专利名称：无线通信装置和使用它的微波炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信装置，用于在安装在微波炉中的磁控管所使用的2.4GHZ到2.5GHZ之间的频带处或其附近进行短程无线网络通信。
本发明还涉及微波炉，能使安装在微波炉中的磁控管所使用的频带的无线通信网络的频率干扰最小。
背景技术：
微波炉有磁控管，能在2.4GHZ到2.5GHZ产生微波来烹饪微波炉中的食物。图20示出了微波炉中铁芯变压器驱动的磁控管的例子。变压器1100和二极管1101从市电AC电源产生双倍电压、半波电流，并将产生的电流提供给磁控管1102。图21示出了微波炉中变换驱动的磁控管。该例子包括全波整流器1104，变换器(inverter)1105，高频变压器1106对市电AC电源全波整流，并将约30到50KHZ的电流提供给磁控管1102。
图22示出了安装在微波炉中的标准磁控管的微波发生特性。磁控管表示出了高阻抗，并且不会产生最高达到阈值电压的微波。当施加的电压超过阈值电压时，磁控管表示出了低阻抗，并通过电流Ib以产生微波。图23示出了铁芯变压器驱动的磁控管的有效和无效阶段。铁芯变压器驱动的磁控管在市电AC电源的负半周t1其间未加电压。如果电源是50HZ，t1阶段对应于10ms，如果电源是60HZ，t1阶段对应于8ms，在此阶段，磁控管不产生微波。图24示出了变换驱动的磁控管的有效和无效阶段。磁控管直到加的电压到达启动电压时才产生微波。即，磁控管在零伏交叉点(zero-volt crossing point)附近延伸的无效阶段t2不产生微波。无效阶段t2的长度根据工作状态，并且如果电源是60HZ，它为1到2ms。这样，以上提到的两个磁控管分别包括无效阶段t1和t2。
有一种使用频带覆盖微波炉所分配的频带以实现短程无线网络通信和包括微波炉在内家用电器的遥控环境的技术。这种技术存在一个问题，即微波炉中的磁控管产生的微波与在微波炉或附近的任何其他装置中的无线通信设备中的通信信号会干扰。干扰使得无法识别通信信号，因此在磁控管操作期间不能实现无线通信。
已经开发了传输频谱无线通信系统来对付噪声。该系统使用直接传输技术或跳频(frequency hopping)技术。直接传输技术将已分配的频带分成少量的频道，并将一信号在每个频道上传输。跳频技术设置单位时隙，并在每个单位时隙内在已分配的频带上传输一信号。这种跳频技术用于蓝牙(Bluetooth)无线通信中。
图25(a)大略地示出了蓝牙技术。蓝牙技术将2.402GHZ到2.480GHZ的频带分割成79个信道，每个1MHZ宽，设置单位时隙625μs，并且在79信道上伪随机传输信号。按照蓝牙，最小的传输时隙是625μs，在此时隙里，携带通信信息包(communication packets)。通信任务是用传输信号和通知确认(ACK)信号，即接收到传输信号来完成的。即，如果保证“单位时隙×2”的理论时间，蓝牙通信任务理论上是可以实现。一般来说，与电源频率进行同步通信是困难的，因此，通信任务需要理论时间长度的两倍，即单位时隙的四倍(＝2.5ms)。不过，确认收到信号ACK可以用比数据信号所需较少量的比特数传输。即，确认收到信号可以用126比特(126μs)传输。这就意味着，如果保证磁控管的“单位时隙x3+0.126ms(＝2.001)”的非有效期，则可以在磁控管的非有效期，当微波炉在煮食物时，实现通信任务。图26示出了变换驱动磁控管的磁控管有效期和磁控管非有效期。磁控管非有效期对应于无线通信可能期。如果在市电的周期内(60HZ为8ms，50HZ为10ms)非有效期τ＝2.001ms能保证，则蓝牙无线通信是可能的。
图25(b)示出了按照蓝牙技术的各种传输模式。一个1时隙的模式有625μs的单位时间来传输信息包，3时隙的模式有1.875ms的单位时间(＝625μs×3)来传输信息包，5时隙的模式有3.125ms的单位时间(＝625μs×5)来传输信息包。3时隙的模式包括(1.875×2+0.625+0.126)ms＝4.4ms的单位通信时间，5时隙的模式包括(3.125×2+0.625+0.126)ms＝7.001ms的单位通信时间。
使用倒相驱动的磁控管的微波炉包括1到2ms的磁控管无效期，进行蓝牙无线通信是不够的。另一方面，使用铁芯变压器驱动的磁控管的微波炉包括8ms的磁控管无效期，进行蓝牙无线通信是足够的。有效地使用8ms有效期能进行两个5时隙的通信操作来改善通信效率。
待公开的日本专利申请号2000-224176是相关技术，它检测微波生成定时，并按照检测到的微波生成定时选择抗微波通信模式。该相关技术必须安装定时检测器，也无法防止与其他微波炉的干扰。
待公开的日本专利申请号6-140966是相关技术，它检测市电的周期并在市电的零伏交叉点进行通信。该相关技术适用于使用铁芯变压器驱动的磁控管的微波炉，且必须有一个切换开关在磁控管无效期内来进行通信。使用铁芯变压器驱动的磁控管的微波炉包括在市电的零伏交叉点前后延伸的磁控管无效期t2。这种情况下，相关技术无法使用无效期t2的整段用于通信。另外，即使在该时间段可以通信，相关技术也不会在磁控管有效区域通信。这甚至会损坏使用铁芯变压器驱动的磁控管的微波炉中的通信效率。图27示出了在50HZ电源驱动的磁控管中测得的噪声级的例子。磁控管对通过磁控管的瞬间电流的值作出反应，改变振荡频率。使磁控管工作期间通信中断的频率和时间带限于频率A和时间带B。
使用变换器(inverter)驱动的磁控管的微波炉包括变换器频率30到50KHZ，大约等于市电频率的1000倍。因此，在图4的磁控管电流的包络期间，不能保证通信时间。
发明内容
本发明的目的是提供能在微波炉中工作的无线通信装置，而无需特别的检测器检测微波炉中安装的磁控管的工作定时。通信装置甚至在微波炉工作期间也能保证进行无线通信，并按照磁控管的类型将无线通信最佳化。
本发明的另一个目的是提供能使用这种无线通信装置的微波炉，使无线通信装置保证能在相当于磁控管的频带的频带处进行无线通信，而能不降低加热效率继续进行烹调操作。
本发明的第一个方面提供无线通信装置，包括发送信息包的数字信息的发送装置，检测市电电源的零伏交叉点的交叉定时检测器，和控制时隙的开始的通信控制器，在该时隙中发送器按照检测到的零伏交叉点发送信息包。
按照第一个方面，交叉定时检测器检测市电的零伏交叉点。按照检测到的零伏交叉点，通信控制器控制发送器发送信息包的时隙的开始点。即，第一个方面将发送时隙的信息包的开始与零伏交叉点同步。也可选择，信息包发送时隙的开始点设置在下一个零伏交叉点之前预定时间的时间点，由检测到的零伏交叉点中估算。第一个方面将信息包发送时隙的开始与磁控管无效期的开始点对齐，在相当于磁控管的频带的频带处在微波炉操作期间获得无线通信。
本发明的第二个方面提供微波炉，具有磁控管以生成微波，变换器从市电中产生高频功率，并将高频功率提供给磁控管，并具有输出控制器以在市电与零伏交叉处的点附近的预定时间段停止磁控管的输出。
按照第二个方面，变换器从市电电源产生高频功率，并将高频电源提供给磁控管。输出控制器在市电与零伏交叉处的点附近的预定时间段停止磁控管的输出。在磁控管无效期，第二个方面使得能在相当于磁控管的频带的频带处进行无线通信。即，第二个方面保证能在磁控管加热(烹饪)操作时在相当的频带处进行无线电通信，而不损坏加热效率。
图1表示按照本发明的实施例1的包括无线通信装置的微波炉的结构方框图。
图2表示包括实施例1的无线通信装置的无线通信网络的方框图。
图3表示实施例1的无线通信装置的方框图。
图4表示市电的波形，电流进入铁芯变压器驱动的磁控管的波形，高频电流进入变换器驱动磁控管的包络，及无线通信信息包的发送定时的时间图。
图5表示实施例1的无线通信装置进行的无线通信操作的流程图。
图6表示本发明的实施例2的无线通信装置的方框图。
图7表示检测到的由铁芯变压器驱动的磁控管漏出的无线电波的波形和检测到的按照实施例2的无线通信装置的通信信号的波形。
图8表示按照本发明的实施例3的微波炉的电路图。
图9表示按照实施例3的微波炉中磁控管的操作定时的时间图。
图10表示按照实施例3的微波炉进行的微波振荡控制的时间图。
图11表示按照本发明的实施例4的微波炉的电路图。
图12表示由实施例4的微波炉进行的微波振荡控制的时间图。
图13(a)和图13(b)分别表示图12中C-1和C-2的放大视图。
图14表示按照本发明的实施例5的微波炉的电路图的时间图。
图15表示由实施例5的微波炉进行的微波振荡控制的时间图。
图16表示由实施例5的微波炉进行的在磁控管操作和无线通信操作之间任意控制的例子的流程图。
图17表示由实施例5的微波炉进行的在磁控管操作和无线通信操作之间任意控制的另一个例子的流程图。
图18表示由实施例5的微波炉进行的在磁控管操作和无线通信操作之间任意控制的另一个例子的流程图。
图19表示由实施例5的微波炉进行的在磁控管操作和无线通信操作之间任意控制的另一个例子的流程图。
图20表示微波炉中标准的铁芯变压器驱动的磁控管的电路图。
图21表示微波炉中标准的变换器驱动的磁控管的电路图。
图22表示微波炉中标准磁控管的微波产生特性图。
图23表示铁芯变压器驱动的磁控管的有效和无效时间段。
图24表示变换器驱动的磁控管的有效和无效时间段。
图25表示按照蓝牙技术解释无线信息包通信。
图26表示磁控管有效时间段和磁控管无效时间段，即变换器驱动的磁控管的无线通信的可能的时间段。
图27是表示瞬间电流值和振荡频率以及标准磁控管的噪声能级的关系图。
具体实施例方式
实施例1图1示出了按照本发明的实施例1具有无线通信装置的微波炉的结构。微波炉1有包含烹饪室3的金属柜2。烹饪室3收到将要由电磁感应烹饪的食物4。为此，微波炉1中的机械室5有磁控管7来生成在2.5GHZ和2.4GHZ高频带的微波6，还有控制器(未显示)。微波炉1容纳通信装置8，盖有阻挡无线电波金属壳。通信装置8在频带2.402GHZ到2.480GHZ处进行蓝牙无线通信。
图2示出包括无线通信装置8的家用无线通信网络。在图2的网络中，家用电器10A，10B，和10C配有控制器11A，11B和11C和各盖有金属壳的无线通信装置12A，12B，12C。网络包括家庭终端13。
家庭终端13包括无线通信装置12和连接到外部通信装置15的调制解调器16。通过15，家用终端13与服务器17相连。服务器17可以指定电器10A，10B，10C中的任一个，终端13可以用无线电发送电源开/关命令和定时器设置信号到指定的电器，也可以用无线电接收来自指定的电器的功耗数据。电器10A，10B，10C用无线电与无线电通信装置12A，12B，12C接收它们之间必要的信息。
图3示出无线通信装置20的结构，可以是微波炉1的无线通信装置，家用电器10A到10C和家用终端13的任一个。通信装置20按照蓝牙技术进行工作。市电21经过电源变压器22将电源供给到通信装置电源23。频率/0V检测器24确定市电21的频率是50HZ还是60HZ，并检测市电21的零伏交叉点。
按照检测到的零伏交叉点，发送/接收控制器25确定信息包时隙的长度，作为半周期τ1，并将时隙的开始与市电21的零伏交叉点进行同步。图4示出信息包传输定时的关系，市电21的波形和磁电流IB。
如果磁控管7是铁芯变压器驱动磁控管，它提供给图4(b)中示出的电流波形以半波，在图4(a)中示出的市电21的波形的每隔半周期发生。磁控管电流在剩余半周期τ1不流，蓝牙无线电通信可以在该期间τ1进行。
如果磁控管7是变换器驱动的磁控管，相对于图4(a)市电波形，存在磁控管无效时间段τ2，如图4(c)所示。磁控管电流在时间段τ2内不流，无线信息包通信在该时间段τ2可以进行，如图4(d)所示。发送/接收控制器25也控制跳频的切换。
图3的无线通信装置20有接收器26、发送器27、接收状态检测器28，和发送/接收切换电路29。天线30接收高频信号。在接收器26，高频电路31检测所收到的信号，解码器32从收到的信号中提取数据。提取的数据到达发送/接收控制器25。在发送器27之中，编码器33从发送/接收控制器25提供的数据中产生信号波，高频/电源切换电路34改变信号波成高频信号，它从天线30中无线电发送。高频/电源切换电路34能在例如1mW到100mW范围内切换发送功率。
接收状态检测器28按照来自于发送/接收控制器25的信号，检测接收器26的信号接收状态。一旦检测到较差的信号接收状态，接收状态检测器28指示高频/电源切换电路34增加发送功率。
发送/接收控制器25使用家用电器的电器控制器35进行电缆通信，其中安装无线通信装置20。发送/接收控制器25接收来自于电器控制器35的电器数据，例如已用去的烹饪时间和食物温度(如果电器是微波炉)。按照外部控制信号，发送/接收控制器25发送控制信号到电器控制器35，以设置烹饪时间和开始烹饪。这种构造实现了家用电器的遥控。
下面，说明按照实施例1的无线通信装置20实现的无线通信。按照实施例，图2的无线网络包括三种家用电器10A，10B，10C和能通过互联网通信线15访问外部数据服务器17的家用终端13。例如，电器10A是微波炉，10B是洗衣机，10C是冰箱。家用终端13的通信装置12和家用电器10A，10B，10C的通信装置12A，12B，12C每个都是图3的无线通信装置。家用终端13的通信装置12通过无线电与家用电器10A到C的通信装置12到C进行通信，来接收电器的工作状态并遥控它们。家用电器10A到12C通过通信装置12A到12C互相通信，并通过家用终端13和线15从数据服务器17下载必要的信息。
下面，说明图3的无线通信装置20的工作。市电21通过电源变压器22输送能量到用作通信装置20的电源23。频率/0-V检测器24确定市电21是50HZ还是60HZ，并检测市电21的零伏交叉点。发送/接收控制器25确定时隙长度τ3，用于按照检测到的零伏交叉点作为电源21的半周期的分数发送信息包，并将时隙的开始与市电21的零伏交叉点同步，如图4所示。
如果无线通信是基于直接频率传输技术，实施例中的磁控管是铁芯变压器驱动，通信信道与磁控管的主要工作频率(图27)重叠，则仅在磁控管的无效时间段可以进行无线通信。如果无线通信是基于跳频技术，另一方面，仅当通信和磁控管频率重叠时无线通信才是无法实现的。所以，甚至在磁控管工作期间，无线通信可以得到大多数频率来改善通信效率。
在安装在微波炉中的无线通信装置20中，发送/接收控制器25从电器控制器35中取出数据，例如已用去的烹饪时间和食物温度。编码器33将取出的数据编码成数字数据，打包成通信包。高频/电源切换电路34确定发送信息包的每个时隙的发送频率。发送/接收切换电路29将电源发送到天线30，它将携带信息包的无线电信号发送出去。
已发送的信息包由作为接收器的无线通信装置(20)所接收。如果没有数据错误发生，发送方接收数据在下一个时隙中从接收器中收到确认信号(ACK)完成无线通信。
接收状态检测器28通过发送/接收控制器25监视接收器26的信号接收状态。如果在发送信息包后，没有收到数据收到确认信号(ACK)，接收状态检测器28指示高频/电源切换电路34重新发送相同的信息包。如果在预定数量的重新发送操作后，没有收到数据收到确认信号，并且如果用多个时隙进行信息包发送，则时隙的数量减少，试着几次重新发送操作。如果信息包发送在5时隙的模式中进行，重新发送操作将在3时隙模式中进行。如果在重新发送操作后，没有收到数据收到确认信号，时隙的数量进一步减少到1时隙模式，以尝试重新发送操作。这样，通信模式自动切换到寻找最适宜的一个。
如果在最小的时隙模式下，通信未成功，接收状态检测器28指示高频/电源切换电路34增加发送功率。这样，如果微波炉的磁控管在工作，如果磁控管的微波炉噪声与无线通信相干扰，则实施例1自动增加发送功率以在最小的时隙模式下成功地完成无线通信。在与不在工作的微波炉的通常的通信中，实施例1以低功率进行无线电通信以降低功耗。
图5是流程图，示出了当微波炉工作时增加发送功率的控制过程。在步骤S2，微波炉中无线通信装置20的接收状态检测器28检查微波炉的磁控管是否按照来自于电器控制器35通过发送/接收控制器25接收的信号在工作。如果磁控管正在工作使微波振荡，接收状态检测器28在步骤S2发送磁控管工作信号，并在步骤S3增加发送功率。如果磁控管停止，接收状态检测器28在步骤S4发送磁控管停止信号，并在步骤S5恢复通常的发送功率。任何其他的无线通信装置(例如，一个家用终端或任何其他的家用电器)在步骤S11或S13接收到来自于安装在微波炉的通信装置的磁控管操作或磁控管停止信号，并在步骤S12或S14按接收到的信号进行发送功率控制。
实施例2图6示出了按照本发明的实施例2的无线通信装置20。无线通信装置的特征是检测微波炉漏出的无线电波。即，按照实施例2无线通信装置20有波探测器36，用于探测天线30收到的信号的波形，还有磁控管操作探测器37，用于按照探测到的波形探测微波炉的磁控管的操作并将所探测到的磁控管的操作提供到高频/功率切换电路34。实施例2的其它元素与图三的实施例1的相同，所以用类似的参考数字表示。
按照实施例2，天线30接收微波炉磁控管漏出的强无线电波，若有的话。波形检测器36检测接收到信号的波形。按照检测到的波形，磁控管操作检测器37确定漏出的无线电波是否影响无线电通信，并将确定结果送到高频/功率切换电路34。
如果引起漏出的无线电波的磁控管是铁芯变压器驱动的，则波形检测器36检测到的波形将是如图7(a)所示的包络，如果磁控管是变换器驱动的，则波形将是如图7(b)所示的包络。按照磁控管类型，检测到的波形通过限幅器提供宽的波形40或41。通常的通信信号提供图7(c)窄的脉冲波形42。
磁控管操作检测器37测量波形检测器36提供的波形40，41，42的脉冲宽度，并确定探测到的波形是通信信号的还是漏出的微波的波形。
如果磁控管操作检测器37确定存在一个正在工作的的磁控管，高频/功率切换电路34以一预定的数量增加发射功率。
这样，实施例2实现了包含在与微波炉隔开的家用电器内的无线通信设备之间的无线电通信。家用电器可能接收不到安装在微波炉内的无线通信装置发出的磁控管操作信号，或者这样一种磁控管操作信号可能没有使用。则按照实施例2，每个家用电器的无线通信装置进行磁控管检测操作以确定是否有磁控管正在产生微波。如果有，每个家用电器的无线通信装置切换到信息包通信模式，它包括时隙数量减少或增加发射功率，以在磁控管工作期间继续进行无线电通信。
实施例3图8示出了按照本发明的实施例3的使用变换器驱动的磁控管的微波炉的电路图。微波炉包括磁控管101，变换器102切换组件例如IGBTs103和104，切换驱动器105，全波整流器106，市电107，高频变压器108。市电提供电能，由全波整流器106进行全波整流。切换驱动器105控制切换组件103和104的门，以产生高频功率，它送到高频变压器108的初级线圈109以增加电源。变压器108的第二个线圈110将电压增加的高频电源送到磁控管101以产生微波。
切换驱动器105由变换器控制器115所控制。变换器控制器115在市电107的零交叉定时附近的一预定时间期间止变换器102的切换操作。该控制操作将详细说明。
图9是示出图8的磁控管101的操作时间的时间图。图9(c)示出了磁控管101的转换效率。图9(a)示出了市电107的电压。如果市电107的电压在0-V的预定范围119，磁控管101不会引起振荡，如9(b)所示。即，磁控管101在无效期10τ内不产生微波。
按照实施例3微波炉利用磁控管101的工作特性。即它积极地利用无效期τ10或更长的τ11在相当于磁控管的频带处的频带上进行无线电通信。图10是按照实施例3的倒相控制器115操作的时间图。
在图8所示的电路图中，图10(a)所示市电107的电压被整流元件117整流成全波整流电压116，如图10(b)所示。如10(c)所示，该已整流的电压116除以由分压电阻R1和R2确定的一个固定比值(此后，该已整流和分压的电压也称为电源116)，并提供到比较器118。比较器118将已整流和分压的电源116与参考阈值电压119相比较，并提供输出信号120，如10(d)所示。当电源电压116比参考电压119高时，输出信号120为高，当电源电压116比参考电压119低时，输出信号120为低。图8所示的逻辑电路121提供来自于比较器118的输出信号120与来自于倒相控制器115的切换控制信号122和123的逻辑积。如图8所示，逻辑乘积是送到切换驱动器105的切换控制信号124和125。
图10(e)所示的电压111加到磁控管101，作用如10(f)所示。以这种方法，磁控管101在市电107的零伏交叉点附近的τ11(＞＝τ10)时间段正向停止。τ11的长度是按照所使用的无线通信规定而设置的。按照蓝牙技术，τ11时间段至少2ms，所以，对应于τ11时间段的电压设置为比较器118的参考电压119。可以调整参考电压119来设置如图9(c)所示的磁控管无效时间段τ10附近的恰当的无线通信时间段τ11。
按照图8所示的实施例3的微波炉使用变换器102来从市电107产生高频电源，并将高频电源提供给磁控管101。倒相控制器115在市电107的零伏交叉点附近的预定时间段τ11停止磁控管101的输出。在磁控管无效时间段τ11，可以在相当于磁控管101频带的频带处实现无线通信。甚至在磁控管101的工作期间，实施例3能在相当于磁控管101频带的频带处在安装在微波炉内的无线通信设备和安装在其它家用电器内的无线通信设备进行蓝牙无线通信，或者在家用设备中的无线通信设备之间进行蓝牙技术通信而不中断或破坏微波炉中进行的烹饪(加热)操作。
按照实施例3，可以以市电107的电压116的峰值成比例地改变参考电压119。不论电源电压116是否波动，这实际上保持了比较器118的输出120的上升和下降时间。结果是不论电源电压116是否波动，磁控管无效时间段τ11保持为一恒定值。为此，从市电107产生的全波整流电源电压116在电容中蓄积起来。电容电压除以给定比例的分压来提供参考电压。电容的放电时间常数必须比电源的时间段足够地长，且在电源时间段内必须基本上不变。
在电源电压116的零伏交叉点附近设置磁控管无效时间段τ11有另一个技术。该技术是数字技术，用微型计算机计数参考脉冲并提供时间段τ11。不过数字技术不能在已检测到的零伏交叉点之前启动时间段τ11。在这种情况下，在已检测到的零伏交叉点后，在下一个零伏交叉点到来之前开始时间段τ11。例如，如果电源107是50HZ，在检测到电源电压116的零伏交叉点9ms后，产生2ms长的信号，所产生的信号是用作信号120来使磁控管101在电源电压116的零伏交叉点附近停止工作2ms。
使磁控管101在时间段τ11内停止工作不限于特别技术。如果当比较器118的输出120变低，可以使磁控管101的振荡操作停止，则可使用任何技术。例如，切换元件103和104的开/关操作，它将高频电压加到高频变压器108的初级线圈109，终止该操作，通过高频变压器108的磁耦合限制次级线圈110的高压的产生。可以安排独立的开关，切断初级线圈109的传导。切换组件103和104的“打开”时间可以缩短以降低送到磁控管101的电压到振荡开始电压以下。缩短切换组件103和104的“打开”时间比起停止“打开/关闭”操作更好，这样降低倒相操作中突然改变而引起的高频变压器108的拍音噪声。
实施例4图11示出了按照本发明的实施例4的微波炉。按照图8的实施例3的微波炉，切换组件103和104将高频电压加到高频变压器108的初级线圈109。当这些切换组件103和104打开时，电流流过初级线圈109。此时，如果比较器118的输出120变低，流过初级线圈109的电流突然停止，由于例如电流和电压之间的相移而引起切换的损耗。为了减少切换的损耗，当初级线圈109没有电流流过时，可以将切换组件103和104打开和关闭。
图8的实施例3按照市电107的电压116的值，强制地停止送到磁控管101的电源。即，实施例3可能不考虑切换组件103和104的开/关定时，而停止流过初级线圈109的电流。因此，实施例3可能产生无法忽视的切换损失。另外，强制地停止初级线圈109的电流会增加噪声。
按照实施例4的微波炉是实施例3的微波炉的改进。实施例4按照商业电源107的电压116的值，与切换组件为减少切换损耗和噪声而进行的开/关定时同步，而强制停止送到磁控管101的电源。
按照实施例4的微波炉将参考图11予以解释。实施例4使用逻辑电路121′，而不是图8的逻辑电路121。图11的另一个组件是与图8相同，所以，用参考数字来表示。
图12和13显示逻辑电路121′工作特性。市电107由整流器117整流成全波整流电压(或分压，如果需要的话)116，如图12(a)所示。电压116与比较器118中的参考电压119相比较，提供输出信号，如图12(b)所示。如果电源电压116比参考电压119高，则输出信号120为高，如果电源电压116比参考电压119低，则输出信号120为低。
逻辑电路121′提供比较器118的输出信号和倒相控制器115的切换控制信号122和123的逻辑乘积。逻辑乘积是送到切换驱动器105的切换控制信号124和125。在图12(c)、12(d)、13(a)、13(b)，逻辑电路121′提供切换控制信号124和125，这样对市电107的电压变化作出反应，强制停止电源的定时使用是与打开和关闭切换组件103和104的门信号131和132同步进行的。在图13(b)的标有箭头记号A的点，门信号132的下降是在比较器118的输出120下降后δ。在这种情况下，逻辑电路121′延迟输出120的下降δ与门信号132的下降对齐，并为规定的时间段τ11提供门停止信号。
加到磁控管101的电压111在图12(e)中示出，磁控管101在市电107的零伏交叉点附近的时间段τ11(＞＝τ10)停止工作。按照实施例4，关闭变换器切换组件103和104，以停止变换器102的动作，是与切换组件103和104的原来的“关闭”定时同步的，且打开103和104以启动变换器，与切换组件103和104的原有的“打开”定时同步。即，实施例4强制停止磁控管101的工作无需突然停止到达变换器102的电流，在时间段τ11实现无线通信。实施例4压住拍音噪音，并顺利地启动/停止磁控管101。
按照实施例4，变换器102有半桥结构。实施例4可以使用类似的E类变换器。按照实施例4，高频变压器108的第二个电路可以是全波整流类型或半波整流类型。
实施例5图14示出了按照本发明的实施例5的微波炉。在无线通信领域，信息包规定确定了最小单位通信时间。为保证磁控管操作期间最小的单位通信时间，测量与市电频率同步的磁控管无效时间段的长度，如果所测得的无效时间段对保证最小的单位通信时间已足够，则它被确定。如果所测得的无效时间段对保证最小的单位通信时间不够，则必须通过例如改变参考电压来保证。测量磁控管无效时间段，并保证磁控管无效时间段比最小单位通信时间长对稳定的无线通信起了保证作用。
按照实施例5的图14的微波炉140有保证这样的最小单位通信时间的作用。与图11的实施例4的微波炉相比较，实施例5的微波炉140另外有参考电压发生器141来为比较器118可变地设置参考电压119，有控制微型计算机143以与无线通信网络142通信并控制参考电压发生器141。
微波炉140也有连接到微型计算机143的无线通信装置144。无线通信装置144连接到通过无线通信网络142的分别组合在家用电器151A，151B和151C的无线通信装置152A，152B，152C。无线通信装置144发送信号146送到微型计算机143的通信状况。实施例5的其它组件与实施例4相同，所以，用参考数字代表。
微型计算机143监视来自于比较器118的输出信号120，并测量输出信号120低的时间段，即磁控管无效时间段。如果需要，微型计算机143指示参考电压发生器141增加或减少参考电压119。对该指示作出反应，参考电压发生器141改变输送到比较器118的参考电压119。这样，微型计算机143控制磁控管无效时间段到规定的长度。例如，设置比通常的参考电压119高的参考电压119H，如图15(a)所示，定义了如图15(c)所示的比较器输出120H的低时间段τ11H，低的时间段τ11H比通常的低时间段τ11长，如图15(b)所示，以扩展磁控管101的无效时间段。设置比通常的参考电压119低的参考电压119L，如图15(a)所示，定义了比较器输出120L的低的时间段的τ11L，如图15(d)所示。低的时间段τ11L比通常的低的时间段τ11短以缩短磁控管101的无效时间段。
微型计算机143按照通知微波炉140中的无线通信装置144与家用电器151A，151B，151C中的无线通信装置152A、152B和152C进行变化参考电压119的前述控制，并通过网络142连接到通信装置。
在无线通信中，信息包规范确定最小的单位通信时间。一个通信技术可以包括不同时间段的几种通信模式。例如，蓝牙技术包括不同的信息包规范的1时隙模式、3时隙模式和5时隙模式。1时隙模式使用一个时隙发送信息包，3时隙模式使用3时隙发送信息包，5时隙模式使用5时隙发送信息包。5时隙模式每次能发送较大数量的数据，以增加通信速度。不过，它需要更长的最小单位通信时间。根据使用的信息包规范，磁控管无效时间段的长度必须调整以正确地进行无线通信。
图16是流程图，示出了由微型计算机143进行的微波炉140的控制操作。微波炉140和家用电器151A，151B，151C安装在一个房间，并通过无线通信网络142共享信息。无线通信是在家用电器之间或微波炉140和家用电器之间进行。如果微波炉140的磁控管101停止，无线通信以100％速度获得。如果磁控管101能有效产生微波，无线通信将终止，且仅仅在短的磁控管无效时间段，无线通信将恢复。这种间断的无线通信恶化了通信性能。
在步骤S1，微波炉140在待机状态。在步骤S2，微波炉140启动磁控管101。在步骤S3，微波炉140通报其它电器磁控管启动，即，通过无线通信装置144微波振荡。
在步骤S11，家用电器的无线通信装置152A，152B和152C收到通知，在步骤S12，降低通信速度，并开始间断的通信使得在磁控管操作期间使无线通信稳定。在步骤S4，微波炉140停止磁控管101，在步骤S5，通知其它电器磁控管操作终止，即已完成微波振荡。在步骤S13，无线通信装置152A，152B和152C恢复100％速度的无线通信。
图17是流程图，显示图14的微波炉140的微型计算机143进行的另一个判断控制操作。如果微波炉140的磁控管101正在工作产生微波，微波炉140的无线通信装置144和其它电器的无线通信装置之间的通信通常被中断。那么，接收磁控管101正在工作的通知通常被终止。这是因为，一旦微波炉140启动磁控管101，通信网络142和家用电器之间的通信被阻止。
在图17的步骤S21，微波炉140的磁控管101在待机状态。在步骤S22，微波炉140准备启动磁控管101和烹饪(加热)操作。此时，微型计算机143确定可允许的信息包长度，无线通信在烹饪操作期间，可按照磁控管101的无效时间段的长度进行无线通信。然后，微型计算机143使用无线通信装置144，通报无线通信装置152A，152B，152C所允许的信息包长度。在步骤S31，无线通信装置接收通知，承认许可的信息包长度，在步骤S32，限制它们的无线通信到允许的信息包长度。
在步骤S23，微波炉140通过启动磁控管101启动烹饪操作。在步骤S24，微波炉140完成烹饪操作。在步骤S25，微型计算机143使用无线通信装置144来通知无线通信装置152A，152B和152C完成烹饪操作。在步骤S33，无线通信装置152A，152B和152C收到通知，提高对通信方式的限制，并以最快速度恢复无线通信。
本实施例使微波炉140和其它家用电器甚至在烹饪操作期间也以较低的速度继续无线通信。
图18是流程图，显示图14的微波炉140的微型计算机143进行的另一个判断控制操作。市电107有60HZ或50HZ的频率。当控制磁控管101的微波振荡操作，与市电107的频率同步时，扩展比电源107的半波长度(如果电源频率是60HZ约8.3ms)长的磁控管无效时间段。即，稳定地进行花费时间比半波时间段长的通信模式是困难的。当在家用电器之间或在微波炉140和家用电器之间，以高速度进行图像、声音或移动图像的通信时，需要按照它们的优先权由微波炉140选择烹饪操作或高速无线通信。如果必须在家用电器之间实时进行声音通信，家用电器发送一中止请求到微波炉140。如果微波炉140准备接收请求，则它暂时终止烹饪操作，即磁控管101的微波振荡操作。
在图18的步骤S41，微波炉140在待机状态。在步骤S42，微波炉140启动磁控管101振荡微波。此时，微型计算机143使用无线通信装置144以通知无线通信装置152A，152B和152C磁控管101启动。收到通知后，家用电器的无线通信装置152A，152B和152C知道微波炉140在进行烹饪操作，所以，在烹饪操作期间以较低的通信速度继续无线通信。
在步骤S51，任何一个无线通信装置152A，152B和152C想进行高速通信，在步骤S52，发送微波振荡中断请求，即，磁控管中断请求到微波炉140。
在步骤S43，微波炉140的微型计算机143接收请求，检查中断请求、烹饪状态、烹饪方式等，并确定优先权必须给予烹饪操作还是中断请求。如果烹饪中断可以中断，或者如果中断请求是紧急的，微型计算机143接收请求并中断磁控管101的操作。
在步骤S53，已发送中断请求的家用电器不管请求是否接收，都启动高速无线通信。如果请求未被接收，高速无线通信将由于微波噪声的干扰而失败，所以，将再次尝试高速通信。
在步骤S44，微波炉140的微型计算机143使用无线通信装置144定期地询问家用电器是否已中断的磁控管操作可以恢复。在步骤S54，家用电器的无线通信装置确定优先权必须给高速通信还是恢复磁控管操作。如果确定必须继续进行高速通信，则将所确定的通知到微型计算机143，高速通信继续。如果确定必须进行磁控管操作，则在步骤S55取消磁控管操作的请求通知到微型计算机143。
在步骤S45和S46，微型计算机143收到中断请求的取消通知，并恢复磁控管101的操作以完成烹饪操作。
这样，本实施例通过按照微波炉140和家用电器之间操作优先权选择最佳操作，使得甚至在微波炉140烹饪操作期间在微波炉140和无线通信装置之间也能进行无线通信。
按照相关技术，操作微波炉使得包括不同的家用电器的无线通信网络中通信停止。另一方面，本发明使得甚至在微波炉140烹饪期间，无线通信也能至少以最低的速度进行，并在微波炉140和连接到无线通信网络142的其它家用电器获得有最高优先权的操作。
图19是流程图，示出了图14的微波炉140的微型计算机143进行的另一个判断控制操作。按照图18所示的判断控制，家用电器通过发送磁控管中断请求到微波炉140，保证高速无线通信。此时，微波炉140确定按照请求的优先级，磁控管101是否必须中断。图19的判断控制不完全中断磁控管101的操作或烹饪操作。相反，它允许其它家用电器进行高速无线通信，并且同时，降低磁控管101的微波输出。
如果家用电器之间高速无线通信是在微波炉140以外进行的，则磁控管101的微波炉噪声对通信的影响相对较低。这种情况下，磁控管101的操作，即烹饪操作可以不完全中断，但是可能降低，以保证高速无线通信，并维持微波烹饪。图19的例子是这种情况下的较好的例子。
在图19的步骤S61，微波炉140处于待机状态。在步骤S62，微波炉140启动磁控管101以振荡微波，微型计算机143使用无线通信装置144通知其它家用电器151A，151B和151C启动磁控管101。收到通知，家用电器的通信装置152A，152B和152C知道微波来了，并改变通信速度到甚至在微波下能继续进行无线通信。
在步骤S71，任何一个无线通信装置152A，152B和152C想进行高速通信，在步骤S72，发送磁控管输出降低请求到微波炉140。
在步骤S63，微波炉140接收请求，按照请求的重要性，检验保持和降低磁控管输出和微波炉140的烹饪状况之间的优先权。如果允许降低磁控管输出，或者如果输出降低请求是紧迫的，微波炉140接收请求，暂时降低磁控管101的输出。
发出输出降低请求后，不论请求是否接收，家用电器启动步骤S73中的高速无线通信。如果请求没有接受，由于微波噪声的影响，高速无线通信将失败，所以将再次进行。
在步骤S64，微波炉140的微型计算机143使用无线通信装置144定期地询问家用电器是否通常的磁控管操作可以恢复。在步骤S74，家用电器的无线通信装置检查优先权必须给高速通信还是恢复通常的磁控管操作。如果确定必须继续进行高速通信，则将所确定的通知到微波炉140，高速通信继续。如果确定必须恢复通常的磁控管操作，则在步骤S75取消磁控管输出降低请求通知到微波炉140。
在步骤S65和S66，微波炉140的微型计算机143接受取消通知，并恢复通常的磁控管操作，以完成烹饪操作。
本实施例实现甚至在烹饪操作期间微波炉140和其它家用电器的无线通信装置之间通信，并使家用电器共享关于操作的优先权数据，并按照优先权数据进行最佳控制。
如上所述，按照本发明的无线通信装置将用于发送信息包的一个时隙的开始与电源电压的零交叉点同步。另一种方法是，通信装置检测电源的零交叉点，并在下一个零交叉点之前开始发送信息包。该技术将用于发送信息包的时隙的开始与微波炉的磁控管的无效时间段的开始对齐，并在微波炉的操作期间在与磁控管的频带相当的频带处实现无线通信。
按照本发明的无线通信装置设置了阈值电压，以启动安装在变换器驱动的磁控管。通信装置将用于发送信息包的时隙的开始与源电压与阈值电压交叉的点对齐。甚至在微波炉操作期间，通信装置也能使无线通信在相当于磁控管的频带处进行。
按照本发明的无线通信装置使发送信息包的时隙的长度与市电的半周期的分数相等。甚至安装在微波炉内的在铁芯变压器驱动磁控管工作期间，通信装置在磁控管的无效时间段完成单位通信时间段。即，甚至在微波炉工作期间，通信装置以相当于磁控管频带的频带进行无线通信。
按照本发明无线通信装置根据市电的频率改变用于发送信息包的时隙的长度，以处理使用不同电源频率的区域。
按照本发明的无线通信装置用频率2.4GHZ到2.5GHZ的载波发送信息包，该频率与分配给微波炉的相同。通信装置能根据例如蓝牙技术适用相当于微波炉工作频带的频带进行无线通信，而不影响微波炉产生的强的微波。
按照本发明无线通信装置可用于跳频无线通信以改善噪音阻抗。
如果适用多个时隙的无线信息通信失败，按照本发明无线通信装置降低时隙的数量，并恢复通信。如果没有无线电波干扰，通信装置保证高速通信。如果有无线电波干扰，例如，微波炉，通信装置降低通信速度，以稳定无线通信。
按照本发明的无线通信装置适用接受状态检测器。如果接受状态检测器检测不合适的接受状态，通信装置增及发送功率，以适合通信环境的功率进行无线通信。
按照本发明的无线通信装置如果知道微波炉的磁控管正在工作，则增加发送功率。当以相当于安装在微波炉的磁控管频带的频带进行无线通信时，通信装置增加无线电波强度，以继续在磁控管工作期间进行无线通信。
按照本发明的无线通信装置用天线接受信号，并用波形探测器检测波形。如果检测到的信号宽度与通信信号的宽度不同，则通信装置确定微波炉的磁控管是在工作。那么，通信装置增加发送无线电波的强度，或者暂时地中止无线通信，以避免磁控管产生的强微波的影响。
按照本发明的微波炉使用变换器从市电产生高频电源，并将高频电源送到微波炉的磁控管。在市电的零伏交叉点附近一预定的时间段内，微波炉的输出控制器中止磁控管的输出。在此时间段，微波炉在相当于磁控管的频带处开始无线通信。微波炉维持磁控管的操作，启动无线通信，而不用中断加热(烹饪)操作或降低加热效率。
按照本发明的微波炉继续进行加热(烹饪)操作而不降低加热效率，同时，启动包含在微波炉中的无线通信装置，在相当于使微波炉的磁控管工作的频带的频带处进行无线通信。
按照本发明的微波炉继续加热(烹饪)操作而不降低加热效率，同时，在相当于使安装在微波炉中的磁控管工作的频带启动无线信息包通信。
按照本发明的微波炉使磁控管处于市电的零伏交叉点附近预定时间段的无效状态，继续加热(烹饪)操作而不降低加热效率，并使无线信息包在相当于磁控管频带的频带处通信。
按照本发明的微波炉使磁控管处于预定时间段的无效状态，不考虑由于电源电压波动引起的全波整流器输出电压的波动。甚至在磁控管操作期间，微波炉使无线信息包通信在相当于磁控管的频带的频带处通信，而不损耗微波炉的加热效率。
按照本发明的微波炉检测市电的零伏交叉点，设置磁控管无效时间段的开始点为检测到的零伏交叉点之预定的时间后，继续进行加热(烹饪)操作而不损耗加热效率，并在相当于安装在磁控管的频带的频带处开始无线信息包通信。
按照本发明的微波炉发送信号通知微波炉的磁控管正在工作，这样外部家用电气可以在磁控管操作期间停止无线通信或切换到通信模式，而不受来自于磁控管的漏出的微波的影响。
按照本发明的微波炉发送无线电信号，通知磁控管操作期间适合无线通信的信息包规范。在磁控管操作期间，接收信号的外部家用电器切换到所通知的信息包规范，继续无线通信而不影响磁控管漏出的微波。
按照本发明的微波炉接收来自无线通信装置的磁控管停止请求，并暂时通知磁控管的输出。如果家用电气必须紧急进行无线通信，家用电器发送磁控管停止请求。然后，最高优先权给予无线通信，肯定能避免影响磁控管操作。
按照本发明的微波炉接收来自家用电器的无线通信装置的输出降低请求，并在给定的时间段降低磁控管的输出。如果家用电器必须紧急进行无线通信，家用电器发送输出降低请求。然后，最高优先权给予无线通信，肯定能降低磁控管操作的影响。
某些食物或烹饪状态时必须避免微波炉的突然停止。按照本发明的微波炉检测烹饪和磁控管中止之间的优先权，或者降低来自外部的请求，并确定磁控管操作必须继续、中止或降低。如果磁控管有最高优先权，磁控管可以进行无线通信，或者如果存在破坏所烹饪食物的味道或者由于微波炉突然停止而使所需要的烹饪状态丢失的危险。
权利要求
1.一种无线通信装置，包括用于通过无线电发送数字信息包的发送装置(27)，其特征在于，包括相交定时检测装置(24)，用于检测市电(21)的零伏相交点，和通信控制装置(25)，用于按照相交定时检测装置(24)检测到的零伏相交点，控制发送信息包的发送装置(27)的时隙的开始点。
2.一种无线通信装置，包括用于发送数字信息包的发送装置(27)，其特征在于，包括相交定时检测装置(24)，用于检测市电(21)的电压降低到阈值以下的相交点，和通信控制装置(25)，用于使发送信息包的发送装置(27)所使用的时隙的开始点与相交定时检测装置(24)所检测到的相交点同步。
3.如权利要求1或2所述的无线通信装置，其特征在于，所述通信控制装置(25)，使发送信息包的时隙的长度与市电(21)的半周期的一部分相等，
4.如权利要求3所述的无线通信装置，其特征在于，按照市电(21)的频率，变化发送信息包的时隙的长度。
5.如权利要求1至4任何一项所述的无线通信装置，其特征在于，发送信息包的载体，具有分配给微波炉(1)的2.4GHZ到2.5GHZ的频率范围。
6.如权利要求1至5任何一项所述的无线通信装置，其特征在于，使用跳频无线通信技术。
7.如权利要求1至6任何一项所述的无线通信装置，其特征在于，如果使用多个时隙的信息包通信失败，则在减少时隙的数量后再次进行信息包通信。
8.如权利要求1至7任何一项所述的无线通信装置，其特征在于，包括接收状态检测装置(28)，用于检测信息包接收状态，和发送电源切换装置(34)，用于当接收状态检测装置(28)检测到较差的接收状态时增加发送功率。
9.如权利要求1至8任何一项所述的无线通信装置，其特征在于，包括识别装置(37)，用于识别微波炉(1)是否在工作，和发送功率切换装置(34)，用于当识别装置(37)识别微波炉(1)在工作时增加发送功率。
10.如权利要求9所述的无线通信装置，其特征在于，包括所述识别装置(37)，识别微波炉是否按照微波炉中具有的无线通信装置发出的信息工作。
11.一种无线通信装置，包括用于在分配给微波炉(1)的载频2.4GHZ到2.5GHZ处发送数字信息包的发送装置(27)，和用于接收相同频率范围的无线电波的天线(30)，其特征在于，包括相交定时检测装置(24)，用于检测市电(21)的零伏相交点，通信控制装置(25)，用于按照相交定时检测装置(24)检测到的零伏相交点，控制发送信息包的发送装置(27)的时隙的开始点，波形探测装置(36)，用于探测天线所收到的信号的波形，和微波炉操作检测装置(37)，用于按照波形探测装置(36)所探测到的波形来进行检测，如果探测到的波形具有与通信信号的信号宽度特征不同的信号宽度，则微波炉正在工作。
12.一种微波炉，包括用于产生微波的磁控管(101)，和从市电(107)产生高频电源(111)并将高频电源送到磁控管(101)的变换器(102)，其特征在于，包括在市电(107)的零伏点附近预定时间段内，输出控制器(115)停止磁控管(101)的输出。
13.如权利要求12所述的微波炉，其特征在于，包括无线通信装置(144)。
14.如权利要求13所述的微波炉，其特征在于，所述无线通信装置(144)进行跳频无线通信，和在“无线通信信息包的一个时隙X3+应答时间”时间段内，输出控制器(115)停止磁控管(101)的输出。
15.如权利要求12所述的微波炉，其特征在于，包括全波整流器(117)，对市电(107)进行全波整流，并将被整流的电源提供给变换器(102)和比较器(118)，所述比较器(118)对全波整流器(117)的输出电压(116)与参考电压(119)进行比较。在所述全波整流器(117)的输出电压(116)比参考电压(119)低的时间段(τ11)内，输出控制器(115)停止磁控管(101)的输出。
16.如权利要求15所述的微波炉，其特征在于，其中所述比较器(118)按照与全波整流器(117)的输出电压(116)的峰值成正比地改变参考电压(119)。
17.如权利要求12所述的微波炉，其特征在于，所述输出控制器(115)检测市电(107)与零伏值相交的时间点，并在检测到的时间点后预定时间的时间段(τ11)内停止磁控管(101)的输出。
18.如权利要求12所述的微波炉，其特征在于，还包括通知装置(143，144)，用于确定磁控管(101)是否在工作，如果在工作，则通知磁控管有效。
19.如权利要求18所述的微波炉，其特征在于，所述通知装置(143，144)发送无线信号，通知在磁控管(101)有效时获得的信息包规范。
20.如权利要求13或14所述的微波炉，其特征在于，还包括装置(143，144)，用于在收到磁控管中断请求后中止磁控管(101)的操作。
21.如权利要求13或14所述的微波炉，其特征在于，还包括装置(143，144)，用于在收到磁控管输出降低请求后降低磁控管(101)输出。
22.如权利要求20或21所述的微波炉，其特征在于，还包括从微波炉的控制器(115，141)接收操作状态的装置，和判断装置(143，144)，用于检查操作条件和磁控管中断请求或磁控管输出降低请求之间的优先级，并确定是否必须保持、中断或降低磁控管(101)的输出。
全文摘要
本发明揭示一种无线通信装置和使用它的微波炉。微波炉具有变换器控制器(115),用于控制变换器(102)从市电(107)产生高频电源,并将高频电源送到磁控管(101)。变换器控制器(115)在市电(107)的零伏相交点的预定时间段停止磁控管的输出,使得在时间段(τ11)内以相当于磁控管(101)的频带的频带处进行无线通信。甚至在磁控管(101)工作期间,也能在频带处保证无线通信,而不中断加热(烹饪)操作或降低加热效率。
文档编号H05B6/68GK1383269SQ0211863
公开日2002年12月4日 申请日期2002年4月23日 优先权日2001年4月23日
发明者古田和浩, 野田臣光, 田中俊雅 申请人:株式会社东芝