KR100218430B1 - 전자렌지의 온도감지 장치 및 방법 - Google Patents

전자렌지의 온도감지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자렌지의 온도감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 캐비티 내부의 온도에 따라 열팽창하여 전류의 흐름을 조절하는 온도감지 센서부와; 상기 온도감지 센서부에 의해 감지된 신호를 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부에서 증폭된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환부와; 상기의 아날로그/디지탈 변환부에서 변환된 신호를 인가받아 캐비티 내부의 온도를 판단하여 그에 대한 구동신호를 출력하는 마이크로 컴퓨터와; 상기 마이크로 컴퓨터의 구동신호에 의해 마그네트론의 마이크로파를 조절하는 구동부를 구비하여 구성되며, 그 온도감지 방법은 요리시작 키가 입력되면 그 키를 해독하여 그에 따라 마그네트론을 발진시키는 제1과정과; 상기 제1과정에서 마그네트론 발진 후, 사용자 설정온도에 도달하면 마그네트론의 발진을 중지하는 제2과정으로 이루어진다.
이와 같은 온도감지 장치로써, 상대습도나 절대습도에 관계없이 식품부하의 크기 및 유전율에 따른 적정요리의 제어가 가능하고 온도감지 장치의 내구성이 문제되지 않으며 반영구적인 장점이 있다.
또한, 종래의 포장지에서 나는 잡음의 영향을 받지 않으며, 종래 습도센서나 음파감지 센서는 식품을 포장한 채 가열하면 습도발생량의 차이나 음파발생량의 차이가 발생할 수 있으나 본 발명은 포장에 관계없이 순수 전자파의 흡수정도만을 인식하여 정확한 감지가 이루어질 수 있는 장점이 있다.

Description

전자렌지의 온도감지 장치 및 방법
제1도는 종래의 전자렌지의 온도감지 장치의 구성도.
제2도는 본 발명 전자렌지의 온도감지 장치의 구성도.
제3도는 본 발명 열팽창 온도감지 장치가 장착된 전자렌지의 실시예.
제4도는 제2도의 온도감지 센서부의 개략도.
제5도는 제4도의 온도감지 센서부의 확대도.
제6도는 본 발명 온도감지 방법의 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
200 : 온도감지 센서부 201 : 열팽창 소자
202 : 연결도체 203 : 입력전류 도체
204 : 출력전류 도체 205 : 식품부하
206 : 회전판 207 : 캐비티 내부
210 : 증폭부 220 : 아날로그/디지탈 변환부
230 : 마이크로 컴퓨터 240 : 구동부
250 : 마그네트론
본 발명은 전자렌지 내부의 온도감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 캐비티 내부에 열팽창에 의한 온도감지 장치를 장착하여 온도를 정확히 감지함으로써 캐비티 내부의 온도를 균일하게 유지하여 식품부하를 골고루 가열할 수 있도록 한 전자렌지의 온도감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 전자렌지 내부의 온도감지 방법으로는, 전자렌지 식품부하의 온도를 예측하는 기술과 자동조리방식에 관한 것으로 음식을 근접거리 또는 음식자체에 음파센서를 꽂아 가열시 발생하는 특정 음파를 감지하여 음식의 가열시간을 판독해내는 음파센서를 이용한 방법과, 습도센서를 이용한 방법이 있다.
우선, 종래의 음파센서를 이용한 전자렌지는 식품부하 가열시 식품부하에 함유된 수분이 증발하는 과정에서 발생되는 특정음파를 이용하여 식품부하의 조리시간을 제어하는 데에 그 목적을 둔다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 마그네트론(Magnetron)의 발진으로 식품부하를 조리하는 전자렌지에 있어서 온도감지 장치는 제1도에 도시된 바와 같이, 식품부하 가열시 음식에서 발생하는 음파를 감지하는 음파감지수단(100)과; 상기 음파감지 수단(100)에 의해 감지된 신호를 증폭하는 증폭부(110)와; 상기 증폭부(110)에서 증폭된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환부(120)와; 상기 아날로그/디지탈 변환부(120)에서 변환된 신호를 입력받아 요리가 행하여 질 수 있는 시간을 계산하여 가열시간을 제어하는 마이크로 컴퓨터(130)와; 상기 마이크로컴퓨터(130)의 구동신호에 의해 마그네트론(150)의 마이크로파를 조절하는 구동부(140)로 구성하여 이루어진다.
이와 같이 구성된 전자렌지의 온도감지 방법을 살펴보면 다음과 같다.
요리시작 키가 입력되면 그 키를 해독하여 그에따라 마그네트론(150)을 발진시키게 되고 음식부하는 가열되어 음파를 발생시키며, 음파감지수단(100)에서 상기 음식부하에서 발생하는 음파를 감지하게 된다.
그리고, 상기 음파감지수단(100)의 신호를 인가받은 마이크로컴퓨터(130)가, 마그네트론(150)의 마이크로파를 조절하는 구동부(140)를 제어하여 가열시간을 제어하게 된다.
그러나, 음파센서를 이용한 전자렌지는 다음과 같은 여러 가지 문제점을 가진다.
저온요리를 필요로 하는 식품부하의 제어에 관한 문제로 빵이나 우유를 40℃ 정도로 데워먹고자 할 때에 최적의 요리가 불가능해 지는데 끓는 점까지 도달하지 않은채 조리를 종료하는 음식물이 많다고 볼 때 음파센서를 이용한 최적요리가 불가능하게 되는 문제점과, 포장지를 씌워 요리할 경우 이들 포장지가 팽창 및 수축하면서 내는 음파가 음파센서에 영향을 주어 적정요리를 방해하여 정확한 온도감지가 어렵게 되는 문제점 및 음파센서의 내구성 문제로 음식물 가까이서 혹은 내부에서 장시간 사용시 센싱부에 음식물의 기름기와 습도 등이 흡착되어 감도가 떨어지게 되는 문제점을 가진다.
다음으로, 종래의 습도센서를 이용한 전자렌지의 온도감지 방법은 식품부하가 가열될 때 발생하는 수증기의 양을 전자렌지 배기구쪽에서 상대습도 및 절대습도를 감지하여 식품부하의 온도를 간접적으로 센싱하는 방법으로 가열된 수증기를 센싱부에서 읽어 마이크로컴퓨터에서 그때의 식품온도를 계산하는 방법이다.
또한, 습도센서를 이용한 전자렌지의 간접적인 온도감지 방법은 습도센서가 고가이고 회로의 정밀성이 요구되며 자동요리의 제어가 주위습도, 환경 및 기압등에 많은영향을 받을 뿐 아니라 육류요리에 부적합한 문제점을 가진다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 식품부하가 가지는 고유의 유전율과 그에 따른 전자파 흡수력의 차이를 이용하여 캐비티내에서 직접 온도상승 폭을 저온, 중온 및 고온으로 나누어 제어하도록 한 전자렌지의 온도감지 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자렌지의 온도감지 방법은, 요리시작 키가 입력되면 그 키를 해독하여 그에 따라 마그네트론을 발진시키는 제1과정과; 상기 제1과정에서 마그네트론 발진 후, 사용자 설정온도에 도달하면 마그네트론의 발진을 중지하는 제2과정으로 이루어진다.
또한, 상기 제2과정은 제1과정에서 마그네크론의 발진으로 열팽창 소자가 팽창하여 연결도체와 출력도체가 접촉하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 출력도체와의 접촉 후 사용자의 제1설정온도에 도달하면 마그네트론의 발진을 중지하고 그렇지 않으면 다시 마그네트론을 발진시키는 제2단계와; 상기 제2단계에서 마그네트론의 발진으로 연결도체와 출력도체가 접촉하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 출력도체와의 접촉 후 사용자의 제2설정온도에 도달하면 마그네트론의 발진을 중지하고 그렇지 않으면 다시 마그네트론을 발진시키는 제 4단계와; 상기 제4단계에서 마그네트론의 발진으로 연결도체와 출력도체를 접촉시켜 사용자의 제n설정 온도에 도달하면 마그네트론의 발진을 중지하는 제5단계로 이루어진다.
상기 각 과정으로 이루어진 방법을 실현하기 위한 본 발명 전자렌지의 온도감지 장치는 캐비티 내부의 온도에 따라 열팽창하여 전류의 흐름을 조절하는 온도감지 센서부와; 상기 온도감지 센서부에 의해 감지된 신호를 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부에서 증폭된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환부와; 상기 아날로그/디지탈 변환부에서 변환된 신호를 입력받아 캐비티 내부의 온도를 판단하여 그에 대한 구동신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 구동신호에 의해 마그네트론의 마이크로파를 조절하는 구동부를 구비하여 구성된다.
이때, 상기 온도감지 센서부는 전류를 입력받는 입력전류 도체와, 식품부하에 흡수되지 못한 전자파를 흡수하여 열팽창함으로써 입력전류 도체 및 출력전류 도체와 접촉시키는 열팽창 소자와; 상기 열팽창 소자의 팽창에 의해 상기 입력전류 도체와 접촉하여 전류의 흐름을 조절하는 출력전류 도체를 구비하여 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명 온도감지 장치는 제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 캐비티 내부(207)의 온도에 따라 열팽창하여 전류의 흐름을 조절하는 온도감지 센서부(200)와; 상기 온도감지 센서부(200)에 의해 감지된 신호를 증폭하는 증폭부(210)와; 상기 증폭부(210)에서 증폭된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환부(220)와; 상기 아날로그/디지탈 변환부(220)에서 변환된 신호를 입력받아 캐비티 내부(207)의 온도를 판단하여 그에 대한 구동신호를 출력하는 마이크로컴퓨터(230)와; 상기 마이크로컴퓨터(230)의 구동신호에 의해 마그네트론(250)의 마이크로파를 조절하는 구동부(240)를 구비하여 구성한다.
이때, 제4도에 도시된 바와 같이, 상기 온도감지 센서부(200)는 전류를 입력받는 입력전류 도체(203)와, 식품부하(205)에 흡수되지 못한 전자파를 흡수하여 열팽창함으로써 입력전류 도체(203) 및 출력전류 도체(204)와 접촉시키는 열팽창 소자(201)와; 상기 열팽창 소자(201)의 팽창에 의해 상기 입력전류 도체(203)와 접촉하여 전류의 흐름을 조절하는 출력전류 도체(204)로 구성하여 된다.
한편, 제5도에 도시된 바와 같이, 출력전류 도체(204)는 열팽창 소자(201)의 팽창율에 따라서 서로 다른 부하를 가진 다수의 도체로 구성되고, 열팽창 소자(201)는 입력전류 도체(203) 및 출력전류 도체(204)와 접촉하는 캐비티 외부에 도전성을 가진 연결도체(202)를 더 포함하여 구성된다.
그리고, 열팽창 소자(201)는 캐비티 내부(207)에 설치되고, 입력전류 도체(203) 및 출력전류 도체(204)는 캐비티 외부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
제3도는 본 발명 온도감지 장치가 장착된 전자렌지의 실시예로써, 전자렌지 캐비티 내부(207)에 온도감지 센서부(200)를 장착하여 전자파 조사량과 식품 품온의 상관관계를 분석, 온도측정 및 자동요리를 가능하도록 하였다.
그럼, 상기의 온도감지 센서부(200)가 장착된 전자렌지의 온도감지 방법을 살펴 보면 다음과 같다.
자동요리의 온도단계를 유전율과 반사마이크로파의 양으로 계산하여 온도제어 및 마그네트론(250)의 구동율을 조절하는 전자렌지로서, 제2도의 마그네트론(Magnetron)(250)이 발진하여 전자파(Micro Wave)를 캐비티(Cavity) 내부(207)로 보내고 이는 회전판(Turn table)(206)위 식품부하(205)의 열원이 되는데, 마그네트론(250)에서 발생하는 전자파의 양과 세기는 일정하며 발생한 전자파는 식품부하(250)의 유전율과 중량 및 크기에 따라 품온상승이 일어난다. 이때, 유전율이란 식품부하(205)가 전자파를 흡수하여 열화시키는 정도를 나타내는 지표로써 흡수되지 못한 전자파는 캐비티 내부(207)를 공회전하다가 소실되게 된다.
본 발명은 이에 착안하여 식품부하(205)에 흡수되지 못한 전자파를 열팽창 소자(201)가 흡수한 다음 그 에너지를 열화시켜 열팽창을 온도감지의 수단으로 이용하도록 하였는데, 이 방법은 도자기, 파이렉스 및 수지등과 같은 용기의 다양함과 식품부하(205)량을 보정할 수 있어 온도감지의 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 상대습도, 절대습도에 관계없이 식품부하(205)의 크기 및 유전율에 따른 적정조리의 제어가 가능하게 되어, 식품부하(205)가 큰 경우에는 공회전 전자파가 적으므로 열팽창 소자(201)의 팽창율이 작게 되고 식품부하(205)가 작은 경우에는 공회전 전자파가 많으므로 열팽창 소자(201)의 팽창율이 크게 된다.
상기의 열팽창 소자(201)에 물과 같은 액체나 기체를 봉입하여 잔여 전자파를 흡수함으로써 내부압력을 증가시켜 열팽창을 시킬 수도 있다.
식품부하(205)가 A이고 전자파 유입량이 X로 일정할 때 A가 가진 유전율이 K만큼의 전자파를 흡수한다고 가정하면 나머지 전자파 X-K는 캐비티 내부(207)를 공회전하며 열팽창 소자(201)에 흡수되어 시간 t동안 H만큼의 팽창을 가져온다.
X는 항상 일정하며, A와 K는 항상 변화하며 그에따라 t와 H가 영향을 받게 된다. A값이 커지면 흡수하는 전자파 K는 커지고 X-K는 작아지고 이에따라 팽창율H가 적어지며 흡수시간 t가 늘어나는 관계를 이용하여 온도감지를 가능케하는 것이다.
제6도를 참조하여 본 발명 온도감지 방법의 흐름도를 살펴보면 다음과 같다.
온도감지 장치의 동작은, 제6도와 같이, 요리시작 키가 입력되면 그 키를 해독하여 그에따라 마그네트론(250)을 발진시키게 되고 열팽창 소자(201)가 시간 t1동안 길이 L1으로 팽창하며, 연결도체(202)가 입력전류 도체(203) 및 출력도체(a)(204)와 접촉한다.
이때, 상기의 출력도체(a)(204)와의 접촉 후 사용자의 제1설정온도에 도달하면 마그네트론(250)의 발진을 중지하고 그렇지 않으면 다시 마그네트론(250)을 발진시킨다.
따라서, 마그네트론(250)의 발진으로 열팽창 소자(201)는 시간 t2동안 길이 L2로 팽창하고 연결도체(202)는 출력도체(b)(204)와 접촉하게 된다.
이때, 출력도체(b)(204)와의 접촉 후 사용자의 제2설정온도에 도달하면 마그네트론(250)의 발진을 중지하고 그렇지 않으면 다시 마그네트론(250)을 발진시키는데, 마그네트론(250)의 발진으로 열팽창 소자(201)는 시간 tn동안 길이 Ln으로 팽창하고 연결도체(202)와 출력도체(n)(204)까지 접촉시켜 사용자의 제n설정온도에 도달하면 마그네트론(250)의 발진을 중지함으로써 동작이 완료된다.
본 발명의 다른 실시예로는 연결도체(202)를 자석으로 하여 입력전류 도체(203)나 출력도체(204)와의 직접적인 접촉없이 거리 근접에 따른 자장의 세기를 감지하여 온도를 제어하는 방법이 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 온도감지 장치에 의하면, 상대습도나 절대습도에 관계없이 식품부하의 크기 및 유전율에 따른 적정요리의 제어가 가능하고 온도감지 장치의 내구성이 문제되지 않으며 반영구적인 장점이 있다.
또한, 종래의 포장지에서 나는 잡음의 영향을 받지 않으며, 종래 습도센서나 음파감지 센서는 식품을 포장한 채 가열하면 습도발생량의 차이나 음파발생량의 차이가 발생할 수 있으나 본 발명은 포장에 관계없이 순수 전자파의 흡수정도만을 인식하여 정확한 감지가 이루어질 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 전류를 입력받는 입력전류 도체, 캐비티 내부의 식품부하에 흡수되지 못한 전자파를 흡수하여 열팽창하는 열팽창 소자 및 그 열팽창 소자의 팽창에 의해 상기 입력전류 도체와 접촉하여 전류의 흐름을 저절하는 출력전류 도체부로 구성된 온도감지 센서부와; 상기 온도감지 센서부에 의해 감지된 신호를 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부에서 증폭된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환부와; 상기 아날로그/디지탈 변환부에서 변환된 신호를 인가받아 캐비티 내부의 온도를 판단하여 그에 대한 구동신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 구동신호에 의해 마그네트론의 마이크로파를 조절하는 구동부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 전자렌지의 온도감지장치.
  2. 제1항에 있어서, 출력전류 도체는 서로다른 부하를 가진 다수의 도체로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 전자렌지의 온도감지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 열팽창 소자는 입력전류 도체 및 출력전류 도체와 접촉하는 부위에 도전성을 가진 연결도체를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자렌지의 온도감지 장치.
  4. 제3항에 있어서, 연결도체는 입력전류도체 및 출력도체와의 직접적인 접촉없이 거리 근접에 따른 자장의 세기에 의해 연결할 수 있도록 자석으로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 전자렌지의 온도감지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 열팽창 소자는 캐비티 내부에 설치되고, 입력전류 도체 및 출력전류 도체는 캐비티 외부에 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 전자렌지의 온도감지 장치.
  6. 요리시작 키가 입력되면 그 키를 해독하여 그에따라 마그네트론을 발진시키는 제1과정과; 상기 제1과정에서 마그네트론의 발진으로 열팽창 소자가 팽창하여 연결도체와 출력도체가 접촉하는 제1단계, 그 제1단계에서 출력도체와의 접촉 후 사용자의 제1설정온도에 도달하면 마그네트론의 발진을 중지하고 그렇지 않으면 다시 마그네트론을 발진시키는 제2단계, 그 제2단계에서 마그네트론의 발진으로 연결도체와 출력도체가 접촉하는 제3단계, 그 제3단계에서 출력도체와의 접촉 후 사용자의 제2설정온도에 도달하면 마그네트론의 발진을 중지하고 그렇지 않으면 다시 마그네트론을 발진시키는 제4단계 및 그 제4단계에서 마그네트론의 발진으로 연결도체와 출력도체까지 접촉시켜 사용자의 제n설정온도에 도달하면 마그네트론의 발진을 중지하는 제5단계의 제2과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자렌지의 온도감지 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열팽창부의 팽창은 열팽창부에 물과 같은 액체나 기체를 봉입하여 잔여 전자파를 흡수함으로써 내부압력을 증가시켜 열팽창이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자렌지의 온도감지 방법.
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