DE2507175A1 - TEMPERATURE MONITORING DEVICE FOR MICROWAVE OVERS - Google Patents
TEMPERATURE MONITORING DEVICE FOR MICROWAVE OVERSInfo
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Description
19. Februar 1975 _ . Schu/Vo/RgFebruary 19, 1975 _. Schu / Vo / Rg
Or. Horst Schüler Or. Horst Schüler
PatentanwaltPatent attorney
6 Frankfurt/Main 1 Niddastr. 52 6 Frankfurt / Main 1 Niddastr. 52
3532-9D-RG-1O7363532-9D-RG-1O736
GENERAL ELECTRIC COMPANYGENERAL ELECTRIC COMPANY
1 River Road
SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.1 River Road
SCHENECTADY, NY / USA
Temperaturüberwachungsvorrichtung für MikrowellenherdeTemperature monitoring device for microwave ovens
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturüberwachungsvorrichtung und insbesondere eine Vorrichtung zum Überwachen der Temperatur von Fleisch oder anderem Nahrungsmittel, während es in einem Mikrowellenherd behandelt bzw. gekocht wird.The present invention relates to a temperature monitoring device and in particular a device for monitoring the temperature of meat or other food while it is in treated or cooked in a microwave oven.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Temperaturüberwachungsvorrichtung der genannten Art zu verbessern.The object of the present invention is to provide a temperature monitoring device of the type mentioned to improve.
Erfindungsgemäß wird bei einer zum Verwenden in einem elektronischen Herd bestimmten Temperaturüberwachungsvorrichtung eine Temperaturerfassungsvorrichtung vorgeschlagen, die ein unbeabsichtigtes Leck bzw. Übertreten von Mikrowellenenergie aus dem Heizraum verhindert und die Eichung eines Temperaturerfassungselements bewahrt, indem eine wirksame Trennung eines Kabels und einer Sonde von der Mikrowellenenergie bei der benutzten Frequenz erzeugt wird. Zu diesem Zweck befindet sich im Kabel der Temperaturüberwachungsvorrichtung ein Filtergebilde zum Dämpfen der Mikrowellenenergie bei der benutzten Mikrowellenfrequenz.According to the invention in a for use in an electronic Cooker specific temperature monitoring device a temperature sensing device proposed that an unintentional leakage or overflow of microwave energy from the boiler room prevents and preserves the calibration of a temperature sensing element by effectively separating a cable and a probe generated by the microwave energy at the frequency used. For this purpose there is a temperature monitoring device in the cable a filter structure for attenuating the microwave energy at the microwave frequency used.
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ρ __ρ __
Ferner wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Überwachen der Innentemperatur von in einem Mikrowellenofen mit Mikrowellen vorbestimmter Wellenlänge zu behandelndem bzw. zu kochendem Nahrungsmittel geringer Impedanz vorgeschlagen, die sich auszeichnet durch eine koaxiale Übertragungsleitung mit einem an einem Ende" über den gesamten Umfang am zugeordneten Ofen geerdeten Außenleiter und einem Innenleiter, durch am anderen Ende der Übertragungsleitung angeordnete und deren Innen- und Außenleiter verbindende Temperaturerfassungsmittel, durch ein leitendes Gehäuse, das angrenzend an das andere Ende der Übertragungsleitung mit derem Außenleiter über den gesamten Umfang verbunden ist, um hiermit zusammenzuarbeiten und die Temperaturerfassungsmittel zu umgeben, wobei das Gehäuse in das zu behandelnde Nahrungsmittel bis zu einem vorbestimmten Referenzpunkt am Gehäuse einsteckbar ist, ferner durch am einen Ende der Übertragungsleitung an dieser angekoppelte und auf die Temperaturerfassungsmittel ansprechende Anzeigemittel zum Erzeugen eines die Innentemperatur des Nahrungsmittels anzeigenden Signals, ferner durch ein mit der Übertragungsleitung an derem einen Ende gekoppeltes Filtergebilde, das einen rinförmigen Hohlraum mit einer effektiven elektrischen Länge von λ /4 mit λ als vorbestimmter Wellenlänge zum Bilden einer in bezug auf die Mikrowellenenergie von der Wellenlänge Λ großen Impedanz begrenzt, wobei die" effektive elektrische Distanz von dem dem einen Ende der Übertragungsleitung nächstliegenden Ende des Hohlraums bis zum Referenzpunkt am Gehäuse etwa η ^/2 mit η als irgendeiner ganzen Zahl ist, um im Betrieb die Temperaturerfassungsmittel vollständig von der Mikrowellenenergie abzuschirmen und die Anzeigemittel sowie die Übertragungsleitung wirksam von der Mikrowellenenergie bei der vorbestimmten Wellenlänge zu trennen.Furthermore, the invention proposes a device for monitoring the internal temperature of low-impedance food to be treated or cooked in a microwave oven with microwaves of a predetermined wavelength, which is characterized by a coaxial transmission line with an outer conductor grounded at one end "over the entire circumference of the associated oven and an inner conductor, through temperature detection means arranged at the other end of the transmission line and connecting the inner and outer conductors thereof, through a conductive housing which is connected adjacent to the other end of the transmission line with its outer conductor over the entire circumference, in order to cooperate therewith and to supply the temperature detection means surrounded, wherein the housing can be inserted into the food to be treated up to a predetermined reference point on the housing, further by being coupled to the transmission line at one end and to the temperature detection device tel responsive display means for generating a signal indicating the internal temperature of the food, further through a filter structure coupled to the transmission line at one end thereof, which has a ring-shaped cavity with an effective electrical length of λ / 4 with λ as a predetermined wavelength for forming a with respect to the microwave energy is limited by the wavelength Λ large impedance, where the "effective electrical distance from the end of the cavity closest to one end of the transmission line to the reference point on the housing is approximately η ^ / 2 with η as any integer, in order to operate the temperature detection means to completely shield from the microwave energy and to effectively separate the display means as well as the transmission line from the microwave energy at the predetermined wavelength.
In diesem Zusammenhang wird ferner eine Temperaturüberwachungsvorrichtung der zuvor genannten Art vorgeschlagen, die zusätzlich ein zweites Filtergebilde aufweist, das mit der Übertragungsleitung angrenzend an das Gehäuse gekoppelt ist und einen Ringraum mit einer effektiven elektrischen Länge von etwa A/4 zum Bilden einer großen Impedanz gegenüber der Mikrowellenenergie mit der Wellenlänge λ begrenzt, wobei die Distanz vom Ende des ersten und demIn this context, a temperature monitoring device is also used proposed of the aforementioned type, which additionally has a second filter structure, which is connected to the transmission line is coupled adjacent to the housing and an annulus having an effective electrical length of about A / 4 for forming a large impedance to the microwave energy with the wavelength λ limited, the distance from the end of the first and the
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einen Ende der Übertragungsleitung nächstliegenden Filterraums bis zum Ende des zweiten und dem anderen Ende der Übertragungsleitung nächstliegenden Filterraum etwa η λ/4 mit η als irgendeiner ganzen ungeraden Zahl ist.filter space closest to one end of the transmission line to the end of the second filter space closest to the other end of the transmission line is about η λ / 4 with η as any whole odd number.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Figur 1 - in Vorderansicht einen Mikrowellenofen bei geöffneter Ofentür und mit einer dargestellten, nach den Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung aufgebauten Temperaturüberwachungsvorrichtung ,Figure 1 - a front view of a microwave oven with the oven door open and with one shown, according to the points of view temperature monitoring device constructed according to the present invention,
Figur 2 - in vergrößerter Seitenansicht einen zur Temperaturerfassung dienenden Sonden- und Kabelaufbau nach der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil des Kabels entfernt und ein Filtergebilde am geerdeten Ende des Kabels dargestellt sind,FIG. 2 - in an enlarged side view, one for temperature detection serving probe and cable assembly according to the present invention, with a portion of the cable removed and a filter structure is shown at the grounded end of the cable,
Figur 3 - den in Figur 2 dargestellten Sonden- und Kabelaufbau in einem weiter vergrößerten Vertikalteilschnitt,Figure 3 - the probe and cable structure shown in Figure 2 in a further enlarged vertical partial section,
Figur 4 - eine Figur 2 ähnelnde Ansicht zur Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei an beiden Enden des Kabels ein Filtergebilde angeordnet ist, undFIG. 4 - a view similar to FIG. 2 showing a second one Embodiment of the present invention, wherein a filter structure is arranged at both ends of the cable, and
Figur 5 - einen schematischen Schaltkreis einer bevorzugten Ausführungsform des Überwachungs- und Anzeigekreises der erfindungsgemäßen Temperaturüberwachungsvorrichtung.Figure 5 is a schematic circuit diagram of a preferred embodiment the monitoring and display circuit of the temperature monitoring device according to the invention.
In den Figuren 1 bis 3 und 5 ist ein allgemein mit der Hinweiszahl Io bezeichneter Mikrowellenofen dargestellt, der ein nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebautes und mit der Hinweiszahl 5o bezeichnetes Nahrungsmitte!thermometersystern enthält. Der Ofen Io ist ein normaler Mikrowellenofen und zum Zweck der Darstellung als ein Einbauofen gezeigt, obwohl selbstverständlich irgendein gewünschter Typ eines Mikrowellenofens benutzt werden kann. Der Ofen Io hat einen normalen Aufbau mit einem Ofenkochhohlraum 12, der durch eine kastenartige Ofenverkleidung 14 gebildet wird, und mit einer Frontöffnungszugangstür 16, die in Figur 1 in ihrer horizontalen, vollständig geöffne-In Figures 1 to 3 and 5 is a general reference number Io designated microwave oven shown, the one after a first Embodiment of the present invention constructed and with the reference number 5o labeled food! thermometer system contains. The oven Io is a normal microwave oven and for purpose of the illustration as a built-in oven, although of course any desired type of microwave oven can be used. The oven Io has a normal structure with an oven cooking cavity 12 which is surrounded by a box-like oven cladding 14 is formed, and with a front opening access door 16, which in Figure 1 in its horizontal, fully open-
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ten Position dargestellt ist. Die Tür 16 weist einen längs ihrer Oberkante angeordneten Türhandgriff 18 und Angel- bzw. Scharnierstreifen 2o an den Bodenecken auf, um die Tür am Ofenkörper klappbar zu stützen.th position is shown. The door 16 has a door handle 18 arranged along its upper edge and hinge strips 2o at the bottom corners to support the door on the furnace body in a hinged manner.
Die Ofenverkleidung 14 hat eine Bodenwandung 22 und gegenüberliegende Seitenwandungen 24, die mit Gitterstützen oder Absätzen 26 ausgebildet sind. Ein verschiebbares Nahungsmitteltraggxtter 28 ist zwischen den Gitterstützen 26 aufgehängt bzw. wird von diesen getragen. Ein unteres Heiz- oder Ausbackelement 3o ist an die Bodenwandung 22 der Ofenverkleidung angrenzend angeordnet, und normalerweise befindet sich auch ein oberes Ausback- oder Röstelement (nicht dargestellt) in Angrenzung an die Oberwandung der Ofenverkleidung, wie es bei elektrischen Öfen und insbesondere bei solchen für den häuslichen Bedarf üblich ist. Die Heizelemente, wie die Ausbackelemente 3o, sind längliche, metallumhüllte, elektrische Widerstandsheizelemente ziemlich kleinen Durchmessers und in Form einer großen Schleife oder Serpentine ausgebildet.The furnace cladding 14 has a bottom wall 22 and opposite Side walls 24 which are formed with lattice supports or paragraphs 26. A slidable food carrier 28 is suspended between the lattice supports 26 or is supported by them. A lower heating or baking element 3o is on the bottom wall 22 is located adjacent the oven shroud, and there is usually also a top frying or toasting element (not shown) adjacent to the top wall of the furnace cladding, as is the case with electric furnaces and especially with such is common for domestic use. The heating elements, such as the baking elements 3o, are elongated, metal-sheathed, electrical ones Resistance heating elements of fairly small diameter and designed in the form of a large loop or serpentine.
Der Ofen Io ist ferner mit einem Magnetron zum Erzeugen von Mikrowellen vorbestimmter Frequenz und mit einer übertragungsleitung zum Übertragen der Mikrowellenenergie vom Ausgang des Magnetrons zum Heizraum innerhalb der Ofenverkleidung 14 versehen. Das Magnetron und die Übertragungsleitung (nicht dargestellt) können irgendeinen gewünschten Aufbau haben und entsprechen aber vorzugsweise dem im US-Patent 3 551 735 offenbarten Typ.The oven Io is also equipped with a magnetron for generating microwaves predetermined frequency and with a transmission line for transmitting the microwave energy from the output of the magnetron provided to the boiler room within the furnace cladding 14. The magnetron and transmission line (not shown) can be any have desired construction and are preferably of the type disclosed in U.S. Patent 3,551,735.
An der Vorderseite des Ofens Io kann über dem Heizraum eine Steuertafel 34 angeordnet sein. Das Ofengitter 28 trägt einen flachen Behälter 36, der aus einem für Mikrowellen durchlässigen Material besteht und beispielsweise als Pyrexschale ausgebildet ist. Im Behälter 36 befindet sich das zu kochende Nahrungsmittel 38, das zum Zwecke der Darstellung als bei einer Innentemperatur von etwa 66°C (15o F) zu backende Schenkel- oder Schinkenhälfte aufgezeigt ist.A control panel can be installed on the front of the stove Io, above the boiler room 34 be arranged. The oven grid 28 supports a flat container 36 made of a material that is permeable to microwaves exists and is designed, for example, as a Pyrex shell. In the container 36 is the food to be cooked 38, which for For purposes of illustration, as an internal temperature of approximately 66 ° C (15o F) the thigh or ham half to be baked is shown.
Das Thermometersystem 5o für das Fleisch enthält eine koaxiale übertragungsleitung oder ein Kabel, die oder das mit der Hinweis-The thermometer system 5o for the meat contains a coaxial transmission line or cable, which with the indication
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zahl 60 bezeichnet ist und einen Innenleiter 61 sowie einen hiervon durch eine Isolierschicht 62 getrennten Außenleiter 63 aufweist. Vorzugsweise ist auch der Außenleiter 63 von einer elektrischen und thermischen Isolationsschicht 64 umgeben, die vorzugsweise aus einem Material wie Polytetrafluoräthylen besteht, welches gewöhnlich unter der Handelsbezeichnung Teflon vertrieben wird. Das Koaxialkabel 60 ist vorzugsweise sehr flexibel und hat die Eigenschaften eines Leitungsdrahtes mit kleinem Durchmesser. Die äußere Isolation 64 ist von den Enden des Kabels 60 abgelöst, und das äußere Ende des Außenleiters 63 ist nach außen erweitert, um in Angrenzung an das äußere Ende des Kabels 60 einen Kupplungsteil 71 mit großem Durchmesser zu bilden und einen Außendurchmesser zu erhalten, der weitgehend dem Außendurchmesser der Isolationsschicht 64 gleicht.number 60 is designated and an inner conductor 61 and one of these has outer conductor 63 separated by an insulating layer 62. The outer conductor 63 is preferably also of an electrical one and surrounding thermal insulation layer 64, which preferably consists of a material such as polytetrafluoroethylene, which commonly sold under the trade name Teflon. The coaxial cable 60 is preferably very flexible and has the properties of a small diameter conductor wire. The outer insulation 64 is detached from the ends of the cable 60, and the outer end of the outer conductor 63 is expanded outwards, to form a coupling part 71 with a large diameter and an outer diameter adjacent to the outer end of the cable 60 to obtain which is largely the same as the outer diameter of the insulation layer 64.
Ein in Figuren 2 und 3 jeweils auf der rechten Seite dargestelltes Ende des Kabels 60 kann mit einer allgemein mit der Hinweiszahl 80 (Figur 5) bezeichneten Überwachungs- und Anzeigevorrichtung gekoppelt werden, und zwar mittels eines Steckers 65 und einer in einer Seitenwandung 24 der Ofenverkleidung 14 befestigten Steckeraufnahme 87. Der Stecker 65 enthält einen Mittelstift 66, der mit dem Innenleiter 61 des Kabels 60 durch geeignete Mittel, wie Lot, verbunden ist. Der Mittelstift 66 wird von einem ringförmigen Isolationsabstandsglied 67 im zylindrischen Kragenteil 68 des Steckers 65 gehalten. Der Kragenteil 68 ist mit einem einstückigen und sich mit vermindertem Durchmesser nach innen erstreckenden Halsteil 68a ausgebildet, der den Außenleiter 63 am angrenzenden Ende des Kabels 60 mit einer Umfangsberührung von 36o umgibt. Der Kragen 68 und der Mittelstift 66 des Steckers 65 können unter Berührung mit entsprechenden Kontaktgliedern von der Steckeraufnahme 87 aufgenommen werden, wobei die Kontaktglieder ihrerseits in bekannter Weise mit Leitungsdrähten 88 und 89 verbunden sind.One shown in Figures 2 and 3 on the right-hand side The end of the cable 60 can be coupled to a monitoring and display device generally designated by the reference number 80 (FIG. 5) by means of a plug 65 and a plug receptacle fastened in a side wall 24 of the furnace cladding 14 87. The plug 65 includes a center pin 66 which is connected to the inner conductor 61 of the cable 60 by suitable means such as solder is. The center pin 66 is supported by an annular isolation spacer 67 held in the cylindrical collar part 68 of the plug 65. The collar part 68 is integral with a and formed with a reduced diameter inwardly extending neck portion 68a, the outer conductor 63 at the adjacent end of the cable 60 surrounds with a circumferential contact of 36o. The collar 68 and the center pin 66 of the plug 65 can be received by the plug receptacle 87 in contact with corresponding contact members the contact members are in turn connected to lead wires 88 and 89 in a known manner.
Der mit großem Durchmesser versehene Verbindungsteil 71 am anderen Ende des Kabels 60 wird unter Berührung mit dem länglichen zylindrischen Körperteil 72 von einem metallischen Sondengehäuse 7o aufgenommen, das auch mit einem allgemein konischen Spitzenteil 73The large-diameter connecting part 71 on the other The end of the cable 60 is received by a metallic probe housing 7o in contact with the elongated cylindrical body part 72, that also with a generally conical tip part 73
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ausgebildet ist. Dieses ist am entfernten Ende des Zylinderkörperteils 72 einstückig an diesem ausgebildet, um ein Einführen in eine Nahrungsmittelbepackung zu erleichtern. Am anderen Ende ist am Zylinderkörperteil 72 einstückig mit diesem ein Handhabungsteil 74 ausgebildet. Vorzugsweise weist der Zylinderkörperteil' 72 des Sondengehäuses 7o einen ausreichenden Durchmesser auf, um die äußere Isolation 64 und den mit großem Durchmesser versehenen Verbindungsteil 71 des Kabels 6o unter einer 36o -Umfangsberührung aufzunehmen und eng zu umfassen, wie es am besten in Figur 3 dargestellt ist. Im Sondengehäuse 7o ist ein Wärmeabtastelement 75, vorzugsweise ein Thermistor, angeordnet. Ein Innenanschluß 77 des Thermistors 75 ist mit dem Innenleiter 61 des Kabels 6o elektrisch verbunden, während ein Außenleiter 78 eine elektrische Verbindung mit der Innenfläche des Spitzenteils 73 der Sonde 7o aufweist. Vorzugsweise wird der Thermistor 75 in einer schrumpfbaren Teflonhülle 76 gehalten, die ebenfalls das angrenzende Ende der Isolationsschicht 62 des Kabels 6o umgibt. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Sondengehäuse 7o eine Länge von etwa 7,6 cm (3 Zoll) von seinem entfernten. Ende bis zum Bezugspunkt 79, wobei diese Länge etwa einem Viertel der Wellenlänge der Mikrowellenenergie bei einer Frequenz von 915 MHz entspricht.is trained. This is at the far end of the cylinder body part 72 integrally formed thereon to allow insertion in a food packaging to facilitate. At the other At the end, a handling part 74 is formed in one piece with the cylinder body part 72. Preferably, the cylinder body part ' 72 of the probe housing 7o has a sufficient diameter to cover the outer insulation 64 and the large diameter Connection part 71 of the cable 6o under a 36o circumferential contact and tightly embrace, as best shown in FIG. A heat sensing element is located in the probe housing 7o 75, preferably a thermistor, arranged. An inner terminal 77 of the thermistor 75 is connected to the inner conductor 61 of the cable 6o electrically connected, while an outer conductor 78 is electrically connected to the inner surface of the tip portion 73 of the probe 7o has. Preferably, the thermistor 75 is held in a shrinkable Teflon sheath 76, which is also the adjacent end the insulation layer 62 of the cable 6o surrounds. In the preferred embodiment of the invention, the probe housing 7o has a length about 3 inches (7.6 cm) from its distant. End to the reference point 79, this length corresponding to about a quarter of the wavelength of the microwave energy at a frequency of 915 MHz.
Es ist nach der vorliegenden Erfindung wesentlich, daß der Kragen 68 des Steckers 65 und daher der Außenleiter 63 des Kabels 6o elektrisch mit Masse bzw. Erde an der Wandung 24 der Ofenverkleidung 14 verbunden sind, wodurch das Sondengehäuse 7o ebenfalls geerdet ist. Der Handhabungsteil 74 des Sondengehäuses 7o dient als Anschlag zum Begrenzen der Tiefe, bis zu der das Sondengehäuse in das Nahrungsmittel 3 8 eingeführt werden kann. Der Punkt an dem Sondengehäuse 7o, bis zu dem dieses in das Fleisch oder dergleichen eingeführt wird, stellt einen allgemein mit der Hinweiszahl 79 bezeichneten Bezugspunkt dar.It is essential according to the present invention that the collar 68 of the plug 65 and therefore the outer conductor 63 of the cable 6o electrical are connected to ground or earth on the wall 24 of the furnace cladding 14, whereby the probe housing 7o is also earthed is. The handling part 74 of the probe housing 7o serves as a stop for limiting the depth up to which the probe housing in the food 3 8 can be introduced. The point on the probe housing 7o up to which this penetrates the meat or the like is introduced represents a reference point generally indicated by reference number 79.
,S chal t ungs ano r dnung,
Die I enthält eingangsseitige Versorgungsklemmen 93 und 94 zum Anschließen an eine Niederspannungs-, Wechselspannungs-Leistungsquelle,
wie einen geeigneten Abwärtstransformator 91 mit einer Primärwicklung 95 und einer Sekundärwicklung 96. Die Pri-, Disconnection arrangement,
The I contains input-side supply terminals 93 and 94 for connection to a low-voltage, AC-voltage power source, such as a suitable step-down transformer 91 with a primary winding 95 and a secondary winding 96.
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märwicklung 95 kann mit einer normalen elektrischen 115 V-6o Hz-Leistungsquelle, wie sie auch im häuslichen Bereich verwendet wird, über eine geeignete Leitung L und Neutralleitung N verbunden sein. Der Abwärtstransformator 91 kann ein separater Transformator für dieses elektrische Thermometersystem 5o sein, oder die Leistung kann von dem für die Ofenüberwachung bzw. -steuerung vorhandenen Transformator abgegriffen werden.märwick 95 can be used with a normal electrical 115 V-6o Hz power source, as it is also used in the home, be connected via a suitable line L and neutral line N. The step-down transformer 91 can be a separate transformer for this electrical thermometer system 50, or the power can be tapped from the transformer available for furnace monitoring and control.
Erste und zweite gemeinsame Anschlüsse eines Impedanzbrückennetz-First and second common connections of an impedance bridge network
\Schenkeln \ Thighs
werks mit vier \ ist an die Versorgungsanschlüsse bzw. -klemmen 93 und 94 angeschlossen. Es kann sich um eine Wheatstonebrücke handeln, bei der eine erste Seite bzw. ein erster Schenkel einen Festwiderstand 97, ein zweiter Schenkel einen Festwiderstand 98, ein dritter Schenkel einen Festwiderstand 99 und ein vierter Schenkel einen Festwiderstand loo enthalten. Die ersten sowie zweiten Schenkel und die dritten sowie vierten Schenkel bilden entsprechend Spannungsteilernetzwerke mit Vergleichsanschlüssen lol und Io2. Der die Temperatur erfassende bzw. messende Thermistor 75 der Sonde 7o ist mit dem ersten Schenkel elektrisch zusammengeschaltet und liegt parallel zum Festwiderstand 97. Ein variabler Widerstand Io4 ist im Kreis des ersten Schenkels in Reihe zur Parallelschaltung aus dem Thermistor 75 und dem Festwiderstand 97 geschaltet. Im zweiten Schenkel ist ein variabler Widerstand Io5 in Reihe zum Festwiderstand 9 8 geschaltet und ein Schleife: 115 des variablen Widerstandes ist mit einem Steuerknopf 55 an der Steuertafel 34 gekoppelt.factory with four \ is to the supply connections or terminals 93 and 94 connected. It can be a Wheatstone bridge with a first side or a first leg Fixed resistor 97, a second leg a fixed resistor 98, a third leg a fixed resistor 99 and a fourth Legs contain a fixed resistor loo. The first as well as the second Leg and the third and fourth legs correspondingly form voltage divider networks with comparison connections lol and Io2. The temperature sensing thermistor 75 the probe 7o is electrically interconnected with the first leg and is parallel to the fixed resistor 97. A variable one Resistor Io4 is in the circle of the first leg in series with the parallel connection from the thermistor 75 and the fixed resistor 97 switched. In the second leg there is a variable resistor Io5 connected in series to the fixed resistor 9 8 and a loop: 115 of the variable resistor is with a control button 55 on the Control panel 34 coupled.
Ein programmierbarer Unijunction-Transistor (PUT) Io6 ist mit seiner Kathode Io7 an den ersten gemeinsamen Netzwerksanschluß und Eingangsanschluß 94, mit seiner Anode Io8 an den Vergleichsanschluß lol zwischen den ersten und zweiten Schenkeln der Brücke und mit seinem Gate Io9 an den Vergleichsanschluß Io2 zwischen den dritten und vierten Schenkeln der Brücke angeschlossen.A programmable unijunction transistor (PUT) Io6 is with his Cathode Io7 to the first common network connection and input connection 94, with its anode Io8 to the comparison connection lol between the first and second legs of the bridge and with its gate Io9 to the comparison terminal Io2 between the third and fourth legs of the bridge connected.
Anzeigemittel, beispielsweise ein hörbares Signal abgebende Mittel, wie ein Alarmsummer mit einer Spule 112, sind in Reihe mit einer Zenerdiode 113 zwischen die Anode Io8 des PUT Io6 und den zweiten gemein ,amen Netzwerksanschluß bzw. Eingangsanschluß 93 geschaltet.Display means, for example means emitting an audible signal, like an alarm buzzer with a coil 112, are in series with a zener diode 113 between the anode Io8 of the PUT Io6 and the second common, amen network connection or input connection 93 switched.
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Ein PUT ist eine PNPN-Vorrichtung mit derartigen Eigenschaften, daß sie leitet, wenn die Diode (Anode zum Gate) in Durchlaßrichtung betrieben wird (das heißt, wenn die Anode positiver als das Gate ist), wobei die einer solchen Vorrichtung anhaftende Regeneration diese zum Durchschalten veranlaßt und wobei von der Anode zur Kathode eine negative Widerstandscharakteristik erzeugt wird. Daher arbeitet der PUT Io6 in der oben beschriebenen Weise als Detektor für den Brückenkreis.A PUT is a PNPN device with properties such as that it conducts when the diode (anode to gate) is in the forward direction (i.e., when the anode is more positive than the gate), the regeneration inherent in such a device causes this to switch on and a negative resistance characteristic is generated from the anode to the cathode. Therefore, the PUT Io6 functions as a detector for the bridge circuit in the manner described above.
Der Thermistor 75, wie er vorliegend im ersten Schenkel der Brücke verwendet wird, hat einen negativen Temperaturkoeffizienten. Wenn die Temperatur des Thermistors steigt, fällt sein Widerstand. Während der positiven Halbwelle der Versorgungswechselspannung nimmt die Spannung am Anschluß lol bzw. die Anodenspannung einen positiveren Wert ein. Wenn die Anodenspannung etwas positiver als die Gatespannung wird, schaltet der PUT ein, wobei zwischen der Anode und der Kathode ein Spannungsabfall von etwa 1 Volt auftritt. Dann fällt die Spannung hauptsächlich an der Kombination der Impedanzen des Thermistors 75, des Widerstands 97 und des variablen Widerstands Io4 im ersten Schenkel ab. Wenn die positive Spannung am Anschluß 93 größer als die Zenerdurchbruchsspannung der Zenerdiode 113 wird, fließt Strom durch die Diode und die Spule 112, wobei der Alarmsummer erregt wird. Da die Spule 112 in Reihe zur Zenerdiode 113 und mit der Anoden-Kathoden-Strecke des PUT Io6 an den Eingangsanschlüssen liegt, wird der Strom durch die Spule 112 nur durch die Spulenimpedanz begrenzt. Vorzugsweise überbrückt ein Kondensator 116 die Anode Io8 und das Gate Io9 des PUT Io6, während eine Diode 117 parallel zum variablen Widerstand Io5 geschaltet ist,The thermistor 75, as it is in the first leg of the bridge used has a negative temperature coefficient. As the temperature of the thermistor rises, its resistance falls. While After the positive half-wave of the AC supply voltage, the voltage at connection lol or the anode voltage takes a more positive one Value a. When the anode voltage becomes slightly more positive than the gate voltage, the PUT switches on, with between the anode and the cathode experiences a voltage drop of about 1 volt. Then the voltage drops mainly on the combination of the impedances of thermistor 75, resistor 97 and variable resistor Io4 in the first leg. When the positive voltage is on Terminal 93 becomes greater than the Zener breakdown voltage of the Zener diode 113, current flows through the diode and the coil 112, wherein the alarm buzzer is energized. Since the coil 112 is in series with the Zener diode 113 and with the anode-cathode path of the PUT Io6 to the Input terminals, the current through the coil 112 is limited only by the coil impedance. A capacitor is preferably bridged 116 the anode Io8 and the gate Io9 of the PUT Io6, while a diode 117 is connected in parallel with the variable resistor Io5,
Wie oben erwähnt wurde, erfolgt durch Einstellen des Steuerknopfes 55 auf eine gegebene Temperatur auf der Skala 58 ein Einstellen des Regelwiderstands Io4 auf einen solchen Widerstandswert, daß das Zünden bzw. Durchschalten vom PUT Io6 mit dem Erreichen der voreingestellten Temperatur im Nahrungsmittel zusammenfällt, wobei diese Temperatur vom Thermistor 75 in der Spitze der Nahrungsmittelsonde 7o erfaßt wird. Beim Erreichen der voreingestellten Temperatur schaltet der PUT Io6 durch, und der Strom fließt zum Erregen derAs mentioned above, it is done by adjusting the control knob 55 to a given temperature on the scale 58 a setting of the variable resistor Io4 to such a resistance that the Ignition or switching through of the PUT Io6 when the preset Temperature in the food drops, this temperature being detected by the thermistor 75 in the tip of the food probe 7o is detected. When the preset temperature is reached, the PUT Io6 switches through and the current flows to excite the
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Summerspule 112, wobei ein hörbares Signal abgegeben wird und anzeigt, daß die vorbestimmte Temperatur erreicht worden ist.Buzzer coil 112, emitting an audible signal indicating that the predetermined temperature has been reached.
Dieses elektrische Nahrungsmittelthermometersystem ist ein 'Kompensationssystem1, das den Summer 112 ertönen läßt, wenn die Innentemperatur des Nahrungsmittels die voreingestellte Temperatur erreicht, wobei jedoch nicht die vorhandene Temperatur direkt angezeigt wird. Wenn die Bedienungsperson die Innentemperatur des Nahrungsmittels während des Kochzyklus wissen möchte, kann sie diese dadurch feststellen, daß sie den Zeiger 59 längs der Temperaturskala nach unten bewegt, bis der Summer ertönt, wonach die angezeigte Temperatur auf der Skala 58 abgelesen wird.This electric food thermometer system is a compensation system 1 which sounds the buzzer 112 when the internal temperature of the food reaches the preset temperature, but does not directly display the existing temperature. If the operator wants to know the internal temperature of the food during the cooking cycle, this can be determined by moving the pointer 59 down the temperature scale until the buzzer sounds, after which the temperature displayed on the scale 58 is read.
Angrenzend an das Steckerende ist mit dem Koaxialkabel 6o ein allgemein mit der Hinweiszahl 15o bezeichnetes Drosselfiltergebilde gekoppelt. Dieses weist ein kappenartiges Filterglied 151 mit einer zylindrischen Seitenwandung 152, die den angrenzenden Teil des hierzu koaxialen Außenleiters 63 mit einem Radialabstand umgibt, und eine ringförmige Endwandung 153 auf, die die Seitenwandung 152 an ihrem vom Stecker 65 abweisenden Ende verschließt. Die Endwandung 153 ist mit einer kreisförmigen Öffnung zum Aufnehmen des Außenleiters 63 des Koaxialkabels 6o bei einer 36o°-ümfangsberührung mit der Endwandung 153 versehen. Der zylindrische Wandungsteil 152 des Filtergliedes 151 hat einen Außendurchmesser, der weitgehend gleich dem Außendurchmesser des Kragens 68 des Stekkers 65 ist und von diesem einen vorbestimmten Axialabstand längs des Kabels 6o hat.Adjacent to the connector end is common with the coaxial cable 6o coupled with the reference number 15o designated throttle filter structure. This has a cap-like filter element 151 a cylindrical side wall 152 which surrounds the adjoining part of the outer conductor 63 coaxial therewith at a radial distance, and an annular end wall 153 which closes the side wall 152 at its end facing away from the plug 65. the End wall 153 has a circular opening for receiving outer conductor 63 of coaxial cable 6o at 360 ° circumferential contact provided with the end wall 153. The cylindrical wall portion 152 of the filter member 151 has an outer diameter which is largely equal to the outer diameter of the collar 68 of the plug 65 and therefrom a predetermined axial distance along of the cable 6o.
Der Raum zwischen dem Außenleiter 63, dem Filterglied 151 und dem Stecker 65 wird von einem ringförmigen Körper 155 aus dielektrischem Isolationsmaterial ausgefüllt. Der sich vom Steckerkragen axial zum offenen Ende des Filtergliedes 151 erstreckende Teil des Körpers 155 bildet ein Stegteil 156, dessen Außendurchmesser weitgehend gleich den Außendurchmessern des Kragens 68 und der zylindrischen Wandung 152 ist. Der Steckerkragen 68 und das Filtergebilde 15o sind von einer zylindrischen Hülse 159 aus dielektrischem Isolationsmaterial umgeben, wobei die Hülse 156 vorzugsweise einenThe space between the outer conductor 63, the filter member 151 and the plug 65 is defined by an annular body 155 made of dielectric Filled in insulation material. The axially extending from the connector collar to the open end of the filter member 151 part of the Body 155 forms a web part 156, the outer diameter of which is largely is equal to the outer diameters of the collar 68 and the cylindrical wall 152. The plug collar 68 and the filter structure 15o are surrounded by a cylindrical sleeve 159 made of dielectric insulation material, the sleeve 156 preferably being a
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- Io -- Io -
einstückigen, ringförmigen Flanschteil 158 aufweist, der die Endwandung 153 des Filtergliedes 151 bedeckt und vorzugsweise einstückig mit der äußeren Isolationsschicht 64 des Koaxialkabels 6o ausgebildet ist.having integral, annular flange portion 158 that defines the end wall 153 of the filter member 151 covered and preferably in one piece with the outer insulation layer 64 of the coaxial cable 6o is trained.
Das kappenförmige Filterglied 151 arbeitet mit dem angrenzenden Teil des Außenleiters 63 des Koaxialkabels 6o zusammen, um dazwischen einen ringförmigen und von dem Isolationskörper 155 ausgefüllten Hohlraum zu bilden. Der Hohlraum hat eine effektive elektrische Länge von etwa A /4, wobei λ die Wellenlänge der im Mikrowellenofen Io benutzten Mikrowellenenergie ist. Der Axialspalt zwischen dem Filterglied 151 und dem Steckerkragen 68, der von dem Stegteil 156 des Isolationskörpers 155 ausgefüllt ist, ist so dimensioniert, daß der Abstand D, vom offenen Ende des Filtergliedes 151 bis zur Ofenseitenwandung 24 an der Steckeraufnahme 87 kleiner als λ/8 ist. Im Betrieb bildet dieser vom Stegteil 156 des Isolationskörpers 155 gefüllte Spalt einen kapazitiven Spalt bei der benutzten Mikrowellenfrequenz, und der vom Filterglied 151 gebildete Viertelwellenhohlraum stellt bei dieser Frequenz eine hohe Impedanz für die Mikrowellenenergie dar, wodurch das Kabel 6o und die Aufnahme 87 sowie die Überwachungs- und Anzeigevorrichtung 8o wirksam von der Mikrowellenenergie getrennt sind.The cap-shaped filter member 151 cooperates with the adjacent part of the outer conductor 63 of the coaxial cable 6o to therebetween to form an annular cavity filled by the insulating body 155. The cavity has an effective electrical Length of about A / 4, where λ is the wavelength of the microwave oven Io used microwave energy is. The axial gap between the filter member 151 and the connector collar 68 of the The web part 156 of the insulating body 155 is filled in such a way that the distance D from the open end of the filter element 151 up to the oven side wall 24 on the connector receptacle 87 is smaller than λ / 8. In operation, this forms part of the web part 156 of the insulation body 155 filled gap is a capacitive gap at the microwave frequency used, and that formed by the filter element 151 Quarter-wave cavity presents a high impedance to the microwave energy at this frequency, causing the cable 6o and the receptacle 87 and the monitoring and display device 8o are effectively separated from the microwave energy.
In der in Figuren- 2 und 3 dargestellten Ausführungsform endet das Sondenende des Kabels 6o in einer niedrigen Impedanz der Nahrungsmittelbeladung, während das andere Ende des Kabels 6o in der grossen Impedanz des Drosselfilters 15o endet. So ist es ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die Länge D2 des Koaxialkabels 6o vom Bezugspunkt 79 am Sondengehäuse 7o bis zum offenen Ende des Filtergliedes 151 etwa η λ/2 mit η als einer ganzen Zahl ist. Dadurch befindet sich das Kabel 6o bei der λ entsprechenden Mikrowellenfrequenz außer Resonanz, wodurch der Stromfluß in das Kabel und die Sonde 7o bei dieser Frequenz vermindert werden. Da ferner der Thermistor 75 vollständig in einer geerdeten, leitenden Umhüllung eingekapselt ist, ist er vollständig gegenüber der Mikrowellenenergie abgeschirmt, wodurch der Betrieb des Nahrungsmittelthermometersystems 5o von den Mikrowellen unbeeinflußt bleibt.In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the probe end of the cable 6o ends in a low impedance of the food load, while the other end of the cable 6o ends in the high impedance of the throttle filter 15o. It is an essential feature of the present invention that the length D 2 of the coaxial cable 6o from the reference point 79 on the probe housing 7o to the open end of the filter element 151 is approximately η λ / 2 with η as an integer. As a result, the cable 6o is out of resonance at the microwave frequency corresponding to λ, as a result of which the current flow into the cable and the probe 7o at this frequency are reduced. Further, because the thermistor 75 is completely encapsulated in a grounded conductive envelope, it is completely shielded from microwave energy, thereby preventing the microwaves from affecting the operation of the food thermometer system 50.
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In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform des Fleisch- bzw. Nahrungsmittelthermometersystems der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht dem Aufbau gemäß den Figuren 1 bis 3 mit dem Unterschied, daß nach Figur 4 ein zweites und allgemein mit der Hinweiszahl 16o bezeichnetes Drosselfiltergebilde vorgesehen ist. Das Filtergebilde 16o grenzt an das Sondengehäuse 7o an und enthält ein allgemein kappenförmiges Filterglied 161 mit einer zylindrischen Seitenwandung 162, die den angrenzenden Teil des hierzu koaxialen Außenleiters 63 unter Radialabstand umgibt, und mit einer ringförmigen, die Seitenwandung 162 an ihrem vom Sondengehäuse 7o abweisenden Ende verschließenden Endwandung 163, die eine kreisförmige Öffnung zum Aufnehmen des Außenleiters 63 des Koaxialkabels 6o unter einer 36o°-Umfangsberührung mit der Endwandung 163 aufweist. Der zylindrische Wandungsteil 162 des Filtergliedes 161 hat einen Außendurchmesser, der weitgehend gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Wandungsteils 152 des Filtergliedes 151 ist, wobei das offene Ende des zylindrischen Wandungsteils 162 einen vorbestimmten Äxialabstand längs des Kabels 3o vom Sondengehäuse 7o hat.In Figure 4, an alternative embodiment of the meat or Illustrated food thermometer system of the present invention. This embodiment corresponds to the structure according to Figures 1 to 3 with the difference that according to Figure 4 a second and generally designated by the reference number 16o, a throttle filter structure is provided. The filter structure 16o adjoins the probe housing 7o and includes a generally cap-shaped filter member 161 having a cylindrical side wall 162 which the adjacent Part of the outer conductor 63, which is coaxial with this, surrounds at a radial distance, and with an annular side wall 162 at its end facing away from the probe housing 7o closing end wall 163 which has a circular opening for receiving the Outer conductor 63 of the coaxial cable 6o under a 36o ° circumferential contact with the end wall 163. The cylindrical wall portion 162 of the filter member 161 has an outer diameter that is largely equal to the outer diameter of the cylindrical wall part 152 of the filter member 151, the open end of the cylindrical wall part 162 has a predetermined axial distance along the cable 3o from the probe housing 7o.
Der Raum zwischen dem Außenleiter 63, dem Filterglied 161 und dem Sondengehäuse 7o wird von einem ringförmigen Körper 165 aus dielektrischem Isolationsmaterial ausgefüllt. Der sich vom Sondengehäuse 7o axial zum offenen Ende des Filtergliedes 161 erstreckende Teil des Körpers 165 bildet einen Stegteil 166, dessen Außendurchmesser weitgehend gleich dem.Außendurchmesser des zylindrischen Wandteils 162 ist. Das Filtergebilde 16o ist von einer zylindrischen Hülse 169 aus dielektrischem Isolationsmaterial umgeben, die vorzugsweise einen die Endwandung 163 des Filtergliedes 161 bedeckenden einstückigen Ringflanschteil 168 hat und vorzugsweise einstückig mit der äußeren Isolationsschicht 64 des Koaxialkabels 6o ausgebildet ist.The space between the outer conductor 63, the filter member 161 and the probe housing 7o is defined by an annular body 165 made of dielectric Filled in insulation material. The part extending axially from the probe housing 7o to the open end of the filter member 161 of the body 165 forms a web part 166, the outer diameter of which is largely equal to the outer diameter of the cylindrical wall part 162 is. The filter structure 16o is surrounded by a cylindrical sleeve 169 made of dielectric insulation material, which is preferably has an integral annular flange portion 168 covering end wall 163 of filter member 161, and preferably integral is formed with the outer insulation layer 64 of the coaxial cable 6o.
Das kappenförmige Filterglied 161 arbeitet mit dem angrenzenden Teil des Außenleiters 63 des Koaxialkabels 6o zusammen,, um dazwischen einen von dem Isolationskörper 165 gefüllten Ringraum zu begrenzen, dessen effektive elektrische Länge etwa Λ /4 entspricht.The cap-shaped filter member 161 cooperates with the adjacent part of the outer conductor 63 of the coaxial cable 6o, in order to be therebetween to delimit an annular space filled by the insulation body 165, the effective electrical length of which corresponds to approximately Λ / 4.
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Im Betrieb arbeitet das Filtergebilde 16o in derselben Weise wie das Filtergebilde 15o, indem es eine große Impedanz gegenüber der Mikrqwellenenergie bei der Wellenlänge λ darstellt, um das Kabel 60 und das Sondengehäuse 7o wirkungsvoller von der Mikrowellenenergie zu trennen. Bei dieser Ausfuhrungsform der Erfindung ist das Koaxialkabel 60 an beiden Enden von Drosseln hoher Impedanz begrenzt, wobei die Länge des Kabels 60 vom offenen Ende des Filtergliedes 151 bis zum offenen Ende des Filtergliedes 161 etwaIn operation, the filter structure 16o operates in the same manner as the filter structure 15o, in that it presents a large impedance to the micrqwave energy at the wavelength λ, around the cable 60 and the probe housing 7o more effectively to separate from the microwave energy. In this embodiment of the invention is the coaxial cable 60 bounded at both ends by high impedance chokes, the length of the cable 60 from the open end of the filter member 151 to the open end of the filter member 161 approximately
. ungeraden. odd
η Λ/4 mit η als irgendeinerYganzen Zahl ist. Daher befindet sich das Kabel 60 bei der Wellenlänge Λ außer Resonanz.η Λ / 4 with η being any whole number. Hence there is the cable 60 at the wavelength Λ out of resonance.
In jeder der Ausführungsformen aus Figuren 1 bis 4 erstreckt sich die äußere Isolation 64 des Kabels 60 nur zwischen den Enden des Außenleiters 63, und diese Isolation verhindert ein zufälliges Überschlagen, wenn das Kabel 60 die Obenauskleidung 12 berührt. Da das Sondengehäuse 7o in der Nahrungsmittelbeladung 38 eingebettet wird, ist keine Isolation desselben erforderlich. Bei diesen Ausführungsformen besteht das Sondengehäuse 7o vorzugsweise aus rostfreiem Stahl.In each of the embodiments of Figures 1 to 4, the outer insulation 64 of the cable 60 only between the ends of the outer conductor 63, and this insulation prevents accidental Roll over when the cable 60 contacts the top liner 12. Since the probe housing 7o is embedded in the food load 38 no isolation of the same is required. In these embodiments, the probe housing 7o preferably consists of stainless steel.
Das verbesserte Nahrungsmittelthermometersystem nach der vorliegenden Erfindung ist besonders für eine Verwendung in einem Mikrowellenofen geeignet. Dieses System weist einen einfachen und wirtschaftlichen Aufbau auf, der eine genaue Überwachung der Innentemperatur der zu kochenden bzw. zu backenden Nahrungsmittelbeladung ermöglicht, wobei eine gegenseitige Beeinflussung bzw. Störung mit dem durch Mikrowellenenergie, besonders bei 915 MHz, betriebenen System vermieden wird. Im einzelnen enthält die verbesserte Temperaturüberwachungsvorrichtung ein Temperaturerfassungselement, das in einer zum Einstecken in das Nahrungsmittel bestimmten Sonde eingebaut bzw. eingeschlossen und über ein Koaxialkabel mit Anzeigemitteln verbunden ist. Das Temperaturerfassungselement ist vollständig von der Mikrowellenenergie abgeschirmt, und die Länge des Verbindungskabels ist so ausgewählt, daß sich dieses bei der bestimmten benutzten Mikrowellenfrequenz außer Resonanz befindet. Ferner ist ein Drosselfiltergebilde mit der koaxialen Übertragungsleitung gekoppelt, und zwar an einem oder beiden Enden derselben,The improved food thermometer system of the present invention The invention is particularly suitable for use in a microwave oven. This system has a simple and economical Structure that allows precise monitoring of the internal temperature of the food load to be cooked or baked allows, with a mutual influencing or disturbance with the system powered by microwave energy, especially at 915 MHz, is avoided. In particular, the improved temperature monitoring device includes a temperature sensing element contained in a probe intended to be inserted into the food built in or enclosed and connected to display means via a coaxial cable. The temperature sensing element is complete shielded from the microwave energy, and the length of the connecting cable is selected so that this is at the specific used microwave frequency is out of resonance. Further, there is a throttle filter formation with the coaxial transmission line coupled, at one or both ends of the same,
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um bezüglich der Mikrowellenenergie eine große Impedanz zu bilden und das Nahrungsmittelthermometersystem von der Mikrowellenenergie wirksam zu trennen.to form a large impedance with respect to the microwave energy and the food thermometer system from the microwave energy to separate effectively.
- Patentansprüche -- patent claims -
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