Brevet FR2621716A1 — publié le 19890414

PROCEDE DE COMMANDE DE CUISSON AUTOMATIQUE POUR UN FOUR A MICRO-ONDES La présente invention concerne un procédé de com- mande de cuisson automatique pour un four à micro-ondes qui cuit automatiquement un aliment contenu dans une chambre de chauffage, par l'utilisation de capteurs de détection de température, et elle porte plus particulièrement sur un procédé de commande de cuisson automatique pour un four à micro-ondes qui est capable d'effectuer une opération de cuisson en établissant correctement une durée de chauffage d'un aliment, même si des aliments sont cuits en succession, c'est-à-dire dans des conditions dans lesquelles le four à micro-ondes a été chauffé après la cuisson d'un aliment, et même si un autre aliment est introduit immédiatement pour être cuit. - Un four à micro-ondes classique présente la struc- ture représentée sur la figure 1, dans laquelle il existe un micro-ordinateur 1 qui commande l'ensemble du fonctionne- ment du four à micro-ondes, une source d'énergie 2 qui fournit l'énergie électrique pour le fonctionnement sous la dépendance de la commande du micro-ordinateur 1, un magné- tron 3 qui produit de l'énergie micro-onde et qui est acti- vé par l'énergie électrique que fournit la source d'énergie 2, une chambre de chauffage 4 qui chauffe un aliment au moyen de l'énergie micro- onde que produit le magnétron 3, un ventilateur 5 qui souffle de l'air par une entrée d'air 4A, pour l'introduire dans la chambre de chauffage 4, un capteur de détection de température 6 qui détecte la tempé- rature de l'air qui sort de la chambre de chauffage 4 par une sortie d'air 4B, un convertisseur analogique-numérique 7 qui convertit un signal de température d'air sortant, détecté par le capteur de détection de température 6, pour donner un signal numérique, et qui applique ce signal au micro-ordinateur 1. Dans un four à micro-ondes classique construit de la manière indiquée cidessus, lorsqu'un utilisateur place un aliment à cuire dans une chambre de chauffage 4 et com- mence la cuisson en appuyant sur un bouton de début de cuisson, le micro-ordinateur 1 accomplit une opération ini- tiale pendant une durée prédéterminée tl, comme représenté sur les figures 2 et 3. Autrement dit, on uniformise la température de l'air de la chambre de chauffage 4 en souf- flant de l'air dans cette chambre par l'entrée d'air 4A, en actionnant seulement le ventilateur 5 pendant environ seize secondes. A ce moment, on détecte la température de l'air qui sort de la chambre de chauffage 4 par la sortie 4B, au moyen du capteur de détection de température 6, et le convertisseur analogique-numérique 7 convertit ensuite en un signal numérique le signal de température détecté, pour donner un signal de sortie. Lorsque la durée prédéterminée t1 s'est écoulée dans les conditions indiquées ci-dessus, le micro-ordina- teur 1 reçoit et mémorise un signal de température présente T1, qui est émis par le convertisseur analogique-numérique 7, après quoi il active le magnétron 3 en commandant la source d'énergie 2, et lorsque le magnétron 3 est activé comme indiqué ci-dessus, il chauffe un aliment contenu dans la chambre de chauffage 4, en produisant de l'énergie micro-onde, et la température de l'air qui sort de la cham- bre de chauffage 4 par la sortie d'air 4B augmente progres- sivement conformément au chauffage de l'aliment, ce qui provoque une augmentation progressive du signal de détec- tion de température qui est appliqué au micro-ordinateur 1 par l'intermédiaire du convertisseur analogique-numérique 7, après avoir été détecté par le capteur de détection de température 6. Lorsque l'incrément de température de l'air qui s'échauffe dans les conditions ci-dessus atteint une valeur prédéterminée 6T, c'est-à-dire lorsque l'incrément de tem- pérature prend une valeur prédéterminée A T qui correspond au fait que la température détectée par le capteur de dé- tection de température 6 s'est élevée jusqu'à une tempéra- ture prédéterminée T2, le micro-ordinateur 1 arrête la pre- mière phase de chauffage et commence à exécuter une seconde phase de chauffage. Autrement dit, la durée t2 de l'exécu-_ tion de la première phase de chauffage est enregistrée, une durée t3 de la seconde phase de chauffage est calculée multipliant par la durée d'exécution t2 de la première phase de chauffage par une valeur prédéterminée " qui est établie conformément au type d'aliment à cuire, et l'ali- ment est chauffé par l'activation continue du magnétron 3 pendant la seconde phase de chauffage, de durée t3. Lorsque la durée t3 de la seconde phase de chauffage est écoulée, le magnétron 3 et le ventilateur 5 sont arrêtés et la cuis- son de l'aliment est ainsi terminée. Cependant, dans un système de commande de cuisson automatique classique tel que celui considéré ci-dessus, lorsqu'on cuit immédiatement un autre aliment dans des con- ditions dans lesquelles le four à micro-onde est chaud après la cuisson d'un aliment, il n'est pas possible d'ef- fectuer la cuisson automatique de l'aliment, du fait que le taux d'augmentation de la température devient faible, à cause de l'aliment qui a été cuit initialement. Autrement dit, comme le montre la figure 4A, lors- que la cuisson d'un autre aliment commence à une températu- re T4, T5, T6, T7 ou T8 qui est supérieure à une températu- re T1 qui est la température normale, dans les conditions dans lesquelles la température de l'air d'une sortie d'air 4B qui est détectée par le capteur de détection de tempéra- ture 6, a été élevée à une température prédéterminée T3 par la cuisson d'un aliment, après quoi l'air s'est refroidi progressivement, comme représenté sur la figure 4B, du fait que les durées d'une première phase de chauffage et d'une seconde phase de chauffage deviennent plus longues, puisque le taux d'augmentation de la température devient plus fai- ble lorsqu'on commence la cuisson d'un aliment dans une condition dans laquelle la température est déjà élevée, l'aliment est chauffé de façon excessive, ce qui fait appa- raître l'inconvénient selon lequel un aliment ne peut être cuit de façon automatique que lorsque 10 à 30 minutes au moins se sont écoulées après la cuisson d'un autre aliment. L'invention a donc pour but de procurer un système de commande de cuisson automatique qui soit capable de cuire un aliment correctement et de façon automatique, dans une condition optimale, même dans le cas o la cuisson d'un nouvel aliment commence immédiatement après la cuisson d'un autre aliment. On atteint le but de l'invention qui est mentionné ci-dessus, en détectant la variation de température de l'air qui est introduit dans la chambre de chauffage et qui est extrait de celle-ci, pendant la période initiale du fonctionnement d'un four à micro-ondes, et en fixant ensui- te à nouveau un incrément de température conformément à la variation de température détectée. Un aspect de l'invention procure un procédé de commande de cuisson automatique pour un four à micro-ondes, caractérisé en ce qu'il comprend: un processus d'opération initiale qui est constitué par des étapes consistant à me- surer et à enregistrer la température de l'air qui est soufflé de façon à être introduit dans une chambre de chauffage, dans une condition initiale, à répéter les mesu- res jusqu'à ce que la température de l'air entrant devienne égale à la température de l'air entrant qui a été mesurée au moment immédiatement précédent, à calculer une variation de température de l'air entrant et une différence de tem- pérature entre l'air entrant et l'air sortant, lorsque les températures de l'air entrant deviennent les mêmes, à dé- terminer une faction de compensation d'incrément de tempé- rature à partir de la variation de température et de la différence de température, et à fixer un incrément de tem- pérature compensé en soustrayant la fraction de compensa- tion d'incrément de température d'un incrément de tempéra- ture établi précédemment; un processus de première phase de chauffage qui accomplit une opération de chauffage jus- qu'à ce que la température de l'air qui sort de la chambre de chauffage soit ensuite augmentée d'une valeur correspon- dant à l'incrément de température compensé; et ensuite un processus de seconde phase de chauffage qui accomplit une opération de chauffage pendant une durée égale au produit de la durée de la première phase de chauffage par une va- leur prédéterminée qui est fixée conformément à une sorte d'aliment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, don- né à titre d'exemple non limitatif. La suite de la descrip- tion se réfère aux dessins annexés sur lesquels.: La figure 1 est un schéma qui illustre une confi- guration d'un four à micro-ondes classique; La figure 2 est un organigramme d'un micro-ordina- teur qui est utilisé dans un four à micro-ondes classique; La figure 3 est une-représentation graphique qui illustre une variation de température qui correspond au fonctionnement d'un four à micro-ondes classique; Les figures 4A et 4B sont des graphiques qui il- lustrent le fonctionnement d'un four à micro-ondes classi- que dans le cas d'une cuisson continue, et dans ces figu- res, la figure 4A est un graphique qui montre la variation de température dans le cas de la cuisson initiale d'un ali- ment, tandis que la figure 4B est un graphique qui montre des taux d'augmentation de température dans le cas o on fait fonctionner un four à micro-ondes aux températures respectives indiquées sur la figure 4A; La figure 5 est un graphique qui illustre la va- riation de température de l'air qui entre dans une chambre de chauffage et qui sort de celle-ci, dans le cas d'une cuisson continue; La figure 6 est un schéma synoptique qui illustre le principe de la présente invention; La figure 7 est un schéma qui illustre la configu- ration d'un four à micro-ondes conforme à l'invention; et La figure 8 est un organigramme d'un micro-ordina- teur conforme à l'invention. On expliquera tout d'abord la variation de tempé- rature de l'air qui entre dans une chambre de chauffage et sort de celleci, dans le cas de la cuisson continue d'un aliment, en se référant à la figure 5. Premièrement, la température U de l'air entrant pendant la période initiale de l'accomplissement d'une cuisson continue, devient simi- laire à la température ambiante de l'extérieur, du fait qu'elle est rapidement diminuée. Secondement, il existe une différence entre les températures U, V de l'air qui est in- troduit et qui est évacué pendant l'exécution d'une premiè- re phase de chauffage et d'une seconde phase de chauffage. Dans le cas ci-dessus, la première raison est la suivante: lorsque le four à micro-ondes arrête l'opération de chauffage d'un aliment, du fait que les diverses parties de l'intérieur, ainsi que lemagnétron, ne sont pas encore refroidis puisque le ventilateur n'est pas actionné, et du fait que la chaleur des diverses parties reste à l'inté-_ rieur du four à micro-ondes, la température au voisinage de l'entrée d'air de la chambre de chauffage s'élève, et au moment o le four à micro-ondes est actionné et o le yen- tilateur est actionné, la température de l'air U dans l'en- trée d'air diminue rapidement jusqu'à ce qu'elle devienne similaire à la température ambiante extérieure, à cause du soufflage de l'air venant de l'extérieur. La seconde raison est la suivante: bien que la température U de l'air entrant diminue rapidement du fait que de l'air extérieur est soufflé vers l'intérieur, la chambre de chauffage ne se refroidit pas rapidement, mais lentement, ce qui fait apparaître une différence entre la température V de l'air sortant et la température U de l'air entrant. Dans ces conditions, du fait que la variation de température AU de l'air entrant et la différence kV entre les températures U, V de l'air entrant et de l'air sortant, deviennent sensiblement proportionnelles l'une à l'autre, conformément à un taux correspondant à une durée qui est établie dans le cas de la cuisson continue, une fonction dont la valeur indique une durée dans le cas de la cuisson continue est obtenue en multipliant respectivement la variation de température A U et la différence de température 4 V par des valeurs supplémentaires appropriées a, b et en ajoutant les produits, ce qui donne une valeur indiquée par l'expression ci-après: a. A U + b. V Les valeurs supplémentaires a, b sont déterminées expérimentalement et elles varient en fonction des dimen- sions de la chambre et d'autres paramètres. De plus, si on divise l'expression ci-dessus par un coefficient expérimental approprié A, elle devient infé- rieure à 1, et si on la multiplie par un incrément de tempé- rature approprié AT d'un aliment à cuire, on peut obtenir l'expression suivante, qui représente une fraction de compensation d'incrément de température J, pour effectuer une compensation entre zéro et l'incrément de température A T: a. A U + b A V % = tAT. A On détermine donc un incrément de température com- pensé A T', en soustrayant la fraction de compensation d'incrément de température B de l'incrément de température d'origine à T, et dans le cas de la cuisson initiale d'un aliment, la valeur de l'incrément de température compensé à T' devient presque égale à la valeur de l'incrément de température 4T, du fait que la variation de température A U et la différence de température à V sont presques égales à zéro dans ce cas. Cependant, lorsqu'on effectue une cuis- son continue, l'incrément de température compensé AT' de- vient nécessairement inférieur à l'incrément de température à T, du fait que la variation de température AU et la dif- férence de température _V prennent une valeur prédétermi- née, et la différence entre ces incréments représente une valeur qui fixe la durée dans le cas de l'exécution de la cuisson continue. La figure 6 montre la représentation sous forme de schéma synoptique du principe qui est décrit ci-dessus. On expliquera ensuite en détail l'invention qui utilise le principe décrit ci-dessus, en se référant aux figures 7 et 8. La figure 7 est un schéma qui illustre la configu- ration d'un four à micro-ondes conforme au procédé de l'in- vention. Comme le montre cette figure, le four comprend un micro-ordinateur 11 qui commande l'ensemble du fonctionne- ment du four à micro-ondes, une source d'énergie 12 qui fournit l'énergie électrique pour le fonctionnement, sous la commande du micro-ordinateur 11, un magnétron 13 qui produit de l'énergie micro-onde lorsqu'il est activé sous la dépendance de l'énergie électrique de sortie que fournit la source d'énergie 12, une chambre de chauffage 14 qui chauffe un aliment au moyen de l'énergie micro-onde que produit le magnétron 13, un ventilateur qui souffle de l'air dans l'entrée d'air 14A de la chambre de chauffage 14, des capteurs de détection de température 16, 16' qui détectent les températures de l'air entrant et de l'air sortant, en étant respectivement montés au niveau de l'entrée d'air 14A et de la sortie d'air 14B de la chambre de chauffage 14, et des convertisseurs analogique-numérique 17, 17, qui conver- tissent respectivement en signaux numériques les signaux de température d'air détectée que fournissent les capteurs de détection de température 16, 16', et qui appliquent les si- gnaux numériques au micro-ordinateur 11. Dans le four à micro-ondes de l'invention qui est construit de la manière indiquée ci-dessus, lorsqu'on place un aliment à cuire dans une chambre de cuisson 14 et lors- qu'on demande une cuisson automatique en appuyant sur un bouton de départ de cuisson, comme représenté sur la figure 8, le micro-ordinateur 11 actionne le ventilateur 15 qui souffle de l'air dans la chambre de chauffage 14, et après qu'une variable i a été fixée à zéro, la température U0 de l'air qui est soufflé par l'entrée d'air 14A est mesurée et enregistrée, c'est-à-dire que la température est détectée par le capteur de détection de température 16 qui est monté dans l'entrée d'air 14A, à l'instant initial auquel le four & micro-ondes est mis en fonctionnement, et la température U0 de l'air entrant initial est convertie en un signal nu- mérique par le convertisseur analogique-numérique 17. Lors- que 10 secondes se sont écoulées, la quantité 1 est ajoutée à la variable i, après quoi la température Ui de l'air en- trant au moment présent est mesurée et enregistrée. On fixe une durée de 10 secondes de façon à laisser une marge pour que la température Ui de l'air entrant puisse devenir égale à la température ambiante à l'extérieur. Autrement dit, cette durée est destinée à définir un intervalle d'échan- tillonnage pour déterminer si la température Ui de l'air entrant et la température ambiante extérieure sont égales 1 0 ou non. Ainsi, lorsque la température présente Ui de l'air entrant a été mesurée et enregistrée, le micro-ordinateur 11 détermine si la température présente Ui est égale à la température initiale U0, c'est-à-dire que le micro-ordina- teur compare la température Ui de l'air entrant au moment présent, et la température Ui-1 de l'air entrant mesurée secondes plus t6t. La température est mesurée continuel- lement et de façon répétée jusqu'à ce que les températures Ui, Ui-1 deviennent égales, et lorsque cette condition est réalisée, on mesure la température Vi de l'air sortant. Autrement dit, la température Vi de l'air sortant, qui est détectée par le capteur de détection de température 16' monté dans la sortie d'air 14B, et qui est convertie en un signal numérique par le convertisseur analogique-numérique 17', est reçue et enregistrée dans un registre B, après quoi on calcule la variation de température àU et la dif- férence de température AV, c'est-à-dire qu'on calcule la variation de température AU en soustrayant de la tempéra- ture initiale U0 de l'air entrant, la température présente Ui de l'air entrant qui est devenue égale à la température de l'air ambiant extérieur, et on calcule la différence de température Av en soustrayant de la température présente Vi de l'air sortant la température présente Ui de l'air entrant. Ainsi, lorsqu'on a déterminé la variation de tempé- rature tA U et la différence de température AV, on multiplie respectivement les valeurs supplémentaires a, b, déterminées expérimentalement, par la variation de température âU et la différence de température AV, au moyen du micro-ordina- teur 11. On additionne ensuite ensemble les valeurs obte- nues, et on multiplie le résultat par un incrément de tem- pérature 4T conformément à la sorte d'aliment à cuire, après quoi on détermine une fraction de compensation d'in- crément de température B, en divisant la valeur obtenue par 1 1 un coefficient expérimental A, et on détermine l'incrément de température compensé AT' en soustrayant la fraction de compensation d'incrément de température ô de l'incrément de température d T, et l'opération initiale est alors terminée. Ensuite, lorsque l'opération initiale est terminée, on chauffe l'aliment en activant le magnétron 13, par l'in- termédiaire du micro-ordinateur 11, et lorsqu'une seconde s'est écoulée après que la variable j a été fixée à zéro, on ajoute 1 à cette variable j, et on effectue ceci de façon répétée pour mesurer la température Vj de l'air qui sort par la sortie d'air 14B de la chambre de chauffage 14. On déter- mine si la température Vj de l'air sortant au moment présent augmente d'une quantité supérieure à l'incrément de tempéra- ture compensé À T'. Autrement dit, on soustrait de la tempé- rature Vj de l'air sortant au moment présent, la température Vi de l'air sortant qui a été enregistrée dans le registre B, et on répète l'opération décrite ci-dessus jusqu'à ce que le résultat de la soustraction devienne supérieur à l'incré- ment de température compensé AT, et lorsque la température Vj de l'air sortant est augmentée d'une valeur égale à l'in- crément de température compensé T', la première phase de l'opération de chauffage est terminée. Ensuite, lorsque la première phase de l'opération de chauffage est terminée, on multiplie par la variable j une valeur prédéterminée c qui est fixée conformément à la sorte d'aliment, en employant pour cette opération le micro- ordinateur 11, et on soustrait 1 de la variable j à chaque seconde écoulée. Lorsque la variable j devient égale à zéro, on arrête le fonctionnement du magnétron 15 et du ventila- teur 13, et la seconde phase de l'opération de chauffage est terminée. L'accomplissement du processus qu'on vient de dé- crire réalise la cuisson automatique d'un aliment. On va maintenant expliquer en détail l'invention décrite ci-dessus, en considérant l'exemple et les exemples comparatifs indiqués ci-après, dans lesquels on cuit auto- matiquement quatre pommes de terre. Exemple comparatif 1 On a déterminé l'incrément de température A T et la valeur prédéterminée a indiqués ci-après, dans le cas de la cuisson automatique de quatre pommes de terre dans des conditions de type standard. A T = 9 C = 1,0 En effectuant la cuisson dans des conditions dans lesquelles le four à micro-ondes n'était pas chauffé, et avec l'incrément de température t T et la valeur prédéter- minée indiquée ci-dessus, la première phase et la seconde phase de chauffage ont nécessité une durée d'environ 500 secondes. Exemple comparatif 2 Dans le cas o la cuisson des quatre pommes de terre a été effectuée de façon continue, c'est-à-dire dans le cas o les pommes de terre ont été cuites dans des con- ditions dans lesquelles le four à micro-ondes était chauf- fé, avec un incrément de température ( AT = 9 C) et une valeur prédéterminée (o = 1,0) correspondant à l'exemple comparatif 1 décrit ci-dessus, la première phase de chauf- fage et la seconde phase de chauffage ont nécessité une durée d'environ 1000 secondes et les quatre pommes de terre sont devenues immangeables du fait d'un chauffage excessif. Exemple Dans des conditions identiques à celles de l'exem- ple 2 décrit ci-dessus, et conformément à l'invention, on a fixé respectivement à 1, 2 les valeurs supplémentaires a, b, et on a fixé à 50 le coefficient A, après quoi on a cuit automatiquement les quatre pommes de terre. A ce moment, on a mesuré les valeurs suivantes pour la variation de tempé- rature AU et la différence de température AV: U U0 - Ui = 9 C V = Vi - Ui = 8 C On a en outre déterminé.de la manière suivante la fraction de compensation d'incrément de température 8 et l'incrément de température compensé AT': a. U + b. A V S = A T A 1 x9 + 2x8 = 9x - 4,5 t T' = T - = 9 - 4,5 = 4,5 Ainsi, en accomplissant la première phase de chauf- fage jusqu'à ce que la température Vj de l'air sortant s'élève d'une valeur correspondant à l'incrément de tempéra- ture compensé AT', la durée de chauffage nécessaire a été d'environ 310 secondes, et la seconde phase de chauffage a également exigé environ 310 secondes, ce qui fait que la durée totale pour le chauffage des quatre pommes de terre a été d'environ 620 secondes, et on a également obtenu un très bon état de cuisson pour les quatre pommes de terre. Comme décrit ci-dessus, du fait que, conformément à l'invention, on effectue la cuisson automatique en fixant à nouveau l'incrément de température conformément à la va- riation de température de l'air qui est soufflé dans la chambre de chauffage et est évacué de cette dernière, la cuisson automatique est effectivement effectuée de manière correcte,même dans le cas o on cuit des aliments de façon continue. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de cuisson automatique pour un four à micro-ondes, caractérisé en ce qu'il comprend: un processus d'opération initiale qui est constitué par des étapes consistant à mesurer et à enregistrer la température de l'air (U0) qui est soufflé de façon à être introduit dans une chambre de chauffage, dans une condition initiale, à répéter les mesures jusqu'à ce que la température de l'air entrant (Ui) devienne égale à la température de l'air en- trant (Ui-1) qui a été mesurée au moment immédiatement pré- cédent, à calculer une variation de température de l'air entrant (AU) et une différence de température ( AV) entre l'air entrant et l'air sortant, lorsque les températures (Ui) et (Ui-1) de l'air entrant deviennent les mêmes, à dé- terminer une fraction de compensation d'incrément de tempé- rature (6) à partir de la variation de température (AU) et de la différence de température ( AV), et à fixer un incré- ment de température compensé (^T') en soustrayant la frac- tion de compensation d'incrément de température ( incrément de température établi précédemment (A T); un pro- cessus de première phase de chauffage qui accomplit une opération de chauffage jusqu'à ce que la température de l'air (Vj) qui sort de la chambre de chauffage soit ensuite augmentée d'une valeur correspondant à l'incrément de tem- pérature compensé ( pendant une durée égale au produit de la durée de la pre- mière phase de chauffage par une valeur prédéterminée (") qui est fixée conformément à une sorte d'aliment. 2. Procédé de commande de cuisson automatique pour un four à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de température ( AU) et la différence de température ( AV) sont respectivement multipliées par des valeurs supplémentaires (a) et (b) qui sont des valeurs ex- périmentales, après quoi les valeurs obtenues sont addition- nées ensemble et le résultat est multiplié par l'incrément de température ( AT) établi précédemment, et le résultat est ensuite divisé par un coefficient (A) qui est une va- leur expérimentale, pour donner la fraction de compensation d'incrément de température (