專利名稱：利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置和方法，尤其是，關(guān)于利用溫差電堆傳感器，通過測(cè)量放置在一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上的食物的數(shù)量和位置，精確地確定要烹調(diào)的食物的溫度的溫度測(cè)量裝置和方法。


圖1闡明一個(gè)常規(guī)的利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置?？砂咽澄?1放置其上的轉(zhuǎn)臺(tái)12位于加熱室10的中央，加熱器13產(chǎn)生微波來加熱食物11，一個(gè)加熱驅(qū)動(dòng)器14控制加熱器13。一個(gè)溫差電堆傳感器15通過一個(gè)溫度測(cè)量孔探測(cè)在加熱室10內(nèi)的食物11的溫度，此孔位于加熱室10的頂部與轉(zhuǎn)臺(tái)12上遠(yuǎn)離中心的邊緣相對(duì)應(yīng)。溫度探測(cè)位置驅(qū)動(dòng)器16由一個(gè)定時(shí)帶(圖上沒有示出)和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)(圖上沒有示出)等組成，并通過控制溫差電堆傳感器15的位置來改變溫度測(cè)量位置。當(dāng)溫差電堆傳感器15不能測(cè)量食物11的溫度時(shí)，屏蔽板17和18屏蔽溫度測(cè)量孔風(fēng)冷卻風(fēng)扇19控制屏蔽板17和18并同時(shí)對(duì)溫差電堆傳感器15進(jìn)行冷卻。食物溫度探測(cè)和冷卻風(fēng)扇控制器20探測(cè)由溫差電堆傳感器15輸出的食物11的溫度和控制冷卻電扇19。確定器(determiner)21根據(jù)食物溫度探測(cè)和冷卻風(fēng)扇控制器20的輸出確定對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行操作。
在操作中，溫差電堆傳感器15通過對(duì)在可視角度內(nèi)的所有溫度作平均產(chǎn)生一個(gè)電壓。如果食物11小于溫差電堆傳感器15的視角，那么精確測(cè)量食物11的溫度就會(huì)相當(dāng)困難。因此，一個(gè)溫度探測(cè)位置驅(qū)動(dòng)器16，例如步進(jìn)電機(jī)，與該具有狹窄視角的溫差電堆傳感器15相連，以通過往復(fù)移動(dòng)溫差電堆傳感器15來改變溫差電堆傳感器15的溫度測(cè)量范圍。
圖2描述了當(dāng)改變溫度測(cè)量范圍時(shí)確定食物位置的一個(gè)方法。如使用者放置食物11于一個(gè)微波爐的加熱室10的中央的轉(zhuǎn)臺(tái)12上并選擇一烹調(diào)開始按鈕，則食物溫度探測(cè)和冷卻風(fēng)扇控制器20感測(cè)這個(gè)信號(hào)，并提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)確定器21的各個(gè)部分。如果接收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)的確定器21通過用加熱驅(qū)動(dòng)器14控制加熱器13來產(chǎn)生微波，在加熱室10內(nèi)的轉(zhuǎn)臺(tái)12就轉(zhuǎn)動(dòng)起來，并且放置在轉(zhuǎn)臺(tái)12上的食物11也跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來。如果轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)，則確定器21就驅(qū)動(dòng)溫差電堆傳感器15和溫度測(cè)量位置驅(qū)動(dòng)器16相繼工作起來。當(dāng)通過驅(qū)動(dòng)溫度測(cè)量位置驅(qū)動(dòng)器16來改變溫差電堆傳感器15的位置時(shí)，溫差電堆傳感器15就測(cè)量其溫度。當(dāng)采用把溫差電堆傳感器15的一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)分成8部分的步進(jìn)電機(jī)時(shí)，根據(jù)溫差電堆傳感器15的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的溫度測(cè)量區(qū)域顯示在圖2中。
當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一次，溫差電堆傳感器15就重復(fù)其往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)12上的所有區(qū)域測(cè)量溫度。假定溫差電堆傳感器15的一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)被分成8部分并且當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一次時(shí)溫差電堆傳感器15往復(fù)運(yùn)動(dòng)10次，那么轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一次期間測(cè)出的溫度數(shù)據(jù)的數(shù)目是80個(gè)，通過將測(cè)到的80個(gè)溫度數(shù)據(jù)加到對(duì)應(yīng)于這些溫度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)臺(tái)12的位置數(shù)據(jù)上而得到的160個(gè)數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存在一存儲(chǔ)器中。如果溫差電堆傳感器15測(cè)量到的轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)兩次的溫度數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)臺(tái)12的位置數(shù)據(jù)被儲(chǔ)存起來，并且將第一次轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)得數(shù)據(jù)與第二次轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，就可以看到轉(zhuǎn)臺(tái)12的一個(gè)溫度分布。如果轉(zhuǎn)臺(tái)12上有某一個(gè)部位，在該處在轉(zhuǎn)臺(tái)12第二次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)測(cè)得的溫度相對(duì)于第一次有明顯的增加，由此可以判斷食物11位于溫度升高的部位。食物11的數(shù)量可以從轉(zhuǎn)臺(tái)12上溫度升高部位的轉(zhuǎn)臺(tái)12的位置數(shù)據(jù)中獲知。
這樣，如果食物11的位置可由利用步進(jìn)電機(jī)使溫差電堆傳感器15連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)和其相應(yīng)的轉(zhuǎn)臺(tái)12的位置數(shù)據(jù)中探測(cè)到，則溫度探測(cè)位置驅(qū)動(dòng)器16把溫差電堆傳感器15固定在食物11的位置上。因此，對(duì)每次轉(zhuǎn)動(dòng)的食物11的溫度都可被測(cè)量出來。溫差電堆傳感器15探測(cè)食物11的溫度并把該溫度轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。轉(zhuǎn)換的信號(hào)被送至食物溫度探測(cè)和冷卻風(fēng)扇控制器20。食物溫度探測(cè)和冷卻風(fēng)扇控制器20對(duì)食物11的溫度進(jìn)行平均，把平均溫度轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓，并把這個(gè)電壓供給到確定器21。確定器21根據(jù)食物11的溫度計(jì)算加熱時(shí)間，并根據(jù)這個(gè)加熱時(shí)間來控制加熱器13以便完成整個(gè)自動(dòng)烹調(diào)過程。隨著時(shí)間的流逝，如冷卻風(fēng)扇19變熱了，食物溫度探測(cè)和冷卻電扇控制器20產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，用來冷卻冷卻風(fēng)扇19。
如上所述，在這個(gè)利用溫差電堆傳感器15來測(cè)量食物11的溫度的方法中，具有狹窄視角的傳感器15的視角指向轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣，并且食物11的位置是利用例如步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器16通過在如圖2所示的某一個(gè)角度往復(fù)運(yùn)動(dòng)溫差電堆傳感器15來進(jìn)行搜索的。食物11的溫度可以通過將溫差電堆傳感器15的視域固定在食物11的位置上，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)12的每次轉(zhuǎn)動(dòng)來測(cè)量。
然而，為了使溫差電堆傳感器15精確測(cè)量任何物體的溫度，如果要測(cè)量的物體的紅外線投射到傳感器15上的時(shí)間至少為0.25秒或更大，則當(dāng)移動(dòng)傳感器15的溫度測(cè)量區(qū)域時(shí)傳感器15的視角在每一個(gè)測(cè)量區(qū)域停留的時(shí)間應(yīng)該超過最小值0.25秒。
如果傳感器15的視域?qū)τ谵D(zhuǎn)臺(tái)12的半徑被分成8部分，轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)一圈時(shí)間為10秒，并且傳感器15的一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度被調(diào)整為使傳感器15的視角停留在每一個(gè)視域的時(shí)間為0.25秒，則根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)12的轉(zhuǎn)動(dòng)的溫度測(cè)量位置和傳感器15的往復(fù)運(yùn)動(dòng)示于圖3中。
如果食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的(e)位置，轉(zhuǎn)臺(tái)12上溫度顯著變化的部位是，使用轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)兩次的溫度數(shù)據(jù)和使用其相應(yīng)的轉(zhuǎn)臺(tái)12的位置數(shù)據(jù)探測(cè)到的第七和第十區(qū)域。在這種情況下，盡管食物11位于(d)和(e)上，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心，由于傳感器15的第七和第十的溫度測(cè)量區(qū)域主要與食物11相接觸，所以位于(d)和(e)處的食物11被錯(cuò)誤地判定為位于位置(c)。因此，由于溫度測(cè)量位置驅(qū)動(dòng)器16受到控制使傳感器的視角指向轉(zhuǎn)臺(tái)12的(c)位置，食物11以比期望的溫度要高得多的溫度受到烹調(diào)。換句話說，傳感器15利用例如步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器16進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且食物11的位置和數(shù)量可以通過改變傳感器15的測(cè)量區(qū)域被確定出來。因此，由于沒有考慮傳感器15的時(shí)間響應(yīng)特性和轉(zhuǎn)臺(tái)12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，很難把這個(gè)方法應(yīng)用到微波爐上。
當(dāng)在利用例如步進(jìn)電機(jī)的溫度探測(cè)位置驅(qū)動(dòng)器使傳感器連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)來測(cè)量食物的溫度時(shí)，其感測(cè)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，并且該感測(cè)單元的成本由于用了步進(jìn)電機(jī)而上升。因此，應(yīng)用溫差電堆紅外線傳感器于微波爐上并非易事。當(dāng)傳感器在驅(qū)動(dòng)器如步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，感測(cè)的移動(dòng)結(jié)構(gòu)變得困難，并且由于傳感器的移動(dòng)產(chǎn)生噪音，結(jié)果產(chǎn)生感測(cè)錯(cuò)誤。
因而，本發(fā)明致力這樣一種利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置和方法，它實(shí)質(zhì)上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和不足帶來的上述一個(gè)或更多的問題。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)利用溫差電堆傳感器將食物烹調(diào)到期望的溫度的溫度測(cè)量裝置和方法。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明的目的和別的優(yōu)點(diǎn)是通過說明書、權(quán)利要求和附圖中描述的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和達(dá)到的。
為實(shí)現(xiàn)上述目的和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置包括位于加熱室中央的一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)，用于把食物放在其上；用于感測(cè)加熱室內(nèi)的食物輻射出來的紅外線的感測(cè)電路；一個(gè)利用該感測(cè)電路傳送過來的數(shù)據(jù)來控制每個(gè)部分以便適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行烹調(diào)的控制電路；一個(gè)反射鏡調(diào)節(jié)電路，用于根據(jù)由控制電路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過觀察放在轉(zhuǎn)臺(tái)上的食物位置來調(diào)節(jié)平面反射鏡；一個(gè)加熱驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)控制電路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生電磁度的方式加熱食物；一個(gè)食物溫度估算電路，用于在由于食物的數(shù)量太少而感測(cè)不到食物的溫度時(shí)，通過估算食物溫度來適當(dāng)?shù)乜刂剖澄锏臏囟取?br> 在另一方面，本發(fā)明的利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的方法包括以下步驟在烹調(diào)開始時(shí)初始化用來確定食物位置的參數(shù)；把經(jīng)由溫差電堆傳感器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的傳感器輸出電壓轉(zhuǎn)換成溫度；在烹調(diào)后計(jì)算所耗時(shí)間，如果烹調(diào)時(shí)間在第一個(gè)間隔內(nèi)，關(guān)閉一螺線管，并計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)的中心的溫度變化；如果烹調(diào)時(shí)間在第二個(gè)間隔內(nèi)，接通該螺線管，并計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的溫度變化；如果烹調(diào)時(shí)間落在第三個(gè)間隔內(nèi)，將食物的溫度和轉(zhuǎn)臺(tái)的溫度進(jìn)行比較；如果食物的溫度比轉(zhuǎn)臺(tái)的溫度高，利用測(cè)量到的溫度變化來檢查食物是位于轉(zhuǎn)臺(tái)的中央還是轉(zhuǎn)臺(tái)的邊上。
可以理解，前面的一般性描述和下面的詳細(xì)描述都是示例性的和解釋性的。本發(fā)明范圍由所附權(quán)利要求書來限定。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)描述。
圖1是一個(gè)常規(guī)的利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量裝置的方框圖。
圖2示出了當(dāng)溫差電堆傳感器在轉(zhuǎn)臺(tái)上往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)在搜索食物位置過程中的一個(gè)溫度測(cè)量區(qū)域。
圖3示出了使用溫差電堆傳感器的感測(cè)區(qū)域發(fā)生變化時(shí)的一個(gè)實(shí)際的感測(cè)區(qū)域。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置的一個(gè)方框圖。
圖5示出了示于圖4中的一個(gè)平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)例子。
圖6示出了示于圖4中的根據(jù)平面反射鏡的位置的溫度測(cè)量區(qū)域。
圖7示出了示于圖4中的根據(jù)平面反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角的溫差電堆傳感器的溫度感測(cè)區(qū)域。
圖8示出了當(dāng)微波爐的高度為23cm時(shí)，溫差電堆傳感器的感測(cè)區(qū)域的移動(dòng)距離。
圖9是示于圖5中的平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器的一個(gè)電路圖。
圖10示出了示于圖4中的一個(gè)平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)例子。
圖11是一個(gè)示于圖10的一個(gè)平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器的電路圖。
圖12示出了示于圖4的一個(gè)平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器的又一例子。
圖13示出了根據(jù)示于圖10的平面反射鏡的位置的一個(gè)溫度測(cè)量區(qū)域。
圖14示出了用于描述觀察食物位置的基本原理的食物和轉(zhuǎn)臺(tái)的溫度變化特性。
圖15是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明用來感測(cè)食物位置的定時(shí)圖。
圖16a和16b是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的過程的流程圖。
圖17a，17b和17c示出了當(dāng)食物位于轉(zhuǎn)臺(tái)的邊緣時(shí)傳感器的輸出變化圖，其中圖17a是當(dāng)食物初始溫度比轉(zhuǎn)臺(tái)溫度低時(shí)的情況，圖17b是當(dāng)食物初始溫度比轉(zhuǎn)臺(tái)溫度高時(shí)的情況，圖17c示出了根據(jù)位于轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的食物取樣時(shí)間的傳感器輸出變化圖。
圖18示出了位于感測(cè)區(qū)域的食物的形狀。
圖19示出了一個(gè)根據(jù)少量食物的位置在傳感器中輸出中的變化。
圖20示出了觀察食物位置的定時(shí)圖。
參見圖4，示出了一個(gè)利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置。其中，轉(zhuǎn)臺(tái)12位于加熱室10的中央并用來把食物放置其上。感測(cè)電路100感測(cè)自加熱室10內(nèi)的食物11輻射出來的紅外線?？刂齐娐?00利用感測(cè)電路100傳送過來的數(shù)據(jù)來控制各個(gè)部分以便適當(dāng)?shù)嘏胝{(diào)食物；反射鏡調(diào)節(jié)電路300根據(jù)控制電路200產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，通過觀察放置在轉(zhuǎn)臺(tái)12上的食物11的位置來調(diào)節(jié)平面反射鏡37；加熱驅(qū)動(dòng)電路400根據(jù)控制電路200產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過產(chǎn)生電磁波來加熱食物11；食物溫度估算器44，當(dāng)由于食物的數(shù)量11少以致感測(cè)不到食物11的溫度時(shí)，通過估算食物溫度來恰當(dāng)?shù)乜刂剖澄?1的溫度。
感測(cè)電路100包括一個(gè)聚光器33，該聚光器由一個(gè)凸透鏡或一個(gè)凹反射鏡組成用來會(huì)聚加熱室10內(nèi)食物11輻射出來的紅外線；及一個(gè)溫差電堆傳感器34，用來感測(cè)聚光器33傳送過來的紅外線。把感測(cè)的紅外線轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓。
控制電路200包括一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器35，用來把來自于溫差電堆傳感器34的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；一個(gè)微處理器36，用于利用從模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器35傳送的數(shù)據(jù)控制各個(gè)部分以便適當(dāng)?shù)嘏胝{(diào)食物；以及一個(gè)噪音甄別器43，用來把微處理器36傳輸來的感測(cè)值同電噪音甄別開。
反射鏡調(diào)節(jié)電路300具有平面反射鏡37，用來改變從食物11輻射出來的紅外線的路徑，并投射到聚光器33上；一個(gè)平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38用來驅(qū)動(dòng)該平面反射鏡37；一個(gè)食物位置確定器39，用于從微處理器36傳送的每個(gè)感測(cè)區(qū)域的溫度變化數(shù)據(jù)來判斷食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊上還是中央；和一個(gè)平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器40，用來控制電源的供給以便根據(jù)由食物位置確定器39感測(cè)的食物11的位置來調(diào)節(jié)平面反射鏡37的位置。
加熱驅(qū)動(dòng)電路400包括一個(gè)加熱器41，用來產(chǎn)生電磁波進(jìn)入加熱室10內(nèi)；和一個(gè)加熱驅(qū)動(dòng)器42，用來控制加熱器41的驅(qū)動(dòng)。
在操作中，如果使用者把食物11放置在位于加熱室10的中央的轉(zhuǎn)臺(tái)上，并選擇一烹調(diào)啟動(dòng)按鈕，微處理器36感測(cè)到該操作并經(jīng)由加熱驅(qū)動(dòng)器42驅(qū)動(dòng)加熱器41。如果加熱器41被驅(qū)動(dòng)并產(chǎn)生電磁波進(jìn)入加熱室10，則轉(zhuǎn)臺(tái)12開始轉(zhuǎn)動(dòng)并且食物11跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)食物11被烹調(diào)，從食物11輻射出紅外線并經(jīng)由一個(gè)紅外透射孔投射到聚光器33上。在這種情況，平面反射鏡37改變紅外線的路徑以便紅外線投射到聚光器33上。由凸透鏡或凹面反射鏡組成的聚光器33會(huì)聚這些紅外線，并把會(huì)聚過的紅外線提供給溫差電堆傳感器34。聚光器33使溫差電堆傳感器34的視角變窄并提高其輸出電壓。溫差電堆傳感器34把紅外線轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于一個(gè)模擬電壓值的信號(hào)并把這個(gè)轉(zhuǎn)換過的信號(hào)提供給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器35。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器35把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字并把數(shù)據(jù)提供給微處理器36。如果微處理器把來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器35的數(shù)據(jù)提供給噪音甄別器43，噪音甄別器43檢測(cè)這個(gè)數(shù)據(jù)是否是噪聲，如果該數(shù)據(jù)是噪聲，那么噪聲甄別器43就不產(chǎn)生數(shù)據(jù)；如果不是噪聲，噪聲甄別器43就把該數(shù)據(jù)提供給加熱驅(qū)動(dòng)器42和食物溫度估算器44。加熱驅(qū)動(dòng)器42繼續(xù)控制加熱器41，因此產(chǎn)生電磁波進(jìn)入加熱室10。當(dāng)食物11遠(yuǎn)離溫差電堆傳感器34時(shí)，食物溫度估算器44估算出食物11的溫度。食物11的位置由食物位置識(shí)別器39感測(cè)。食物位置識(shí)別器39根據(jù)感測(cè)的食物11的位置把一個(gè)控制信號(hào)提供給平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器40。為了測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度，微處理器36產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)用來改變平面反射鏡37的位置，在轉(zhuǎn)臺(tái)12上食物11是根據(jù)聚光器33的位置和平面反射鏡37來定位的。那么，溫差電堆傳感器有能力在其中測(cè)量溫度的區(qū)域根據(jù)平面反射鏡37的位置而變化。也就是說，平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38依據(jù)食物11的位置調(diào)節(jié)平面反射鏡37以便使其指向轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央或邊緣上。
如圖5所示平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)鐵板47，它與平面反射鏡37連為一體以便溫差電堆傳感器34測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)12的期望位置的溫度；一個(gè)彈簧片46，用來支持驅(qū)動(dòng)鐵板47；和一個(gè)第一螺線管49用來移動(dòng)驅(qū)動(dòng)鐵板47。
在操作中，如果平面反射鏡37位于如圖6所示的A處，那么溫差電堆傳感器34就能測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的溫度。如果平面反射鏡37位于B處，那么就能測(cè)量到轉(zhuǎn)臺(tái)12邊緣上的溫度。如果微處理器36通過食物位置識(shí)別器39把控制信號(hào)供給平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器40，則從平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器40把電源加給平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38上的第一螺線管49。因此，在第一螺線管49周圍就產(chǎn)生磁場(chǎng)，與平面反射鏡37連為一體的驅(qū)動(dòng)鐵板47受磁力作用貼住第一螺線管49。在這種情形下，平面反射鏡37位于B處，如圖6所示，由轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣輻射出來的紅外線入射在溫差電堆傳感器34上。溫差電堆傳感器34就能測(cè)量食物11的邊緣上的溫度。
如果電源停止供給，驅(qū)動(dòng)鐵板47在彈簧片46的恢復(fù)力作用下恢復(fù)到原始位置。當(dāng)平面反射鏡37在原始位置時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)限制板51的長度被確定用來對(duì)位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的溫差電堆傳感器34的感測(cè)區(qū)域定位。平面反射鏡37位于A處，轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的紅外線入射到溫差電堆傳感器34上。因此，可以測(cè)量到轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的溫度。即，如果沒有給平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38上的第一螺線管加電源，轉(zhuǎn)動(dòng)限制板51限制平面反射鏡37的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。此外，這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)限制板51限制可以被溫差電堆傳感器34感測(cè)到的轉(zhuǎn)臺(tái)12的移動(dòng)距離。溫差電堆傳感器34的溫度傳感區(qū)域依照平面反射鏡37的轉(zhuǎn)動(dòng)角度而運(yùn)動(dòng)。正如圖7所指示出，平面反射鏡37的一個(gè)旋轉(zhuǎn)角α和溫差電堆傳感器34的感測(cè)區(qū)域的移動(dòng)距離d有如下的關(guān)系。
θ＝2*α，d＝tan(θ)當(dāng)微波爐的加熱室10的高度是23cm時(shí)，根據(jù)平面反射鏡37的轉(zhuǎn)動(dòng)角α的溫差電堆傳感器34的移動(dòng)距離如圖8所示。如果平面反射鏡37的轉(zhuǎn)動(dòng)角為5°，溫差電堆傳感器34的溫度測(cè)量區(qū)域移動(dòng)4cm。如果平面反射鏡37轉(zhuǎn)動(dòng)7.5°和10°，溫差電堆傳感器34的溫度測(cè)量區(qū)域分別移動(dòng)6.16cm和8.37cm。
正如圖9所示，平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器40包括一個(gè)電源開關(guān)電路40a，用于根據(jù)微處理器36為了驅(qū)動(dòng)平面反射鏡37而產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來提供或切斷送給第一螺線管49的電源。那就是說，如果微處理器36產(chǎn)生一個(gè)5V的高電平，電源開關(guān)電路40a的晶體管Q1接通并對(duì)地旁路，另一個(gè)晶體管Q2接通并把電源加給第一螺線管49。如果微處理器36產(chǎn)生一個(gè)0V的低電平，電源開關(guān)電路40a的晶體管Q1斷開，電流不流入晶體管Q2的基極，因此，晶體管Q2斷開。結(jié)果，沒有電源供給第一螺線管49，溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的溫度。
如果烹調(diào)開始，食物位置識(shí)別器39根據(jù)由轉(zhuǎn)臺(tái)12的轉(zhuǎn)動(dòng)引起的每個(gè)感測(cè)區(qū)域的溫度變化數(shù)據(jù)，判斷食物11是位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央還是邊緣上。如果食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊上，微處理器36固定地產(chǎn)生5V的高電平以便對(duì)平面反射器驅(qū)動(dòng)控制器40進(jìn)行操作。產(chǎn)生的電壓促使平面反射鏡37固定地指向轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣。如果食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央，微處理器36固定地產(chǎn)生0V的低電平，因此，第一螺線管49不動(dòng)作，平面反射鏡37固定地指向轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央。如果轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)，溫差電堆傳感器34的輸出振蕩變化。如果轉(zhuǎn)臺(tái)12每10秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)一次，食物11的溫度只有當(dāng)食物11在溫差電堆傳感器34周圍時(shí)才被感測(cè)到。由于當(dāng)食物11的數(shù)量少時(shí)在10秒期間內(nèi)溫度可以有一個(gè)突然的升高，溫度估算器44即使在食物11遠(yuǎn)離溫差電堆傳感器34時(shí)也要估算食物11的溫度，從而適當(dāng)?shù)乜刂剖澄?1的溫度。
由于微波爐利用高輸出的電磁波，即微波來烹調(diào)食物，并且溫差電堆傳感器34產(chǎn)生一個(gè)微弱電壓，在溫差電堆傳感器34輸出中產(chǎn)生由電磁波引起的噪聲。噪聲甄別器43判斷自模數(shù)轉(zhuǎn)換器35傳來的信號(hào)是否是噪聲。噪聲以這種形式出現(xiàn)，當(dāng)食物11被加熱器41加熱時(shí)，食物11的溫度一直上升，或通過加熱器41的開/關(guān)產(chǎn)生振蕩，或當(dāng)沒有被加熱器41驅(qū)動(dòng)時(shí)溫度一直下降。
圖10示出了如圖4所指出的平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38的又一個(gè)例子。驅(qū)動(dòng)鐵板47與平面反射鏡37連為一體，彈簧片46支持著驅(qū)動(dòng)鐵板47。第一螺線管49使驅(qū)動(dòng)鐵板47移動(dòng)，并有一個(gè)鐵芯48可在其內(nèi)左右移動(dòng)。一個(gè)第二螺線管49a調(diào)節(jié)第一螺線管49內(nèi)的鐵芯48的運(yùn)動(dòng)。第一和第二螺線管49和49a設(shè)計(jì)為在通電時(shí)彼此以相同極性相對(duì)。
圖11示出了如圖10所指出的平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器40。如果微處理器36通過輸出端P1和P2把0V低電平施加給開關(guān)電路40b，由于電流沒有流過晶體管Q1和Q2的基極，晶體管Q1和Q2斷開。因此，電源沒有加到第一螺線管49和第二螺線管49a，與驅(qū)動(dòng)鐵板47連為一體的平面反射鏡37指向轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心。如圖13所指的A處，溫差電堆傳感器34測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心的溫度。如果微處理器36僅通過輸出端P1產(chǎn)生5V的高電平，那么晶體管Q1接通，如圖10所示的第一開關(guān)SW1處于接通狀態(tài)。晶體管Q2斷開，如圖10所示的第二開關(guān)SW2處于斷開狀態(tài)。在第一螺線管49內(nèi)的鐵芯48朝著第二螺線管49a的鐵芯運(yùn)動(dòng)，并且與平面反射鏡37連為一體的驅(qū)動(dòng)鐵板47貼附住第一螺線管49的鐵芯48。因此，平面反射鏡37位于圖13所示的C處，并且溫差電堆傳感器34測(cè)出轉(zhuǎn)臺(tái)12的更邊緣處的溫度。如果微處理器36通過輸出端P1和P2產(chǎn)生5V高電平，那么開關(guān)電路40b的晶體管Q1和Q2均接通，圖10所示的第一和第二開關(guān)SW1才SW2均處于接通狀態(tài)。在這樣情況下，第一和第二螺線管49和49a以相反極性產(chǎn)生磁場(chǎng)。第一螺線管49的鐵芯48被從第二螺線管49a排斥開，平面反射鏡37位于圖13所示的B處。因此，溫差電堆傳感器34測(cè)量出轉(zhuǎn)臺(tái)12上稍微偏離中央的區(qū)域的溫度。
圖12還示出了如圖4所示的平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38的又一個(gè)例子。平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38包括一個(gè)永久磁鐵52，它與平面反射鏡37連為一體；和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸53，它用來支撐永久磁鐵52。永久磁鐵52的極性與把電源加到第一螺線管49時(shí)第一螺線管的極性相同，當(dāng)使用彈簧片46以便控制平面反射鏡37的位置時(shí)，彈簧片的彈性可以依第一螺線管49的反復(fù)開/關(guān)而變化。為了克服溫差電堆傳感器34的可靠性變差，永久磁鐵52用來延長溫差電堆傳感器34的壽命，并提高它的可靠性。
在操作中，如果電源沒有加到第一螺線管49，永久磁鐵52通過與第一螺線管49連為一體的鐵芯48吸附在第一螺線管49上。平面反射鏡37指向轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣，溫差電堆傳感器34測(cè)出轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的溫度。如果第一螺線管49加上電源，第一螺線管49的與永久磁鐵52相同的極性出現(xiàn)在與永久磁鐵相反的方向。永久磁鐵52與第一螺線管49相分開，且與永久磁鐵52連為一體的平面反射鏡指向轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央。溫差電堆傳感器34測(cè)量出轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的溫度。
圖14示出了食物11和轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度變化特性，也就是示出了當(dāng)食物11在微波爐內(nèi)被磁控管加熱時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)12和食物11的溫度變化曲線。正如圖14所示，當(dāng)加熱食物11時(shí)，食物11的溫度上升要比轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度上升快。因此，食物11的位置可以通過利用食物11和轉(zhuǎn)臺(tái)12之間的溫度升高的差異來檢測(cè)出來。
在圖15中示出了判斷食物11在轉(zhuǎn)臺(tái)12上的位置的定時(shí)圖。在圖15中，tp為溫差電堆傳感器34交替感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央和邊緣的感測(cè)時(shí)間周期，j表示開始烹調(diào)后所經(jīng)歷的時(shí)間即烹調(diào)啟始經(jīng)歷時(shí)間，k是從j減去j被tp除所得的商的一個(gè)數(shù)值。時(shí)間R1是k0和k1之間的一個(gè)感測(cè)范圍，用來感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的溫度。時(shí)間R2是在第一和第二間隔k1和12之間的感測(cè)范圍，用來感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12邊緣的溫度。最小經(jīng)歷時(shí)間tc表示烹調(diào)之后執(zhí)行一個(gè)食物位置決定算法所需的最小時(shí)間。第三間隔k3是周來根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央和邊緣的溫度數(shù)據(jù)判斷食物11的位置和通過操作平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38上的第一螺線管49來決定溫差電堆傳感器34的感測(cè)區(qū)域。感測(cè)周期tp設(shè)置成兩倍于轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間。如果轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間為10秒，感測(cè)周期tp就是20秒。第一時(shí)間間隔k1用來設(shè)置一個(gè)時(shí)間，該時(shí)間能夠用溫差電堆傳感器34來充分地識(shí)別轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的溫度變化。當(dāng)食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央時(shí)，溫差電堆傳感器34的輸出并不振蕩并且理想地一直上升。因此，第一時(shí)間間隔k1設(shè)置成短于轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間，即，例如5秒。第二時(shí)間間隔k2設(shè)置成轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間，以便可以用溫差電堆傳感器34充分地感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12邊緣上的溫度變化。如果轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間為10秒，那么第二時(shí)間間隔12設(shè)置為10秒。第三時(shí)間間隔k3介于第二時(shí)間間隔k2和感測(cè)周期時(shí)間tp之間。如果傳感周期tp為20秒，第二時(shí)間間隔k2為15秒，則第三時(shí)間間隔k3設(shè)置為15秒和20秒之間的一個(gè)值。最小經(jīng)歷時(shí)間tc設(shè)置為少于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央和邊緣的交替感測(cè)周期時(shí)間tp的兩倍的值。例如，感測(cè)周期tp為20秒，k1為5秒，k2為15秒，k3為18秒，最小經(jīng)歷時(shí)間Tc介于35(＝tp+k2)秒和38(＝tp+k3)秒之間。
基于上述參數(shù)和時(shí)間感測(cè)食物11的位置的過程表示在圖16a和16b中。如果使用者選擇一個(gè)烹調(diào)啟始按鈕，微處理器36初始化這些參數(shù)以便識(shí)別食物11的位置(步驟S101)。微處理器36關(guān)閉平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38上的第一螺線管49并同時(shí)對(duì)加熱器41如磁控管進(jìn)行操作。加熱器41進(jìn)行工作，轉(zhuǎn)臺(tái)12上的食物11被加熱。從食物11輻射出來的紅外線被加至聚光器33，經(jīng)由溫差電堆傳感器34和模數(shù)轉(zhuǎn)換器35產(chǎn)生的傳感器輸出電壓被轉(zhuǎn)換成當(dāng)前溫度T(步驟S102)。利用儲(chǔ)存在微處理器36內(nèi)一存儲(chǔ)器中的感測(cè)周期tp從烹調(diào)啟始?xì)v時(shí)間j可以計(jì)算出參數(shù)K(＝j(luò)-j/tp)(步驟S103)。進(jìn)行檢查以便判斷參數(shù)標(biāo)識(shí)是否是0(步驟S104)。如果該標(biāo)識(shí)是1，食物11被判斷為處于位置被感測(cè)狀態(tài)并執(zhí)行加熱控制算法(步驟S105)。如果該標(biāo)識(shí)為0，同檢查參數(shù)k是否落入第一時(shí)間間隔k1內(nèi)(步驟S106)。如果參數(shù)k落在第一時(shí)間間隔k1內(nèi)，換句話說，如果參數(shù)k落在時(shí)間R1中，第一螺線管49關(guān)閉，轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的溫度被感測(cè)(步驟S107)。在時(shí)間R1的最小溫度TCmin和最大溫度TCmax被計(jì)算出來(步驟S108-S111)。計(jì)算所得的最大溫度Tcmax與存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中的最大TpCmax之間的差值TC被計(jì)算出來(步驟S112)。
如果參數(shù)k落在第一間隔k1和第二間隔k2之間(步驟S113)，換句話說，參數(shù)k落在時(shí)間R2中，第一螺線管49處于接通狀態(tài)，轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣的溫度被感測(cè)(步驟S114)。在時(shí)間R2的最小溫度TSmin和最大溫度TSmax被計(jì)算出來(步驟S115-S118)。計(jì)算所得的最大溫度TSmax與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的最大溫度TpSmax之間的差值TS被計(jì)算出來，并計(jì)算出最大溫度值TSmax和最小溫度值TSmin之間的差值TsV(步驟S119和S120)。最大溫度值TpCmax和TpSmax作為前面一感測(cè)周期tp中的最大溫度值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(步驟S121)。
如果參數(shù)k是第三時(shí)間間隔k3，則檢查烹調(diào)啟始經(jīng)歷時(shí)間j是否大于儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的最小經(jīng)歷時(shí)間TC。如果是，判斷食物11的位置。為了判斷食物11的位置，把食物11的溫度與轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度進(jìn)行比較，并檢查食物11的溫度是否高于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度。只有當(dāng)食物11的溫度比轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度高之后，才判斷食物11的位置。
正如圖17b所示，如果食物11的初始溫度與轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度相當(dāng)或高于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度，傳感器輸出的振蕩寬度隨著烹調(diào)時(shí)間的流逝而增加，如果食物11的初始溫度低于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度，傳感器輸出的振蕩寬度減少，直到轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度與食物11的溫度相當(dāng)并接著振蕩寬度再次增大，如圖17a所示。因此，振蕩寬度的增大/減小可以通過比較TSV和TPSV得知(這里TPSV是前一個(gè)感測(cè)周期時(shí)間中的TSV(＝TSmax-TSmin))，并且通過這種振蕩寬度的增加/減小來判斷食物11的位置是否可以在當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行感測(cè)。如果食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心，傳感器輸出幾乎不振蕩。因此，食物11是否位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央可以通過比較當(dāng)前的最大溫度值和最小溫度值間的差值TSV和前一個(gè)感測(cè)周期時(shí)間內(nèi)的最大溫度值和最溫度值的差值TPSV來得知。
因此，TSV與Tpsv進(jìn)行比較(步驟S125)。如果TSV大于TPSV，可以判斷食物11的溫度高于或相當(dāng)于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度。將在溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心時(shí)的最大溫度的變化量TC和在溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣時(shí)的最大溫度的變化量TC之間的差值與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器的一個(gè)常數(shù)C1進(jìn)行比較(步驟S127)，如果最大溫度變化量之間的差值(＝TC-TS)大于常數(shù)C1，由于在轉(zhuǎn)臺(tái)12中央的溫度變化量大，可以判斷出食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央。第一螺線管49處于關(guān)閉狀態(tài)，并且溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央(步驟S128)。如果最大溫度變化量間的差值(TC-TS)小于常數(shù)C1，因?yàn)檗D(zhuǎn)臺(tái)邊緣上的溫度變化量大，可以判斷出食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣上。第一螺線管49處于接通狀態(tài)，溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣(步驟S129)。
存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)C1的理想值是1，然而，如果食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣上，并且食物11的溫度的取樣時(shí)間不是足夠小，則食物11的最大溫度值可能沒有被準(zhǔn)確地被感測(cè)，正如圖17c所示。在優(yōu)選實(shí)施例中，常數(shù)C1設(shè)置成0.1。
如果TSV低于TPSV，這種情形是在位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣的食物11的當(dāng)前溫度低于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度的時(shí)候，或者是在位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的食物11有不規(guī)則形狀或有一個(gè)微小的感測(cè)錯(cuò)誤的時(shí)候。為了分清這兩種情形，將TpSmax與TSmin+C3進(jìn)行比較，C3是一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的常數(shù)。因?yàn)門pSmax是前一個(gè)傳感周期時(shí)間中轉(zhuǎn)臺(tái)12邊緣的最大溫度值，TSmax是當(dāng)前的感測(cè)周期時(shí)間中轉(zhuǎn)臺(tái)12邊緣的最大溫度值，所以如果食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央，溫差電堆傳感器34的輸出沒有振蕩并且理想地一直上升。因此，TSmin總是大于TpSmax。
然而，即使食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央，當(dāng)溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣時(shí)，傳感器的輸出隨著一個(gè)微小的傳感位置變化而振蕩?？紤]到這種振蕩因素，常數(shù)C3設(shè)置為3。
如果TpSmax大于TSmin+C3，可以判斷食物11的溫度低于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度。只有在食物11的溫度高于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度之后才判斷食物11的位置。如果TpSmax小于TSmin+C3，可以判斷出食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心。那么第一螺線管49處于關(guān)閉，轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心溫度被感測(cè)(步驟S130)。
如果判斷了食物11的位置，則參數(shù)標(biāo)識(shí)被設(shè)置成1以便不執(zhí)行食物位置決定算法(步驟S132)。
總之，在轉(zhuǎn)臺(tái)12上的食物11通過加熱器41的工作被加熱，并且從食物11輻射出來的紅外線被加至聚光器33。通過溫差電堆傳感器34和模數(shù)轉(zhuǎn)換器35產(chǎn)生的傳感器輸出電壓被轉(zhuǎn)換成當(dāng)前溫度T。利用儲(chǔ)存在微處理器36內(nèi)存儲(chǔ)器中的傳感周期時(shí)間tp從烹調(diào)啟始經(jīng)歷時(shí)間j計(jì)算出參數(shù)k(＝j(luò)-j/tp)，并且檢查該參數(shù)標(biāo)識(shí)。如果該標(biāo)識(shí)為0，則檢查參數(shù)k。
如果參數(shù)k在第一間隔k1內(nèi)，第一螺線管49關(guān)閉，轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心的溫度被感測(cè)。在這個(gè)間隔中的最小溫度值TCmin和最大溫度值TCmax被計(jì)算出來。并計(jì)算出計(jì)算所得最大溫度值TCmax和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的最大溫度值TpCmax之間的差值TC(＝TCmax-TpCmax)。
如果參數(shù)k落在第一間隔k1和第二間隔k2之間，第一螺線管49接通，轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣上的溫度被感測(cè)。計(jì)算出在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的最小溫度值TSmin和最大溫度值TSmax。計(jì)算所得的最大溫度值TSmax和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的最大溫度值TpSmax之間的差值TS(＝TSmax-TpSmax)以及最大溫度值TSmax和最小溫度值TSmin之間的差值TSV(-TSmax-TSmin)被計(jì)算出來。
如果參數(shù)k是在第三間隔k3內(nèi)，且如果烹調(diào)啟始經(jīng)歷時(shí)間j大于儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的最小經(jīng)歷時(shí)間tc，則將當(dāng)前的最大溫度值和當(dāng)膠的最小溫度值之間的差值TSV與前一傳感周期時(shí)間的最大溫度值和最小溫度值之間的差值TPSV進(jìn)行比較。如果TSV大于TPSV，可以判斷出食物11的溫度高于或相當(dāng)于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度。將在溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心時(shí)的最大溫度變化量TC和在溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12邊緣時(shí)的最大溫度變化量TS之間的差值與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的C1進(jìn)行比較。如果差值(＝TC-TS)大于常數(shù)C1，判斷出食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央，第一螺線管49關(guān)閉并且溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央。如果差值(TC-TS)小于常數(shù)C1，判斷出食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣上，第一螺線管49接通并且溫差電堆傳感器34感測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣。
如果TSV低于TPSV，則比較TpSmax與TSmin+C3。如果TpSmax大于TSmin+C3，判斷出食物11的溫度低于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度。直到食物11的溫度高于轉(zhuǎn)臺(tái)12的溫度之后才判斷食物11的位置。如果TpSmax小于TSmin+C3，判斷出食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央。則第一螺線管49關(guān)閉，轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央的溫度被感測(cè)。如果對(duì)食物11的位置作出了判斷，參數(shù)標(biāo)識(shí)被設(shè)置為1從而不執(zhí)行食物位置決定算法。
如果食物11的位置被觀測(cè)到，食物位置標(biāo)識(shí)器39通過平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器40把驅(qū)動(dòng)信號(hào)加給平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38。平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器38驅(qū)動(dòng)和將反射鏡37固定在食物11的位置上。如果食物11輻射出來的紅外線通過平面反射鏡37入射到聚光器33上，聚光器33會(huì)聚這些紅外線并把紅外線傳送給溫差電堆傳感器34。到此，完成了如上所述的操作。
識(shí)別食物位置的另一個(gè)例子顯示在圖18，19，和20中。
關(guān)于圖18，參考符號(hào)A和B標(biāo)示出溫差電堆傳感器34的溫度感測(cè)區(qū)域，換句話說，表示當(dāng)平面反射鏡37位于示于圖6中的A和B點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度傳感區(qū)域。參考符號(hào)(a)，(b)，和(c)分別表示當(dāng)少量食物位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央、位于轉(zhuǎn)臺(tái)12中央和邊緣之間的一個(gè)區(qū)域、及位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣上。由于大量食物分布在轉(zhuǎn)臺(tái)上的寬的區(qū)域，食物位置識(shí)別器39精確度要求要小于測(cè)量食物11的溫度所要求的。但是少量食物的位置應(yīng)該被準(zhǔn)確地感測(cè)以便使溫差電堆傳感器34的感測(cè)區(qū)域等于食物11的位置。如果溫差電堆傳感器34的感測(cè)區(qū)域在A處，沒有傳感器輸出變化量。如果溫差電堆傳感器34的感測(cè)區(qū)域在B處，傳感器輸出隨食物11的位置而變化。
圖19示出傳感器的輸出隨少量食物的位置而變化的情況。隨著食物11接近轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央，振蕩寬度變大，正如圖中的(b)所示的。如果食物11變得遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)臺(tái)12的中心，振蕩寬度變小，如圖中的(c)所示。
通過溫差電堆傳感器34和模數(shù)轉(zhuǎn)換器35產(chǎn)生的傳感器輸出電壓被轉(zhuǎn)換成當(dāng)前溫度T。如果烹調(diào)時(shí)間是在圖20所示的t1和t2之間的一個(gè)時(shí)間間隔R1內(nèi)，微處理器36驅(qū)動(dòng)加熱器41并接通第一螺線管49以測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣溫度。測(cè)得的轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣溫度的最大值Tmax和最小值Tmin被計(jì)算出來。為了計(jì)算在間隔R3內(nèi)的傳感器輸出的振蕩寬度，利用儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的第一個(gè)參數(shù)k1計(jì)算出一個(gè)參數(shù)BB＝(Tmax-Tmin)*k1第一參數(shù)值k1是考慮到取樣時(shí)間和轉(zhuǎn)臺(tái)12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度而確定的。該第一參數(shù)值k1設(shè)置為一個(gè)足夠大的值，以使得隨著轉(zhuǎn)臺(tái)12的轉(zhuǎn)動(dòng)的傳感器輸出的微小振蕩并不引起參數(shù)B的改變；k1還被設(shè)置為一個(gè)足夠小的值，以便當(dāng)食物11和轉(zhuǎn)臺(tái)12之間的溫度差比較小時(shí)并不忽略傳感器輸出的振蕩。如果烹調(diào)時(shí)間是在t2和t3之間的一個(gè)時(shí)間間隔R2內(nèi)，加熱器41不被驅(qū)動(dòng)，并且第一螺線管49關(guān)閉以測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)12中央的溫度。測(cè)量到的轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央溫度的平均值TC被計(jì)算出來。如果烹調(diào)時(shí)間是在t3+td和t4+td之間的一個(gè)間隔R3內(nèi)，加熱器41不被驅(qū)動(dòng)，第一螺線管49接通以測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)12邊緣的溫度T1。緣溫度T1和中央溫度TC之差值大于參數(shù)B時(shí)的狀態(tài)的數(shù)目被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中作為控制參數(shù)Cnt。轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣溫度T1和中央溫度TC之間的差值的最大值Tdmax被計(jì)算出來。
如果最大值Tdmax大于第二參數(shù)值k2，則將控制參數(shù)Cnt同k5和k6進(jìn)行比較。如果控制參數(shù)Cnt是在k5和k6之間，第一螺線管49關(guān)閉以測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)12中央的溫度。如果不是，第一螺線管49接通以測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣溫度。在這種情況下，k5和k6與微處理器36的取樣時(shí)間和轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間有關(guān)。如果小量食物位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣，則食物的溫度感測(cè)時(shí)間比轉(zhuǎn)臺(tái)12旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間的一半還要短。例如，轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間為10秒，微處理器36的取樣時(shí)間為1秒，位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的邊緣的小量食物的溫度被感測(cè)的時(shí)間少于5秒。因此，k6設(shè)置為轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需時(shí)間的一半。即使食物11位于轉(zhuǎn)臺(tái)12的中央，傳感器輸出可能隨著食物11的形狀或品種不同引起微小振蕩。因此，k5應(yīng)考慮到微小振蕩而設(shè)置。如果轉(zhuǎn)臺(tái)12邊緣的溫度T1和中心溫度TC之間的差值的最大值Tdmax小于第二參數(shù)k2，則初始化值為0的時(shí)間td重新設(shè)置為k3，B重新設(shè)置為k4，和Cnt重新設(shè)置成0。時(shí)間td之后，間隔R3的一個(gè)算法被完成。
如上所述，轉(zhuǎn)臺(tái)上食物的位置可以用平面反射鏡精確地判斷出來，因此，食物被烹調(diào)到期望的溫度上。轉(zhuǎn)臺(tái)上小量食物的溫度也可以準(zhǔn)確地測(cè)量出來。通過使用平面反射鏡，微波爐的結(jié)構(gòu)可以簡單化，制造成本可以降下來。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以對(duì)本發(fā)明的溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置和方法進(jìn)行修改和變化，而不脫離本發(fā)明的精神與范圍。所附權(quán)利要求將這些修改和變化都覆蓋在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置，包括一個(gè)位于加熱室中央的轉(zhuǎn)臺(tái)，用來把食物放置其上；一個(gè)感測(cè)電路，用來感測(cè)所述加熱室內(nèi)的食物輻射出來的紅外線；一個(gè)控制電路，利用所述感測(cè)電路傳輸過來的數(shù)據(jù)來控制每個(gè)部分以便適當(dāng)?shù)嘏胝{(diào)食物；一個(gè)反射鏡調(diào)節(jié)電路，用于根據(jù)從所述控制電路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，通過觀測(cè)所述轉(zhuǎn)臺(tái)上食物的位置來調(diào)節(jié)平面反射鏡；一個(gè)加熱驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)從所述控制電路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過產(chǎn)生電磁波來加熱食物；及一個(gè)食物溫度估算電路，用于在由于食物的數(shù)量太少而不能感測(cè)到食物的溫度時(shí)，用估算食物的溫度的方法來適當(dāng)?shù)乜刂剖澄锏臏囟取?br> 2.如權(quán)利要求1所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述感測(cè)電路包括一個(gè)聚光器，用來會(huì)聚所述加熱室內(nèi)的食物輻射出來的紅外線；一個(gè)溫差電堆傳感器，用來感測(cè)從所述聚光器傳送過來的紅外線并把感測(cè)的紅外線轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的裝置，其中所述控制電路包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用來把溫差電堆傳感器傳送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；一個(gè)微處理器，用于利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送來的數(shù)據(jù)來控制每個(gè)部分以便適當(dāng)?shù)嘏胝{(diào)食物，一個(gè)噪音甄別器，用來判斷從所述微處理器傳送的感測(cè)值是否是電噪音。
4.如權(quán)利要求1中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述的反射鏡調(diào)節(jié)電路包括一個(gè)食物位置識(shí)別器，用于根據(jù)從所述微處理器傳送的傳感器輸出數(shù)據(jù)來識(shí)別放置在所述轉(zhuǎn)臺(tái)上的食物的位置；一個(gè)平面反射鏡，用來改變從食物輻射出來并入射到聚光器上的紅外線的路徑；一個(gè)平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器用來驅(qū)動(dòng)所述平面反射鏡；一個(gè)平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器，根據(jù)由食物位置識(shí)另器感測(cè)的食物的位置，把驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器。
5.如權(quán)利要求4中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器包括由所述平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器控制而開關(guān)的第一和第二螺線管；一個(gè)螺線管支撐體，用來支撐所述第一螺線管；一個(gè)驅(qū)動(dòng)鐵板和彈簧片，依照第一和第二螺線管的開或關(guān)而移動(dòng)；一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)限制板，用于根據(jù)第一和第二螺線管的開或關(guān)來限制平面反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角，并限制由溫差電堆傳感器感測(cè)的轉(zhuǎn)臺(tái)上的區(qū)域的移動(dòng)距離。
6.如權(quán)利要求2中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述的聚光鏡包括一個(gè)凸透鏡或一個(gè)凹面反射鏡。
7.如權(quán)利要求4中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)第一螺線管，根據(jù)平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器的控制來進(jìn)行開或關(guān)；一個(gè)螺線管支撐體，用來支撐第一螺線管；一個(gè)驅(qū)動(dòng)鐵板和一個(gè)彈簧片，根據(jù)第一螺線管的開或關(guān)而移動(dòng)；一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)限制板，根據(jù)第一螺線管的開或關(guān)來限制平面反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角，并限制由溫差電堆傳感器感測(cè)的轉(zhuǎn)臺(tái)上的區(qū)域的移動(dòng)距離。
8.如權(quán)利要求4中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述平面反射鏡驅(qū)動(dòng)器控制平面反射鏡的位置以便溫差電堆傳感器測(cè)量出轉(zhuǎn)臺(tái)中央和邊緣的溫度。
9.如權(quán)利要求4中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述轉(zhuǎn)臺(tái)中央和邊緣的溫度變化量是利用傳感器輸出的振蕩寬度來獲得的。
10.如權(quán)利要求4中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述平面反射鏡驅(qū)動(dòng)控制器包括一個(gè)開關(guān)電路，用于根據(jù)產(chǎn)生用來驅(qū)動(dòng)平面反射鏡的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的微處理器的輸出來開關(guān)螺線管。
11.如權(quán)利要求5中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述第一和第二螺線管的相同極性彼此朝向相反方向。
12.如權(quán)利要求7中所述的溫度測(cè)量裝置，其中用永久磁鐵來代替驅(qū)動(dòng)鐵板和彈簧片。
13.如權(quán)利要求12中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述永久磁鐵和螺線管的相同極性彼此朝向相反方向。
14.如權(quán)利要求1所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述驅(qū)動(dòng)鐵板，彈簧片和平面反射鏡是連為一體。
15.如權(quán)利要求10中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述開關(guān)電路包括與微處理器相聯(lián)接的第一電阻和第一開關(guān)；與第一開關(guān)并聯(lián)的第二和第三電阻；聯(lián)接在第二、第三電阻與所述螺線管之間的第二開關(guān)。
16.如權(quán)利要求15中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述第一和第二開關(guān)采用晶體管。
17.如權(quán)利要求10中所述的溫度測(cè)量裝置，其中所述開關(guān)電路包括連接在所述微處理器和多個(gè)螺線管之間的各電阻和開關(guān)。
18.一種利用溫差電堆傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量的方法，包括以下步驟當(dāng)烹調(diào)開始時(shí)，初始化參數(shù)以便識(shí)別食物的位置，并把通過溫差電堆傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的傳感器輸出電壓轉(zhuǎn)換成溫度；計(jì)算烹調(diào)開始后經(jīng)歷的時(shí)間，如果烹調(diào)時(shí)間是在第一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，關(guān)閉螺線管，并計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)中心的溫度變化；如果烹調(diào)時(shí)間是在第二個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，接通螺線管，計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)的邊緣的溫度變化，如果烹調(diào)時(shí)間是在第三個(gè)時(shí)問間隔內(nèi)，把食物的溫度與轉(zhuǎn)臺(tái)的溫度進(jìn)行比較；以及如果食物的溫度高于轉(zhuǎn)臺(tái)的溫度，利用測(cè)量到的溫度變化檢測(cè)食物是位于轉(zhuǎn)臺(tái)的中心還是邊緣上。
19.如權(quán)利要求18所述的溫度測(cè)量方法，其中所述第一時(shí)間間隔要足夠長以便檢測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)中心的溫度變化。
20.如權(quán)利要求18中所述的溫度測(cè)量方法，其中所述第二時(shí)間間隔為所述轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間。
21.如權(quán)利要求18中所述的溫度測(cè)量方法，進(jìn)一步包括如果食物的溫度低于所述轉(zhuǎn)臺(tái)的溫度，對(duì)食物的位置不作判斷直到前者高于后者；測(cè)量出所述轉(zhuǎn)臺(tái)上判斷出來的區(qū)域的溫度。
全文摘要
一種利用溫差電堆傳感器測(cè)量溫度的裝置和方法，包括位于加熱室中央的放食物的轉(zhuǎn)臺(tái)，感測(cè)在加熱室內(nèi)的食物輻射出來的紅外線的感測(cè)電路；利用感測(cè)電路傳送的數(shù)據(jù)控制各個(gè)部分以便合適地烹調(diào)食物的控制電路；根據(jù)控制電路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，通過觀測(cè)到的食物的位置來調(diào)整平面反射鏡的反射鏡調(diào)節(jié)電路，產(chǎn)生電磁波加熱食物的加熱驅(qū)動(dòng)電路；和食物溫度估算電路，當(dāng)食物的數(shù)量太少，感測(cè)不到其溫度時(shí)，估算食物溫度來合適地控制食物溫度。
文檔編號(hào)F24C7/02GK1155656SQ9611241
公開日1997年7月30日 申請(qǐng)日期1996年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月25日
發(fā)明者李君釋 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社