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Dokumentenidentifikation DE69903542T2 10.07.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1084384
Titel TEMPERATURFÜHLER UND HAUSHALTELEKTROGERÄT MIT EINEM SOLCHEN FÜHLER
Anmelder Moulinex S.A., Cormelles le Royal, FR
Erfinder ARROUBI, Mustapha, F-14610 Villons les Buissons, FR
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69903542
Vertragsstaaten BE, CH, DE, ES, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 04.06.1999
EP-Aktenzeichen 999236755
WO-Anmeldetag 04.06.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/FR99/01327
WO-Veröffentlichungsnummer 0099064830
WO-Veröffentlichungsdatum 16.12.1999
EP-Offenlegungsdatum 21.03.2001
EP date of grant 16.10.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.07.2003
IPC-Hauptklasse G01J 5/04
IPC-Nebenklasse A47J 37/12   H05B 6/80   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Infrarot-Temperaturfühler und der Haushaltelektrogeräte, die einen solchen Fühler benutzen.

In bestimmten Haushaltelektrogeräten, wie beispielsweise Herden, insbesondere Mikrowellenherden, ist es bekannt, die Temperatur des zu erwärmenden Nahrungsmittels mittels eines berührungslosen Temperaturfühlers zu bestimmen.

Ein solcher Temperaturfühler weist im allgemeinen auf: eine Plakette aus Halbleitermaterial mit einer Vertiefung, in welcher ein empfindliches Element angeordnet ist, das sich bei der von einem Ziel ausgehenden Infrarotstrahlung erwärmt, wobei eine Wärmeisolationsschicht 16 zwischen dem empfindlichen Element und der Plakette angeordnet ist, ein thermoelektrisches Element, das ein erstes elektrisches Signal erzeugt, das repräsentativ für den Unterschied zwischen der Temperatur des Ziels und einer Bezugstemperatur ist, und eine Vorrichtung zum Detektieren der Temperatur durch Kontakt, welche ein zweites, für die Bezugstemperatur repräsentatives Signal aussendet.

Die von diesem Typ von Fühler ausgesandten elektrischen Signale müssen durch einen elektronischen Kreis behandelt werden, damit sie einfach und zuverlässig nutzbar sind, beispielsweise um eine Steuerung zu bewirken, welche auf den Betrieb des Geräts einwirkt.

In den Geräten von bekanntem Typ, die mit einem solchen Fühler ausgerüstet sind, hat man vorgesehen, elektronische Karten zu montieren, welche die vom Fühler ausgehenden Signale behandeln, wobei die elektronischen Behandlungskreise physisch vom Fühler getrennt sind.

Eine solche Maßnahme weist jedoch den Nachteil auf, die Herstellungskosten des Geräts wegen der Zahl der getrennt zu montierenden Komponenten und damit der für diese Maßnahme erforderlichen Zeit und wegen der Herstellungskosten der Komponenten zu belasten.

Die Erfindung bezweckt die Behebung dieses Nachteils und die Schaffung eines Haushaltelektrogeräts, das aus einem Herd besteht, der einen Temperaturfühler des erwähnten Typs aufweist, der mindestens einen Teil der Bearbeitungselektronik integriert. Ein solches Gerät ist im Patentanspruch 1 definiert.

Die Erfindung wird mit weiteren Eigenschaften und Vorteilen erläutert durch die folgende detaillierte Beschreibung eines nicht begrenzenden Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Hierin sind:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fühlers von bekanntem Typ;

Fig. 2 eine schematische Frontansicht des gleichen Fühlers;

Fig. 3 eine schematische Frontansicht eines erfindungsgemäßen Fühlers;

Fig. 4 eine schematische Frontansicht eines Fühlers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Frontansicht eines Fühlers gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Herdes mit einem erfindungsgemäßen Fühler.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, weist der Infrarotfühler 1, der zur Montage in einem Herd gemäß einer Hauptausführung bestimmt ist, eine Plakette 2 aus Halbleitermaterial auf, die einen Träger bildet, in dem eine Vertiefung ausgebildet ist, wo ein Element 3 angeordnet ist, das gegenüber der Infrarotstrahlung eines Ziels empfindlich ist. Dieses Element 3 besteht beispielsweise aus einer Plakette mit einem Gehalt an Wismut, von dem ein Hauptmerkmal ist, daß es sich gemäß einem bekannten Gesetz bei Einwirkung einer Infrarotstrahlung merklich erwärmt. Ein wärmeisolierendes dielektisches Material 16 ist in dem Raum angeordnet, der den Umfangsrand des empfindlichen Elements 3 vom Rand der Vertiefung der Plakette 2 des Halbleiters trennt. Ein thermoelektrisches Element 6 vom Typ Thermoelement, das aus einer Reihe von elektrischen Verbindungen zwischen sogenannten heißen Schweißstellen, die mit dem empfindlichen Element fest verbunden sind, und sogenannten kalten oder Vergleichs-Schweißstellen, die mit dem Rand der Vertiefung des Trägers fest verbunden sind, liefert ein elektrisches Signal V1, das proportional zum Temperaturunterschied zwischen dem empfindliche Element 3 und dem Träger 2 ist. Eine Vorrichtung zum Detektieren der Temperatur durch Kontakt 5 ist auf dem Träger 2 angeordnet und liefert ein elektrisches Signal V2, das repräsentativ für die Temperatur des Trägers 2 ist, welche durch die Umgebungstemperatur und die Strahlung verschiedener umgebender Teile beeinflußt ist. Diese Temperatur des Trägers bildet eine Bezugstemperatur. Eine solche an sich bekannte Vorrichtung bildet ein Temperaturfühler, der im allgemeinen unter der Bezeichnung "Thermosäule mit Temperaturkompensation" im Handel ist.

Erfindungsgemäß und wie in Fig. 3 gezeigt weist der Infrarottemperaturfühler 10 eine Vorrichtung zur elektronischen Behandlung der Signale V1 und V2 auf, die vom thermoelektrischen Element 6 und der Vorrichtung zum Detektieren der Temperatur durch Kontakt 5 ausgesandt werden, wobei diese Vorrichtung aus Komponenten besteht, die in der Plakette 2 aus Halbleitermaterial gebildet sind.

Die Vorrichtung zur Behandlung der Signale V1 und V2 umfaßt besonders eine Verstärkerstufe 7, die aus einem ersten Verstärker 7a zum Verstärken des Signals V1 und einem zweiten Verstärker 7b zur Verstärken des Signals V2 besteht, sowie einen Kreis 8, der aus den so verstärkten ersten und zweiten Signalen ein für die Temperatur des Ziels repräsentatives Signal erzeugt. Dieser Kreis 8 ist beispielsweise ein Summatorkreis.

Die Behandlungsvorrichtung umfaßt außerdem eine zweite Verstärkerstufe 9 zum Verstärken des für die Temperatur des Ziels repräsentativen Signals, dessen Verstärkung mittels eines Bauteils 11, wie eines variablen Widerstandes außerhalb des Temperaturfühlers regelbar ist, so daß der Betrieb des Fühlers leicht anpaßbar ist an die verschiedenen Gerätetypen, die einen solchen erfindungsgemäßen Fühler benutzen können. Am Ausgang dieser letzten Verstärkerstufe 9 bildet das erhaltene Signal ein analoges Ausgangssignal Sa.

Die Behandlungsvorrichtung umfaßt andererseits einen Komparator 12, der ein vom Benutzer eingestelltes Temperatureinstellungssignal C und das Ausgangssignal Sa der zweiten Verstärkerstufe 9 empfängt. Das Ausgangssignal Sc des Komparators 12, das für den Abstand zwischen der Temperatur des Ziels und dem Einstellungswert repräsentativ ist, wird zum Steuern einer elektrischen Last und ihrer Speisung oder für die Anzeige verwendet.

Infolge dieser Maßnahme sind die verschiedenen Bauteile Verstärker, Summatoren in der gleichen Plakette aus Halbleitermaterial wie der Träger des empfindlichen Elements hergestellt und daher leicht in Großserie zu geringeren Kosten und mit höherer Zuverlässigkeit zu erhalten. Gemäß einer besonderen Ausführungsform, wie in Fig. 4 gezeigt, weist die Behandlungsvorrichtung außerdem einen Analog-Digital-Umsetzer 13 auf, der es ermöglicht, alternativ das Ausgangssignal Sa der zweiten Verstärkerstufe 9 und das Einstellungssignal C in Digitalsignale Sn umzuwandeln, welche einem (nicht gezeigten) Mikro-Steuerbaustein außerhalb des Temperaturfühlers übermittelt werden, wobei der Mikro-Steuerbaustein dazu dient, eine elektrische Last und deren Speisung zu steuern, beispielsweise eine Wärmequelle oder eine Strahlungsquelle.

Alternativ, wie in Fig. 5 gezeigt, weist die Behandlungsvorrichtung einen elektronischen Schalter 14 auf, der von dem Ausgangssignal Se des Komparators 12 gesteuert ist und ebenfalls dazu dient, eine elektrische Last und deren Speisung 15 zu steuern. Dieser Schalter 14 ist direkt in der Plakette 2 aus Halbleitermaterial realisiert.

Die in den oben beschriebenen Vorrichtungen verwendeten elektronischen Bauteile werden beispielsweise erhalten durch Verfahren der Gravur, des Siebdrucks und/oder der elektrolytischen Abscheidung auf der Plakette aus Halbleitermaterial 2. Sie werden wie in den Figuren schematisch gezeigt durch eine gemeinsame Quelle versorgt, die eine Gleichspannung von im allgemeinen 5 V zwischen einem Nullleiter Vss und einer Leiter mit dem Potential Vcc liefert.

Ein erfindungsgemäßer Fühler wie oben beschrieben kann mit Vorteil in einem Haushaltelektrogerät verwendet werden.

Gemäß der Hauptanwendung, wie in Fig. 6 gezeigt, kann ein Haushaltelektrogerät, das einen Fühler dieses Typs benutzt, ein Herd 20 sein, wobei der Fühler 1 gegenüber einem Loch 25 angeordnet ist, das in der oberen Wand 24 des Herdraums 20 ausgebildet ist, wobei sich sein empfindliches Element 3 unmittelbar gegenüber dem zu überwachenden Ziel 21 befindet. Die vom Ziel 21 ausgesandten Strahlen 22 werden von einer optischen Vorrichtung 23, wie einem Filter und einem Satz von Linsen behandelt, bevor sie auf das empfindliche Element 3 treffen.

Dadurch daß die Bauteile und der Träger des empfindlichen Elements des Fühlers unmittelbar in der gleichen Plakette gebildet werden, erhält man einen Fühlerblock von verringertem Raumbedarf und einer leicht vorzunehmenden Entstörung, was gut zu seiner Integration in Haushaltelektrogeräten paßt, wo der Platzgewinn ein wesentlicher Faktor für die Verringerung der Herstellungskosten ist.


Anspruch[de]

1. Haushaltelektrogerät bestehend aus einem Herd (20) mit einem Temperaturfühler (1), der gegenüber einem in einer der Wände (24) des Innenraums des Herdes (20) ausgebildeten Loch (25) angeordnet ist, wobei der Temperaturfühler eine Plakette aus Halbleitermaterial (2) mit einer Vertiefung aufweist, in der ein empfindliches Element (3) angeordnet ist, das sich bei Einwirkung von Infrarotstrahlung eines Ziels erwärmt, wobei eine Wärmeisolationsschicht (16) zwischen dem empfindlichen Element (3) und der Plakette (2) angeordnet ist und der Temperaturfühler ein thermoelektrisches Element (6) aufweist, welches ein erstes elektrisches Signal (V1), das für den Temperaturunterschied zwischen dem Ziel und einer Bezugstemperatur repräsentativ ist, und eine die Temperatur mit Berührung messende Vorrichtung (5), die ein für die Bezugstemperatur repräsentatives zweites Signal (V2) aussendet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (1) eine Vorrichtung zur elektronischen Behandlung der von dem thermoelektrischen Element (6) und der mit Berührung arbeitenden Temperaturmeßvorrichtung (5) ausgesandten Signale (V1, V2) aufweist, wobei diese Vorrichtung aus Bauelementen besteht, die in der Plakette (2) aus Halbleitermaterial gebildet sind.

2. Haushaltelektrogerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur elektronischen Behandlung der Signale (V1, V2) eine erste Verstärkungsstufe (7) zum Verstärken der ersten und zweiten Signale (V1, V2) und einen Kreis (8) aufweist, der ausgehend von den verstärkten ersten und zweiten Signalen ein für die Temperatur des Ziels repräsentatives Signal erzeugt.

3. Haushaltelektrogerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung der elektronischen Behandlung außerdem eine zweite Verstärkerstufe (9) zum Verstärken des für die Temperatur des Ziels repräsentativen Signals aufweist.

4. Haushaltelektrogerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der zweiten Verstärkerstufe (9) durch Einwirkung auf ein außerhalb des Temperaturfühlers (10) befindliches Bauelement (11) regelbar ist.

5. Haushaltelektrogerät nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur elektronischen Behandlung außerdem einen Komparator (12) aufweist, der ein vom Benutzer eingestelltes Solltemperatursignal (C) und das Ausgangssignal (Sa) der zweiten Verstärkerstufe (9) empfängt.

6. Haushaltelektrogerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur elektronischen Behandlung auch einen Analog-Digital-Wandler (13) aufweist, der es ermöglicht, alternativ das Ausgangssignal (Sa) der zweiten Verstärkerstufe (9) und das Einstellungssignal (C) in Digitalsignale (Sn) zu wandeln, die einem außerhalb des Temperaturfühlers (10) befindlichen Mikro-Steuerbaustein übermittelt werden, der dazu dient, eine elektrische Last oder deren Speisung zu steuern.

7. Haushaltelektrogerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur elektronischen Behandlung außerdem einen elektronischen Schalter (14) aufweist, der vom Ausgangssignal (Sc) des Komparators (12) gesteuert ist und dazu dient, eine elektrische Last und deren Versorgung (15) zu steuern.







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