CN103843455A - 在烹调容器中的温度测量 - Google Patents

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Abstract

在一种用于将分配给可感应式加热的烹调容器(2)的传感器(1)的数据传输到读取装置(3)的方法中，借助变流器(4)由电网交流电压(UN)产生高频激励电压(UA)，其中，以所述高频激励电压加载具有感应加热线圈(5)的振荡回路(15)，以便产生高频交变磁场用于加热所述烹调容器。所述方法包括以下步骤：在所述电网交流电压的过零点周围的预给定的第一时间范围期间中断以所述高频激励电压加载所述振荡回路，以便引起所述振荡回路的自谐振振荡；在第二时间范围，所述第二时间范围处于第一时间范围内期间，根据所述传感器的待传输的数据来改变分配给所述烹调容器的、与所述感应加热线圈感应耦合的天线(6)的阻抗；并且在所述读取装置中对所述传感器的所传输的数据解码，其方式是，分析所述振荡回路的自谐振振荡的谐振频率、尤其是谐振频率变化。

Description

在烹调容器中的温度测量
技术领域
本发明涉及一种用于将分配给可感应式加热的烹调容器的传感器的数据传输到读取装置的方法、一种用于可感应式加热的烹调容器的传感器装置、一种烹调容器、一种感应加热装置和一种系统。
背景技术
通常，尽可能精确地检测烹调食物的温度是对烹调过程的精确控制或者调节所必需的。
在DE 10 2009 047 185 A1中描述了一种方法和一种装置，该方法和该装置使得可能的是，通过分析特定的参数来求取借助感应加热线圈加热的烹调容器底部的温度。然而，与烹调食品相关的效应、尤其是在制备富含淀粉和蛋白质的食物时与烹调食品相关的效应使得根据烹调容器底部的温度明确求取烹调食品温度变得困难。
因此可能需要设置专用的传感器用于测量烹调食品温度。然后，温度数据和/或传感器数据必须适当地传输到读取装置，所述读取装置然后分析所述温度数据和/或传感器数据，例如在考虑烹调食品温度的情况下自动控制烹调过程。
发明内容
本发明所基于的任务是，提供一种用于将分配给可感应式加热的烹调容器的传感器的数据传输到读取装置的方法、一种用于可感应式加热的烹调容器的传感器装置、一种烹调容器、一种感应加热装置和一种系统，其能够实现传感器数据传输的可靠的和成本有利的实现。
本发明通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求5所述的传感器装置、根据权利要求10所述的烹调容器、根据权利要求12所述的感应加热装置和根据权利要求13所述的系统解决所述任务。优选的实施方式是从属权利要求的主题，所述从属权利要求的全文在此通过引用并入本说明书的内容中。
在用于将传感器—其中所述传感器分配给可感应式加热的烹调容器，其方式是，所述传感器例如设置在所述烹调容器内以便检测烹调食物的温度—的数据传输到读取装置的方法中，常规地借助变流器由电网交流电压产生高频激励电压，其中，以所述高频激励电压加载具有感应加热线圈的振荡回路，以便产生高频交变磁场用于加热烹调容器。激励电压的频率例如可以处于20kHz至50kHz的范围中。在对称地或非对称地在电网交流电压的过零点周围的预给定的第一时间范围期间中断以高频激励电压加载振荡回路，以便引起振荡回路的自谐振振荡。第一时间范围例如可以通过以下方式预给定：在第一时间范围期间电网交流电压的量值小于预给定的值，例如小于25V、尤其小于18V。在第二时间范围——所述第二时间范围完全处于第一时间范围内并且可以与第二时间范围相同——期间，根据传感器的待传输的数据来改变分配给烹调容器的或可以是烹调容器的一部分的、与感应加热线圈感应耦合或者磁耦合的天线的阻抗，也就是说，实施负载调制。在二进制传输数据的情况下，例如可以给逻辑1分配量值上高的阻抗并且给逻辑0分配量值上低的阻抗，反之亦然。阻抗变化引起自谐振振荡的谐振频率的变化。最后，在读取装置中对传感器的所传输的数据解码，其方式是，检测和分析振荡回路的自谐振振荡的谐振频率、尤其是谐振频率变化。
在一个改进方案中，借助高频交变磁场来无接触地给电路供给运行能量，所述电路构造用于检测传感器的数据并且根据待传输的数据来改变与感应加热线圈感应耦合的天线的阻抗。
在一个改进方案中，传感器的数据是烹调食物的温度数据，所述烹调食物借助烹调容器或者在烹调容器中被加热。
在一个改进方案中，传感器的数据借助数据电报或者作为数据电报的一部分传输，其中，所述数据电报包含至少一个起始位和/或至少一个保护位。
用于可感应式加热的烹调容器的传感器装置具有：至少一个传感器，所述至少一个传感器用于检测与烹调容器相关的测量参量、尤其是烹调食物的温度，所述烹调食物借助烹调容器加热；天线，所述天线能够与感应加热装置的感应加热线圈感应耦合，其中，所述感应加热装置借助变流器由电网交流电压产生用于感应加热线圈的高频激励电压；用于改变天线阻抗的装置；用于探测电网交流电压的过零点周围的时间范围的装置；和控制装置，所述控制装置构造用于：求取所述至少一个传感器的数据并且如此激励用于改变天线阻抗的装置，使得根据所述至少一个传感器的所求取的数据在电网交流电压的过零点周围的时间范围期间改变天线的阻抗。
在一个改进方案中，天线包括线圈或者天线是线圈。
在一个改进方案中，用于改变天线阻抗的装置包括开关装置，所述开关装置作为对另外构件的附加或在无另外构件的情况下连在（einschleifen）线圈的连接端之间。
在一个改进方案中，用于探测电网交流电压的过零点周围的时间范围的装置包括用于测量天线电压、尤其是经整流的天线电压的装置。
在一个改进方案中，设置能量供给装置，所述能量供给装置构造用于：由存在于天线上的信号产生用于传感器装置的运行能量。
根据本发明的烹调容器具有上述传感器装置。
在一个改进方案中，天线、尤其是以单匝线圈或多匝线圈形式的天线设置在烹调容器底部处或者构成烹调容器底部的如下部分：该部分在运行中与电磁炉的玻璃陶瓷板接触。
根据本发明的感应加热装置具有：振荡回路，所述振荡回路包括感应加热线圈；变流器，所述变流器由电网交流电压产生高频激励电压，其中，给所述振荡回路加载高频激励电压，以便产生高频交变磁场用于加热烹调容器；用于探测电网交流电压的过零点周围的时间范围的装置；和控制装置，所述控制装置构造用于：在电网交流电压的过零点周围的时间范围期间中断以高频激励电压加载振荡回路，以便引起或者能够实现振荡回路的自谐振振荡、求取振荡回路的自谐振振荡的谐振频率、尤其是谐振频率变化并且根据所求取的谐振频率或者谐振频率变化对所传输的数据解码。
根据本发明的系统构造用于实施上述方法并且具有上述传感器装置和上述感应加热装置。
附图说明
随后参考附图描述本发明，所述附图示出优选的实施方式。在此示意性地示出：
图1：具有可电感式加热的烹调容器以及感应加热装置的系统，所述烹调容器具有传感器装置，以及
图2：电网交流电压的变化曲线以及自谐振振荡的第一时间范围和第二时间范围，在所述第二时间范围期间进行传感器数据的传输。
具体实施方式
图1示出具有可电感式加热的烹调容器2以及感应加热装置16的系统，所述烹调容器2具有传感器装置12。
传感器装置12具有：以常规的NTC温度传感器形式的温度传感器1，所述温度传感器用于借助烹调容器2加热来检测的烹调食物的温度，其中，所述传感器例如以核心温度传感器（Kerntemperaturfühler）的形式设置在烹调容器2内——例如设置在烹调容器2的侧壁中或在烹调容器2的底部处未示出的空腔内或在可自由地在烹调容器2内运动的柔性输送线路上；以线圈6的形式的天线，所述线圈能够与感应加热装置的感应加热线圈5感应耦合或者磁耦合；以整流器—例如桥整流器—11的形式的能量供给装置，所述整流器对线圈6的输出电压整流，其中，经整流的电压UP在通过平滑电容器19平滑之后供给传感器装置12和/或基础电路7；用于改变线圈6的有效阻抗的以开关装置8的形式—例如以晶体管的形式—的装置，所述开关装置具有连接在前面的限流电抗器18，其中，所述开关装置8连在线圈6的连接端和/或整流器11的输出端之间；用于探测电网交流电压UN的过零点周围的时间范围（见图2“ZB2”）的以电压探测器9形式的装置，所述电压探测器用于测量经整流的天线电压UP的电平；和以微控制器10的形式的控制装置，所述微控制器构造用于：常规地例如借助模拟数字转换来求取传感器1的数据并且如此激励开关装置8，使得根据所述传感器的所求取的数据在电网交流电压UN的过零点周围的时间范围ZB2期间改变线圈6的阻抗。
感应加热装置16具有振荡回路15，所述振荡回路包括感应加热线圈5和电容器13和14，其中，电容器13和14常规上连在中间回路电压UZK之间。
常规的变流器4例如借助半桥由电网交流电压UN产生高频激励电压UA，其中，以高频激励电压UA加载振荡回路15，以便产生高频交变磁场用于加热烹调容器2。
感应加热装置16还包括用于探测电网交流电压UN的过零点周围的时间范围（见图2“ZB1”）的装置17。时间范围ZB1例如可以通过以下方式来探测和/或定义：在时间范围ZB1期间电网交流电压UN的量值小于预给定的值，例如小于25V、尤其小于18V。对于所述情况，装置17监视电网交流电压UN的电平并且通过这种方式来探测电网交流电压UN的过零点周围的时间范围ZB1。
此外，以微控制器3的形式设置控制装置，所述微控制器构造用于：在时间范围ZB1期间中断以高频激励电压UA加载振荡回路15，以便引起振荡回路15的自谐振振荡、求取振荡回路15的自谐振振荡的谐振频率变化并且根据所求取的谐振频率变化对由传感器装置12传输的数据解码。因此，作为感应加热装置16的组成部分的微控制器3满足感应加热装置的常规的控制功能并且附加地满足读取装置的如下功能：接收传感器1的所传输的数据并且适当地对其分析。感应加热线圈15同时用作接收天线，从而可以不设置特定的接收天线和任何单独的读取装置。
传感器装置12可以是烹调容器2的组成部分或者可以与烹调容器2可拆卸地连接，其中，线圈6设置在烹调容器2的底部处，而其余组成部分例如可以集成到烹调容器2的未示出的手柄或空腔中，在那可以防止其免受高温影响。在可拆卸的连接的情况下，传感器装置12或传感器装置12的一部分例如可以集成到插到常规的烹调容器上的塑料框架中。
为了说明，图2示出电网交流电压UN的变化曲线以及振荡回路15的自谐振振荡的时间范围ZB1和时间范围ZB2，在所述时间范围ZB2期间进行传感器数据的传输。
可以理解，代替单个传感器也可以设置多个传感器，所述多个传感器然后可以设置在烹调容器2的不同的位置上。在此存在以下可能性：将通过所有传感器算出的平均值传输到读取装置3或将所有传感器的数据传输到读取装置。
根据本发明的感应加热装置16也适合用于加热不具有根据本发明的传感器装置12的烹调容器。对于这种情况，感应加热装置16或者其读取装置3识别传感器数据的错误并且然后转入常规的运行状态中，而无需传感器温度检测。
另一方面，根据本发明的传感器装置12也可以在常规的感应加热装置上运行。对于这种情况或基本上，传感器装置12还可以包括音频发生器，所述音频发生器在传感器临界温度被超过时输出声音警告信号，以便防止烹调容器2的损坏。
可以理解，对于温度传感器附加地或替代地，也可以设置用于另外测量参量的传感器，例如在蒸汽压力烹调容器的情况下的压力传感器等等。

Claims (14)

1. 一种用于将分配给可感应式加热的烹调容器(2)的传感器(1)的数据传输到读取装置(3)的方法，在所述方法中，
- 借助变流器(4)由电网交流电压(UN)产生高频激励电压(UA)，其中，以所述高频激励电压加载具有感应加热线圈(5)的振荡回路(15)，以便产生高频交变磁场用于加热所述烹调容器，
其特征在于以下步骤：
-在所述电网交流电压的过零点周围的预给定的第一时间范围(ZB1)期间中断以所述高频激励电压加载所述振荡回路，以便引起所述振荡回路的自谐振振荡，
-在第二时间范围(ZB2)期间，根据所述传感器的待传输的数据来改变分配给所述烹调容器的、与所述感应加热线圈感应耦合的天线(6)的阻抗，所述第二时间范围处于所述第一时间范围内，以及
-在所述读取装置中对所述传感器的所传输的数据解码，其方式是，分析所述振荡回路的自谐振振荡的谐振频率、尤其是谐振频率变化。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助所述高频交变磁场无接触地给电路(7)供给运行能量，所述电路构造用于检测所述传感器的数据并且根据所述待传输的数据来改变与所述感应加热线圈感应耦合的天线的阻抗。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述传感器的数据是借助所述烹调容器来加热的烹调食物的温度数据。
4. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器的数据借助数据电报来传输，其中，所述数据电报包含至少一个起始位和/或至少一个保护位。
5. 一种传感器装置(12)，所述传感器装置用于可感应式加热的烹调容器(2)，所述传感器装置具有：
-传感器(1)，所述传感器用于检测与所述烹调容器相关的测量参量、尤其是借助烹调容器来加热的烹调食物的温度，
-天线(6)，所述天线能够与感应加热装置(16)的感应加热线圈(5)感应耦合，其中，所述感应加热装置借助变流器(4)由电网交流电压(UN)产生用于所述感应加热线圈的高频激励电压(UA)，
-用于改变所述天线的阻抗的装置（8），
-用于探测所述电网交流电压的过零点周围的时间范围(ZB2)的装置(9)，和
-控制装置(10)，所述控制装置构造用于：求取所述传感器的数据并且如此激励用于改变所述天线的阻抗的装置，使得根据所述传感器的所求取的数据在所述电网交流电压的过零点周围的时间范围期间改变所述天线的阻抗。
6. 根据权利要求5所述的传感器装置，其特征在于，所述天线包括线圈(6)。
7. 根据权利要求6所述的传感器装置，其特征在于，用于改变所述天线的阻抗的装置包括开关装置(8)，所述开关装置连在所述线圈的连接端之间。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的传感器装置，其特征在于，用于探测所述电网交流电压的过零点周围的时间范围的装置包括用于测量天线电压(UP)、尤其是经整流的天线电压(UP)的装置。
9. 根据权利要求5至8中任一项所述的传感器装置，其特征在于能量供给装置(11)，所述能量供给装置构造用于：由存在于所述天线上的信号产生用于所述传感器装置的运行能量。
10. 一种烹调容器(2)，所述烹调容器具有根据权利要求5至9中任一项所述的传感器装置(12)。
11. 根据权利要求10所述的烹调容器，其特征在于，所述天线、尤其是以线圈的形式的天线设置在烹调容器底部处。
12. 一种感应加热装置(16)，所述感应加热装置具有：
- 振荡回路(15)，所述振荡回路具有感应加热线圈(5)，
- 变流器(4)、所述变流器由电网交流电压(UN)产生高频激励电压(UA)，其中，以所述高频激励电压加载所述振荡回路，以便产生高频交变磁场用于加热烹调容器(2)，
-用于探测所述电网交流电压的过零点周围的时间范围(ZB1)的装置(17)，和
-控制装置(3)，所述控制装置构造用于：
-在所述电网交流电压的过零点周围的时间范围期间中断以所述高频激励电压加载所述振荡回路，以便引起所述振荡回路的自谐振振荡；
-求取所述振荡回路的自谐振振荡的谐振频率、尤其是谐振频率变化；以及
-根据所求取的谐振频率或者谐振频率变化对分配给可感应式加热的烹调容器(2)的传感器(1)的所传输的数据解码。
13. 一种系统，所述系统构造用于实施根据权利要求1至4中任一项所述的方法，所述系统具有：
- 根据权利要求5至9中任一项所述的传感器装置(12)，
- 根据权利要求12所述的感应加热装置。
14. 根据权利要求13所述的系统，其特征在于根据权利要求10或11所述的烹调容器(2)。
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