БОЛОМЕТРИЧЕСКИЙ ГИГРОМЕТР, ПЛИТА ИЛИ ПЕЧЬ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЛИТЫ ИЛИ ПЕЧИ Российский патент 2005 года по МПК F24C7/02 G01N25/56 G01N27/12 G01N27/18 

Область техники

Настоящее изобретение относится к гигрометру с болометрическим термочувствительным элементом, имеющим положительный температурный коэффициент, в котором сопротивление линейно зависит от изменения температуры, к плите или печи с болометрическим гигрометром и к способу регулирования плиты или печи.

Предшествующий уровень техники

Вообще для микроволновой печи, в которой пища нагревается микроволнами, характерно появление влаги на внутренней поверхности дверцы и/или на внутренней стенке варочной камеры из-за испарения воды в варочной камере, возникающего в процессе нагрева пищи. Чтобы предотвратить это, используют вентилятор для подачи необходимого количества сухого воздуха в варочную камеру с целью отвода воздуха наружу из варочной камеры. Микроволновая печь снабжена гигрометром у воздуховыпускного отверстия для определения влажности воздуха с тем, чтобы обеспечить автоматическое приготовление пищи путем определения степени нагрева пищи в соответствии с влажностью. Среди гигрометров, используемых для микроволновых печей, типичным является гигрометр с термисторным элементом, в котором сопротивление изменяется с температурой.

Со ссылками на представленные чертежи будут пояснены гигрометр с термисторным элементом и способ регулирования микроволновой печи с гигрометром. На фиг.1 показан разрез известного гигрометра термисторного типа, на фиг.2 показаны его вид спереди и вид сверху, а на фиг.3 показана его схема.

Согласно фиг.1 известный гигрометр термисторного типа имеет две полости, образованные основанием 11 и колпачком 12, термистор 13 для определения влажности, расположенный в одной из полостей, и термистор 14 для термокомпенсации, расположенный в другой полости. Каждый из термисторов 13 и 14 соединен с штырьковыми выводами 15, проходящими через основание 11, с помощью платиновой проволоки 16 для образования цепи. В верхней части колпачка 12 со стороны термистора 13 для определения влажности выполнено индикаторное отверстие 17 для впуска водяного пара. Термисторы 13 и 14 являются термисторами с отрицательным температурным коэффициентом, в которых температура и сопротивление обратно пропорциональны.

Согласно фиг.2 гигрометр на термисторе с отрицательным температурным коэффициентом имеет переднюю часть корпуса 1 и заднюю часть корпуса 2 для образования полостей для соответствующего размещения термисторов, нагревательный узел 3, установленный в передней части корпуса 1 для размещения термисторов 13 и 14 и поддерживающий ее температуру, экранированный провод 5, соединенный со штырьковыми выводами для подачи сигнала устройства и предотвращения шума. Для сборки корпуса выполнено множество крепежных отверстий.

Согласно фиг.3 гигрометр термисторного типа имеет термистор 13 для определения влажности, термистор 14 для термокомпенсации, последовательно соединенный с термистором 13 для определения влажности с целью компенсации изменений напряжения, вызванных изменениями сопротивления термистора 13 для определения влажности, усилитель 100, имеющий инвертирующий (-) вход для получения выходного напряжения термистора 13 для определения влажности и неинвертирующий (+) вход для получения напряжения и предназначенный для усиления разности напряжений, и переменный резистор VR (VR - аббревиатура словосочетания "variable resistor" - "переменный резистор", примеч. перевод.) для обеспечения изменения выходного напряжения, вызванного изменением сопротивления термистора 13 для определения влажности и подачи изменения напряжения на неинвертирующий (+) вход усилителя 100. Вышеупомянутый гигрометр термисторного типа определяет влажность на основании разности сопротивлений, вызванной разностью температур между термистором 13 для определения влажности и термистором 14 для термокомпенсации, когда водяной пар поступает в термистор 13 для определения влажности через индикаторное отверстие 17 в колпачке 12.

Будет также пояснен известный способ автоматического регулирования плиты или печи, имеющей гигрометр термисторного типа. На фиг.4 представлена блок-схема, показывающая операции известного способа регулирования плиты или печи, имеющей гигрометр термисторного типа.

Согласно фиг.3 и 4, когда пользователь выбирает настройку режима тепловой обработки в плите или печи для тепловой обработки пищи до желаемого состояния, в плите или печи приводят в действие вентилятор (не показан) на период предварительной продувки (S10) и определяют завершение продувки (S11). Когда определяют (S11), что продувка завершена, приводят в действие магнетрон (не показан) и если после этого термистор для определения влажности определяет изменение влажности в плите или печи, вентилятор продолжает продувку (S13). То есть, сопротивление термистора для определения влажности изменяется из-за водяного пара, возникшего в плите или печи при введении в действие магнетрона, а выходное напряжение изменяется с изменением сопротивления. Затем выходное напряжение V1 термистора для определения влажности подают на инвертирующий (-) вход усилителя 100 и определяют (S14) достижение нулевого баланса. То есть, для установки выходного напряжения усилителя 100 в исходное состояние, т.е., величины выходного сигнала датчика V0, сопротивление переменного резистора VR во время работы магнетрона изменяют так, что напряжение V2 на неинвертирующем (+) входе усилителя 100 совпадает с напряжением V1, подаваемым на инвертирующий (-) вход усилителя 100. Далее, при достижении нулевого баланса (S14) определяют, является ли установка величины выходного сигнала датчика V0 от усилителя 100 начальной величиной Vref (S15). Если в результате определения (S15) обнаружено, что величина выходного сигнала датчика V0 установлена на начальной величине Vref, то определяют, достигается ли изменение напряжения ΔV, необходимое для конкретного меню по отношению к начальной величине датчика. То есть, после того как выходной сигнал датчика V0 установлен равным начальной величине Vref, между напряжением в соответствии с меню, выбранным пользователем, и начальной величиной датчика Vref существует изменение напряжения ΔV, и определяют достижение выходным сигналом датчика V0 изменения напряжения ΔV. Если в результате определения (S16) обнаруживают, что выходной сигнал датчика V0 достигает изменения напряжения ΔV согласно меню по отношению к начальной величине датчика Vref, рассчитывают период Т1, необходимый для изменения напряжения ΔV, чтобы вычислить основной период работы (S17). Затем магнетрон действует в течение основного периода работы (период Т2) и вентилятор осуществляет продувку для приготовления пищи, после чего магнетрон и вентилятор выключают (S18). Если выходной сигнал датчика V0 не установлен равным начальной величине датчика Vref, определяют, истек ли предварительно заданный период работы магнетрона (S19). Если в результате определения (S19) обнаружено, что предварительно заданный период работы магнетрона истек, устанавливают (S20) начальную величину датчика Vref, после этого увеличивают период возрастания текущим напряжением значения ΔV на 1 секунду (S21), определяют достижение изменения напряжения ΔV согласно меню по отношению к начальной величине датчика Vref (S22). В результате определения (S22), если изменение напряжения не достигло изменения напряжения ΔV согласно меню, процесс переходит к операции (S21) увеличения времени достижения изменения напряжения ΔV на 1 секунду. В противоположность этому, если изменение напряжения достигает изменения напряжения ΔV согласно меню, осуществляют операцию (S17) вычисления основного периода работы Т2 путем расчета периода времени Т1, необходимого для достижения изменения напряжения ΔV. Между тем, если результатом операции определения (S16) является обнаружение того, что выходной сигнал датчика V0 не достигает изменения напряжения ΔV согласно меню по отношению к начальной величине датчика Vref, осуществляют операцию (S21) увеличения периода достижения текущим напряжением значения ΔV на 1 секунду до тех пор, пока изменение напряжения не достигнет значения, требуемого согласно меню. В конечном счете изменение влажности в плите или печи выражается выходным сигналом датчика V0 гигрометра термисторного типа.

На фиг.5 представлен график, показывающий свойства известного гигрометра термисторного типа, из которого можно понять, что термисторный элемент с отрицательным температурным коэффициентом имеет нелинейное изменение сопротивления в зависимости от изменения температуры. То есть, термисторный элемент с отрицательным температурным коэффициентом имеет нелинейную обратную зависимость, для которой сопротивление уменьшается с повышением температуры, в связи с чем ясна трудность предсказания температуры при изменении влажности, поскольку выходной сигнал датчика не является линейным. Из-за этого невозможно точного установления влажности в случае, когда известный гигрометр термисторного типа размещен в воздуховыпускном отверстии плиты или печи и определяет влажность в варочной камере. Наконец, микрокомпьютер может не знать точного значения температуры тепловой обработки пищи и, соответственно, не может точно регулировать выход магнетрона и работу вентилятора. А именно, если выбрана функция поддержания температуры пищи постоянной, то этот недостаток становится настолько явным, что пользователь не может соответствующим образом поддерживать температуру пищи постоянной. Более того, в случае применения плиты или печи, имеющей известный гигрометр термисторного типа, регулирование периода тепловой обработки невозможно, если пища находится в упаковке, так как плита или печь не снабжена каким-либо счетным измерительным устройством для случая с пищей в упаковке.

В то же время с целью поддержания термического равновесия между известными гигрометрами термисторного типа для колпачка и основания предусмотрены закрывающие элементы, которые расположены в нагревательном узле, прикрепленном к корпусу сваркой. Когда гигрометр установлен на кронштейне или чем-то подобном плиты или печи, следует соблюдать осторожность, поскольку между корпусом и кронштейном существует хороший тепловой контакт. Как следствие, вышеупомянутое условие усложняет процесс изготовления гигрометра и затрудняет установку гигрометра в плите, или печи, или в чем-то подобном.

Сущность изобретения

Соответственно, настоящее изобретение направлено на создание болометрического гигрометра, плиты или печи с болометрическим гигрометром и способа регулирования плиты или печи, которые по существу устраняют одну или более из проблем, обусловленных ограничениями и недостатками известных средств.

Целью настоящего изобретения является обеспечение болометрического гигрометра, в котором для точного определения влажности используется болометрический элемент, имеющий линейную характеристику, и который прост в изготовлении.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение плиты или печи с болометрическим гигрометром, в которой болометрический гигрометр установлен так, что можно точно определить влажность в варочной камере.

Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение способа регулирования плиты или печи, который позволяет пользователю наилучшим образом осуществить тепловую обработку за счет использования болометрического гигрометра.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут изложены далее в описании и частично будут очевидны из описания или могут быть изучены при практическом использовании изобретения. Цели и другие преимущества изобретения будут осуществлены и достигнуты посредством конструкции, приведенной в изложенном описании и формуле изобретения, а также на приложенных чертежах.

Чтобы достичь эти и другие преимущества и в соответствии с целью настоящего изобретения, как осуществлено и широко описано, болометрический гигрометр включает корпус, основание, имеющее основное индикаторное отверстие, выполненное в корпусе для впуска водяного пара, колпачок, установленный на верхней части основания для образования полостей, болометрический термочувствительный элемент для определения влажности, имеющий сопротивление, изменяющееся в зависимости от температуры в полости, сообщающейся с открытым основным индикаторным отверстием, болометрический термочувствительный элемент для термокомпенсации, имеющий сопротивление, изменяющееся в зависимости от температуры в полости, не сообщающейся с основным индикаторным отверстием, и экранированный провод, соединенный с болометрическими термочувствительными элементами, для передачи сигналов и предотвращения шума.

Болометрические термочувствительные элементы образованы на полупроводниковой пластине и являются болометрическими термочувствительными элементами с положительным температурным коэффициентом, каждый из которых имеет сопротивление, линейно зависящее от изменения температуры.

Болометрические термочувствительные элементы соединены с экранированными проводами и с тремя штырьковыми выводами, проходящими через основание, так что один элемент соединен с одним штырьковым выводом соответственно, а оставшийся штырьковый вывод соединен с обоими элементами.

Корпус включает заднюю часть, имеющую опору для поддержания колпачка и основания, причем основание расположено со стороны открытой поверхности, и переднюю часть, имеющую размер, несколько меньший по сравнению с задней частью, для прижима и закрепления опоры.

Передняя часть имеет множество дополнительных индикаторных отверстий, выполненных в поверхности, обращенной к основанию по направлению вперед, для впуска водяного пара, при этом индикаторные отверстия выполнены на участках, удаленных от центра передней части.

Кроме того, болометрический гигрометр включает схему, содержащую усилитель, имеющий инвертирующий (-) вход для получения выходного напряжения, соответствующего влажности, установленной болометрическим термочувствительным элементом для определения влажности, и неинвертирующий (+) вход для получения заданного опорного напряжения и предназначенный для усиления разности выходного напряжения и опорного напряжения, переменный резистор для подачи опорного напряжения на неинвертирующий (+) вход усилителя и резистор, имеющий один конец, соединенный с переменным резистором, и другой конец, соединенный с болометрическим термочувствительным элементом для термокомпенсации.

Мостовая цепь образована сочетанием болометрического термочувствительного элемента для определения влажности и резистора с болометрическим термочувствительным элементом для термокомпенсации и переменным резистором.

Другой аспект настоящего изобретения представляет собой плиту или печь с болометрическим гигрометром, содержащую варочную камеру в корпусе плиты или печи, имеющую полость для размещения пищи, магнетрон, обеспечивающий тепло для нагревания пищи, вентилятор для циркуляции воздуха внутри варочной камеры, Г-образный кронштейн, расположенный на конце воздуховыпускного отверстия и предназначенный для изменения направления воздушного потока, причем воздух изнутри варочной камеры выходит наружу под действием вентилятора, болометрический гигрометр, размещенный в кронштейне и предназначенный для определения влажности выходящего воздуха, микрокомпьютер для регулирования нагрузок на магнетрон и вентилятор и сигнала болометрического гигрометра.

На той своей части, которая обращена к болометрическому гигрометру, корпус имеет выступ, направленный к болометрическому гигрометру для увеличения скорости воздуха, выходящего из воздуховыпускного отверстия.

В еще одном аспекте настоящее изобретение представляет собой способ регулирования плиты или печи, заключающийся в том, что (1) приводят в действие магнетрон с помощью микрокомпьютера, определяют влажность с помощью болометрического гигрометра и устанавливают начальную величину в соответствии с выходным сигналом датчика, (2) вычисляют основной период работы путем использования периода, за который установленная для датчика начальная величина достигает выходного сигнала датчика согласно меню, (3) после вычисления основного периода работы с помощью болометрического гигрометра определяют изменение выходного сигнала датчика в текущих выборочных временных интервалах для определения наличия упаковки, (4) после определения изменения выходного сигнала определяют получение кода нагревания, (5) когда результатом операции определения является получение кода нагревания, осуществляют тепловую обработку до тех пор, пока с помощью болометрического гигрометра не обнаружат изменение напряжения, соответствующее температуре выбранного кода, и затем прекращают работу магнетрона и вентилятора, (6) а когда результатом операции определения является неполучение кода нагревания, то определяют, превышает ли изменение выходного сигнала заданную постоянную величину, чтобы изменить основной период работы.

Если изменение выходного сигнала больше заданной постоянной величины, то тепловую обработку определяют как случай с упаковкой, и магнетрон и вентилятор работают в течение периода времени, установленного более длительным, чем основной период работы.

Если изменение выходного сигнала меньше заданной постоянной величины, то тепловую обработку определяют как случай без упаковки, и магнетрон, и вентилятор работают в течение только основного периода работы.

Следует понимать, что как предыдущее общее описание, так и последующее подробное описание являются иллюстративными и пояснительными и предназначены для обеспечения дополнительного объяснения изобретения, охарактеризованного в формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи, которые включены для обеспечения дальнейшего понимания изобретения и составляют часть этого описания, показывают примеры осуществления изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов изобретения.

На фиг.1 показан разрез известного гигрометра термисторного типа;

на фиг.2 - виды спереди и сверху известного гигрометра термисторного типа;

на фиг.3 - схема известного гигрометра термисторного типа;

на фиг.4 - блок-схема, представляющая операции известного способа регулирования плиты или печи с гигрометром термисторного типа;

на фиг.5 - график, показывающий характеристики известного гигрометра термисторного типа;

на фиг.6 - частичный разрез и вид сверху болометрического гигрометра в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.7 - разрез болометрического гигрометра в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.8 - схема болометрического гигрометра в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.9 - график, показывающий характеристики болометрического гигрометра в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.10 - частичный разрез, представляющий болометрический гигрометр по настоящему изобретению, используемый с плитой или печью;

на фиг.11А и 11В - блок-схема, представляющая операции способа регулирования плиты или печи, имеющей болометрический гигрометр по настоящему изобретению;

на фиг.12 - график, показывающий выходные сигналы в зависимости от периодов времени для болометрического гигрометра, когда работает плита или печь по настоящему изобретению;

на фиг.13 - график, показывающий выходные сигналы датчика в зависимости от температуры в плите или печи по настоящему изобретению;

на фиг.14 - график, показывающий выходные сигналы датчика в зависимости от использования упаковки в плите или печи по настоящему изобретению;

на фиг.15 - график, показывающий выходные сигналы датчика в зависимости от периодов времени, необходимых для тепловой обработки в плите или печи по настоящему изобретению.

Лучший пример осуществления изобретения

Предпочтительные примеры осуществления настоящего изобретения, представленные на приложенных чертежах, будут подробно приведены ниже. На фиг.6 показан частичный разрез и вид сверху болометрического гигрометра в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения.

Согласно фиг.6 болометрический гигрометр в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения включает в себя части 21 и 22 корпуса для защиты компонентов, размещенных внутри них, сборку 30 из основания и колпачка для размещения рабочего элемента, экранированный провод 25, соединенный со сборкой через части корпуса для предотвращения шума.

На фиг.7 показан разрез болометрического гигрометра в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения.

Согласно фиг.7 сборка 30 включает в себя основание 31, имеющее основное индикаторное отверстие 37 для впуска через него водяного пара, и колпачок 32, прикрепленный к верху основания для образования отдельных полостей. Полости разделяются на полость 32b, сообщающуюся с основным индикаторным отверстием 37 и образованную перегородкой 32а, и полость 32с, закрытую по отношению к основному индикаторному отверстию. В полости 32b, имеющей основное индикаторное отверстие 37, находится болометрический термочувствительный элемент 33 для определения влажности, а в полости 32с, не имеющей основного индикаторного отверстия, находится болометрический термочувствительный элемент 34 для компенсации температуры. Болометрические термочувствительные элементы 33 и 34 представляют собой элементы, образованные на общей полупроводниковой пластине 38 и являющиеся болометрическими элементами с положительным температурным коэффициентом, в каждом из которых сопротивление линейно зависит от изменения температуры. То есть, термочувствительный элемент 33 или 34 обеспечивает линейное повышение сопротивления, если повышается его температура, и наоборот. Термочувствительные элементы 33 и 34 образуют одну цепь с помощью штырьковых выводов. В итоге три штырьковых вывода соединены с проводом, отходящим от экранированного провода 25, проходящим как через основание 21, так и колпачок 22, и подключенным к термочувствительным элементам. Один из штырьковых выводов, 35b, соединен с болометрическим термочувствительным элементом 33 для определения влажности, другой штырьковый вывод, 35с, соединен с болометрическим термочувствительным элементом 34 для термокомпенсации, а третий штырьковый вывод, 35а, соединен как с болометрическим термочувствительным элементом 33 для определения влажности, так и с болометрическим термочувствительным элементом 34 для термокомпенсации в качестве общего вывода.

Ниже будет подробно объяснена форма частей корпуса, вмещающих сборку.

Согласно фиг.6 корпус включает в себя цилиндрические переднюю и заднюю части 21 и 22, а сборка 30 закреплена отдельной опорой 23 в полости, образованной упомянутыми частями. Колпачок и основание, в которых находятся термочувствительные элементы, поддерживаются опорой 23 для прикрепления к частям 21 и 22 корпуса, при этом не требуется никакого нагревательного узла для обеспечения теплового равновесия, как это имеет место в известных устройствах. Опора 23 опирается на уступ, выполненный в задней части 22 корпуса в таком положении, что основание при этом обращено к передней части 21 корпуса, т.е. в положении, когда основное индикаторное отверстие обращено к передней части корпуса, а передняя часть 21 корпуса примыкает к лицевой поверхности задней части корпуса 22, поскольку передняя часть 21 корпуса прижимает опору 23. В этом случае, хотя это и не показано, передняя часть 21 корпуса, имеющая несколько меньший размер по сравнению с задней частью 22 корпуса, прижимает опору 23 к уступу, чтобы зафиксировать опору 23, когда передняя часть корпуса соединена с задней частью корпуса. В поверхности передней части 21 корпуса, обращенной к основанию по направлению вперед, имеется множество дополнительных индикаторных отверстий 26 для впуска водяного пара. То есть, поскольку дополнительные индикаторные отверстия 26 обращены к основному индикаторному отверстию в основании, водяной пар, поступающий через корпус, может без затруднений поступать в сборку, а разность в чувствительности, обусловленная положением гигрометра, может быть максимально уменьшена. Предпочтительно, чтобы дополнительные индикаторные отверстия 26 были выполнены на участках, удаленных от центра передней части 21 корпуса для защиты элемента от направленного рассеивания воздуха, содержащего водяной пар. Например, четыре из дополнительных индикаторных отверстий 26 могут быть выполнены по окружности на передней части 21 корпуса под углом 90°. По периферии передней части 21 и задней части 22 корпуса выполнено множество крепежных отверстий 27 для скрепления частей корпуса.

В вышеупомянутом болометрическом гигрометре воздух с присутствующим в нем водяным паром поступает в полость, в которой находится болометрический термочувствительный элемент 33 для определения влажности, через дополнительные индикаторные отверстия 26 и основное индикаторное отверстие 37. На болометрический термочувствительный элемент 33 для определения влажности воздействует температура воздуха с присутствующим в нем водяным паром, в то время как на болометрический термочувствительный элемент 34 для термокомпенсации воздействует воздух окружающей среды. Наконец, поскольку воздух с присутствующим в нем водяным паром имеет температуру ниже температуры воздуха окружающей среды, сопротивление болометрического термочувствительного элемента 33 для определения влажности меньше сопротивления болометрического термочувствительного элемента 34 для термокомпенсации, а разность сопротивлений может быть использована для определения влажности.

Далее будет подробно пояснена схема для определения влажности болометрическим гигрометром. На фиг.8 показана схема болометрического гигрометра в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения.

Согласно фиг.8 болометрический гигрометр в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения включает в себя болометрический термочувствительный элемент 33 для определения влажности, болометрический термочувствительный элемент 34 для термокомпенсации, усилитель 100, имеющий инвертирующий (-) вход для получения выходного напряжения, соответствующего влажности, определенной болометрическим термочувствительным элементом 33 для определения влажности, и неинвертирующий (+) вход для получения заданного опорного напряжения и предназначенный для усиления разности выходного напряжения и опорного напряжения, переменный резистор VR для подачи опорного напряжения на неинвертирующий (+) вход усилителя и резистор R, имеющий один конец, соединенный с переменным резистором VR, и другой конец, соединенный с болометрическим термочувствительным элементом 34 для термокомпенсации. Болометрический гигрометр имеет мостовую цепь, в которой болометрический термочувствительный элемент 33 для определения влажности размещен противоположно резистору R, а болометрический термочувствительный элемент 34 для термокомпенсации размещен противоположно переменному резистору VR. Работа болометрического гигрометра, имеющего вышеупомянутую схему, будет подробно объяснена ниже.

На фиг.9 представлен график, показывающий характеристики болометрического гигрометра в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения, на котором ось ординат представляет сопротивление, а ось абсцисс - температуру.

Из фиг.9 можно понять, что схема болометрического гигрометра имеет изменение сопротивление, линейно зависящее от изменения температуры. Это обусловлено использованием болометрических элементов с положительным температурным коэффициентом в болометрическом гигрометре по настоящему изобретению, что способствует нетрудному прогнозированию сопротивления в зависимости от изменения температуры, так как, в отличие от известного термисторного элемента, изменение сопротивления линейно зависит от изменения температуры.

Далее будет подробно объяснена плита или печь, имеющая вышеупомянутый болометрический гигрометр. На фиг.10 представлен частичный разрез, показывающий болометрический гигрометр по настоящему изобретению, используемый с плитой или печью.

Согласно фиг.10 плита или печь по настоящему изобретению включает в себя корпус 41, имеющий варочную камеру (не показана) с полостью для размещения пищи и отделение электрооборудования (не показано) для установки различных устройств. В отделении электрооборудования находятся магнетрон (не показан), обеспечивающий тепло для нагревания пищи, и вентилятор (не показан) для циркуляции воздуха внутри варочной камеры. Есть также микрокомпьютер (не показан) для регулирования нагрузок на магнетрон и вентилятор и сигнала болометрического гигрометра. На одной из сторон корпуса 41 находится воздуховыпускное отверстие 42 для выпуска воздуха из варочной камеры наружу за счет работы вентилятора, а на конце воздуховыпускного отверстия находится Г-образный кронштейн 50 для изменения направления воздушного потока и закрепления болометрического гигрометра. Кронштейн 50 представляет собой пластину, изогнутую в виде буквы «Г» для отклонения выходящего воздушного потока на угол 90° при взаимодействии с одной из сторон корпуса 41, на которой размещен болометрический гигрометр, и с передней частью 21 корпуса последнего, выступающей на пути потока. Соответственно, дополнительные индикаторные отверстия 26 в передней части 21 корпуса болометрического гигрометра расположены на поверхности, обращенной к воздуховыпускному отверстию кронштейна 50. Следовательно, поток выходящего воздуха становится активнодействующим благодаря кронштейну 50, когда выходящий воздух проходит через воздуховыпускное отверстие 42, способствующее постепенному введению выходящего воздуха через дополнительные индикаторные отверстия 26, что повышает чувствительность датчика. Для большего повышения чувствительности датчика предпочтительно, чтобы выступ 43 был выполнен на корпусе 41 в направлении к передней части корпуса болометрического гигрометра на участке, противоположном упомянутой передней части, с целью уменьшения поперечного сечения тракта, по которому проходит выходящий воздух, что повышает чувствительность датчика, так как скорость потока становится выше. Выходящий воздух, поступивший в сборку через дополнительные индикаторные отверстия 26 и основное индикаторное отверстие, оказывает воздействие на болометрический термочувствительный элемент для определения влажности и болометрический термочувствительный элемент для термокомпенсации. В соответствии с этим микрокомпьютер определяет влажность по разности сопротивлений, чтобы установить степень тепловой обработки и регулировать магнетрон и т.п.

Далее будет пояснен способ регулирования плиты или печи, имеющей болометрический гигрометр. На фиг.11А и 11В представлена блок-схема, показывающая операции способа регулирования плиты или печи, имеющей болометрический гигрометр по настоящему изобретению, а на фиг.12 представлен график, показывающий выходные сигналы болометрического гигрометра в зависимости от периодов времени болометрического гигрометра, когда плита или печь по настоящему изобретению находится в действии, при этом ось ординат представляет выходы гигрометра, а ось абсцисс - периоды времени. Под осью абсцисс показаны фазы регулировки и рабочие состояния магнетрона и вентилятора.

Согласно фиг.11А, 11В и 12, когда пользователь выбирает режим тепловой обработки, микрокомпьютер подает питание на вентилятор и обеспечивает период предварительной продувки S1 для очистки варочной камеры (S100). Затем определяют окончание продувки (S110). Если результатом операции определения (S110) является обнаружение того, что продувка еще не закончена, период продувки увеличивают на 1 секунду (S120), а процесс возвращают к операции продувки (S100) и осуществляют требуемую операцию. Если результатом операции определения (S110) является обнаружение того, что продувка закончена, микрокомпьютер подает питание на магнетрон для генерирования микроволн и приводит в непрерывное действие вентилятор для рассеивания тепла (S130). Затем одновременно с включением магнетрона выходной сигнал датчика болометрического гигрометра устанавливают в исходное положение, что может быть подробно объяснено следующим образом со ссылкой на фиг.8.

Сначала воздух, вышедший из варочной камеры, подают через основное детекторное отверстие и дополнительные детекторные отверстия на болометрический термочувствительный элемент для определения влажности, и болометрический термочувствительный элемент для определения влажности выдает напряжение V100, обусловленное сопротивлением, соответствующим температуре водяного пара, присутствующего в воздухе. Это напряжение подают на инвертирующий (-) вход усилителя 100. В этом случае переменный резистор VR, параллельно соединенный с болометрическим термочувствительным элементом для определения влажности, изменяет свое сопротивление до тех пор, пока опорное напряжение V200 не станет одинаковым с выходным напряжением, которое подают на неинвертирующий (+) вход усилителя 100. Затем усилитель увеличивает напряжение, равное разности между опорным напряжением V200, получаемым на неинвертирующий вход, и выходным напряжением V100, получаемым на инвертирующий вход, то есть, величину выходного сигнала датчика Vs. В итоге величина выходного сигнала датчика Vs представляет собой изменение напряжения от усилителя 100, по которому можно узнать влажность в варочной камере. Если опорное напряжение становится таким же, что и выходное напряжение болометрического термочувствительного элемента 33 для определения влажности в соответствии с настройкой переменного резистора VR, то на усилителе 100 нет разности напряжений, устанавливающей датчик в исходное положение. Такое состояние называется установкой нуля, а выходной сигнал датчика Vs в это время является начальной величиной Vref.

В соответствии с вышеописанным процессом определяют (S140) завершение установки нуля. Если результатом операции определения (S140) является обнаружение того, что установка нуля завершена, то определяют (S150), является ли установка выходного сигнала датчика Vs от усилителя 100 начальной величиной Vref. Если результатом операции определения (S150) является обнаружение того, что выходной сигнал датчика Vs установлен на начальную величину Vref, то определяют (S160), достигает ли выходной сигнал датчика изменения напряжения ΔV согласно меню по отношению к начальной величине. То есть, поскольку изменение напряжения устанавливают по отношению к начальной величине датчика Vref для каждого меню, которое должен выбрать пользователь, то определяют, достигает ли выходной сигнал датчика изменения напряжения после установки нуля. Затем, если результатом операции определения (S160) является обнаружение того, что выходной сигнал датчика Vs достигает изменения напряжения ΔV согласно меню по отношению к начальной величине, то рассчитывают период Т1, требуемый для достижения изменения напряжения ΔV, чтобы вычислить (S170) основной период работы Т2. Основной период работы рассчитывают следующим образом:

Т2=Т1×α,

где α означает количественный компенсирующий коэффициент.

Тем временем, если выходной сигнал датчика Vs не установлен на начальную величину, определяют (S180) истечение заданного периода времени работы S2 после того, как был включен магнетрон. Если результатом операции определения (S180) является обнаружение того, что после включения магнетрона предварительно заданный период работы S2 истек, то выходной сигнал датчика Vs устанавливают в это время равным начальной величине Vref (S190), а время возрастания текущего изменения напряжения ΔV увеличивают на 1 секунду (S200). Затем определяют (S210), достигает ли текущее изменение напряжения изменения напряжения ΔV согласно меню, выбранного пользователем, при условии, что время возрастания текущего изменения напряжения увеличили на 1 секунду. Если результатом операции определения является обнаружение того, что текущее изменение напряжения ΔV достигает изменения напряжения ΔV согласно меню по отношению к начальной величине, рассчитывают период возрастания текущего времени Т1, чтобы рассчитать основной период работы Т2 (S210). В противоположность этому, если результатом операции определения (S210) является обнаружение того, что текущее изменение напряжения не достигает изменения напряжения ΔV согласно меню по отношению к начальной величине, процесс возвращают к операции (S200) для увеличения периода возрастания текущего изменения напряжения на 1 секунду и осуществляют операцию (S200). Затем, после вычисления основного периода работы, с помощью болометрического гигрометра в предварительно выбранных временных интервалах определяют изменения выходного сигнала Vwrap датчика для определения наличия упаковки (S220). В качестве выбранного временного интервала используют период вращения поворотного стола в варочной камере. Например, для определения изменения выходного сигнала выходной сигнал датчика определяют при каждом обороте поворотного стола и рассчитывают разности выходных сигналов датчика. Затем, после определения изменения выходного сигнала Vwrap, определяют применение кода нагревания пользователем (S230). Если результатом операции определения (S230) является подтверждение применения пользователем кода нагревания, то устанавливают изменение напряжения ΔV1, соответствующее температуре нагрева пищи (S270). После этого определяют достижение выходным сигналом датчика Vs, полученным с помощью болометрического гигрометра, изменения напряжения ΔV1 (S280), и если в результате операции определения обнаруживают, что выходной сигнал датчика Vs достиг изменения напряжения ΔV1, магнетрон и вентилятор выключают для завершения тепловой обработки (S290).

На фиг.13 представлен график, показывающий зависимость выходных сигналов датчика от температуры пищи в плите или печи по настоящему изобретению. Ордината представляет выходные сигналы датчика, а абсцисса - температуру.

Из фиг.13 следует, что в плитах или печах по настоящему изобретению температура пищи и изменение напряжения согласованы в соотношении 1:1, при этом температура пищи и изменение напряжения связаны линейной зависимостью в пределах некоторого участка. Следовательно, если пользователь применяет код нагревания для нагревания пищи при установленной по выбору пользователя температуре, микрокомпьютер сохраняет изменение напряжения ΔV1, соответствующее установленной температуре, и прекращает тепловую обработку, если выходной сигнал датчика Vs достигает упомянутого изменения напряжения. Таким образом, плита или печь по настоящему изобретению позволяет пользователю изменять задаваемую температуру нагрева в широком диапазоне, а поскольку напряжение болометрического гигрометра, устанавливаемое по температуре нагрева, имеет линейную зависимость, может быть более точно обеспечена степень нагрева пищи. Если пользователь не применяет код нагревания, то чтобы определить, покрыта ли пища оберткой, сравнивают изменения выходного сигнала датчика Vwrap, полученные в предварительно выбранных временных интервалах, с заданной постоянной 'k' (S240).

На фиг.14 представлен график, показывающий выходные сигналы датчика в зависимости от использования упаковки в плите или печи по настоящему изобретению, при этом ордината представляет выходные сигналы датчика, а абсцисса - время.

Из фиг.14 следует, что в случае пищи, покрытой оберткой, выходной сигнал датчика Vs ниже, чем в случае, когда пища не покрыта оберткой, а из увеличенного изображения следует, что, когда пища покрыта оберткой, изменение выходного сигнала датчика Vs в пределах некоторого участка является большим. Поэтому наличие упаковки (обертки) может быть определено по выходным сигналам датчика в фиксированных интервалах и по сравнению изменения выходного сигнала Vwrap, разности выходных сигналов датчика с заданной постоянной величиной. То есть, когда изменение выходного сигнала больше постоянной 'k', полагают, что упаковка присутствует, а когда изменение выходного сигнала меньше постоянной 'k', полагают, что упаковка отсутствует.

На фиг.15 представлен график, показывающий выходные сигналы датчика в зависимости от необходимых периодов тепловой обработки, при этом ордината представляет выходные сигналы датчика, а абсцисса - время.

Из фиг.15 следует, что наличие упаковки изменяет необходимый период тепловой обработки. То есть, в случае, когда упаковка присутствует, требуется несколько более длительный период тепловой обработки, чем в случае, когда нет упаковки, так как упаковка препятствует прохождению микроволн от магнетрона. Поэтому, когда изменение выходного сигнала Vwrap больше постоянной 'k', тепловая обработка, осуществляемая в течение нового основного периода работы ТЗ, несколько более длительна, чем в течение основного периода работы Т2, установленного ранее (S250). Затем магнетрон и вентилятор выключают, чтобы закончить тепловую обработку (S290). С другой стороны, если изменение выходного сигнала Vwrap меньше постоянной 'k', тепловую обработку осуществляют в течение основного периода работы Т2, установленного ранее (S260), а магнетрон и вентилятор также выключают для завершения тепловой обработки (S290).

Для специалистов очевидно, что можно внести различные доработки и изменения в болометрический гигрометр, плиту или печь с болометрическим гигрометром и способ регулирования плиты или печи по настоящему изобретению без отступления от принципов и объема изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает доработки и изменения этого изобретения при условии, что они находятся в объеме приложенной формулы изобретения и эквивалентных признаков.

Промышленная применимость

Болометрический гигрометр по настоящему изобретению может определять влажность более точно по сравнению с известным гигрометром термисторного типа благодаря использованию разности сопротивлений, обусловленной разностью температур между водяным паром и воздухом, посредством двух болометрических термочувствительных элементов, в которых сопротивление линейно зависит от изменения температуры.

Для теплового равновесия между термочувствительными элементами нет необходимости прикреплять сваркой дополнительный тепловой узел к корпусу. Следовательно, может быть повышена производительность, так как устройство является простым по конструкции и в изготовлении.

Плита или печь с болометрическим гигрометром по настоящему изобретению может более точно определять влажность выходящего воздуха благодаря размещению болометрического гигрометра на кронштейне, который активизирует поток воздуха, выходящего из варочной камеры.

Способ регулирования плиты или печи по настоящему изобретению может обеспечить пищу, которую готовят в оптимальных для пользователя условиях, так как установка периода тепловой обработки может быть изменена при использовании пищи в упаковке и может быть установлена желательная для пользователя температура нагрева благодаря использованию болометрического гигрометра по настоящему изобретению, имеющего линейный выходной сигнал.

Изобретение относится к гигрометру с болометрическим термочувствительным элементом, к плите или печи с ним и к способу регулирования плиты или печи. Изобретение обеспечивает болометрический гигрометр, имеющий два статических болометрических термочувствительных элемента для более точного определения влажности. Предложена плита или печь, имеющая болометрический гигрометр, закрепленный на одной из сторон кронштейна на воздуховыпускном отверстии для отклонения направления воздушного потока с целью точного определения влажности в варочной камере. Предложен способ регулирования плиты или печи, который обеспечивает различные периоды тепловой обработки пищи в упаковке или без упаковки. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Болометрический гигрометр, содержащий корпус, основание, имеющее основное индикаторное отверстие для впуска водяного пара, колпачок, размещенный на верхней части основания для образования полостей, болометрический термочувствительный элемент для определения влажности, имеющий сопротивление, изменяющееся в зависимости от температуры в полости, сообщающейся с основным индикаторным отверстием, болометрический термочувствительный элемент для термокомпенсации, имеющий сопротивление, изменяющееся в зависимости от температуры в полости, не сообщающейся с основным индикаторным отверстием, и экранированный провод, соединенный с болометрическими термочувствительными элементами, для передачи сигналов и предотвращения шума.2. Болометрический гигрометр по п.1, отличающийся тем, что болометрические термочувствительные элементы образованы на полупроводниковой пластине и являются болометрическими термочувствительными элементами с положительным температурным коэффициентом, каждый из которых имеет сопротивление, линейно зависящее от изменения температуры.3. Болометрический гигрометр по п.2, отличающийся тем, что болометрические термочувствительные элементы соединены с экранированным проводом и с тремя штырьковыми выводами, проходящими через основание так, что один элемент соединен с одним штырьковым выводом соответственно, а оставшийся штырьковый вывод соединен с обоими элементами.4. Болометрический гигрометр по п.3, отличающийся тем, что корпус содержит заднюю часть, имеющую опору для поддержания колпачка и основания, при этом основание расположено со стороны открытой поверхности, и переднюю часть, размер которой меньше по сравнению с задней частью для прижима и закрепления опоры.5. Болометрический гигрометр по п.4, отличающийся тем, что передняя часть имеет множество дополнительных индикаторных отверстий, выполненных в поверхности, обращенной к основанию по направлению вперед, для впуска водяного пара.6. Болометрический гигрометр по п.5, отличающийся тем, что индикаторные отверстия выполнены на участках, удаленных от центра передней части.7. Болометрический гигрометр по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит схему, включающую усилитель, имеющий инвертирующий (-) вход для получения выходного напряжения, соответствующего влажности, установленной болометрическим термочувствительным элементом для определения влажности, и неинвертирующий (+) вход для получения заданного опорного напряжения и предназначенный для усиления разности выходного напряжения и опорного напряжения, переменный резистор для подачи опорного напряжения на неинвертирующий (+) вход усилителя и резистор, имеющий один конец, соединенный с переменным резистором, и другой конец, соединенный с болометрическим термочувствительным элементом для термокомпенсации.8. Болометрический гигрометр по п.7, отличающийся тем, что в нем образована мостовая цепь путем сочетания болометрического термочувствительного элемента для определения влажности с резистором и болометрического термочувствительного элемента для термокомпенсации с переменным резистором.9. Плита или печь с болометрическим гигрометром, содержащая варочную камеру в корпусе плиты или печи, имеющую полость для размещения пищи, магнетрон, обеспечивающий тепло для нагревания пищи, вентилятор для циркуляции воздуха внутри варочной камеры, Г-образный кронштейн для изменения направления воздушного потока, расположенный на конце воздуховыпускного отверстия, причем воздух изнутри варочной камеры выходит наружу под действием вентилятора, болометрический гигрометр, расположенный в кронштейне, для определения влажности воздуха, выходящего из воздуховыпускного отверстия, и микрокомпьютер для регулирования нагрузок на магнетрон и вентилятор и сигнала болометрического гигрометра.10. Плита или печь по п.9, отличающаяся тем, что корпус имеет выступ на части, обращенной к болометрическому гигрометру, направленный к болометрическому гигрометру для увеличения скорости потока воздуха, выходящего из воздуховыпускного отверстия.11. Способ регулирования плиты или печи, заключающийся в том, что

(1) приводят в действие магнетрон с помощью микрокомпьютера, определяют влажность с помощью болометрического гигрометра и устанавливают начальную величину для датчика в соответствии с выходным сигналом датчика,

(2) вычисляют основной период работы путем использования периода, за который установленная для датчика начальная величина достигает выходного сигнала датчика согласно меню,

(3) после вычисления основного периода работы с помощью болометрического гигрометра определяют изменение выходного сигнала датчика в текущих выбранных временных интервалах для определения наличия упаковки,

(4) после определения изменения выходного сигнала определяют получение кода нагревания,

(5) если результатом операции определения является обнаружение того, что код нагревания получен, то осуществляют тепловую обработку до тех пор, пока с помощью болометрического гигрометра не определят изменение напряжения, соответствующее температуре выбранного кода, и затем прекращают работу магнетрона и вентилятора,

(6) если результатом операции определения является обнаружение того, что код нагрева не получен, то определяют, превышает ли изменение выходного сигнала предварительно заданную постоянную величину, чтобы изменить основной период работы.