KR0144180B1 - Temperature sensing device of microwave oven - Google Patents
Temperature sensing device of microwave ovenInfo
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Abstract
본 발명은 마이크로 웨이브 오븐의 음식물 온도감지장치에 관한 것으로, 종래에는 수증기가 필터의 오염에 커다란 영향을 미치지 않는다는 것은 실험 결과 입증되고 있지만 기름등의 조리중 발생될 수 있는 여러 오염 요소들에 대해 어떠한 영향을 미치는가는 파악하기 어렵고 또한, 필터를 가열실 상단에 직접 고착시키는 것은 양산 조립시 많은 문제점을 야기시킨다. 따라서, 본 발명은 리프렉터와 적외선 가이드를 구비하여 종래의 문제점인 필터의 오염에 따른 오검출을 최소화시키고 양산 조립성을 높히도록 한 것으로, 본 발명은 음식물 온도 감지 센서 모듈을 이용할 경우 조리중 발생되는 수중기나 기름등이 필터를 오염시킴에 따라 예상될 수 있는 오동작의 발생 여지를 줄이게된다.The present invention relates to a food temperature sensing device of a microwave oven. In the past, experiments have demonstrated that water vapor does not have a great influence on the contamination of the filter. It is difficult to determine whether it affects, and fixing the filter directly to the top of the heating chamber causes many problems in mass production assembly. Therefore, the present invention is to provide a collector and an infrared guide to minimize the misdetection caused by the contamination of the filter, which is a conventional problem and to increase the mass production assembly, the present invention is generated during cooking when using a food temperature sensor module As submerged submerged oil or oil contaminates the filter, it can reduce the possibility of malfunction.
Description
제1도는 종래 마이크로 웨이브 오븐의 구성도1 is a block diagram of a conventional microwave oven
제2도는 종래의 부하량과 용기의 변화를 나타낸 특성 곡선도2 is a characteristic curve diagram showing a change in load and a container in the related art.
제3도는 본 발명을 적용한 실시예의 구성도3 is a block diagram of an embodiment to which the present invention is applied
제4도는 제3도의 신호 처리부의 회로도4 is a circuit diagram of the signal processor of FIG.
제5도는 본 발명을 적용한 구성도5 is a configuration diagram applying the present invention
제6도는 본 발명의 집광경 적용에 따른 출력 변화 파형도6 is a waveform diagram of the output change according to the application of the condenser of the present invention
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
31 : 써모파일 센서 32 : 신호처리부31: Thermopile sensor 32: Signal processing unit
33 : 적외선 가이드 34 : 리프렉터33: infrared guide 34: collector
35 : 적외선 필터35: infrared filter
본 발명은 마이크로 웨이브 오븐에 관한 것으로 특히, 조리시 감지한 음식물 온도를 보상하여 오동작을 방지하는 마이크로 웨이브 오븐의 음식물 온도감지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microwave oven, and more particularly, to a food oven for sensing the temperature of the microwave oven to compensate for the food temperature detected during cooking to prevent malfunction.
일반적으로 마이크로 웨이브 오븐에 채용되는 센서는 그 종류가 매우 다양하고 많은 모델이 있으며 응용시 단일 센서가 아닌 두가지 이상의 센서를 사용하여 기능을 확장하는 경우도 있다.In general, microwave ovens have a wide variety of sensors, and there are many models. In some applications, the use of two or more sensors instead of a single sensor can be extended.
근래에는 단순 온도 센서에서 벗어나 본격적인 자동 요리 시도에 채용된 센서는 습도 센서로서 이러한 습도 센서를 적용하여 최근에는 해동이나 데우기와 같은 조리에서의 자동화 기능이 강화되고 있다.Recently, the sensor adopted in the attempt to full-fledged automatic cooking away from a simple temperature sensor is a humidity sensor, and such a humidity sensor has recently been applied to enhance automation in cooking such as thawing and warming.
즉, 식생활 문화의 변화에 따라 마이크로 웨이브 오븐에서의 해동 기능의 중요성은 점차 증대하고 있으며 이에 따른 최적 해동의 자동화에 대한 여러방법이 적용되고 있다.That is, the importance of the thawing function in the microwave oven is gradually increasing according to the change of dietary culture, and various methods for automating the optimum thawing are applied accordingly.
상기 해동 조리에 적용되는 센서는 중량 센서, 습도 센서, M/W 센서, 초전형 적외선 센서등이 있는데, 음식물의 종류나 랩 유무등과 같은 조리 조건에 구애없이 비교적 정확한 정보를 제공하는 방식은 음식물의 온도를 측정하는 방식이다.Sensors applied to the thawing cooking include a weight sensor, a humidity sensor, a M / W sensor, a pyroelectric infrared sensor, and the like, and provide a relatively accurate information regardless of the cooking conditions such as the type of food or the presence or absence of a wrap. It is a way to measure the temperature.
기존에는 음식물의 온도를 측정 제어하는데 초전형 적외선 센서를 사용하였으며, 이 초전형 적외선 센서는 음식물에서 방출되는 적외선이 입사함에 따라 초전 물질의 온도 변화에 따른 분극량의 변화를 이용하는 것으로 인체 검지등 열의 리모트 센싱에 이미 널리 사용되는 센서이다.In the past, a pyroelectric infrared sensor was used to measure and control the temperature of food, and this pyroelectric infrared sensor uses a change in polarization amount according to the temperature change of the pyroelectric material as the infrared light emitted from the food enters. It is a widely used sensor for remote sensing.
그러나, 이러한 초전형 적외선 센서는 계속적으로 온도를 검출하기 위해서는 입사 적외선을 단속적으로 차단시켜야 하므로 기계적으로 구동하는 쵸퍼를 필요로 하게 된다.However, such pyroelectric infrared sensors require a chopper that is mechanically driven because the incident infrared light must be intermittently blocked in order to continuously detect the temperature.
이는 결국 전체 센서 모듈의 가격 상승의 요인이 되므로 적용에 어려움이 있다.This, after all, is a factor in the price increase of the entire sensor module is difficult to apply.
이러한 초전형 적외선 센서를 이용할 경우 가격 상승 요인을 해결하는 것이 써모파일 센서로서 이는 적외선 입사에 따른 적외선 흡수막의 온도 변화를 이용하는 것이다.In the case of using the pyroelectric infrared sensor, it is a thermopile sensor that solves the price increase factor by using the temperature change of the infrared absorbing film due to the infrared incident.
따라서, 쵸퍼를 배제시킬 수 있으므로 가격적으로 유리하며 기능적인 면에서도 온도 보상 기법을 통해 마이크로 웨이브 오븐의 제어에 충분한 기능을 발휘할 수 있다.Therefore, the chopper can be eliminated, which is advantageous in terms of cost and function, and thus, the temperature compensation technique can be sufficient to control the microwave oven.
상기 써모파일 센서를 적용한 냉동 상태의 음식물이 조리되는 과정을 예를 들면, 얼음 상태의 물분자가 마이크로 웨이브에 의해 가열되므로써 액상의 물이 되고 계속되는 가열 과정에서 온도의 증가 및 마침내는 끓음이 발생하게 된다.For example, in the process of cooking the food in the frozen state using the thermopile sensor, the water molecules in the ice state are heated by the microwave to become liquid water and the temperature increases and finally boils in the subsequent heating process. do.
따라서, 총 엔탈피의 변화는 식(1)과 같이 표시되어진다.Therefore, the change in total enthalpy is expressed as shown in equation (1).
여기서, △Htotal은 총 엔탈피의 변화량이고 Cpf는 냉동 상태에서의 비열.Where ΔH total is the change in total enthalpy and Cp f is the specific heat in the frozen state.
Cpd는 녹은 상태에서의 비열을 나타낸다.Cp d represents the specific heat in the molten state.
또한, t1은 마이크로 웨이브 오븐의 음식물 초기 온도, t2는 끓기 시작하는 온도, △Hf→d는 냉동 상태 f에서 해동상태 d로 상태변화를 일으키는데 필요한 엔탈피, △Hadd는 요리가 완전히 될 때까지 요구되는 추가 가열에 필요한 열량이다.Also, t1 is the initial temperature of the food in the microwave oven, t2 is the temperature at which it starts to boil, △ H f → d is the enthalpy required to cause a change of state from frozen state f to thawed state d, and ΔH add until the cooking is complete. The amount of heat required for additional heating required.
결국, Cp는 조리물에 따라 다른 값을 갖는 조리 상수(K)와 관계와 있으므로 실험적으로 구한 K값을 갖고 전체적인 엔탈피를 추정할 수 있다.As a result, since Cp is related to the cooking constant K having a different value depending on the food, the overall enthalpy can be estimated with the experimentally obtained K value.
따라서, 조리 완료에 이르는 총 필요 열량(Qtotal)은 조리물의 중량(m)을 곱하면 구할 수 있는데, 이는 온도 증가 곡선의 기울기로부터 추정 가능하다.Therefore, the total required amount of heat (Qtotal) to complete cooking can be obtained by multiplying the weight (m) of the food, which can be estimated from the slope of the temperature increase curve.
이와 같은 검지 대상의 확장에 대한 기본 전제는 음식물의 표면 온도를 비교적 정확하게 측정한다는 것인데 이 정보만을 갖고도 여러 방법으로 조리제어 알고리즘의 구성이 가능하다.The basic premise of the expansion of the object to be detected is that the surface temperature of the food is measured relatively accurately. With this information alone, the cooking control algorithm can be configured in various ways.
제1도는 종래의 마이크로 웨이브 오븐의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional microwave oven.
음식물 온도를 감지하기 위한 제1도의 오븐은 콘트롤 판넬(11) 내부에 마이크로 파를 발진시키는 마그네트론과 생성된 마이크로 파를 가열실로 유도하는 도파관 및 마그네트론의 양극에 고전압을 인가하기 위한 고압 콘덴서등이 설치되어 있다.The oven of FIG. 1 for sensing food temperature is provided with a magnetron that oscillates microwaves inside the control panel 11, a waveguide that guides the generated microwaves to the heating chamber, and a high pressure capacitor for applying a high voltage to the anode of the magnetron. It is.
또한, 음식물이 가열되는 가열실(12)과 음식물이 수납되는 트레이(13), 균일 가열을 위한 턴테이블(14)로 구성된다.In addition, it is composed of a heating chamber 12 for heating food, a tray 13 for receiving food, and a turntable 14 for uniform heating.
그리고, 음식물 온도 감지를 위해 써모파일 센서(15)가 턴테이블(14)의 정중양을 바라보도록 위치하게 되는데 상기 센서(15)로의 적외선 입사를 위해 가열실(12) 상단에 작은 구멍을 형성하고 적외선 필터(16)를 설치하였다.In addition, the thermopile sensor 15 is positioned to face the median amount of the turntable 14 for sensing the food temperature. A small hole is formed in the upper portion of the heating chamber 12 for the infrared ray incident on the sensor 15. The filter 16 was installed.
제2도는 제1도와 같이 구성된 감지 수단을 이용하여 여러가지 량의 수부하를 이용하여 행한 결과이다.FIG. 2 shows results obtained by using various amounts of hand load using the sensing means configured as in FIG.
즉, 마그네트론이 발진하면서 물이 가열됨에 따라 센서(15)의 출력 신호가 선형적으로 증가하고 있음을 알 수 있다.That is, as the magnetron oscillates, as the water is heated, it can be seen that the output signal of the sensor 15 increases linearly.
그런데, 물의 비등이 시작되면서 수증기의 증발에 따라 센서(15)의 출력신호는 급격한 증가를 나타내는데, 이는 열용량을 갖고 있는 수증기가 필터의 표면에 부딪치면서 필터의 온도가 급격하게 상승되는 것에 의해 필터에서의 적외선 방출량이 급격하게 증가하기 때문이다.However, as the boiling of water begins, the output signal of the sensor 15 shows a sharp increase as the vapor evaporates, which is caused by the sudden increase in the temperature of the filter as the water vapor having heat capacity impinges on the surface of the filter. This is because the amount of infrared light emitted rapidly increases.
이러한 출력 신호의 양상은 물의 비등 시점을 포착하는데 유용하게 이용되어진다.This aspect of the output signal is useful for capturing the boiling point of water.
그러나, 수증기가 필터의 오염에 커다란 영향을 미치지 않는다는 것은 실험결과 입증되고 있지만 기름등의 조리중 발생될 수 있는 여러 오염 요소들에 대해 어떠한 영향을 미치는가는 파악하기 어렵다.However, although experiments have proved that water vapor does not have a significant effect on the contamination of the filter, it is difficult to determine how it affects various contaminants that may occur during cooking such as oil.
또한, 제1도와 같이 필터를 가열실 상단에 직접 고착시키는 것은 양산 조립시 많은 문제점을 야기시킨다.In addition, fixing the filter directly to the top of the heating chamber as shown in FIG. 1 causes many problems in mass production assembly.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점인 필터의 오염에 따른 오검출을 최소화시키고 양산 조립성을 높히는 수단으로서 리프렉터와 적외선 가이드를 구비한 센서의 모듈을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a module of a sensor having a collector and an infrared guide as a means for minimizing false detection due to contamination of a filter, which is a conventional problem, and for increasing mass production assembly.
본 발명은 음식물로부터 방출되는 적외선을 필터링하는 적외선 필터 수단과, 상기 적외선 필터 수단을 통과한 적외선의 방향을 바꾸는 리프렉터 수단과, 상기 리프렉터 수단에 의해 반사된 적외선을 가이드하는 적외선 가이드 수단과, 상기 적외선 가이드 수단을 통해 입사되는 적외선을 검지하는 써모파일 센서 수단과, 상기 센서 수단의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 수단으로 구성하게 된다.The present invention provides an infrared filter means for filtering infrared rays emitted from food, a collector means for changing the direction of the infrared rays passing through the infrared filter means, an infrared guide means for guiding the infrared rays reflected by the extractor means; It consists of a thermopile sensor means for detecting the infrared light incident through the infrared guide means, and a signal processing means for processing the output signal of the sensor means.
이러한 본 발명은 마이크로 웨이브 오븐내의 음식물 온도를 감지하는 써모파일 센서 모듈로서, 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is a thermopile sensor module for sensing the food temperature in the microwave oven, described in detail by the accompanying drawings as follows.
제3도는 본 발명의 실시예를 위한 모듈의 구성도이다.3 is a block diagram of a module for an embodiment of the present invention.
적외선 가이드(33)는 내면에 금속이 코팅되어 있는 내열성 프라스틱 재질로 이루어진 밀폐 공간으로서 구성되며 적외선 이동 경로를 센서측으로 전환시키기 위한 리프렉터(34)부분은 경면(광택) 코팅되어 있다.The infrared guide 33 is configured as a sealed space made of a heat-resistant plastic material coated with metal on the inner surface, and a part of the collector 34 for converting the infrared movement path to the sensor side is mirror-coated (glossy) coated.
적외선 입사를 위해 가열실의 정중앙을 내려볼 수 있도록 소정 크기의 적외선 필터(35)로 이루어진 창이 형성되어 있다.A window made of an infrared filter 35 having a predetermined size is formed to look down the center of the heating chamber for the infrared incident.
신호 처리부(32)는 제4도와 같이 신호 증폭기와 온도 보상기로 구성된다.The signal processor 32 includes a signal amplifier and a temperature compensator as shown in FIG.
제5도는 음식물 온도 감지 수단이 마이크로 웨이브 오븐에 장착되어 있는 것을 도시한 것이다.5 shows that the food temperature sensing means is mounted in the microwave oven.
본 발명에서의 음식물 온도 감지 과정은 제3도와 제5도로 설명하면, 마그네트론의 발진에 따라 조리물의 온도가 상승하고 이에 따른 방출 적외선 량이 증가하게 되면 적외선이 적외선 필터(35)를 통해 가열실 상단에 위치한 리프렉터(34)에 입사된다.When the food temperature sensing process in the present invention is described with reference to FIGS. 3 and 5, when the temperature of the food increases with the oscillation of the magnetron and the amount of emitted infrared rays increases, the infrared rays are placed on the upper end of the heating chamber through the infrared filter 35. It is incident on the located collector 34.
상기 리프렉터(34)는 입사된 적외선을 적외선 가이드(33)를 통해 적외선 이동 방향을 바꾸게 된다.The extractor 34 changes the direction of infrared movement of the incident infrared rays through the infrared guide 33.
이렇게 입사된 적외선은 써모파일 센서(31)의 흑체의 온도를 상승시키게 되므로 흑체가 위치한 열고립층내에 형성되어 있는 열전 소자쌍의 온접점과 열고립층 외각에 형성된 냉접점 사이의 온도차를 유발시키게 되어 결국 적외선 입사에 따른 기전력이 발생된다.Since the incident infrared rays increase the temperature of the black body of the thermopile sensor 31, it causes a temperature difference between the on-contact point of the pair of thermoelectric elements formed in the open layer where the black body is located and the cold contact formed on the outer layer of the open layer. As a result, an electromotive force is generated due to the infrared incident.
상기에서 발생된 기전력은 제4도와 같은 회로를 통해 신호 증폭기에서 소정 레벨 증폭되고 온도 보상기에서 주위 온도의 영향을 보상시키므로써 음식물의 온도에 해당하는 출력 신호값을 발생시키게 된다.The generated electromotive force is amplified by a predetermined level in the signal amplifier through a circuit as shown in FIG. 4 and compensates for the influence of the ambient temperature in the temperature compensator, thereby generating an output signal value corresponding to the temperature of the food.
따라서, 음식물의 온도를 정확하게 감지하여 적정한 조리 동작을 수행하게 된다.Therefore, the temperature of the food is accurately sensed to perform an appropriate cooking operation.
상기에서 리프렉터(34)의 사용으로 적외선 입사량을 크게 하므로써 출력 전압의 크기를 높힐 수 있다.In the above, the size of the output voltage can be increased by increasing the amount of infrared rays incident by the use of the collector 34.
제6도는 리프렉터(34)를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우 거리에 따른 출력 전압의 상대비를 시야각3°를 갖는 써모파일 센서에 대해 조사한 결과로서 상기 리프렉터(34)의 출력 레벨을 약 2배 증가시키게 된다.FIG. 6 shows the output level of the extractor 34 as a result of the irradiation of the thermopile sensor having a viewing angle of 3 ° with the relative ratio of the output voltage according to the distance with and without the collector 34. It is doubled.
그리고, 피측정 대상과의 거리가 커지기 때문에 실제 음식물의 크기나 턴테이블의 회전에 따라 발생하는 거리에 따른 출력값의 변동 문제를 상당 부분 보완하게 된다.Further, since the distance from the object to be measured increases, the problem of variation in output value according to the distance caused by the actual food size or the rotation of the turntable is substantially compensated.
이상에서 설명한 본 발명은 음식물 온도 감지 센서 모듈을 이용할 경우 조리중 발생되는 수증기나 기름등이 필터를 오염시킴에 따라 예상될 수 있는 오동작의 발생 여지를 줄이는 효과가 있다.According to the present invention described above, when using the food temperature sensor module, water vapor or oil generated during cooking contaminates the filter, thereby reducing the possibility of malfunction.
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