KR940004042B1 - 전자레인지의 무부하 감지장치와 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자레인지의 무부하 감지장치와 방법

제1도는 종래 전자레인지의 무부하 감지장치 블록구성도.

제2도는 본 발명의 무부하 감지장치에 의한 전자레인지의 블록구성도.

제3도는 본 발명에 의한 미이크로파 감지수단의 실시예 회로도.

제4도는 본 발명의 동작설명을 위한 유전 손실계수온도 그래프.

제5a도 내지 5d도는 본 발명의 마이크로파 감지수단으로 감지되는 신호의 무차별 특성 그래프.

제6도는 본 발명의 무부하 감지방법을 나타낸 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6 : 가열실 7 : 음식물

8 : 마이크로파 감지수단 9 : 감지신호 처리수단

10 : 제어수단 11 : 제1측정수단

12 : 기록수단 13 : 제2측정수단

본 발명은 전자레인지의 무부하 감지장치와 방법에 관한 것으로 특히, 가열실내의 음식물 가열에 쓰이고 반사되는 나머지 마이크로파 에너지 레벨을 해석하여 부하의 유,무를 판별할 수 있도록한 것이다.

종래의 전자레인지에서 무부하 감지장치는 제1도에서와 같이 음식물의 중량을 감지하는 중량 센서(1)와, 중량 감지신호를 마이컴(2)에 공급하는 입력 인터페이스(3)와, 중량 감지결과에 준하여 가열 제어를 수행하는 마이컴(2)과, 마이컴(2)의 제어 신호출력을 위한 출력 인터페이스(4)와, 제어신호에 따라 마그네트론을 포함하는 제반장치를 구동시키는 출력구동부(5)로 이루어진 것을 가열실내의 턴테이블에 음식물이 담긴 용기를 울려 놓으면 그 중량을 중량센서(1)로 감지하여 마이컴(1)에 공급하고 감지된 중량을 미리 설정된 무부하 판단의 기준중량과 비교하여 감지중량이 기준 중량보다 큰 값이면 출력 인터페이스(4)를 통해 출력 구동부(5)를 제어하여 가열을 시작하고 감지중량이 기준 중량보다 작은 값이면 무부하로 판단하여 가열을 중단한다.

그러나, 이 경우에 음식물의 중량+용기의 중량=감지 중량으로부터 무부하 판별을 하므로 통상 소비자가 다양한 용기를 사용한다는 점을 감안할때 감지중량에 오차가 심하게 되고 따라서 무부하 감지와 그와 따른 제어(출력 오프)동작에 에러가 발생하며 용기만을 가열실에 넣고 가열하더라도 부하상태로 오인식하여 과열에 의한 기기손상을 배제하기 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해소하기 위하여 마그네트론으로부터 가열실내로 공급되는 마이크로파를 감지하고 시간경과에 따른 감지 신호레벨의 증감변화 여부로부터 부하상태 또는 무부하 상태를 감지 및 판별하므로서 사용하는 용기와 관계없이 정확하고 안정된 무부하 감지가 가능하고 감지에러를 베제하여 과열에 의한 기기손상을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 무부하 감지장치에 따른 전자레인지의 구성은 제2도에서와 같이 가열실(6)내의 음식물(7)에 흡수되는 마이크로파 에너지를 제외한 나머지 반사 에너지를 감지하여 전기 신호로 변환시켜 출력하는 마이크로파 감지수단(8)과, 상기 마이크로파 감지수단(8)에서 감지된 신호를 제어수단(10)에서 해독 가능한 소정의 데이타로 처리하여 출력하는 감지신호 처리수단(9)과, 상기 감지신호 처리수단(9)에서 입력된 감지신호 전압의 시간경과에 따른 증가 또는 감소여부를 판단하여 무부하 여부를 판별 제어하는 제어수단(10)과, 가열 개시 시점에서 마이크로파 감지수단(9)의 감지신호 전압(V1)을 측정하는 제1측정수단(11)과, 제1측정수단(11)의 감지신호 전압데이타가 저장되는 기록수단(12)과, 가열 개시후 미리 설정된 가열경과 시간(T)동안 소정시간 단위로 마이크로파 감지수단(9)의 감지신호 전압(V2)을 측정하는 제2측정수단(13)을 구비하여 구성된 것으로 도면중 미설명부호 14는 가열구동수단, 15는 마그네트론, 16은 고압 트랜스, 17은 팬모터, 18은 조명램프, 19는 턴테이블 모터, 20은 턴테이블, 21은 키이 조작부이다.

이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과는 제2도에서와 같이 사용자가 가열실(6)내에 음식물(7)을 넣은 후 키이조작부(21)를 조작하여 요리를 시작시키면 제어수단(10)이 가열구동수단(14)을 제어하여 마그네트론(15) 및 고압 트랜스(16)가 구동됨에 따라 가열실(6)내에 마이크로파가 공급되는 한편 턴테이블 모터(19)가 구동되어 턴테치블(20)이 음식물(7)과 함께 회전된다. 또한 이때 조명램프(18)가 점등되고 팬모터(17)가 구동되어 마그네트론(15)과 고압 트랜스(16)을 냉각시키는 동작이 병행된다.

이와 같이 마그네트론(15)에서 가열실(6)로 공급되는 마이크로파는 음식물(7)에 흡수되어 음식물(7)을 가열시키는데 손실되고 나머지 마이크로파는 반사되어 마이크로파 감지수단(8)에 감지된다. 마이크로파 감지수단(8)에서 감지되는 마이크로파 에너지는 에너지 레벨에 비례하는 전압으로 변환되어 감지신호 처리수단(9)에 입력되고 감지신호 처리수단(9)은 입력된 감지신호를 소정의 데이타값으로 신호 처리하여 제어수단(10)에 공급한다.

이 경우에 마이크로파 감지수단(8)은 제3도에 도시된 바와 같이 마이크로파를 포착하는 안테나(801)와, 안테나(801)로 포착된 마이크로파 신호를 검파하기 위한 검파회로(802)와, 검파된 마이크로파 신호의 고조파 성분을 제거하고 직류로 변환시키는 저역필터(803)로 이루어지므로서 손실 마이크로파를 제외한 나머지 마이크로파의 감지 및 전기신호로의 변환 출력이 수행된다. 이와 같이 마이크로파 감지수단(8)에 의하여 감지되는 마이크로파는 가열실(6)내의 음식물(7) 유,무와 음식물(7)의 양에 따라 달라진다.

즉, 음식물(7)이 있는 경우에 음식물(7)에 흡수되는 마이크로파 에너지는 음식물(7)의 양에 비례하여 증감되므로 감지되는 마이크로파 에너지(P')는 음식물(7)의 양에 반비례하게 된다. 이 관계를 식으로 나타내면 다음의 식(1) 및 식(2)가 된다.

이 경우에 f와 E는 일정한 값으로 미리 결정되므로 P는 tan δ에 비례하며 tan δ는 제4도에 나타낸 바와같이 0℃이후의 온도에서 온도와 반비례한다.

그러므로 상기 식(1)에 의하면 정상 요리진행시(음식물(7)이 있는 경우)에는 음식물(7)에서 흡수되는 마이크로파 에너지(P)가 중량(W)에 비례하기 때문에 마이크로파 감지수단(8)으로 감지되는 마이크로파 에너지(P')는 중량(W)에 반비례하게 되므로 그 감지신호 파형 및 레벨은 제5a, b, c도의 예에서와 같이 중량(W=200g, 400g, 600g)에 반비례하게 된다.

또한 상기 식(2)에 의하면 P는 tan δ에 비례하며 tanδ는 제4도에서와 같이 온도에 반비례하는 관계를 고려할때 무부하시에는 마이크로파의 흡수가 거의 없기 때문에 가열실(6)의 온도가 점점 증가되고 그에 따라 tan δ가 감소하여 P 또한 감소되므로 P'1/P관계에 따라 마이크로파 감지수단(8)의 감지 에너지(P')는 점차 증가될 것이다.

즉, 무부하시에는 감지신호 파형 및 레벨이 제5도의 (d)에 도시된 바와 같이 증가된다. 그러므로 부하 상태 또는 무부하 상태에서 마이크로파 감지수단(8)으로 감지되어 감지신호 처리수단(9)을 통해 제어수단(10)에 입력되는 감지신호 전압(V)의 증감 여부를 판단하므로서 무부하 감지가 이루어진다.

이와 같이 제어수단(10)에 의하여 이루어지는 본 발명의, 무부하 감지방법은 제6도에서와 같이 가열수동 수단(14)을 동작시켜 가열을 개시하고 가열 경과시간(T)을 카운트하면서 제1측정수단(11)으로 마이크로파 감지수단(8)의 감지신호 전압(V1)을 측정하여 제1기록수단(12)에 기록한 후 측정 단위시간(Tc)의 경과여부를 판별하는 제1과정과, 측정 단위시간(Tc)이 경과되면 제2측정수단(13)으로 감지신호 전압(V2)을 측정하고 가열 경과시간(T)이 측정기준시간(Tf)에 도달하였는가를 판별하는 제2과정과, 판별결과 T<Tf이면 감지신호 전압(V1,V2)의 크기를 비교하여 시간(T)경과에 따라 감소되고 있으면 제1 기록수단(120에 기록된 이전 감지신호 전압(V1)을 현재 감지신호 전압(V2)으로 기록하고 상기 제1과정의 측정단위시간 경과 판별단계로부터 재 수행하는 제3과정과, 상기 제3과정에서 감지신호전압(V1,V2)이 시간경과에 따라 증가되고 있으면 미리 설정된 측정/ 비교 기준횟수(N)만큼 현재 감지신호(V2) 기록단계로 부터 반복 수행하여 측정/비교 기준횟수(K)에 도달하면 가열구동수단(14)을 제어하며 마이크로파 출력을 차단시키고 무부하 상태임을 판별하는 제4과정과, 상기 제2과정에서 가열경과시간(T)이 측정기준시간(Tf)에 도달하면 부하상태로 판별하여 음식물(7)조리에 요하는 시간 동안 가열후 종료하는 제5과정으로 이루어진 것으로서 이와 같이 이루어진 본 발명 무부하 감지방법을 제2도 및 제6도를 참조하여 Tc=0.5초, Tf=20초, K=38회의 실시예로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기한 무부하 감지장치의 동작 설명에서와 같이 가열구동수단(14)의 구동에 의한 마이크로파의 출력이 시작되면 가열경과시간(T)을 카운트시작한다.

이어서 마이크로파 감지수단(8)으로 감지되는 감지신호전압(V1)을 제1측정수단(11)으로 측정하여 제1기록수단(12)에 기록하고 측정시점으로서 0.5초가 경과하면 제2측정수단(13)으로 0.5초 경과된 현재의 감지신호전압(V2)을 측정한다.

이어서 20초가 경과되었는가를 판별하는데 이 경우는 턴테이블(20)이 1회전하는데 10초 소요되고 2회전 (=20초)하는 동안 무부하 여부를 감지하는 경우이다.

20초가 경과되지 않았으면 V1V2의 비교를 수행하여 V1>V2이면 시간경과에 따라 감지신호 전압이 감소되는 경우이므로 현재의 감지신호전압(V2)을 제1기록수단(12)에 이전의 감지신호전압(V1)에 대체하여 이전의 감지신호 전압으로 기록한다.

이 과정을 0.5초 단위로 반복 수행하여 20초 동안 마이크로파 에너지의 감지레벨을 측정하고 반복 비교한다.

V1V2의 비교 결과 감지신호 전압이 증가되면 38초동안 상기한 0.5초 단위의 측정과 비교과정을 반복한다.

20초 이내에 38회의 0.5초 단위 측정 및 비교결과 감지신호 전압이 시간경과에 따라 증가되면 제5도의 (d)에서와 같이 무부하인 경우이므로 가열구동수단(14)을 제어하여 마이네트론(15)의 출력을 차단시키고 키이조작부(21)상의 표시패널에 무부하임을 알리는 메시지 또는 경보등 또는 경보음을 출력하고 종료한다.

상기한 20초이내에 38회의 0.5초 단위 측정 및 비교결과 무부하 감지가 되지 않은 경우에는 20초 경과후 음식물(7)의 조리에 적합한 소정 시간 동안 가열하고 종료하므로서 무부하 감지 및 부하시의 요리제어가 이루어지는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 음식물 유,무에 관계없이 음식물의 유,무를 정확히 판별할 수 있으므로 오인식에 의한 과열로부터 기기부품의 보호는 물론 화재 예방을 통한 안전성 향상의 효과를 거둘 수 있다.

Claims (3)

1. 가열실(6)내의 음식물(7)에 흡수되는 마이크로파 에너지를 제외한 나머지 반사 에너지를 감지하여 전기신호로 변환시켜 출력하는 마이크로파 감지수단(8)과, 상기 마이크로파 감지수단(8)에서 감지된 신호를 제어수단(10)에서 해독 가능한 소정의 데이타로 처리하여 출력하는 감지신호처리수단(9)과, 상기 감지신호 처리수단(9)에서 입력된 감지신호 전압의 시간경과에 따른 증가 또는 감소여부를 판단하여 무부하 여부를 판별 제어하는 제어수단(10)과, 가열 개시 시점에서 마이크로파 감지수단(9)의 감지신호 전압(V1)을 측정하는 제1측정수단(11)과, 제1측정수단(11)의 감지신호 전압데이타가 저장되는 기록수단(12)과, 가열 개시 후 미리 설정된 가열 경과 시간(T)동안 소정시간 단위로 마이크로파 감지수단(9)의 감지신호 전압(V2)을 측정하는 제2측정수단(13)을 구비하여 구성된 전자레인지의 무부하 감지장치.
2. 제1항에 있어서, 마이크로파 감지수단(8)은 마이크로파를 포착하는 안테나(801)와, 안테나(801)로 포착된 마이크로파 신호를 검파하기 위한 검파회로(802)와, 검파된 마이크로파 신호의 고조파 성분을 제거하고 직류로 변환시키는 저역필터(803)로 구성된 전자레인지의 무부하 감지 장치.
3. 가열구동수단(14)을 동작시켜 가열을 개시하고 가열 경과시간(T)을 카운트하면서 제1측정수단(11)으로 마이크로파 감지수단(8)의 감지신호 전압(V1)을 측정하여서 제1기록수단(12)에 기록한 후 측정단위시간(Tc)의 경과여부를 판별하는 제1과정과, 측정 단위시간(Tc)이 경과되면 제2측정수단(13)으로 감지신호 전압(V2)을 측정하고 가열경과시간(T)이 측정기준시간(Tf)에 도달하였는가를 판별하는 제2과정과, 판별결과 T<Tf이면 감지신호 전압(V1,V2)의 크기를 비교하여 시간(T)경과에 따라 감소되고 있으면 제1기록수단(12)에 기록된 이전 감지신호 전압(V1)을 현재 감지신호전압(V2)으로 기록하고 상기 제1과정의 측정단위시간 경과 판별단계로부터 재 수행하는 제3과정과, 상기 제3과정에서 감지신호전압(V1,V2)이 시간경과에 따라 증가되고 있으면 미리 설정된 측정/비교 기준횟수(N) 만큼 현재 감지신호(V2)기록단계로부터 반복 수행하여 측정/비교 기준횟수(N)에 도달하면 가열구동수단(14)을 제어하여 마이크로파 출력을 차단시키고 무부하 상태임을 표시하는 제4과정과, 상기 제2과정에서 가열구동수단(14)을 제어하여 마이크로파 출력을 차단시키고 무부하 상태임을 표시하는 제4과정과, 상기 제2과정에서 가열경과시간(T)이 측정기준시간(Tf)에 도달하면 부하상태로 판별하여 음식물(7)조리에 요하는 시간 동안 가열후 종료하는 제5과정으로 이루어진 전자레인지의 무부하 감지방법.