DE102004016631A1 - A method for controlling the temperature of a cooking vessel on a cooker hob unit has a ring of four capacitive sensors around the perimeter of the heating unit - Google Patents
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Abstract
Description
Anwendungsgebiet und Stand der Technikfield of use and state of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Sensoreinrichtung zur Überwachung der Temperatur eines Kochgeschirrs auf einer Kochfeldplatte und weiterer Vorgänge auf der Kochfeldplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein hierzu verwendbares Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.The The invention relates to a device with a sensor device for monitoring the temperature of a cookware on a cooktop plate and further processes on the hob plate according to the preamble of claim 1 and a method usable therefor according to the preamble of Claim 15.
Aus
der
Ein ähnliches
System mit einem Sensor, der aus zwei Kondensatoren gebildet ist,
ist in der
In der Praxis besteht jedoch häufig das Problem, dass nicht nur die bloße Anwesenheit eines Kochgeschirrs auf der Kochfeldplatte erkannt werden soll und von Bedeutung ist, sondern auch weitere Vorgänge erfasst werden sollen. Dies ist beispielsweise ein Überkochen von Flüssigkeit aus dem Kochgeschirr mit der Gefahr des Anbrennens auf der Kochfeldplatte ebenso wie ein sogenanntes Leerkochen des Kochgeschirrs, welches mit einer starken Überhitzung und somit einem Schadensrisiko verbunden ist.In however, practice is common the problem that not only the mere presence of a cookware to be recognized on the hob plate and is of importance but also other processes should be recorded. This is, for example, overcooking of liquid from the cookware with the risk of burning on the hob plate as well as a so-called empty cooking of the cookware, which with a strong overheating and thus a risk of damage is connected.
Aufgabe und LösungTask and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung sowie ein eingangs genanntes Verfahren zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können, das Anwendungsgebiet kapazitiver Sensoren zur Bestimmung von Kochvorgängen erweitert werden soll und insbesondere rasche Änderungen der Temperatur eines Kochgeschirrbodens oder unerwünschte Vorgänge, welche beim Kochen auftreten können, erkannt werden können.Of the Invention is based on the object, an aforementioned device as well as to provide an aforementioned method with which problems of the prior art can be avoided, the field of application Capacitive sensors for determining cooking operations to be extended and especially rapid changes the temperature of a cookware tray or unwanted processes which can occur while cooking, can be recognized.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen enthalten und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Des weiteren wird in den folgenden Erläuterungen auf technische Merkmale eingegangen, welche sowohl für die Vorrichtung an sich als auch für das Verfahren gelten, und somit unter Umständen nur einmal angeführt werden.Is solved this object by a device with the features of the claim 1 and a method with the features of claim 15. Advantageous as well as preferred embodiments of the invention are in the further claims and will be explained in more detail below. The wording of the claims becomes by express Reference made to the content of the description. Furthermore, will in the following explanations on technical features, which are both for the device in itself as well as for the procedure applies, and thus may only be mentioned once.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kochfeldplatte einen Temperaturkoeffizienten ihres spezifischen elektrischen Widerstandes aufweist, welcher beispielsweise bei einet Glaskeramik-Platte negativ ist. Die Sensoreinrichtung weist kapazitive bzw. kapazitiv wirkende oder arbeitende Sensoren auf, vorteilhaft mindestens zwei, die unter der Kochfeldplatte angeordnet sind. Sie können von einer Sensorelektronik in einer Steuerung angesteuert werden, um ein elektrisches Wechselfeld im Bereich der Kochfeldplatte auszubilden. Änderungen der Temperatur der Kochfeldplatte oder weitere Vorgänge darauf, wie ein Übertreten von Flüssigkeit aus dem Kochgeschirr auf die Kochfeldplatte oder dergleichen, können das elektrische Wechselfeld entweder direkt beeinflussen. Alternativ können sie den spezifischen bzw. komplexen elektrischen Widerstand der Kochfeldplatte verändern, was ebenso eine Beeinflussung des Wechselfeldes darstellt. Die speziell ausgebildete Sensorelektronik erkennt diese Beeinflussung des Wechselfeldes. Durch wiederholten Vergleich von in zeitlicher Abfolge aufgenommenen Messwerten wird eine Temperaturänderung oder ein entsprechender Vorgang auf der Kochfeldplatte ausgewertet. Hier werden bevorzugt bestimmte charakteristische Werte des Wechselfeldes im zeitlichen Verlauf aufgezeichnet und entsprechend ausgewertet.According to the invention, it is provided that the cooktop panel has a temperature coefficient of its specific having electrical resistance, which einet example, at Glass ceramic plate is negative. The sensor device has capacitive or Capacitive acting or working sensors on, advantageously at least two, which are arranged under the hob plate. You can by a sensor electronics are controlled in a controller to form an alternating electrical field in the field of hob plate. amendments the temperature of the hob plate or other processes thereon, like a trespassing of liquid from the cookware to the hob plate or the like, that can either directly affect alternating electric field. alternative can they are the specific or complex electrical resistance of the Changing hob plate, which also represents an influence of the alternating field. The special trained sensor electronics detects this influence of the alternating field. By repeatedly comparing measured values recorded in chronological order becomes a temperature change or a corresponding process on the cooktop panel evaluated. Here are preferred certain characteristic values of the alternating field Recorded over time and evaluated accordingly.
Damit ist es möglich, kapazitiv wirkende Sensoren auch für weitere Zwecke wie beispielsweise Erkennung der Änderungen der Temperatur an der Kochfeldplatte und somit auch am Kochgeschirr einzusetzen. Des weiteren können speziell durch die kapazitiv wirkende Auswertung und das damit verbundene elektrische Wechselfeld bestimmte Vorgänge auf der Kochfeldplatte erfasst werden. Beispielsweise beim Übertreten von Flüssigkeit wird das Wechselfeld selber direkt beeinflusst. Des weiteren kann dadurch eine Abkühlung der Kochfeldplatte erfolgen, welche ebenfalls das Wechselfeld beeinflusst und somit auch oder zusätzlich erkennbar ist. Als kritisch angesehene Zustände wie ein Leerkochen eines Kochgeschirrs, nach welchem die Temperatur schnell ansteigt, können ebenso als solche erkannt werden.In order to Is it possible, Capacitive sensors also for other purposes such as Detection of changes the temperature of the hob plate and thus also on the cookware use. Furthermore, you can specifically by the capacitive-looking evaluation and the associated alternating electric field certain processes on the hob plate be recorded. For example, when crossing a liquid the alternating field itself is directly influenced. Furthermore, it can a cool down the hob plate, which also affects the alternating field and thus also or in addition is recognizable. Critically considered conditions like emptying a cookware, after which the temperature rises rapidly, can also be recognized as such.
Bevorzugt sind Sensoren an oder entlang der Außenumrandung bzw. im Außenbereich einer Kochstelle und darunter angeordnet. So können sie direkt den Bereich erfassen, an dem beispielsweise aus dem Kochgeschirr austretende Flüssigkeit auf die Kochfeldplatte trifft. Des weiteren sind auch Bewegungen des Topfes, welche sich am Kochgeschirrrand erkennen lassen, gut erfassbar. Die Sensoren können teils innerhalb und teils außerhalb der Fläche der Kochstelle liegen. Dieses kann einerseits dadurch erreicht werden, dass beispielsweise mehrere benachbarte Sensoren einmal vollständig außerhalb und einmal vollständig innerhalb der Fläche der Kochstelle liegen. Alternativ können Sensoren flächig ausgebildet sein, also eine gewisse Messfläche bilden. Bei einer weiteren Ausführung kann diese Messfläche die Außenumrandung der Kochstelle zu beiden Seiten hin überlappen. Bevorzugt werden drei Sensoren verwendet, besonders bevorzugt vier Sensoren. Es empfiehlt sich eine Anordnung der Sensoren mit ungefähr gleichem Abstand zueinander.Sensors are preferably arranged on or along the outer border or in the outer area of a cooking area and below it. So they can directly capture the area where, for example, from the cookware escaping liquid hits the hob plate. Furthermore, Be Movements of the pot, which can be seen on the cookware rim, easily detectable. The sensors can be partly inside and partly outside the surface of the cooking area. On the one hand, this can be achieved by, for example, several adjacent sensors being located once completely outside and once completely inside the surface of the cooking zone. Alternatively, sensors may be formed flat, so form a certain measuring surface. In a further embodiment, this measuring surface may overlap the outer border of the cooking surface on both sides. Preferably, three sensors are used, more preferably four sensors. It is advisable to arrange the sensors at approximately the same distance from each other.
Die Sensoren können als metallische Platte ausgebildet sein, beispielsweise als dünne Metallplatte, alternativ als Leiterplatte mit metallischer Beschichtung. Sie sollten vorteilhaft nach außen elektrisch isoliert sein, um Störeinflüsse sowie beispielsweise bei Strahlungsheizkörpern die Gefahr von Kurzschlüssen zu vermeiden.The Sensors can be formed as a metallic plate, for example as a thin metal plate, alternatively as printed circuit board with metallic coating. they should advantageous to the outside be electrically isolated to disturb as well For example, in the case of radiant heaters the danger of short circuits too avoid.
Eine Kochfeldplatte kann eine Heizeinrichtung aufweisen, welche von der Unterseite daran angelegt ist und im wesentlichen in einer Aufnahmeschale sitzt oder einen Träger aufweist. An der Aufnahmeschale oder einem Träger können die Sensoren befestigt werden, was insbesondere bei der Verwendung von Glas oder Glaskeramik als Kochfeldplatte eine günstige und fertigungstechnisch vorteilhafte Möglichkeit darstellt. Dabei ist es insbesondere auch möglich, die Sensoren so über die Heizeinrichtung ragen zu lassen, dass sie zwischen dieser und der Unterseite der Kochfeldplatte liegen sowie durch die Heizeinrichtung festgedrückt und in bestimmter Position gehalten werden.A Hob plate may have a heater, which of the Bottom is attached to it and essentially in a receiving tray sits or a carrier having. On the receiving tray or a carrier, the sensors can be attached be, especially when using glass or glass ceramic as hob plate a cheap and manufacturing technology advantageous option represents. there it is also possible in particular the sensors over to let the heater protrude between them and the Bottom of the hob plate lie and by the heater pressed hard and held in a certain position.
Vorteilhaft ist die Sensorelektronik mit einer Auswerteschaltung versehen, wobei sie vorteilhaft diskret aufgebaut sein kann. Sie kann besonders vorteilhaft einen Frequenzgenerator aufweisen zur Erzeugung des elektrischen Wechselfeldes mittels der Sensoren.Advantageous the sensor electronics is provided with an evaluation circuit, wherein they can be advantageously discretely constructed. She can be special advantageously have a frequency generator for generating the alternating electric field by means of the sensors.
Für das Auswerteverfahren kann die Sensorelektronik, durch einen Bediener gesteuert oder vorprogrammiert, einen bestimmten Zustand des elektrischen Wechselfeldes zu einem bestimmten Zeitpunkt abspeichern. Mit diesem bestimmten Zustand kann entweder ein bestimmter Temperaturwert oder ein bestimmter Zustand auf der Kochfeldplatte festgelegt werden. Ändern sich diese, so kann die Sensorelektronik die Leistungsbeaufschlagung der Kochfeldplatte bzw. einer Heizeinrichtung ändern. Dazu ist die Sensorelektronik vorteilhaft mit einer Steuerung für Kochfeldplatte oder Heizeinrichtung verbunden. So kann beispielsweise bei einem Überkochen von Flüssigkeit aus einem Kochgeschirr die Leistungsbeaufschlagung stark reduziert oder eingestellt werden. Gleiches gilt beispielsweise für das Leerkochen eines Kochgeschirrs.For the evaluation process can the sensor electronics, controlled or preprogrammed by an operator, a certain state of the alternating electric field to a store certain time. With this particular condition can either be a specific temperature value or a specific one Condition can be set on the hob plate. Vary this, so the sensor electronics, the power application change the hob plate or a heater. This is the sensor electronics advantageous with a control for hob plate or heater connected. For example, when overcooking liquid From a cookware, the power supply greatly reduced or set. The same applies, for example, to emptying a cookware.
Des weiteren kann eine Temperaturhaltefunktion eingerichtet werden. Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt der Sensorelektronik ein Signal gegeben wird, die Leistungsbeaufschlagung der Kochfeldplatte so zu steuern, dass sich das elektrische Wechselfeld möglichst nicht mehr ändert, wird in etwa eine gleichbleibende Temperatur gehalten.Of Furthermore, a temperature maintenance function can be set up. If at some point the sensor electronics give a signal is how to control the power input of the hob plate so that the alternating electric field does not change any more, is in kept about a constant temperature.
Für den Fall, dass ein ungewollter Vorgang an der Kochfeldplatte erkannt wird, beispielsweise ein Leerkochen oder Überkochen eines Kochgeschirrs, so wird dies erfindungsgemäß vorteilhaft einer Bedienperson angezeigt. Dazu kann eine Signaleinrichtung, insbesondere akustischer oder optischer Natur, verwendet werden. Bevorzugt geht aus der Signalisierung hervor, ob eine Bedienperson eingreifen muss.In the case, that an unwanted process is detected on the hob plate, for example, an empty cooking or overcooking a cookware, this is advantageous according to the invention an operator displayed. For this purpose, a signal device, especially acoustic or optical nature, are used. Preferably, the signaling indicates whether an operator must intervene.
Des weiteren kann eine Kochgeschirrerkennung vorgesehen sein. So kann beispielsweise Aufstellen, Wegnehmen oder Verschieben eines Kochgeschirrs auf der Kochfeldplatte erkannt werden. Diese Information wird bevorzugt an die Sensorelektronik gegeben. Sie kann in Zusammenwirkung, beispielsweise durch geeignete Algorithmen, anhand eines Ergebnisse überprüft werden. So kann vorteilhaft in Verbindung mit der Kochgeschirrerkennungsfunktion ermittelt werden, ob bestimmte Änderungen des elektrischen Wechselfeldes auf eine Änderung des Zustands des Kochgeschirrs, eines vorgenannten ungewünschten Vorgangs oder aufgrund einer Bewegung oder Berührung des Kochgeschirrs beruhen.Of further may be provided a cookware detection. So can for example, setting up, taking away or moving a cookware be recognized on the hob plate. This information is preferred given to the sensor electronics. It can interact, for example be checked by suitable algorithms, based on a results. So can be beneficial in connection with the cookware detection function Determine if certain changes the alternating electric field to a change in the state of the cookware, an aforementioned undesirable Operation or due to movement or contact of the cookware.
Eine
Kochgeschirrerkennung kann einerseits auf induktive Art und Weise
erfolgen, beispielsweise mit einer sogenannten Topferkennungs-Spule, wie sie in
der
Alternativ kann die Kochgeschirrerkennung kapazitiver Natur sein, wobei besonders vorteilhaft die gleichen kapazitiv wirkenden Sensoren der hier im Vordergrund stehenden Sensoreinrichtung in einer Doppelfunktion auch die Kochgeschirrerkennung übernehmen. Hier kann insbesondere ein Wechselbetrieb vorgesehen sein.alternative the cookware detection can be capacitive nature, with particular advantageous the same capacitive acting sensors here in Foreground standing sensor device in a dual function also take over the cookware detection. Here, in particular, a change operation can be provided.
Es ist allgemein von Vorteil, wenn Sensoren im Multiplexbetrieb betrieben werden. Dabei ist jeweils einer in Betrieb bzw. wird ausgewertet, während die anderen gegen Masse geschlossen sein können.It is generally advantageous when sensors are operated in multiplex mode become. In each case one is in operation or is evaluated, while the others may be closed to ground.
Eine Ansteuerfrequenz für die Sensoren kann variiert werden. So können unter Umständen weitere Informationen, beispielsweise über ein Material eines Kochgeschirrs, gewonnen werden. Dazu können bestimmte Verhaltensweisen des Materials des Kochgeschirrs bei ver schiedenen Frequenzen abgespeichert sein in der Sensorelektronik. Die Frequenz kann dabei in einem Bereich von beispielsweise 50 kHz bis 500 kHz verändert werden.A drive frequency for the sensors can be varied. Thus, under certain circumstances, further information, for example about a material of a cookware, can be obtained. These may include certain behaviors of the material the cookware at different frequencies ver stored in the sensor electronics. The frequency can be changed in a range of, for example, 50 kHz to 500 kHz.
Des weiteren ist es möglich, Korrekturwerte zu erfassen und abzuspeichern, von denen die Berechnung der Temperatur oder Temperaturänderung des Kochgeschirrs, ausgehend von den Werten für die Kochfeldplatte, abhängt. Hier sind Erfahrungswerte vorstellbar, die beispielsweise immer bestimmte Temperaturdifferenzen beinhalten oder alternativ bei einer bestimmten Beheizungsdauer oder Gesamtenergiebeaufschlagung eine Temperaturdifferenz zwischen Kochfeldplatte und Kochgeschirrboden enthalten. Diese Korrekturwerte sind vorteilhaft in einem Speicher in Sensorelektronik oder Sensoreinrichtung enthalten. Sie können entweder für einen bestimmten Typus von Kochfeldplatte oder genau für eine individuelle Kochfeldplatte festgelegt sein.Of further it is possible To capture and store correction values, of which the calculation the temperature or temperature change of the Cookware, based on the values for the hob plate, depends. Here Experience values are conceivable, for example, always determined Temperature differences include or alternatively at a certain Heating duration or total energizing a temperature difference between Hob and cookware tray included. These correction values are advantageous in a memory in sensor electronics or sensor device contain. You can either for a specific type of hob plate or just for an individual Hob plate be set.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features go out the claims also from the description and the drawings, wherein the individual features each for alone or in the form of subcombinations an embodiment of the Invention and other fields be realized and advantageous also for protectable versions can represent for the protection is claimed here. The subdivision of the application into individual Sections and intermediate headings restrict the not in its generality among these statements.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenSummary the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:embodiments The invention are shown schematically in the drawings and will be closer in the following explained. In the drawings show:
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispieledetailed Description of the embodiments
In
An
dem Rand
Die
Sensoren
Gestrichelt
dargestellt ist ein Kochgeschirr
In
Aus
der Bestimmung der Überdeckung
jedes Sensors
In
Eine
Signalquelle
Mittels
Schaltern
Die
Sensoren
Wie
zuvor beschrieben worden ist, kann anstelle einer Spannungsquelle
In
den Diagrammen in
In
Somit sinkt nach dem Einschalten der Heizeinrichtung der Widerstand Z erst langsam, und dann immer schneller ab, um schließlich nahezu zu verschwinden. Ab diesem Bereich, welcher etwas unter 400 Sekunden liegt, beginnt üblicherweise ein nicht dargestellter Überhitzungsschutz der Heizeinrichtung bzw. der Kochfeldplatte einzusetzen. Dieser verhindert eine weitere Temperaturerhöhung und demzufolge eine weitere Änderung des Widerstands Z.Consequently decreases after switching on the heater, the resistance Z slowly, then faster and faster, and finally almost to disappear. From this area, which is just under 400 seconds usually begins an unillustrated overheating protection to use the heater or the hob plate. This prevents further temperature increase and consequently a further change of the resistance Z.
Das
Diagramm in
Da
die Heizeinrichtung im folgenden Zeitabschnitt nicht eingestellt
ist, bleibt Z konstant. Zum zweiten eingezeichneten Zeitpunkt bei
etwas über 200
Sekunden werden ca. 30 Milliliter Wasser um den Rand des Kochgeschirrbodens
herum auf der Kochfeldplatte verteilt. Dies entspricht dem Überkochen
einer Flüssigkeit
aus dem Kochgeschirr. Auch hier ist die deutliche Abnahme von Z
in einer Art Stufe zu erkennen. Diese Stufe ermöglicht es, insbesondere aufgrund
der bereits zuvor registrierten Anwesenheitserkennung des Kochgeschirrs,
zu bestimmen, dass diese weitere Abnahme von Z zwangsläufig durch Überkochen
von Flüssigkeit
oder Kochgut erfolgt ist. Wäre
bei dem Diagramm gemäß
Während die
Vorgänge
gemäß
In
Anschließend wird, bei ca. 100 Sekunden, die Heizeinrichtung eingeschaltet, im vorliegenden Fall mit maximaler Heizleistung. Das in dem Kochgeschirr befindliche Wasser wird immer heißer und nähert sich dem Kochpunkt. Da sich somit auch der Boden des Kochgeschirrs erwärmt, kann sich die Kochfeldplatte selber auch erwärmen, was zum Abfall des Verlaufs von Z führt. Zum nächsten Zeitpunkt bei ca. 260 Sekunden beginnt das Wasser zu sieden und der Verlauf von Z nimmt eine etwas fla chere Form an, da während des Siedevorgangs über das Wasser in dem Kochgeschirr selber keine Steigerung der Temperatur mehr möglich ist. Andererseits kann sich die Temperatur der Kochfeldplatte weiterhin etwas erhöhen, etwa durch Erwärmung ihrer angrenzenden Bereiche. Schließlich ist, ca. nach 500 Sekunden, sämtliches Wasser in dem Kochgeschirr verdampft. Dies bedeutet einen schlagartigen Anstieg der Temperatur des Kochgeschirrbodens und somit wiederum der Temperatur der Kochfeldplatte. Dies kann erkannt werden durch einen zunehmend steiler abfallenden Verlauf der Werte des Widerstands Z. Dieser Verlauf nähert sich der Y-Achse.Subsequently, at about 100 seconds, the heater turned on, in the present case with maximum heating power. The one in the cookware Water is getting hotter and approaching to the cooking point. As well as the bottom of the cookware heated The hob plate itself can also heat up, causing the waste of the course leads from Z. To the next Time at about 260 seconds, the water begins to boil and the course of Z takes on a slightly flatter form, since during the Boiling process over the water in the cookware itself does not increase the temperature more is possible is. On the other hand, the temperature of the hob plate can continue increase something for example, by heating their adjacent areas. Finally, after about 500 seconds, AND ALL Water evaporates in the cookware. This means a sudden Increase in the temperature of the cookware and thus in turn the temperature of the hob plate. This can be recognized by an increasingly steep gradient of the values of the resistance Z. This course is approaching the Y axis.
Es
wird betont und darauf hingewiesen, dass vor allem die Diagramme
aus den
Des
weiteren ist beispielsweise anhand der Kurve in
Claims (19)
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Publication Number | Publication Date |
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DE102004016631A1 true DE102004016631A1 (en) | 2005-11-10 |
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