haushalts-Mikrowellengerät dazu eingerichtet ist, die Arbeitspunkte während eines Mikrowellen-Betriebsablaufs mit gleichen Zeitanteilen einzu- stellen. So wird über die Dauer des Mikrowellen-Betriebsablaufs eine besonders gleich- mäßige Mikrowellen-Feldverteilung erreicht. Diese Weiterbildung kann beispielsweise dadurch umgesetzt sein, dass die gewünschten Arbeitspunkte zyklisch hintereinander eingestellt und für eine gleiche Zeitdauer gehalten werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Modenvariationsvorrichtung mindes- tens eine Vorrichtung aus der Gruppe Drehantenne, Modenrührer (auch als "Stirrer" be- zeichnet), Drehteller und/oder Mikrowellengenerator aufweist oder ist. Diese Vorrichtun- gen weisen den Vorteil auf, dass ihre Verstellung eine besonders merkliche Änderung der Feldverteilung zur Folge haben kann. Zumindest der Drehteller, die Drehantenne und der (drehbare) Modenrührer sind sogar gezielt dazu vorgesehen, die Feldverteilung zu än- dern, typischerweise durch Änderung ihrer Dreh- oder Winkelstellung.
Die Drehantenne, der Modenrührer und der Drehteller weisen als modenbeeinflussenden Einstellparameter insbesondere zumindest einen innerhalb eines Drehwinkelbereichs ver- stellbaren Drehwinkel f auf. Der Drehwinkel f kann kontinuierlich oder schrittweise (z.B. in Schrittweiten von Df = 1 °, 5° oder 10°) innerhalb der Drehwinkelbereichs verstellbar sein. Der nutzbare Drehwinkelbereich kann z.B. [0°; 180°] oder [0°; 360°] betragen. Die Drehantenne kann insbesondere durchdrehbar sein. Jedoch können die Drehantenne und/oder der Modenrührer je nach Ausbildung auch andere modenbeeinflussende Ein- stellparameter wie ihre Höhenposition entlang ihrer Drehachse und/oder eine relative Winkelstellung zweier Flügel oder Blätter zueinander um eine Drehachse der Drehanten- ne umfassen.
Der Mikrowellengenerator, insbesondere falls er in Form eines halbleiterbasierten Mikro- wellengenerators vorliegt, weist als modenbeeinflussenden Einstellparameter insbesonde- re die Mikrowellenfrequenz der davon erzeugten Mikrowellen auf. Die Mikrowellenfre- quenz kann z.B. in einem Bereich f = [2,4 GHz; 2,5 GHz] kontinuierlich oder schrittweise (z.B. in Schrittweiten von Df = 0,01 GHz bzw. 10 MHz, 5 MHz oder 1 MHz) verstellbar sein. Wird mehr als eine Einspeisestelle für Mikrowellen in den Garraum verwendet, kann auch die Phasenverschiebung zwischen den Einspeisewegen als Einstellparameter ge- nutzt werden. Grundsätzlich kann eine Leckagestrahlung bei geschlossener Tür an beliebiger Stelle gemessen werden. So ist es eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Mikrowellen- Leckagesensor dazu eingerichtet ist, eine durch eine Garraumwandung tretende Mikro- wellen-Leckagestrahlung zu messen. Es ist eine zusätzliche oder alternative Ausgestal- tung, dass der mindestens eine Mikrowellen-Leckagesensor dazu eingerichtet ist, eine durch einen Türspalt zwischen einem Gehäuseflansch und einer den Garraum verschlie- ßenden Tür tretende Mikrowellen-Leckagestrahlung zu messen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Mikrowellen-Leckagesensor mindes- tens eine außerhalb des Garraums verlegte oder vorhandene Schnüffelleitung umfasst oder aufweist. Unter einer "Schnüffelleitung" wird eine elektrisch leitfähige, insbesondere metallische, Leitung (z.B. eine Leiterbahn, Draht, Kabel usw.) verstanden, in die durch Mikrowellen elektrische Ströme induzierbar sind. Mindestens eine Schnüffelleitung ist mit einer Auswerteschaltung des Mikrowellen-Leckagesensors verbunden, wobei die Auswer- teschaltung zur quantitativen Messung einer Größe von in der mindestens einen damit verbundenen Schnüffelleitung induzierten Wechselströmen ausgebildet ist. Die Schnüffel- leitung kann vorteilhafterweise eine große Länge aufweisen und vielfältig in dem Haus- halts-Mikrowellengerät verlegt sein. Dadurch wiederum wird der Vorteil erreicht, dass mit einer Schnüffelleitung große Bereiche des Haushalts-Mikrowellengeräts außerhalb des Garraums auf Mikrowellen-Leckage überwacht werden können, wodurch die Zahl der Mik- rowellen-Leckagesensor im Vergleich zu nur punktuell messenden Mikrowellensensoren verringert werden kann. Insbesondere können in einer Schnüffelleitung zeitgleich elektri- sche Ströme von unterschiedlichen Leckagestellen induziert werden, so dass die Schnüf- felleitung ortsintegrierend wirkt. Es hat sich gezeigt, dass sich die Umschaltpunkte vorteil- hafterweise auch in diesem Fall mit hoher Genauigkeit bestimmen lassen.
In einer Weiterbildung kann eine Schnüffelleitung verwendet werden, welche an allen ausgewählten Leckagestellen vorbeiführt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Um- schaltpunkte mittels nur einer einzigen Schnüffelleitung bestimmbar sind.
Ein weiterer Vorteil der Schnüffelleitung besteht darin, dass die Auswerteschaltung orts- fern von Leckstrahlungsherden in thermisch, chemisch und/oder elektromagnetisch wenig beanspruchten Bereichen des Haushalts-Mikrowellengeräts anordenbar ist. Die Schnüffel- leitungen sind dagegen merklich widerstandsfähiger und können problemlos auch ther- misch und chemisch beanspruchte (z.B. heiße und/oder feuchte) Bereiche durchlaufen.
Die Auswerteschaltung ist insbesondere dazu eingerichtet, die Stärke eines in der min- destens einen Schnüffelleitung induzierten mikrowelleninduzierten Stroms zu bestimmen, der ein Maß für die Stärke der Leckage bzw. Leckrate ist. Die Auswerteschaltung kann ein oder mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile und/oder Funktionseinheiten wie Kondensatoren, Widerstände, Prozessoren (z.B. Mikrokontroller, ASICs, FPGAs), Gleichrichter, A/D-Wandler usw. aufweisen.
Eine Auswerteschaltung kann in einer Weiterbildung mit genau einer Schnüffelleitung ver- bunden sein und daher nur diese Schnüffelleitung auswerten bzw. die Stärke eines in dieser Schnüffelleitung mikrowelleninduzierten Stroms bestimmen. Es ist eine alternative Weiterbildung, dass eine Auswerteschaltung mit mehreren Schnüffelleitungen verbunden ist. In diesem Fall können mehrere Schnüffelleitungen von der Auswerteschaltung ge- meinsam ausgewertet werden. Die gemeinsame Auswertung ermöglicht die Bereitstellung einer besonders einfachen und preiswerten Detektionseinrichtung. Auch kann die abge- deckte oder erfassbare Detektionsfläche hierdurch zusätzlich vergrößert werden, so dass die Auswerteeinheit bei einer Modenumschaltung noch eher ansprechen kann. In einer Weiterbildung können dazu mehrere Schnüffelleitungen elektrisch zusammengeführt wer- den und an einem gemeinsamen Knotenpunkt mit der Auswerteschaltung verbunden sein. Alternativ können mehrere Schnüffelleitungen mittels der gleichen Auswerteschaltung individuell ausgewertet werden, z.B. zeitlich getrennt oder parallel. Die individuelle Aus- wertung ermöglicht eine verbesserte Lokalisierung eines der Modenänderung. Alternativ kann das Haushalts-Mikrowellengerät mehrere z.B. mit jeweils einer Schnüffelleitung ver- bundene Auswerteschaltungen aufweisen. Diese können über das Haushalts- Mikrowellengerät verteilt angeordnet sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine Schnüffelleitung zumindest abschnitts- weise mindestens eine weitere Funktion aufweist oder ausübt. Insbesondere kann so eine bereits zu einem anderen Zweck vorhandene elektrische Leitung zusätzlich als Schnüffel- leitung genutzt werden. Eine die mindestens eine weitere Funktion aufweisende Leitung wäre damit auch dann in dem Gerät vorhanden, wenn sie nicht zur Detektion der Mikro- wellenleckage genützt würde. So wird der Vorteil erreicht, dass für diese Schnüffelleitung keine gesonderte elektrische Leitung benötigt wird, um eine Leckage von Mikrowellen zu erfassen. Dies wiederum ermöglicht vorteilhafterweise einen besonders kostengünstigen Aufbau.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine weitere Funktion eine Stromversor- gungsfunktion zur Versorgung mindestens eines elektrischen Verbrauchers des Haus- halts-Mikrowellengeräts mit elektrischer Energie und/oder eine Datenübertragungsfunkti- on umfasst. In anderen Worten ist mindestens eine Schnüffelleitung auch eine Stromver- sorgungsleitung für mindestens einen elektrischen Verbraucher und/oder eine Datenüber- tragungsleitung. Der zum Betreiben des Verbrauchers genutzte ("Last-") Strom kann ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom sein. Solche Schnüffelleitungen ergeben den Vorteil, dass sie typischerweise über ihre Länge gleich ausgebildet sind und/oder einen definier- ten, besonders geringen elektrischen Widerstand aufweisen. Dadurch wiederum kann eine besonders genaue und zuverlässige Erkennung oder Auswertung der darin mikro- welleninduzierten Wechselströme erreicht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass solche Schnüffelleitungen typischerweise Funktionseinheiten miteinander verbinden, wel- che sich in thermisch und/oder chemisch und/oder elektromagnetisch wenig belasteten Raumbereichen des Haushalts-Mikrowellengeräts befinden. Folglich kann auch die Aus- werteschaltung ohne oder mit nur geringem Anpassungsaufwand an Endabschnitten der Schnüffelleitungen in diesen Bereichen angeordnet sein.
Jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, andere elektrisch leitfähige und beispielsweise eine mechanische Funktion erfüllende Komponenten des Haushalts-Mikrowellengeräts als Schnüffelleitungen zu nutzen, insbesondere längliche Komponenten, wie Streben, Befes- tigungsdrähte usw. In diesem Fall kann es nötig sein, die Komponenten durch zusätzliche Leitungsabschnitte in Form z.B. von Drähten zu der Auswerteschaltung hin zu verlängern, damit die Auswerteschaltung in einem thermisch und/oder chemisch wenig belasteten Raumbereich untergebracht werden kann und/oder um einen elektrischen Anschluss an die Auswerteschaltung zu ermöglichen. Die zusätzlichen Leitungsabschnitte können an die elektrisch leitfähigen Komponenten angelötet usw. sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass der mindestens eine elektrische Verbraucher ein Heizele- ment, eine Lichterzeugungseinrichtung, einen Motor, eine Stromversorgungseinrichtung und/oder eine Elektronik (z.B. eine Steuerplatine) usw. umfasst. Das Heizelement kann z.B. ein Widerstandsheizelement zum Heizen des Garraums oder eines Verdampfers sein. Die Lichterzeugungseinrichtung kann z.B. eine Lampe oder andere Beleuchtungs- vorrichtung sein oder aufweisen, beispielsweise zur Beleuchtung des Garraums, von Be- dienelementen oder von Dekorelementen. Der Motor kann z.B. ein Motor zum Bewegen einer Drehantenne, eines Bratenspießes, eines Lüfters, einer Klappe (z.B. einer Wrasen- klappe), eines Drehtellers, einer Garraumtür, einer Pumpe usw. sein. Grundsätzlich ist der mindestens eine elektrische Verbraucher jedoch nicht darauf beschränkt und kann ein beliebiger anderer Verbraucher wie eine Bedienblende oder Komponente davon, eine Kamera, ein Kommunikationsmodul (z.B. ein WLAN- oder Ethernet-Modul) usw. sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Schnüffelleitung mindestens eine Daten- übertragungsfunktion aufweist und mit mindestens einer keinen elektrischen Verbraucher darstellenden Funktionseinheit des Geräts verbunden ist, z.B. mit einem Sensor, einem Reed-Kontakt oder anderen Magnetschalter usw. Dieser Fall kann beispielsweise vorlie- gen, wenn die nicht stromverbrauchende Funktionseinheit ein Sensor ist, z.B. ein Tempe- ratursensor, speziell Temperaturfühler. Jedoch gibt es auch Sensoren, die elektrische Verbraucher darstellen, beispielsweise Sauerstoffsensoren in Form von Lambdasonden, welche ein Heizelement aufweisen. Ist die keinen elektrischen Verbraucher darstellende Funktionseinheit ein Reed-Kontakt, könnte dieser in einer Variante nur Signalpegel schal- ten (wobei z.B. ein Mikrocontroller den Schaltzustand auswertet), in einer anderen Varian- te z.B. einen Erregerstrom einer Relaisspule. Die Verkabelungen beider Reed-Kontakte wären geeignete Schnüffelleitungen.
Auch kann eine elektrische Leitung als Schnüffelleitung eingerichtet sein oder genutzt werden, die sowohl der Stromversorgung als auch der Datenübertragung dient, z.B. durch Modulation eines Stromversorgungssignals mit einem Datensignal. Grundsätzlich kann ein elektrischer Verbraucher sowohl mit einer dedizierten Stromversorgungsleitung als auch mit einer dedizierten Datenleitung verbunden sein, von denen eine oder mehrere als Schnüffelleitung dienen können.
Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine Schnüffelleitung mindestens einen Ab- schnitt aufweist, dessen Form und/oder Position (nur) durch die Funktion der Schnüffellei- tung zur Erfassung der Mikrowellen-Leckagestrahlung bestimmt ist. Dieser Abschnitt trägt also nicht zur Durchführung der weiteren Funktion der Schnüffelleitung bei oder kann sich darauf sogar (wenn auch typischerweise nur geringfügig) negativ auswirken. Der Vorteil eines solchen Abschnitts besteht darin, dass er auf eine verbesserte Detektion von Mik- rowellen-Leckagestrahlung hin geformt und/oder verlegt ist und damit deren besonders zuverlässige Detektion ermöglicht. Der Abschnitt kann beispielsweise durch oder um Be- reiche von Öffnungen einer Garraumwandung gelegt sein. Durch die erhöhte Länge wird sein ohmscher Widerstand vergrößert, was aber nur eine vernachlässigbar geringe oder praktisch keine Auswirkung auf seine Stromleitungs- und/oder Datenübertragungsfunktion zu haben braucht. Auch kann der Abschnitt verschlungen (z.B. mäanderförmig) geformt sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine Schnüffelleitung eine Länge von mindes- tens 800 mm, insbesondere von mindestens 1000 mm, insbesondere von mindestens 1500 mm, insbesondere von mindestens 2000 mm, aufweist. Eine so hohe Länge ergibt den Vorteil, dass möglichst viele/große Bereiche im Inneren des Gehäuses des Haus- halts-Mikrowellengeräts mit einer Schnüffelleitung überdeckt werden können und dadurch örtlich verteilte Leckstrahlungsherde mit einer geringen Anzahl an Schnüffelleitungen sen- siert oder detektiert werden können.
Jedoch ist es auch möglich, dass die Mikrowellen-Detektionseinrichtung mindestens eine Schnüffelleitung aufweist, die keine weitere signalleitende (d.h., keine Strom und/oder Daten leitende) Funktion aufweist, insbesondere keine weitere Funktion aufweist. Eine solche Schnüffelleitung ist also nur zum Zweck der Detektion einer mikrowellenbasierten Induktion verlegt. Das Vorsehen einer Schnüffelleitung ergibt den Vorteil, dass sie beson- ders variabel in dem Gerät verlegbar ist, z.B. weil sie an einem Ende funktional mit der Auswerteschaltung verbunden ist, aber das andere Ende ein frei positionierbares Ende ist. Eine solche Schnüffelleitung kann z.B. ein Draht, ein Kabel, eine auf einem Substrat aufgebrachte Leiterbahn usw. sein. Das Haushalts-Mikrowellengerät kann folglich so aus- gebildet sein, dass die Auswerteschaltung mit mindestens einer Schnüffelleitung, die auch mindestens eine weitere Funktion erfüllt, und/oder mit mindestens einer Schnüffelleitung ohne dedizierte weitere Funktion verbunden ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine Auswerteschaltung eine eigenständige Komponente des Haushalts-Mikrowellengeräts ist, von einer Steuereinrichtung getrennt angeordnet ist und über mindestens eine Signalleitung mit der Steuereinrichtung verbun- den ist. So wird der Vorteil erreicht, dass mindestens eine Auswerteschaltung besonders flexibel in dem Haushalts-Mikrowellengerät positionierbar ist. Die Auswerteschaltung kann als Ausgangssignal oder Ausgangsinformation insbesondere Information über die Stärke des mikrowelleninduzierten Wechselstroms liefern. Das Ausgangssignal oder die Aus- gangsinformation kann in analoger oder digitaler Form vorliegen. Das Ausgangssignal oder die Ausgangsinformation kann von der Steuereinrichtung zur Beurteilung verwendet werden, ob mindestens eine mit der Stärke der Leckrate zusammenhängende Aktion ausgelöst werden soll, wie weiter unten genauer beschrieben ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Auswerteschaltung in eine Steuereinrichtung des Haushalts-Mikrowellengeräts integriert ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Auswerteschaltung in einem Raumbereich untergebracht ist, der zur Unterbringung elektrischer und/oder elektronischer Komponenten besonders gut geeignet bzw. vorgese- hen ist. Dies ist besonders vorteilhaft, falls die Steuereinrichtung in einem besonders ge- schützten Fach, Abteil oder Kompartment untergebracht ist, das beispielsweise thermisch isoliert und/oder zur Kühlung der Auswerteeinheit belüftet ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Signalwege zwischen Auswerteschaltung und Steuereinrichtung beson- ders kurz und damit störunanfällig sind. Insbesondere können die Ausgangssignale oder Ausgangsinformation direkt zu einem Prozessor (z.B. einem Mikrokontroller, FPGA, ASIC usw.) der Steuereinrichtung geleitet werden. Noch ein Vorteil beruht darin, dass von der Steuereinrichtung typischerweise mehrere elektrische Leitungen (Stromversorgungslei- tungen und/oder Datenleitungen) zu Verbrauchern abgehen, so dass die Positionierung der Auswerteschaltung an der Steuereinrichtung besonders kurze Wege von der mindes- tens einen Schnüffelleitung zu der Auswerteschaltung ermöglicht.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Auswerteschaltung so in die Steuereinrichtung des Haushalts-Mikrowellengeräts integriert ist, dass sie eine eigenständige bauliche Einheit ist (z.B. eine eigene Platine oder Leiterplatte aufweist), die an der Leiterplatte oder Platine der Steuereinrichtung befestigt ist, z.B. durch Lötverbindung(en), einen Steckplatz usw.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Auswerteschaltung so in die Steuereinrichtung des Haushalts-Mikrowellengeräts integriert ist, dass eine Leiterplatte der Steuereinrichtung mit den Bauteilen der Auswerteschaltung bestückt ist. Es ist eine Weiterbildung, dass die Auswerteschaltung soweit funktional in die Steuerein- richtung integriert ist, dass ein Prozessor der Steuereinrichtung auch die Auswertung der Schnüffelleitung(en) übernimmt. Es wird dann vorteilhafterweise keine gesonderte oder gesondert hergestellte Auswerteschaltung mehr benötigt.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Auswerteschaltung über mindestens eine Leiterbahn einer Leiterplatte der Steuereinrichtung mit der mindestens einen Schnüffelleitung ver- bunden ist. So wird eine besonders einfache, platzsparende und robuste Anbindung der Auswerteschaltung an die mindestens eine Leiterbahn ermöglicht. Eine Schnüffelleitung wird dabei insbesondere an die Platine geführt und dort mit der Leiterbahn verbunden, z.B. durch Lötstellen, Klemmen, Stecker usw.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Auswerteschaltung über einen Koppelkondensator mit der mindestens einen Schnüffelleitung verbunden ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Schnüffelleitung galvanisch von der Auswerteschaltung getrennt ist, aber Wech- selstromsignale durch den Koppelkondensator übertragbar sind. Durch den Koppelkon- densator wird also eine Gleichspannungsabtrennung zwischen Schnüffelleitung und Aus- werteschaltung erreicht. Insbesondere ist ein Anschluss des Koppel kondensators elektrisch mit mindestens einer Schnüffelleitung und der andere Anschluss mit der Aus- werteschaltung elektrisch verbunden. Der Koppelkondensator kann auch einen Teil der Auswerteschaltung darstellen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Koppelkondensator eine Komponente eines Hoch- passfilters ist. So wird der Vorteil erreicht, dass die vergleichsweise hochfrequenten mik- rowelleninduzierten Wechselströme (die z.B. eine Frequenz im Bereich der Mikrowellen- frequenz aufweisen können) zu der Auswerteschaltung durchgelassen werden, während niederfrequente Wechselströme, wie sie z.B. typischerweise für eine Stromversorgung eines Verbrauchers mit Wechselstrom verwendet werden (z.B. mit einer Netzfrequenz von 50 Hz), nicht durchgelassen werden. Dadurch wird eine Störung des Messsignals der Mikrowellen-Leckagestrahlung durch elektrische Ströme in den Schnüffelleitungen mit niedrigeren Frequenzen verhindert, was wiederum eine Auswertegenauigkeit erhöht. Es ist eine Weiterbildung, dass der Koppelkondensator zusammen mit einem insbesonde- re geerdeten ohmschen Widerstand den Hochpassfilter bildet. Der Widerstand kann eine Komponente der Auswerteschaltung sein, z.B. deren Eingangswiderstand.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Hochpassfilter zusätzlich einen mit dem Koppelkon- densator verbundenen Widerstand, insbesondere Eingangswiderstand, aufweist und der Koppelkondensator eine Kapazität der Größe C (Gl.1 ): aufweist, wobei R dem Widerstandswert des ohmschen Widerstands und fu einer unteren Grenzfrequenz des Hoch passfilters entspricht.
Diese Formel ergibt sich aus einer komplexen Übertragungsfunktion T, die das Verhältnis einer von dem Hochpassfilter weitergegebenen Spannung U2 zu der auf der überwachten oder angezapften Schnüffelleitung anliegenden Spannung U1 wiedergibt (Gl.2):
Da hier nur der Betrag der Übertragungsfunktion (und nicht deren Phasenlage) interes- siert, folgt (Gl.3):
Für die Auswahl und Dimensionierung des Koppelkondensators C wurde angenommen, dass eine untere Grenzfrequenz fu des resultierenden Hochpasses so hoch liegt, wie es das zu messende Signal mindestens erfordert (das Messsignal weist eine typische Mik- rowellenfrequenz von 915 MHz oder 2,45 GHz auf). Die untere Grenzfrequenz fu wird so angesetzt, dass die übertragene Spannung U2 nur noch 1/ѵ2 bzw. ca. 70,7% der Amplitude des Originalsignals U1 beträgt bzw. das Originalsignal U1 um diesen Faktor abgeschwächt vorliegt. Es folgt daraus für den Betrag der Übertragungsfunktion
Daraus ergibt sich die vorteilhafte Größe des Kapazitätswerts C des Koppelkondensators gemäß Gl.1.
Die durch die Auswerteschaltung bestimmten Ausgangs- oder Berechnungswerte, welche ein Maß für die Stärke der Mikrowellen-Leckage darstellen, können z.B. von der Steuer- einrichtung oder einer anderen Datenverarbeitungseinrichtung dazu verwendet werden, die Umschalt- und Arbeitspunkte zu bestimmen.
Allgemein kann die Mikrowellen-Leckagestrahlung auch indirekt gemessen werden, bei- spielsweise durch Quantifizierung von Sekundäreffekten in von der Mikrowellenfrequenz unterschiedlichen Frequenzbereichen, z.B. bei typischen für eine EMV (Elektromagneti- sche Verträglichkeit) relevanten Frequenzen von 20 kHz bis 100 GHz, welche auch auf der Netzleitung ausgeleitet werden können.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Haushalts- Mikrowellengeräts, bei dem
- ein Garraum mit Mikrowellen beaufschlagt wird,
- Einstellwerte mindestens einer Modenvariationsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Feldverteilung der Mikrowellen in dem Garraum zu ändern, variiert werden,
- für die verschiedenen Einstellwerte der mindestens einen Modenvariationsvorrich- tung die aus dem Garraum austretende Mikrowellen-Leckagestrahlung gemessen wird und
- anhand der dabei detektierten Mikrowellen-Leckagestrahlung Arbeitspunkte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung festgelegt werden.
Das Verfahren kann analog zu dem Haushalts-Mikrowellengerät ausgebildet werden und weist die gleichen Vorteile auf. So ist es eine Ausgestaltung, dass anhand der detektierten Mikrowellen-Leckagestrahlung Umschaltpunkte bestimmt werden, bei denen eine merkliche Änderung der Feldverteilung der Mikrowellen innerhalb des Garraums auftritt. Arbeitspunkte der mindestens einen Mo- denvariationsvorrichtung so festgelegt werden, dass sie außerhalb der Umschaltpunkte liegen.
Zur Durchführung des Verfahrens kann das Haushalts-Mikrowellengerät eine entspre- chend eingerichtete, z.B. programmierte, Datenverarbeitungseinrichtung aufweisen. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann funktional in eine Steuereinrichtung des Haushalts- Mikrowellengeräts integriert sein, d.h., dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein kann, das oben beschriebene Verfahren ablaufen zu lassen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbei- spiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
Fig.1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Haushalts-Mikrowellengerät; Fig.2 zeigt in Draufsicht eine Steuereinrichtung des Haushalts-Mikrowellengeräts aus Fig.1 mit einer Auswerteschaltung;
Fig.3 zeigt eine alternative Auswerteschaltung für das Haushalts-Mikrowellengerät aus Fig.1 ;
Fig.4 zeigt eine Auftragung eines durch den Mikrowellen-Leckagesensor des Haus- halts-Mikrowellengeräts aus Fig.1 gemessenen Messwerts, der eine Stärke der Mikrowellen-Leckagestrahlung repräsentiert, gegen einen Drehwinkel der Drehantenne des Haushalts-Mikrowellengeräts aus Fig.1 ;
Fig.5 zeigt eine Auftragung eines Betrags einer Ableitung der aus Fig.4 bestimmten und zusätzlich geglätteten Kurve gegen den Drehwinkel der Drehantenne;
Fig.6 zeigt eine Auftragung von aus der Kurve aus Fig.5 bestimmten Umschaltpunk- ten gegen den Drehwinkel der Drehantenne; und
Fig.7 zeigt schematisch eine Abhängigkeit einer Mikrowellen-Feldverteilung von dem Drehwinkel f der Drehantenne für das Mikrowellen-Haushaltsgerät aus Fig.1. Fig.8 zeigt ein sog. Lightboard als Messaufbau das die Feldverteilung im Garraum in Abhängigkeit von dem Drehwinkel f der Drehantenne für ein Mikrowellen- Haushaltsgerät nach Fig.1 anzeigt.
Fig.1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines Haushalts- Mikrowellengeräts 1 mit einem Garraum 2. Der Garraum 2 ist von einer Garraumwandung oder Muffel 3 umgeben, die eine mit einer Tür 4 verschließbare frontseitige Beschi- ckungsöffnung aufweist. Das Haushalts-Mikrowellengerät 1 weist zur Behandlung von in dem Garraum 2 befindlichem Gut (o. Abb.) zumindest einen Mikrowellengenerator 5 auf, ggf. auch weitere Heizelemente wie ein oder mehrere Widerstandsheizelemente (o. Abb.).
Die von dem Mikrowellengenerator 5 erzeugten Mikrowellen werden über eine Mikrowel- lenführung 6 zu dem Garraum 2 geleitet und dort über eine als Modenvariationsvorrich- tung dienende Drehantenne 7 in den Garraum 2 eingekoppelt. Die Drehantenne 7 weist hier beispielhaft einen Antennenflügel 8 auf und ist z.B. mittels eines Schrittmotors (o. Abb.) um 360° um eine Drehachse D drehbar. Die Drehantenne 7 kann also Winkel- stellungen bzw. Drehwinkel in einem Bereich f = [0°; 360°] annehmen, z.B. in Schritten von Df = 1 ° oder 5°.
Das Haushalts-Mikrowellengerät 1 bzw. dessen steuerbare Komponenten einschließlich des Mikrowellengenerators 5 und der Drehantenne 7 sind mittels einer zentralen Steuer- einrichtung 9 (auch als "Gerätesteuerung" bezeichnet) ansteuerbar oder betätigbar.
In die Steuereinrichtung 9 ist eine Auswerteschaltung 10 integriert, die mit einer Schnüffel- leitung 1 1 verbunden ist. Die Schnüffelleitung 11 ist dazu eingerichtet, dass in ihr durch Mikrowellen Wechselströme induzierbar sind. Sie ist z.B. als einfacher Draht oder einfa- ches Kabel ausgebildet. Die Auswerteschaltung 10 ist zur Bestimmung einer Stärke von in der Schnüffelleitung 1 1 induzierten Wechselströmen ausgebildet. Die Auswerteschaltung 10 und die Schnüffelleitung 1 1 bilden eine Detektionseinrichtung 10, 1 1 zur Erfassung von Mikrowellen-Leckagestrahlung außerhalb des Garraums 2, insbesondere in einem Zwi- schenraum zwischen dem Garraum 2 und einem äußeren Gehäuse 12 des Haushalts- Mikrowellengeräts 1 und/oder im Bereich der Tür 4. Die Schnüffelleitung 11 kann eine Länge von mindestens 800 mm, insbesondere von mindestens 1000 mm, insbesondere von mindestens 1500 mm, insbesondere von mindestens 2000 mm aufweisen.
Fig.2 zeigt in Draufsicht eine Skizze der Steuereinrichtung 9 mit einigen der daran vor- handenen Komponenten. Zu einer Leiterplatte 14 der Steuereinrichtung 9 sind mehrere elektrische Leitungen 15 geführt, welche an ihren anderen Enden mit Funktionseinheiten des Haushalts-Mikrowellengeräts 1 wie elektrischen Verbrauchern und/oder Sensoren verbunden sind und/oder Schnüffelleitungen sind. Hier entspricht eine der elektrischen Leitungen 15 der Schnüffelleitung 11.
Die elektrischen Leitungen 15 sind an Anschlusspunkten 16 wie Klemmen o.ä. mit der Leiterplatte 14 verbunden und gehen dort in entsprechende Leiterbahnen 17 der Leiter- platte 14 über. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist rein beispielhaft nur eine Schnüf- felleitung 1 1 mit einer auf der Leiterplatte 14 angeordneten Auswerteschaltung 10 ver- bunden, die wiederum mit einem Prozessor 18, z.B. einem Mikrokontroller, ASIC oder FPGA, der Steuereinrichtung 9 verbunden ist. Die Auswerteschaltung 10 ist also in die Steuereinrichtung 9 integriert.
Insbesondere ist die Auswerteschaltung 10 hier von der mit der Schnüffelleitung 11 ver- bundenen Leiterbahn 17 über einen Koppelkondensator 19 verbunden, der eine Gleich- spannungsabtrennung zwischen der Auswerteschaltung 10 und der Schnüffelleitung 11 bewirkt.
Die Auswerteschaltung 10 weist, wie in dem vergrößerten Ausschnitt A gezeigt, mindes- tens einen ohmschen Widerstand 20 auf, der einerseits mit dem mit dem Prozessor 18 verbundenen Anschluss verbunden ist und andererseits mit einem vorgegebenen Be- zugspotential oder Masse verbunden ist. Der Koppelkondensator 19 und der Widerstand 20 bilden ein Hochpassfilter 19, 20 für das von der Schnüffelleitung 1 1 ankommende Sig- nal.
Der Koppelkondensator 19 weist hier vorteilhafterweise einen Kapazitätswert C der Größe mit R dem Widerstandswert des Widerstands 20 und fu einer gewünschten unteren Grenz- frequenz des Hochpassfilters 19, 20 auf. Die untere Grenzfrequenz fu ist so gewählt, dass praktisch nur die mikrowelleninduzierten Spannungsanteile durchgelassen werden.
Das - z.B. analoge - Ausgangssignal der Auswerteschaltung 10 wird zur Auswertung zu dem Prozessor 18 geleitet (z.B. zu einem Analogeingang eines Mikrokontrollers). Jedoch kann die Auswerteschaltung 10 auch noch andere Komponenten oder Bauteile (o. Abb.) aufweisen, beispielsweise einen A/D-Wandler, Operationsverstärker usw.
Die Steuereinrichtung 9 ist dazu eingerichtet, beruhend auf einer Stärke des in der Schnüffelleitung 1 1 mikrowelleninduzierten Wechselstroms, repräsentiert durch das Aus- gangssignal der Auswerteschaltung 10, Umschaltpunkte, bei denen eine merkliche Ände- rung der Feldverteilung in dem Garraum 2 auftritt, sowie entsprechende Arbeitspunkte zu bestimmen.
Fig.3 zeigt eine zur Auswerteschaltung 10 alternative Auswerteschaltung 21. Die alterna- tive Auswerteschaltung 10 weist ebenfalls eine Filterfunktion auf, jedoch nun unter Vorse- hung eines LC-Filters.
Anstelle des in Fig.2 gezeigten ohmschen Wderstands 20 sind nun über einen gemein- samen Knotenpunkt eine erste Spule 22 mit einem Induktivitätswert L1 und eine Anoden- seite einer Diode 23 mit dem Koppelkondensator 19 verbunden. Der andere Anschluss der ersten Spule 22 ist mit Masse verbunden, während der Kathodenanschluss der Diode 23 über einen weiteren Knotenpunkt mit einem zweiten Kondensator 24 mit einem Kapa- zitätswert C2 und mit einer zweiten Spule 25 mit einem Induktivitätswert L2 verbunden ist. Der andere Anschluss des zweiten Kondensators 24 ist mit Masse verbunden, während der andere Anschluss der zweiten Spule 25 mit dem Prozessor 18 verbunden ist.
Fig.4 zeigt eine Auftragung eines durch den Mikrowellen-Leckagesensor 10, 11 des Haushalts-Mikrowellengeräts 1 gemessenen Messwerts (Detektorspannung) LMW in Mil- livolt, der eine Stärke der Mikrowellen-Leckagestrahlung repräsentiert, gegen den Dreh- winkel f der Drehantenne 7 für etwas mehr als eine volle Umdrehung der Drehantenne 7. Der Messwert LMW kann z.B. an dem zum Prozessor 18 führenden Ausgang der Auswer- teschaltung 10 abgegriffen werden.
Aufgrund der Zyklizität der Antennendrehung wiederholen sich die Messwerte LMW nach einer Umdrehung (Df = 360°) annähernd. Der Verlauf der Messwerte LMW ist logarith- misch proportional zur gemessenen Feldstärke der Mikrowellen. Es zeigen sich Winkelbe- reiche mit praktisch gleichbleibendem Spannungsverlauf sowie Sprungstellen. Eine über- raschende Erkenntnis besteht darin, dass dieser Spannungsverlauf direkte Rückschlüsse auf Änderungen der Feldverteilung der Mikrowellen im Garraum 2 ermöglicht. Insbeson- dere hat es sich durch Experimente herausgestellt, dass die Sprungstellen mit sehr hoher Zuverlässigkeit mit einer Änderung des Modenbilds im Garraum 2 übereinstimmen. Die Änderung des Modenbilds kann beispielsweise experimentell mittels eines wie in
US 2008/0302958 A1 beschriebenen "Lightboards" bestimmt werden. Winkelbereiche mit nahezu konstanten Messwerten LMW zeigen auch ein konstantes Helligkeitsbild des Lightboards, während ein Umschalten des Modenbilds direkt im Spannungsverlauf er- kennbar ist. Dies ist genauer in der weiter unten ausgeführten Fig.8 beschrieben.
Innerhalb der gezeigten Winkelbereiche I bis VII findet jeweils nur eine geringe Änderung des Modenbilds statt. Dies wird beispielsweise besonders deutlich für den Winkelbereich V und dort zwischen ca. f = 130° und f = 160°, den Winkelbereich VI und dort zwischen ca. f = 190° und f = 250° sowie den Winkelbereich VII und dort zwischen ca. f = 290° und f = 335°.
Eine mögliche Variante zur geräteseitigen, automatisierten Bestimmung der Arbeitspunkte der Drehantenne 7 kann folgende anschließende Schritte umfassen:
- Kurvenglättung der in Fig.4 dargestellten Kurve,
- Bestimmen der Kurvensteigung der geglätteten Kurve,
- Bilden des Betrags der Kurvensteigung,
- Datenreduktion, und daraus
- Bestimmen der Arbeitspunkte der Drehantenne 7.
Die optionale Kurvenglättung reduziert vorteilhafterweise den Einfluss von Messfehlern. Die Kurvensteigung, z.B. ausgedrückt als DLMW / Df oder ¶LMW / ¶f , liefert die Informa- tion über steigende und fallende Flanken des (geglätteten) Messwertverlaufs.
Da vorliegend nur die absolute Änderung des Messwertverlaufs bzw. die absolute Kur- vensteigung von Interesse ist, wird optional zusätzlich eine Betragsbildung vorgenommen.
Fig.5 zeigt eine erste Ableitung der in Fig.4 gezeigten und geglätteten Kurve als Auftra- gung eines Betrags der Messwertänderung | DLMW / Df | gegen den Drehwinkel f der Drehantenne 7.
Im folgenden Schritt erfolgt eine Reduktion der Daten auf Umschaltpunkte, z.B. durch Auswahl der Werte mit lokal maximaler Steigung. An diesen z.B. interpolierten Umschalt- punkten erfolgt der Wechsel von einem Modenbild zu einem anderen.
Fig.6 zeigt eine Auftragung von aus der Kurve aus Fig.5 entsprechend bestimmten Um- schaltpunkten U1 bis U7 ("0" nicht vorhanden, "1" vorhanden) gegen den Drehwinkel f der Drehantenne 7, also die Drehwinkel f bzw. Winkelpositionen der Umschaltpunkte U1 bis U7. Daraus können Arbeitspunkte des Gargeräts auf einfach umsetzbare Weise be- stimmt werden: die besonders vorteilhaften Arbeitspunkte liegen jeweils in der Mitte zwi- schen zwei benachbarten Umschaltpunkten U1 , U2; U2, U3 usw., d.h., bei einem Dreh- winkel f = (f (U2) - f (U1))/2; usw.. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies zu- mindest ungefähr die Drehwinkel f = 10°, 50°, 75°, 110°, 145°, 225° und 315°. Mögliche Feldverteilungen oder Modenbilder sind weiter unten genauer in Fig.8 gezeigt.
Dieser Ablauf zur Bestimmung der Arbeitspunkte kann zu Beginn eines Mikrowellen- Betriebsablaufs durchgeführt werden und als Initialscan bezeichnet werden.
Die Steuereinrichtung 9 kann dazu eingerichtet sein, folgend auf den Initialscan die Dreh- antenne 7 bzw. den zugehörigen Schrittmotor so anzusteuern, dass die zu den unter- schiedlichen Arbeitspunkten gehörigen unterschiedlichen Modenbilder für gleiche Zeit- dauern gehalten werden und Gargut somit in gleich großen Zeitabschnitten beaufschlagt wird (und nicht mehr proportional zum Winkelanteil, den die Modenbilder während einer Umdrehung annehmen). Somit kann die Gefahr einer nachteiligen Bildung von Hotspots an gleichen Stellen im Gargut für längere Zeitdauern ohne Wechsel deutlich verringert werden.
Für fortgeschrittene Garsteuerungen ist es zudem vorteilhaft, dass praktisch ohne Zeit- verzögerung festgestellt werden kann, wann eine Änderung der Einstellparameter zu ei- ner Änderung des resultierenden Modenbilds und damit gleichbedeutend zu einer Ände- rung der Erwärmungsverteilung im Gargut führt.
Selbstverständlich sind auch andere Auswerteverfahren nutzbar, um die Arbeitspunkte zu bestimmen. Beispielsweise können auch Nullstellen der Ableitung des Kurven Verlaufs aus Fig.4 gewählt werden. Damit werden Extremstellen sowie Wende- und Terrassenpunkte erfasst.
Zudem ist das Verfahren allgemein nicht auf Haushaltsgeräte beschränkt, deren Moden- variationsvorrichtung nur einen einzigen Einstellparameter oder Freiheitsgrad (wie den Drehwinkel f der Drehantenne 7) aufweist, sondern kann auch bei mehreren Freiheits- graden (z.B. den Drehwinkeln von mindestens zwei drehbaren Antennen oder sonstigen feldverändernden Elementen wie einem Modenrührer) eingesetzt werden.
Allgemein braucht nicht nur die Leckrate innerhalb des Gehäuses untersucht werden, sondern es kann jegliche aus dem Garraum austretende Mikrowellen-Leckagestrahlung zur Bestimmung der Arbeitspunkte verwendet werden. Dies beinhaltet auch Mikrowellen- strahlung, die im Bereich der geschlossenen Türe austritt (d.h., die "klassische" Leck- strahlung im Frontbereich). Die Messung der Mikrowellen-Leckagestrahlung ist also nicht auf das Gehäuseinnere beschränkt.
Fig.8 zeigt mehrere Kamerabilder eines "Lightboards“, die zu dem gemessenen Kurven- verlauf der Auftragung aus Fig. 4 passen. Zu jedem Bild sind der zugehörige Winkelberei- che und der Drehwinkel f der Drehantenne 7 eingezeichnet. Die durch Mikrowellen zum Leuchten anregbaren Lichtquellen, die z.B. matrixartig an einer Styroporplatte befestigt sein können, dienen hierbei als Indikatoren für die im Garraum 2 bestehende Feldvertei- lung. Je höher die lokale Mikrowellenleistung ist, desto heller leuchtet eine Lichtquelle. Vorliegend sind die entstehenden Lichtmuster für die Drehwinkel f = 0°, 50°, 75°, 106°, 130°, 160°, 190°, 240°, 290° und 335° gezeigt. Jeder der zugehörigen Winkelbereiche I - VII verfügt über ein individuelles Lichtmuster. Innerhalb eines der Wnkelbereiche I - VII bleibt die Feldverteilung der Mikrowellen im Garraum 2 hingegen praktisch unverändert. Dies ist für die Winkelgrade 130° und 160° im Winkelbereich V, für die Winkelgrade 190° und 240° im Wnkelbereich VI und für die Wnkelgrade 290° und 335° im Winkelbereich VII beispielhaft veranschaulicht.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbei- spiel beschränkt.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden wer- den, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Tole- ranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste
1 Haushalts-Mikrowellengerät
2 Garraum
3 Garraumwandung
4 Tür
5 Mikrowellengenerator
6 Mikrowellenführung
7 Drehantenne
8 Antennenflügel
9 Steuereinrichtung
10 Auswerteschaltung
11 Schnüffelleitung
12 Gehäuse
14 Leiterplatte
15 Elektrische Leitung
16 Anschlusspunkten
17 Leiterbahn
18 Prozessor
19 Koppelkondensator
20 Ohmscher Widerstand
21 Auswerteschaltung
22 Erste Spule
23 Diode
24 Zweiter Kondensator
25 Zweite Spule
C Kapazitätswert
C2 Kapazitätswert
D Drehachse
LMW Messwert
L1 Induktivitätswert
L2 Induktivitätswert
R Widerstandswert U1-U7 Umschaltpunkte f Drehwinkel
I - VII Winkelbereiche

Claims

Patentansprüche
1. Haushalts-Mikrowellengerät (1), aufweisend
einen mit Mikrowellen beaufschlagbaren Garraum (2),
mindestens eine Modenvariationsvorrichtung (7), die dazu eingerichtet ist, ei- ne Feldverteilung der Mikrowellen in dem Garraum (2) zu ändern, und mindestens einen Mikrowellen-Leckagesensor (10, 11) zur Detektion von aus dem Garraum (2) austretender Mikrowellen-Leckagestrahlung,
wobei das Haushalts-Mikrowellengerät (1) dazu eingerichtet ist,
Einstellwerte (f) der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung (7) zu vari- ieren und
anhand der sich aus der Variation ergebenden Menge von Messdaten der de- tektierten Mikrowellen-Leckagestrahlung mindestens einen Arbeitspunkt der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung (7) festzulegen.
2. Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach Anspruch 1 , wobei das Haushalts- Mikrowellengerät (1) dazu eingerichtet ist,
einen Einstellbereich mindestens einer Modenvariationsvorrichtung (7) zu durchfahren;
für die jeweiligen eingestellten Werte (f) des durchfahrenen Einstellbereichs eine Stärke der Mikrowellen-Leckagestrahlung zu messen; und
aus dem sich ergebenen Kurvenverlauf mindestens eine charakteristische Ei- genschaft zu bestimmen, aus der sich der mindestens eine Arbeitspunkt fest- legen lässt.
3. Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei die charakteristischen Eigenschaften Umschaltpunkte (U1-U7) umfassen, bei denen eine signifikante Änderung der Feldverteilung auftritt, und das Haushalts- Mikrowellengerät (1) dazu eingerichtet ist, Arbeitspunkte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung (7) so festzulegen, dass sie außerhalb der Umschalt- punkte (U1-U7) liegen.
4. Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach Anspruch 3, wobei das Haushalts- Mikrowellengerät (1) dazu eingerichtet ist, die Arbeitspunkte als mittig zwischen benachbarten Umschaltpunkten (U1-U7) festzulegen.
5. Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach Anspruch 2 in Kombination mit einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei die Umschaltpunkte (U1-U7) aus Wendepunkten der Kurve bestimmt werden.
6. Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach Anspruch 2, wobei die charakteristischen Eigenschaften Extrem- und/oder Terrassenpunkte der Kurve umfassen und das Haushalts-Mikrowellengerät (1) dazu eingerichtet ist, die Extrem- und/oder Terras- senpunkte als Arbeitspunkte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung (7) festzulegen.
7. Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei die mindestens eine Modenvariationsvorrichtung (7) mindestens eine Vorrich- tung aus der Gruppe
Drehantenne (7);
Drehteller;
Modenrührer;
Mikrowellengenerator;
aufweist.
8. Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei der mindestens eine Mikrowellen-Leckagesensor (10, 11) dazu eingerichtet ist, eine durch eine Garraumwandung (3) tretende Mikrowellen-Leckagestrahlung zu messen.
9. Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei der mindestens eine Mikrowellen-Leckagesensor (10, 11) dazu eingerichtet ist, eine durch einen Türspalt zwischen einem Gehäuseflansch und einer den Gar- raum (2) verschließenden Tür (4) tretende Mikrowellen-Leckagestrahlung zu mes- sen.
10. Haushalts-Mikrowellengerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei der mindestens eine Mikrowellen-Leckagesensor (10, 11) mindestens eine Schnüffelleitung (11) umfasst.
11. Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts (1), bei dem
ein Garraum (2) mit Mikrowellen beaufschlagt wird,
Einstellwerte (f) mindestens einer Modenvariationsvorrichtung (7), die dazu eingerichtet ist, eine Feldverteilung der Mikrowellen in dem Garraum (2) zu ändern, variiert werden,
- für die verschiedenen Einstellwerte (f) der mindestens einen Modenvariati- onsvorrichtung (7) die aus dem Garraum (2) austretende Mikrowellen- Leckagestrahlung gemessen wird und
anhand der detektierten Mikrowellen-Leckagestrahlung Arbeitspunkte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung (7) festgelegt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , bei dem anhand der detektierten Mikrowellen- Leckagestrahlung Umschaltpunkte (U1-U7) bestimmt werden, bei denen eine merkliche Änderung der Feldverteilung der Mikrowellen innerhalb des Garraums (2) auftritt und Arbeitspunkte der mindestens einen Modenvariationsvorrichtung (7) so festgelegt werden, dass sie außerhalb der Umschaltpunkte (U1-U7) liegen.
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