专利名称：温度传感器及包括它的家用电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及红外温度传感器领域，并涉及使用这种传感器的家用电器。
在一些家用电器、如烹饪炉，尤其是微波炉中，公知了借助无接触的温度传感器来检测被加热食品的温度。
这样一种温度传感器通常包括一个设有凹槽的半导体材料基片，在该凹槽中放置有一个传感元件，该传感元件响应来自一个热靶的红外辐射而被加热；在所述传感元件及所述基片之间设有热隔离层16；一个热电元件，它产生代表热靶温度及参考温度之差的第一电信号；及一个接触式温度检测装置，它发出代表参考信号的第二信号。
由这种类型的传感器发出的电信号需要受一个电子电路的处理，以便以简单及可靠的方式被利用，譬如产生对电器工作有影响的控制。
在装有这种传感器的公知类型的电器中，考虑安装电子电路板，用于处理由传感器发出的信号，该电子处理电路实际上与所述传感器分开。
但这种装置具有增加电器制造成本的缺点，因为有多个需分开安装的部件，也就增加了用于这些操作所需的时间及部件的制造成本。
本发明旨在克服这些缺点，实现一种上述类型的温度传感器，它至少集成了电子处理电路的一部分。
为此目的，根据本发明的传感器包括对热电元件及接触式温度检测装置发出的信号的电子处理装置，这些装置由形成在所述半导体材料基片中的部件组成。
并且，这种传感器适用于多种类型的电器，例如上述的烹饪炉、油炸锅、或烤面包器，并获得很小体积的专用于每种电器的电子处理装置。
本发明的其它特征及优点将从下面参照附图的以非限制性例子的详细说明中显现出来，其附图为-
图1是一个公知类型的传感器的侧面概示图；-图2是该同一传感器正面的概示-图3是根据本发明的一个传感器的概示图；-图4是根据本发明另一实施形式的传感器正面的概示图；-图5是根据本发明又一实施形式的传感器正面的概示图；-图6是包括根据本发明的传感器的烹饪炉的概示图；-图7是包括根据本发明的传感器的油炸锅的概示图。
如图1及2所示，红外传感器1包括一个构成载体的半导体材料基片2，在该基片中开有一个槽，该槽中放置着对一个热靶的红外射线传感的元件3。该元件3例如是由含铋的薄片构成的，它的一个主要特征是根据公知的定律以传感的方式响应红外辐射而变热。在传感元件3的周边与半导体基片2的槽的周边相隔开的空间中放置一种隔热介电材料16。一个热电偶类型的热电元件6由在所述热的连接传感元件的焊点及所述冷的连接载体槽边的焊点之间的一系列电连接线构成，它提供正比于传感元件3及载体2之间温度差的电信号V1。一个设置在载体2上的接触式温度检测装置5提供代表载体2的温度的电信号V2，该载体温度受到室温及周围各个物件热辐射的影响。该载体温度构成参考温度。这种本身公知的装置形成一种通称为“具有温度补偿的热电堆”的商业化温度传感器。
根据本发明，如图3所示，红外温度传感器10还包括信号V1及V2的电子处理装置，这些信号由热电元件6及接触式温度检测装置5发出，这些装置由形成在半导体材料基片2中的元件构成。
信号V1及V2的处理装置具体包括一个用于放大信号V1的第一放大器7a，及一个用于放大信号V2的第二放大器7b，以及一个电路8，它根据这样放大的第一及第二信号产生一个代表热靶温度的信号。该电路8例如是一个加法器电路。
处理装置还包括第二放大级9，它用于放大代表热靶温度的信号，它的增益可借助一个元件11来调节，该元件例如是位于该温度传感器外面的一个可变电阻，以便传感器的工作易于适应不同类型的、可能采用根据本发明的传感器的电器。在后级放大器9的输出端所获得的信号是一个模拟量的输出信号Sa。
该处理装置还包括一个比较器12，它接收由用户调节的温度指令信号C，及第二放大级9的输出信号Sa。比较器12的输出信号Sc代表热靶温度及指令温度之间的差距，它被用来控制电负载及其电源，或用于显示。
可以理解，由于该装置，它使不同的元件即放大器、加法器被制造在作为传感器元件载体的同一半导体材料基片中，这易于使它们大批量地制造，降低成本及具有增高的可靠性。
根据一个具体的实施形式，如图4中所示，处理装置还包括一个模/数转换器13，它能交替地将第二放大级9的输出信号Sa及指令信号C转换成数字信号Sn，该信号被传送给该温度传感器外面的一个微控制器(未示出)，所述微控制器被用来控制电负载及其电源，如控制一个加热源或一个辐射源。
变换地，如图5所示，该处理装置包括一个电子开关14，它由比较器12的输出信号控制，同样用于控制电负载及其电源15。该开关14可直接地作在半导体材料的基片2中。
在上述该装置中实施的电子元件譬如可由对半导体材料基片2施加蚀刻、丝网印刷和/或电解淀积方法来制造。如这些图中概要表示地，该装置的供电是由一个公共电源供给的，它在中性线Vss及电位线Vcc之间提供5伏的直流电压。
根据本发明的如上所述的传感器可被有利地使用在一些家用电器中。
具体地，如图6所示，一种使用该类型的传感器的家用电器可为一个烹饪炉20，该传感器1被设置在该烹饪炉20的腔体上壁24中开出的孔25的对面，并且其传感元件3直接对着待监测的热靶21。热靶21发出的辐射线22在射到传感传感元件3前受到光学装置23、如滤光镜及一个透镜系统的处理。
如图7所示，使用该类型的另一种家用电器可能是油炸锅30，其中传感器1被设置在油炸斗31的一个外壁34的对面，所述油炸斗31被放置在外箱体33中加热电阻32的上面。
由于各元件及传感器的传感元件载体直接形成在同一基片中的实施方式，我们获得了易于被实现的一个既体积小又抗干扰的传感器块，它很适于被组装在一些家用电器中，在那里空间的增加是制造成本下降的主要因素。
权利要求
1．温度传感器，包括一个设有凹槽的半导体材料基片(2)，在该凹槽中放置有一个传感元件(3)，该传感元件响应来自一个热靶的红外辐射而被加热；在所述传感元件(2)及所述基片(3)之间设有热隔离层(16)；一个热电元件(6)，它产生代表热靶温度及参考温度之差的第一电信号(V1)；及一个接触式温度检测装置(5)，它发出代表参考信号的第二信号(V2)，其特征在于该传感器包括对热电元件(6)及接触式温度检测装置(5)发出的信号(V1,V2)的电子处理装置，这些装置由形成在所述半导体材料基片(2)中的部件组成。
2．根据权利要求1的温度传感器，其特征在于信号(V1,V2)的电子处理装置包括一个用于放大第一及第二信号(V1,V2)的第一放大级(7)，及一个电路(8)，它根据放大的第一及第二信号产生一个代表热靶温度的信号。
3．根据权利要求2的温度传感器，其特征在于电子处理装置还包括第二放大级(9)，它用于放大代表热靶温度的信号。
4．根据权利要求3的温度传感器，其特征在于第二放大级(9)的增益可通过对位于该温度传感器(10)外面的一个元件(11)的操作来调节。
5．根据权利要求3或4的温度传感器，其特征在于该电子处理装置还包括一个比较器(12)，它接收由用户调节的温度指令信号(C)，及第二放大级(9)的输出信号(Sa)。
6．根据权利要求5的温度传感器，其特征在于该电子处理装置还包括一个模/数转换器(13)，它能交替地将第二放大级(9)的输出信号(Sa)及指令信号(C)转换成数字信号(Sn)，该信号被传送给该温度传感器(10)外面的一个微控制器，所述微控制器被用来控制电负载及其电源。
7．根据权利要求5的温度传感器，其特征在于该电子处理装置还包括一个电子开关(14)，它由比较器(12)的输出信号(Sc)控制，及用于控制电负载及其电源(15)。
8．包括根据权利要求1至7中任一项的温度传感器的家用电器。
9．根据权利要求8的家用电器，其特征在于它由一个烹饪炉(20)构成，及该传感器(1)被设置在该烹饪炉(20)的腔体上壁(24)中开出的孔(25)的对面。
10．根据权利要求8的家用电器，其特征在于它由一个油炸锅(30)构成，及该传感器(1)被设置在油炸斗(31)的一个外壁(34)的对面。
全文摘要
该温度传感器包括:一个设有凹槽的半导体材料基片(2),在该凹槽中放置有一个传感元件(3),该传感元件响应来自一个热靶的红外辐射而被加热;在所述传感元件(2)及所述基片(3)之间设有热隔离层(16);一个热电元件(6),它产生代表热靶温度及参考温度之差的第一电信号(V1);及一个接触式温度检测装置(5),它发出代表参考信号的第二信号(V2)。根据本发明,该传感器还包括对热电元件(6)及接触式温度检测装置(5)发出的信号(V1,V2)的电子处理装置,这些装置由形成在所述半导体材料基片(2)中的部件组成。
文档编号G01J5/02GK1311854SQ9980936
公开日2001年9月5日 申请日期1999年6月4日 优先权日1998年6月9日
发明者M·阿鲁比 申请人:万能股份有限公司