SE502880C2 - Förfarande vid fuktavgivningsstyrning av en mikrovågsugn och mikrovågsugn med fuktsensorstyrning enligt förfarandet - Google Patents

Description

502 8,80 10 15 20 25 30 35 2 patentet EP 0.289.000, där man i programflödesschemat enligt fig. 13 inleder med att avkänna ett begynnelsevärde på luftfuktigheten. Detta begynnelsevärde kan emellertid bli missledande om ugnskaviteten inte är torr vid start utan innehåller restfukt och kondens från tidigare tillag- ningsförlopp. Fuktsensorn kommer då att avkänna ett fuktighetsvärde som primärt är en kombination av restfukt och omgivningsluftens fuktvärde. Användning av detta kom- binerade fuktvärde som begynnelsefuktvärde för fuktstyr- ningen ger felaktiga informationer till styrenheten och påverkar tillagningen negativt.

En annan känd metod innebär att man använder det lägsta uppmätta värdet på luftfuktigheten under uppvärm- ningsförloppet som fuktreferensvärde. Exempel på denna metod àterfinnes i patentet EP 0.078.607, särskilt fig. 4A-4D. Problemet är då att man kan erhålla ett felaktigt lägsta luftfuktighetsvärde om fuktavgivningen från maträtten eller matvaran, som placerats i kaviteten för uppvärmning, börjar redan innan kvarvarande restfukt utventilerats. Även i detta fall ger tillagningen ett för- sämrat resultat.

Dessa brister hos de kända ugnarna skulle kunna und- vikas genom att man före start av tillagnings/uppvärm- ningsförloppet aktiverar ugnens ventilationsanordning, d.v.s. normalt en fläkt, för utvädring av kaviteten och att låta utvädringen fortgå tills luftfuktigheten slutat avta och antagit ett stabilt lägsta värde. En sådan lös- ning skulle emellertid innebära att man fàr en förlängning av tillagnings/uppvärmningsförloppet som kan variera från ca. 20 sek. upp till 3 min. Denna längre tidsåtgång upp- levs negativt av användaren.

Uppfinningens ändamål är att eliminera de berörda nackdelarna hos de kända mikrovågsugnarna utan att till- föra någon ny nackdel i form av extra tidsåtgång för tillagnings/uppvärmningsförloppet och samtidigt möjliggöra fastställandet av ett relevant fuktreferensvärde. 10 15 20 25 30 35 502 880 3 Uppfinningsändamålet uppnås genom ett förfarande av inledningsvis beskrivet slag, som enligt uppfinningen kännetecknas av åtgärderna: att aktivera ventilations- anordningen för initial utvädring av restfukt i ugnen, att beräkna ett förväntat luftfuktighetsslutvärde för rest- fukten under den initiala utvädringen baserat på avkända fuktvärden och en fuktberäkningsalgoritm, och att använda det beräkande luftfuktighetsslutvärdet som fuktreferens- värde vid genomförandet av ett fuktavgivningsstyrt ti1lagnings/uppvärmningsförlopp under användning av nämnda fuktsensor.

Förfarandet enligt uppfinningen innebär en tidsbespa- ring i jämförelse med tidsåtgången för fullständig utväd- ring av all restfukt i ugnen. Tidsbesparingen uppnås genom att man beräknar ett förväntat slutvärde på luft- fuktigheten, d.v.s. det värde som skulle uppnåtts om utvädringen fått fortsätta. Denna beräkning baserar sig bl.a. på insikten om att restfukten i kaviteten avtager exponentiellt med avseende på utvädringstiden. Genom att använda ett så beräknat luftfuktighetsslutvärde som fukt- referensvärde för det efterföljande förloppet uppnås ett förbättrat tillagningsresultat utan märkbar extra tids- åtgång.

En mikrovågsugn enligt uppfinningen för tillagning eller uppvärmning av en matvara eller maträtt, och inne- fattande en ugnskavitet, en mikrovågskälla, en styrenhet för styrning av mikrovágstillsförseln till kaviteten , en fuktsensor för avkänning av fuktavgivningen från matvaran eller maträtten och återföring av avkänt fuktvärde som en styrparameter till styrenheten, samt en genom styrenheten styrbar anordning för ventilation av kaviteten, känneteck- nas av att styrenheten är anordnad att aktivera ventila- tionsanordningen för initial utvädring av restfukt från ugnen vid uppstartning av ett fuktsensorstyrt tillag- nings/uppvärmningsförlopp, att beräkningsorgan är anord- nade att under den initiala utvädringen beräkna ett för- väntat luftfuktighetsslutvärde för restfukten, och att 502 880 10 15 20 25 30 35 4 styrenheten är anordnad att använda det beräknade luft- fuktighetsslutvärdet som fuktreferensvärde för fukt- sensorstyrningen. V Styrenheten i en sådan mikrovågsugn innefattar normalt en mikroprocessor, som kan vara programmerad att genomföra ett eller flera automatiska tillagningsprogram.

Merinsatsen för implementering av uppfinningen i en sådan mikrovågsugn begränsar sig därför till ett något utvidgat styrprogram för mikroprocessorn. I sin tur innebär detta att mikrovågsugnen enligt uppfinningen möjliggör ett för- bättrat tillagningsresultat utan nämndvärd ökning av ugnens tillverkningskostnad i längre serier.

Ytterligare särdrag hos förfarandet och mikrovågs- ugnen enligt uppfinningen framgår av de efterföljande patentkraven.

I det följande beskrivs förfarandet enligt uppfin- ningen i anslutning till ett icke-begränsande utförings- exempel på en mikrovågsugn under hänvisning till rit- där: l visar ett blockschema för berörda funktions- ningarna, Fig. enheter i mikrovàgsugnen, Fig. 2 visar ett fuktighets-tid-diagram som illustre- rar restfuktens tidsförlopp och fuktavgivningen från en matvara eller maträtt, och Fig. 3 visar ett programflödesschema för fuktavkän- ningsstyrförfarandet enligt uppfinningen.

Då den detaljerade mekaniska uppbyggnaden av mikro- vågsugnen saknar betydelse för en närmare förståelse av uppfinningen, redovisas denna ej här på annat sätt än genom hänvisning till av sökanden tillverkade mikrovågs- ugnar som finns på marknaden, t.ex. ugnstyperna VIPZO och V27 och de av sökanden ingivna patentansökningarna med nr. 9402061-7, 9402062-5 och 9402063-3.

Det i fig. 1 visade blockschemat innefattar styr- enheten 1 med mikroprocessorn och tillhörande programminne 2. Inmatningen av användarinformation till styrenheten sker via blocket 3, som representerar manöverorgan som 10 15 20 25 30 35 502 880 5 finns på mikrovågsugnens manöverpanel, en display 4, som styrs av styrenheten. Displayen 4 kan exempelvis användas för att till användaren återföra samt infor- som även innefattar information om gjorda val på manöverpanelen, mation om ett pågående tillagnings/uppvärmningsförlopp, kvarvarande tid.

Via ett drivsteg 5 och ett mikrovågskraftaggregat 6 styrs mikrovågskällan 7 av styrenheten 1 och därigenom mikrovågstillförseln till ugnskaviteten 8. Via ett driv- steg 9 styrs ett i kavitetens tak anordnat grillelement 10 och därigenom IR-instrålningen i kaviteten 8. Beträffande t.ex. den närmare uppbyggnaden av de genom blocken represente- rade funktionsenheterna hänvisas till ovan angivna mikro- vågsugnstyper som tillverkas av sökanden.

Restfukten vid start av mikrovågsugnen liksom fukt- avgivningen från en matvara eller maträtt under tillagning avkänns genom en fuktsensor ll, som är anordnad i evakue- ringskanalen för ventilationsluften från kaviteten 8.

Avkänningsinformationen från fuktsensorn ll återförs som en styrparameter till styrenheten 1.

I luftfuktighet-tid-diagrammet i fig. 2 representerar den vertikala axeln luftfuktigheten h och den horisontella axeln tiden t. Kurvan 1 illustrerar det exponentiellt av- tagande förloppet för restfukten, som företrädesvis finns i kaviteten 8 men även i nämnda evakueringskanal. Kurvan 2 representerar fuktavgivningen från en matvara eller mat- rätt under uppvärmning i kaviteten. Inledningsvis ligger kurvans 2 fuktvärde på en konstant nivå lika med omgiv- ningsluftens fuktvärde. Vid tidpunkten markerad genom pilen 4 startas uppvärmningsförloppet och någon tid där- efter uppvisar kurvan 2 ett knä i punkten c, som markerar att fuktavgivningen från matvaran eller maträtten påbör- jas. Som framgår av diagrammet har den avtagande restfukt- kurvan l ett utplanande förlopp och antager slutligen ett värde som överensstämmer med en inledande konstanta fukt- nivån för kurvan 2, d.v.s. omgivningsluftens fuktvärde.

Kurvan 3 representerar den nyttosignal som avkänns av 502 10 15 20 25 30 35 880 6 fuktsensorn. Kurvan 3 överenstämmer fram till knäpunkten c i kurvan 2 med den avtagande kurvan l för restfukten, och efter nämnda knäpunkt med summan av de relativa bidragen, i förhållande till omgivningsluftens fuktnivå, från den tilltagande fuktavgivningen från matvaran och bidraget från den avklingande restfuktens nivå.

Diagrammet i fig. 2 illustrerar de mätfel som uppstår vid tillämpning av känd teknik enligt de inledningsvis refererade patenten, d.v.s. i fallet med EP 0.289.000 skulle man vid starttidpunkten avkänna restfuktkurvans värde i punkten a som felaktigt referensvärde och vid tillämpning av EP 0.078.507 skulle man som ett felaktigt lägsta fuktvärde avkänna restfuktkurvans värde i punkten b.

Vid tillämpning av uppfinningen beräknas ett för- väntat slutvärde på restfukten som motsvaras av den av- klingande nivån hos restfuktkurvan 1, d.v.s. ett värde som väsentligen överensstämmer med omgivningsluftens fuktnivå. Även vid tillämpning av ett sådant förbättrat referens- värde enligt uppfinningen kommer fuktsensorn inledningsvis efter start av förloppet att avkänna en alltför hög fukt- nivå tills restfukten avklingat och ej längre ger mätbara bidrag. Enligt uppfinningen kan man eliminera detta mätfel genom att korrigera de avkända fuktvärdena med avseende på de relativa bidragen från restfukten. I princip kan detta göras med godtycklig noggrannhet eftersom den exponen- tiellt avtagande restfuktkurvan 1 kan beräknas med känne- dom om två punkter på kurvan. Ett mera praktiskt sätt att eliminera detta mätfel är emellertid att införa en korrek- tion baserad på restfuktkurvans derivata vid starttid- punkten vid pilen 4 multiplicerad med tiden fram till tidpunkten för fuktsensorns avkänning.

Det i fig. 3 visade programflödesschemat illustrerar beräkningen av ett slutvärde för restfukten i ugnen och dess fastställande som fuktreferensvärde för ett efter- följande fuktsensorstyrt tillagningsförlopp. Programmet genomlöper följande steg, där Y står för "ja" och N står 10 15 20 25 30 35 502 880 för "nej": sl. Starta programmet. s2. Starta ventilationsanordningens fläkt. s3. Vänta 2s. s4. Ökar luftfuktighetsnivàn? Om Y, återgå till s3. Om N gå till s5.

S5. Välj förutbestämd första genomförandetid för beräkningen. Gå till.s6. s6. Ansätt vald första genomförandetid, alternativt ett beräknat förväntningsvärde pà kvarvarande genomförandetid från s9. Nedräkna genomförande tiden mot noll. Beräkna luftfuktighetens tidsderivata. Gå till s7. s7. Varje hel sekund; Nedräknad ansatt tid < O? Om Y, gå till sl0. Om N, gå till s8. s8. Nedräknad tid/4=heltal? Om N, återgå till s6.

Om Y, gå till s9. s9. Beräkna förväntningsvärdet pà kvarvarande genomförandetid. Återför denna till s6. sl0. Beräkna förväntat luftfuktighetsslutvärde.

Välja luftfuktighetsslutvärdet som referensvärde för fuktsensorstyrningen. Gå till sll. sll. Avsluta programmet.

Som första genomförandetid väljes ett förutbestämt värde, t.ex. 100 s, av tillräcklig storlek för att pro- grammet skall gå in i sin huvudloop, d.v.s. stegen s6, s7, s8, s9.

Steget s8 baserar sig på den valda förutsättningen att ny beräkning av förväntningsvärdet på kvarvarande genomförandetid i steget s9 sker var fjärde sekund. Val av annan beräkningsperiodicitet är givetvis möjlig.

Beräkningen av förväntningsvärdet på kvarvarande genomförandetid i steget s9 baserar sig på avkänt värde på luftfuktighetens tidsderivata, nedräknad tid och en tid- beräkningsalgoritm enligt följande: 502 880 10 15 20 25 30 35 8 IT = c ° (a/ut + B - |dh(t)/dtl) där IT är det beräknade förväntningsvärdet pà kvar- varande genomförandetid h(t) är tidsfunktionen för den avtagande rest- fukten Dt är räknad tid sedan steget s5, d.v.s då luftfuktigheten slutat öka a,b,c är empiriskt bestämda konstanter För varje beräkning får den kvarvarande genomförande- tiden ett allt lägre värde i beroende av den totalt an- vända tiden Dt och den utplanande restfuktkurvans allt mindre derivata.

Beräkningen av ett förväntat slutvärde pà restfukten sker pà grundval av avkänd luftfuktighet, aktuellt för- väntningsvärde pá kvarvarande tid, senast avkänt värde pà fuktighetsderivatan, och användning av följande fuktberäk- ningsalgoritm: En = Ho - f - |dn(r)/dr| - (e - IT - d) där EH är det beräknade förväntningsslutvärdet på_ luftfuktigheten HO är luftfuktigheten vid beräkningstidpunkten IT är aktuellt beräknat förväntningsvärde på kvarvarande genomföringstid d,e,f är empiriskt bestämda konstanter h(t) är tidsfunktionen för den avtagande restfukten.

Ovan antagna tidsfunktion för beräkning av fuktig- hetsderivatan kan i en praktisk tillämpning förenklas genom att man beräknar tidsderivatan som fuktsignalens nedgång under senaste exempelvis 10 s. I algoritmerna ovan ersätts dá dh(t)/dt med Ah/At. 10 15 20 25 30 35 502 880 9 Det inses att det ligger inom fackmannens förmåga att föreslå modifieringar av det ovan beskrivna förfarandet inom uppfinningens ram. En sådan modifiering kan innebära att de beskrivna mikroprocessorprogramflödena realiseras genom s.k. Fuzzy Logic-beslut. Eventuellt nödvändiga för- ändringar för att möjliggöra användning av Fuzzy Logic är fackmannamässiga och anses ligga inom skyddsomfànget för de efterföljande patentkraven.

Claims (10)

502 880 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. Förfarande vid en mikrovågsugn för styrning av ett tillagnings- eller uppvärmningsförlopp för en matvara eller maträtt genom avkänning av fuktavgivningen från matvaran eller maträtten, varvid ugnen innefattar en ugnskavitet (8), en mikrovågskälla (7), en styrenhet (1) för styrning av mikrovàgstillförseln till kaviteten, en fuktsensor (ll) för återföring av ett avkänt fuktvärde som en styrparameter till styrenheten, och en av styrenheten styrbar anordning för ventilation av kaviteten, k ä n n e t e c k n a t av åtgärderna att aktivera ventilationsanordningen för initial utvädring av restfukt i ugnen, att beräkna ett förväntat luftfuktighetsslutvärde för restfukten under den initiala utvädringen baserat på avkända fuktvärden och en fuktberäkningsalgoritm, och att använda det beräkande luftfuktighetsslutvärdet som fuktreferensvärde vid genomförandet av ett fukt- avgivningsstyrt tillagnings/uppvärmningsförlopp under användning av nämnda fuktsensor.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av åtgärderna att påbörja beräkningen av det förväntade luftfuktig- hetsslutvärdet först efter det att luftfuktigheten i fuktsensorns omgivning börjat avta efter aktivering av ventilationsanordningen, och att basera beräkningen av luftfuktighetsslutvärdet pà upprepad beräkning av luftfuktighetens förändring med avseende på tiden.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att det förväntade luft- fuktighetsslutvärdet beräknas genom åtgärderna: 10 15 20 25 30 35 502 880 11 att ansätta en förutbestämd första genomförandetid för beräkningen, att upprepa följande àtgärdssekvens: - löpande beräkna luftfuktighetens tidsderivata, - nedräkna genomförandetiden mot noll, - beräkna ett förväntningsvärde pà kvarvarande genomförandetid baserat på nämnda tidsderivata, räknad tid och en tidberäkningsalgoritm, - ansätta det beräknade förväntningsvärdet som ny genomförandetid, att avsluta sekvensen när ansatt kvarvarande genom- förandetid nedräknats till noll och beräkna luftfuktig- hetsslutvärdet baserat pà avkänd luftfuktighet, förvänt- ningsvärdet på kvarvarande genomföringstid och senast beräknat värde på tidsderivatan.

4. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av åtgärderna: att kompensera avkända fuktvärden med avseende pà kvarvarande restfukt under den inledande delen av tillag- nings/uppvärmningsförloppet, och att basera kompenseringen på information som erhållits under tidigare beräkningar.

5. Mikrovågsugn för tillagning eller uppvärmnig av en matvara eller maträtt, innefattande en ugnskavitet (8), en mikrovàgskälla (7), en styrenhet (l) för styrning av mikrovàgstillförseln till kaviteten, en fuktsensor (ll) för avkänning av fuktavgivningen fràn matvaran eller mat- rätten och àterföring av avkänt fuktvärde som en styrpara- meter till styrenheten, och en genom styrenheten styrbar anordning för ventilation av kaviteten, k ä n n e t e c k n a d av att styrenheten är anordnad att aktivera ventila- tionsanordningen för initial utvädring av restfukt från ugnen vid uppstartning av ett fuktsensorstyrt tillag- nings/uppvärmningsförlopp, 502 880 10 15 20 25 30 35 12 att beräkningsorgan är anordnade att under den initiala utvädringen beräkna ett förväntat luftfuktig- hetsslutvärde för restfukten, och att styrenheten är anordnad att använda det beräknade luftfuktighetsslutvärdet som fuktreferensvärde för fukt- sensorstyrningen.

6. Mikrovågsugn enligt patentkravet 5, varvid styrenheten innefattar en mikroprocessor för fuktsensorstyrningen, k ä n n e t e c k n a d av att mikroprocessorn är pro- grammerad att genomföra följande steg vid beräkningen av det förväntade luftfuktighetsslutvärdet: - mottaga avkända värden pà luftfuktigheten frán fuktsensorn, - fastställa att luftfuktigheten börjar avta, - ansätta en förutbestämd första genomförandetid för beräkningen, - nedräkna ansatt genomförandetid mot noll, - löpande beräkna den avtagande luftfuktighetens tidsderivata baserat pà en antagen tidsfunktion för den avtagande luftfuktigheten, - beräkna ett förväntningsvärde pá kvarvarande genomförandetid baserat pà tidsderivatan, räknad tid och en fastställd tidberäkningsalgoritm, - ansätta förväntningsvärdet som ny genomförandetid och upprepa de föregående stegen, - avsluta när senast beräknad och ansatt genom- förandetid nedräknats till noll, - beräkna det förväntade slutvärdet på luftfuktig- heten baserat pà avkänd luftfuktighet, förvänt- ningsvärdet på kvarvarande genomförandetid och senast beräknat värde pà fuktighetsderi- vatan under användning av en fastställd fukt- beräkningsalgoritm. 10 15 20 25 30 35 502" 8-80 13

7. Mikrovågsugn enligt patentkravet 6, varvid tidberäk- ningsalgoritmen är följande IT = c - (a/Dr + b - |dh(t)/dtl) där IT är beräknat förväntningsvärde pà kvarvarande genomförandetid h(t) är tidsfunktionen för den avtagande restfukten Dt är räknad tid sedan steget s5, d.v.s. då luft- fuktigheten slutat öka a,b,c är empiriskt bestämda konstanter

8. Mikrovågsugn enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att fuktberäkningsalgoritmen är följande En = no - f - |dh(t)/dt| - (e - IT - d) där “ EH är förväntat luftfuktighetsslutvärde HO är luftfuktigheten vid beräkningstillfället IT är aktuellt beräknat förväntningsvärde på kvarvarande genomförandetid d,e,f är empiriskt bestämda konstanter h(t) är tidsfunktionen för den avtagande restfukten.

9. Mikrovågsugn enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att fuktsensorn är anbringad en evakueringskanal för kaviteten.

10. Mikrovågsugn enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att ugnen är anordnad med valbara, automatiska tillagnings/uppvärmningsprogram för specifika matvaror/maträtter, varvid val av program sker genom inmatning av en matklassinformation, som är baserad pà typen av livsmedel och dess initialtillstånd.