FR2616290A1 - Microwave oven provided with monitoring means preventing no-load operation thereof - Google Patents

Microwave oven provided with monitoring means preventing no-load operation thereof Download PDF

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Michel Steers
Gilles Delmas
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/66Circuits
    • H05B6/666Safety circuits

Abstract

Microwave oven provided with a microwave source and with monitoring means intended to prevent operation thereof in the absence of a load formed by a product which it is wished to heat. It is notable in that it comprises a sensor which can heat up by absorbing microwave energy and which is placed in the oven near the spot at which the said product is to be located, and a member for measuring the temperature of the sensor, a monitoring device determining the temperature of the sensor as a function of time and arresting the operation of the microwave source when the temperature of the sensor attains, in a time which is less than a given time, a predetermined value representative of the sensor and of its lone presence in the oven.

Description

FOUR A MtCRO-ONDES MUNI DE MOYENS DE CONTROLE EVITANT SON
FONCTIONNEMENT SANS CHARGE
L'invention concerne un four à micro-ondes muni d'une source icro-ondes et des moyens de contrôle destinés à éviter son fonctionnement en l'absence d'une charge formée par un produit que l'on veut chauffer.
OVEN AT MtCROWAVES PROVIDED WITH CONTROL MEANS AVOIDING ITS
OPERATION WITHOUT LOAD
The invention relates to a microwave oven provided with an microwave source and control means intended to prevent its operation in the absence of a charge formed by a product that is to be heated.

Une invention de ce genre est connue du document
GB 2 141 568. Il y est décrit un four à micro-ondes dans lequel des moyens de contrôle permettent de créer une situation destinée à éveiller l'attention de l'utilisateur afin de ne pas faire fonctionner le magnétron du four sans charge, ce qui peut lui occasionner de grâces dommages.
An invention of this kind is known from the document
GB 2 141 568. There is described a microwave oven in which control means make it possible to create a situation intended to arouse the attention of the user so as not to operate the magnetron of the oven without a load, this which can cause him graces damage.

Pour éveiller cette attention, les possibilités de mise en marche du four sont tributaires de certaines opérations à effectuer préalablement à la mise en marche. Pour cela le four à icro-ondes est muni d'un interrupteur de porte qui s' ouvre ou se ferme selon que la porte du four est ouverte ou fermée. Ce document décrit des moyens de contrôle qui détectent d'abord que cet interrupteur de porte est fermé, puis au cours d'une séquence suivante, durant laquelle l'utilisateur doit introduire la charge, détecte si cette séquence est bien constituée d'une ouverture puis d'une fermeture de la porte du four. To awaken this attention, the possibilities of starting the oven are dependent on certain operations to be carried out before starting. For this, the microwave oven is fitted with a door switch which opens or closes depending on whether the oven door is open or closed. This document describes control means which first detect that this door switch is closed, then in the course of a following sequence, during which the user must introduce the load, detects whether this sequence consists of an opening then closing the oven door.

Les moyens de contrôle sont pour cela constitués d'un licroprocesseur dont l'exécution du progranne, qui met en oeuvre la séquence précédente, est contrôlée par l'interrup- teur de porte. nais une telle solution nécessite des composants électroniques onéreux. The control means for this consist of a microprocessor whose execution of the program, which implements the previous sequence, is controlled by the door switch. However, such a solution requires expensive electronic components.

Le but de l'invention est de réaliser un disposi- tif qui détecte l'absence du produit que l'on veut chauffer et arrête le fonctionnement du four lorsque cette absence est détectée. Il doit de plus être simple, robuste et fiable et bien résister aux perturbations liées à la chaleur, aux vapeurs de cuisson et aux parasites électromagnétiques propres à ce genre de four. The object of the invention is to provide a device which detects the absence of the product to be heated and stops the operation of the oven when this absence is detected. It must also be simple, robust and reliable and withstand heat disturbances, cooking vapors and electromagnetic interference specific to this kind of oven.

Pour cela l'invention telle que définie dans le préambule est remarquable en ce que le four comprend un capteur, pouvant s'échauffer en absorbant l'énergie micro-ondes, placé dans le four à proximité de l'endroit où doit se trouver ledit produit, et un organe de mesure de la température du capteur, un dispositif de contrôle déterminant la température du capteur en fonction du temps et-arrêtant le fonctionnement de la source micro-ondes lorsque la température du capteur atteint, dans un temps inférieur à un temps donné, une valeur prédéterminée représentative du capteur et de sa seule présence dans le four. Le dispositif de calcul peut opérer un traitement numérique ou analogique du signal délivré par l'organe de mesure. For this, the invention as defined in the preamble is remarkable in that the oven comprises a sensor, capable of heating up by absorbing microwave energy, placed in the oven near the place where said said must be located. product, and a device for measuring the temperature of the sensor, a control device determining the temperature of the sensor as a function of time and stopping the operation of the microwave source when the temperature of the sensor reaches, in a time less than one given time, a predetermined value representative of the sensor and of its sole presence in the oven. The calculation device can operate digital or analog processing of the signal delivered by the measuring device.

Dans un four à micro-ondes l'élévation de température d'une charge en fonction du temps suit une loi du type calorimétrique = = P.At/mc où e est la variation de température pendant l'écart de temps Qt pour une masse m d'un corps de chaleur spécifique c. In a microwave oven the temperature rise of a load as a function of time follows a law of the calorimetric type = = P.At/mc where e is the temperature variation during the time difference Qt for a mass m of a specific heat body c.

P est la puissance micro-ondes disponible dans le four.P is the microwave power available in the oven.

Il a été vérifié expérimentalement que cette loi se vérifie lorsque cette masse est séparée en deux masses mi et m2 tel que m = m1+m2. It has been verified experimentally that this law holds when this mass is separated into two masses mi and m2 such that m = m1 + m2.

La loi devient alors (1) m181 + i2e2 = 6 h61 et sse2 sont alors respectivement les élévations de température des deux masses mi et m2 et au serait l'élévation de température de la masse m si elle avait été soumise aux microondes dans le four dans les mêmes conditions que les masses mi et m2, en particulier pendant le même temps de chauffage. The law then becomes (1) m181 + i2e2 = 6 h61 and sse2 are then respectively the temperature rises of the two masses mi and m2 and au would be the temperature rise of the mass m if it had been subjected to microwaves in the oven under the same conditions as the masses mi and m2, in particular during the same heating time.

Cette loi se vérifie encore lorsque deux masses de chaleurs spécifiques différentes sont introduites dans le four (2) micie1 + 2c2ås2 = mce. This law is still verified when two different specific heat masses are introduced into the oven (2) micie1 + 2c2ås2 = mce.

De ces lois il s'ensuit que si deux charges sont introduites en même temps dans un four à micro-ondes, la puissance totale disponible se répartie dans les deux charges pour élever la température de chaque charge d'une valeur de température inversement proportionnelle à leur masse et à leur capacité calorifique. Ainsi Si les caractéristiques thermodynamique de l'une des charges sont connues la variation de température du capteur sera dépendante de la présence et de l'état thermodynamique du produit. Le capteur doit présenter des pa ramettes thermodynamique déterminés et stables. From these laws it follows that if two charges are introduced at the same time in a microwave oven, the total available power is distributed in the two charges to raise the temperature of each charge by a temperature value inversely proportional to their mass and their heat capacity. Thus, if the thermodynamic characteristics of one of the loads are known, the temperature variation of the sensor will be dependent on the presence and the thermodynamic state of the product. The sensor must have determined and stable thermodynamic paddles.

La substance peut être un liquide tel que l'eau l'huile ou un solide massif ou- déposé sur un support peu absorbant. Elle peut etre placée dans un container qui iaisse passer les micro-ondes. The substance can be a liquid such as water oil or a solid solid or- deposited on a poorly absorbent support. It can be placed in a container that lets microwaves pass.

Le capteur peut être amovible ou solidaire du four à micro-ondes. Lorsqu'il est amovible il peut aisément être retiré pour être nettoyé et positionné dans un endroit quelconque de la cavité. Il peut également être solidaire du four et faire partie intégrante du four lui-même. Dans ce cas il peut être constitué d'une substance liquide qui circule dans une canalisation, l'organe de mesure de la température déterminant, dans un temps inférieur à un temps donné, l'écart. de température entre l'entrée et la sortie de la canalisation. La circulation peut être assurée par une pompe. The sensor can be removable or integral with the microwave oven. When it is removable it can easily be removed for cleaning and positioned anywhere in the cavity. It can also be integral with the oven and form an integral part of the oven itself. In this case, it may consist of a liquid substance which circulates in a pipe, the temperature measuring member determining, in a time less than a given time, the difference. between the inlet and the outlet of the pipeline. Circulation can be ensured by a pump.

L'organe de mesure de la température dù capteur délivre un signal électrique dont l'évolution en fonction du temps est déterminée à instants réguliers à l'aide d'une horloge par un dispositif de contrôle. Celui-ci compare les tem-pératures mesurées en fonction du temps à une valeur prédéterminée et intervient pour arrêter le fonctionnement de la source micro-ondes lorsque la valeur prédéterminée est atteinte dans un temps inférieur à un temps donné. Cette valeur est -représentative du capteur lui-même et de sa seule présence dans le four. Si la valeur prédéterminée est atteinte dans le temps donné ceci met en évidence l'absence du produit dans le four. The temperature measurement element of the sensor delivers an electrical signal, the evolution of which as a function of time is determined at regular times using a clock by a control device. This compares the temperature measured as a function of time with a predetermined value and intervenes to stop the operation of the microwave source when the predetermined value is reached in a time less than a given time. This value is representative of the sensor itself and of its sole presence in the oven. If the predetermined value is reached in the given time this highlights the absence of the product in the oven.

L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures suivantes données à titre d'exemple non limitatif et qui représentent :
figure la : les courbes de variations de température d'un capteur de masse mt = 100 grammes et d'un produit de masse 12 formes tous deux d'eau à l'état liquide en fonction de la masse 12.
The invention will be better understood using the following figures given by way of non-limiting example and which represent:
FIG. 1a: the temperature variation curves of a mass sensor mt = 100 grams and of a mass product 12 both forms of water in the liquid state as a function of mass 12.

figure lb : les courbes-de variations montrant la concordance des mesures expérimentales de température effectuées sur une masse mi+m2 et celles déduites du calcul de l'équation 1.  figure lb: the variation-curves showing the agreement of the experimental temperature measurements carried out on a mass mi + m2 and those deduced from the calculation of equation 1.

figure 2 : une représentation schématique d'un capteur. Figure 2: a schematic representation of a sensor.

figure 3a, figure 3b, figure 3c : trois représen-. Figure 3a, Figure 3b, Figure 3c: three representations.

tations schématiques d'un four à micro-ondes utilisant différents capteurs.schematic tations of a microwave oven using different sensors.

figure 4 : un schéma électrique pour la mise en oeuvre du contrôle numérique du fonctionnement de la source micro-ondes à partir des mesures effectuées par le capteur. Figure 4: an electrical diagram for the implementation of digital control of the operation of the microwave source from measurements made by the sensor.

La figure la représente les variations de température 10 d'un capteur formé d'une masse mi de 100 grammes d'eau et les variations de température 11 d'un produit formé d'une masse m2 d'eau placés tous deux dans un four à microondes pour des températures au-dessus de la température am- biante et ceci pendant une durée déterminée. Lorsque la masse m2 croit l'élévation de température des deux masses décroît. FIG. 1a represents the temperature variations 10 of a sensor formed by a mass mid of 100 grams of water and the temperature variations 11 of a product formed by a mass m2 of water both placed in an oven microwave for temperatures above the ambient temperature and this for a determined period. When the mass m2 believes the temperature rise of the two masses decreases.

La masse mi du capteur subit une élévation de température supérieure à celle subit par la masse m2 plus élevée.The mass mi of the sensor undergoes a higher temperature rise than that undergone by the higher mass m2.

La figure lb représente les variations de température 12 d'une masse de mi +12 grammes d'eau. La courbe 13 est formée des points obtenus en calculant à partir de l'équation 1 l'élévation que subirait une masse de m1+m2 grammes d'eau. FIG. 1b represents the temperature variations 12 of a mass of mi + 12 grams of water. The curve 13 is formed of the points obtained by calculating from equation 1 the elevation that a mass of m1 + m2 grams of water would undergo.

On constate que les deux courbes se superposent. Ceci permet de mettre en évidence que l'énergie micro-ondes dissipée sous forme thermique se répartie dans les deux charges pour élever leur température de manière inversement proportionnelle à leur masse et à leur chaleur spécifique. L'élévation de température du capteur va donc permettre de suivre l'élévation de température du produit situé à proximité et en particulier de détecter son absence.We see that the two curves overlap. This makes it possible to demonstrate that the microwave energy dissipated in thermal form is distributed in the two loads to raise their temperature in a manner inversely proportional to their mass and their specific heat. The temperature rise of the sensor will therefore make it possible to follow the temperature rise of the product located nearby and in particular to detect its absence.

La figure 2 représente un exemple non limitatif de réalisation d'un capteur 30. Elle représente une substance 31 qui peut absorber des micro-ondes, la substance étant en contact avec un organe de mesure 32 de sa température. Celui-ci peut être formé d'un thermocouple, d'une thermistance ou de tout autre élément de mesure de température. il est relié à l'extérieur par les connexions 33. La substance 31 peut être liquide. Elle est alors placée dans un container 34 ou un récipient. La substance 31 peut être solide. Elle peut être ou non placée dans un container 34. La substance peut aussi être déposée sur un support n'absorbant pas ou peu les micro-ondes. FIG. 2 represents a non-limiting example of embodiment of a sensor 30. It represents a substance 31 which can absorb microwaves, the substance being in contact with a member 32 for measuring its temperature. This can be formed by a thermocouple, a thermistor or any other temperature measuring element. it is connected to the outside by the connections 33. The substance 31 can be liquid. It is then placed in a container 34 or a container. Substance 31 can be solid. It may or may not be placed in a container 34. The substance can also be deposited on a support which does not or only slightly absorb the microwaves.

La substance liquide peut être l'eau, l'huile ou tout autre liquide ayant des pertes suffisantes pour assurer un échauffement exploitable du capteur. The liquid substance can be water, oil or any other liquid having sufficient losses to ensure usable heating of the sensor.

La substance solide peut être une ferrite, unso- lide contenant en partie des ions métalliques ou tout autre solide ayant des pertes suffisantes pour assurer un échauffement exploitable du capteur. The solid substance can be a ferrite, a solid partially containing metal ions or any other solid having sufficient losses to ensure usable heating of the sensor.

La figure 3a représente un four à wicro-ondes 40 muni d'un capteur 30. il est placé à côté du produit 41. Une source micro-ondes 42 émet des micro-ondes qui sont captées par le produit 41 et le capteur 30. La mesure de température effectuée sur le capteur 30 est transmise à un dispositif de contrôle qui agit sur la source micro-ondes pour arrêter son fonctionnement. FIG. 3a represents a microwave oven 40 provided with a sensor 30. it is placed next to the product 41. A microwave source 42 emits microwaves which are picked up by the product 41 and the sensor 30. The temperature measurement carried out on the sensor 30 is transmitted to a control device which acts on the microwave source to stop its operation.

La figure 3b représente un autre four à micro-ondes dans lequel le capteur est constitué par la substance 31 qui est séparée de l'organe de mesure de température 32. Celui-ci est constitué d'un détecteur de rayonnement infrarouge de type pyroélectrique. il détermine ainsi à distance la température de la substance 31. La mesure est elle-même transmise au dispositif de contrôle 43 qui agit sur la source microonde 42. FIG. 3b represents another microwave oven in which the sensor consists of the substance 31 which is separated from the temperature measurement member 32. The latter consists of an infrared radiation detector of the pyroelectric type. it thus remotely determines the temperature of the substance 31. The measurement is itself transmitted to the control device 43 which acts on the microwave source 42.

La figure 3c représente un autre four à micro-ondes 40 dans lequel le capteur est constitué d'une canalisation refermant un liquide, une partie étant située dans la cavité du four. La circulation peut être assurée par une pompe 45. FIG. 3c shows another microwave oven 40 in which the sensor consists of a pipe closing a liquid, a part being located in the cavity of the oven. Circulation can be ensured by a pump 45.

L'organe de mesure de température prélève les températures à l'entrée et à la sortie de la portion de canalisation située dans la cavité et délivre ses données au dispositif de controle 43 qui agit sur la source micro-ondes 42.The temperature measurement device takes the temperatures at the inlet and at the outlet of the pipe portion located in the cavity and delivers its data to the control device 43 which acts on the microwave source 42.

La figure 4 représente un schéma électrique pour la mise en oeuvre du contrôle numérique du fonctionnement de la source micro-ondes à partir des mesures effectuées par le capteur. Les signaux électriques issus du capteur 30 pénêtrent dans le dispositif de contrôle 43. Selon un exemple de réalisation, il est formé d'un convertisseur A/N -51 réuni à un micro-processeur 52 qui possède une mémoire 53 et une horloge de fonctionnement 54. FIG. 4 represents an electrical diagram for the implementation of the digital control of the operation of the microwave source from measurements made by the sensor. The electrical signals from the sensor 30 penetrate into the control device 43. According to an exemplary embodiment, it is formed by an A / D converter -51 joined to a microprocessor 52 which has a memory 53 and an operating clock 54.

Le mécanisme de fonctionnement est le suivant. La température du capteur est convertie en un signal électrique par l'organe de mesure puis est transformée en un signal numérique par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique numérique. Ce signal est par la suite mémorisé et traité par des mémoires RAM et un micro-processeur. Le traitement consiste à mesurer la température à intervalle de temps fixe déterminé par l'horloge 54 et à comparer les différentes mesures avec la valeur prédéterminée. Le micro-processeur 52 va comparer les valeurs mesurées à la valeur prédéterminée située dans la mémoire 53 caractéristique du capteur seul. Le processeur arrête l'alimentation 55 du magnétron 56 qui constitue la source micro-ondes si la valeur prédéterminée est atteinte dans un temps inférieur à un temps donné. Une alarme 57 peut avertir l'utilisateur.  The operating mechanism is as follows. The temperature of the sensor is converted into an electrical signal by the measuring device and then transformed into a digital signal via an analog to digital converter. This signal is then stored and processed by RAM memories and a microprocessor. The processing consists in measuring the temperature at a fixed time interval determined by the clock 54 and in comparing the various measurements with the predetermined value. The microprocessor 52 will compare the measured values with the predetermined value located in the memory 53 characteristic of the sensor alone. The processor stops feeding 55 to the magnetron 56 which constitutes the microwave source if the predetermined value is reached in a time less than a given time. An alarm 57 can warn the user.

Le dispositif de contrôle peut également opérer uniquement sur des signaux analogiques et comparer le signal analogique délivré par l'organe de mesure à un signal représentant la valeur prédéterminée et arrêter la source micro-ondes lorsque la valeur prédéterminée est atteinte dans un temps inférieur à un temps donné.  The control device can also operate only on analog signals and compare the analog signal delivered by the measuring device with a signal representing the predetermined value and stop the microwave source when the predetermined value is reached in a time less than one given time.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Four à micro-ondes muni d'une source micro-ondes et de moyens de contrôle destinés à éviter son fonctionnement en l'absence d'une charge formée par un produit que l'on veut chauffer, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur, pouvant s'échauffer en absorbant l'énergie micro-ondes, placé dans le four, à proximité de l'endroit où doit se trouver ledit produit, et un organe de mesure de la température du capteur, un dispositif de contrôle déterminant la température du capteur en fonction du temps et arrêtant le fonctionnement de la source micro-ondes lorsque la température du capteur atteint, dans un temps inférieur à un temps donné, une valeur prédéterminée représentative du capteur et de sa seule présence dans le four.1. Microwave oven provided with a microwave source and control means intended to prevent its operation in the absence of a charge formed by a product which one wants to heat, characterized in that includes a sensor, capable of heating up by absorbing microwave energy, placed in the oven, near the place where said product must be, and a device for measuring the temperature of the sensor, a control device determining the temperature of the sensor as a function of time and stopping the operation of the microwave source when the temperature of the sensor reaches, in a time less than a given time, a predetermined value representative of the sensor and of its sole presence in the oven. 2. Four à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle comprend un microprocesseur qui contrôle à l'aide d'une horloge les données issues d'un convertisseur analogique-numérique qui traite les mesures de température du capteur, une mémoire qui stocke la valeur prédéterminée représentative dudit capteur et de sa seule présence dans le four, le microprocesseur arrêtant la source micro-ondes lorsque la valeur prédéterminée est atteinte, dans un temps inférieur à un temps donné.2. Microwave oven according to claim 1, characterized in that the control device comprises a microprocessor which controls by means of a clock the data coming from an analog-digital converter which processes the temperature measurements of the sensor, a memory which stores the predetermined value representative of said sensor and of its sole presence in the oven, the microprocessor stopping the microwave source when the predetermined value is reached, in a time less than a given time. 3. Four à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle compare le signal analogique délivré par l'organe de mesure à un signal représentant la valeur prédéterminée et arrête la source micro-ondes lorsque la valeur prédéterminée est atteinte, dans un temps inférieur à un temps donné.3. Microwave oven according to claim 1, characterized in that the control device compares the analog signal delivered by the measuring device with a signal representing the predetermined value and stops the microwave source when the predetermined value is reached, in a time less than a given time. 4. Four à micro-ondes selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour absorber l'énergie microondes, le capteur comprend une substance liquide ou solide absorbant les micro-ondes. 4. Microwave oven according to one of claims 1 to 3, characterized in that to absorb microwave energy, the sensor comprises a liquid or solid substance absorbing microwaves.
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