DE2706367C3

DE2706367C3 - Vorrichtung zur Regelung der Aufheizung für einen Ofen, insbesondere einen Mikrowellenofen

Info

Publication number: DE2706367C3
Application number: DE2706367A
Authority: DE
Inventors: Takato Kanazawa; Tetsu Kobayashi; Makoto Yamatokoriyama Tsuboi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-02-17
Filing date: 1977-02-15
Publication date: 1980-12-04
Also published as: AU2228077A; CA1085022A; DE2706367B2; DE2706367A1; GB1539296A; US4335293A; AU498357B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Verrichtung zur Regelung der Aufheizung für einen Ofen, insbesondre einen

Mikrowellenofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist schon ein derartiger Mikrowellenofen vorgeschlagen worden (DE-AS 26 22 308), bei dem das Erreichen eines bestimmten Kochzustandes d<?s Kochgutes dadurch festgestellt wird, daß das Überschreiten eines vorbestimmten Absolutwertes der relativen Feuchte überwacht wird. Nun ist aber der Absolutwert der relativen Feuchte in erheblichem Maß von Außeneinflüssen abhängig. Mit dieser Art der Steuerung ist es deshalb nicht möglich, ein gut reproduzierbares Kochergebnis sicherzustellen.

Bei Mikrowellenöfen haben sich auch reine Kochzeitschalter wenig bewährt, da sie ebenfalls zu wenig die verschiedenen, bei der Auswahl der Kochzeit zu berücksichtigenden Faktoren in Rechnung stellen. Solche Faktoren sind die Anfangstemperaturen des Kochgutes, die Kochgutmenge, die angestrebte Endtemperatur der fertigen Speise, die spezifische Wärme des Kochgutes sowie die eingestellte Leistungsaufnahme der Mikrowellenquelle.

Es ist deshalb auch schon bekannt (US-PS 29 63 566), die Kochzeit dadurch zu regeln, daß statt eines im räumlichem Abstand vom Kochgut angepaßten Feuchtigkeitsfühlers ein mit dem Kochgut in festem Kontakt stehender Temperaturfühler verwendet wird.

Es ist auch schon bekannt (US-PS 38 39 616), durch einen Feuchtigkeitsfühler die im Mikrowellenofen selbst herrschende Feuchtigkeit zu messen und die Energieversorgung der Mikrowellenquelle in Abhängigkeit von der festgestellten Feuchtigkeit zu steuein. Hierbei ist jedoch nicht an eine selbsttätige Steuerung des Kochvorganges insgesamt gedacht. Die Steuerung dient vielmehr dazu, Überhitzungen des Kochgutes zu vermeiden und hierfür die Mikrowellenquelle zyklisch in Betrieb zu nehmen bzw. außer Betrieb zu setzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Regelung der Aufheizung von Kochöfen zu schaffen, b _i der ein Feuchtigkeitsfühler derart zur Regelung verwendet wird, daß die Heizdauer von Außeneinflüssen unabhängig auf den tatsächlichen Kochzustand des Kochgutes abgestellt wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Man erkennt, daß hier für die Ein-Aus-Steuerung der Energieversorgung der Mikrowellenquelle nicht mehr der Absolutwert der durch den Feuchtigkeitsfühler gemessenen relativen Feuchtigkeit bestimmt wird- Statt dessen wird zunächst der Minimalwert der relativen Feuchtigkeit bestimmt und dann mit Hilfe des Feuchtigkeitsfühlers ein vorgegebener Anstieg dieses Feuchtigkeitswertes über den eingangs bestimmten Minimalwert der relativen Feuchtigkeit bestimmt. Auf diese Weise geht die Ausgangssituation des Kochgutes mit in die Steuerung der Heizdauer ein. In gleicher Weise werden die Außeneinflüsse mit berücksichtigt. Die Art der Heizdauersteuerung stellt so das Erreichen eines bestimmten Kochzustandes auf gut reproduzierbare Weise und unabhängig von Außeneinflüssen gerade wegen des Übergangs von der Absolutwertmes- e>o sung der relativen Feuchte zur Μ» ν ν zunächst eines Ausgangswertes und ausgehend von diesem eines relativen Anstieges über diesen Ausgangswert der relativen Feuchte sicher.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise b5 veranschaulicht, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Graphen der Abhängigkeit der relativen Feuchtigkeit von der Erhitzungsdauer,

Fig.2 eine Blockschaltung zum Verständnis der Grundfunktion der Heizdauersteuerung über einen Feuchtigkeitsfühler,

Fig.3 einen Graphen der Abhängigkeit der am Feuchtigkeitsfühler festgestellten Spannungen von der Erhitzungsdauer mit der Umgebungstemperatur als Parameter,

F i g. 4 einen Graphen der Abhängigkeit des Widerstandes des Feuchtigkeitsfühlers in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit,

Fig.5 einen Graphen der Abhängigkeit der Spannung vom Widerstand des Fühlers,

Fig.6 einen Graphen der Abhängigkeit einer gesiebten Ausgangsspannung von der am Feuchtigkeitsfühler festgestellten Spannung,

F i g. 7 die Blockschaltung einer Ausiührungsform der Erfindung,

F i g. 8 ein Diagramm des Signalverlaufs über der Zeit zur Erläuterung der Funktion der Ausführungsform von Fig. 7,

F i g. 9 die Schaltung einer Logarithmierschaltung,

Fig. 10 eine Ausgangsspannungs-Eingangsstrom-Kennlinie zur Schaltung nach F i g. 9,

F i g. 11 einen Feuchtigkeitsfühler mit Reinigungsheizeinrichtung und zugehöriger Anordnung,

F i g. 12 ein Zeitdiagramm des Reinigungsablaufs,

Fig. 13 eine Ausführungsform des Steuerkreises für die Reinigungsheizeinrichtung, und

F i g. 14 eine andere Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt, wie sich beim Erhitzen eines als Nahrungsmittel dienenden Kochgutes in einem Heizofen zunächst die relative Feuchtigkeit mit steigender Temperatur vermindert, um sich danach wieder zu erhöhen und schließlich abrupt anzusteigen. Der Anstieg der relativen Feuchtigkeit vom Minimalwert der Kurve von Fig. 1 um einen Betrag Ah liegt nahe jenem Zeitpunkt, an dem das Kochgut eine bestimmte Temperatur (100° C) erreicht hat und an dem eine merkliche Änderung des Zubereitungszustandes des Kochgutes erfolgt. D sr Anstieg der relativen Feuchtigkeit um den Betrag Ah ist dabei im wesentlichen unabhängig von der Anfangstemperatur des Nahrungsmittels vor dem Erhitzen und ebenso unabhängig von der Nahrungsmittelmenge.

Der Zeitpunkt, an dem die relative Feuchtigkeit über den Minimalwert um den Betrag Ah angehoben ist, ist überdies bei den meisten Speisen typisch für das Erreichen einer geeigneten Temperatur bei der Wiederaufwärmung. Es läßt sich also eine Aufwärm-Zeitdauer To festlegen, die mit dem Einbringen des Nahrungsmittels als Kochgut in den Mikrowellenofen beginnt und dann endet, wenn die relative Feuchtigkeit über den Minimalwert um den Betrag Ah angestiegen ist. Nahrungsmittel, die nicht nur wieder aufgewärmt, sondern erst noch zubereitet werden sollen, werden zusätzlich einer Koch-Heizdauer Tr unterworfen, die sich an die Aufwärm-Zeitdauer ^anschließt und erst zu dem Zeitpunkt einsetzt, zu dem die relative Feuchtigkeit über ihren Minimalwert um den Betrag Ah angehoben ist. Die Koch-Heizdauer T_R bestimmt sich nach Art und Menge des Kochgutes.

Es bestimmt sich also die Gesamtkochzeit Tnach der Gleichung (1)

T=

T_R

aus der sich die Kochzeit T als Summe der Aufwärm-Zeitdauer (festgelegt durch den Endpunkt des Erreichens eines Anstiegswertes Ho der relativen

Feuchtigkeit um den Betrag Ah über den Minimalwert H_n, der relativen Feuchtigkeit) und der Koch-Heizdauer Tr, die üblicherweise durch Art und Menge des Nahrungsmittels bestimmt ist und mit der Aufwärm-Zeitdauer eine Beziehung nach Gleichung (2) hat:

Tr= k T_D

worin k eine nahrungsmitteltypische Konstante ist. Aus den Gleichungen (1) und (2) folgt

T = T_D + k T_D = (1 + k) T_D . (3)

Die optimale Gesamtkochzeit läßt sich also durch die Bestimmung der Aufwärm-Zeitdauer Td bzw. das Feststellen des Anstiegs der relativen Feuchtigkeit um den Betrag Ah über den Minimalwert H_n, und die Ermittlung einer nahrungsmittelspezifischen Konstante k festlegen.

Fig.2 zeigt einen Mikrowellenofen 1 mit in den Heizraum eingestelltem Kochgut 2, einem Gebläse 3, einem als Mikrowellenquelle 4 dienenden Magnetron und einer Energiequelle 5 für die Mikrowellenquelle 4. Ein Feuchtigkeitsfühler 6 ist im Strömungsweg der aus dem Heizraum abströmenden Luft angeordnet. Er besteht aus einer Keramikmasse aus ACr2C>4 (worin A ein Element wie Mg, Fe, Ni, Co, Mn oder Cu ist) und zum Rest aus ΤΪΟ2. Andere Massen bzw. Feuchtigkeitsfühler sind möglich. An den Feuchtigkeitsfühler 6 ist ein Kochzustand-Überwacher 7 angeschlossen, der wiederum auf eine Kochzeitregelschaltung 8 arbeitet, die die Energiequelle 5 für die Mikrowellenquelle 4 entsprechend in bzw. außer Betrieb setzt.

Fig.3 zeigt, daß die vom Feuchtigkeitsfühler 6 gemessene relative Feuchtigkeit bzw. die entsprechende Spannung in erheblichem Maße in ihrem Absolutwert von der Umgebungstemperatur, also der klimatischen Lage des Aufstellungsortes, der Jahreszeit usw. abhängt. Kurve Vi wurde für eine relativ niedrige Temperatur ermittelt. Die festgestellte Spannung liegt dabei relativ hoch. Gleiches gilt bezüglich des nach einer bestimmten Erhitzungsdauer feststellbaren Spannungsanstieges A V. Bei relativ hoher Umgebungstemperatur ergab sich die Kurve V₂ mit kleiner festge tellter Spannung und einem sehr kleinen Spannungsa istieg entsprechend dem Betrag Ah des Anstiegs der relativen Feuchtigkeit. Es wird deshalb die Spannung entsprechend der Kurve V, logarithmisch verstärkt, so daß man für die umgewandelte Spannung die Kurve Vi' erhält Ebenso wird für die festgestellte Spannung nach der Kurve V₂ eine logarithmische Verstärkung durchgeführt, nach der man die Kurve Vi erhält Man erkennt, daß nach dieser Umwandlung der Spannungsanstieg AV über den minimalweri praktisch nach dcf gleichen Zcüdäücf erhalten wird.

Fig.4 zeigt die logarithmische Änderung des Widerstandswertes des Feuchtigkeitsfühlers in Abhängigkeit von der relativen Feuchtigkeit

F i g. 5 zeigt die Abhängigkeit der oben anhand von F i g. 3 erläuterten festgestellten Spannung vom Widerstandswert des Fühlers. Man erkennt, daß die Spannung einen Bereich von mehreren Größenordnungen überdeckt

F i g. 6 zeigt die Beziehung der mehrere Größenordnungen übergreifenden festgestellten Spannung zu einer entsprechenden gesiebten Gleichspannung in Volt

Es soll nun die Möglichkeit zum Erzielen einer geeigneten Kochzeit oder Heizdauer aufgrund der umgewandelten Spannung beschrieben werden:

F i g. 7 zeigt, daß an den Feuchtigkeitsfühler 6 ein Feuchtigkeitssignalverstärker 20 angeschlossen ist, an dessen Ausgangsanschluß 19 eine der vom Feuchtigkeitsfühler 6 gemessenen relativen Feuchtigkeit entsprechende Spannung erscheint. An den Ausgangsanschluß 19 ist ein logarithmischer Verstärker 18 angeschlossen, der die festgestellte Spannung logarithmisch verstärkt und gleichrichtet, so daß an seinem Ausgangsanschluß 17 eine umgewandelte Spannung zur

in Verfügung steht. An den Ausgangsanschluß 17 ist ein Filterkreis 16 angeschlossen, der die umgewandelte Spannung glättet und umgekehrt An den Ausgang des Filterkreises ist eine Pegelumsetzerschaltung 15 angeschlossen, in der, wie in F i g. 7 angedeutet, zum Umwandeln der negativen Spannung in eine positive Spannung eine weitere Spannung E zu der vom Filterkreis 16 gelieferten Spannung hinzuaddiert wird.

F i g. 8 zeigt von oben nach unten das Ausgangssignal des Feuchtigkeitsfühlers 6, die vom Feuchtigkeitssignalverstärker festgestellte Spannung am Ausgangsanschluß 19 des Feuchtigkeitssignalverstärkers 20, die vom logarithmischen Verstärker 18 umgewandelte Spannung an dessen Ausgangsanschluß 17, die vom Filterkreis 16 nach Aussiebung der Wechselspannungskomponente an die Pegelumsetzerschaltung 17 gelieferte Spannung sowie die nach Hinzuaddierung der Spannung E erzielte pegelverschobene Spannung, die am Eingangsanschluß 14 einer Höchstwertdetektorschaltung 25 anliegt.

Die Höchstwertdetektorschaltung 25 umfaßt einen Höchstwerthaltekreis 13, an dessen Ausgangsanschluß 12 ein Widerstand Rs angeschlossen ist. Zusätzlich ist zwischen den Eingangsanschluß 14 und das andere Ende des Widerstandes Rs, also parallel zur Reihenschaltung aus Höchstwerthaltekreis 13 und Widerstand Rs ein weiterer Widerstand Ra geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände .found Ra dient als Ausgangsanschluß 11 der Höchstwertdetektorschaltung 25. An diesen Ausgangsanschluß 11 ist ein Pegelvergleicher 10 angeschlossen, an dessen beiden Eingängen auf die in F i g. 7 angedeutete Weise das Ausgangssignal der Höchstwertdetektorschaltung 25 und eine Bezugsspannung angelegt sind, die dem oben erläuterten Spannungsanstieg AV entspricht Übersteigt das an den Pegelvergleicher 10 vom Ausgangsanschluß 11 der Höchstwertdetektorschaltung 25 angelegte Signal den Wert des am anderen Anschlu3 anstehenden Spannungssignals, so erzeugt der Pegelvergleicher ein Ausgangssignal Hdet für einen Flip-Flop 9. der -wiederum mit seinem Ausgangssignal die Ein-Aus-Schaltung der Energiequelle 5 für die Mikrowellenquel-Ic * Steuert.

Fig.9 zeigt den Schaltungsaufbau des logarithmischen Verstärkers 18 von Fig.7. Ein Eingangswiderstand Ri ist mit dem Eingang eines Hochleistungsumkehrverstärkers 21 verbunden und Reihenschaltungen Ro-Do, R\-D\, R2-D1 bis R_n-D_n, die jeweils aus einem Rückkopplungswiderstand und einer Rückkopplungsdiode aufgebaut sind, sind in einer Rückkopplungs- schleife einander parallel geschaltet Zwischen je zwei benachbarte Reihenschaltungen sind Vorspannungs-•widerstände n, r₂ bis R_n gelegt, während ein Widerstand Tb mit einer Vorspannungsquelle Eb verbunden ist, so daß über den betreffenden Vorspannungswiderständen Vorspannungen erzeugt werden. Auf einen Eingangsanschluß des logarithmischen Verstärkers wird eine Eingangsspannung Ei gelegt und an seinem Ausgangsanschluß erscheint eine Ausgangsspannung E₀. Am

Eingangsanschluß des Verstärkers 21 erscheint eine Eingangsspannung Ei', und an seinem Ausgangsanschluß wird eine Ausgangsspannung Ea erzeugt.

Fig. 10 zeigt eine Kennlinie des logarithmischen Verstärkers der F i g. 9 zur Verdeutlichung der Beziehungen zwischen dem Eingangsstrom EJRi und der Ausgangsspannung Eo.

Sind die Größen der Widerstände n, r₂ bis r„ in F i g. 9 im Vergleich zu denen der Widerstände Ro, Ru R₂ bis R_n hinlänglich gering, so werden die Spannungen Ei, E₂ bzw. £3 über den Widerständen n, r₂ bis r„ im wesentlichen konstant gehalten. Bei einer Erhöhung der Größe der Ausgangsspannung Eo gehen daher die Dioden Di, D₂ bis D_n in dieser Reihenfolge in den leitenden Zustand über und die Ausgangsspannungscharakteristik für die Erhöhung der Eingangsspannung £?, zeigt den Verlauf einer logarithmischen Segmentkurve, wie dies in F i g. 10 dargestellt ist. Falls also Eo< Eu so ist

E₀ - E₁ ——

falls E₁ ^ E₀ < E₁ + E₂ , so ist

E₁

und falls E₁ + E₂ ^ E₀ < £1 + E₂ + E₃, so ist

E_n = E, + E₇ + —■-

^O ^l ^2

R₀Ri + R₀R₂

R,

R₀

R₀ +

Die beiden Dioden Dr und A dienen zur Unterdrükkung einer positiven Eingangsspannung, damit die linear-negative Eingangsgleichrichtungscharakteristik erhalten bleibt

F i g. 11 zeigt einen Feuchtigkeitsfühler 6 mit Heizeinrichtung 22, beispielsweise in Form eines um den Feuchtigkeitsfühler gewickelten Heizfadens. Die Heizeinrichtung wird ausgehend von einer Energieversorgung 23 dann, wem. der Feuchtigkeitsfühler 6 gerade seine Steuerfunktion für das Ein-Aus-Schalten des Mikrowellenofens 1 nicht ausüben muß, eingeschaltet und damit aufgeheizt Dadurch können Fremdstoffe, die sich auf der Oberfläche des Feijchtigkeitsfohlers 6 niedergeschlagen haben, von diesem abgebrannt werden. Damit wird sichergestellt, daß der Feuchtigkeitsfühler den auf ihn oberflächlich niedergeschlagenen Wasserdampf zuverlässig und richtig anzeigt und seine Empfindlichkeit nicht ändert. Man erkennt in F i g. 11 zusätzlich die Meßanschlüsse 24 des Feuchtigkeitsfühlers 6 sowie den Strömungskanal T für die Abführung der aus dem Heizraum des Mikrowellenofens 1 abströmenden Luft In diesem Strömungskanal T ist der Feuchtigkeitsfühler 6 angeordnet

Fig. 12 zeigt das Prinzip der Regelung des Reinigungsvorgangs beim Erhitzen des Nahrungsmittels in dem Mikrowellenofen. Das Symbol Pi bezeichnet hier ein Impulssignal, das eine Zeitspanne bestimmt, in der der Heizeinrichtung 22 zu Reinigungszwecken Strom zugeführt wird. Der Strom fließt während der Zeitspanne Vr. Bei T ist der Temperaturanstieg an der Fühleroberfläche nach dem Erregen des Heizfadens für die Zeitdauer Vr dargestellt. Der Nettotemperaturanstieg beläuft sich auf (T_r— T,) Grad Celsius, wenn 7/ Grad Celsius die Anfangstemperatur ist. Bei H ist die von dem Fühler festgestellte Änderung der relativen Feuchtigkeit dargestellt. Im Verlauf der Temperatursteigerung um (Tr- Ti) Grad Celsius verringert sich die relative Feuchtigkeit an der Oberfläche des Fühlers von einem Anfangswert der Feuchtigkeit //,auf Hl.

Diese Erscheinung wird rückläufig, wenn der Heizstrom nach dem Verstreichen der Zeitspanne tr aufhört und sich die Temperatur des Fühlers wieder der Raumtemperatur angleicht. Die Abklingzeit ist τα, wie bei P₂ gezeigt. Der Impuls P₂ mit der Dauer τ_ύ steuert das Eingangssignal für die Schaltung zur Feststellung des Feuchtigkeitswerts in der Weise, daß es dieser Schaltung zugeht, nachdem die Zeitspanne x<s verstrichen ist, gerechnet von der Einleitung der Beheizung, wie dies bei H_m gezeigt ist.

Fig. 13 zeigt das Prinzip einer zur Reinigung des Fühlers dienenden Schaltung. Ein Triac 26 (oder Zweiwegtriodenthyristor) dient der Steuerung des Stromflusses durch die Heizeinrichtung 22. Der Impuls Pi, der die Steuerelektrode G des Triac 26 steuert, liegt nur für die Zeitdauer vr vor (Fig. 12). Eine Heizleistungsquelle e«, bei der es sich um eine Gleichstromquelle oder eine kommerzielle Stromquelle mit 50/60 Hz handeln kann, liefert den über den Triac 26

jo durch die Heizeinrichtung geschickten Strom. Die Strombelastbarkeit ist durch die Auslegung des Heizfadens bestimmt. Die Leistungsregelung für den Heizfaden bei der Stromversorgung für den nötigen Reinigungsvorgang kann auch nach einer anderen Methode vorgenommen werden, beispielsweise mit Hilfe eines Phasenregelsystems.

Fig. 14 zeigt eine selbsttätige Kochzeitregelschaltung für einen Mikrowellenofen 1 entsprechend der oben angegebenen Gleichung (3). Man erkennt ein Umkehrtor 32 und zwei Tore 33 und 34 mit je drei Eingängen. An die beiden Tore 33, 34 ist ein Auf-Ab-Zähler 35 angeschlossen, dessen Zählerstand durch ein Signal CLA löschbar ist und der bei Zuführung eines Signals DN über Tor 33 abwärts, bei Zuführung eines Signals UPüber Tor 34 aufwärts zählt. Der Zähler 35 ist als Binärzähler aufgebaut Sind die Bitausgänge des Zählers 35 sämtliche »0«, so erzeugt ein Dekoder 36 auf seiner Ausgangsleitung ein Signal »1«. An diese Ausgangsleitung ist ein Tor 37 angeschlossen, an deren anderen Eingang ein Signal HDET angelegt wird. Liegen beide Eingangsleitungen des Tores 37 auf »1«, so erzeugt das Tor 37 ein Signal »1« an seinem Ausgang, das an einen Flip-Flop 38 gegeben ist, der wie der Flip-Flop 9 von F i g. 7 als Heizdauerregelschaltung dient Der Flip-Flop 38 wird durch ein Startsignal STA gesetzt und durch den Ausgang der Torschaltung 37 auf Null rückgestellt An den Flip-Flop 38 ist wieder die Energiequelle 5 für die Mikrowellenquelle 4 angeschlossen. Überdies kann der Ausgang des Flip-Flop 38 durch ein Löschsignal CLA zu »0« gelöscht werden.

Impulsgeneratoren 30, 31 haben veränderliche Schwingfrequenzen. Sie können als astabile Multivibratoren aufgebaut sein. Die Schalter S\, S2 ... S_n am Eingang des Impulsgenerators 31 dienen zur Vorwahl einer auf das jeweilige zuzubereitende Nahrungsmittel abgestimmten Konstante küber Widerstände Ru R₂--- R_n. Die vom Impulsgenerator 31 abgegebene Schwingfrequenz ist somit entsprechend dem betätigten

Schalter veränderlich. Die Schwingfrequenz des Impulsgenerators 30 ist ausgehend von einer Speisespannung Vcdurch einen Widerstand Round einen Kondensator c festgelegt. Die Ausgangsleitungen CLUP bzw. CLDN der Impulsgeneratoren 30, 31 sind jeweils an einen Eingang des Tores 34 bzw. des Tores 33 gegeben, wie das Fig. 14zeigt.

Wenn der Zähler 35 also π Taktimpulse während der Zeitdauer Tb (see) zählt, ist To durch

10

T„ = τ η (sec) (4)

gegeben, worin τ die Periodendauer des Taktsignals bezeichnet. Da Tr = k Ta wie in Gleichung (2) gezeigt wurde, kann 7« durch

T_R = km (see)

(5)

ausgedrückt werden.

Der Zähler 35 zählt während der Zeitdauer Td aufwärts, also im Sinne steigender Zählerstände und während der Zeitdauer Tr abwärts, also im Sinne fallender Zählerstände. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß der Zeitpunkt, an dem der Zählerstand des Zählers 35 beim Abwärtszählen Null wird, der Kochzeit T= To+ Tr entspricht. Die Gesamtkochzeit kann somit durch ein und denselben Auf-Ab-Zähler 35 bestimmt werden.

Um das zu ermöglichen, muß allerdings die Periodendauer des Taktsignals vom Aufwärtszählen zum Abwärtszählen verändert werden. Das ergibt sich aus einem Vergleich der Gleichungen (4) und (5), wonach die Periodendauer des Taktsignals beim Abwärtszählen /r-mal so lang sein muß, wie beim Aufwärtszählen. Das ist der Grund dafür, daß bei der Schaltung nach Fig. 14 der Impulsgenerator 30 ein Taktsignal fester Frequenz an seinen Ausgang CLUP für das Aufwärtszählen legt, während das vom Impulsgenerator 3t erzeugte und an seinen Ausgang CLDNgelegte Taktsignal auf die oben erläuterte Weise zur Bestimmung und Anpassung an das Kochgut frequenzveränderlich ist.

Eine Leistungsregelschaltung 39 für die Heizeinrichtung 22 in Gestalt eines auf den Feuchtigkeitsfühler 6 gewickelten Heizfadens spricht auf ein Startsignal STA' bei einer Steuerung entsprechend Fig. 12 an. An den Feuchtigkeitsfühler 6 ist weiter ein Feuchtigkeitssignalverstärker 28 angeschlossen, wie er oben anhand von F i g. 7 und in Form des Feuchtigkeitssignalverstärkers 20 erläutert worden ist. Der oben in Fig.9 gezeigte logarithmische Verstärker ist im Feuchtigkeitssignalverstärker 28 bereits enthalten. An den Ausgang des Feuchtigkeitssignalve ^rstärkers 28 ist ein Tiefstwertdetektor 27 angeschlossen (vgl. in F i g. 7 die Höchstwertdetektorschaltung 25). Der Tiefstwertdetektor 27 wird durch den oben anhand von F i g. 12 erläuterten Impuls Pi so gesteuert, daß sein Betrieb nach Ablauf der Zeitspanne Td beginnt, in der eine Feuchtigkeitsänderung infolge der Reinigung des Fühlers eintritt. Der vom Tiefstwertdetektor 27 festgestellte Minimalwert Hm bzw. die entsprechende Spannung wird an einen Pegelvergleicher 29 gegeben, der wie der Pegelvergleicher 10 von Fig.7 als Amplitudenvergleichsschaltung aufgebaut ist Das Ausgangssignal des Pegelvergleichers 29 gelangt wieder auf die Leitung HDET, die an einen Eingang des Tores 33, über das Umkehrtor 32 an einen Eingang des Tores 34 und an einen der beiden Eingänge des Tores 37 angeschlossen ist. Überdies ist der dritte Eingang der Tore 33 und 34 jeweils, wie in Fig. 14 gezeigt, an die Leitung für das Startsignal STA' der Leistungsregelschaltung 39 für die Heizeinrichtung 22 angeschlossen.

Aus den folgenden Darlegungen ist zu entnehmen, daß die Zeitdauer bis zum Erscheinen eines Signals »1« auf der Leitung HDET gleich der Aufwärm-Zeitdauer Td aus den Gleichungen (1), (2) und (3) ist.

Es soll nun die Funktionsweise dieser Ausführungsform erläutert werden. Das Flip-Flop 38 und der Zähler 35 werden zunächst durch das Signal CLA zurückgestellt. Dies läßt sich ohne weiteres durch ein Schaltmittel bewerkstelligen, das beim Anschalten der Stromversorgung automatisch das Signal CLA erzeugt. Durch Schließen der Schalter Si, Si bis S_n wird bewirkt, daß der Impulsgenerator 31 das Irnpulssigr.a! CLDN erzeugt, dessen Impulsperiode k-mz\ so lang ist wie die Impulsperiode τ des von dem Impulsgenerator 30 erzeugten Impulssignals CLUP.

Nach dem Schließen des gewählten Schalters wird ein Heizstartschalter geschlossen. Hierdurch wird das Startsignal STA erzeugt, mit dem das Flip-Flop 38 gestellt wird. Das Signal STA 'geht also in den Zustand »1« über. Infolgedessen wird die Mikrowellenquelle von der Energiequelle 5 gespeist und ist damit angeschaltet. Wie bereits in Verbindung mit F i g. 1 und 3 beschrieben wurde, nimmt dann die relative Feuchtigkeit in der Nähe des Feuchtigkeitsfühlers zunächst ab, um sich anschließend zu erhöhen, wenn aus dem Kochgut 2 Wasserdampf erzeugt wird. Diese Feuchtigkeitsänderung wird von dem Feuchtigkeitsfühler 6 festgestellt und dessen Ausgangssignal wird von dem Feuchtigkeitssignalverstärker 28 verstärkt Der Tiefstwertdetektor 27 erzeugt ein Signal, nachdem das aus dem Feuchtigkeitssignalverstärker 28 herrührende Feuchtigkeitssignal den Minimalwert durchschritten hat und ein Anstieg einsetzt. Der Pegel des vom Tiefstwertdetektor 27 erzeugten Signals ist um den Tiefstwert niedriger als der Ausgangspegel des Feuchtigkeitssignalverstärkers 28 zu Beginn des Betriebs unmittelbar nach dem Ende der Aufheizperiode τ<* des Feuchtigkeitsfühlers 6. Das Ausgangssignal des Tiefstwertdetektors 27 wird im Regelvergleicher 29 mit dem Bezugspegel H verglichen, der dem als Schwellwert vorgegebenen Betrag Ah der relativen Feuchtigkeit gegenüber ihrem Minimalwert entspricht. Der Meßausgang f/D£Tnimmt den Zustand »0« an, bis sich die relative Feuchtigkeit gegenüber dem Minimalwert um den Betrieb Ah erhöht und das Umkehrtor 32 erzeugt einen Ausgang »1«, solange dieser Zustand anhält Da sich das Signal STA' im Zustand »1« befindet, läßt das Tor 34 den Zählimpuls Cl.UPah Aufwärtszähleingang zu dem Niederzähler 35 durch. Im weiteren Verlauf der Erhitzung wird der Minimalwert der relativen Feuchtigkeit durchlaufen und diese erhöht sich um den Betrag Ah, worauf der Ausgang HDET'in den Zustand »1« übergeht und das Umkehrtor 32 einen Ausgang »0« erzeugt Infolgedessen wird das Tor 34 gesperrt Gleichzeitig wird das Tor 33 geöffnet und das Abwärtszähleingangssignal des Zählers 35 bedient Während der Aufheizperiode tv des Feuchtigkeitsfühlers 6 ist der Tiefstwertdetektor 27 gesperrt Dieser wird erst nach dem Ende dieser Periode durch die von der Leistungsregelschaltung 39 für die Heizeinrichtung kommende Steuerspannung P2 in Betrieb gesetzt

Der zuvor erreichte Stand des Zählers 35 wird jetzt also durch eine Impulsreihe CLDN niedergezählt Die Periodendauer der Impulsfolge CLDN ist durch einen

der Schalter S\, S₂ ... S_n festgelegt worden, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Der Stand des Zählers 35 geht dem Dekoder 36 zu, wodurch geprüft wird, wann der Zählerstand Null erreicht ist, d. h. ob die Bitausgänge des Zählers sämtlich »0« sind. Der während der Zeitdauer Td erreichte Zählerstand wird in dieser Weise bis zum Erreichen des Zählerstandes Null nach

der Kochheizdauer 7« abgebaut. In diesem Augenblick erzeugt der Dekoder 36 einen Ausgang »1«. Da zum anderen der Ausgang h'DETnach der Zeitspanne Td in den Zustand »1« übergeht, wird das UND-Tor 37 zum Rückstellen des Flip-Flops 38 gestellt. Infolgedessen wird die Mikrowellenquelle 4 über die Energiequelle 5 abgeschaltet, so daß der Kochvorgang beendet wird.

Hierzu 7 Blatt Zciclinuimcn

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung der Aufheizung für einen Ofen, insbesondere einen Mikrowellenofen, mit einem Feuchtigkeitsfühler, der im Strömungsweg der aus dem Heizraum abströmenden Luft zur Erfassung einer Änderung der Feuchtigkeit im Heizraum angeordnet ist, die durch fortschreitende Erwärmung eines Nahrungsmittels bedingt ist, und mit einer Heizsteuereinrichtung zur Steuerung der in den Heizraum abgegebenen Heizenergie, die von einer Kochzustand-Detektorschaltung angesteuert ist, die ihrerseits mit dem Feuchtigkeitsfühler verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochzustand-Detektorschaltung zur Feststellung eines Minimalwertes der relativen Feuchtigkeit einen Feuchtigkeitsminimum-Detektor (25, 27) enthält, daß die Kochzustands-Detektorschaltung auf einen vorgegebenen Anstiegsbetrag (Ah) des Feuchtigkeitswertes über den festgestellten Minimalwert der relativen Feuchtigkeit zur Feststellung des abrupten Anstiegs der relativen Feuchtigkeit unabhängig von Umgebungstemperatur- und Umgebungsfeuchtigkeitsänderungen anspricht, und daß beim Ansprechen der Kochzustands-Detektorschaltung diese ein Steuersignal zur Anzeige des Erreichens eines vorgegebenen Kochzustands an die Heizsteuerciiirichtung (9) anlegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochzustand-Detektorschaltung einen der Verstärkung des Ausgangssignals des Feuchtigkeitsfühlers (6) dienenden Feuchtigkeitssignalverstärker (20; 28) aufweist, an den der Feuchtigkeilsminimum-Detektor (25; 27) angeschlossen ist, der ein Ausgangssignal des Feuchtigkeitssignalverstärkers (20; 28) als Eingangssignal zum Halten eines Spannungsextremwertes des Eingangssignals durch einen Extremwerthaltekreis und zur Erzeugung eines Spannungsausgpnges mit einem um den Spannungsextremwert unterschiedlichen Pegel bezüglich des Pegels des Eingangssignals zuleitbar ist, und einen Pegelvergleicher (10; 29) zum Vergleichen des Snannungsausgangs des Extremwertdetektors (25; 27) mit einem Bezugspegel zur Feststellung des Anstiegsbetrages (Ah) der relativen Feuchtigkeit über den vorbestimmten Minimalwert.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdauerregelschaltung (38) einen logischen Schaltkreis (30,31,35, 36, 37, 38) zur Festlegung einer zusätzlichen Kochheizdauer (Tr- k Tp) auf der Grundlage einer sich vom Beginn der Heizzeit bis zur Erreichung des vorbestimmten Zubereitungszustandes bemessenen Aufwärmzeitdauer (T_n) enthält, daß dieser logische Schaltkreis zur Festlegung der zusätzlichen Heizdauer (Tr=k To) eine während der Zeitdauer (Tn) vom Beginn der Heizzeit bis zur Erreichung des vorbestimmten Zubereitungszustandes hochgezählte Anzahl von Taktimpulsen (n) durch eine gleiche Anzahl von Taktimpulsen mit einer die Ar-fache Periodenlänge der hochgezählten Taktimpulse aufweisenden Signaldauer herunterzählt, und daß die Heizdauerregelschaltung (38) das Abschaltsignal nach Ablauf der zusätzlichen Zeitdauer (Tr=k T_D) erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitssignalverstär

ker ein logarithmischer Verstärker (18) ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der logarithmische Verstärker (18) einen Hochleistungsumkehrverstärker (21) einbegreift, ferner einen mit dem Eingang des Hochleistungsumkehrverstärkers (21) verbundenen Eingangswiderstand (Ri), eine in eine Rückkopplungsschleife des Hochleistungsumkehrverstärkers (21) gelegte Segmentkurven-Nährungsschaltung, die eine Anzahl von Rückkopplungsschleifen mit jeweils einem Widerstand (Ro... R„)imd einer Diode (Da-· · D_n) umfaßt, wobei die Dioden der einzelnen Schleifen unterschiedlich vorgespannt sind, und wobei der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand mit dem höchsten Widerstandswert unter den Widerständen in der Segmentkurven-Nährungsschaltung mit der zugehörigen, in Reihe geschalteten Diode an den Ausgangsanschluß des logarithmischen Verstärkers (18) gelegt ist

6. Vorrichtung zur Aufheizregelung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungshochstwertdetektor (25) an den Feuchtigkeitssignalverstärker (20) über einen Detektor- und Filterkreis (16) zur Gewinnung einer negativen Spannung und über eine nachfolgende Pegeladditionsschaltung (15) zum Anheben des gesiebten Ausgangs des Detektor- und Filterkreises (16) auf ei'wen positiven Pegel angeschlossen ist und einen Höchstwerthaltekreis (13) zum Halten eines Extremwertes der umgesetzten Spannung im Sinne der Erzeugung eines um den Höchstwert kleineren Spannungsausgangs als die umgesetzte Spannung enthält.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (22) zur Aufrechterhaltung der fehlerfreien Funktion des Feuchtigkeitsfühlers (6) vorgesehen ist, das eine in der Nähe des Feuchtigkeitsfühlers (6) vorgesehene Heizeinrichtung (22) enthält, daß die Heizeinrichtung (22) beim Einschalten der Mikrowellenquelle (4) aus einer Leistungsregelschaltung (39) für eine Zeitdauer (tr) zur Erzeugung einer die Reinigung der Oberfläche des Feuchtigkeitsfühlers (6) bewirkenden Temperaturerhöhung (Tk- T₁) seiner Oberfläche mit elektrischer Energie versorgt wird, und daß die Leistungsregelschaltung (39) beim Einschalten der Mikrowellenquelle (4) auch einen Steuerimpuls (Pi) an einen Eingang des Tiefstwertdetektors (27) anlegt und dessen Funktion um eine Zeitdauer (τ,ι) bis zur Rückkehr des Feuchtigkeitsfiihlers (6) in seinen Normalzustand verzögert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsregelschaltung (39) für die Heizeinrichtung (22) der Leistungsregelung durch Änderung der Phase der auf die Heizeinrichtung (22) gegebenen Spannung und durch die Anlegedauer dient.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsregelschaltung (39) für die Heizeinrichtung (22) der Leistungsregelung durch Änderung der Amplitude der auf die Heizeinrichtung (22) gegebenen Spannung und durch die Anlegedauer dient.