Die Erfindung betrifft AC/DC-Mikrowellenöfen, d. h.
Universal- oder Allstrommikrowellenöfen, die die Möglichkeit
bieten, über einen Transformator entweder AC- oder
DC-Leistung in ein Magnetron einzuspeisen, das Hochfrequenzenergie,
d. h. Mikrowellenenergie, ausgibt. Der
erfindungsgemäße Mikrowellenofen zeichnet sich dadurch
aus, daß eine vorbestimmte Spannung mit einem einzigen
Transformator unabhängig von der Art der verwendeten
Spannungsquelle in das Magnetron gespeist wird.
In den letzten Jahren haben Mikrowellenöfen zum
Kochen und auch für andere Zwecke weitverbreitete Anwendung
nicht nur in Großküchen und anderen kommerziellen
Anwendungsstätten gewonnen, sondern auch im Haushalt.
Mikrowellenöfen sind darüber hinaus sehr praktisch zum
Kochen in Freizeitbooten und Freizeitfahrzeugen. Für
solche Zwecke gibt es AC/DC-Mikrowellenöfen, die sowohl
eine kommerzielle oder handelsübliche AC-Spannungsquelle
oder auch eine Batteriespannungsquelle zu ihrer Betreibung
verwenden können, da die Freizeitboote oder -fahrzeuge
üblicherweise Batterien mit hohen Ladekapazitäten
mit sich führen.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des
grundlegenden Aufbaus eines Mikrowellenofens, der sowohl
mit einer AC- als auch mit einer DC-Spannungsquelle
betrieben werden kann und auf dem die Erfindung basiert.
Im folgenden wird der in Fig. 1 gezeigte Aufbau der
Einfachheit halber als zum Stand der Technik zählend
bezeichnet. In der Figur ist der Ausgang eines Transformators
oder Wandlers 2 für eine Batteriespannungsquelle
DC mit der Sekundärseite eines vorhandenen (d. h. eingebauten)
Transformators oder Wandlers 1 für eine AC-
Spannungsquelle AC verbunden. Ein Wechselrichter 3 zum
Umsetzen von DC-Spannung in AC-Spannung (von Gleichspannung
in Wechselspannung) ist vorgesehen, um das
Magnetron 4 leistungsmäßig anzusteuern, das die Hochfrequenzenergie
erzeugt. Das Symbol S bezeichnet einen
Spannungsumschalter. Bei diesem Aufbau sind ein Transformator
1 für die AC-Spannungsquelle AC und der Transformator
2 für die Batteriespannungsquelle DC separat
vorgesehen und bei Verwendung der AC-Spannungsquelle AC
wird Hochspannung über den eingebauten Transformator 1
in das Magnetron 4 eingespeist. Wird die Batteriespannungsquelle
DC verwendet, so wird in ähnlicher Weise
Hochspannung über den separat vorgesehenen Transformator
2 in das Magnetron 4 eingespeist, indem der Schalter S
umgelegt wird.
Das Symbol C bezeichnet einen Kondensator und D eine
Diode.
Dieser Stand der Technik beinhaltet die folgenden
Nachteile. Diese bestehen darin, daß ein Transformator 1
für die AC-Spannungsquelle AC und ein Transformator 2 für
die Batteriespannungsquelle DC separat als Hochspannungswandler
zur Erzeugung der Quellenspannung für das Magnetron
4 vorgesehen sind, wodurch ein großer Raum für Transformatoren
vorgesehen werden muß und die Masse der gesamten
Mikrowelleneinheit vergrößert ist, woraus erhöhte Abmessungen
und Herstellungskosten resultieren.
Um diese Probleme zu lösen, ist ein batteriebetriebener
Umsetzer oder Wandler als Ersatz für den in Fig. 1
gezeigten Aufbau vorgeschlagen worden, um eine AC-Spannung
mit derselben Spannungsamplitude und Frequenz wie die
handelsübliche Spannungsquelle unter Verwendung der
Batteriespannungsquelle DC zu erzeugen. Der Ausgang des
Umsetzers ist mit einem vorhandenen Mikrowellenofen
(mit eingebautem Transformator 1) verbunden. Bei diesem
Aufbau besteht jedoch die Notwendigkeit eines Hochspannungsumsetzers
für die handelsübliche Spannungsquelle.
Um diesen Nachteil zu überwinden, wird ein Wechselrichter
zum Umsetzen der Batteriespannungsquellen
Gleichspannung in AC-Spannung vorgesehen. Dabei sind eine
Primärwicklung, auf die die AC-Spannung des Wechselrichters
gegeben wird, und eine weitere Primärwicklung, an
die die kommerzielle Spannungsquelle angelegt wird, auf
die Primärseite eines einzigen Transformators gewickelt.
Eine gemeinsame Sekundärwicklung ist auf die Sekundärseite
desselben Transformators gewickelt. In diesem Fall
kann jedoch die über der gemeinsamen Sekundärwicklung
erzeugte Spannung für beide Spannungen, die kommerzielle
Wechselspannung und die Wechselspannung aus dem Wechselrichter,
nicht auf demselben Pegel gehalten werden, da die
Frequenz der vom Wechselrichter der Primärwicklung zugeführten
AC-Spannung auf dieselbe Frequenz wie die der
kommerziellen AC-Spannungsquelle gesetzt ist, und da
Streucharakteristiken, die den Sättigungszustand von
angenähert 18 000 G des magnetischen Flusses vorzusehen
sind, wenn die kommerzielle AC-Spannung eingespeist
wird, wohingegen Streucharakteristiken, die einen
Sättigungszustand des magnetischen Flusses von angenähert
13 000 G erfordern, beim Einspeisen der AC-Spannung
aus dem Wechselrichter vorzusehen sind.
F sei die Frequenz, n die Anzahl von Wicklungen
der gemeinsamen Sekundärwicklung, die Magnetflußdichte
sei B, die Querschnittsfläche des Kerns, auf den die
Sekundärwicklung gewickelt ist, sei S, und die Ausgangsspannung,
die von der gemeinsamen Sekundärwicklung
erzeugt wird, sei E. Dann kann diese Ausgangsspannung E
durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
E=4,44 f · n · B · S. (1)
Da darüber hinaus die an das Magnetron eines
Mikrowellenofens angelegte Spannung durch den Spitzenwert
oder Maximalwert der in der gemeinsamen Sekundärwicklung
erzeugten Ausgangsspannungskurvenform bestimmt
wird, muß die Spannungsfunktion der Rechteckschwingung
vom Wechselrichter (Fig. 2) höher sein als die der
Sinusschwingung der kommerziellen Spannungsquelle
(Fig. 3), und der Anzahl von Wicklungen auf der Primärwicklung,
an die die AC-Spannung vom Wechselrichter angelegt
wird, muß entsprechend verringert werden. Dies
erhöhte unvermeidlicherweise den magnetischen Fluß B,
weshalb diese Lösung nicht praktikabel ist.
Ferner kann bei Verwendung der Batteriespannungsquelle
DC als Antriebsspannung für das Magnetron entsprechend
Fig. 1 die Batteriespannungsquelle DC überentladen
werden, wenn die Last am Magnetron 4 exzessiv
hoch wird. Hieraus ergeben sich gewisse Einschränkungen
für die folgende Spannungsquelle, wobei in Extremfällen
der Totalausfall der Batteriespannungsquelle DC auftreten
kann. Dies ist der Fall beim Fehlen von Schutzeinrichtungen
für die Batteriespannungsquelle DC. Falls
ferner die Batteriespannungsquelle DC zudem auch für
den Antrieb des Motors bei großen Freizeitbooten oder
Freizeitfahrzeugen verwendet wird, kann der Ausfall der
Batteriespannungsquelle DC auch das Segeln (unter Motor)
oder die Fahrt unmöglich machen.
Im allgemeinen umfaßt der Mikrowellenofen eine
Sicherheitseinrichtung oder Schutzeinrichtung, die
auch dann verhindert, das Magnetwellen aus der
Einheit austreten, wenn die Tür beim Betrieb des
Ofens geöffnet ist. Der gebräuchliche Mikrowellenofen
umfaßt eine dreistufige Schaltanordnung aus Schaltern
SW1 bis SW3, um zu verhindern, daß die Tür offengelassen
wird, damit die Benutzer vor der Exposition durch
Mikrowellen geschützt sind (Fig. 4). Der Schalter SW3
ist ein Monitor- oder Überwachungsschalter, der sich
öffnet, wenn die Tür geschlossen ist. In der Fig. 4
wird die handelsübliche Spannungsquelle AC über die
geschlossenen Schalter SW1 und SW2, die beide geschlossen
sind (in diesem Augenblick bleibt der Schalter SW3 geöffnet),
an einen Transformator 5 gelegt, dessen Spannung
auf eine Hochspannung erhöht wird, die dem die Hochfrequenzenergie
erzeugenden Magnetron 4 zugeführt wird.
Das Symbol C bezeichnet wiederum einen Kondensator und
das Symbol D eine Diode.
Bei einem Mikrowellenofen mit zwei AC-Spannungsquellen
einer AC/DC-Spannungsquelle wie beim in Fig. 5 dargestellten
Beispiel mit AC-Spannungsquellen AC1 und AC2
erfordert die gebräuchliche Sicherheitseinrichtung insgesamt
sechs Schalter SW1 bis SW6, wie aus dieser Figur
hervorgeht. Dies bedeutet, daß nicht weniger als sechs
Schalter ein- und auszuschalten sind, wenn die Tür geöffnet
oder geschlossen wird, wodurch sich der Aufbau
der Tür recht komplex gestaltet.
Beim Mikrowellenofen mit zwei Spannungsquellen, die
die AC/DC-Dualspannungsquelle beinhalten, müssen die
an der Tür installierten Schalter infolge des Türaufbaus
Mikroschalter geringer Abmessungen sein, die eine geringe
Stromkapazität aufweisen, wodurch sich die Verwendung
von Schaltern großer Kapazität ausschließt.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, in AC/DC-Mikrowellenöfen
mit obigem Aufbau einen einzigen Transformator
vorzusehen, auf den eine erste, durch die AC-Spannungsquelle
angeregte Primärwicklung, eine zweite durch die
Batteriespannungsquelle über den Wechselrichter erregte
Primärwicklung und eine an das Magnetron, das die Hochfrequenzenergie
ausgibt, angeschlossene Sekundärwicklung
gewickelt sind. Um in einem solchen Fall dieselbe Spannung
(mit demselben Spitzenwert in der ausgegebenen
Spannungsform) auf der gemeinsamen Sekundärwicklung zu
erzeugen, wenn die AC-Spannung oder Batteriespannung
dem Transformator zugeführt wird, ist anzustreben, daß
die magnetischen Flüsse zwischen der ersten Primärwicklung
und der Sekundärwicklung geeignet streuen. In den
üblichen AC/DC-Mikrowellenöfen sind jedoch keine derartigen
magnetischen Kreise oder Schaltungen vorgesehen.
Es ist folglich schwierig, dieselbe Spannung auch dann,
wenn dem Transformator AC-Spannung oder DC-Spannung zugeführt
wird, auf der gemeinsamen Sekundärwicklung zu
erzeugen.
Da der Mikrowellenofen mit dem Magnetron für die
Hochfrequenzenergieerzeugung eine große Leistung erfordert,
muß die äußerste Sorgfalt darauf verwendet
werden, eine Überentladung der Batterie zu vermeiden,
wenn der Ofen durch die Batteriespannungsquelle betrieben
wird, wie bereits erwähnt wurde.
Beim Abfühlen des Entladungszustandes der Batterie
während des Betriebs des Mikrowellenofens in Freizeitbooten
oder -fahrzeugen kann die große Distanz zwischen
der Batterie und dem Mikrowellenofen zu einem Spannungsabfall
führen. Dies kann zu einer verschlechterten Genauigkeit
beim Abfühlen oder Messen der Batteriespannung
führen.
Ferner sind in AC/DC-Mikrowellenöfen gebräuchlicher
Art separate Gebläse- und Ventilatormotoren, Drehtellermotoren
und weitere Motoren für unterschiedliche Antriebsspannungsquellen
vorgesehen, wie aus Fig. 6
hervorgeht. Beim Antrieb des Ofens durch die AC-Spannungsquelle
AC werden sowohl der Gebläsemotor 6a als
auch der Drehtellermotor 7a, die beide Wechselstrommotoren
sind, die auf der Seite der AC-Spannungsquelle AC
vorgesehen sind, betätigt, und beim Betrieb des Ofens
mit der Batteriespannungsquelle DC werden der Gebläsemotor
6b und der Drehtellermotor 7b, die beide auf der
Seite der Batteriespannungsquelle DC als Gleichstrommotoren
vorgesehen sind, betätigt.
Der Mikrowellenofen umfaßt Sicherheitseinrichtungen,
die aus Schaltern SW1 bis SW5 bestehen, welche sich mit
der Tür verriegeln, um das Austreten magnetischer Schwingungen
nach außen auch dann zu verhindern, wenn die Tür
beim Betrieb des Ofens geöffnet wird. SW3 ist ein Monitorschalter,
der sich öffnet, wenn die Tür geschlossen ist.
Beim Antrieb mit der AC-Leistung wird Spannung der
AC-Spannungsquelle AC zum Transformator 5 über die
geschlossenen Schalter SW1 und SW2 (zu diesem Zeitpunkt
bleibt der Schalter SW3 offen) geführt und im Transformator
5 zur Einspeisung in die Hochfrequenzenergie
erzeugende Magnetron 4 auf eine Hochspannung angehoben.
Beim Antrieb des Ofens mit Gleichspannungsleistung
wird DC-Spannung über die geschlossenen Schalter SW4
und SW5 zum Wechselrichter 3 übertragen, in dem die
Gleichspannung in eine Wechselspannung zur Einspeisung
in den Transformator 5 umgesetzt wird.
Mit der in Fig. 6 gezeigten Anordnung steht die
Installation separater Ventilatormotoren 6a und 6b
sowie Drehtellermotoren 7a und 7b für die AC- und DC-
Spannungsquellen der Forderung nach Miniaturisierung
für die Ausrichtung an Bord eines Schiffes oder eines
Fahrzeugs entgegen, so daß auch diese in Betracht gezogene
Lösung nicht vorteilhaft ist.
Weist das Ausgangssignal des Wechselrichters 3 die
übliche Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz auf, so können
der Gebläsemotor 6a, der Drehtellermotor 7a und weitere
Motoren auf der Seite der AC-Spannungsquelle durch eine
Rechteckschwingungsspannung angetrieben werden, die in
der Primärwicklung des Transformators 5 induziert wird,
wenn der Ofen durch die DC-Leistung angetrieben wird.
Falls der Wechselrichter 3 mit einer höheren Frequenz
als der Frequenz handelsüblicher Motoren, beispielsweise
mit 200 Hz, betrieben wird, so können die Motoren dieser
üblichen Frequenz auf der AC-Spannungsquellenseite mit
derartig hoher Frequenz nicht betrieben werden.
Ferner wird in den gebräuchlichen Mikrowellenöfen
die Ausgabe- oder Ausgangsleistungsumschaltung so ausgeführt,
daß, wenn der Ausgang oder die Ausgangsleistung
auf HOCH geschaltet wird, der Zeitgeber- oder Zeitsteuerschalter
TS, der auf der Spannungsleitung vorgesehen ist
(Fig. 7), im kontinuierlich eingeschalteten Zustand
betrieben wird. Wird der Ausgang auf NIEDRIG geändert,
so wird der Zeitgeberschalter TS 5 s im eingeschalteten
Zustand und anschließend in den darauffolgenden 5 s im
ausgeschalteten Zustand belassen.
Der Mikrowellenofen umfaßt Sicherheitsmaßnahmen,
die aus einem dreistufigen Schaltaggregat SW1 bis SW3
bestehen, wobei sich diese Schalter mit der Tür verriegeln,
um auch dann, wenn die Tür während des Betriebs
des Ofens offen ist, zu verhindern, daß magnetische
Schwingungen nach außen austreten (Fig. 7). SW3 ist
wiederum ein Monitorschalter, der sich öffnet, wenn die
Tür geschlossen ist.
In der Fig. 7 wird Spannung der AC-Spannungsquelle
AC dem Transformator 5 über die geschlossenen Schalter
SW1 und SW2 (in diesem Augenblick bleibt der Schalter SW3
geöffnet) zugeführt und im Transformator 5 auf Hochspannung
erhöht, die dem Magnetron 4 zugeführt wird, das
die Hochfrequenzenergie erzeugt.
Bei dieser Ausgangsleitungsumschaltung im gebräuchlichen
Mikrowellenofen, der diesen Zeitgeberschalter TS
benutzt, muß ein spezieller Schalter nur für diesen Zweck
vorgesehen werden. Beim Mikrowellenofen mit zwei AC-
Spannungsquellen oder einer AC/DC-Spannungsquelle müssen
zwei derartige Schalter für diesen Spezialzweck vorgesehen
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
leichten AC/DC-Mikrowellenofen geringer Abmessungen anzugeben,
der einen geringen Raum für den Transformator
benötigt.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs
1 gelöst.
Ferner schafft die Erfindung einen AC/DC-Mikrowellenofen,
der einen solchen Aufbau hat, daß dieselben AC-
und DC-Ausgangsspannungen in einer gemeinsamen Sekundärwicklung,
die auf einen einzigen Transformator gewickelt
sind, erzeugbar sind.
Vorzugsweise ist der Mikrowellenofen gemäß der Erfindung
derart aufgebaut, daß bei Verwendung einer Batteriespannungsquelle
diese vor einer Überentladung geschützt
wird.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
AC/DC-Mikrowellenofens ist die Anzahl, der an der
Tür zu installierenden Schalter reduzierbar, und es kann
dem Magnetron positiv und sicher Leistung mit derselben
magnetwellendichten Schalteranordnung wie beim gebräuchlichen
Ofentyp zugeführt werden.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen AC/DC-
Mikrowellenofens ist eine Magnetfluß-Streuschaltung bzw.
ein Magnetflußstreukreis zur bypaßartigen Magnetflußumlenkung
zwischen der ersten Primärwicklung, die von
der AC-Spannungsquelle betrieben wird, und einer Sekundärwicklung
vorgesehen, so daß der Ofen sowohl für AC-
als auch DC-Leistung mit einem einzigen Transformator
betreibbar ist.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung beinhaltet
einen AC/DC-Mikrowellenofen, bei dem der Entladungszustand
der Batterie abfühlbar ist, indem die Batteriespannung
bei der Nulldurchgangsperiode des Wechselrichterstroms,
d. h., zu dem Zeitpunkt, zu dem der Wechselrichter unterbrochen
ist, und wobei keine Last und kein Spannungsabfall
für die Batterie vorliegen, erfaßt wird.
Der erfindungsgemäße AC/DC-Mikrowellenofen gemäß
einer weiteren Ausführung weist einen solchen Aufbau auf,
in dem ein Wechselrichter zum Erzeugen einer AC-Spannung
handelsüblicher Frequenz mit einer Kapazität vorgesehen
ist, die gering genug ist, um Motoren usw. auf der AC-
Spannungsversorgungsseite auf der Grundlage einer Batteriespannungsquelle
anzutreiben.
Ferner umfaßt die Erfindung eine Weiterbildung, bei
der im Mikrowellenofen eine Ausgangsumschaltvorrichtung
vorgesehen ist, so daß der Ausgang bzw. die Ausgangsleistung
des Mikrowellenofens durch Ein/Aus-Steuerschalter
als Sicherheitseinrichtungen oder Schutzeinrichtungen
umgeschaltet werden kann, die sich während des Betriebs
vom Mikrowellenofen schließen. Auf diese Weise ist es
möglich, zusätzliche separate Schalter für diesen Zweck
zu vermeiden.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
den grundlegenden Aufbau eines Allstrommikrowellenofens
zeigt, auf den sich die Erfindung gründet,
Fig. 2 Funktionsverläufe einer Spannung, die an
ein Magnetron von einer Batteriespannungsquelle über
einen Invertierer angelegt wird,
Fig. 3 ein Funktionsdiagramm einer AC-Spannung,
die von einer AC-Spannungsquelle an ein Magnetron angelegt
wird,
Fig. 4 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
eine Schalterkonfiguration für ein Beispiel eines Mikrowellenofens
mit einer Spannungsquelle zeigt,
Fig. 5 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
eine Schalterkonfiguration für ein Beispiel eines Mikrowellenofens
mit zwei Spannungsquellen zeigt,
Fig. 6 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
einen Allstrommikrowellenofen gebräuchlicher Art zeigt,
Fig. 7 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
die Schalterkonfiguration eines weiteren Beispiels eines
Mikrowellenofens mit einer Spannungsquelle zeigt,
Fig. 8 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt,
Fig. 9 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
ein Beispiel eines Steuerabschnitts aus Fig. 8 zeigt,
Fig. 10 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
ein weiteres Ausführungsbeispiel des Steuerabschnitts in
Fig. 8 zeigt,
Fig. 11 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
ein Beispiel des Steuerabschnitts im zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
Fig. 12 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
Fig. 13 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
den wesentlichen Teil der AC-Spannungsquelle und des
Steuerabschnitts in Fig. 12 zeigt,
Fig. 14 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
einen weiteren wesentlichen Teil der Batteriespannungsversorgung
und des Steuerabschnitts in Fig. 12 zeigt,
Fig. 15 bis 18 Diagramme der Wicklungsauslegung
von links, von rechts in perspektivischer Ansicht, sowie
Wicklungsschaltungsdiagramme, die einen Transformator im
vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen,
Fig. 19 eine perspektivische Ansicht, die den
Transformator eines fünften Ausführungsbeispiels der
Erfindung zeigt,
Fig. 20 bis 22 Hilfsdarstellungen zur Erklärung
des Zustandes des Ausziehens der Leitungsanschlüsse der
Primärwicklungen, des Ausbildens der Leiterstreifen und
des Abnehmens der Leiterstreifen im Transformator der
Fig. 15 bis 19,
Fig. 23 ein Hilfsdiagramm zum Erklären eines Beispiels
des Batteriespannungssensors, der im sechsten Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendet wird,
Fig. 24 ein Hilfsdiagramm zur Erklärung des Funktionsverlaufs
des Invertiererstroms,
Fig. 25 ein Hilfsdiagramm zur Erklärung des Funktionsverlaufs
der Batteriespannung,
Fig. 26 ein Hilfsdiagramm zur Erklärung eines
Beispiels für den Lastbatteriespannungssensor im
siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 27 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
Fig. 28 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und
Fig. 29 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das
den wesentlichen Teil eines Beispiels für eine Ausgangsumschaltvorrichtung
der Fig. 28 zeigt.
Die Fig. 8 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der
Erfindung in Form eines elektrischen Schaltungsdiagramms.
Dabei sind Teile, die solchen aus den Fig. 1 bis 7 entsprechen,
mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 8 bezeichnet die Bezugszahl 10 einen Transformator
oder Spannungswandler. 10a bezeichnet eine erste
Primärwicklung, 10b eine zweite Primärwicklung, 10c eine
erste Sekundärwicklung, 10d eine zweite Sekundärwicklung,
10e und 10f Stromtransformatoren, 11 eine Batterie, 12a
eine Steuerschaltung, 16 einen Lüfter oder Ventilator,
17 eine Anzeigeleuchte oder -lampe, 18 einen Vorgelege-
oder Getriebemotor, 19 eine Gerätedose oder Steckdose,
S₁, S₁′, und S₂ jeweils Schalter und R einen Widerstand.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 ist ein Mikrowellenofen
dargestellt, der entweder mittels einer AC-
Spannungsquelle oder einer Batterie 11 betrieben werden
kann, indem die Schalter S₁ und S₂ betätigt werden. D. h.,
wenn der Mikrowellenofen mittels der AC-Spannungsquelle
betrieben wird, wird das Magnetron 4 durch Drehen bzw.
Einschalten des Schalters S₁, Abschalten des Schalters S₁′
und Einschalten des Schalters S₂ angetrieben, so daß
eine AC-Spannung an die erste Primärwicklung 10a des
Transformators 10 angelegt wird und eine Doppelspannung
erzeugt wird, die die in der zweiten Sekundärwicklung 10d
induzierte Spannung gleichrichtet. Wird der Mikrowellenofen
demgegenüber mittels einer DC-Spannungsquelle betrieben,
so wird das Magnetron 4 durch Abschalten des
Schalters S₁, Einschalten des Schalters S₁′ und Einschalten
des Schalters S₂ angetrieben, um auf diese Weise eine
AC-Spannung an die zweite Primärwicklung 10b des Transformators
10 anzulegen, sowie eine Doppelspannung, die
die in der zweiten Sekundärwicklung 10d erzeugte Hochspannung
gleichrichtet. Die Frequenz der vom Wechselrichter
3 an die zweite Primärwicklung 10b des Transformators
10 angelegten AC-Spannung wird frequenzmäßig so
ausgelegt, daß ihre Frequenz beispielsweise mit 70 bis
300 Hz höher als die einer kommerziellen AC-Spannungsquelle
ist.
Durch Anlegen einer höheren Frequenz als der
Frequenz (50/60 Hz) der kommerziellen AC-Spannungsquelle,
die an die erste Primärwicklung 10a angelegt wird, an die
zweite Primärwicklung 10b, wird auf diese Weise der
magnetische Fluß B in Gleichung (1) etwa 13 000 G ohne
Kriech- bzw. Streuverlusteigenschaften und der in der
zweiten Sekundärwicklung 10d des Transformators 10
erzeugte Spitzenwert oder Maximalwert kann exakt auf
denselben Spannungswert wie den der kommerziellen AC-
Spannungsquelle gesetzt werden, indem die Frequenz f
auf einen hohen Wert gesetzt wird.
Die erste Sekundärwicklung 10c ist dazu vorgesehen,
dem Magnetron 4 einen Heizstrom zuzuführen, und ein
Stromtransformator 10f ist dazu vorgesehen, diesen Heizstrom
zu erfassen bzw. abzufühlen.
Wird der Mikrowellenofen von der DC-Spannungsquelle
betrieben, werden der im Mikrowellenofen angebrachte
Lüfter oder Ventilator 16, die Anzeigeleuchte 17, der
Getriebemotor 18 zum Antreiben des Drehtellers usw.
mittels einer AC-Spannung angetrieben, die gleich der
kommerziellen Spannung ist, die in der ersten Primärwicklung
10a induziert wird, wobei die gleiche AC-Spannung
darüber hinaus einer Steckdose oder einem Gerätestecker
19 zugeführt wird. Wird der Mikrowellenofen
ebenfalls von einer AC-Spannungsquelle betrieben, so
können der Ventilator 16, die Anzeigeleuchte 17, der
Getriebemotor 18 usw. wiederum von der AC-Spannungsquelle
angetrieben werden, und die AC-Spannung wird der
Steckdose 19 nur zugeführt, falls deren Frequenz mit
der Frequenz des Lüfters 16, der Anzeigeleuchte 17,
dem Getriebemotor 18 usw. übereinstimmt. Ein Stromtransformator
10e ist dazu vorgesehen, die Steuerung entsprechend
dem Laststrom auszuführen.
Auf diese Weise gestattet die Konstruktion, in
der eine einzelne Einheit des Transformators 10, der
die Hochspannung für das Magnetron 4 erzeugt, verwendet
wird, die Abmessung des Transformators angenähert auf
zwei Drittel der Abmessungen der bekannten Mikrowellenöfen
(Fig. 1) abzusenken, die zwei Transformatoren für
die AC-Spannungsquelle bzw. die DC-Spannungsquelle aufwiesen.
Gemäß der Erfindung werden demnach zwei erste
Primärwicklung, eine für den Fall des Betriebs mit
einer DC-Spannungsquelle und eine für den Fall des
Betriebs mit einer AC-Spannungsquelle verwendet, wobei
eine Sekundärwicklung 10d für beide Fälle dient, die
mit dem Magnetron 4 verbunden ist.
Die Fig. 9 zeigt ein elektrisches Schaltungsdiagramm,
das ein Beispiel für den Steuerabschnitt 12a der Fig. 8
zeigt. Wiederum sind gleiche Bezugszahlen für gleiche
Bauteile verwendet. In der Fig. 9 bezeichnen die Bezugszahlen
13 eine CPU, 14 einen Operationsverstärker und
15 einen in der CPU 13 enthaltenen Frequenzsteuerabschnitt.
Wird der Mikrowellenofen in den Fig. 8 und 9 mittels
einer DC-Spannungsquelle betrieben, so wird vom Wechselrichter
3 eine vorbestimmte Wechselspannung in der
ersten und zweiten Sekundärwicklung 10c und 10d des
Transformators 10 erzeugt. In diesem Fall kann die in
der zweiten Sekundärwicklung 10d erzeugte Spannung auf
einem konstanten Pegel gehalten werden, indem die Ausgangsfrequenz
des Wechselrichters 3 entsprechend dem
Ausgangsstrom des im Magnetron 4 fließenden Laststroms
und dem Heizstrom, der im Heizer des Magnetrons 4 fließt,
geändert wird.
Der im Magnetron 4 fließende Laststrom Iz wird vom
Stromtransformator 10e abgekühlt, und der Heizstrom IH,
der im Magnetron 4 fließt, wird mittels des Stromtransformators
10f erfaßt. Der Laststrom Iz und der Heizstrom
IH werden im Operationsverstärker 14 addiert und
der CPU 13 zugeführt. Der in der CPU 13 enthaltene
Frequenzsteuerabschnitt 15 steuert die Ausgangsfrequenz
des Wechselrichters 3 entsprechend Änderungen im Ausgangsstrom
(Iz und IH), der über den Operationsverstärker
14 eingegeben wird. D. h., sowie sich die Frequenz
der der zweiten Primärwicklung 10b zugeführten AC-
Spannung ändert, wird eine Rückkopplung so bewirkt,
daß die in der zweiten Sekundärwicklung 10d erzeugte
Spannung auf einem konstanten Pegel gehalten wird.
In Fig. 10 ist in Form eines Schaltungsdiagramms
ein weiteres Ausführungsbeispiel des Steuerabschnitts 12a
der Fig. 8 gezeigt. Die Bezugszeichen 14a, 14b und 14c
bezeichnen jeweils einen Operationsverstärker, 20 einen
in der CPU 13 enthaltenen Phasensteuerabschnitt und 21
einen ebenfalls in der CPU 13 enthaltenen Eingangsspannungsphasen-
Steuerabschnitt. Der Operationsverstärker 14a entspricht
dem in Fig. 9 gezeigten Operationsverstärker.
Der Steuerabschnitt in Fig. 10 umfaßt den Phasensteuerabschnitt
20, der dazu dient, die Rückkopplung auszuführen,
um die Spannung, die in der zweiten Sekundärwicklung
10d aus Fig. 8 erzeugt wird, konstant zu halten,
wobei dieser Steuerabschnitt zusätzlich zur Frequenzsteuerung
durch den Frequenzsteuerabschnitt 15 vorgesehen ist,
indem das Auslastungsverhältnis (duty ratio) der AC-Spannung,
die vom Wechselrichter 3 ausgegeben wird, entsprechend
dem Additionswert des Laststroms Iz und Heizstroms IH,
die vom Operationsverstärker 14b addiert werden, durch
die Verarbeitung im Phasensteuerabschnitt 20 gesteuert
wird; oder der Steuerabschnitt 20 umfaßt einen Eingangsspannungsphasensteuerabschnitt
21, um die Spannung, die
in der zweiten Sekundärwicklung 10d erzeugt wird, auf
einem konstanten Pegel zu halten, indem das Auslastungsverhältnis
(duty ratio) der vom Wechselrichter 3 ausgegebenen
AC-Spannung entsprechend dem Spannungswert der
Batterie 11, der vom Operationsverstärker 14c abgefühlt
wird, durch die Verarbeitung im Eingangsspannungsphasensteuerabschnitt
21 gesteuert bzw. geregelt wird. Auf
diese Weise werden sowohl im AC- als auch im DC-Betrieb
die in der zweiten Sekundärwicklung erzeugten Spannungswerte
auf einem noch besser konstanten Pegel gehalten.
Die Fig. 11 stellt ein elektrisches Schaltungsdiagramm
für ein Beispiel des zweiten Steuerabschnitts im
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, wobei
dieser Steuerabschnitt dem Abschnitt 12a in Fig. 8 entspricht.
In dem Universal- oder Allstrommikrowellenofen aus
Fig. 8 muß darauf geachtet werden, wenn der Ofen mit
der DC-Spannungsquelle unter Verwendung einer Batterie 11
betrieben wird, daß die Überentladung der Batterie 11
verhindert wird. Im Hinblick hierauf ist der Steuerabschnitt
21b in Fig. 11 mit einem Batterieüberwacher
ausgerüstet. Die Bezugszahl 22 in Fig. 11 bezeichnet
einen Batterieüberwachungssteuerabschnitt. Ferner bezeichnen
die Bezugszahlen 23 einen Verstärker, 24 einen
Komparator, 25 einen Transistor, 26 eine Diode, 27 eine
Erregerspule für einen Schalter S₃ und 28 einen Temperaturmeßfühler.
Die anderen Bezugszeichen entsprechen
denen der Fig. 8.
Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt eine erste Einrichtung
zum Unterbrechen der Spannungszufuhr zu einer
Last, falls die überwachte Anschlußspannung der Batterie
11 unter einen vorbestimmten Schwellwert fällt, sowie
eine zweite Einrichtung zum Unterbrechen der Spannung
zu einer Last, falls die Spannung und Temperatur der
Batterie 11 einen vorbestimmten Wert überschreiten,
wobei diese Werte entsprechend überwacht werden. Diese
Steuerfunktionen werden im Batterieüberwachungssteuerabschnitt
22 innerhalb des Steuerabschnitts 12b ausgeführt.
Verbleibt gemäß Fig. 11 die Anschlußspannung der
Batterie 11 innerhalb eines Normbereichs oder bleibt die
Temperatur der Batterie 11 innerhalb des Normbereichs,
so wird das Ausgangssignal des Komparators 24 auf einem
hohen Pegel (H-Pegel) gehalten. Folglich wird der
Transistor 25 im EIN-Zustand gehalten, die Erregerspule
27 wird mit Strom versorgt, und der Schalter S₃ wird
eingeschaltet gehalten. Fällt die Anschlußspannung oder
Klemmenspannung der Batterie 11 unter einen vorbestimmten
Wert, so ändert sich das Ausgangssignal des Komparators
24 auf den niedrigen Pegel (L-Pegel), wodurch der Transistor
25 in seinen AUS-Zustand geschaltet wird. Infolgedessen
wird die Erregerspule 27 aberregt, was wiederum
die Schaltung des Schalters S₃ in seine AUS-Stellung
zum Unterbrechen der Spannungszufuhr zum Wechselrichter 3
nach sich zieht.
Der Pegel des Minus-Anschlusses vom Komparator 24
wird über den Verstärker 23 entsprechend der abgefühlten
Temperatur der Batterie 11 geändert, und der Schwellwert
der Spannung wird ebenfalls in Abhängigkeit von der oben
erwähnten Temperatur geändert.
Fig. 12 zeigt ein elektrisches Schaltungsdiagramm,
das ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Wiederum sind einander entsprechende Teile mit denselben
Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 11 versehen. Die
Bezugszahl 12c bezeichnet einen Steuerabschnitt. Ferner
bezeichnen die Bezugszahlen Rs₁ bis Rs₄ Relaiskontakte,
die dazu ausgelegt sind, durch Relais in weiter unten
erläuterter Weise geöffnet und geschlossen zu werden,
23 einen Zeitsteuermotor, der beispielsweise in gleicher
Weise wie der Ventilator 16 von der AC-Spannungsquelle AC
angetrieben wird, die auch die Anzeigeleuchte 17 und den
Schrittmotor 18 für den Drehteller antreibt, S₄ und S₅
jeweils Türschalter, die entsprechend dem geöffneten
oder geschlossenen Zustand der Mikrowellenofentür arbeiten,
24 einen Widerstand und 25 eine Warnleuchte.
Die Fig. 13 zeigt in Form eines elektrischen Schaltungsdiagramms
die wesentlichen Teile der AC-Spannungsquelle
und des Steuerabschnitts 12c aus Fig. 12. Wiederum
sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet.
In Fig. 13 bezeichnen die Bezugszahl 26 eine CPU, 27 und
28 Transistoren und Ry₁ und Ry₂ Relais. Der Steuerabschnitt
12c ist dazu ausgelegt, durch eine DC-Spannung betrieben
zu werden, die gewonnen wird, indem die AC-Spannung der
AC-Spannungsquelle unter Verwendung einer nicht dargestellten
Gleichrichtereinrichtung gleichgerichtet wird.
Der Steuerabschnitt 12c umfaßt eine Schaltung wie die
aus der CPU 26 bestehende, um den Transistoren 27 oder 28
entsprechend der zu verwendenden AC-Spannungsquelle Basisstrom
zuzuführen. Die Relais Ry₁ und Ry₂ sind mit den
Kollektoranschlüssen der Transistoren 27 und 28 verbunden.
Darüber hinaus sind die Relais Ry₁ und Ry₂ mit
der Positiv-Polseite der DC-Spannungsquelle über die
Türschalter S₄ und S₅ verbunden.
Die Kontakte Rs₁ und Rs₂ der Relais Ry₁ und Ry₂
sind mit den beiden Spannungsleitungen der Wechselspannungsquelle
so verbunden, daß eine entsprechend den
Schaltern SW₁ und SW₂ der Fig. 5 entsprechende Schalterstruktur
ausgebildet wird.
Wie aus Fig. 13 hervorgeht, können die Türschalter
S₄ und S₅ eine Stromkapazität aufweisen, die dazu ausreicht,
die Relais Ry₁ und Ry₂ anzutreiben, d. h. beispielsweise
in Form kleiner Mikroschalter ausgebildet
sein. Die Kontakte Rs₁ und Rs₂ der Relais Ry₁ und Ry₂
können ebenfalls eine der Kapazität der AC-Spannungsquelle
entsprechende Kontaktkapazität aufweisen, und
als solche können sie leicht große Ströme ein- und
ausschalten.
Die Fig. 14 zeigt ein elektrisches Schaltungsdiagramm
für den weiteren wesentlichen Teil der Batteriespannungsquelle
DC und den Steuerabschnitt 12c aus
Fig. 12. Wiederum sind die übereinstimmenden Elemente
mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Bezugszeichen
Ry₃ und Ry₄ der Fig. 14 bezeichnen jeweils
Relais, 29 einen Relaiskontaktüberwachungsabschnitt
und 30 und 31 Transistoren.
Der Relaiskontaktüberwachungsabschnitt 29 umfaßt
die CPU 26 und den Widerstand 24 und erfaßt das Potential
auf der A-Seite des Kontakts Rs₃ vom Relais Ry₃.
Wird die die Batterie 11 umfassende DC-Spannungsquelle
verwendet, so wird der CPU 26 über in den Figuren
nicht dargestellte Einrichtungen die Information
mitgeteilt, daß eine solche DC-Spannungsquelle zum
Antrieb des Mikrowellenofens verwendet wird. Infolgedessen
führt die CPU 26 den Transistoren 30 und 31
Basisstrom zu, wobei der Ofen in den sogenannten
Standby- oder Bereitschaftszustand gebracht wird.
Wird der Kontakt Rs₃ des Relais Ry₃ infolge eines
Schmelzvorgangs oder irgendeines anderen Grunds in
die normalerweise geschlossene Stellung gebracht,
auch wenn die Tür offengehalten wird, d. h., obwohl
der Türschalter S₄ geöffnet ist und das Relais Ry₃
aberregt ist, bleibt der Kontakt Rs₃ geschlossen.
Infolgedessen wird die Spannung der Batteriespannungsquelle
11 weiter auf die A-Seite gegeben. Da dieses
Potential über den Widerstand 24 an die CPU 26 angelegt
wird, unterbricht die CPU 26 die Einspeisung des
Antriebssignals in den Transistor (nicht dargestellt)
des Wechselrichters 3. Dies unterbricht die Funktion
des Transformators 10, woraus eine Unterbrechung der
Leistungseinspeisung in das Magnetron 4 (Fig. 12)
resultiert. D. h., es wird eine ähnliche Funktion wie
der des Monitorschalters oder Überwachungsschalters
SW₆ aus Fig. 5 erzielt und durchgeführt.
Entsprechend kann eine im wesentlichen ähnliche
Struktur wie die der dreistufigen Schaltanordnung aus
dem Stand der Technik erzielt werden, und es kann der
Überwachungsschalter SW₆ weggelassen werden, indem der
Relaiskontaktüberwachungsabschnitt 29 der Fig. 14
vorgesehen wird. Dies gestattet, die Anzahl der auf
der Tür vorzusehenden Schalter zu reduzieren.
Der Universalmikrowellenofen der Fig. 12 nutzt
die in Fig. 13 gezeigte Struktur auf der Seite der AC-
Spannungsquelle AC und nutzt die in Fig. 14 gezeigte
Struktur auf der Seite der DC-Batteriespannungsquelle.
Der Mikrowellenofen kann infolgedessen entweder durch
die AC-Spannungsquelle, d. h. die kommerzielle ausnutzbare
Spannungsquelle, oder eine DC-Spannungsquelle,
d. h. eine DC-Spannungsquelle unter Verwendung der
Batterie 11 durch Betätigung der Schalter S₁, S₁′ und
S₂ betrieben werden.
Gleichzeitig werden die auf der Tür vorgesehenen
Türschalter S₄ und S₅ sowie der Schalter SW₃ entsprechend
dem geöffneten oder geschlossenen Zustand der Mikrowellenofentür
betätigt. Es versteht sich von selbst,
daß die Kontakte Rs₁ bis Rs₄ der Relais Ry₁ bis Ry₄
entsprechend der obigen Beschreibung durch den Steuerabschnitt
12c betätigt werden.
Wird der Mikrowellenofen über die DC-Spannungsquelle
angetrieben, so wird eine Abnormalität, beispielsweise
in Form des Ausfalls vom Kontakt Rs₃ des Relais Ry₃
aufgrund eines Schmelzvorgangs, über den Widerstand 24
erfaßt, und die Warnleuchte 25 wird im Steuerabschnitt 12c
eingeschaltet. Gleichzeitig wird der Wechselrichter 3
funktionsmäßig in der zuvor beschriebenen Weise unterbrochen.
Auch dann, wenn der Mikrowellenofen mittels der
DC-Spannungsquelle betrieben wird, so werden der Ventilator
16, die Anzeigeleuchte 17, der Getriebemotor 18
zum Antrieb des Drehtellers sowie der Zeitsteuermotor 23,
die im Mikrowellenofen installiert sind, durch eine der
kommerziellen Spannungsquelle äquivalenten AC-Spannung
angetrieben, die in der ersten Primärwicklung 10a induziert
wird.
Wird der Mikrowellenofen mittels der AC-Spannungsquelle
AC angetrieben, so werden der Ventilator 16, die
Anzeigeleuchte 17, der Getriebemotor 18 zum Antrieb des
Drehtellers und der Zeitsteuermotor 23 so lang mittels
der AC-Spannung der AC-Spannungsquelle angetrieben, wie
die Frequenz der AC-Spannung der AC-Spannungsquelle mit
der des Ventilators 16, der Anzeigeleuchte 17, des
Getriebemotors 18 usw. übereinstimmt.
Die Fig. 15 bis 18 zeigen die schematische Darstellung
der Wicklungsauslegung sowie perspektivische
Ansichten von links und rechts des Transformators, der
im vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet
wird. In diesen Figuren wird eine zweite Primärwicklung
102 von der DC-Spannungsquelle über den Wechselrichter
erregt, eine erste Primärwicklung 103 wird durch die AC-
Spannungsquelle erregt, eine Heiz- oder Glühfadenwicklung
104 dient als Heizspannungsquelle für das Magnetron,
und es ist eine Sekundärwicklung 105 für die AC- und DC-
Spannungsquellen gemeinsam vorgesehen. Sämtliche dieser
genannten Wicklungen sind über einen Eisenkern 100 gewickelt,
der durch Kombination eines E-förmigen Kerns
und eines I-förmigen Kerns oder durch zwei E-förmige
Kerne gebildet ist. Ein Leitkern 106 ist im Eisenkern
100 zur bypaßartigen Umleitung des Magnetflusses zwischen
der Heizfadenwicklung 104 und der Sekundärwicklung
105 ausgebildet. Mit einer solchen Anordnung können
Streucharakteristiken erzielt werden, wenn der in der
ersten Primärwicklung 103 erzeugte Magnetfluß den Leitkern
106 durchsetzt. Darüber hinaus weist die zweite
Primärwicklung 102 eine aus zwei Wicklungen bestehende
Struktur auf, die eine in Fig. 18 gezeigte Gegentaktverbindung
oder sogenannte Push-Pull-Kopplung ermöglicht.
Abschirmungsmaterial 107 ist zwischen die erste
Primärwicklung 103 und die Heizdrahtwicklung 104 eingefügt.
Die Bezugszahlen 108, 109 und 110 bezeichnen
jeweils isolierendes Material.
Ta und Tb sind jeweils Zuleitungsanschlüsse der
Heizdrahtwicklung 104, und Tc und Td sind Zuleitungsanschlüsse
der Sekundärwicklung 105, wobei der Zuleitungsanschluß
Td über den Transformatorkern 100 geerdet
ist.
In einigen Fällen sollte ein Streuen des magnetischen
Flusses zwischen der zweiten Primärwicklung, die
von der DC-Spannungsquelle erregt wird, und der Sekundärwicklung
nicht gestattet sein. Die Fig. 19 zeigt eine
perspektivische Ansicht eines Transformators, der einem
solchen Fall genügt. In den Fig. 15 bis 18 sind für
gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
Eine erste Primärwicklung 103, die von der AC-
Spannungsquelle erregt wird, eine zweite Primärwicklung
102, die von der DC-Spannungsquelle über den Wechselrichter
erregt wird, eine nicht dargestellte Heizdrahtwicklung
104, die als Heizspannungsquelle für das Magnetron
verwendet wird, sowie eine Sekundärwicklung 105,
die der AC- und DC-Spannungsquelle gemeinsam ist, sind
auf einen Eisenkern 100 gewickelt. Ein Leitkern 106 ist
im Eisenkern 100 ausgebildet, um den Magnetfluß zwischen
der ersten Primärwicklung 103 und der zweiten Primärwicklung
102 so bypaßartig umzulenken, daß streufreie
Charakteristiken, die eine Magnetflußstreuung ausschließen,
zwischen der zweiten Primärwicklung 102 und der Sekundärwicklung
105 erzielbar sind. Andererseits können Streucharakteristiken
als Magnetflußstreuungen zwischen der
ersten Primärwicklung 103 und der Sekundärwicklung 105
über den Leitkern 106, der im Eisenkern 100 ausgebildet
ist, erzielt werden.
Die Fig. 20 zeigt eine Hilfsdarstellung zur Erläuterung
des Zustands, bei dem die Zuleitungsanschlüsse aus
der zweiten Primärwicklung 102, die von der DC-Spannungsquelle
erregt wird, herausgezogen sind.
In dieser Figur sind die vorderen Enden der beiden
Wicklungen der gebildeten zweiten Primärwicklung 102
jeweils miteinander verbunden und auf einem Leiterstreifen
121 angebracht. Die beiden hinteren Enden der beiden
Wicklungen der zweiten Primärwicklung 102 sind jeweils
miteinander verbunden und auf Leiterstreifen 122 bzw.
123 angebracht und dann entlang der ausgebildeten zweiten
Primärwicklung herausgezogen und unter einem rechten
Winkel gebogen, wie aus Fig. 21 hervorgeht. Der andere
Leiterstreifen 122 wird in ähnlicher Weise rechtwinklig
umgebogen.
Die Fig. 22 zeigt ein Hilfsdiagramm zur Erläuterung
des Zustandes des Herausziehen der Leiterstreifen, wobei
eine Seitenansicht der Fig. 21 von rechts gesehen dargestellt
ist. Aus der Fig. 22 geht hervor, daß geeignete
Längen der Leiterstreifen 122 und 123 ausgezogen sind.
Wie aus der in Verbindung mit den Fig. 20 bis 22
erfolgten Beschreibung hervorgeht, bildet die zweite
Primärwicklung 102 eine Gegentaktkopplung oder symmetrische
Verbindung, wobei der Leiterstreifen 121 den
Neutralpunkt bildet und die Leiterstreifen 122 und 123
Anschlüsse darstellen.
Ein Transformator mit obigem Aufbau kann wirksam
als Transformator der Fig. 8 und 12 verwendet werden.
Die Fig. 23 zeigt eine schematische Hilfsdarstellung
zur Erläuterung eines Beispiels des Batteriespannungssensors
gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Fig. 24 und 25 zeigen den Funktionsverlauf des
Stroms vom Wechselrichter bzw. der Spannung der Batterie.
Wiederum sind für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen
verwendet.
In der Fig. 23 bezeichnen die Bezugszahlen 33 einen
Nebenschlußwiderstand, sogenannten Shunt-Widerstand,
34 einen Nulldurchgangssensor, 35 einen analogen Schalter,
36 einen Batterieüberwacher, 37 einen Komparator, 38
einen Bufferverstärker, 39 einen Transistor, 40 eine
Relaisspule, 40a einen Relaiskontakt, 41 eine Diode,
42 einen Kondensator und 43 bis 46 jeweils Widerstände.
Wird der Mikrowellenofen mittels der Gleichspannungsquelle
unter Verwendung der Batterie 11 betrieben, fließt
ein großer Strom von der Batterie 11 zum Wechselrichter 3.
Da der Wechselrichter 3 ein- und ausgeschaltet wird,
nimmt jedoch der Strom, der im Shunt-Widerstand 33 fließt,
den in Fig. 24 gezeigten Stromverlauf an.
Der Nulldurchgangssensor 34 erfaßt die Punkte A, B,
C und D, bei denen der Funktionsverlauf des durch den
Shunt-Widerstand 33 fließenden Stroms den Nullpegel
schneidet, und erzeugt ein Ausgangssignal an den Stromverlaufpunkten
A, B, C und D, das den analogen Schalter 35
einschaltet. Das heißt, der Nulldurchgangssensor 34
erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die Batterie 11 keine
Last zeigt, wodurch der analoge Schalter 35 eingeschaltet
wird.
Infolgedessen wird, wenn die Batterie 11 keine Last
zeigt, die Spannung der Batterie 11 über den analogen
Schalter 35 dem Batterieüberwacher 36 zugeführt.
Die dem Batterieüberwacher 36 zugeführte Spannung
der Batterie 11 wird über den Bufferverstärker 38 in
den Komparator 37 gegeben, um sie mit der durch die
Widerstände 45 und 46 geteilten Bezugsspannung zu vergleichen.
Die Anschlußspannung der Batterie 11 nimmt andererseits
durch die Ein/Ausschaltcharakteristik des Wechselrichters
die in Fig. 25 gezeigte Spannungsform an. A, B,
C und D sind sogenannte Nullastspannungen. Die Nullastspannungen
werden mit dem durch die Widerstände 45 und 46
geteilten Bezugsspannungspegel verglichen. Ist der Pegel
der Nullastspannung der Batterie 11 größer als der Bezugsspannungspegel,
so gibt der Komparator 37 einen
hohen Spannungspegel H aus. Gleichzeitig wird der Transistor
39 im EIN-Zustand gehalten, wodurch der Antriebszustand
des Wechselrichters 3 erhalten wird. Ist der
Pegel der Nullastspannung der Batterie 11 geringer als
der Bezugsspannungspegel, so gibt der Komparator 37
einen niedrigen Spannungspegel L aus. Bei vom Komparator
37 ausgegebenen L-Pegel wird der Transistor 39 ausgeschaltet,
wodurch verhindert wird, daß Strom in der
Relaisspule 40 fließt. Infolgedessen wird der Kontakt 40a
des Relais geöffnet, wodurch der Betrieb des Wechselrichters
3 unterbrochen wird. Infolgedessen wird auch die
Betätigung des Mikrowellenofens durch die Batterie 11
unterbrochen, und es wird eine Überentladung der Batterie
11 verhindert.
Die Fig. 26 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines
Lastbatteriespannungssensors gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wiederum entsprechen die
für gleiche Elemente verwendeten Bezugszeichen denen
der vorhergehenden Figuren, insbesondere Fig. 23.
In der Fig. 26 bezeichnen die Bezugszeichen 47 einen
Lastspannungssensor, 48 einen Strompegelsensor, 49 einen
analogen Schalter, 50 eine Spannungshalteschaltung,
51 einen Bufferverstärker, 52 einen Kondensator und
53 einen Widerstand.
Der Strompegelsensor 48 überträgt ein Signal zum
analogen Schalter 49, wenn der Funktionsverlauf des
im Shuntwiderstand 33 fließenden Stroms einen bestimmten
Pegel aufweist. In den Fig. 24 und 25 wird demzufolge,
wenn der Stromverlauf diesen bestimmten Pegel zeigt, der
analoge Schalter 49 eingeschaltet, und die Lastspannung Vx
der Batterie 11 zu diesem Zeitpunkt wird erfaßt und in
der Spannungshalteschaltung 50 gehalten.
Diese Spannung Vx wird über den Bufferverstärker 51
zum Verbindungspunkt der Widerstände 45 und 46 des
Batterieüberwachers 36 geführt.
Da die Nullastspannung V₀ am Punkt C desselben
Stromverlaufs erfaßt wird und auf den Batterieüberwacher
36 gegeben wird, wird die Nullastspannung V₀ auf den
Komparator 37 gegeben, und die Differenz zwischen der
Nullastspannung V₀ und der Lastspannung Vx am Punkt x
wird berechnet. Ist diese Differenz zwischen der Nullastspannung
V₀ und der Lastspannung Vx geringer als ein
vorbestimmter Wert, so gibt der Komparator den H-Pegel
aus. Dies repräsentiert den Zustand, in dem der Innenwiderstand
der Batterie 11 ausreichend klein ist und
der Ladezustand der Batterie gut ist.
Ist die Differenz zwischen der Nullastspannung V₀
und der Lastspannung Vx größer als ein vorbestimmter
Wert, so gibt der Komparator 37 den L-Pegel aus. Bei
ausgegebenem L-Pegel vom Komparator 37 wird der Transistor
39 abgeschaltet, wodurch der Stromfluß in der
Relaisspule 40 unterbrochen wird. Dies bewirkt die
Öffnung des Kontaktes 40a und den Abbruch des Betriebs
vom Wechselrichter 3. Hierdurch wird der Zustand dargestellt,
bei dem der Innenwiderstand der Batterie 11
groß ist und die Batterie 11 sich in der Nähe einer
Überentladung befindet. In diesem Zustand wird der
Betrieb des Mikrowellenofens durch die Batterie 11 unterbrochen,
und es wird die Überentladung der Batterie 11
verhindert.
Auf diese Weise kann durch den in Fig. 26 gezeigten
Schaltungsaufbau eine Überentladung der Batterie 11 im
Belastungszustand erfaßt werden, und es kann der Betrieb
des Mikrowellenofens durch die Batterie 11 abgebrochen
werden.
Die obige Beschreibung betrifft den Stromverlauf am
Punkt B. Im Fall anderer Stromverläufe kann jedoch auch
die Spannung der Batterie 11 im Belastungszustand durch
den Lastspannungssensor erfaßt werden.
Die Fig. 27 zeigt den Schaltungsaufbau eines achten
Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei wieder Elemente
aus vorhergehenden Ausführungsbeispielen mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sind. In Fig. 27 bezeichnen die
Bezugszahl 12d einen Steuerabschnitt, 54 einen Wechselrichter,
55 einen Transformator und Rs₅ einen Relaiskontakt.
Wird der Mikrowellenofen gemäß Fig. 27 durch eine AC-
Spannungsquelle betrieben, so wird die AC-Spannung der
ersten Primärwicklung 10a des Transformators 10 durch
Schließen der Kontakte Rs₁ und Rs₂ und Öffnen der Kontakte
Rs₃ und Rs₄ zugeführt, und die Hochspannung, die
in der zweiten Sekundärwicklung 10d induziert wird, wird
spannungsverdoppelt gleichgerichtet und zum Antrieb des
Magnetrons 4 eingespeist. Wird der Mikrowellenofen durch
die DC-Spannungsquelle betrieben, so wird die AC-Spannung
der zweiten Primärwicklung 10b des Transformators 10 über
den Wechselrichter 3 durch Öffnen der Kontakte Rs₁ und
Rs₂ und Schließen der Kontakte Rs₃ und Rs₄ zugeführt,
und es wird die Hochspannung, die in der zweiten Sekundärwicklung
10d spannungsverdoppelt gleichgerichtet und
zum Antrieb des Magnetrons 4 eingespeist.
Gleichzeitig werden die Türschalter S₄ und S₅ und
der Überwachungsschalter SW₃, die an der Tür installiert
sind, entsprechend der Öffnungs- und Schließstellung der
Mikrowellenofentür betätigt.
Wird der Mikrowellenofen durch die AC-Spannungsquelle
betrieben, so verursacht folglich das Schließen
der Tür, daß der Steuerabschnitt 12d durch seine Steuerung
das Schließen der Relaiskontakte Rs₁ und Rs₂ entsprechend
der Betätigung der Türschalter S₄ und S₅ (zu diesem Zeitpunkt
wird der Überwachungsschalter SW₃ offengehalten)
ausführt, und es wird eine AC-Spannung von der AC-Spannungsquelle
an die erste Primärwicklung 10a des Transformators
10 gelegt. Gleichzeitig wird die AC-Spannung
dem Ventilatormotor 16, dem Drehtellermotor 18, dem
Zeitsteuermotor 19 oder Zeitgebermotor 19 und der
Indikatorleuchte 17, die im Mikrowellenofen installiert
sind, zugeführt.
Wird der Mikrowellenofen unter Verwendung der
Batterie 11 durch eine Gleichspannungsquelle betrieben,
so verursacht das Schließen der Tür, daß der Steuerabschnitt
12d durch seine Steuerung das Schließen der
Relaiskontakte Rs₃, Rs₄ und Rs₅ entsprechend der Betätigung
der Türschalter S₄ und S₅ ausführt (zu diesem Zeitpunkt
werden die Relaiskontakte Rs₁ und Rs₂ sowie der
Überwachungsschalter SW₃ offengehalten), und es wird von
der DC-Spannungsquelle über den Wechselrichter 3 eine
AC-Spannung an die zweite Primärwicklung 10b des Transformators
10 gelegt. Gleichzeitig wird eine AC-Spannung
derselben Frequenz und desselben Spannungswertes wie denen
der AC-Spannungsquelle über den Wechselrichter 54 und den
Transformator 55 erzeugt, und diese AC-Spannung wird
über den Relaiskontakt Rs₅ dem Ventilatormotor 16, dem
Drehtellermotor 18, dem Zeitsteuermotor 19 und der Indikatorleuchte
17, die auf der Seite der AC-Spannungsquelle
installiert sind, zugeführt. D. h., auch dann, wenn der
Mikrowellenofen durch die DC-Spannungsquelle betrieben
wird, können die Motoren auf der AC-Spannungsquellenseite
betrieben werden.
Fig. 28 zeigt das Schaltungsdiagramm eines neunten
Ausführungsbeispiels der Erfindung. Hierbei sind wiederum
Elemente, die denen aus früheren Ausführungsbeispielen
entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der Fig. 28 bezeichnen die Bezugszahlen 12e
einen Steuerabschnitt, 56 einen Setzschalter und SW₆
einen Überwachungsschalter oder Monitorschalter. Der
Setzschalter 56 mit H- und L-Setzstellungen (entsprechend
HOCH- und TIEF-Setzstellungen) wird dazu verwendet,
die Mikrowellenofenausgangsleistung von außen
zu setzen und einzustellen. Der Überwachungsschalter
SW₆ entspricht dem Überwachungsschalter SW₃. So sind
insgesamt vier Schalter, d. h. die Schalter S₄ und S₅
und die Überwachungsschalter SW₃ und SW₆ auf der Tür
des Mikrowellenofens installiert.
Die Fig. 29 zeigt ein elektrisches Schaltungsdiagramm,
das den wesentlichen Teil eines Ausführungsbeispiels
der Ausgangsumschaltvorrichtung der Fig. 28
zeigt. Abgesehen von bereits erwähnten Bezugszeichen
bezeichnen die Bezugszeichen 57 eine CPU, 58 bis 61
Transistoren und Ry₁ bis Ry₄ Relais. Die Relais Ry₁
bis Ry₄ sind dazu ausgelegt, die Kontakte Rs₁ bis Rs₄
zu betätigen.
In den Fig. 28 und 29 weist der Steuerabschnitt 12e
eine Schaltung, beispielsweise in Form der CPU 57 auf,
die Basisstrom in Übereinstimmung von der Art der
Spannungsversorgung, d. h. AC- oder DC-Spannungsversorgung,
entweder den Transistoren 58 und 59 oder den
Transistoren 60 und 61 zuführt. Die Kollektoranschlüsse
der Transistoren 58 bis 61 sind mit den Relais Ry₁ bis
Ry₄ verbunden, und die Relais Ry₁ und Ry₃ sind mit der
Positiv-Spannungspolseite der DC-Spannung über den
Türschalter S₄ verbunden. Die Relais Ry₂ und Ry₄ sind
mit der Positiv-Spannungspolseite derselben DC-Spannung
über den Türschalter S₅ verbunden.
Die Kontakte Rs₁ und Rs₂ der Relais Ry₁ und Ry₂
sind mit den Spannungsleitungen auf der AC-Spannungsquellenseite
verbunden. Dies entspricht dem Aufbau mit
den Schaltern SW₁ und SW₂ in Fig.5.
In ähnlicher Weise sind die Kontakte Rs₃ und Rs₄
der Relais Ry₃ und Ry₄ mit den Spannungsleitungen auf
der Batterieseite 11 verbunden. Dies entspricht dem
Aufbau mit den Schaltern SW₃ und SW₄ der Fig. 5.
Da die Türschalter S₅ und S₄ entsprechend der
Schließ- und Öffnungsstellung der Tür arbeiten, arbeiten
entsprechend die Kontakte Rs₁ und Rs₂ der Relais Ry₁
und Ry₂ oder Rs₃ und Rs₄ der Relais Ry₃ und Ry₄ ebenfalls.
Da die Türschalter S₄ und S₅ eine Stromkapazität
aufweisen können, die ausreicht, um die Relais Ry₁ bis
Ry₄ anzutreiben, können Mikroschalter kleiner Baugröße
für diese Zweck verwendet werden. Die Kontakte Rs₁ bis
Rs₄ der Relais Ry₁ bis Ry₄ können eine den Kapazitäten
der AC- und DC-Spannungsquellen entsprechende Konktaktkapazität
aufweisen und ermöglichen, daß große Ströme
einfach ein- und ausgeschaltet werden können.
In den Fig. 28 und 29 ist der Setzschalter 56
dazu ausgelegt, die Ausgangsleistung des Mikrowellenofens
von außen frei einzustellen und umfaßt H- und
L-Setzstellungen.
Die CPU 57 setzt in diesem Fall den Zeitgeber entsprechend
den Einstellungen des Setzschalters 56.
Vorausgesetzt, der Setzschalter 56 wird auf die
H (HOCH)-Stellung gesetzt, so führt die CPU 57 kontinuierlich
den Basisstrom zu, der die Transistoren 58
bis 61 in den EIN-Zustand versetzt.
Vorausgesetzt, der Setzschalter 56 wird auf die
L (NIEDRIG)-Stellung gesetzt, so führt die CPU 57
Basisstrom zu, der die Transistoren 58 bis 61 in
vorbestimmten Intervallen ein- und ausschaltet.
Wenn die Mikrowellenofentür geschlossen ist, so
werden demzufolge die Relais Ry₁ und Ry₃ oder Ry₂ und
Ry₄ entsprechend dem Schließen des Türschalters S₄ oder
S₅ und entsprechend der H- oder L-Setzstellung des Setzschalters
56 erregt. Wird dabei der Setzschalter 56 auf
die H-Stellung gebracht, so werden die Kontakte Rs₁ bis
Rs₄ der Relais Ry₁ bis Ry₄ geschlossen gehalten. Wenn
der Setzhalter 56 auf die L-Stellung gebracht wird, so
werden die Kontakte Rs₁ bis Rs₄ der Relais Ry₁ bis Ry₄
alternierend in bestimmten Intervallen geschlossen und
geöffnet. Auf diese Weise wird die Leistungseinspeisung
oder Spannungseinspeisung in das Magnetron gesteuert,
und die Ausgangsleistung des Mikrowellenofens wird für
jede Art Spannungsquelle umgeschaltet.
Die Erfindung mit obigem Aufbau und obiger Funktionsweise
kann die folgenden Effekte erzielen.
- (1) Durch Anlegen einer höheren Frequenz als der
Frequenz der kommerziellen Spannungsquelle an die Primärwicklung
des Transformators kann ein einzelner Transformator
Sekundärwicklungen für AC- und DC-Spannungsquellen
aufweisen. Dies trägt zur Reduzierung der Abmessungen
und des Gewichts des Mikrowellenofens bei. Darüber hinaus
kann der an das Magnetron angelegte Spannungsspitzenwert
sowohl für die AC- als auch die DC-Spannungsquelle gleichgemacht
werden. Wird der Mikrowellenofen mit der DC-
Spannungsquelle betrieben, kann eine konstante Spannung
in das Magnetron eingespeist werden.
- (2) Lediglich durch Modifizieren des Hochspannungstransformators
zum Erzeugen der Speisespannung für das
Magnetron kann der Raum zur Installation des Transformators
reduziert werden. Dies führt zur reduzierten Abmessung
und zum verkleinerten Gewicht des Mikrowellenofens
sowie zu herabgesetzten Kosten. Mit einer einfachen Einrichtung
zum Überwachen der Batterieklemmenspannung und
der Erfassung der Batterietemperatur kann die Batterie vor
Überentladung geschützt werden.
- (3) Wird der Mikrowellenofen durch zwei Spannungsquellen
versorgt, kann die Türkonstruktion vereinfacht
werden, während dieselbe Schalterkonfiguration wie beim
Stand der Technik verwendet wird. Falls eine Abnormität
in den Relaiskontakten auf der DC-Spannungsquellenseite
auftritt, leuchtet die Warnleuchte auf, und der Betrieb
des Mikrowellenofens wird unterbrochen, und es wird positiv
verhindert, daß magnetische Schwingung streut und
austritt. An der Tür installierte Überwachungsschalter
können auf diese Weise vermieden werden.
- (4) Mit einem Transformator, der eine erste durch
die AC-Spannungsquelle zu erregende Primärwicklung,
eine zweite durch die DC-Spannungsquelle über einen
Wechselrichter zu erregende Primärwicklung sowie eine
Sekundärwicklung aufweist, können Streucharakteristiken
zwischen der ersten Primärwicklung und der zweiten
Primärwicklung vorgesehen werden.
- (5) Da die Batteriespannung unter Nullast erfaßt
wird, wenn Leistung in den Mikrowellenofen eingespeist
wird, kann die Batteriespannung in jedem Falle, ob nun
nur ein Spannungsabfall infolge einer Belastung auftritt
oder aber auch ein Spannungsabfall infolge von Zuleitungsdrähten
vorliegt, erfaßt werden. Da die Differenz
zwischen der Nullastspannung und der Lastspannung während
des Betriebs des Wechselrichters erfaßbar ist,
kann der Innenwiderstand der Batterie sowohl unter Last-
als auch unter Nichtbelastungsbedingungen erfaßt werden.
Wird folglich der Mikrowellenofen durch eine Batteriespannungsquelle
betrieben, kann die Batterie in sicher
gestellterer Weise vor einer Überentladung geschützt
werden.
- (6) Durch Installation von Motoren auf der AC-
Spannungsquellenseite können Motoren auf der DC-Spannungsquellenseite
wegfallen. Dies führt zur Reduktion
der Anzahl der Komponenten und auch zu einer verringerten
Abmessung des Mikrowellenofens. Da die Ausgangsfrequenz
des Wechselrichters irgendeine gewünschte
Frequenz haben kann, kann jede Schwingungsfrequenz bei
der Auslegung des Mikrowellenofens entsprechend der Leistung
(Kapazität) des Ofens benutzt werden. Dies führt zu einem
effizienten Mikrowellenofen. Da die im Transformator
induzierte Spannung durch Verwenden von Schaltern als
Sicherheitseinrichtungen (wie Rs₂ und Rs₄) abgetrennt
werden kann, ist nur eine geringe Anzahl von Schaltern
erforderlich.
- (7) Ohne die Verwendung eines speziellen Zeitsteuer-
oder Zeitgeberschalters TS werden die Kontakte der Relais
als Sicherheits- oder Schutzeinrichtungen so ausgenutzt,
daß sie entsprechend dem eingestellten Ausgangszustand
des Mikrowellenofens arbeiten. Dies führt zu vereinfachten
Schaltungen.