烤面包机感测装置的制作方法

本发明涉及烤面包机，并且更具体地涉及当食物在烤面包机中时对正在烘烤的食物的特性的感测。

背景技术：

诸如led的电子部件的性能受到外部操作条件(即湿度和温度)的显著影响。在烤面包机中，在烘烤期间辐射的热量将导致烤面包机组件的某些内部区域内的较高操作温度。具有较高操作温度的区域的典型示例是与加热元件组件邻接的区域、加热元件组件侧面的区域以及加热元件组件上方和下方的区域。

因此，位于这些区域中的任何电子部件，尤其是感测部件可能受到影响。其示例是当在较高温度下操作时由电子迁移率的变化引起的部件的性能特性的变化。在led的情况下，当与环境温度相比，在较高温度下操作时，照射的光的强度可以变化。这涉及现有的烘烤和烹饪器具，其包括具有led/检测器的装置以测量诸如切片面包的食品的色度特性。光强度的差异将导致不正确的色度测量，从而导致烘烤面包烘烤不足或甚至起火。

色度测量装置用于现有的烘烤和烹饪器具中。它们通常放置的位置使得直接视线能够看到食品的表面。这种布置的缺点是，所述装置被定位成太靠近器具的加热元件、或者甚至定位在经受直接辐射热的区域中、或者在热对流的路径中。这进而导致装置的电子元件在不利的温度条件下工作。

为了补偿led光强度的变化，相同的装置还可以包括用于测量温度的传感器。该温度测量可以用于使由装置的检测器测量的光值归一化，以校正受热影响的差异，从而优化色度测量。然而，该方法具有以下缺点：所述方法需要使用从每个生产批次获得的可接受量的led来跨一定温度范围对装置的led进行性能测试。总之，这种方法需要对led的性能的继续测试，所述继续测试随后用于更新装置的软件以使测量光归一化。

为了消除进行连续led性能测试以使测量光归一化的必要性，色度测量装置需要定位在受热影响较小的内部区域中。然而，这具有以下缺点：由于装置中阻碍led照明路径的器具内部零件和结构，许多位置不容易允许直接视线看到需要测量的食品的表面。

发明目的

本发明的目的是克服或基本上改善上述缺点中的至少一个。

技术实现要素：

本文公开传感器组件，用于安装在器具中以检测在所述器具中待加热的产品的色度特性，所述器具具有用于接收所述产品的腔室，所述腔室具有壁，该壁带有有孔部分，所述产品可以通过所述有孔部分暴露，所述组件包括：

具有反射器表面的反射器，所述反射器具有壁部分，光可以通过该壁部分，以与所述壁的有孔部分对准；以及

传感器装置，其相对于所述反射器固定以使得所述反射器定位在所述壁与所述传感器装置之间，所述传感器装置包括光源和光传感器，所述光源用于产生指向所述壁部分的源光束，以照亮所述产品的一部分以产生反射光束，所述光传感器相对于所述光源固定并与所述壁部分对准，以接收所述反射光束并提供指示所述反射光束的特性、因而指示所述产品的所述色度特性的信号。

优选地，所述反射器被定位成使得所述壁位于所述反射器与所述光传感器之间。

优选地，所述反射器是第一反射器，并且所述组件包括第二反射器，所述第二反射器位于所述壁与所述传感器装置之间。

优选地，所述传感器组件包括位于所述壁与所述传感器装置之间的散热器，所述散热器由此提供所述源光束以及反射光束的通道。

优选地，热绝缘体位于所述第二反射器和散热器之间。

优选地，第三隔热罩位于所述绝缘体与所述散热器之间。

优选地，所述散热器牢固地连接到所述传感器装置的至少一部分，以至少有助于稳定所述传感器装置的至少一部分的温度。

优选地，所述隔热罩中的至少一个包括提供通道的突起，空气通过所述通道以冷却所述传感器组件。

优选地，所述壁部分是至少一个孔。

优选地，所述壁包括反射器，所述反射器至少有助于将辐射能量反射回到所述产品的与所述孔对准的部分。

本文还公开烤面包机，其具有权利要求8所述的以上壁和传感器组件。

优选地，所述壁垂直取向。

本文还公开用于接收产品或加热所述产品的器具，所述器具具有：

腔室，用于接收所述产品；

加热器，用于加热所述腔室并且因此加热容纳在其中的所述产品；

至少部分地限定所述腔室的至少一个侧壁，所述侧壁具有光可以通过的壁部分；

相对于所述侧壁固定的传感器装置，所述传感器装置包括光源和光传感器，所述光源用于产生源光束以照亮所述产品的一部分以产生反射光束，所述光传感器相对于所述光源固定并被定位成接收所述反射光束并提供指示所述反射光束的特性、因而指示所述产品的所述色度特性的信号；以及

反射器，用于拦截所述源光束和反射光束，以使得所述源光束指向所述产品且所述反射光束指向所述光传感器。

优选地，所述壁部分是孔。

优选地，所述反射器是可移动的，以使得所述光源与所述产品的另一部分接合。

优选地，透镜拦截所述源光束和反射光束。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式描述本发明的优选形式，其中：

图1是烤面包机的示意性侧视图；

图2是具有镜子和感测组件的烤面包机的俯视平面图；

图3示出在烤面包机内的感测组件中使用透镜；

图4是利用移动镜或反射器从两个烘烤腔进行测量的烤面包机的示意性俯视平面图；

图4a是示出在单个烤面包机中使用两个枢转镜和两个传感器组件的示意性剖视图；

图4b是镜子致动器组件的示意图；

图4c是描绘替代镜致动组件的示意图；

图5是部分剖开的示意性侧视图，示出百吉饼和烤面包机；

图6是具有移动镜子和感测组件的烤面包机的俯视平面图；

图7是具有移动镜子和感测组件的烤面包机的俯视平面图；

图8是包括传感器组件和光导管的烤面包机的示意性俯视平面图；

图9是烤面包机和感测组件的俯视平面图；

图10是器具的壁的示意性等距视图，产品在所述器具中被加热，其中传感器组件安装在壁上；

图11是图10的器具的示意性正视图；

图12是图11的壁和传感器组件的示意性侧面部分分解正视图；

图13是如图11所示的沿着线13-13剖开的壁和组件的示意性平面图；

图14是如图12所示的壁和传感器组件的一部分的示意性放大部分分解平面图；

图15是图10的器具壁和传感器组件的示意性部件分解等距视图；

图16是图10的器具壁和传感器组件的另一个等距部分分解图；并且

图17是包括图10的壁和传感器组件的烤箱的示意性透视图。

具体实施方式

为了改善电子感测部件的性能并消除或最小化传感器数据归一化，可以将它们重新定位到烤面包机内的较冷区域。烤面包机内的较冷区域受热影响较小，并且因此改善感测部件的性能。

如图1所示，这些区域的典型示例是不与任何加热元件组件邻接或不在其侧面的区域，诸如烤面包机的相对端部101和102、烤面包机的角部区域103和远离辐射热定位的区域(诸如加热元件组件底盘(即底座/底板组件)下方的区域104)。因此，当定位在这些冷区域中时，电子部件的性能在令人满意且优化的温度条件下。由传感器进行的测量可以由装置的处理器105用来确定食物烘烤程度、颜色、温度和其他参数，从中可以确定或调整烘烤时间或加热元件性能。

如图2所示，在如图2所示的双片烤面包机200的示例中，面包或其他食物201包含在一个或多个烘烤腔202内。每个腔通常设置有固定或可移除的吐司引导件203。烘烤腔位于一对加热元件卡204之间。此类卡通常由加热元件包裹在其周围的一片云母或其他热稳定材料制成。在该示例中，两个烘烤腔由金属底盘205包围。为了允许感测组件206位于底盘205的外部，但仍然在烤面包机的壳体207内，开口208设置在底盘205的横向侧壁209中的一个中。传感器组件206包括一个或多个发光二极管210。二极管210朝向镜子或反射器212发射光211。镜子或反射器(在此一起称为“镜子”)位于底盘205的外部但在壳体207内。来自led210的光211撞击镜子212并被引导通过开口208，以使得它碰撞食物201的表面213。来自led的光被表面213反射，以使得它碰撞镜子212，并且从而被反射朝向或指向优选位于传感器组件206上的传感器214。在该示例中，传感器组件轴向地位于底盘205的轴向端表面215之外并且更靠近壳体的横向侧面216而不是烤面包机的轴向中心线217。

众所周知，当光从光源发射时，它看起来发散；其示例是当光从led发射时。反过来，在距离上，这种发散导致光强度的衰减。当实际光源用于测量或感测目的时，这成为一个问题。光强度的降低导致信噪比降低并因此测量不正确或有噪声的数据。

如图3所示，一个透镜300或多个凹透镜或凸透镜301会聚或发散来自光源的光。利用凸透镜，在所需距离上维持更恒定的光传播，同时对光强度的影响最小并且因此确保更高的信噪比。

通过添加一个或多个任选透镜，由于光从其光源看起来是会聚的，因此光强度的这种衰减/减小被消除。使用凹透镜允许扫描更大的区域。

透镜302还可以用于将光聚焦或会聚到检测器或传感器214。

固定镜212具有功能限制。当与单个色度测量装置结合使用时，它将在实际食品上所测量的表面量限制到单个位置。当测量在其表面上具有种子、坚果、葡萄干或其他物质的食品时，这可能降低感测效率，所述种子、坚果、葡萄干或其他物质可能在烘烤期间影响食品的色度结果。另一个问题是当食品的表面(特别是在测量装置的视线之外的表面)具有定位在其表面213上的孔、开口或小凹穴或不规则部分时。

如图4所示，通过简单地调节镜子相对于测量装置214的位置或方向，使用可调节镜子机构400使得镜子212能够枢转或旋转、交替或循环。可以通过调节镜子的安装位置和/或安装角度401来执行该方向改变，从而通过单个固定传感器来实现食品的多个感测位置并且跨过多个食品位置。

用于机构的优选部件是电动机402，然而可以使用螺线管、机电装置、致动器、磁铁和滑轮。

通过在器具组件中添加附加的可调节方向镜以及附加的色度测量装置，可以具有多方向(垂直和水平平面)检测，以使得代替部分感测位置，可以实时扫描食品(例如面包)的完整和多个表面以进行色度检测。该过程将允许光传播到多于一个位置(镜子位置)和从其反射回来，从而在烘烤期间实现多个表面和区域的感测。

机构移位、交替和/或循环的频率服从于成功测量所有表面上的色度变化的检测的最小速率但不限于所述最小速率。这样做，人们就能够使用单个色度测量装置来测量来自多个位置的数据。这可以在下图(图6)中看到，led和传感器的取向在y轴上组装。

图4还示出单个反射表面或镜子212可以用于感测两个不同的食品403、404，所述食品403、404各自位于其自身烘烤腔405、406中。在该示例中，双面镜212从第一位置407枢转到第二位置408。这种枢转运动可以用电动机402完成，或者如上所述以其他方式完成。在第一位置407中，来自led210的光被反射到食物403上并从该相同的镜子位置反射回到传感器或检测器214、409。在另一位置408中，来自传感器组件214的光都指向第二食物404并被反射回到传感器409。如图4a所示，可以提供两个或更多个枢转镜组件450，其中每个具有(或共享)传感器组件451，以通过两个或更多个腔开口208测量食物特性。

如图4b所示，镜子或反射器460可以由致动器底盘461承载。底盘461承载与从动锥齿轮463配合的机动锥齿轮462。从动锥齿轮463使承载镜子460的轴464旋转。以这种方式，在该示例中，装置的处理器105可以控制镜子460围绕水平轴线的旋转。镜子460围绕垂直轴线的旋转通过第二电动机465的处理器控制致动来实现，所述第二电动机465使得底盘461自身旋转。这种布置允许镜子460围绕水平轴线和垂直轴线两者旋转。如图4c所示，两个单独的镜子或反射器470、471可以通过独立或配合的螺线管、机电装置、致动器、磁铁或滑轮472的组件来围绕一个或两个旋转轴线旋转。

如图5所示，可能期望感测食物504上的多个位置501、502、503，并且还利用相同的镜子212和感测组件214测量第二腔中的第二食物。这可以通过如图6和图7所示的枢转镜来完成。如图6所示，在第一位置601中，镜子将来自led或其他发射器210的光引导通过云母卡中的开口208，并将反射的光传输回到作为感测组件的一部分的传感器409。镜子601在该位置中的小移动允许测量食物表面213上的各个点。镜子701的第二取向允许相对于第二食物702的第二表面执行相同的操作。

如图8所示，弯折或弯曲的光导管、光管或光纤801可以用于将从led210发射光传输到食物802的表面。在该示例中，传输光导管801终止于位置803处，所述位置803优选地位于内部底盘209的外部，但是与底盘的横向侧面中的开口804对准。

来自(一个或多个)led210的光被表面802反射到向检测器或传感器806提供光信号的接收光导管、管或光纤805中。在该示例中，感测组件807位于底盘209与壳体808之间，例如位于角区域并且轴向超出底盘209的端表面809。以这种方式，可以绕过内部结构，精确地传输至食物的信息和接收来自食物的信息。不需要数据的补偿或归一化，因为传感器组件807位于烤面包机的较冷区域中，而不是光承载导管、管或纤维的末端803中。

如图9所示，底座209的横向侧壁中的通孔901可以完全或部分地由反射表面902包围。反射表面902可以由与底盘相同的材料(通常是镀锌钢)形成。因为在加热元件卡903中存在开口并且在底盘209中存在开口901，并且因为热量传输通过这些开口，所以食物在开口901、904的区域中比在正在烘烤食物的其他区域中更轻微地烘烤。这不仅可能导致不均匀烘烤的食物，而且可能导致不精确的色度测量值，这可能本身导致食物的起火或炭化。为了减少通过开口散热的影响，反射表面902使得辐射热能够从开口区域反射回来，从而确保在食物912的整个面具有更均匀且一致的烘烤颜色。附加的反射表面905可以定位在底盘的外部并与开口901、904对准。反射表面905可以是平坦的或弯曲的，并且可以由镀锌钢制成。可以利用其他材料，诸如涂覆或未涂覆、经处理或未经处理的铝、各种经处理或未经处理的不锈钢。反射表面905可以具有一个或多个通孔901，以允许由led911发射的光束907和从食物902反射回来的光束908从感测组件910传输和由其接收。组件910包括光传感器916。

底盘209具有侧壁913，其具有提供孔904的孔部分914。孔904暴露食物产品(面包片)912的一部分。

传感器装置915包括led911和光传感器916，其中装置915被定位成使得反射器905定位在装置915与侧壁914之间。

反射器905具有提供开口(孔)901的孔部分916，其中孔部分916与有孔部分914对准，以使得食物产品912的一部分暴露于光束907，以使得产生反射光束908。光束908通过有孔部分914和916反射回来，以碰撞光传感器916。光传感器916随后产生指示食物产品912的色度特性的信号。该信号随后可以帮助产生指示食物产品912的状况的信息。在产品912是面包片的情况下，信号指示面包烘烤的程度。

在附图的图10至图13中，示意性地示出壁10，所述壁10可以是用于加热产品的器具的侧壁。所述器具可以是如前所述的烤面包机，或者是执行包括烘烤的其他烹饪功能的烤箱，而器具还可以是烘烤咖啡豆的烤箱。

壁10至少部分地围绕腔室13，产品将位于所述腔室13内并由器具加热。壁10具有面向腔室13的内表面16、和外表面11。附接到表面11的是至少一个传感器组件12。在该实施例中，存在两个、间隔开的组件12。这是为了能够在一片吐司中具有葡萄干的情况下精确检测该片吐司的色度特性。具有至少两个传感器组件12提供检测冗余。每个传感器组件12适于在产品被加热时检测位于腔室13中的产品的色度特性。具体地，，传感器组件12适于检测由于产品被加热(烘烤、烘焙、烹饪)的该产品的颜色变化。

在烤面包机的情况下，器具(烤面包机)将包括加热元件14，所述加热元件14可以是具有缠绕在卡上的电加热线的卡。相对于元件14内部安装有微米片15，其保护元件14免受异物(例如面包屑)的影响或者避免用户意外地接触加热元件而导致短路。

内部反射表面16将由元件14产生的辐射热反射回到腔室13。因此，壁10用作隔热罩。

壁10设置有用于每个组件12的有孔部分17，每个有孔部分17包括孔18，所述孔18与元件14中的相应孔19对准并且进一步优选地与元件14中的相应孔20对准，以使得位于腔室13中的食物产品暴露于孔18。孔18还可以是提供光通过壁10的通道的部分。

优选地，壁10由金属片形成，具有通过切割壁10和使部分21弯曲而形成的每个孔18。部分21用作反射器，其有助于在产品与孔20对准的部分处重新引导辐射能量。位于壁10与元件14之间的是隔热罩23，所述隔热罩23有助于反射和抑制热量传递到壁10。隔热罩23具有有孔部分24，所述有孔部分24提供与相应孔18、19和20对准的孔25。隔热罩23具有反射部分50，所述反射部分50有助于在产品的与孔25对准的那些部分处引导热量。

优选地，隔热罩23具有突起26，所述突起26接合元件14以将元件14与隔热罩23间隔开。

优选地，壁10具有突起22，所述突起22邻接隔热罩23以有助于将壁10与隔热罩23间隔开，并在壁10与隔热罩23之间提供通道以使空气通过其中。

以下描述是关于组件12中的一个。

邻接表面11并包围孔18的是隔热罩27，所述隔热罩27具有与孔18、25、19和20对准的孔28。邻接隔热罩27的是热绝缘体29。

具有孔32的另一个隔热罩31位于热绝缘体29附近，位于护罩29和31之间。绝缘体29具有孔30。

邻近隔热罩31的是另一个绝缘体33，所述另一个绝缘体33具有与孔32对准的孔34、和其他孔28和30。

邻近热绝缘体33的是散热器35，所述散热器35具有与孔34对准的孔36。

安装在散热器35附近的是传感器装置38安装在其上的电缆管理支架37。装置38包括印刷电路板32，在所述印刷电路板32上安装有led(优选为绿光发射)43以及ntc(晶闸管)传感器40和光学传感器41以及红外传感器44。传感器40、41和44以及led43与孔18、25、19、20、36和34对准，以使得由led43发射的光碰撞正在加热的食物产品，其中反射光束随后返回到传感器40、41和44。传感器40、41和44提供指示食物产品的色度特性的信号。

壁10和隔热罩23、27和31是反射器，以有助于将热量反射离开传感器装置38，而绝缘体29和33通过隔热罩27、31之间以及隔热罩31与散热器35之间的传导而有助于限制热量的传递。

支架40具有孔47，所述孔47提供源光束和反射器光束相对于传感器装置12和被加热产品的通道。

隔热罩31具有与隔热罩27接合的突起49，以便提供通道49以防止热量整体(例如在隔热罩31和27之间)泄漏到组件中。

在上述实施例中，散热器35由支架37保持，以便牢固地连接到ntc传感器43，以至少有助于稳定传感器43的温度。

绝缘体29和33附接到散热器35，并保持隔热罩31。

在上述实施例中，孔可以用光可以穿过的材料代替。

上述优选实施例的优点是，led43、传感器41和传感器44经由对准的开口而直接光学地暴露于正在烹饪的产品，同时相对于腔室13经受较低的温度，同时还为装置38提供稳定的温度。

在图15的实施例中，传感器组件12包括在烤箱45中，具体安装在其壁10上。优选地，壁10是烤箱45的上壁。在该实施例中，传感器朝向下方取向，以便提供正在烤箱45的碗46中烹饪的产品的色度特性的指示。

尽管已经参考具体示例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明可以以许多其他形式实施。

如本文所用，除非另有说明，否则使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述共同对象仅指示相同对象的不同实例被引用并且不旨在暗示这样描述的对象必须在时间上、空间上、在等级上或以任何其他方式具有给定的顺序。

在整个说明书中对“一个实施例”、“某个实施例”或“示例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构、特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中在各个地方的短语“在一个实施例中”或“在某个示例中”的出现不一定都指相同实施例或示例，但是可能指相同实施例或示例。

此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合，如对本领域普通技术人员从本公开中显而易见的。

类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的以上描述中，本发明的各种特征有时在单个实施例、附图或其描述中被组合在一起，以便简化本公开并有助于理解各种发明方面中的一个或多个。然而，该公开方法不应被解释为反映所要求保护的发明需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。而是，如以下权利要求所反映的，发明方面在于少于单个前述公开实施例的所有特征。具体实施方式之后的任何权利要求在此明确地并入本具体实施方式中，每个权利要求自身作为本发明的单独实施例。

除非另有明确说明，否则如从以下讨论中显而易见的，应当理解，在整个说明书中，利用诸如“处理(processing)”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定(determining)”等术语的讨论是指操纵和/或变换数据的微处理器、控制器或计算系统或类似的电子计算或信号处理装置的动作和/或过程。

此外，虽然本文所述的一些实施例包括一些特征而不是包括在其他实施例中的其他特征，但是不同实施例的特征的组合在本发明的范围内，并且形成不同的实施例，如由本领域技术人员所理解的。

因此，虽然已经描述了被认为是本发明的优选实施例的实施例，但是本领域技术人员将认识到，可以对其进行其他和进一步的修改而不脱离本发明的范围，并且旨在要求保护落在本发明的范围内的所有这些改变和修改。