PL228548B1 - Układ do pomiaru prądu anodowego magnetronu w mikrofalowych urządzeniach grzewczych - Google Patents

Description

(12)OPIS PATENTOWY ₍i₉₎PL ₍n)228548 (13) B1 (51) Int.CI.

(21) Numer zgłoszenia: 415005 G01R 31/25 (2006.01)

H05B 6/68 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 30.11.2015

Układ do pomiaru prądu anodowego magnetronu w mikrofalowych urządzeniach grzewczych

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 05.06.2017 BUP 12/17	(73) Uprawniony z patentu: UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W LUBLINIE, Lublin, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.04.2018 WUP 04/18	(72) Twórca(y) wynalazku: MAREK KUNA BRONIOWSKI, Lublin, PL PIOTR MAKARSKI, Lublin, PL

co 'st m

co

CM

CM

Q_

PL 228 548 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru prądu anodowego magnetronu w mikrofalowych urządzeniach grzewczych z zasilaniem transformatorowym z powielaczem napięcia.

W mikrofalowych urządzeniach grzewczych prąd płynący w obwodzie anodowym magnetronu, a więc również wielkość generowanej mocy promieniowania elektromagnetycznego, narzucone są przez charakterystykę zewnętrzną zasilacza i charakterystykę prądowo-napięciową magnetronu. Regulacja mocy średniej promieniowania odbywa się przez kluczowanie napięcia zasilania transformatora sieciowego z zadanym współczynnikiem wypełnienia, lub w większych systemach - liczbą włączonych magnetronów. Tego typu regulacja jest mało precyzyjna, gdyż zakłada, że parametry elektryczne układu zasilacz - magnetron są stałe. Nie jest to jednak prawdą gdyż prąd anodowy ulega zmianie na skutek procesów starzeniowych magnetronu oraz wahań napięcia sieci zasilającej. Dlatego w mikrofalowych urządzeniach grzewczych, gdzie dawka promieniowania elektromagnetycznego powinna być ściśle kontrolowana, prąd anodowy powinien być mierzony na bieżąco w celu automatycznej bądź ręcznej korekcji ekspozycji. Trudność pomiaru tego prądu polega na tym, że anoda m agnetronu jest zwykle uziemiona, a katoda znajduje się na potencjale kilku kilowoltów.

W zgłoszeniu patentowym GB 2243276 (A) ujawniono rozwiązanie dotyczące kuchenki mikrofalowej, które umożliwia kompensację wpływu starzenia się magnetronu. Istota wynalazku polega na analizie przebiegu narastania prądu anodowego magnetronu od momentu włączenia zasilania do momentu nagrzania się katody magnetronu. Detekcja prądu anodowego odbywa się za pomocą przekładnika prądowego włączonego po stronie wyjściowej powielacza napięcia. Ponieważ przekładnik prądowy przenosi tylko składową przemienną prądu, więc jego sygnał wyjściowy nie będzie wprost proporcjonalny do wartości średniej prądu anodowego, od której to wielkości bezpośrednio zależy średnia moc mikrofal generowana przez magnetron. Rozwiązanie nie pozwala na pomiar składowej stałej prądu anodowego.

W publikacji zgłoszenia opisu patentowego GB2335746 (A), dotyczącej metody określania ilości wsadu znajdującego się w kuchence mikrofalowej i automatyzacji procesu obróbki, wykorzystano zjawisko zmiany prądu i napięcia anodowego w funkcji ilości wsadu. Pomiar napięcia anodowego odbywa się za pośrednictwem dzielnika napięciowego lub układu ze wzmacniaczem operacyjnym w konfiguracji wzmacniacza odwracającego fazę, natomiast pomiar prądu anodowego realizowany jest przez pomiar napięcia na odpowiednim rezystorze. W rozwiązaniu tym pomiar prądu anodowego odbywa się przez pomiar spadku napięcia na rezystorze szeregowym, co stanowi łatwą, dokładną i powszechnie stosowaną metodę. Metody tej nie da się jednak zastosować, jeżeli wyniknie konieczność pomiaru prądu anodowego magnetronu w fabrycznym urządzeniu. Wynika to z tego, że w powszechnie stosowanych transformatorach anodowych jeden z zacisków wysokiego napięcia połączony jest galwanicznie z rdzeniem tegoż transformatora (zacisk uziemiony) i nie ma możliwości jego odłączenia.

Celem wynalazku jest zaproponowanie układu pozwalającego na pomiar prądu anodowego, wykonywany na bieżąco, a dokładniej na pomiar składowej stałej prądu anodowego magnetronu, wartości chwilowej prądu anodowego magnetronu oraz wartości chwilowej prądu ładowania pojemności powielacza napięcia. Rozwiązanie powinno ponadto być łatwe w zastosowaniu oraz ekonomiczne.

Istota układu do pomiaru prądu anodowego magnetronu w mikrofalowych urządzeniach grzewczych z zasilaniem transformatorowym i układem prostowniczym z powielaczem napięcia, na którego wejściu znajduje się kondensator, a do wyjścia podłączony jest obwód anodowy magnetronu polega na tym, że w tor prądowy między uzwojeniem wtórnym transformatora a powielaczem napięcia włączone jest uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego, do wyjścia którego przyłączony jest układ prostowniczy, który następnie połączony jest z filtrem dolnoprzepustowym. Wartość sygnału wyjścio wego tego filtra odzwierciedla wartość średnią prądu anodowego magnetronu.

Ze względu na znajdujący się na wejściu powielacza napięcia kondensator, przez uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego powielacza napięcia nie płynie składowa stała prądu. Przez uzwojenie pierwotne tego przekładnika płynie natomiast w jednym półokresie prąd anodowy magnetronu, a w drugim prąd ładowania pojemności powielacza napięcia. Dzięki temu wartość średnia wyprostowana prądu uzwojenia wtórnego przekładnika prądowego jest wprost proporcjonalna do składowej stałej prądu płynącego przez magnetron. Wartość chwilowa prądu w uzwojeniu wtórnym przekładnika jest wprost proporcjonalna do wartości chwilowej prądu magnetronu, płynącego w jednym półokresie napięcia wyjściowego transformatora oraz do wartości chwilowej prądu ładowania pojemności powielacza napięcia, płyPL 228 548 B1 nącego w drugim półokresie. Układ prostowniczy wraz z filtrem dolnoprzepustowym odtwarza na wyjściu składową stałą napięcia wprost proporcjonalną do wartości średniej składowej stałej prądu magnetronu. Na wyjściu układu prostowniczego pojawia się napięcie odwzorowujące wartość chwilową prądu magnetronu i prądu ładowania pojemności powielacza napięcia.

Układ według wynalazku umożliwia zatem pomiar wartości średniej wyprostowanej, czyli składowej stałej prądu anodowego magnetronu, pomiar jego wartości chwilowej oraz pomiar prądu ładowania pojemności powielacza napięcia. Układ zapewnia ponadto izolację galwaniczną między wysokim potencjałem katody a układem pomiarowym i nie wymaga napięcia zasilającego. Jest prosty w budowie i ekonomiczny w wykonaniu. Ponadto zastosowanie przekładnika prądowego wraz z układem prostowniczym i filtrem, pozwala na łatwe ich podłączenie między zacisk wysokiego napięcia transformatora a wejście powielacza napięcia, których zaciski są zawsze dostępne i łatwo je również rozłączać.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym jego schemat blokowy.

Zasilacz z układem do pomiaru prądu anodowego magnetronu w mikrofalowych urządzeniach grzewczych składa się z transformatora sieciowego 1 zasilanego napięciem Uz i posiada układ prostowniczy z powielaczem napięcia 2, posiadającym na wejściu kondensator, a na wyjściu obwód anodowy magnetronu 3. W tor prądowy między uzwojeniem wtórnym transformatora 1 a powielaczem napięcia 2 włączone jest uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego 4, do wyjścia którego przyłączony jest układ prostowniczy 5, który następnie połączony jest z filtrem dolnoprzepustowym 6. Przez uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego 4 powielacza napięcia 2 płynie w jednym półokresie prąd anodowy magnetronu 3, a w drugim prąd ładowania pojemności powielacza napięcia 2. Wartość średnia wyprostowana prądu uzwojenia wtórnego przekładnika prądowego 4 jest więc wprost proporcjonalna do składowej stałej prądu płynącego przez magnetron 3. Wartość chwilowa prądu w uzwojeniu wtórnym przekładnika 4 jest wprost proporcjonalna do wartości chwilowej prądu magnetronu 3, płynącego w jednym półokresie napięcia wyjściowego transformatora 1 oraz do wartości chwilowej prądu ładowania pojemności powielacza napięcia 2, płynącego w drugim półokresie. Układ prostowniczy 5 wraz z filtrem dolnoprzepustowym 6 odtwarza na wyjściu składową stałą napięcia U_av, wprost proporcjonalną do wartości średniej składowej stałej prądu magnetronu 3. Na wyjściu układu prostowniczego 5 pojawia się napięcie u, odwzorowujące wartość chwilową prądu magnetronu i prądu ładowania pojemności powielacza napięcia.

Claims (1)

1. Układ do pomiaru prądu anodowego magnetronu w mikrofalowych urządzeniach grzewczych z zasilaniem transformatorowym i układem prostowniczym z powielaczem napięcia, na którego wejściu znajduje się kondensator, a do wyjścia podłączony jest obwód anodowy magnetronu, znamienny tym, że w tor prądowy między uzwojeniem wtórnym transformatora (1) a powielaczem napięcia (2) włączone jest uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego (4), do wyjścia którego przyłączony jest układ prostowniczy (5), który następnie połączony jest z filtrem dolnoprzepustowym (6).