JP2507004B2 - 圧電素子応用センサ装置 - Google Patents
圧電素子応用センサ装置Info
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- JP2507004B2 JP2507004B2 JP63298656A JP29865688A JP2507004B2 JP 2507004 B2 JP2507004 B2 JP 2507004B2 JP 63298656 A JP63298656 A JP 63298656A JP 29865688 A JP29865688 A JP 29865688A JP 2507004 B2 JP2507004 B2 JP 2507004B2
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- Japan
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- piezoelectric element
- signal
- food
- detecting
- signal level
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Electric Ovens (AREA)
- Cookers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電素子の信号検出に関し、特に電子レン
ジに応用した場合に関するものである。
ジに応用した場合に関するものである。
従来の技術 従来この種の圧電素子応用センサの信号検出手段とし
て電子レンジの食品の再加熱に応用した例を用いて説明
する。第５図は、電子レンジの本体構成図である。１は
圧電素子、31は加熱室、32はマイクロ波を発生するマグ
ネトロン、33はマグネトロン32を冷却する冷却ファン、
34はターンテーブル、35はターンテーブル駆動モータ、
36は冷却ファンの風を加熱室31へ導く風路、37は食品、
38は食品から発生する蒸気、39は排気路、40は食品37か
ら発生する蒸気を圧電素子１に導く導風路、41は圧電素
子１の信号にもとづいてマグネトロン32、冷却ファン3
3、ターンテーブル駆動モータ35を制御する制御手段で
ありこれらにより電子レンジ15を構成している。
て電子レンジの食品の再加熱に応用した例を用いて説明
する。第５図は、電子レンジの本体構成図である。１は
圧電素子、31は加熱室、32はマイクロ波を発生するマグ
ネトロン、33はマグネトロン32を冷却する冷却ファン、
34はターンテーブル、35はターンテーブル駆動モータ、
36は冷却ファンの風を加熱室31へ導く風路、37は食品、
38は食品から発生する蒸気、39は排気路、40は食品37か
ら発生する蒸気を圧電素子１に導く導風路、41は圧電素
子１の信号にもとづいてマグネトロン32、冷却ファン3
3、ターンテーブル駆動モータ35を制御する制御手段で
ありこれらにより電子レンジ15を構成している。
第６図a,第６図ｂは、圧電素子１の蒸気検出の動作原
理を示す図である。
理を示す図である。
チタン酸鉛，ジルコニアを成分とする圧電素子１に強
電界で分極処理を行い強誘電体を構成すると、第６図ａ
に示すように温度Ｔ℃の安定状態において空気中の浮遊
電荷42と電気的に中性にあり、電流計43に電流は流れな
い。ところが、食品からの熱い沸騰蒸気が圧電素子１に
熱変化ΔＴ℃を与えると、第６図ｂに示すように圧電素
子１はその急激な温度変化に追随できず電荷のアンバラ
ンスの状態が発生する。したがって電流計43にはそのア
ンバランスの生じた分の電流がパルス状に観測できる。
そして沸騰蒸気が、次々に圧電素子１に熱変化を加える
とこのようなパルス状の電流が次々と観測できる。
電界で分極処理を行い強誘電体を構成すると、第６図ａ
に示すように温度Ｔ℃の安定状態において空気中の浮遊
電荷42と電気的に中性にあり、電流計43に電流は流れな
い。ところが、食品からの熱い沸騰蒸気が圧電素子１に
熱変化ΔＴ℃を与えると、第６図ｂに示すように圧電素
子１はその急激な温度変化に追随できず電荷のアンバラ
ンスの状態が発生する。したがって電流計43にはそのア
ンバランスの生じた分の電流がパルス状に観測できる。
そして沸騰蒸気が、次々に圧電素子１に熱変化を加える
とこのようなパルス状の電流が次々と観測できる。
次にこのパルス状に発生する電流の周波数成分を調べ
てみると、第７図に示すように低周波領域（０から4Hz
帯）で沸騰蒸気発生前Ａと沸騰蒸気発生後Ｂで40dBの信
号レベル変化があることがわかった。
てみると、第７図に示すように低周波領域（０から4Hz
帯）で沸騰蒸気発生前Ａと沸騰蒸気発生後Ｂで40dBの信
号レベル変化があることがわかった。
そこで第８図に示すような回路構成で圧電素子１の信
号を検出していた。２は抵抗で圧電素子１の熱変化によ
って生じた電流を電圧に変換するものであり、３はコン
デンサ、４は抵抗でこれらによりハイパスフィルタ及び
圧電素子１に直流が印加されないようになっている。５
は第７図で示したような周波数特性により、4Hz帯まで
の通過特性を有するローパスフィルタ、６は信号を増幅
する増幅器、７はダイオード、12は信号を平滑する平滑
回路、15は機器である電子レンジ、17は平滑後の信号を
比較し、機器15の停止を行う比較手段である。
号を検出していた。２は抵抗で圧電素子１の熱変化によ
って生じた電流を電圧に変換するものであり、３はコン
デンサ、４は抵抗でこれらによりハイパスフィルタ及び
圧電素子１に直流が印加されないようになっている。５
は第７図で示したような周波数特性により、4Hz帯まで
の通過特性を有するローパスフィルタ、６は信号を増幅
する増幅器、７はダイオード、12は信号を平滑する平滑
回路、15は機器である電子レンジ、17は平滑後の信号を
比較し、機器15の停止を行う比較手段である。
第９図は、第８図で構成した時の平滑後の信号変化を
示した図である。図中イは熱変化によるパルス状の電
圧、ロはパルス状の電圧を平滑したものを示している。
したがって制御手段41が比較手段17で平滑後の信号レベ
ルが設定レベル18を越えたことを検出すると機器を停止
する構成をとっていた。
示した図である。図中イは熱変化によるパルス状の電
圧、ロはパルス状の電圧を平滑したものを示している。
したがって制御手段41が比較手段17で平滑後の信号レベ
ルが設定レベル18を越えたことを検出すると機器を停止
する構成をとっていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成の場合、第10図a,第10
図b,第10図ｃに示すように、高周波による食品の加熱進
行は、加熱室内の電界分布，食品の種類等、食品から発
生する上記の成分，量は多岐にわたっているので、それ
ぞれ食品毎のキーを設ける構成をとらざるをえなかっ
た。または、平滑後の信号レベルの変化にもとづいて食
品を判別する方法もあるが、電子レンジのマグネトロン
の高周波ノイズ，振動のショックなどが圧電素子１に加
わると平滑回路12に加わる。したがって、ノイズ耐量を
あげると平滑の時定数を大きくしなければならず、その
ために食品の仕上がりの検出時間が鈍くなり、食品の過
加熱の状態が発生する。逆にノイズ耐量を下げると不要
なノイズによって設定レベル18を越えて食品の仕上がり
と誤判断する課題があった。
図b,第10図ｃに示すように、高周波による食品の加熱進
行は、加熱室内の電界分布，食品の種類等、食品から発
生する上記の成分，量は多岐にわたっているので、それ
ぞれ食品毎のキーを設ける構成をとらざるをえなかっ
た。または、平滑後の信号レベルの変化にもとづいて食
品を判別する方法もあるが、電子レンジのマグネトロン
の高周波ノイズ，振動のショックなどが圧電素子１に加
わると平滑回路12に加わる。したがって、ノイズ耐量を
あげると平滑の時定数を大きくしなければならず、その
ために食品の仕上がりの検出時間が鈍くなり、食品の過
加熱の状態が発生する。逆にノイズ耐量を下げると不要
なノイズによって設定レベル18を越えて食品の仕上がり
と誤判断する課題があった。
本発明はかかる従来の課題を解消するもので、圧電素
子を用いて食品からの沸騰蒸気の検出を正確に行い、か
つ加熱室内の食品を判別する制御アルゴリズムを提供す
るものである。
子を用いて食品からの沸騰蒸気の検出を正確に行い、か
つ加熱室内の食品を判別する制御アルゴリズムを提供す
るものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の圧電素子応用セ
ンサは、上記信号の検出に対して圧電素子からの信号レ
ベルを適当なタイミングでサンプリングし検出する検出
手段と、圧電素子の信号レベルがあらかじめ決められた
信号レベル以上の場合その信号幅を検出する信号幅検出
手段と、設定レベル以上の信号をあらかじめ決められた
信号幅ごとにカウントするカウンタと、前記カウンタの
カウントする時間間隔にもとづいて機器を制御する制御
手段で構成するものである。
ンサは、上記信号の検出に対して圧電素子からの信号レ
ベルを適当なタイミングでサンプリングし検出する検出
手段と、圧電素子の信号レベルがあらかじめ決められた
信号レベル以上の場合その信号幅を検出する信号幅検出
手段と、設定レベル以上の信号をあらかじめ決められた
信号幅ごとにカウントするカウンタと、前記カウンタの
カウントする時間間隔にもとづいて機器を制御する制御
手段で構成するものである。
作用 上記構成により本発明は、圧電素子によって検出され
る蒸気信号の時間間隔によって食品を判別する作用を有
する。
る蒸気信号の時間間隔によって食品を判別する作用を有
する。
実施例 第１図は、本発明一実施例の回路構成図である。従来
の回路構成図と異なる部分を説明すると、圧電素子１の
信号を平滑せずに抵抗８でパルス状の電圧のまま制御手
段41（本発明では、マイクロコンピュータ）に入力する
ことと、商用電源９をトランス10を介し11の電源同期回
路によって商用電源９に同期したクロックパルスを制御
手段41に入力していることである。13は制御手段41に入
力された圧電素子１の信号レベルを検出する検出手段、
14は圧電素子１の信号レベルがあらかじめ決められた信
号レベル以上の場合その信号幅を検出する信号幅検出手
段、16は前記信号レベル以上の信号をあらかじめ決めら
れた信号幅ごとにカウントするカウンタであり、29はカ
ウンタの時間間隔を計測するタイマである。
の回路構成図と異なる部分を説明すると、圧電素子１の
信号を平滑せずに抵抗８でパルス状の電圧のまま制御手
段41（本発明では、マイクロコンピュータ）に入力する
ことと、商用電源９をトランス10を介し11の電源同期回
路によって商用電源９に同期したクロックパルスを制御
手段41に入力していることである。13は制御手段41に入
力された圧電素子１の信号レベルを検出する検出手段、
14は圧電素子１の信号レベルがあらかじめ決められた信
号レベル以上の場合その信号幅を検出する信号幅検出手
段、16は前記信号レベル以上の信号をあらかじめ決めら
れた信号幅ごとにカウントするカウンタであり、29はカ
ウンタの時間間隔を計測するタイマである。
次に本発明の制御アルゴリズムを実現できる理由を第
２図を用いて説明する。
２図を用いて説明する。
圧電素子１には、従来の技術のところで説明した電子
レンジのドアショックによる振動19、マグネトロンちよ
る電波ノイズ20、そして真の信号として沸騰蒸気の熱変
化によって生じる信号21がある。これらの波形図をみる
と沸騰蒸気の信号のパルス幅は、他のノイズ源のパルス
幅に比べて非常に差をあること、およびマグネトロン32
は電源の半サイクルしか発振していないことがわかる。
レンジのドアショックによる振動19、マグネトロンちよ
る電波ノイズ20、そして真の信号として沸騰蒸気の熱変
化によって生じる信号21がある。これらの波形図をみる
と沸騰蒸気の信号のパルス幅は、他のノイズ源のパルス
幅に比べて非常に差をあること、およびマグネトロン32
は電源の半サイクルしか発振していないことがわかる。
これは、ノイズが高周波成分によるものであり、沸騰
蒸気による熱変化による信号成分は第７図において説明
したように低周波成分の信号であるためにこのパルス幅
の差かでているものである。
蒸気による熱変化による信号成分は第７図において説明
したように低周波成分の信号であるためにこのパルス幅
の差かでているものである。
そこで、第３図に示す波形図と、第４図の制御フロー
チャート（以下に示すカッコ内の番号を第４図の制御に
対応）を用いて説明すると商用電源の波形22に同期した
クロックパルス23からサンプリングタイム24で圧電素子
１の信号レベルを検出手段13で検出する。そして、信号
幅の検出手段14としては設定レベル18以上の信号が、サ
ンプリングタイム24ごとに、例えば続けて４回以上であ
れば（27）、カウンタ16をカウントアップし（28）、カ
ウンタ16のカウントする時間間隔をタイマ29で計測する
（30）。そこで、加熱室31内の食品37が、水分の多いも
のか、油系のものであるかを判別し、その時間間隔によ
ってその食品37が最適に仕上がるように、制御手段41は
追加加熱制御するものである。
チャート（以下に示すカッコ内の番号を第４図の制御に
対応）を用いて説明すると商用電源の波形22に同期した
クロックパルス23からサンプリングタイム24で圧電素子
１の信号レベルを検出手段13で検出する。そして、信号
幅の検出手段14としては設定レベル18以上の信号が、サ
ンプリングタイム24ごとに、例えば続けて４回以上であ
れば（27）、カウンタ16をカウントアップし（28）、カ
ウンタ16のカウントする時間間隔をタイマ29で計測する
（30）。そこで、加熱室31内の食品37が、水分の多いも
のか、油系のものであるかを判別し、その時間間隔によ
ってその食品37が最適に仕上がるように、制御手段41は
追加加熱制御するものである。
たとえば、カレーシチューのように粘度の高い食品
は、第10図（ｂ）のようにカウンタの計測する時間間隔
が長くなる。すなわち、食品37がまだ充分加熱されてお
らず部分的な加熱によって蒸気はまばらに発生するの
で、制御手段はさらに電波加熱を続行する。ところが、
ごはんのように加熱の進行とともに、蒸気が集中して発
生する場合は、カウンタの計測する時間間隔は当然のご
とく短い。したがって、制御手段41は電波加熱を停止す
るものである。
は、第10図（ｂ）のようにカウンタの計測する時間間隔
が長くなる。すなわち、食品37がまだ充分加熱されてお
らず部分的な加熱によって蒸気はまばらに発生するの
で、制御手段はさらに電波加熱を続行する。ところが、
ごはんのように加熱の進行とともに、蒸気が集中して発
生する場合は、カウンタの計測する時間間隔は当然のご
とく短い。したがって、制御手段41は電波加熱を停止す
るものである。
本発明の一実施例においては、信号幅検出手段として
は、圧電素子の信号の設定レベル以上のサンプリング数
として検出していたが、設定レベル以上の信号幅そのも
のをタイマーなどで検出してもよく本発明の一実施例に
限定されるものではない。
は、圧電素子の信号の設定レベル以上のサンプリング数
として検出していたが、設定レベル以上の信号幅そのも
のをタイマーなどで検出してもよく本発明の一実施例に
限定されるものではない。
発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば以下の効果が得
られるものである。
られるものである。
1.従来のアナログ回路のような平滑した信号レベルの変
化で食品を判別するものに比べ、食品の加熱進行に伴い
圧電素子に加わる蒸気の量、発生タイミングで食品を判
別し、かつ加熱状態を検出しているので食品の仕上がり
が最適に仕上がる。
化で食品を判別するものに比べ、食品の加熱進行に伴い
圧電素子に加わる蒸気の量、発生タイミングで食品を判
別し、かつ加熱状態を検出しているので食品の仕上がり
が最適に仕上がる。
2.食品判別のための特別なキーを何個も設けることもな
く、ワンキーですむので機器の構成が簡単になる。
く、ワンキーですむので機器の構成が簡単になる。
第１図は本発明一実施例の圧電素子応用センサ装置の回
路構成図、第２図は同圧電素子に発生する信号波形図、
第３図は同回路の各部波形図、第４図は制御アルゴリズ
ムのフローチャート、第５図は同電子レンジの本体構成
図、第６図は同圧電素子の動作原理を示す説明図、第７
図は同圧電素子の沸騰蒸気による周波数成分を示す特性
図、第８図は従来の回路構成図、第９図，第10図は同回
路の信号波形図である。 １……圧電素子、５……ローパスフィルター、６……増
幅器、13……検出手段、14……信号幅検出信号、15……
機器、16……カウンタ、18……あらかじめ決められた信
号レベル（設定レベル）、24……サンプリングタイム、
29……時間間隔、32……高周波放射手段、41……制御手
段。
路構成図、第２図は同圧電素子に発生する信号波形図、
第３図は同回路の各部波形図、第４図は制御アルゴリズ
ムのフローチャート、第５図は同電子レンジの本体構成
図、第６図は同圧電素子の動作原理を示す説明図、第７
図は同圧電素子の沸騰蒸気による周波数成分を示す特性
図、第８図は従来の回路構成図、第９図，第10図は同回
路の信号波形図である。 １……圧電素子、５……ローパスフィルター、６……増
幅器、13……検出手段、14……信号幅検出信号、15……
機器、16……カウンタ、18……あらかじめ決められた信
号レベル（設定レベル）、24……サンプリングタイム、
29……時間間隔、32……高周波放射手段、41……制御手
段。
Claims (1)
- 【請求項１】食品の加熱進行状態を検出する圧電素子
と、前記圧電素子の信号を適宜ろ波するフィルター、お
よび増幅器と、前記信号の信号レベルをサンプリングし
検出する検出手段と、前記信号レベルがあらかじめ決め
られた信号レベル以上の場合、その信号幅を検出する信
号幅検出手段と、前記信号レベル以上の信号をあらかじ
め決められた信号幅ごとにカウントするカウンタと、前
記カウンタのカウントする時間間隔にもとづいて前記食
品を判別し、機器を制御する制御手段とからなる圧電素
子応用センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63298656A JP2507004B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 圧電素子応用センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63298656A JP2507004B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 圧電素子応用センサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02146972A JPH02146972A (ja) | 1990-06-06 |
| JP2507004B2 true JP2507004B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=17862559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63298656A Expired - Lifetime JP2507004B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | 圧電素子応用センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2507004B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040047083A (ko) * | 2002-11-29 | 2004-06-05 | 삼성전자주식회사 | 전자레인지 및 그 제어방법 |
-
1988
- 1988-11-25 JP JP63298656A patent/JP2507004B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02146972A (ja) | 1990-06-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080402 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090402 Year of fee payment: 13 |