KR100186402B1 - Circuit and method of sensing and compensating food temperature in a microwave oven - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 레인지의 음식물 온도 감지 보상 방법 및 회로에 관한 것으로, 종래에는 음식물의 온도를 감지하는 써모 파일형 적외선 센서의 주위 온도 변화를 보상할 때 한정된 범위로 제한됨으로 오차분 전압이 커서 실제 사용시에 측정 오차를 유발하는 문제점이 있었다. 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 본 발명은 한정되는 주위 온도 보상 출력(Vth)의 범위에서 증폭율을 상수로 고정함이 없이 온도의 변화에 따라 가변되도록 하여 주위 온도 보상 오차 전압(dVT)을 최소화하고, 사용 온도 구간을 분할하여 각각의 온도대에 따라 오차분 전압(dVT)을 최소화함에 의해 센서의 성능을 향상시킬 수 있도록 창안한 것으로, 본 발명은 기존의 주위 온도 보상 회로에 의한 하드웨어적인 보상과 마이크로 컴퓨터내의 기저장되는 소프트웨어 프로그램에 의한 보상을 함께 행하여서 특정 사용 온도 구간에서 주위 온도에 의한 오차분 전압(dVT)을 최소화하여 음식물의 온도를 정확히 감지함으로써 자동 요리를 정확하게 수행할 수 있다.The present invention relates to a method and circuit for compensating for food temperature sensing in a microwave oven, and is conventionally limited to a limited range when compensating for a change in ambient temperature of a thermopile infrared sensor that senses food temperature. There was a problem causing measurement error. In order to improve this conventional problem, the present invention allows the ambient temperature compensation error voltage (dVT) to be varied according to the change of temperature without fixing the amplification rate to a constant in the limited ambient temperature compensation output (V th ). The present invention is designed to improve the performance of the sensor by minimizing the error voltage (dVT) according to each temperature band by dividing the use temperature section. Compensation and compensation by a pre-stored software program in the microcomputer can be performed together to minimize the error voltage (dVT) due to the ambient temperature in a certain use temperature range, thereby accurately detecting the temperature of the food, thereby enabling automatic cooking. .
Description
제1도는 일반적인 전자레인지의 구성도.1 is a block diagram of a general microwave oven.
제2도는 종래의 음식물 온도 감지 보상 회로의 블럭도.2 is a block diagram of a conventional food temperature sensing compensation circuit.
제3도(a)(b)는 제2도에서 온도 보상부의 회로도.3 (a) and 3 (b) are circuit diagrams of a temperature compensator in FIG. 2.
제4도는 제3도(a)에 대한 특성을 보인 파형도.4 is a waveform diagram showing the characteristics of FIG.
제5도는 제3도(b)에 대한 특성을 보인 파형도.5 is a waveform diagram showing characteristics of FIG.
제6도는 제3도(a)(b)의 회로에서 오차분 전압에 대한 파형도.6 is a waveform diagram of error voltages in the circuits of FIGS.
제7도는 오차분 전압에 대한 유형을 보인 파형도.7 is a waveform diagram showing types of error voltages.
제8도는 본 발명에서 특정 온도 사용 구간을 보인 파형도.8 is a waveform diagram showing a specific temperature using interval in the present invention.
제9도는 본 발명의 음식물 온도 감지 보상 회로의 블럭도.9 is a block diagram of a food temperature sensing compensation circuit of the present invention.
제10도는 본 발명의 실시예를 보인 회로도.10 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
제11도는 본 발명에서 특정 온도 사용 구간의 분할을 보인 파형도.Figure 11 is a waveform diagram showing the division of a specific temperature using interval in the present invention.
제12도는 본 발명에 따른 신호 흐름도.12 is a signal flow diagram in accordance with the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
201 : 적외선 센서 202 : 신호 증폭부201: infrared sensor 202: signal amplifier
203 : 온도 보상부 204 : 신호 합성부203: temperature compensation unit 204: signal synthesis unit
205 : 마이크로 컴퓨터205: microcomputer
본 발명은 전자 레인지의 요리 제어에 관한 것으로 특히, 음식물의 온도를 감지하는 써모파일(thermopile)형 적외선 센서의 주위 온도 변화에 의한 오차를 보상하도록 감지 온도 오차 보정 회로의 선형성을 높여서 측정 온도의 오차를 감소시킴으로써 음식물의 온도를 정확하게 감지하여 데우기, 해동 및 자동 요리 등을 정확하게 수행할 수 있도록 하는 전자 레인지의 음식물 온도 감지 보상 방법 및 회로에 관한 것이다.The present invention relates to cooking control of a microwave oven, and more particularly, by increasing the linearity of a sensing temperature error correction circuit to compensate for errors caused by changes in ambient temperature of a thermopile type infrared sensor that senses food temperature. The present invention relates to a method and circuit for compensating food temperature sensing in a microwave oven to accurately sense the temperature of food and to perform warming, thawing and automatic cooking.
일반적으로 자동 요리를 위한 전자 레인지의 구성은 제1도에 도시된 바와 같다.In general, the configuration of the microwave oven for automatic cooking is as shown in FIG.
이러한 구성의 전자 레인지는 사용자가 음식물을 용기(113)에 넣은 후 필요에 따라 용기 뚜껑(114)을 닫고 음식물 종류에 따른 요리를 설정하여 시작 스위치를 누르면 제어 및 구동 회로(112)는 모터(116)를 구동하여 상기 용기(113)가 놓인 턴테이블(115)을 회전시키면서 마그네트론(111)을 구동하여 고주파를 발생시키게 된다.In the microwave oven having the above configuration, after the user puts food into the container 113, closes the container lid 114 and sets a dish according to the food type as necessary, and presses the start switch, the control and driving circuit 112 is connected to the motor 116. Drive the magnetron 111 while rotating the turntable 115 on which the vessel 113 is placed to generate a high frequency.
이때, 마그네트론(111)에서의 고주파에 의해 음식물이 가열되면 조리실(100) 상부에 부착된 적외선 센서(101)에서 그 음식물의 온도를 감지하며 구동 및 제어 회로(112)는 상기 적외선 센서(101)의 출력 신호를 점검하게 된다.At this time, when the food is heated by the high frequency in the magnetron 111, the infrared sensor 101 attached to the cooking chamber 100 detects the temperature of the food and the drive and control circuit 112 is the infrared sensor 101 Check the output signal of.
이에 따라, 구동 및 제어 회로(112)는 적외선 센서(101)의 출력 신호를 연산하여 음식물의 조리 상태를 판별함에 따라 마그네트론(111)의 구동을 제어하게 된다.Accordingly, the driving and control circuit 112 controls the driving of the magnetron 111 by calculating an output signal of the infrared sensor 101 to determine the cooking state of the food.
상기에서 적외선 센서(101)로 음식물 온도를 감지할 때 그 센서(101) 자신의 온도도 감지하여 음식물 감지 온도의 오차를 보상하게 된다.When the food temperature is sensed by the infrared sensor 101, the sensor 101 also senses its own temperature to compensate for an error in the food sensing temperature.
제2도는 종래의 음식물 온도 감지 보상 회로의 블록도로서 이에 도시된 바와 같이, 음시물의 온도와 자신의 온도를 감지하는 적외선 센서(101)와, 이 적외선 센서(101)에서 출력된 음식물 온도 감지 신호를 일정 레벨 증폭하는 신호 증폭부(102)와, 상기 적외선 센서(101)에서 출력된 자신의 온도 감지 신호를 주위 온도에 대하여 보상하는 온도 보상부(103)와, 상기 신호 증폭부(102) 및 온도 보상부(103)의 출력을 합성하는 신호 합성부(104)와, 이 신호 합성부(104)의 출력을 연산하여 조리상태를 판별함에 의해 마그네트론(111)의 구동을 제어하여 조리를 수행하는 마이크로 컴퓨터(105)로 구성된다.2 is a block diagram of a conventional food temperature sensing compensation circuit, as shown therein, an infrared sensor 101 for sensing the temperature of a drink and its own temperature, and a food temperature sensing signal output from the infrared sensor 101. A signal amplifying unit 102 for amplifying a predetermined level, a temperature compensating unit 103 for compensating its temperature sensing signal output from the infrared sensor 101 with respect to an ambient temperature, the signal amplifying unit 102 and A signal synthesizing unit 104 for synthesizing the output of the temperature compensating unit 103 and the operation of the magnetron 111 are controlled by calculating the cooking state by calculating the output of the signal synthesizing unit 104 to perform cooking. It consists of a microcomputer 105.
이와같이 구성된 종래 회로의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the conventional circuit configured as described above are as follows.
조리 동작이 시작되어 마그네트론(111)에서 발생된 고주파에 의해 음식물이 가열되면 적외선 센서(101)는 음식물의 온도 및 그 자신의 온도를 감지하여 신호 증폭부(102)와 온도 보상부(103)에 각기 입력시키게 된다.When the cooking operation is started and the food is heated by the high frequency generated by the magnetron 111, the infrared sensor 101 senses the temperature of the food and its own temperature and transmits the signal to the signal amplifier 102 and the temperature compensator 103. Each will be entered.
이때, 신호 증폭부(102)는 적외선 센서(101)로부터의 음식물 온도 감지에 따른 출력 신호를 일정 레벨 증폭하여 신호 합성부(104)에 입력시키고 온도 보상부(103)는 상기 적외선 센서(101)로부터의 자신의 온도 감지에 따른 출력 신호를 주위 온도에 영향을 받지않는 신호로 보상하여 상기 신호 합성부(104)에 입력시키게 된다.In this case, the signal amplifier 102 amplifies a predetermined level of the output signal according to the sensing of the food temperature from the infrared sensor 101 is input to the signal synthesizer 104, the temperature compensator 103 is the infrared sensor 101 The output signal according to the detection of its own temperature from the signal is not affected by the ambient temperature and is input to the signal synthesis unit 104.
이에 따라, 신호 합성부(104)가 신호 증폭부(102)로부터의 출력 신호와 온도 보상부(103)로부터의 출력 신호를 합성하여 마이크로 컴퓨터(105)에 입력시키면 상기 마이크로 컴퓨터(105)는 온도로 환산하여 조리 상태를 판별함에 의해 마그네트론(111)의 구동을 제어하게 된다.Accordingly, when the signal synthesizing unit 104 synthesizes the output signal from the signal amplifying unit 102 and the output signal from the temperature compensating unit 103 and inputs the microcomputer 105 to the microcomputer 105, the microcomputer 105 generates a temperature. The driving of the magnetron 111 is controlled by determining the cooking state in terms of.
이러한 동작은 조리가 수행되는 동안 계속 반복하게 된다.This operation is repeated repeatedly while cooking is performed.
상기에서 온도 보상부(103)는 제3도와 같이 구성할 수 있다.The temperature compensator 103 may be configured as shown in FIG. 3.
먼저, 제3도(a)와 같이 온도 보상부(103)를 구성하는 경우 기준 저항(Rref)과 주위 온도에 의해 저항값이 가변되는 써미스터(Rth)로 전압(Vcc)을 분배하여 아래 식(1-1)과 같은 기준 전압(Vref1)을 결정하고 이 기준 전압(Vref1)을 연산 증폭기(AMP)에서 저항(R1)(R2)의 비로 결정되는 증폭율로 소정 레벨 증폭함에 의해 주위 온도에 영향을 받지 않도록 보상하여 아래 식(1-2)와 같은 신호(Vth)를 출력하게 된다.First, in the case of configuring the temperature compensator 103 as shown in FIG. 3 (a), the voltage Vcc is distributed to the thermistor R th whose resistance is varied by the reference resistance R ref and the ambient temperature. formula (1-1) determining a reference voltage (V ref 1), such as and the reference voltage (V ref 1), a resistor (R1) (R2), a predetermined amplification factor which is determined by the ratio of the level of amplification by the operational amplifier (aMP) By compensating so as not to be affected by the ambient temperature, the signal V th as shown in Equation (1-2) below is output.
이러한 제3도(a)와 같은 회로에서 적외선 센서(101)에 내장되어 센서의 온도를 감지하는 써미스터(Rth)의 저항값은 제4도(a)의 파형도와 같이, 주위 온도(T)가 증가함에 따라 지수함수적으로 감소함으로 온도 보상부(103)의 출력 전압(Vth)은 비선형적으로 증가하여 보상 오차(dV)가 크게 발생하게 된다.In the circuit as shown in FIG. 3A, the resistance value of the thermistor R th embedded in the infrared sensor 101 and detecting the temperature of the sensor is similar to the ambient temperature T as shown in the waveform diagram of FIG. 4A. As is increased exponentially, the output voltage V th of the temperature compensator 103 increases nonlinearly, resulting in a large compensation error dV.
에를 들어, 주위 온도가 'Ti'일 경우 온도 보상 출력값(VTi)과 오차가 없을 경우의 출력값(VbTi)과의 차이에 해당하는 실제 보상 오차값(dVTi)을 제4도(b)에 도시하였다.For example, when the ambient temperature is 'T i ', the actual compensation error value dVT i corresponding to the difference between the temperature compensation output value VT i and the output value V b T i when there is no error is shown in FIG. 4. It is shown in (b).
그리고, 제3도(b)와 같이 온도 보상부(103)를 구성하는 경우 써미스터(Rref)와 선형성을 높이기 위한 저항(R0)의 병렬 저항값과 기준 저항(Rref)으로 전압(Vcc)을 분배하여 아래 식(1-3)과 같은 기준 전압(Vref2)을 결정하고, 이 기준 전압(Vref2)을 연산 증폭기(AMP)에서 저항(R1)(R2)의 비로 결정되는 증폭율로 소정 레벨 증폭함에 의해 주위 온도에 영향을 받지 않도록 보상하여 아래 식(1-4)와 같은 신호(Vth)를 출력하게 된다.When the temperature compensator 103 is configured as shown in FIG. 3 (b), the voltage Vcc is represented by the parallel resistance of the thermistor R ref and the resistor R0 for increasing linearity and the reference resistance R ref . distributes determining a reference voltage (V ref 2), such as the following formula (1-3), and the reference voltage (V ref 2), the amplification being determined by the ratio of the resistance (R1) (R2) at the operational amplifier (aMP) By amplifying a predetermined level at a rate, the signal V th is output as shown in Equation (1-4) by compensating not to be affected by ambient temperature.
이러한 제3도(b)와 같은 회로에서 주위 온도에 따른 써미스터(Rth)의 저항값은 제5도(a)에 도시된 바와 같이 변화되며, 제4도(a)의 파형도와 비교하여 저항(RO)의 영향으로 비교적 선형적으로 감소함을 알 수 있다.In the circuit as shown in FIG. 3 (b), the resistance value of the thermistor R th according to the ambient temperature is changed as shown in FIG. 5 (a), and compared with the waveform of FIG. 4 (a). It can be seen that the effect of (RO) decreases relatively linearly.
예를 들어, 주위 온도가 'Ti'일 경우 온도 보상 오차값(dVTi)은 제5도(b)의 파형과 같으며, 제4도(b)의 파형에 비하여 감소하였음을 알 수 있다.For example, when the ambient temperature is 'T i ', the temperature compensation error value dVT i is the same as the waveform of FIG. 5 (b), and it can be seen that it is reduced compared to the waveform of FIG. 4 (b). .
즉, 온도 보상부(103)의 출력 전압(Vth)은 오차없는 전압(Vb)과의 차값으로, 주위 온도가 'Ti'일 경우 실제 온도 보상 오차에 해당하는 보상 오차 전압(dVT)의 온도에 따른 분포를 제6도에 도시하였다.That is, the output voltage V th of the temperature compensator 103 is a difference value from the error-free voltage V b , and when the ambient temperature is 'Ti', the compensation error voltage dVT corresponding to the actual temperature compensation error is obtained. The distribution with temperature is shown in FIG.
여기서, 제6도(a)는 제3도(a)와 같은 회로의 파형이고 제6도(b)는 제3도(b)와 같은 회로의 파형으로, 온도 보상부(103)를 제3도(a)와 같이 구성한 경우가 제3도(b)와 같이 구성한 경우보다 큰 오차를 갖는다.6A is a waveform of a circuit as shown in FIG. 3A, and FIG. 6B is a waveform of a circuit as shown in FIG. 3B. The configuration as shown in Fig. (A) has a larger error than the configuration as shown in Fig. 3 (b).
그리고, 제7도는 온도 보상부(103)의 출력의 오차분 전압(dVT)의 주위 온도에 따른 특성 곡선의 형태를 도시한 것이다.7 illustrates the shape of a characteristic curve according to the ambient temperature of the error voltage dVT of the output of the temperature compensator 103.
상기에서 음식물의 온도를 감지함에 있어서 최적의 상태는 주위 온도에 대한 보상 오차가 없는 경우 즉, 온도 보상 오차 전압(dVT)이 모든 주위 온도 구간에서 OV가 되는 경우이지만, 현실적으로 써미스터(Rth)는 비선형적인 특성을 가지므로 불가능하다.If optimum conditions as in sensing the temperature of the food in the can without the compensation error on the ambient temperature, ie, in reality thermistor (R th), but, if temperature compensation error voltage (dVT) that are the OV at any ambient temperature interval It is impossible because it has a non-linear characteristic.
따라서, 주로 이용되는 주위 온도 구간에서 주위 온도 보상 오차(dVT)가 최소화되도록 하여 실용화하게 된다.Therefore, the ambient temperature compensation error (dVT) is minimized in the mainly used ambient temperature section, thereby making it practical.
그러나, 종래에는 주위 온도의 전구간에 걸쳐 온도 보상 오차가 상당히 크게 나타나며 또한, 증폭율이 상수로 고정되고 기준 전압(Vref)은 전원 전압(Vcc)을 써미스터 저항(Rth)과 기준 저항(Rref)으로 분배한 전압이 되어서 가변될 수 있는 범위가 0V~Vcc로 상당히 넓어 실제의 회로 구현에 많은 제약이 발생하게 된다.However, in the related art, the temperature compensation error is considerably large over the entire temperature range of the ambient temperature, and the amplification factor is fixed at a constant value, and the reference voltage (V ref ) is the power supply voltage (Vcc) and the thermistor resistance (R th ) and the reference resistance (R). ref ), the range that can be varied by the voltage divided by 0 V ~ Vcc is considerably wide, which causes a lot of constraints on the actual circuit implementation.
즉, 센서(101)의 출력을 사용하는 범위가 특정하게 한정됨은 물론 주위 온도 보상 출력(Vth)의 범위도 한정되게 된다.That is, the range using the output of the sensor 101 is not only specifically limited, but also the range of the ambient temperature compensation output V th .
한편, 종래의 방법대로 주위 온도 보상을 행하면 한정된 범위에서 온도 보상을 할 수 있으나, 제6도에 도시된 바와 같이 주위 온도에 대한 보상 출력(Vth)의 오차 전압(dVT)은 더욱 커져서 센서의 성능은 더욱 저하시키게 된다.On the other hand, if the ambient temperature compensation is performed according to the conventional method, the temperature compensation can be performed in a limited range. However, as shown in FIG. 6, the error voltage dVT of the compensation output V th with respect to the ambient temperature becomes larger so that The performance is further degraded.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 한정되는 주위 온도 보상 출력(Vth)의 범위에서 증폭율을 상수로 고정함이 없이 온도의 변화에 따라 가변되도록하여 주위 온도 보상 오차 전압(dVT)을 최소화하고, 사용 온도 구간을 분할하여 각각의 온도대에 따라 오차분 전압(dVT)을 최소화함에 의해 센서의 성능을 향상시킬 수 있도록 창안한 전자 레인지의 음식물 온도 감지 보상 회로 및 방법을 제공함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention allows the ambient temperature compensation error voltage (dVT) to be varied according to the change of temperature without fixing the amplification factor as a constant in the range of the ambient temperature compensation output (V th ), which is limited to improve the conventional problems. To provide a microwave food temperature sensing compensation circuit and method designed to improve the performance of the sensor by minimizing the error and dividing the temperature range and minimizing the error voltage (dVT) according to each temperature range. There is this.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 주위 온도 보상 전압(Vth), 그 전압(Vth)과 음식물 감지 온도에 따른 전압을 합성한 전압(Vout)을 각기 온도(Tth)(Tout)로 변환하고 상기 온도(Tth)가 속하는 구간을 판단하는 단계와, 상기 온도(Tth)가 속하는 구간에 따른 계수(K)를 결정하고 상기 합성 신호에 대한 온도(Tout)에 그 계수(K)를 합산하여 현재의 감지 온도(T)를 산출하는 단계와, 상기에서 현재의 감지 온도(T)가 목표 온도에 도달하였는지 판단하는 단계와, 상기에서 현재의 감지 온도(T)가 목표 온도에 도달하지 않은 경우 상기 과정을 반복하고 도달한 경우 요리를 종료하는 단계로 이루어진다.According to the present invention, in order to achieve the above object, the voltage Vout obtained by synthesizing the voltage according to the ambient temperature compensation voltage V th , the voltage V th , and the food sensing temperature is respectively represented as the temperature T th (Tout). conversion and the temperature (T th) the step with the said temperature to determine the period belonging to (T th) determining the coefficient (K) according to the section pertaining to the coefficient in the temperature (Tout) for the synthesis signal (K) Calculating a current sensing temperature T by summing, determining whether the current sensing temperature T has reached a target temperature, and wherein the current sensing temperature T reaches a target temperature. If not, the process is repeated and the cooking is terminated when it is reached.
또한, 본 발명은 음식물 온도와 자신의 주위 온도를 감지하는 센싱 수단과, 상기 센싱 수단의 출력중 음식물 온도에 따른 감지 신호를 일정 레벨 증폭하는 신호 증폭 수단과, 상기 센싱 수단의 출력중 주위 온도에 따른 감지 신호를 보상하는 온도 보상 수단과, 상기 신호 증폭 수단의 출력과 상기 온도 보상 수단의 출력을 합산하는 신호 합성 수단과, 상기 온도 보상 수단의 출력을 온도로 변환하여 온도 구간을 판단하여 보상 계수(K)를 결정하고 상기 신호 합성 수단의 출력을 온도로 변환한 후 상기 계수(K)와 합산함에 의해 현재의 음시물 온도를 산출하여 요리 동작을 제어하는 제어 수단으로 구성한다.The present invention also provides a sensing means for sensing a food temperature and its ambient temperature, a signal amplification means for amplifying a predetermined level of the sensing signal according to the food temperature during the output of the sensing means, and the ambient temperature during the output of the sensing means. A temperature compensation means for compensating the detected signal, a signal synthesizing means for summing the output of the signal amplifying means and the output of the temperature compensating means, and converting the output of the temperature compensating means into a temperature to determine a temperature section to compensate for the compensation coefficient. And determining means (K), converting the output of the signal synthesizing means into a temperature, and adding the coefficients (K) to calculate the current drinking water temperature to control cooking operation.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명의 음식물 온도 보상 회로의 블록도는 제9도에 도시된 바와 같이, 음식물 온도와 자신의 주위 온도를 감지하는 적외선 센서(201)와, 상기 적외선 센서(201)의 출력중 음식물 온도에 따른 감지 신호를 일정 레벨 증폭하는 신호 증폭부(202)와, 상기 적외선 센서(201)의 출력중 주위 온도에 따른 감지 신호를 보상하는 온도 보상부(203)와, 상기 신호 증폭부(202)의 출력과 상기 온도 보상부(203)의 출력을 합산하는 신호 합성부(204)와, 요리중에 상기 온도 보상부(203)의 출력을 온도(Tth)로 변환하여 주위 온도에 대한 분할 구간을 판단하여 보상 계수(K)를 결정하는 동작을 반복하고 상기 신호 합성부(203)의 출력을 온도로 변환한 후 상기 계수(K)와 합산함에 의해 현재의 음식물 온도를 산출하여 요리 동작을 제어하는 마이크로 컴퓨터(205)로 구성한다.The block diagram of the food temperature compensation circuit of the present invention, as shown in Figure 9, the infrared sensor 201 for sensing the food temperature and its ambient temperature, according to the food temperature during the output of the infrared sensor 201 A signal amplifying unit 202 for amplifying a predetermined level of a detection signal, a temperature compensating unit 203 for compensating a sensing signal according to an ambient temperature among the outputs of the infrared sensor 201, and an output of the signal amplifying unit 202 and a signal combiner 204 which sums the output of the temperature compensation unit 203 converts the output of the temperature compensating unit 203 at a temperature (T th) during cooking to determine a division interval on the ambient temperature, A microcomputer which repeats the operation of determining the compensation coefficient K, converts the output of the signal synthesizing unit 203 into a temperature, and adds the coefficient K to calculate the current food temperature to control the cooking operation. It consists of 205.
상기 적외선 센서(201)는 음식물이 가열될 때 적외선을 감지하여 전압으로 변환시키는 써모 파일형 적외선 센서로서 내부에 주위 온도 보상용 써미스터(Rth)를 내장한다.The infrared sensor 201 is a thermopile-type infrared sensor that detects infrared rays and converts them into voltage when food is heated, and has a thermistor R th for ambient temperature compensation therein.
상기 신호 증폭부(202)는 비반전 단자에 적외선 센서(201)의 비반전 단자가 접속된 연산 증폭기(AMP1)의 반전 단자를 저항(R3)을 통해 상기 적외선 센서(201)의 반전 단자에 접속함과 아울러 저항(R4)을 통해 출력단에 접속하도록 그 접속점을 저항(R5)을 통해 온도 보상부(203)의 제1 출력단과 신호 합성부(204)의 비반전 입력단에 접속하도록 구성한다.The signal amplifier 202 connects the inverting terminal of the operational amplifier AMP1 having the non-inverting terminal connected to the non-inverting terminal to the inverting terminal of the infrared sensor 201 through the resistor R3. In addition, the connection point is connected to the first output terminal of the temperature compensator 203 and the non-inverting input terminal of the signal combination unit 204 through the resistor R5 so as to be connected to the output terminal through the resistor R4.
상기 온도 보상부(203)는 적외선 센서(201)의 기준 전압(Vref)이 비반전 단자에 접속됨과 동시에 출력단이 저항(R10)을 통해 반전 단자에 궤환된 연산 증폭기(AMP2)의 반전 단자에 저항(R9)을 통해 상기 적외선 센서(201)에 내장된 써미스터(Rth)를 접속하고 그 연산 증폭기(APM2)의 출력 전압(Vth)을 마이크로 컴퓨터(205)에 접속함과 아울러 저항(R11)을 통해 신호 합성부(204)의 비반전 입력단에 접속하여 구성한다.The temperature compensator 203 is connected to the non-inverting terminal of the reference voltage V ref of the infrared sensor 201 and is connected to the inverting terminal of the operational amplifier AMP2 fed back to the inverting terminal through the resistor R10. The thermistor R th built in the infrared sensor 201 is connected through the resistor R9, the output voltage V th of the operational amplifier APM2 is connected to the microcomputer 205, and the resistor R11. It is configured to connect to the non-inverting input terminal of the signal synthesizing unit 204 through the ().
상기 신호 합성부(204)는 비반전 단자에 신호 증폭부(202)의 출력단과 온도 보상부(203)의 제2 출력단이 접속된 연산 증폭기(AMP3)의 비반전 단자에 저항(R6)을 통해 기준 전압(Vref)을 인가하고 상기 연산 증폭기(AMP3)의 출력단(Vout)을 마이크로 컴퓨터(205)에 접속함과 아울러 저항(R7)을 통해 반전 단자에 궤환 접속하여 구성한다.The signal synthesizing unit 204 is connected to a non-inverting terminal via a resistor R6 at a non-inverting terminal of an operational amplifier AMP3 having an output terminal of the signal amplifier 202 and a second output terminal of the temperature compensating unit 203 connected thereto. The reference voltage V ref is applied, and the output terminal Vout of the operational amplifier AMP3 is connected to the microcomputer 205 and feedback connected to the inverting terminal via a resistor R7.
이와같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
본 발명에서 특정 사용 온도 구간에 대한 오차분 전압(dVT)의 온도에 대한 특성은 제8도에 도시한 바와 같다.In the present invention, the characteristic of the temperature of the error voltage (dVT) for the specific use temperature range is as shown in FIG.
먼저, 조리 동작이 시작되어 마그네트론(111)에서 발생된 고주파에 의해 음식물이 가열되면 적외선 센서(201)는 음식물의 온도 및 그 자신의 온도를 감지하여 신호 증폭부(202)와 온도 보상부(203)에 각기 입력시키게 된다.First, when the cooking operation is started and the food is heated by the high frequency generated from the magnetron 111, the infrared sensor 201 detects the temperature of the food and its own temperature, and thus the signal amplifier 202 and the temperature compensator 203. Will be entered in
상기 적외선 센서(201)에서 출력되는 음식물 온도 감지에 의한 전압은 비반전 단자(+)와 반전 단자(-)의 전위차로 나타나며, 상기 반전 단자에서 발생된 기준 전압(Vref)을 신호 증폭부(202), 온도 보상부(203) 및 신호 합성부(204)에 입력시키게 된다.The voltage by sensing the food temperature output from the infrared sensor 201 is represented by the potential difference between the non-inverting terminal (+) and the inverting terminal (-), and the reference voltage V ref generated at the inverting terminal is converted into a signal amplifying unit ( 202, the temperature compensator 203, and the signal combiner 204.
이때, 신호 증폭부(202)는 적외선 센서(201)로부터의 음식물 온도 감지에 따른 출력 신호를 연산 증폭기(AMP1)에서 저항(R3)(R4)의 비에 따른 증폭율로 일정 레벨 증폭하여 그 증폭 신호(Vs)를 저항(R5)을 통해 신호 합성부(204)에 입력시키고, 온도 보상부(203)는 상기 적외선 센서(201)에 내장된 써미스터(Rth)로부터의 출력 신호가 상기 적외선 센서(201)로부터의 기준 전압(Vref)을 연산 증폭기(AMP2)의 입력으로 하여 증폭함에 의해 주위 온도에 영향을 받지않는 신호로 보상한 후 아래의 수식(2-1)과 같은 보상된 신호(Vth)를 상기 신호 합성부(204)에 입력시킴과 동시에 마이크로 컴퓨터(205)에 입력시키게 된다.At this time, the signal amplification unit 202 amplifies the output signal according to the sensing of the food temperature from the infrared sensor 201 at an amplification rate according to the ratio of the resistors R3 and R4 in the operational amplifier AMP1 and amplifies the signal. The signal Vs is input to the signal synthesizing unit 204 through the resistor R5, and the temperature compensating unit 203 outputs an output signal from the thermistor R th built in the infrared sensor 201 to the infrared sensor. By compensating the reference voltage (V ref ) from the (201) to the input of the operational amplifier (AMP2) to a signal that is not affected by the ambient temperature, and then compensated signal as shown in Equation (2-1) V th ) is input to the signal synthesizing unit 204 and to the microcomputer 205.
상기에서 온도 보상부(203)는 증폭율이 고정됨이 없이 써미스터(Rth)의 저항값의 변화와 연동하여 변화됨으로 기준 전압(Vref)과 증폭율이 곱해진 값이 그 기준 전압(Vref)의 전위로부터 증가함에 의해 주위 온도 보상이 가능하게 된다.In the above, the temperature compensator 203 is changed in conjunction with the change in the resistance value of the thermistor R th without having a fixed amplification rate, so that the reference voltage V ref is multiplied by the reference voltage V ref. By increasing from the potential of), ambient temperature compensation is possible.
이에 따라, 신호 합성부(204)는 연산 증폭기(AMP3)가 저항(R6)을 통해 반전 단자에 입력된 적외선 센서(201)로부터의 기준 전압(Vref)을 기준으로 비반전 단자에 입력된 신호 증폭부(202)로부터의 출력 신호(Vs)과 온도 보상부(203)의 출력 신호(Vth)을 합산하여 그 합산 신호(Vout)를 마이크로 컴퓨터(205)에 입력시키게 된다.Accordingly, the signal synthesizing unit 204 is a signal input to the non-inverting terminal based on the reference voltage (V ref ) from the infrared sensor 201 inputted by the operational amplifier (AMP3) to the inverting terminal through the resistor (R6) The output signal Vs from the amplifier 202 and the output signal V th of the temperature compensator 203 are added together, and the sum signal Vout is input to the microcomputer 205.
이때, 마이크로 컴퓨터(205)는 온도 보상부(203)의 출력(Vth)과 신호 합성부(204)의 출력(Vout)을 각기 온도(Tth)(Tout)로 환산하고 상기 온도(Tth)가 주위 온도에 따른 분할 구간중 어디에 속하는지를 판단하여 기저장된 프로그램으로 보상 계수(K)를 결정한 후 적외선 센서(201)의 음식물 감지 온도(Tout)를 보상하게 된다.At this time, the microcomputer 205 converts the output V th of the temperature compensator 203 and the output Vout of the signal synthesizing unit 204 into a temperature T th Tout and respectively, and the temperature T th. ) Determines the compensation coefficient K by using a pre-stored program by determining which of the divided sections according to the ambient temperature, and compensates the food detection temperature Tout of the infrared sensor 201.
이에 따라, 음식물 감지 온도(Tout)를 보상함에 의한 현재의 실제 음식물 온도(T)로 조리 상태를 판별하여 마그네트론(111)의 구동을 제어함으로써 요리를 진행시키게 된다.Accordingly, the cooking state is determined by controlling the driving of the magnetron 111 by determining the cooking state by the current actual food temperature T by compensating for the food sensing temperature Tout.
이 후, 상기의 동작을 반복함에 따라 마이크로 컴퓨터(105)는 현재의 실제 온도(T)가 목표 온도(TT)에 도달하면 요리를 종료하게 된다.Thereafter, as the above operation is repeated, the microcomputer 105 ends cooking when the current actual temperature T reaches the target temperature TT.
상기에서 마이크로 컴퓨터(205)는 온도 보상부(203)의 출력(Vth)을 입력으로하여 요리중에 항상 주위 온도에 따라 구간을 분할하여 기저장된 프로그램으로 적외선 센서(201)의 출력을 보상하는데, 기존 방식의 주위 온도 보상을 위한 하드웨어적인 보상과 마이크로 컴퓨터(205) 내의 기저장되는 소프트웨어 프로그램에 의한 보상을 동시에 수행하여 제8도와 같이, 설정된 특정 사용 온도 구간(Ti~Tf)에서 주위 온도에 의한 오차분 전압(dVT)을 최소화하여 음식물의 온도를 정확하게 감지하도록 한다.In the above, the microcomputer 205 inputs the output V th of the temperature compensator 203 and always divides the section according to the ambient temperature during cooking to compensate the output of the infrared sensor 201 with a pre-stored program. Ambient temperature is set in a specific use temperature range T i to T f as shown in FIG. 8 by simultaneously performing a hardware compensation for the conventional ambient temperature compensation and a compensation by a pre-stored software program in the microcomputer 205. By minimizing the error voltage (dVT) by the to ensure that the temperature of the food accurately.
여기서, 증폭율을 상수로 고정할 때 발생되는 주위 온도 보상 출력(Vth)이 제8도와 같이, 한정되는 범위에서만 사용할 수 있는 것을 상기의 식(2-1)과 같이, 증폭율을 온도에 따라 변하도록 하여 주위 온도 보상 출력(Vth)을 다양한 범위에서 사용할 수 있도록 함과 동시에 오차분 전압(dVT)을 최소화하는 것이다.Here, it is possible to use the amplification ratio to the temperature as shown in Equation (2-1) above, that the ambient temperature compensation output (V th ) generated when fixing the amplification ratio to a constant can be used only in a limited range as shown in FIG. By varying this, the ambient temperature compensation output (V th ) can be used in various ranges while minimizing the error voltage (dVT).
즉, 본 발명에서는 제11도의 파형과 같이 오차가 없는 이상적인 전압(Vb)과 온도 보상부(203)의 출력 전압(Vth)과의 차이에 해당하는 오차분 전압(dVT)를 더욱 줄이기 위하여 사용 온도 구간을 나누어서 각 구간별로 주위 온도 보상을 다르게 함으로써 적외선 센서(201)의 오차를 최대한 줄이게 된다.That is, in the present invention, in order to further reduce the error voltage dVT corresponding to the difference between the ideal voltage V b without error and the output voltage V th of the temperature compensator 203 as shown in the waveform of FIG. 11. By dividing the use temperature section by varying the ambient temperature compensation for each section, the error of the infrared sensor 201 is minimized.
상기와 같은 주위 온도 보상을 위한 일례로서 데우기 요리의 과정을 제12도에 도시하였다.As an example for the above-mentioned ambient temperature compensation, the process of warming cooking is illustrated in FIG. 12.
먼저, 요리가 시작되어 적외선 센서(201)로 음식물의 온도를 감지하게 되면 상기 적외선 센서(201)에서 감지한 음식물 온도는 신호 증폭부(202)에 입력되고, 상기 적외선 센서(201)에 내장된 써미스터(Rth)에서 감지한 주위 온도는 온도 보상부(203)에 입력되어진다.First, when cooking is started and the temperature of the food is detected by the infrared sensor 201, the food temperature detected by the infrared sensor 201 is input to the signal amplifier 202 and is built in the infrared sensor 201. The ambient temperature sensed by the thermistor R th is input to the temperature compensator 203.
이때, 온도 보상부(203)로부터의 출력(Vth)과 신호 증폭부(202)로부터의 출력(Vs)을 입력으로 하는 신호 합성부(204)의 출력(Vout)이 마이크로 컴퓨터(205)에 입력되며 또한, 상기 온도 보상부(203)의 출력(Vth)은 상기 마이크로 컴퓨터(205)에도 입력되어진다.At this time, the output Vout of the signal synthesizing unit 204 which takes the output V th from the temperature compensating unit 203 and the output Vs from the signal amplifying unit 202 into the microcomputer 205. In addition, the output V th of the temperature compensator 203 is also input to the microcomputer 205.
이에 따라, 마이크로 컴퓨터(205)는 주위 온도 보상 전압(Vth)과 최종적인 음식물 온도 감지에 따른 전압(Vout)을 각기 온도(Tth)(Tout)로 환산한 후 상기 주위 온도(Tth)가 제11도(a)와 같이 분할한 구간중 어느 구간에 속하는지 판단하게 된다.Accordingly, the microcomputer 205 converts the ambient temperature compensation voltage V th and the voltage Vout according to the final food temperature sensing into a temperature T th Tout and then the ambient temperature T th . It is determined to which section of the divided section as shown in Figure 11 (a).
이때, 마이크로 컴퓨터(205)는 주위 온도(Tth)가 어떤 온도 구간에 속하는가를 판별하여 구간별로 기저장된 상수(K)를 선택하고 이 선택된 계수(K)를 음식물 온도(Tout)에 합산함에 의해 온도 보상된 음식물 온도(T = Tout + K)를 산출하게 된다.At this time, the microcomputer 205 determines which temperature section the ambient temperature T th belongs to, selects a preset constant K for each section, and adds the selected coefficient K to the food temperature Tout. The temperature compensated food temperature (T = Tout + K) is calculated.
즉, 마이크로 컴퓨터(205)는 주위 온도(Tth)가 구간(A)에 속하면 기저장된 0보다 큰 계수(K)를 선택하고, 구간(B)에 속하면 0인 계수(K)를 선택하며, 구간(C)에 속하면 기 저장된 0보다 작은 계수(K)를 선택하게 된다.That is, the microcomputer 205 selects a coefficient K that is larger than the pre-stored zero when the ambient temperature T th belongs to the section A, and selects a coefficient K that is zero when it belongs to the section B. If it belongs to the interval C, a coefficient K smaller than the previously stored zero is selected.
이에 따라, 보상된 음식물 온도(T)로 요리 상태를 판별하여 요리 동작을 수행하면서 마이크로 컴퓨터(205)는 현재의 음식물 온도(T)가 요리 종류에 따른 목표 온도(TT)에 도달하였는지 판단하여 도달하지 못한 경우 주위 온도 및 음식물 온도를 계속 감지함에 의해 현재의 음식물 온도(T)를 갱신하여 요리를 계속 진행하고 목표 온도(TT)에 도달하였으면 요리를 종료하게 된다.Accordingly, while performing the cooking operation by determining the cooking state using the compensated food temperature T, the microcomputer 205 determines whether the current food temperature T reaches the target temperature TT according to the type of cooking. If not, by continuing to detect the ambient temperature and food temperature to update the current food temperature (T) to continue cooking and when the target temperature (TT) has reached the end of cooking.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 요리중에 센서 자신의 온도를 감지하여 항상 주위 온도에 따라 분할된 구간중 어디에 속하는지를 판단함으로써 기저장된 프로그램으로 센서의 출력을 보상하게 된다.As described in detail above, the present invention senses the temperature of the sensor itself during cooking and always determines which part of the section is divided according to the ambient temperature, thereby compensating the output of the sensor with a pre-stored program.
즉, 본 발명은 기존의 주위 온도 보상 회로에 의한 하드웨어적인 보상과 마이크로 컴퓨터내의 기저장되는 소프트웨어 프로그램에 의한 보상을 함께 행하여서 특정 사용 온도 구간에서 주위 온도에 의한 오차분 전압(dVT)을 최소화하여 음식물의 온도를 정확히 감지함으로써 자동 요리를 정확하게 수행할 수 있는 효과가 있다.That is, the present invention performs the hardware compensation by the existing ambient temperature compensation circuit and the compensation by the pre-stored software program in the microcomputer to minimize the error voltage (dVT) due to the ambient temperature in the specific use temperature range. By accurately detecting the temperature of the food has the effect of performing automatic cooking accurately.
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