DE10042775A1

DE10042775A1 - Pot detection arrangement uses open loop of resistive heating element as inductive sensor for pot detection; loop inductance is part of electrical circuit whose resonant frequency is detected

Info

Publication number: DE10042775A1
Application number: DE2000142775
Authority: DE
Inventors: Henno Schotten
Original assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-14

Abstract

The cooking plate has a resistive heating element (2) beneath the plate connected to an electrical heating voltage supply. The resistive heating element forms at least one electrically conducting, open loop and can thus be used as an inductive sensor for pot detection, whereby the inductance of the loop is part of an electrical oscillatory circuit whose resonant frequency is detected by an evaluation unit (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung der Anwesenheit und/oder der Größe eines Kochgefäßes auf einer elektrisch beheizten Kochplatte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device for detecting the presence and / or the size of a cooking vessel on an electrically heated hotplate after Preamble of claim 1.

Solche Topferkennungs-Vorrichtungen sind weithin bekannt. So wird in der EP 0 788 293 A1 ein elektrischer Strahlungsheizkörper mit einer Topferkennung be schrieben, bei welcher ein induktiver Sensor in Form einer Schleife aus dickem Draht verwendet wird, die in dem Luftraum zwischen Heizleiter und Kochplatte angebracht ist und als induktives Element eines Schwingkreises dient, dessen Re sonanzfrequenz sich bei Aufstellen eines Topfes auf die Kochplatte durch Änderung der Induktivität der Drahtschleife verschiebt.Such pot detection devices are well known. For example, EP 0 788 293 A1 an electric radiant heater with a pot detection be wrote in which an inductive sensor in the form of a loop made of thick Wire is used in the air space between the heating conductor and the hotplate is attached and serves as an inductive element of a resonant circuit, the Re resonance frequency shifts when a pot is placed on the hotplate by changing the inductance of the wire loop.

In der DE 196 46 826 A1 ist eine Topferkennung offenbart, bei welcher kapaziti ve Sensoren verwendet werden, die durch mehrere Elektroden gebildet sind, sich ebenfalls zwischen Heizleiter und Kochplatte befinden und mit denen ein elektri scher Schwingkreis betrieben wird. Bei Aufsetzen eines Topfes auf die Kochplatte ändert sich die Kapazität dieser Sensoren und somit auch die Resonanzfrequenz des Schwingkreises.DE 196 46 826 A1 discloses a pot detection in which capacitance ve sensors are used, which are formed by several electrodes themselves are also located between the heating conductor and hotplate and with which an electri shear resonant circuit is operated. When placing a saucepan on the hotplate the capacitance of these sensors changes and thus the resonance frequency of the resonant circuit.

In der DE 39 34 157 A1 ist eine Kochmulde beschrieben, bei der zur Erkennung der Stellfläche unterschiedlich großer Kochgefäße in der Kochmulde mehrere Fühler angebracht sind. Als Fühler sind kapazitive, den Wärmefluß messende, die von Heizung und Kochplatte ausgehende Strahlung messende oder Ultraschall- Sensoren vorgesehen. DE 39 34 157 A1 describes a hob with which to detect the space of different sized cooking vessels in the hob several Sensors are attached. Capacitors that measure the heat flow are the sensors radiation or ultrasonic radiation from heating and hotplate Sensors provided.

Bei der in der EP 0 553 425 B1 offenbarten Topferkennung wird als Sensor ein elektrischer Leiter verwendet, welcher eine offene Schleife bildet und zwischen Heizelement und Kochplatte angebracht ist. Bei Aufsetzen eines Topfes auf die Kochplatte ändert sich die Leitfähigkeit dieses Sensors.In the pot detection disclosed in EP 0 553 425 B1, a is used as the sensor electrical conductor used, which forms an open loop and between Heating element and hot plate is attached. When placing a pot on the Hotplate changes the conductivity of this sensor.

In dem beschriebenen Stand der Technik sind für die Topferkennung stets spezi elle Sensoren notwendig, welche in der Kochmulde bzw. zwischen Heizleiter und Kochplatte angeordnet sind. Diese Sensoren müssen so ausgebildet sein, daß sie die hohen Temperaturen der Kochzone vertragen. Darüber hinaus müssen Maß nahmen getroffen werden, daß diese Sensoren das elektrische Isolationssystem Beheizung-Kochtopf nicht stören. Zudem eignet sich eine Topferkennung mit solchen Sensoren nicht zur Verwendung bei Kochplatten, an deren Unterseite die elektrische Widerstandsbeheizung (über eine Isolierschicht) direkt anliegt, ohne daß ein Luftzwischenraum entsteht, in dem diese Sensoren untergebracht werden könnten.In the described prior art, pot detection is always specific All sensors necessary, which are in the hob or between the heating conductor and Hotplate are arranged. These sensors must be designed so that they tolerate the high temperatures in the cooking zone. In addition, measure were taken that these sensors the electrical insulation system Do not disturb the heating pan. Pot detection is also suitable such sensors not for use with hotplates, on the underside of which electrical resistance heating (via an insulating layer) is applied directly without that an air gap is created in which these sensors are housed could.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Topferkennung zu verwirklichen, welche die oben genannten Nachteile nicht aufweist.Based on this prior art, the present invention Based on the task of realizing a simple pot detection, which does not have the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Topferkennung mit den Merk malen des Patentanspruches 1 gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This task is performed by a device for pot detection with the Merk paint the claim 1 solved. Embodiments and further developments the invention emerge from the subclaims.

Durch die Verwendung des Widerstandsheizelementes selbst als induktiver Sen sor für die Topferkennung ist ein zusätzlicher Sensor, der in dem System Koch platte-Widerstandsbeheizung untergebracht werden müßte, nicht notwendig. So mit ist eine Beeinträchtigung des elektrischen Isolationssystems Beheizung- Kochtopf von vornherein ausgeschlossen. Darüber hinaus ist auch ein Luftspalt zwischen Heizelement und Kochplatte nicht notwendig, und das Heizelement kann in direkten Kontakt mit der Kochplatte gebracht werden. Außerdem entfällt der Aufwand für die Befestigung und Verdrahtung eines zusätzlichen Topferken nungssensors. By using the resistance heating element itself as an inductive Sen The pan detection sensor is an additional sensor in the Koch system plate resistance heating would have to be accommodated, not necessary. so with is an impairment of the electrical insulation system heating- Cooking pot excluded from the outset. In addition, there is also an air gap between heating element and hotplate not necessary, and the heating element can be brought into direct contact with the hotplate. In addition, it does not apply the effort for the attachment and wiring of an additional pot voltage sensor.

Vorzugsweise ist der Schwingkreis durch das Widerstandsheizelement und einen zwischen dessen Anschlüsse geschalteten Kondensator gebildet. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, daß das Widerstandsheizelement über mindestens ein elektrisches Schaltmittel, vorzugsweise eine Drossel, an die Heizspannungsver sorgung angeschlossen ist.The resonant circuit is preferably through the resistance heating element and one formed between the terminals connected capacitor. Still is preferably provided that the resistance heating element over at least one electrical switching means, preferably a choke, to the Heizspannungsver supply is connected.

Bei Mehrkreiskochplatten sind in Weiterbildung der Erfindung mehrere Schwing kreise verwendbar, wobei jeweils das den entsprechenden Heizkreis bildende Hei zelement als induktiver Sensor für die Topferkennung verwendet wird.In the case of multi-circuit hotplates, in a further development of the invention, several oscillations are circles can be used, the respective heating circuit forming the Hei zelement is used as an inductive sensor for pot detection.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Kochplatte aus Keramik oder aus Glaskeramik besteht, daß das Widerstandsheizelement ein Strahlungsheizkörper, ein Folienhei zelement oder eine auf einem Träger aufgebrachte Heizschicht bzw. Heizbahn ist und daß das Widerstandsheizelement durch Leitungswicklungen oder ein Flach band gebildet ist.It is also provided that the hotplate is made of ceramic or glass ceramic there is that the resistance heating element is a radiant heater, a film heater zelement or a heating layer or heating track applied to a carrier and that the resistance heating element by line windings or a flat band is formed.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist aufgrund des Wertes oder auf grund der Änderung des Wertes der Resonanzfrequenz des Schwingkreises die Größe eines auf der Kochplatte stehenden Kochgefässes bzw. das Ausmaß der Bedeckung der Kochplatte durch ein Kochgefäß von der Auswerteeinheit erkenn bar.In a preferred embodiment of the invention is due to the value or due to the change in the value of the resonance frequency of the resonant circuit Size of a cooking vessel standing on the hotplate or the extent of the Detect the hotplate being covered by a cooking vessel from the evaluation unit bar.

Hier sei angemerkt, daß die Erfindung eine Vorrichtung zur Topferkennung be trifft, mit welcher nicht nur feststellbar ist, ob ein Kochgefäß auf der Kochplatte steht oder nicht, sondern auch, wieviel der Oberfläche der Kochplatte von einem Kochgefäß bedeckt ist, ob ein großes oder ein kleines Kochgefäß auf der Koch platte steht und ob es mittig oder seitlich verschoben darauf steht.It should be noted here that the invention be a device for pot detection with which it is not only possible to determine whether a cooking vessel is on the hotplate stands or not, but also how much of the surface of the hob of one Cooking vessel is covered, whether a large or a small cooking vessel on the cook plate is standing and whether it is centered or laterally shifted on it.

Anhand der Zeichnungen wird im folgenden eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert, ohne daß die Erfindung auf eine solche Ausführungsform be schränkt sein soll.An embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings explained in more detail without the invention being on such an embodiment should be limited.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 die Aufsicht auf einen Strahlungsheizkörper, eingefügt in ein Prin zipschaltbild, Fig. 1 shows the top view of a radiant heating element inserted in a zipschaltbild Prin,

Fig. 2 das prinzipielle Verhalten des meanderförmigen Heizleiters aus Fig. 1 unter Hochfrequenz und Fig. 2 shows the basic behavior of the meandering heating conductor from Fig. 1 under high frequency and

Fig. 3 das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Topferkennung. Fig. 3 shows the schematic diagram of the pot detection according to the invention.

Ein Strahlungsheizkörper 1 weist als Widerstandsheizelement 2 eine Metallfolie auf, welche in Form von meanderförmig angeordneten Heizleitern 3 gebildet ist. Anschlüsse 4 und 5 des Heizelementes 2 sind aus dem Strahlungsheizkörper 1 herausgeführt. Der Anschluß 5 ist mit einem Eingang 6 eines Temperaturbegren zers 7 verbunden, welcher in nach dem Stand der Technik üblicher Weise durch einen oberhalb des Heizlelementes 2 liegenden Ausdehnungsstab 8 geschaltet wird. Ein zweiter Eingang 9 des Temperaturbegrenzers 7 ist über eine Drossel DR1 an einen Anschluß der Netzspannung angeschlossen. Der Anschluß 4 des Heizelementes 2 ist über eine Drossel DR2 an den anderen Anschluß der Netz spannung angeschlossen. Der Anschluß 4 des Heizelementes 2 und der Eingang 6 des Temperaturbegrenzers 7 sind über einen Kondensator C miteinander verbun den.A radiant heater 1 has a metal foil as resistance heating element 2 , which is formed in the form of meandering heating conductors 3 . Connections 4 and 5 of the heating element 2 are led out of the radiant heater 1 . The connection 5 is connected to an input 6 of a temperature limiter 7 , which is switched in the conventional manner by an expansion rod 8 located above the heating element 2 . A second input 9 of the temperature limiter 7 is connected to a connection of the mains voltage via a choke DR1. The connection 4 of the heating element 2 is connected via a choke DR2 to the other connection of the mains voltage. The connection 4 of the heating element 2 and the input 6 of the temperature limiter 7 are connected to one another via a capacitor C.

Fig. 2 zeigt, wie sich das Widerstandsheizelement 2 bei Hochfrequenz verhält. Durch die Meanderform der Heizleiter 3 hebt sich ein Teil der Induktivität des Heizelementes 2 auf (wie bei einer bifilaren Wicklung), und es bleibt die Indukti vität einer größeren Schleife 2' übrig. Somit wird durch das Widerstandsheizele ment 2 und den zu diesem parallel geschalteten Kondensator C ein Hochfrequenz- Schwingkreis gebildet. Fig. 2 shows how the resistance heating element 2 behaves at high frequency. Due to the meandering shape of the heating conductor 3 , part of the inductance of the heating element 2 is canceled (as in the case of a bifilar winding), and the inductance of a larger loop 2 'remains. A high-frequency resonant circuit is thus formed by the resistance heating element 2 and the capacitor C connected in parallel with this.

Die Kapazität des Kondensators C ist so ausgewählt, daß seine Impedanz bei der Netzspannungsfrequenz von 50 bzw. 60 Hz sehr groß ist. Damit stellt er keine Belastung für die Netzspannung dar. Die Induktivität der durch das Wider standsheizelement 2 gebildeten Spule und die Kapazität des Kondensators C sind weiterhin so gewählt sind, daß die Resonanzfrequenz des entstandenen Schwing kreises im Hochfrequenz- (z. B. im MHz-)Bereich liegt. Die niederfrequente Versorgungsspannung wird von der Hochfrequenz des Schwingkreises durch die in die Netzzuleitungen eingeschalteten Drosseln DR1 und DR2 getrennt. Diese Drosseln DR1 und DR2 sind als Hochfrequenzdrosseln aufgeführt. Sie haben eine vernachlässigbar kleine Impedanz bei der Netzfrequenz, jedoch eine hohe Impe danz bei Hochfrequenz-Schwingungen. Auf diese Weise ist der Schwingkreis wirksam vom Heizstromkreis getrennt.The capacitance of the capacitor C is selected so that its impedance at the mains voltage frequency of 50 or 60 Hz is very large. Thus, it does not represent a burden on the mains voltage. The inductance of the coil formed by the resistance heating element 2 and the capacitance of the capacitor C are further selected so that the resonance frequency of the resonant circuit produced in the high-frequency (for example in the MHz- ) Area. The low-frequency supply voltage is separated from the high frequency of the resonant circuit by the chokes DR1 and DR2 switched on in the mains supply lines. These chokes DR1 and DR2 are listed as high-frequency chokes. They have a negligibly low impedance at the mains frequency, but a high impedance at high-frequency vibrations. In this way, the resonant circuit is effectively separated from the heating circuit.

Der beschriebene Schwingkreis hat eine Leerlauf-Resonanzfrequenz, so lange kein Topf auf der Kochplatte steht. Sobald ein Topf auf die Kochplatte gestellt wird, verändert sich die Induktivität des Heizelementes 2. Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises verschiebt sich. Diese Verschiebung der Resonanzfrequenz ist ein Maß für die Bedeckung des Kochfeldes über dem Heizelement mit einem Topf.The resonant circuit described has an idle resonance frequency as long as there is no pot on the hotplate. As soon as a pot is placed on the hotplate, the inductance of the heating element 2 changes . The resonance frequency of the resonant circuit shifts. This shift in the resonance frequency is a measure of the covering of the hob above the heating element with a pot.

Über dem Kondensator C wird die Spannung in dem Schwingkreis abgenommen und einer Auswerteelektronik 10 zugeführt. Die Auswertung der so übermittelten Signale in der Auswerteeinheit erfolgt nach allgemeinem Stand der Technik. Da bei kann jeweils die Frequenz des Schwingkreises bestimmt werden, indem z. B. die Schwingungen in einem bestimmten Zeitinterval gezählt werden. Es sind aber auch Differenzmethoden denkbar, bei denen direkt erkannt wird, wenn der Schwingkreis durch Aufstellen, Verschieben oder Wegnehmen eines Kochgefäßes verstimmt wird. Mit Hilfe der Größe der Frequenzänderung des Schwingkreises kann in der Auswerteeinheit erkannt werden, wie groß das aufgestellte Kochgefäß ist bzw. wie weit ein Kochgefäß auf die Kochplatte aufgeschoben oder von der Kochplatte weggezogen ist.The voltage in the resonant circuit is tapped across the capacitor C and fed to an electronic evaluation unit 10 . The signals thus transmitted are evaluated in the evaluation unit according to the general state of the art. Since the frequency of the resonant circuit can be determined by z. B. the vibrations are counted in a certain time interval. Differential methods are also conceivable, in which it is directly recognized when the resonant circuit is detuned by setting up, moving or removing a cooking vessel. With the help of the size of the frequency change of the resonant circuit, it can be recognized in the evaluation unit how big the cooking vessel is or how far a cooking vessel is pushed onto the hotplate or pulled away from the hotplate.

Die Auswerteelektronik kann die Resonanzfrequenz des Schwingkreises auch dadurch erfassen, daß die Spannung im Schwingkreis am Anschluß 4 oder auch am Anschluß 5 bzw. am Eingang 6 abgegriffen und gegen Erde gemessen wird. Des weiteren kann die Auswerteeinheit auch auf andere, nach dem. Stand der Technik bekannte Weise mit dem Schwingkreis gekoppelt sein (z. B. durch induk tive Kopplung). Arbeitet die Auswerteschaltung netzbezogen, genügt zur Tren nung der Netzspannung von der Spannung des Schwingkreises eine der beiden Drosseln DR1 und DR2. The evaluation electronics can also detect the resonance frequency of the resonant circuit by tapping the voltage in the resonant circuit at connection 4 or also at connection 5 or at input 6 and measuring it against earth. Furthermore, the evaluation unit can also be based on others. State of the art be coupled to the resonant circuit (z. B. by inductive coupling). If the evaluation circuit works in relation to the mains, one of the two chokes DR1 and DR2 is sufficient to separate the mains voltage from the voltage of the resonant circuit.

Bei Mehrkreis-Heizelementen kann der jeweilige Heizkreis als eigener Sensor verwendet und so die Größe des aufgestellten Topfes ermittelt werden. Es können aber auch mehrere, voneinander über Trennkondensatoren abgetrennte Heizele mente zu einem induktiven Sensor zusammengeschaltet werden. In diesem Fall wird die Größe des aufgestellten Topfes durch das Maß der Änderung der Reso nanzfrequenz des Schwingkreises ermittelt.With multi-circuit heating elements, the respective heating circuit can act as a separate sensor used and so the size of the pot can be determined. It can but also several heating elements separated from one another by means of separating capacitors elements can be interconnected to form an inductive sensor. In this case is the size of the pot placed by the amount of change in the reso the resonance frequency of the resonant circuit.

Nach der Erkennung der Verhältnisse auf der Kochplatte sendet die Auswerteein heit entsprechende Signale an eine Steuereinheit für die Kochplatte, welche dar aufhin z. B. die Heizung abschaltet, wenn kein Kochgefäß auf der Kochplatte steht, bei Anwesenheit eines kleinen Topfes nur den inneren Heizkreis einschaltet, bei Anwesenheit eines großen Topfes beide Heizkreise einschaltet oder die Hei zung auch dann abstellt, wenn das Kochgefäß zu weit von der zentrischen Position auf der Kochplatte weggeschoben ist. Bei Bedarf kann die Steuereinheit auch so eingestellt werden, daß sie die Signale der Auswerteeinheit der Topferkennung ignoriert und die Heizung allein nach vorgegebenen Einstellwerten regelt.The evaluation sends in once the conditions on the hotplate have been recognized corresponding signals to a control unit for the hotplate, which represents then z. B. switches off the heating when there is no cooking vessel on the hotplate stands in the presence of a small pot, only switches on the inner heating circuit, in the presence of a large pot, switch on both heating circuits or the Hei switch off even if the cooking vessel is too far from the central position is pushed away on the hotplate. If necessary, the control unit can also do so be set so that they are the signals of the evaluation unit of the pan detection ignored and the heating regulates only according to the specified setting values.

Claims

1. A device for detecting the presence and / or size of a Kochge vessel on an electrically heatable hotplate with a plate located under the hotplate and connected to an electrical heating voltage supply resistance heater ( 2 ), characterized in that the resistance heater ( 2 ) is designed in this way that it forms at least one electrically conductive, non-closed loop ( 2 ) and that it can be used as an inductive sensor for pot detection, the inductance of the resistance heating element ( 2 ) forming a loop ( 2 ) being part of an electrical resonant circuit whose resonance frequency from a coupled to the resonant circuit or connected to the resonant circuit from evaluation unit ( 10 ) can be detected, whereby the presence and / or the size of a cooking vessel on the hotplate can be determined by detecting a detuning of the resonant circuit.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the resonant circuit is formed by the resistance heating element ( 2 ) and a capacitor (C) connected between its terminals (C).

3. Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the resistance heating element ( 2 ) via at least one electrical switching means, preferably a choke (DR1 or DR2), is connected to the heating voltage supply.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of resonant circuits can be used in multi-circuit hotplates, where the element forming the corresponding heating circuit resistance heating element ( 2 ) forms the inductive sensor for the pot detection.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the hot plate is made of ceramic or glass ceramic.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the resistance heating element is a radiant heater, a foil heater element or a heating layer or heating track applied to a carrier is.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the resistance heating element ( 2 ) is formed by line windings or a flat ribbon.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that, due to the value or due to the change in the resonance frequency of the resonant circuit, the size of a cooking vessel standing on the hotplate or the extent to which the hotplate is covered by a cooking vessel from the evaluation unit ( 10 ) is recognizable.