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Die Erfindung betrifft einen kabellosen Kerntemperaturfühler für ein Gargerät zum Garen von Gargut. Ferner betrifft die Erfindung ein Gargerät zum Garen von Gargut.
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Aus dem Stand der Technik sind Kerntemperaturfühler bekannt, die in Gargeräten zum Einsatz kommen, um die Kerntemperatur eines im Garraum des Gargeräts befindlichen Garguts während eines Garvorgangs zu erfassen. Über die Kerntemperatur kann der Garvorgang gesteuert bzw. geregelt werden.
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Darüber hinaus ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass eine Mikrowellenquelle bei Gargeräten, die in Groß- bzw. Profiküchen zum Einsatz kommen, vorgesehen ist, über die Energie in Form von Mikrowellen (zusätzlich) in das Gargut eingebracht wird.
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Bei Gargeräten mit einer Mikrowellenquelle werden kabelgebundene Kerntemperaturfühler verwendet, wobei jedoch darauf zu achten ist, dass das Kabel des Kerntemperaturfühlers nicht zu lang ist, um zu verhindern, dass dieses aus Versehen in einer Garraumtür eingeklemmt werden könnte. Hierdurch erschwert sich jedoch die Handhabung des Kerntemperaturfühlers, da das Kabel relativ kurz ist.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten kabellosen Kerntemperaturfühler, welche eine bessere Handhabung sicherstellen, können bei Gargeräten mit einer Mikrowellenquelle nicht zum Einsatz kommen. Dies liegt daran, dass die im Kerntemperaturfühler vorhandenen Temperatursensoren, typischerweise akustische Oberflächenwellensensoren („surface acoustic wave“ - SAW, aufgrund der während des Mikrowellenbetriebs vorherrschenden Bedingungen beschädigt werden würden, insbesondere aufgrund der Leistung der elektromagnetischen Strahlung.
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Insofern besteht die Aufgabe darin, einen Kerntemperaturfühler bereitzustellen, der während eines Mikrowellenbetriebs eines Gargeräts verwendet werden kann und zudem eine verbesserte Handhabung hat.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen kabellosen Kerntemperaturfühler für ein Gargerät zum Garen von Gargut gelöst, der einen Griffabschnitt sowie einen Messabschnitt aufweist, der sich an den Griffabschnitt anschließt. Im Messabschnitt ist wenigstens ein Temperatursensor vorgesehen. Zudem verläuft ein Wellenleiter zumindest innerhalb des Messabschnitts, wobei der Wellenleiter mit dem Temperatursensor verbunden ist. Der Kerntemperaturfühler weist eine Mikrowellenfalle auf, die zumindest teilweise den Messabschnitt umgibt. Der Kerntemperaturfühler weist im Bereich der Mikrowellenfalle einen Koppelabschnitt auf, über den eine elektromagnetische Koppelung zwischen der Mikrowellenfalle und dem Wellenleiter erfolgt.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, den Temperatursensor des Kerntemperaturfühlers über den Koppelabschnitt, der zwischen der Mikrowellenfalle und dem Wellenleiter vorgesehen ist, elektromagnetisch anzukoppeln, wodurch eine Beschädigung des Temperatursensors aufgrund der Mikrowellenleistung wirkungsvoll verhindert werden kann. Über den Koppelabschnitt ist sichergestellt, dass nur ein (definierter) Bruchteil der Leistung auf den Wellenleiter eingekoppelt wird, sodass sich eine Beschädigung des mit dem Wellenleiter verbundenen Temperatursensors vermeiden lässt. Insbesondere hat der Koppelabschnitt einen Koppelfaktor von -20 dB bis -60 dB, sodass eine entsprechende Dämpfung der Mikrowellenleistung gewährleistet ist. Hierdurch kann zudem sichergestellt werden, dass der Temperatursensor filterfrei mit dem Wellenleiter gekoppelt ist, also kein zusätzlicher Filter verwendet werden muss, um die Leistung entsprechend zu reduzieren, bevor die elektromagnetischen Wellen den Temperatursensor erreichen. Es ergibt sich also eine entsprechend kostengünstige Ausgestaltung.
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Es ist demnach sichergestellt, dass der Temperatursensor während eines Mikrowellenbetriebs des Gargeräts, also während des Einbringens von Mikrowellenleistung, nicht beschädigt oder zerstört wird. Dies gilt insbesondere auch bei einer maximalen Mikrowellenleistung bzw. einer maximalen Feldstärke.
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Grundsätzlich kann die Mikrowellenfalle in einem Übergangsbereich vom Griffabschnitt zum Messabschnitt angeordnet sein. Beispielsweise ist die Mikrowellenfalle teilweise von einem Griff aufgenommen.
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Ein Aspekt sieht vor, dass der Temperatursensor ein SAW-Temperatursensor ist, also ein akustischer Oberflächenwellensensor („surface acoustic wave“ - SAW). Demnach wird eine als Anregungssignal fungierende elektromagnetische Welle, welche über den Koppelabschnitt auf den Wellenleiter eingekoppelt wird, an den Temperatursensor weitergeleitet. In Abhängigkeit der Temperatur ergibt sich eine unterschiedliche Resonanzfrequenz bzw. Laufzeit der elektromagnetischen Welle, wodurch die vom Temperatursensor erfasste Temperatur in die elektromagnetische Welle bzw. das elektromagnetische Signal codiert wird. Vom Temperatursensor wird demnach ein entsprechendes Temperatursignal über eine veränderte elektromagnetische Welle ausgegeben, welches über den Wellenleiter zurück zum Koppelabschnitt geleitet wird, über den das Temperatursignal dann ausgekoppelt wird. Mit anderen Worten reflektiert der Temperatursensor das empfangene Anregungssignal, wobei das empfangene Anregungssignal aufgrund der erfassten bzw. der Temperatur des Temperatursensors verändert wird, sodass das Temperatursignal vorliegt.
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Die grundsätzliche Funktionsweise von SAW-Temperatursensoren ist bekannt. Beispielsweise wird eine empfangene elektromagnetische Welle in eine mechanische Oberflächenwelle umgewandelt, die entlang eines Kristalls des SAW-Temperatursensors läuft und reflektiert wird. In Abhängigkeit der Temperatur des Kristalls ergibt sich eine Frequenz- und/oder Laufzeitveränderung der mechanischen Oberflächenwelle. Anschließend wird diese mechanische Oberflächenwelle in eine veränderte elektromagnetische Welle umgewandelt und ausgegeben.
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Vorliegend erfolgt der Empfang bzw. die Ausgabe der (veränderten) elektromagnetischen Welle über den mit dem Temperatursensor verbundenen Wellenleiter, der über den Koppelabschnitt mit der Mikrowellenfalle elektromagnetisch gekoppelt ist.
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Aufgrund des im Bereich der Mikrowellenfalle angeordneten Koppelabschnitts, insbesondere aufgrund des Koppelfaktors des Koppelabschnitts, ist sichergestellt, dass der (SAW-)Temperatursensor, der sensibel bzgl. der aufgenommenen Leistung sind, im Mikrowellenbetrieb geschützt ist, aber dennoch eine ausreichend hohe Sendeleistung aufweist, um die erfasste Temperatur kabellos übermitteln zu können.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der Koppelabschnitt eingerichtet ist, elektromagnetische Wellen in den Wellenleiter einzukoppeln und elektromagnetische Wellen vom Wellenleiter auszukoppeln. Insofern kann über den Koppelabschnitt eine Einkopplung und eine Auskopplung der elektromagnetischen Wellen erfolgen, sodass hierüber der Temperatursensor des kabellosen Kerntemperaturfühlers angeregt sowie eine Rückmeldung des Temperatursensors des kabellosen Kerntemperaturfühlers ausgegeben werden kann.
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Die Mikrowellenfalle kann gleichzeitig als Antenne des kabellosen Kerntemperaturfühlers fungieren. Die Mikrowellenfalle ist auf die beim Mikrowellenbetrieb vorliegenden Frequenzen der Mikrowellenstrahlung abgestimmt, also insbesondere auf eine Frequenz von 2,4 GHz bis 2,5 GHz, vorzugsweise 2,45 GHz. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Antenne keinen Schaden durch eine zu starke Erwärmung nimmt, was der Fall sein könnte, wenn eine separat ausgebildete Antenne verwendet wird, die nicht für den Mikrowellenbetrieb ausgelegt ist. Insofern kann der Temperatursensor des Kerntemperaturfühlers über die Mikrowellen angeregt werden, die in die Mikrowellenfalle laufen. Ebenso kann der Kerntemperaturfühler das Temperatursignal, also elektromagnetische Wellen, in denen die Information über die vorliegende Temperatur codiert sind, über die als Antenne fungierende Mikrowellenfalle aussenden, sodass der kabellose Kerntemperaturfühler ausgelesen werden kann.
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Der Temperatursensor kann also für die gleiche Frequenz bzw. das gleiche Frequenzband der Mikrowellenstrahlung ausgebildet sein. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Kerntemperaturfühler mit einer Mikrowellenquelle des Gargeräts interagieren kann, da die von der Mikrowellenquelle ausgesandten elektromagnetischen Wellen unter anderem empfangen werden.
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Alternativ oder ergänzend kann eine andere Frequenz oder ein anderes Frequenzband für den Temperatursensor genutzt werden, beispielsweise ein Frequenzband um 434 MHz bzw. eine Frequenz von 434 MHz.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der Messabschnitt durch eine Lanze ausgebildet ist. Die Lanze ist hohl, sodass sich der Wellenleiter im Inneren der Lanze erstrecken kann. Ferner hat die Lanze beispielsweise einen kreiszylindrischen Querschnitt, weswegen diese auch als Rohr bezeichnet werden kann.
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Grundsätzlich kann der Wellenleiter als eine Koaxialleitung, eine Mikrostreifen-Leitung („mircostrip“) oder eine Streifenleitung („stripline“) ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Koplanarleitung („Co-Planarleitung“).
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In einer Ausführungsform ist der Koppelabschnitt in der Lanze ausgebildet. Insbesondere ist der Koppelabschnitt durch einen Ausschnitt im Messabschnitt ausgebildet, sodass der Koppelabschnitt ein Koppelfenster ist. Insofern kann der Messabschnitt eine Öffnung aufweisen, die den Koppelabschnitt ausbildet. Der Wellenleiter, insbesondere wenn dieser als Streifenleitung ausgebildet ist, kann zwischen dem Koppelabschnitt und dem Boden des Fallenabschnitts kurzgeschlossen sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Mikrowellenfalle einen zylindrischen Fallenabschnitt aufweisen, der topfförmig ausgebildet ist, sodass der Fallenabschnitt an einem ersten Ende einen Boden hat, an dem der Koppelabschnitt ausgebildet ist. Insbesondere ist der Koppelabschnitt durch einen Ausschnitt im Boden ausgebildet, sodass der Koppelabschnitt ein Koppelfenster ist. Hierdurch ergibt sich eine Ein- bzw. Auskopplung der elektromagnetischen Wellen über den Boden des Fallenabschnitts. Dem Boden des Fallenabschnitts kann eine Leitung, beispielsweise eine (Mikro-)Streifenleitung, zugeordnet sein, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Ebene des Bodens erstreckt. Die Leitung kann mit einer Koaxialleitung, beispielsweise einem Innenleiter der Koaxialleitung, verbunden sein, welche sich durch den Messabschnitt erstreckt.
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Über die Größe und/oder Position des Koppelfensters kann der Koppelfaktor eingestellt werden, also die Dämpfung der elektromagnetischen Koppelung. Beispielsweise wird eine eingespeiste Mikrowellenleistung von 2.000 W auf eine Leistung von etwa 10 mW am Temperatursensor gedämpft.
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Grundsätzlich kann die Mikrowellenfalle einen zylindrischen Fallenabschnitt aufweisen, der topfförmig ausgebildet ist, sodass der Fallenabschnitt an einem ersten Ende einen Boden hat.
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In dem Fallenabschnitt kann ein dielektrisches Füllelement angeordnet sein, beispielsweise eine Keramik. Die Mikrowellenfalle, die den Messabschnitt zumindest teilweise umgibt, kann demnach eine Koaxialleitung ausbilden, in der das dielektrische Füllelement eingesetzt ist. Anders ausgedrückt kann das dielektrische Füllelement zwischen einem Innenleiter und einem Außenleiter der durch die Mikrowellenfalle gebildeten Koaxialleitung vorgesehen sein.
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Über den Koppelabschnitt ergibt sich dann ein Übergang von der Koaxialleitung auf den Wellenleiter, beispielsweise auf die Streifenleitung.
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Zudem kann der Fallenabschnitt an einem zweiten Ende, welches entgegengesetzt zum ersten Ende ist, eine Öffnung aufweisen, die dem Messabschnitt zugewandt ist, insbesondere einer Messspitze des Kerntemperaturfühlers. Die Messspitze ist also an einem freien Ende des Messabschnitts vorgesehen. Durch diese Orientierung der Mikrowellenfalle, insbesondere des Fallenabschnitts, ist gewährleistet, dass Mikrowellen nicht über den Messabschnitt, insbesondere die im Gargut eingesteckte Messspitze, in das Gargut eingekoppelt werden, was zu einer unerwünschten lokalen Erwärmung des Garguts führen könnte.
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Die Öffnung des Fallenabschnitts ist von einem Randbereich umgeben, welcher den Umfang des Füllelements stufenlos und ringförmig umgeben kann.
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Alternativ kann der Randbereich eine kammartige Struktur aufweisen, die mindestens zwei, von einer Aussparung getrennte Zahnelemente umfasst, die sich mit ihren freien Enden in Richtung Messabschnitt erstrecken. Das Füllelement kann sich an die freien Enden der Zahnelemente bündig anschließen. Insbesondere können die Zahnelemente entlang des Randbereichs gleichmäßig verteilt sein.
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Es kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass der Randbereich gegenüber dem Füllelement zumindest bereichsweise zurückgesetzt ist, insbesondere aber auch über den gesamten Umfang, sodass das Füllelement zumindest bereichsweise über den Randbereich in Richtung Messabschnitt vorsteht. Beispielsweise ist das Füllelement zumindest bereichsweise um eine Länge von 2 bis 10 mm gegenüber dem Füllelement zurückgesetzt.
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Darüber hinaus kann der Kerntemperaturfühler mehrere Temperatursensoren umfassen, wobei wenigstens ein Leitungsteiler im Wellenleiter vorgesehen ist, mit dem die mehreren Temperatursensoren jeweils gekoppelt sind. Hierdurch ist es möglich, dass mehrere Temperatursensoren gleichzeitig durch die über den Wellenleiter geleiteten elektromagnetischen Wellen angeregt werden, um (jeweils) ein entsprechendes Temperatursignal auszugeben. Es können also Informationen von mehreren Temperatursensoren übermittelt werden. Dies geschieht in analoger Weise, wie zuvor bereits beschrieben. Die mehreren Temperatursensoren sind dann unterschiedlich, insbesondere hinsichtlich der Resonanzfrequenz oder der Laufzeit, wodurch die einzelnen Temperatursignale, die den Temperatursensoren zugeordnet sind, voneinander unterschieden werden können. Dies stellt sicher, dass diese einzeln ausgewertet werden können.
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Der Leitungsteiler entspricht (aus funktionaler Sicht) einem Leistungsteiler.
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Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass der (einzelne) Temperatursensor mittels eines Leitungsteilers bzw. einer Abzweigleitung mit dem Wellenleiter verbunden ist.
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Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Gargerät zum Garen von Gargut bereit, mit einem Garraum, einer Empfangsantenne und einer Auswerteeinheit, die mit der Empfangsantenne signalübertragend verbunden ist. Im Garraum ist ein kabelloser Kerntemperaturfühler vorgesehen, der wenigstens einen Temperatursensor und eine Mikrowellenfalle aufweist, die als Antenne fungiert. Der Kerntemperaturfühler ist eingerichtet, ein Temperatursignal über die als Antenne fungierende Mikrowellenfalle auszusenden. Die Empfangsantenne ist eingerichtet, das ausgesandte Temperatursignal zu empfangen.
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Insofern ergibt sich eine kabellose Übertragung der Temperatur vom kabellosen Kerntemperaturfühler an die Auswerteeinheit des Gargeräts. Die Mikrowellenfalle des Kerntemperaturfühlers wird zumindest zum Senden des Temperatursignals verwendet, was von der Empfangsantenne des Gargeräts empfangen wird, die mit der Auswerteeinheit signalübertragend verbunden ist, sodass die Auswerteeinheit das empfangene Temperatursignal zur Auswertung erhält.
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Grundsätzlich kann der im Gargerät vorgesehene Kerntemperaturfühler gemäß der zuvor beschriebenen Art ausgebildet sein.
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Ein Aspekt sieht vor, dass das Gargerät eine Mikrowellenquelle aufweist, die eingerichtet ist, ein Mikrowellensignal in den Garraum einzuspeisen, um den Temperatursensor des Kerntemperaturfühlers anzuregen, das Temperatursignal zu erzeugen. Insbesondere ist die Mikrowellenfalle des kabellosen Kerntemperaturfühlers eingerichtet, das Mikrowellensignal zu empfangen. Die Die Mikrowellenquelle ist demnach mit einer Einspeiseantenne verbunden, über die das Mikrowellensignal in den Garraum eingespeist wird. Das Mikrowellensignal kann zum Garen des Garguts dienen, aber auch zum Anregen des Temperatursensors. Die Mikrowellenfalle des Kerntemperaturfühlers dient demnach zum Empfang, da das als Anregungssignal verwendete Mikrowellensignal, welches von der Mikrowellenquelle des Gargeräts erzeugt wird, von der Mikrowellenfalle empfangen und über den Wellenleiter an den Temperatursensor des Kerntemperaturfühlers weitergeleitet wird. Wie vorstehend bereits erläutert, wird das Mikrowellensignal gedämpft weitergeleitet, da der Kerntemperaturfühler den Koppelabschnitt aufweist, über den die elektromagnetische Kopplung zwischen der Mikrowellenfalle und dem Wellenleiter erfolgt.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Auswerteeinheit über einen Empfangskanal mit der Empfangsantenne verbunden ist, wobei im Empfangskanal ein Verstärker vorgesehen ist, der das empfangene Temperatursignal verstärkt. Alternativ kann eine Umschaltung auf einen Empfangspfad mit niedrigerer Dämpfung vorgesehen sein, insbesondere über eine Bypassleitung zu einem Dämpfungsglied, beispielsweise einem Richtkoppler mit einem entsprechend dämpfenden Koppelfaktor. Durch beide Varianten ist gewährleistet, dass das von dem kabellosen Kerntemperaturfühler ausgesandte Temperatursignal von der Auswerteeinheit verarbeitet werden kann. Im Fall des Verstärkers kann der Dämpfung des Koppelabschnitts entgegengewirkt werden, welche die Intensität des Antwortsignales dämpft, also die des ausgesandten Temperatursignals, was es für die Auswerteeinheit erschwert, das empfangene Temperatursignal auszuwerten. Im Fall der Umschaltung wird die Dämpfung umgangen.
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Grundsätzlich kann der Koppelfaktor so eingestellt sein, dass der Temperatursensor bei geringer Beladung, insbesondere im Leerbetrieb, eine Leistung empfängt, die seiner maximalen Leistungsaufnahme entspricht, also bis kurz vor seinem Zerstörungsgrenzwert. Dies stellt sicher, dass auch bei einem beladenen Garraum genug Leistung am Temperatursensor ankommt, um ein Temperatursignal mit ausreichend hoher Intensität auszugeben.
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Aufgrund des kabellosen Kerntemperaturfühlers kann zudem sichergestellt werden, dass der Kerntemperaturfühler PFAS-frei ist, also keine per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) aufweist, nämlich sogenannte Ewigkeitschemikalien. Bei dem kabellosen Kerntemperaturfühler kann nämlich auf das üblicherweise aus einem Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehende Kabel verzichtet werden. Insofern kann sogar ein PFAS-freies Gargerät mit Kerntempaturfühler sichergestellt werden.
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Weitere Aspekte und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargeräts mit einem erfindungsgemäßen kabellosen Kerntemperaturfühler,
- - 2 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Kerntemperaturfühlers gemäß einer ersten Ausführungsform, der teilweise dargestellt ist,
- - 3 ein Detail eines erfindungsgemäßen Kerntemperaturfühlers gemäß einer zweiten Ausführungsform im Bereich der Mikrowellenfalle,
- - 4 eine teilweise geschnittene Darstellung des Details des erfindungsgemäßen Kerntemperaturfühlers der 3 in einer anderen Perspektive ohne Füllmaterial,
- - 5 eine weitere teilweise geschnittene Darstellung des Details des erfindungsgemäßen Kerntemperaturfühlers der 3 in einer weiteren Perspektive ohne Füllmaterial,
- - 6 eine weitere teilweise geschnittene Darstellung des Details des erfindungsgemäßen Kerntemperaturfühlers der 3 in einer anderen Perspektive ohne Füllmaterial,
- - 7 eine Perspektivansicht auf einen Fallenabschnitt einer Mikrowellenfalle, die bei einem erfindungsgemäßen Kerntemperaturfühler gemäß einer dritten Ausführungsform verwendet wird, und
- - 8 eine transparente Darstellung des Fallenabschnitts aus 7 in einer anderen Perspektive ohne Füllmaterial.
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In 1 ist ein Gargerät 10 gezeigt, das ein Gehäuse 12 aufweist, welches einen Technikraum 14 sowie einen Garraum 16 umgibt, in dem ein Gargut 18 zum Garen vorgesehen ist.
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Das Gargut 18 ist in der gezeigten Ausführungsform auf einem Garzubehör 20 angeordnet, welches in einem Gestell 22 beispielsweise eingeschoben ist.
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Das Gargerät 10 umfasst eine Steuerung 24, die mit einer Mikrowellenquelle 26 und einer Heiz- und/oder Dampfvorrichtung 28 signalübertragend verbunden ist. Insofern kann die Steuerung 24 sowohl die Mikrowellenquelle 26 als auch die Heiz- bzw. Dampfvorrichtung 28 ansteuern.
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Darüber hinaus umfasst das Gargerät 10 eine Auswerteeinheit 30, welche ebenfalls mit der Steuerung 24 signalübertragend verbunden ist. Die Steuerung 24 kann demnach die Mikrowellenquelle 26 und/oder die Heiz- bzw. Dampfvorrichtung 28 in Abhängigkeit von einem von der Auswerteeinheit 30 erhaltenen Auswerteergebnis ansteuern. Insofern kann sich hierdurch eine Regelung ergeben, sofern ein entsprechendes Garprogramm ausgewählt ist.
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Die Mikrowellenquelle 26 ist mit einer Einspeiseantenne 32 verbunden, über die Mikrowellen in den Garraum 16 eingespeist werden können, sodass Mikrowellenenergie in das Gargut 18 eingebracht wird, über die das Gargut 18 (zusätzlich) gegart werden kann.
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Darüber hinaus umfasst das Gargerät 10 eine Empfangsantenne 34, die mit der Auswerteeinheit 30 signalübertragend verbunden ist. Über die Empfangsantenne 34 können Signale aus dem Garraum 16 empfangen werden, um von der Auswerteeinheit 30 ausgewertet werden zu können, wie nachfolgend im Detail erläutert wird.
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Darüber hinaus umfasst das Gargerät 10 einen Kerntemperaturfühler 36, der einen Messabschnitt 38 sowie einen Griffabschnitt 40 hat, an den sich der Messabschnitt 38 anschließt. In dem Messabschnitt 38 ist ein Temperatursensor 42 vorgesehen, der dazu dient, die Kerntemperatur des Garguts 18 zu erfassen. Grundsätzlich kann es sich bei dem Temperatursensor 42 um einen SAW-Temperatursensor handeln.
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Der kabellose Kerntemperaturfühler 36 ist grundsätzlich eingerichtet, ein von der Mikrowellenquelle 26 ausgesandtes Mikrowellensignal zu empfangen und als Reaktion hierauf ein Temperatursignal auszusenden, welches von der Empfangsantenne 34 empfangen wird. Das Temperatursignal umfasst Informationen bezüglich der Temperatur des Garguts 18, insbesondere der Kerntemperatur.
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Das empfangene Temperatursignal wird von der Empfangsantenne 34 an die Auswerteeinheit 30 weitergeleitet, die die entsprechende Temperatur auswertet. Die Temperatur kann der Steuerung 24 des Gargeräts 10 zur Verfügung gestellt werden, um einen Garprozess zu steuern bzw. zu regeln.
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In den 2 bis 8 ist der kabellose Kerntemperaturfühler 36 in verschiedenen Ausführungsformen detailliert gezeigt, worauf nachfolgend Bezug genommen wird.
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Aus 2 geht hervor, dass der Kerntemperaturfühler 36 in einem Übergangsbereich 43 zwischen dem Messabschnitt 38 und dem Griffabschnitt 40 eine Mikrowellenfalle 44 aufweist, die einen zylindrischen Fallenabschnitt 46 hat, der topfförmig ausgebildet ist und ein dielektrisches Füllelement 48 zumindest teilweise umgibt, insbesondere eine Keramik.
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Der topfförmige Fallenabschnitt 46 weist demnach eine Öffnung 50 auf, die dem Messabschnitt 38 zugewandt ist, wobei die Öffnung 50 von einem Randbereich 52 umgeben ist. Der Randbereich 52 ist gegenüber dem Füllelement 48 zumindest bereichsweise zurückgesetzt, sodass das Füllelement 48 zumindest bereichsweise über den Randbereich 52 in Richtung Messabschnitt 38 hervorsteht.
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Dies kann, wie in 2 gezeigt, durch eine kammartige Struktur 54 erfolgen, die mindestens zwei Zahnelemente 56 aufweist, welche von einer Aussparung 58 voneinander getrennt sind. In der jeweiligen Aussparung 58 ist das dielektrische Füllelement 48 somit seitlich nicht verdeckt, also an einer Seite, die im Wesentlichen senkrecht zur Öffnung 50 ist. Das Füllelement 48 kann mit den freien Enden der Zahnelemente 56 bündig abschließen. Ferner können die Zahnelemente 56 entlang des Randbereichs 52 gleichmäßig verteilt sein.
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Alternativ kann der Randbereich 52 den Umfang des Füllelements 48 stufenlos und ringförmig umgeben, wie dies in 3 beispielsweise gezeigt ist. Der Randbereich 52 kann jedoch auch in der stufenlosen und ringförmigen Ausführung gegenüber dem Füllelement 48 zurückgesetzt sein.
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Grundsätzlich, wie insbesondere in 4 gezeigt ist, weist der zylindrische und topfförmige Fallenabschnitt 46 einen Boden 60 auf, der der Öffnung 50 entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten ist der Boden 60 an einem ersten Ende des Fallenabschnitts 46 angeordnet, welcher dem Griffabschnitt 40 zugewandt ist, wohingegen die Öffnung 50 des topfförmigen Fallenabschnitts 46 einem zweiten Ende zugeordnet ist, das zum ersten Ende entgegengesetzt ist und dem Messabschnitt 38 zugewandt ist.
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Darüber hinaus geht aus den 2 bis 5 hervor, dass sich der Messabschnitt 38 zumindest teilweise auch in den Griffabschnitt 40 hineinerstreckt, wobei in den 3 und 4 ein im Griffabschnitt 40 vorgesehener Griff nicht dargestellt ist.
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Die Mikrowellenfalle 44 ist im Übergangsbereich 43 angeordnet, wobei sie teilweise ebenfalls im Griff des Griffabschnitts 40 aufgenommen ist, wie aus einem Vergleich der 2 mit den 3 bis 5 deutlich wird.
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Aus den 3 bis 5 wird deutlich, dass sich innerhalb des Messabschnitts 38 ein Wellenleiter 62 erstrecken kann, der mit dem Temperatursensor 42 gekoppelt ist.
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Der Wellenleiter 62 erstreckt sich bis in den Bereich der Mikrowellenfalle 44 hinein, wobei ein Koppelabschnitt 64 vorgesehen ist, über den eine elektromagnetische Kopplung zwischen der Mikrowellenfalle 44 und dem Wellenleiter 62 erfolgt.
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Der Koppelabschnitt 64 ist in der gezeigten Ausführungsform der 4 bis 6 als ein Ausschnitt bzw. Öffnung in einer Lanze 65 ausgebildet, die zumindest bereichsweise auch den Messabschnitt 38 bildet.
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Insofern stellt der Koppelabschnitt 64 ein Koppelfenster dar. Konkret ist der Koppelabschnitt 64 in der Wand der Lanze 65 als ein Ausschnitt bzw. eine Öffnung ausgebildet.
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In den 5 und 6 ist der Ausschnitt bzw. die Öffnung invertiert dargestellt, da die Wand der Lanze 65 nicht bzw. nur halbseitig dargestellt ist, um den Innenbereich der Lanze 65 darstellen zu können, insbesondere den des Messabschnitts 38. Zudem ist die Darstellung der 6 um 180° gegenüber der Darstellung der 5 gedreht, wie aus der Lage des Koppelabschnitts 64 und den dargestellten Raumachsen deutlich wird.
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Hieraus wird deutlich, dass der Wellenleiter 62 innerhalb des Messabschnitts 38 vorliegt und sich durch den Messabschnitt 38 bzw. die Lanze 65 ausgehend von der Mikrowellenfalle 44 in Richtung der (nicht gezeigten) Messspitze erstreckt.
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Die Lanze 65 kann sich zudem bis in den Griffabschnitt 40 hineinerstrecken, also durch die Mikrowellenfalle 44 hindurch, insbesondere den Fallenabschnitt 46. Der Boden 60 hat demnach eine Öffnung, durch die sich die Lanze 65 hindurcherstreckt.
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Aus den 5 und 6 wird zudem deutlich, dass der Wellenleiter 62 eine (Mikro-)Streifenleitung 66 aufweist, die in einem Substrat 68 des Wellenleiters 62 vorgesehen ist, welches in 6 zur besseren Darstellung der (Mikro-)Streifenleitung 66 nicht gezeigt ist.
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Es wird deutlich, dass die (Mikro-)Streifenleitung 66 von einer Grundplatte 70 („ground plane“) beabstandet ist, die einen Ausschnitt 72 aufweist, der dem Koppelabschnitt 64 zugeordnet ist. Insofern ist ein Durchgang ausgebildet, über den die elektromagnetische Koppelung zwischen der (hier nicht dargestellten) Mikrowellenfalle 44 und dem Wellenleiter 62 erfolgt, insbesondere der (Mikro-)Streifenleitung 66.
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In 6 ist auch gezeigt, dass die (Mikro-)Streifenleitung 66 und somit der Wellenleiter 62 zwischen dem Koppelabschnitt 64 und dem Boden 60 des zylindrischen Fallenabschnitts 46 kurzgeschlossen ist.
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Die Funktionsweise des kabellosen Kerntemperaturfühlers 36 wird nachfolgend erläutert.
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Die Mikrowellenfalle 44 des Kerntemperaturfühlers 36 kann grundsätzlich als Antenne fungieren, sodass ein elektromagnetisches Signal, beispielsweise ein von der Mikrowellenquelle 26 des Gargeräts 10 ausgesandtes Mikrowellensignal, in die Mikrowellenfalle 44 einkoppelt. Das Mikrowellensignal wird dann über den Koppelabschnitt 64 auf den Wellenleiter 62 elektromagnetisch gekoppelt.
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Der Koppelabschnitt 64 kann dabei je nach Position und/oder Größe einen definierten Koppelfaktor aufweisen, der zwischen -20 dB und - 60 dB liegen kann. Hierdurch ist sichergestellt, dass nur ein Bruchteil der in den Garraum 16 eingespeisten Mikrowellenleistung in den Wellenleiter 62 eingekoppelt wird.
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Die in den Wellenleiter 62 eingekoppelten elektromagnetischen Wellen werden über den Wellenleiter 62 zu dem wenigstens einen Temperatursensor 42 weitergeleitet, der in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur die Frequenz und/oder die Laufzeit verändert, sodass ein verändertes elektromagnetisches Signal vom Temperatursensor 42 über den Wellenleiter 62 in Richtung Koppelabschnitt 64 zurückgeleitet wird, insbesondere reflektiert wird.
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Mit anderen Worten, moduliert der Temperatursensor 42 das Mikrowellensignal in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur. Der Temperatursensor 42 kann daher im Bereich der Messspitze vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass die Kerntemperatur des Garguts 18 erfasst wird, wenn der Kerntemperaturfühler 36 ins Gargut 18 eingesteckt ist.
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Die entsprechend vom Temperatursensor 42 in Richtung Koppelabschnitt 64 zurückgeführten elektromagnetischen Wellen werden auch als Temperatursignal bezeichnet, da sie eine Information bezüglich der vorliegenden Temperatur enthalten.
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An dem Koppelabschnitt 64 werden die elektromagnetischen Wellen vom Wellenleiter 62 in die Mikrowellenfalle 44 ausgekoppelt, die nun als Sendeantenne fungiert, da das Temperatursignal vom Kerntemperaturfühler 36, insbesondere dessen Mikrowellenfalle 44, ausgesendet wird.
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Das vom Kerntemperaturfühler 36 ausgesandte Temperatursignal kann wiederum von der Empfangsantenne 34 des Gargeräts 10 empfangen werden, die mit der Auswerteeinheit 30 über einen Empfangskanal gekoppelt ist, in dem ein Verstärker 73 zur Verstärkung des Temperatursignals vorgesehen ist. Die Auswerteeinheit 30 kann das entsprechende Temperatursignal auswerten, um die Information bezüglich der Temperatur zu erhalten. Insofern kann der kabellose Kerntemperaturfühler 36 ausgelesen werden.
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In den 7 und 8 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei der der Koppelabschnitt 64 am Boden 60 des zylindrischen Fallenabschnitts 46 vorgesehen ist. Der Koppelabschnitt 64 kann als eine Öffnung bzw. ein Ausschnitt im Boden 60 ausgebildet sein, sodass sich ein Koppelfenster ergibt.
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In dieser Ausführungsform ist eine (Mikro-)Streifenleitung 74 vorgesehen, welche parallel zu einer Ebene verläuft, in der der Boden 60 angeordnet ist. Der Koppelabschnitt 64 ist auch in dieser Ausführungsform als ein Ausschnitt im Boden 60 ausgebildet, sodass es sich um ein Koppelfenster handelt.
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Die (Mikro-)Streifenleitung 74 ist mit einer Koaxialleitung 76 gekoppelt, die den Wellenleiter 62 ausbildet, der sich durch den Messabschnitt 38 bis zum Temperatursensor 42 erstreckt. Insbesondere ist die (Mikro-)Streifenleitung 74 mit einem Innenleiter der Koaxialleitung 76 verbunden, der als Rohrleiter ausgebildet ist und sich durch die Lanze 65 erstreckt.
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Die (Mikro-)Streifenleitung 74 ist in einem Bereich kurzgeschlossen, der zwischen einem radial äußeren Rand des zylindrischen Fallenabschnitts 46 und dem Koppelabschnitt 64 liegt.
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Die Funktionsweise des kabellosen Kerntemperaturfühlers 36 ist jedoch gleich zu derjenigen der zuvor beschriebenen Ausführungsform, sodass hierauf verwiesen wird.
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Der Kerntemperaturfühler 36 kann zudem mehrere Temperatursensoren 42 aufweisen, die im Messabschnitt 38 angeordnet sind, insbesondere im Bereich der Messspitze, um die Kerntemperatur des Garguts 18 an mehreren Stellen zu erfassen bzw. um die Kerntemperatur aufgrund eines Mittelwerts zu ermitteln. Hierzu können die mehreren Temperatursensoren 42 über Leistungsteiler mit dem Wellenleiter 62 gekoppelt sein.
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Grundsätzlich ist es möglich, einen kabellosen Kerntemperaturfühler 36 zum kabellosen Erfassen der Kerntemperatur des Garguts 18 in einem Gargerät 10 zu verwenden, welches eine Mikrowellenquelle 26 aufweist, also auch während des Mikrowellenbetriebs. Dies liegt daran, dass der Temperatursensor 42 über den Koppelabschnitt 64 mit der Mikrowellenfalle 44 elektromagnetisch derart gekoppelt ist, dass eine Dämpfung der in den Garraum 16 eingespeisten Mikrowellenleistung erfolgt, die eine Beschädigung des Temperatursensors 42 ausschließt.