微波爐的磁控管驅動裝置及其方法
2023-08-01 08:46:31 3
專利名稱：微波爐的磁控管驅動裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及微波爐，特別涉及根據高壓變壓器和磁控管的電壓控制磁控管的驅動，相應於食物的變化，最佳地烹調食物的，微波爐磁控管驅動控制裝置及其方法。
一般來說，現有技術的微波爐，如
圖1和2所示，包括一個主體1；一個帶有鉸鏈安裝的門3的食物烹調室；一個設定烹調程序，如烹調方式，烹調時間，烹調開始/停止等的鍵輸入裝置40；和一個顯示烹調程序的顯示裝置4。
而且，主體1帶有一個形成烹調室2的隔板5，一個波導管6焊接在隔板5上。在波導管6的一側帶有一個磁控管30，和一個開口7，通過開口，磁控管30產生的微波輻射到烹調室2。
同時，圖3是根據現有技術如此構成的微波爐的示意框圖。其中，微波爐包括一個繼電器裝置8，一個高壓變壓器10，一個高壓二極體20，一個高壓電容器25，一個磁控管30，一個鍵輸入裝置40，一個重量傳感器42，一個氣體傳感器44和一個控制裝置50。
在圖3中，繼電器裝置8是一個繼電器，通過控制裝置50的控制信號接通和切斷經由輸入端A和B供給的交流市電AC電壓(如220-240V)，用於將市電AC電壓變到高壓(約2,200V)和低壓(約3,4V)的高壓變壓器10包括一個由外部輸入市電電壓的初級線圈12，一個輸出高壓的次級線圈，和一個輸出低壓的燈絲線圈16。
高壓二極體20和高壓電容器25位於高壓變壓器10和磁控管30間，磁控管接受較低電壓而被加熱，還經由高壓二極體20和高壓電容器25接受一個高壓直流DC以產生微波。
而且，鍵輸入裝置40輸出相應於烹調程序的鍵信號，重量傳感器42測定食物重量，並輸出一個與此相應的測定信號。
氣體傳感器44測定被烹調的食物發生的氣體量，輸出一個與此相應測定信號。控制裝置50根據鍵輸入裝置40的鍵信號輸出一個驅動磁控管30的控制信號，同時計時烹調時間，並根據重量傳感器42和氣體傳感器44測定的信號確定烹調時間，並當計時的烹調時間達到確定的烹調時間時，輸出一個停止驅動磁控管30的控制信號。
根據現有技術如此構成的微波爐，在使用者將食物放入烹調室2並經由鍵輸入裝置40確定一個烹調程序使烹調開始時，與此相應的鍵信號由鍵輸入裝置40輸出到控制裝置50，控制裝置50向繼電器裝置8輸出驅動磁控管的控制信號，同時計時烹調時間。
接著，交流市電AC的電壓被供到高壓變壓器10的初級線圈12上，從而同時使得燈絲線圈16帶有低壓，次級線圈14帶有高壓。
燈絲被預熱，高壓經由高壓電容器25和高壓二極體20變成直流DC高壓。直流高壓供給磁控管30的兩極，使磁控管30產生微波。微波經由波導管6的開口7被輻射到烹調室2，加熱烹調其中的食物。
此時，食物重量的測定信號從重量傳感器42輸入到控制裝置50，食物產生的氣體量的測定信號從氣體傳感器44輸入到控制裝置50。
現在，控制裝置50根據重量傳感器42和氣體傳感器44的測定信號，求出食物的重量和食物發生的氣體量，並將求出的重量和氣體量與預先確定的重量和氣體量比較。控制裝置50根據比較結果建立烹調時間。
而且，控制裝置50辨別計時的烹調時間是否達到確定的烹調時間，如果計時的烹調時間達到確定的烹調時間，控制裝置50向繼電器裝置8輸出一個控制信號，停止驅動磁控管30。
供給高壓變壓器10的交流AC市電電壓現在由控制裝置50的控制信號切斷，從而停止驅動磁控管30，完成了整個的微波爐烹調。
假設磁控管30的輸出功率是Pin，在烹調室2中的預定位置的功率是Pout,Pout可由下式1,2和3獲得。
式1Pin=Es2式2Ey=Essin(x)式3Pout=(Ey)2=(Essin(x))2=Es2sin2(x)這裡，Es是磁控管30產生的微波場能，即，輸入場能，Ey是烹調室2中的預定位置的場能，即，輸出場能。
因此，磁控管30的輸出功率由磁控管30產生的微波形成的場能值Es的平方獲得。
此時，由磁控管30產生的微波是正弦波，以致，在烹調室2中的特定位置的場能Ey是場能Es與sin(x)的乘積，sin(x)的幅值或相位根據食物的狀態(如類別，數量，食物烹調過程狀況等)變化。
換句話說，微波的吸收量根據食物類型和數量以及氣體數量而不同，使得烹調室2的特定位置的輸出功率Pout根據食物的類別和數量而不同。特別是，因為食物產生的氣體量隨食物烹調過程狀況而不同，Pout也根據烹調過程狀況改變。
作為參考，在圖4的極坐標圖中示出，波導管6相對食物數量的阻抗特性，這裡，當在2.44-2.47GHZ的微波頻率下負荷是2,000cc水時，電壓駐波比VSWR，即波導管6的阻抗降低，從而，磁控管的輸出增加，而當負荷是100cc水時，波導管6的阻抗增加，降低了磁控管30的輸出。
然而，如此結構的傳統的微波爐的問題是，烹調時間是根據重量傳感器和氣體傳感器測定的食物重量和氣體量簡單地控制，不考慮隨烹調過程狀況磁控管的輸出變化，以致於磁控管輸出根據烹調過程狀況改變時，食物未被最好地烹調。
例如，當隨著烹調過程狀況氣體量變化導致磁控管的輸出降低時，食物未完全烹調或湯未完全煮沸便完成烹調過程。
當磁控管的輸出過量時會產生食物烹調過度，或將湯煮幹的問題。
因此，本發明是為了解決上述問題，本發明的目的是提供微波爐磁控管驅動控制裝置及其方法，通過這個裝置及其方法，測定高壓變壓器和磁控管的電壓以辨別烹調過程狀況，根據辨別結果，控制磁控管的驅動，從而，實現食物的最佳烹調。
根據本發明的一個目的，提供一種微波爐磁控管驅動控制裝置，包括一個第一電壓測定裝置，測定高壓變壓器輸出側的電壓；一個第二電壓測定裝置，測定磁控管的電壓；以及一個控制器，根據第一和第二電壓測定裝置測定的電壓，控制磁控管的驅動。
根據本發明的另一個目的，提供一個微波爐磁控管驅動控制方法，包括步驟
根據使用者的操作驅動磁控管進行烹調；在烹調食物步驟磁控管起動後，測定高壓變壓器輸出側的電壓和磁控管的電壓，從而辨別烹調是否完成；以及當在烹調完成辨別步驟辨別出烹調完成時，停止磁控管的驅動。
為了更好地理解本發明的特點和目的，應結合下列附圖參考下面的詳細說明。其中圖1是傳統的微波爐示意透視圖；圖2是傳統的微波爐的示意剖面圖；圖3是傳統的微波爐的示意框圖；圖4是極坐標示意圖，說明相對食物量的波導管的阻抗特性；圖5是說明本發明的微波爐磁控管驅動控制裝置的示意框圖；圖6是說明圖5中的第一和第二測定裝置輸出電壓的示意圖；圖7是說明根據烹調過程狀況第一和第二測定裝置的輸出電壓的示意圖；以及圖8是說明本發明的微波爐磁控管驅動控制方法的操作程序的示意圖。
現在將參考附圖詳細說明本發明的一個優選的實施例。在各圖中相同的數碼和符號表示相同的或等同的部件。
如圖5所示，本發明的微波爐磁控管驅動控制裝置包括一個繼電器裝置8，一個高壓變壓器10，一個高壓二極體20，一個高壓電容器25，一個磁控管30，一個鍵輸入裝置60，一個第一電壓測定裝置62，一個第二電壓測定裝置64和一個控制裝置70。
第一電壓測定裝置62測定高壓變壓器10的次級線圈14的電壓，第一電壓測定裝置62包括一個電阻R1a和一個電阻R1b。圖中的R1表示R1a和R1b的結合阻值。
而且，第二電壓測定裝置64測定磁控管30的電壓，第二電壓測定裝置64包括電阻R2a,R2b,R3a和R3b。圖中的R2和R3分別表示R2a和R2b,R3a和R3b的結合阻值。為了避免電擊，第一電壓測定裝置62的電阻R1a和R1b並聯，第二電壓測定裝置64的電阻R3a和R3b也並聯。
R2a和R2b的結合阻值R2相對於R3a和R3b的結合阻值R3成預定的阻值比，最好是1000∶1。
根據鍵輸入裝置60的鍵信號輸出，控制裝置70輸出一個驅動磁控管30的控制信號，根據第一和第二電壓測定裝置62和64測定的高壓變壓器10和磁控管30的電壓，辨別食物烹調是否完成，當判定烹調完成時，輸出一個控制信號停止磁控管30的驅動。
同時，圖6示出圖5的第一和第二電壓測定裝置的輸出電壓，這裡由第一和第二電壓測定裝置62和64測定的高壓變壓器10和磁控管30的電壓是圖上「C」表示的平均輸出電壓。
而且，圖7示出烹調過程狀況中的第一和第二測定裝置的輸出電壓，這裡，表示出根據烹調過程狀況，第一和第二電壓測定裝置根據負荷(例如，加負荷時，無負荷時和解凍時)的平均輸出電壓變化。
本發明辨別烹調是否已完成的一個例子是，在確認第一和第二電壓測定裝置62和64的輸出電壓達到預定的烹調完成的電壓(例如，圖中的「D」部分)時，判定完成了烹調；同時，根據辨別烹調是否已完成的另一個例子，在預定的時間期間，第一和第二測定裝置62和64上的電壓無變化，如「D」部分所示，控制裝置70就判定完成了烹調。
現在，參考圖5,6,7和8詳細說明如此構成的本發明的磁控管驅動控制方法的操作過程。其中S表示步驟。
首先，在步驟S10，當使用者將食物放入食物烹調室，通過鍵輸入裝置60建立一個烹調過程，並開始烹調時，於此相應的鍵信號從鍵輸入裝置60輸入到控制裝置70。
在步驟S20，控制裝置70根據鍵輸入裝置60的鍵信號，辨別使用者是否已指令烹調開始。在步驟30，當辨別已指令烹調開始時，向繼電器裝置8輸出一個控制信號驅動磁控管30。
由此，根據從控制裝置70輸出的控制信號繼電器裝置8被起動。交流AC市電電壓經由輸入端A和B從外部加到高壓變壓器10的初級線圈12，向燈絲線圈16施加一個低壓，同時向次級線圈14施加一個高電壓，低電壓供給磁控管30的燈絲，預熱燈絲，高電壓由電容器25和二極體20分壓整流轉換成DC高壓。
分壓整流的DC高壓供給磁控管30的兩極，使得微波產生，經由波導管6的開口7輻射到食物烹調室2，在烹調室2加熱烹調食物。
此時，食物產生的氣體量隨烹調過程狀況變化，從而改變磁控管30的輸出，隨磁控管輸出變化的電壓變化，即第一電壓測定裝置62測定的，與高壓變壓器10的次級線圈14輸出電壓相應的測定信號輸入到控制裝置70，同時，第二電壓測定裝置64測定的，與磁控管30的電壓相應的測定信號輸入到控制裝置70。
在此，在步驟S40，根據第一和第二電壓測定裝置62和64的測定信號輸入，控制裝置70測定高壓變壓器10次級線圈14的輸出電壓，和磁控管30的電壓。
接著，在步驟S60，控制裝置根據在步驟S40測定的電壓(更為特定地，如圖6「C」部分所示的平均輸出電壓)和高壓變壓器10次級線圈14的輸出電壓，辨別烹調是否完成。
作為辨別是否已完成烹調的例子，高壓變壓器10的次級線圈14的輸出電壓和磁控管30的電壓與一個預定電壓比較(特定的是，如圖7所示，第一和第二電壓測定裝置的隨時間推移的平均輸出電壓)，用比較的結果辨別烹調是否已完成。
換句話說，如果高壓變壓器10次級線圈14的輸出電壓和磁控管30的電壓符合預定的烹調完成電壓(如圖7「D」部所示)，就認為烹調完成。
同時，作為辨別烹調是否已完成的另一個例子，如圖7中的「D」部分所示，如果在預定時間內，高壓變壓器10的次級線圈14的輸出電壓和磁控管30的電壓無變化，控制裝置70就辨別完成了烹調。
在步驟S60，作為在步驟S60的辨別結果，如果判定尚未完成烹調，流程返回到步驟S30，保持磁控管的驅動狀態，如果是判定烹調已完成，控制裝置70向繼電器裝置8輸出一個控制信號，停止磁控管30的驅動。
接著，根據控制裝置70的控制信號繼電器裝置8被解除動作，由於繼電器裝置8解除動作，經由輸入端A和B加到高壓變壓器10初級線圈12的AC交流市電電壓被切斷。
因此，高壓變壓器10的燈絲線圈16和次級線圈14的輸出停止，因而磁控管30的驅動停止，完成了微波爐的全部烹調過程。
由上述可見，根據本發明的微波爐的磁控管驅動控制裝置及其方法的優點在於，由高壓變壓器和磁控管的電壓辨別食物烹調過程狀況，用辨別結果結束烹調過程，使得食物得到最好的烹調。
另一個優點是，結構簡單，不依靠高價格的傳感器，如重量傳感器，氣體傳感器等，可進行自動烹調，減少製造成本。
權利要求
1．一種微波爐磁控管驅動控制裝置，根據高壓變壓器的電壓驅動磁控管，從而進行烹調，所述裝置包括一個第一電壓測定裝置，用於測定高壓變壓器輸出側的電壓；一個第二電壓測定裝置，用於測定磁控管的電壓；以及一個控制器，根據第一和第二電壓測定裝置測定的電壓，控制磁控管的驅動。
2．根據權利要求1所述的裝置，其中，控制裝置將第一和第二電壓測定裝置測定的電壓與預定電壓比較，根據比較結果辨別烹調是否完成，根據烹調完成的辨別結果停止驅動磁控管。
3．根據權利要求1所述的裝置，其中，如果在預定時間內，第一和第二電壓測定裝置測定的電壓無變化，控制裝置70就判定完成了烹調，從而停止驅動磁控管。
4．根據權利要求1所述的裝置，其中，第一電壓測定裝置包括並聯的多個電阻，其一端連接到高壓變壓器的輸出側和控制裝置的預定輸入端，另一端接地。
5．根據權利要求1所述的裝置，其中，第二電壓測定裝置包括至少多於一個的串聯電阻，其一端連接到磁控管兩極；以及多個並聯電阻，它的一端連接到串聯電阻的另一端，和控制裝置的預定輸入端，另一端接地。
6．一種微波爐磁控管驅動控制方法，根據高壓變壓器的電壓驅動磁控管，從而進行烹調，所述方法包括步驟根據使用者的操作驅動磁控管進行烹調；在烹調步驟磁控管被驅動後，測定高壓變壓器輸出側的電壓和磁控管的電壓，從而辨別烹調是否完成；以及當在烹調完成辨別步驟中判定出烹調完成時，停止磁控管的驅動。
7．根據權利要求6所述的方法，其中，烹調完成辨別步驟還包括將高壓變壓器輸出側的電壓和磁控管的電壓與預定電壓比較，根據比較結果判定烹調是否完成的步驟。
8．根據權利要求6所述的方法，其中，烹調完成辨別步驟還包括在預定時間內，如果高壓變壓器輸出側的電壓和磁控管的電壓無變化，控制裝置70就判定完成了烹調的步驟。
全文摘要
微波爐磁控管驅動控制裝置及其方法,通過這個裝置及其方法,第一和第二電壓測定裝置測定高壓變壓器輸出側和磁控管的電壓,根據高壓變壓器輸出側和磁控管的電壓變化辨別烹調過程狀況,根據辨別結果,控制磁控管的驅動,從而,使得食物烹調最佳,可不用高價的傳感器進行自動的食物烹調,因此降低成本。
文檔編號H05B6/68GK1233726SQ9811679
公開日1999年11月3日 申請日期1998年8月3日 優先權日1998年4月30日
發明者許政義 申請人:三星電子株式會社