KR930009454B1 - Weight measuring apparatus in electronic range - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 압전소자에 인가된 압력에 따른 캐패시턴스의 변화를 보인 그래프.1 is a graph showing a change in capacitance according to the pressure applied to the piezoelectric element.
제 2 도는 전자 레인지에 중량 검출부재가 설치되어 있는 상태를 보인 개략 단면도.2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a weight detection member is installed in a microwave oven.
제 3 도는 전자 레인지의 로울러의 회전 궤적을 보인 평면도.3 is a plan view showing the rotational trajectory of the rollers of the microwave oven.
제 4 도는 종래의 중량 검출부재를 보인 단면도.4 is a cross-sectional view showing a conventional weight detection member.
제 5 도는 본 발명의 중량 검출장치의 실시예를 보인 단면도.5 is a cross-sectional view showing an embodiment of a weight detection apparatus of the present invention.
제 6 도는 본 발명의 중량 검출장치에 사용되는 발진기의 일예를 보인 회로도.6 is a circuit diagram showing an example of an oscillator used in the weight detection apparatus of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 모타 21A : 회전축21: motor 21A: axis of rotation
25 : 트레이 28 : 압전소자25 tray 28 piezoelectric element
28A : 관통공 29 : 베어링28A: through hole 29: bearing
30 : 보호링30: protection ring
본 발명은 음식물의 중량을 검출하는 전자 레인지용 중량 검출장치에 관한 것으로, 특히 전자 레인지에서 트레이에 안착된 음식물의 중량을 검출하는데 적당하도록 한 중량 검출장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a weight detection apparatus for a microwave oven for detecting the weight of food, and more particularly to a weight detection apparatus suitable for detecting the weight of food placed on a tray in a microwave oven.
일반적으로 전자 레인지는 음식물을 해동할 경우에 해동할 음식물을 전자 레인지에 내장하고, 그 내장한 음식물의 중량에 따라 사용자가 해동시간을 설정하여 해동하고 있다. 그러나 상기와 같이 사용자가 음식물의 중량을 판별하여 해동시간을 설정하는 것은 사용자에게 많은 번거로움을 줄 뿐만 아니라 사용자가 음식물의 중량을 잘못 판별하였을 경우에는 음식물을 완전히 해동시키지 못하거나 또는 음식물이 너무 해동하는 등의 문제점이 있었다.In general, in the microwave oven, when the food is thawed, the food to be thawed is embedded in the microwave, and the user sets the thawing time according to the weight of the food. However, setting the thawing time by determining the weight of the food as described above does not only give the user a lot of trouble, but also when the user incorrectly determines the weight of the food, the food may not be thawed completely or the food may be too thawed. There was a problem such as.
그리고 최근에는 전자기술의 발전과 더불어 트레이에 안착된 음식물의 중량을 검출하고, 검출한 음식물의 중량에 따라 자동으로 해동시간을 설정하여 음식물을 해동시키고 있다.In recent years, with the development of electronic technology, the weight of food placed on a tray is detected, and the thawing time is automatically set according to the weight of the detected food.
음식물의 중량을 검출하는 센서로서는 주로 로드셀 및 수정 등과 같이 압전현상을 갖는 압전소자를 이용하고 있다. 이 압전소자는 큐리점인 약 300∼350℃의 온도 이상일 경우에는 안정된 상태를 유지하고 있으나, 큐리점 이하의 온도에서 전원의 인가에 따라 팽창 및 수축되는 변위가 발생되고, 외부에서 압력을 인가하여 팽창 및 수축의 변위를 발생시킴에 따라 발생 전하량이 가변됨과 아울러 제 1 도에 도시된 그래프와 같이 인가된 압력에 비례하여 내부의 캐패시턴스가 선형적으로 증가되는 특성 즉, 기계적 에너지와 전기적 에너지를 상호 변환하는 특성이 있다.As a sensor for detecting the weight of food, a piezoelectric element having a piezoelectric phenomenon such as a load cell and a quartz is mainly used. The piezoelectric element maintains a stable state at a temperature above about 300 to 350 ° C., which is a Curie point. However, at the temperature below the Curie point, the piezoelectric element expands and contracts with application of power, and a pressure is applied from the outside. As the displacement of expansion and contraction is generated, the amount of generated charge is varied and the capacitance of the internal linearly increases in proportion to the applied pressure as shown in the graph shown in FIG. There is a characteristic to convert.
이러한 특성을 가지는 압전소자를 이용하여 음식물의 중량을 검출함에 있어서, 종래에서 압전소자의 변위에 따른 발생 전하량을 이용하고 있다.In detecting the weight of food using a piezoelectric element having such characteristics, the amount of generated charges according to the displacement of the piezoelectric element is conventionally used.
즉, 종래에는 제 2 도 및 제 3 도에 도시된 바와 같이 전자 레인지의 캐비티(1)의 저면판(2)의 하부에 중량 검출부재(3)가 설치되어, 모타(4)의 구동으로 지지각(5)이 회전되면서 트레이(6)를 회전시킴에 따라 지지각(5)의 단부에 설치되어 있는 로울러(7)가 종량 검출부재(3)의 상부로 지나가게 하였다.That is, in the related art, as shown in FIGS. 2 and 3, the weight detecting member 3 is provided at the lower part of the bottom plate 2 of the cavity 1 of the microwave oven, and is supported by the driving of the motor 4. As the angle 5 rotates, the tray 6 is rotated so that the roller 7 provided at the end of the support angle 5 passes through the upper part of the weight detection member 3.
그리고 중량 검출부재(3)는 제 4 도에 도시된 바와 같이, 베이스판(11)의 내측 주연부에 단층형의 돌기 (12)가 형성되는 돌기(12)에, 원판형의 진동판(13A)의 상면에 부착되어 있는 압전소자(13)가 돌기(12)의 상부에 안착되며, 베이스판(11)의 상부에는, 중앙부의 상면에 상기 로울러(7)와 접촉되는 접촉돌기(14A)가 형성되고 저면에 상기 압전소자(13)를 누르는 누름돌기(14B)가 형성되어 있는 고무 등과 같은 탄성재질로 된 압착부재(14)가 설치되어 있다.As shown in FIG. 4, the weight detecting member 3 has a disk-shaped diaphragm 13A formed on a protrusion 12 having a single-layer protrusion 12 formed at an inner periphery of the base plate 11. The piezoelectric element 13 attached to the upper surface is seated on the upper portion of the projection 12, and the upper portion of the base plate 11, a contact projection 14A is formed on the upper surface of the central portion in contact with the roller 7 A pressing member 14 made of an elastic material such as rubber having a pressing protrusion 14B for pressing the piezoelectric element 13 on the bottom thereof is provided.
이와 같이 구성된 종래의 중량 검출장치는, 모터(4)가 구동되어 지지각(5)을 회전시킴에 따라 트레이(6)가 회전되고, 로울러(7)가 회전되면서 일정한 궤적을 따라 순환되며, 이 로울러(7)가 순환되면서 중량 검출부재(3)의 접축 돌기(14A)를 누르게 된다.In the conventional weight detecting apparatus configured as described above, the tray 6 is rotated as the motor 4 is driven to rotate the support angle 5, and the roller 7 is circulated along a predetermined trajectory while the roller 7 is rotated. As the roller 7 is circulated, the fold projection 14A of the weight detection member 3 is pressed.
로울러(7)가 접촉돌기(14A)를 누르게 되면, 압착부재(14)가 하부로 휘어지게 되고, 누름돌기(14B)가 하부로 이동하여 압전소자(13)를 누르게 된다. 그러면, 압전소자(13)는 음식물의 중량에 따라 수측 및 팽창되는 변위가 발생되고, 이 변위에 따라 전하량을 발생하게 된다.When the roller 7 presses the contact protrusion 14A, the pressing member 14 is bent downward, and the pressing protrusion 14B moves downward to press the piezoelectric element 13. Then, the piezoelectric element 13 has a displacement that is water-sided and expanded in accordance with the weight of the food, and generates an amount of charge in accordance with the displacement.
그러나 상기와 같은 종래의 중량 검출장치는 로울러(7)와 접촉되어 음식물의 중량을 압전소자(13)로 전달하는 압착부재(14)의 접촉돌기(14A)가 전자 레인지의 저면판(2)을 통해 캐비티(1)의 내측으로 돌출되게 해야 되는등 그 조립이 어렵고, 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 압전소자(13)에서 발생되는 전하량이 매우 적으므로 음식물의 중량을 원활하고 정확히 검출하지 못하였다.However, in the conventional weight detection apparatus as described above, the contact protrusion 14A of the pressing member 14, which is in contact with the roller 7 and transmits the weight of the food to the piezoelectric element 13, is provided with the bottom plate 2 of the microwave oven. It is difficult to assemble such as to protrude into the inside of the cavity (1), not only takes a lot of time, but also a very small amount of charge generated in the piezoelectric element 13 was unable to detect the weight of the food smoothly and accurately.
압전소자(13)의 발생 전하량이 적어 음식물의 중량을 원활하고, 정확히 검출하지 못하는 것을 결하기 위하여, 종래에는 압전소자(13)의 발생 전하량을 증폭도가 높은 증폭기로 증폭하여 음식물의 중량을 검출하고 있으나, 증폭기가 압전소자(13)의 발생 전하량과 함께 잡음신호도 증폭하여 검출한 중량에 많은 오차가 발생하는 문제점이 있었다.In order to determine that the amount of generated charge of the piezoelectric element 13 is small and the weight of food cannot be detected smoothly and accurately, conventionally, the amount of generated charge of the piezoelectric element 13 is amplified by an amplifier having a high amplification degree to detect the weight of food. However, there is a problem that a large amount of error occurs in the weight detected by the amplifier amplifying the noise signal together with the generated charge amount of the piezoelectric element 13.
따라서 본 발명의 목적은 음식물의 중량에 따른 압전소자의 발생 전하량을 이용하지 않고, 캐패시턴스의 변화를 이용하여 음식물의 중량을 검출하는 간단한 구성의 전자 레인지용 중량 검출장치를 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a microwave weight detection device having a simple configuration which detects the weight of food by using a change in capacitance without using the generated charge amount of the piezoelectric element according to the weight of food.
이와 같은 목적을 가지는 본 발명의 중량 검출장치는 트레이의 회전측에, 중량 전달수단을 설치하고, 중량 전달수단의 하부에 압전소자를 설치한다.The weight detection apparatus of the present invention having such a purpose is provided with a weight transfer means on the rotation side of the tray, and a piezoelectric element is installed below the weight transfer means.
그리고 압전소자의 캐패시턴스값에 따라 발진 주파수가 가변되는 발진기를 구성한다.In addition, an oscillator whose oscillation frequency is varied according to the capacitance value of the piezoelectric element is configured.
중량 전달수단으로는, 예를 들면, 수직으로 약간 이동될 수 있도록 슬라이드 공차를 가지고 베어링을 설치하여 구성한다.As the weight transfer means, for example, a bearing is provided with a slide tolerance so that it can be moved slightly vertically.
그러므로 본 발명의 중량 검출장치에 의하면, 음식물의 중량이 중량 절단수단을 통해 압전소자에 인가되어 압전소자의 캐패시턴스가 가변되고, 이 가변되는 캐패시턴스의 변화에 따라 발진기의 발진 주파수가 가변되며, 가변되는 발진 주파수를 이용하여 음식물의 중량을 검출한다.Therefore, according to the weight detection apparatus of the present invention, the weight of the food is applied to the piezoelectric element through the weight cutting means, the capacitance of the piezoelectric element is variable, the oscillation frequency of the oscillator is variable according to the change of the variable capacitance, The oscillation frequency is used to detect the weight of the food.
이하, 본 발명의 중량 검출장치의 바람직한 실시예를 예시한 제 5 도 및 제 6 도에 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the weight detecting apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.
제 5 도는 본 발명의 중량 검출장치를 보인 단면도이다. 여기서 부호 21은 모타이다. 이 모타(21)의 회전축(21A)은 저면판(22A)을 통해 캐비티(22)의 내측으로 연장되고, 연장된 회전축의 단부에는 지지각(23)이 고정되어, 지지각(23)의 단부에 로울러(24)가 고정되고, 상부에는 음식물이 안착되는 트레이(25)가 설치되어 음식물의 중량의 회전축(21A)으로 전달된다. 그리고 모타(21)의 회전축(21A)은 통상적으로 약간의 공차를 가지고 모타(21)의 내부에서 출몰된다.5 is a cross-sectional view showing the weight detection apparatus of the present invention. Where 21 is a motor. The rotation shaft 21A of this motor 21 extends inside the cavity 22 through the bottom plate 22A, and the support angle 23 is fixed to the end of the extended rotation shaft, and the end of the support angle 23 is fixed. The roller 24 is fixed, and the tray 25 is installed on the upper portion is delivered to the rotating shaft 21A of the weight of the food. In addition, the rotation shaft 21A of the motor 21 is usually mounted within the motor 21 with a slight tolerance.
부호 26은 본 발명의 중량 검출부재이다. 이 중량 검출부재(26)는, 저면판(22A)의 하면에 상기 회전축(21A)을 중앙에 두고 브래키트(27)가 고정된다. 브래키트(27)내에는 회전축(21A)의 적경보다 내경이 크게 관통공(28A)이 형성된 압전소자(28)가 회전축(24)에 동축으로 설치되고, 압전소자(28)의 상부의 회전축(21A)에는 회전축(21A)에 가해진 음식물의 중량을 상기 압전소자(28)로 전달하는 중량 전달부재인 베어링(29)이 수직으로 약간 이동될 수 있도록 슬라이드 공차를 가지고 축설되며, 베어링(29)과 압전소자(28)의 사이 및 압전소자(28)와 브래키트(27)의 저면사이에는 고무 등의 재질로 된 보호링(30)(31)이 설치된다.Reference numeral 26 is a weight detection member of the present invention. In the weight detecting member 26, the bracket 27 is fixed to the lower surface of the bottom plate 22A with the rotation shaft 21A at the center. In the bracket 27, a piezoelectric element 28 having a through hole 28A having a larger inner diameter than the right diameter of the rotating shaft 21A is provided coaxially to the rotating shaft 24, and the upper rotating shaft of the piezoelectric element 28 ( 21A), the bearing 29, which is a weight transfer member that transfers the weight of the food applied to the rotating shaft 21A to the piezoelectric element 28, is arranged with a slide tolerance so that the bearing 29 may be moved vertically. Between the piezoelectric element 28 and between the piezoelectric element 28 and the bottom of the bracket 27, protective rings 30 and 31 made of rubber or the like are provided.
이와 같이 구성된 본 발명의 중량 검출장치는 트레이(25)에 조리할 음식물을 안착시킨 상태에서 조리를 할 경우에 모타(21)의 구동에 따라 지지각(23)이 회전하면서 트레이(25)를 회전시키게 된다.The weight detecting apparatus of the present invention configured as described above rotates the tray 25 while the support angle 23 rotates according to the driving of the motor 21 when cooking in a state in which food to be cooked is placed on the tray 25. Let's go.
그리고 트레이(25)에 안착된 음식물의 중량이 회전축(21A)을 통해 베어링(29)으로 전달되므로 베어링(29)이 음식물의 중량에 따라 하향 이동되어 압전 소자(28)를 누르게 되고, 이때 베어링(29)에 의하여 회전축(21A)의 회전력은 압전소자(28)에 전달되지 않는다.In addition, since the weight of the food seated on the tray 25 is transmitted to the bearing 29 through the rotation shaft 21A, the bearing 29 moves downward according to the weight of the food to press the piezoelectric element 28. 29, the rotational force of the rotary shaft 21A is not transmitted to the piezoelectric element 28.
그러면 압전소자(28)는 전달된 음식물의 중량에 따른 압력의 크기에 따라 수축 및 팽창의 변위가 발생되고, 발생된 변위에 따라 내부의 캐패시턴스가 가변된다.Then, the piezoelectric element 28 has a displacement of contraction and expansion according to the magnitude of the pressure according to the weight of the food delivered, and the capacitance of the interior is variable according to the generated displacement.
그리고 베어링(29)과 압전소자(28) 사이 및 압전소자(29)와 브래키트(27)의 저면 사이에는 고무 등의 재질로 된 보호링(30)(31)이 설치되어 있으므로 인가되는 압력에 의하여 압전소자(28)가 손상되지 않도록 보호됨과 아울러 인가된 압력이 보호링(30)에 의하여 압전소자(28)의 상면 전체에 걸쳐서 고르게 전달된다.And between the bearing 29 and the piezoelectric element 28, and between the bottom surface of the piezoelectric element 29 and the bracket 27, protective rings 30, 31 made of a material such as rubber is provided, so The piezoelectric element 28 is protected from damage by the piezoelectric element 28, and the applied pressure is evenly transmitted over the entire upper surface of the piezoelectric element 28 by the protection ring 30.
한편, 제 6 도는 본 발명의 중량 검출장치에 사용되는 발진기는 일예를 보인 회로도로서 이에 도시된 바와 같이, 압전소자(29)를 콘덴서(C)를 통해 연산 증폭기(OP)의 비반전 입력단자(+)에 접속하고, 연산 증포기(OP)의 출력단자는 저항(R1)을 통해 그의 비반전 입력단자(+)에 접속함과 아울러 저항(R2)을 통해 접지저항(R3) 및 연산 증폭기(OP)의 반전 입력단자(-)에 접속하여 구성하였다.On the other hand, Figure 6 is a circuit diagram showing an example of the oscillator used in the weight detection apparatus of the present invention, as shown in the piezoelectric element 29 through the capacitor (C) to the non-inverting input terminal (OP) ( connected to +) and arithmetic an output terminal of the authentication giving (OP) resistance (R 1) via its non-inverting input terminal (+) junction box as well as earth resistance through the resistor (R 2) (R 3) and operating on It was configured by connecting to the inverting input terminal (-) of the amplifier OP.
이와 같이 구성된 본 발명은 저항(R1∼R3)의 값, 콘덴서(C)의 용량 및 압전소자(28)의 캐패시턴스에 의해 연산 증폭기(OP)가 발진하는 것으로 발진 주파수는 다음의 식과 같다.In the present invention configured as described above, the operational amplifier OP is oscillated by the values of the resistors R 1 to R 3 , the capacitance of the capacitor C, and the capacitance of the piezoelectric element 28. The oscillation frequency is expressed by the following equation.
F=1÷[2*(1/C+1/CF*R1*Ln(1+2R2/R3)]F = 1 ÷ [2 * (1 / C + 1 / C F * R 1 * L n (1 + 2R 2 / R 3 )]
여기서, CF는 압전소자(28)의 캐패시턴스이다.Here, C F is the capacitance of the piezoelectric element 28.
그러므로 음식물의 중량이 압전소자(28)에 전달되어 그의 캐패시턴스가 가변됨에 따라 연산 증폭기(OP)가 출력하는 발진 주파수가 가변되고, 이 가변되는 발진 주파수를 카운터 등으로 측정하여 음식물의 중량을 검출할 수 있다.Therefore, as the weight of the food is transferred to the piezoelectric element 28 and its capacitance is variable, the oscillation frequency output from the operational amplifier OP is variable, and the variable oscillation frequency is measured by a counter or the like to detect the weight of the food. Can be.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 중량 검출장치는, 압전소자를 트레이의 회전축에 설치하여 음식물의 중량에 따라 캐패시턴스가 가변되게 하고, 캐패시턴스의 변화를 이용하여 음식물의 중량을 검출하는 것으로 구성이 간단하여 제작이 간편하고, 음식물의 중량을 원활하게 검출할 수 있는 등의 효과가 있다.As described in detail above, the weight detecting apparatus of the present invention is simple in that the piezoelectric element is installed on the rotary shaft of the tray so that the capacitance is varied according to the weight of the food, and the weight of the food is detected using the change in capacitance. The production is simple, and the weight of the food can be detected smoothly.
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| G160 | Decision to publish patent application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 19971129 Year of fee payment: 6 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |