KR920005819B1 - 전자레인지의 음식인식 및 자동요리방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자레인지의 음식인식 및 자동요리방법

제1도는 종래 전자레인지의 음식인식 시스템 구성도.

제2도는 본 발명 전자레인지의 음식인식 및 자동요리 시스템의 구성도.

제3도는 제2도에 대한 중량감지회로부의 상세도.

제4도는 제2도에 대한 전원공급부의 상세도.

제5도는 제2도에 대한 온도감지회로부의 상세도.

제6도는 제2도에 대한 퍼지제어부의 함수도.

제7도의 (a)는 본 발명의 해동시 가열시간에 따른 온도, 습도 특성도.

(b)는 본 발명의 중량에 따른 해동시간 그래프도.

제8도는 본 발명의 동작을 보인 설명도.

제9도는 제2도에 대한 배기온도감지부 및 배기습도감지부에 따른 요리종류인식을 나타낸 예시도.

제10도는 제2도에 대한 배기온도감지부 및 배기습도감지부에 따른 배기온도 및 배기습도의 예시를 나타탠 함수도.

제11도는 본 발명의 동작예시를 보인 설명도.

제12도는 제2도에 대한 신호흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이컴 2 : 가열실

3 : 중량감지소자 4 : 중량감시회로부

5 : 전원공급부 6 : 마그네트론

7 : 냉각팬 8 : 흡기온도센서

9, 13 : 온도감지회로부 10 : 습도센서

11 : 습도감지회로부 12 : 배기온도센서

본 발명은 퍼지(FUZZY)제어를 이용한 음식인식 및 자동요리방법에 관한 것으로, 특히 전자레인지와 같은 조리기기에서 자동으로 음식의 종류를 인식하고, 요리완료를 자동적으로 수행하는데 원-터치로 가능하도록 한 전자레인지의 음식인식 및 자동요리방법에 관한 것이다.

종래 전자레인지의 음식인식 시스템 구성은 첨부된 도면 제1도에 도시된 바와 같이 전자레인지의 음식(15)을 가열하는 공간인 가열실(2)내의 하부에 턴테이블(13)이 장착되고, 상기 가열실(2)의 하부에는 턴테이블모터(12)가 연결되고, 턴테이블모터(12) 하부에는 중량감지소자(3)가 장착되어 음식(15)의 중량(W)을 감지한 전기적 신호를 감지부(4)를 통해 제어부(1)에 입력하고, 가열실(2) 상부에는 음식(15)의 표면까지의 거리(d)를 측정할 수 있는 초음파 감지기(8)가 장착되어 초음파를 송·수신함으로써 얻는 전기적 신호를 감지부(9)를 통해 제어부(1)에 입력시키고, 또한 제어부(1)의 제어신호를 구동부(5)를 통해 인가받아 전자레인지의 마이크로파를 발진하는 마그네트론(6)은 가열실(2)의 벽을 통해 장착되고, 상기 마그네트론(6)의 부근에는 냉각팬(7)을 장착하여 마그네트론(6)의 고열을 냉각함과 아울러 냉각팬(7)에 의해 유입된 일부 공기는 가열실(2)에 형성된 흡입가이드(16)를 통해 가열실(2)내로 흡입되게 하고, 한편 상기 마그네트론(6)에서 발진한 마이크로파에 의해 가열실(2)내의 음식(15)에서 발생한 가스와 수증기는 흡입가이드(16)를 통한 흡입공기와 함께 가열실(2)의 상부 일측에 형성된 배기가이드(17)로 배출토록 하고, 상기 배기가이드(17)내에는 가스감지기(10)가 장착되어 음식(15)에서 발생한 수증기량 또는 가스량을 감지하여 감지부(11)를 통해 제어부(1)에 전기적 신호를 입력시키도록 구성된 것으로, 도면중 미설명 부호 14는 제어부(1)를 구동시키기 위한 키보드이다.

여기서 초음파감지기(8)는 가열실(2)의 상단 중심부터 거리 1만큼 위치한 곳에 장착되어 있고, 턴테이블(13)면에서 가열실(2)의 상단까지의 거리는 H이고, 음식(15)의 높이는 h이다.

이와 같이 구성된 종래 전자레인지의 음식인식 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.

시스템에 전원을 인가하고, 가열실(2)내의 턴테이블(13)위에 음식(15)을 올려놓은 후 사용자가 키보드(14)를 조작하게 되면 턴테이블모터(12)가 구동을 하여 턴테이블(13) 및 음식(15)을 회전시킴과 동시에 턴테이블모터(12) 하부에 장착된 중량감지소자(3)가 음식(15)의 중량(W)을 감지하여 이에 해당하는 전기적 신호를 감지부(4)를 통해 제어부(1)의 입력에 인가시키게 되고, 동시에 가열실(2)의 중심으로부터 거리(l)만큼 떨어진 곳에 장착된 초음파감지기(8)는 제어부(1) 및 감지부(9)의 구동신호에 의해 구동하여 초음파를 음식(15)으로 송신함과 아울러 음식(15)으로부터 반사된 초음파를 수신하여 음식(15)의 표면까지의 거리(d)에 해당하는 전지적 신호를 감지부(9)를 통해 제어부(1)에 인가시키게 되므로써 제어부(1)가 중량감지소자(3) 및 초음파감지기(8)에서 감지된 신호를 연산하게 된다. 즉, 제어부(1)가 중량감지소자(3)에서 보내온 전기적 신호에서 음식(15)의 중량(W)을 계산하고, 초음파감지기(8)로부터 측정된 거리(d)를 가지고 음식(15)의 높이(h)를 계산한다. 여기서 음식(15)의 높이(h)는 h=H-d이다.

이와같이 음식(15)의 높이(h)를 구하게 되면 음식(15)의 부피(V)가 계산되고, 음식(15)의 부피(V)가 계산되면 음식(15)의 밀도(D)가 계산된다. 즉, 턴테이블(13)위에 놓여진 음식(15)의 밀도(D)=중량(W)/부피(V)가 되므로 제어부(1)는 턴테이블(13)위에 놓여진 음식(15)이 어떤 음식인지를 인식하여 제어신호를 출력하게 되고, 이 신호는 구동부(5)를 통해 마그네트론(6)을 구동시키게 됨으로써 마그네트론(6)에서는 마이크로파가 발진되어 음식(15)을 가열하게 되고, 마이크로파에 의해 음식(15)이 가열되면서 발생된 가스와 수증기는 냉각팬(7)에 의해 흡입가이드(16) 및 가열실(2)로 흡입된 공기와 함께 배기가이드(17)로 배출되는데, 이때 배기가이드(17)내에 장착된 가스감지부(10)가 음식(15)에서 나오는 수증기 또는 가스량을 계속 감지한 후 이에 해당하는 전기적 신호를 계산하면서 요리완료시점을 포착한 후 요리를 종료시켜 자동요리를 수행케 한다.

그러나 이와같은 종래 전자레인지의 음식인식 시스템에 있어서는 턴테이블위에 놓인 음식을 회전시켜 높이를 측정할시 송수신 초음파의 신뢰성이 음식표면 상태에 따라 다르므로 인하여 정확한 측정이 어렵고, 높이를 측정하더라도 부피의 계산시 고도의 컴퓨터 수준의 마이콤을 가져야만 가능하므로 인해 제품가격이 상승한다. 즉 부피계산시 복잡한 수치해석 프로그램과 연산능력 마이콤이 필요하고, 또한 음식이 혼합물인 경우는 다른 순수한 음식의 밀도와 유사하다면 음식을 달리 인식하므로 오동작 발생을 하게 되고, 더구나 수분을 많이 가진 혼합물 또는 음식은 동일음식이라도 수분함량에 따라 밀도가 달라지므로 음식인식 신뢰성이 떨어져 오동작을 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 흡기온도, 배기온도를 감지하는 온도감지기와, 배기습도를 감지하는 습도감지기 및 음식의 중량을 감지하는 중량감지기를 이용하여 일정시간 경과 후 변화된 습도와 온도를 감지하여 요리종류의 음식을 인식하고, 요리종류의 인식시간과 변화된 시점까지의 시간 즉, 전체가열시간을 계산하여 배기온도와 습도가 설정치 이상이면 자동요리완료시점을 결정하도록 하고, 냉동식품인 경우에는 중량감지기에서 감지한 중량을 기준으로 가열시간을 계산한 후 일정시간 동안 온도와 습도가 변화되지 않으면 냉동식품으로 인식하여 계속 가열하도록 함과 아울러 시스템의 동작을 원터치로 수행토록 창안한 것으로, 이하 본 발명을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명 전자레인지의 음식인식 및 자동요리시스템 구성도이고, 제3, 4, 5도는 제2도에 대한 중량감지회로부 전원공급부, 온도감지회로부의 상세도로서, 이에 도시한 바와같이 프로그램롬(1b), 중앙처리장치(1c), 데이타램(1d), 퍼지제어부(1a)로 구성되어 키보드(19)의 키조작에 따라 전자레인지의 전체동작을 제어하는 마이컴(1)과, 상기 마이컴(1)의 제어로 교류전원(AC)의 동작전원을 공급하기 위해 고압트랜스(T1), 콘덴서(C1) 및 다이오드(D1)로 구성한 전원공급부(5)와, 상기 전원공급부(5)의 출력전원에 따라 구동하여 마이크로파를 발생하는 마그네트론(6)과, 상기 마그네트론(6)에서 발진한 마이크로파로 음식(18)을 가열하는 가열실(2)과, 상기 가열실(2)에 형성된 흡입가이드(21) 및 흡입구(15)로 공기를 유입시킴과 아울러 마그네트론(6)을 냉각하는 냉각팬(7)과, 상기 가열실(2)의 흡입구(15)로 유입되는 공기의 온도를 감지하는 흡기온도센서(8)와, 상기 흡기온도센서(8)가 감지한 흡입공기의 온도신호를 전기적 신호로 변환시키기 위하여 저항(R1)(R2), 콘덴서(C2)(C3)로 구성한 온도감지회로부(9)와, 상기 가열실(2)내의 음식(18) 및 턴테이블(17)을 상기 마이컴(1)의 제어신호에 따라 회전시키는 턴테이블모터(16)와, 상기 턴테이블(17)에 올려진 음식(18)의 중량(W)을 감지하는 중량감지소자(3)와, 상기 중량감지소자(3)의 출력신호에서 잡음을 제거하고, 신호를 증폭하기 위하여 필터(4a) 및 증폭기(4b)로 구성한 중량감지회로부(4)와, 상기 가열실(2)의 배기가이드(22) 및 배기구(14)로 유출되는 공기의 온도와 습도를 감지하는 배기온도센서(12) 및 습도센서(10)와, 상기 배기온도센서(12)가 감지한 배출공기의 온도신호를 전기적 신호로 변환시키기 위하여 저항(R1)(R2), 콘덴서(C2)(C3)로 구성한 온도감지회로부(13)와, 상기 습도센서(3)가 감지한 배출습도의 신호를 전기적 신호로 변환시키는 습도감지회로부(11)와, 상기 온도감지회로부(9)(13), 중량감지회로부(4) 및 습도감지회로부(11)의 출력전압을 디지탈 신호로 변환시켜 상기 마이컴(1)의 퍼지제어부(1a)에 입력시키는 아날로그/디지탈변환기(23)와, 상기 마이컴(1)의 제어신호에 따라 전자레인지의 각종 상태를 표시하는 디스플레이부(20)로서 구성한 것으로, 도면중 미설명부호 Vcc는 온도감지회로부(9)(13)와 연결된 전원단자이고, Vout은 온도감지회로부(9)(13)의 출력단자이다.

여기서 퍼지제어부(1a)는 온도감지회로부(9)(13)와 습도감지회로부(11) 및 중량감지회로부(4)로부터 인가되는 배기온도 및 배기습도, 흡입온도, 중량의 변화에 따라 자격함수(Membership)를 이용하여 마이컴(1)이 음식(18)의 종류와 요리완료를 인식하게 레벨을 제어하게 되는 것이다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용, 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

사용자가 가열실(2)내의 턴테이블(17)위에 요리할 음식(18)을 올려놓고 키보드(19)의 요리시작키를 눌러 요리를 시작하면 키보드(19)의 데이타는 마이컴(1)의 데이타램(1d)에 저장됨과 아울러 프로그램롬(1b)에 저장된 프로그램의 수행에 따라 턴테이블모터(16)가 구동을 하여 턴테이블(17) 및 음식(18)을 회전시키고, 동시에 턴테이블모터(16)의 하부에 장착된 중량감지소자(3)가 음식(18)의 중량(W)을 감지하여 중량감지회로부(4)의 필터(4a)로 인가시키고 중량감지회로부(4)의 필터(4a)는 중량감지소자(3)로부터 감지된 중량감지신호중에서 잡음을 제거하고 이 신호는 증폭부(4b)를 통해 증폭되어 아날로그/디지탈변환기(23)에 인가된다.

동시에 마이컴(1)의 제어신호에 따라 전원공급부(5)가 구동되어 교류전원(AC)이 고압트랜스(T11)를 통해 승압되고, 이 전압은 콘덴서(C1)와 다이오드(D1)로 구성된 반파배압회로를 통해 고압의 직류전원으로 변환된 후 마그네트론(6)을 구동시키게 됨으로써 마그네트론(6)에서는 마이크로파가 발진되어 가열실(2)내의 음식(18)을 제11도에 도시한 바와같이 일정시간(t1)동안 가열하게 됨과 아울러 냉각팬(7)이 구동하여 마그네트론(6)을 냉각시키게 되고, 상기 냉각팬(7)의 구동에 의해 일부 공기는 가열실(2)의 흡입가이드(21) 및 흡입구(15)을 통해 가열실(2)내로 유입된다. 이때 흡기온도센서(8)가 가열실(2)의 흡입구(15)로 유입되는 공기의 온도를 감지하여 온도감지회로부(9)로 인가하면 저항(R1)(R2), 콘덴서(C2)(C3)로 된 온도감지회로부(9)가 공기의 온도에 대응하는 전기적 신호로 변환시켜 아날로그/디지탈변환기(23)에 인가하게 된다.

또한 가열실(2)의 흡입구(15)로 유입된 공기는 마그네트론(6)의 마이크로파에 의해 음식(18)이 가열되면서 발생된 가스 및 수증기와 함께 가열실(2)의 배기구(14) 및 배기가이드(22)로 배출하게 되는데, 이때 배기구(14)로 배출되는 배기온도(A) 및 배기습도(B)를 배기온도센서(12)와 습도센서(10)가 감지하고, 상기 온도감지회로부(13) 및 습도감지회로부(11)는 배기온도(A), 배기습도(B)에 대응하는 전기적 신호로 변환시켜 아날로그/디지탈 변환기(23)에 인가하게 된다.

즉 초기시 제10도 및 제11도와 같이 배기온도센서(12)와 습도센서(10)가 가열실(2)의 배기구(14)로 배출되는 배기온도(A) 및 배기습도(B)의 현재온도(T1)와 현재습도(H1)를 감지하고, 그 감지된 온도 및 습도의 신호는 온도감지회로부(13)와 습도감지회로부(11)를 통해 그에 대응하는 전기적 신호로 변환되고, 아날로그/디지탈변환기(23)에서 디지탈 신호로 변환된 후 퍼지제어부(1a)를 통해 마이컴(1)의 데이타램(1d)에 저장한다.

이와같은 상태에서 제6, 10도 및 제8, 11도에 도시한 바와같이 마그네트론(6)의 마이크로파에 의해 음식(18)이 일정시간(t1)동안 가열됨에 따라 가열실(2)의 배기구(14)로 배출되는 배기온도(A)와 배기습도(B)가 제10도와 같이 점차 증가하게 되고, 배기온도센서(12)와 습도센서(10)가 이를 감지하여 온도감지회로부(13) 및 습도감지회로부(11)를 통해 전기적 신호로 변환시킨 후 아날로그/디지탈변환기(23)를 통해 디지탈신호로 변환하여 퍼지제어부(1a)로 인가시키면 퍼지제어부(1a)는 제6도 및 제10도와 같이 변환된 배기온도(A) 및 배기습도(B)에 따른 자격함수(MF)를 부여 제로(Zero)서부터 "1"까지의 확률을 계산 즉, 배기온도(A)와 배기습도(B) 제10도와 같이 100℃, 100%이면 요리가 다 되었을 확률이 거의 1에 가깝다는 것을 감지한 후 마이컴(1)의 데이타램(1d)에 저장한다. 이와같은 상태에서 상승되는 배기온도(A) 및 배기습도(B)의 증가분이 일정값(

T)(

H) 즉, 배기온도센서(12) 및 습도센서(10)가 감지한 배기온도(A) 및 배기습도(B)가 일정온도(T2), 일정습도(H2)로 되면 퍼지제어부(1a)가 이를 연산처리하여 이에따른 제어신호를 마이컴(1)에 인가하게 되므로써 마이컴(1)이 일정시간(t1)동안 배기온도(A) 및 배기습도(B)의 일정값(

T)(

H)을 감지하여 제9도와 같이 음식(18)의 종류를 인식하게 된다. 즉 일정시간(t1)동안 가열하여도 배기온도(A) 및 배기습도(B)의 증가분이 제7도 및 제9도와 같이

T=0일 경우에는 냉동식품으로 인식한 후 일정시간(t1)을 마이컴(1)의 데이타램(1d)에 저장하고, 요리할 음식(18)의 종류에 따라 설정된 일정값(

)을 일정시간(t1)에 곱하여 2차가열시간(t2)을 계산한 후 전체요리시간(t3)동안 마그네트론(6)을 계속 구동시켜 음식(18)을 가열한다. 여기서 전체요리시간(t3)는 t3=t1+t2=t1+

.t1이고, t1=t1', t2=t2'이다.

그리고 제7도의 (a)(b)와 같이 냉동식품으로 감지될 경우에는 중량감지소자(3)에서 감지한 음식(18)의 중량(W)을 일정값(k)에 곱하여 전체요리시간(t)을 계산한 후 마그네트론(6)을 구동시켜 음식(18)을 가열하고, 전체요리시간(t3)동안 가열해도 배기온도(A) 및 배기습도(B)가 일정치 이상이 되지 않으면 계속 가열하여 도달시 요리를 완료한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 가열실의 배기구로 배출되는 배기온도 및 배기습도의 변화분을 일정시간동안 감지하여 음식의 종류를 인식하고, 인식된 음식의 종류에 따라 가열시간을 설정하면서 요리를 하게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 마이컴(1)이 초기동작을 수행하여 가열실(2)의 내부의 공기온도가 평형을 이루게 제어함과 아울러 마그네트론(6)을 구동시킨 후 가열실(2)의 배기구(14)에서 배출되는 배기온도와 가열실(2)내부의 음식(18)을 중량(W)을 감지하여 배기구(14)에서 배출되는 공기의 온도가 설정된 온도증가분만큼 상승될때까지 음식을 가열하는 전자레인지의 자동요리방법에 있어서, 상기 마이컴(1)은 일정시간(t1)동안 마그네트론(6)을 구동하여 가열실(2)의 음식(18)을 가열하고, 일정시간(t1)이 경과되면 가열실(2)의 배기구(14)로 배출되는 배기온도(A)와 배기습도(B)의 증가에 따른 일정값(

   

   T)(

   

   H)를 퍼지제어부(1a)로 감지하여 음식(18)의 종류를 인식하고, 요리할 음식(18)의 종류에 따라 설정된 일정값(

   

   )을 일정시간(t1)에 곱하여 2차가열시간(t2)을 계산하여 가열하고, 전체요리시간(t3)동안 배기온도(A) 와 배기습도(B)가 설정치 이상이면 요리수행을 끝내고 설정치 이하이면 계속 가열하도록 함을 특징으로 한 전자레인지의 음식인식 및 자동요리방법.

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