DE10058670A1 - Temperaturerkennungseinrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur - Google Patents
Temperaturerkennungseinrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer TemperaturInfo
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Abstract
Gemäß der Erfindung weist eine Temperaturerkennungseinrichtung (11) im Boden (15) eines Kochgefäßes (13) eine mechanische Schwingeinrichtung (33) auf, beispielsweise eine einseitig festgespannte Blattfeder (17, 37). Die Schwingeinrichtung (33) ist ferromagnetisch und weist eine temperaturabhängige Eigenfrequenz auf. DOLLAR A Der Schwingeinrichtung zugeordnet ist ein Elektromagnet (24, 25), der durch ein Wechselmagnetfeld die Schwingeinrichtung zum Schwingen mit Eigenfrequenz bringt. Weiters ist der Schwingeinrichtung eine Detektorspule (24) zugeordnet, die das von der Schwingeinrichtung nach dem Ende der Anregung erzeugte Magnetfeld empfängt, auswertet und aus dessen Frequenz, die die Eigenfrequenz ist, die Temperatur der Schwingeinrichtung und somit des Kochgefäßbodens (15) bestimmt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Temperaturerkennungseinrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur
Bestimmung der Temperatur eines Kochgefässes nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 14 sowie ein entsprechendes Kochgefäss
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Aus der DE 195 40 408 A1 ist ein Kochsystem bekannt mit einer
Temperaturerfassung eines fremdbeheizten Kochgefässes. Dabei
wird die Temperatur des Kochgeschirrbodens elektromagnetisch
drahtlos von unten durch die Kochfläche abgefragt und zur
Regelung durch die Kochflächensteuerung eingesetzt. In dem
Boden des Kochgeschirrs ist ein elektrischer Schwingkreis mit
einer temperaturabhängigen Dämpfung, beispielsweise über eine
Temperaturabhängigkeit der Kapazität des Kondensators oder
der Induktivität der Spule, eingebaut. Solche Temperaturer
kennungssysteme werden vor allem für die Steuerung von
Kochprogrammen verwendet. Ein solches Kochprogramm ist in der
EP 0 945 773 A1 beschrieben, auf die hier ausdrücklich Bezug
genommen wird.
Dieses Kochsystems weist zwar den Vorteil auf, dass die
Temperaturerfassung an dem Kochgefäss bzw. an dessen Boden
direkt erfolgen kann. Allerdings ist der Einbau eines elek
trischen Schwingkreises, somit einer elektrischen Schaltung,
in einen Kochgefässboden mit Problemen behaftet, nicht
zuletzt wegen der Verarbeitungsschritte des Topfbodens, wie
Plattierung oder Bombieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Temperaturer
kennungseinrichtung der oben genannten Art, ein Verfahren zur
Bestimmung der Temperatur im Inneren eines Kochgefässes sowie
ein Kochgefäss zu schaffen, mit denen eine solche Temperatur
bestimmung einfach und sicher möglich ist und bei der die
Temperaturerkennungseinrichtung robust und möglichst wenig
abhängig von äußeren Einflüssen ist.
Gelöst wird diese Aufgabe zum einen durch ein Temperaturer
kennungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das erfin
dungsgemäße Vorsehen einer mechanischen Schwingeinrichtung,
die temperaturabhängig ist bzw. deren elastische bzw. Schwin
gungseigenschaften temperaturabhängig sind, hat den Vorteil,
dass keine elektrischen Bauteile verwendet werden müssen an
der Gefäßwandung. Dadurch, dass die elastischen Eigenschaften
der Schwingeinrichtung, wie insbesondere die Eigenfrequenz,
temperaturabhängig sind, kann an ihr ohne großen Aufwand und
mit guter Genauigkeit die Temperatur der Schwingeinrichtung
und somit der Gefässwandung ermittelt werden. Es ist nur die
Eigenfrequenz der Schwingeinrichtung zu bestimmen und in die
Temperatur umzusetzen.
Weiter ist eine mechanische Schwingeinrichtung sehr einfach,
beispielsweise einteilig bzw. einstückig, herstellbar und in
der Ausnehmung anbringbar. Darüberhinaus kann davon ausgegan
gen werden, dass eine mechanische Schwingeinrichtung weniger
anfällig ist gegen elektrische Störstrahlung, die auch in der
Küche und bei einem heutigen modernen Kochfeld vorhanden ist.
Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der übrigen
Ansprüche und werden im folgenden näher beschrieben.
Für eine besonders hohe Genauigkeit der Temperaturbestimmung
ist es vorteilhaft, wenn der Gradient der temperaturabhängi
gen elastischen Eigenschaften der Schwingeinrichtung in dem
für das Kochgefäss vorgesehenen Temperaturbereich besonders
hoch ist. Dadurch bewirkt eine relativ geringe Änderung der
Temperatur eine starke Änderung der elastischen Eigenschaf
ten. Dieser Temperaturbereich kann zwischen 50°C und ca.
250°C liegen, bevorzugt liegt er zwischen 90°C und 150°C.
Dies ist für einen zu regelnden Kochvorgang ein besonders
kritischer und besonders genutzter Bereich.
Die Schwingeinrichtung kann vorteilhaft in einer Ausnehmung
oder dgl. oder in einer Gefässwandung angeordnet sein. Um die
Schwingeinrichtung zu schützen, ist die Ausnehmung in der
Gefässwandung vorteilhaft abgedichtet bzw. mechanisch stabil
verschlossen. Dies ist insbesondere bei einer Ausnehmung in
dem Gefässboden von Vorteil, da dieser auch größere mechani
sche Belastungen, wie Schläge oder dgl., ausgesetzt ist.
Grundsätzlich ist es möglich, die Schwingeinrichtung bzw. die
Ausnehmung mit der Schwingeinrichtung an jeder Stelle des
Kochgefässes anzubringen. Bevorzugt wird der Gefässboden
genommen, da zum einen die Wärmeübertragung über diesen
erfolgt und er zum anderen dem Kochfeld und damit einer
vorteilhaften Anbringungsmöglichkeit für die Anregungs-
und/oder Detektoreinrichtung am nächsten ist. Insbesondere
bietet sich der Zentralbereich des Bodens an, also bei einem
kreisrunden Kochgefässboden die Mitte. Dies ermöglicht es
weiters, die Erfindung besonders gut mit heutigen Strahlheiz
körpern zu kombinieren. Diese weisen in der Regel in ihrer
Mitte einen Bereich ohne Heizelemente auf, so dass in diesem
Bereich die Anregungs- und/oder die Detektoreinrichtung
angeordnet werden kann. Dazu sollten diese selbstverständlich
temperaturfest ausgebildet sein. Eine Anordnung der Anre
gungs- und/oder Detektoreinrichtung unter dem Boden des
Gefässes bzw. unter dem Kochfeld bzw. der Kochstelle hat
einerseits den Vorteil, dass diese nicht sichtbar sind und
nicht verschmutzen können. Andererseits ist hier die Entfer
nung zwischen Schwingeinrichtung und Anregungs- bzw. Detek
toreinrichtung minimal. Es ist aber auch möglich, für ein
Kochfeld eine zentrale Anregungs- bzw. Detektoreinrichtung
vorzusehen, beispielsweise auch über das Kochfeld ragend.
Die Anregungseinrichtung und die Detektoreinrichtung können
eine Baueinheit bilden. Dies ist einerseits im Hinblick auf
die Elektronik bzw. die Steuerungstechnik möglich. Besonders
bevorzugt weisen sie eine einzige gemeinsame Spule für
Anregung und Detektion auf. Dabei kann die Spule vorteilhaft
im Intervallbetrieb mit Wechsel zwischen Anregen und Detek
tieren betrieben werden. Näheres hierzu wird nachstehend
beschrieben bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Aufbau
der Spule weist bevorzugt einen Kern auf, die Anzahl der
Windungen ist von dem zu erzeugenden Magnetfeld abhängig.
Die Schwingeinrichtung kann grundsätzlich einseitig oder
zweiseitig festgespannt sein. Eine Ausführungsmöglichkeit
einer Schwingeinrichtung mit einseitiger Festspannung weist
eine Blattfeder auf, vorzugsweise mit einer Länge von einigen
wenigen Zentimetern. Die Blattfeder ist bevorzugt länger als
breit und relativ dünn. Als Material bieten sich verschiedene
ferromagnetische Metalle an, beispielsweise Eisen. Eine
Möglichkeit der Halterung der Blattfeder in einer Ausnehmung
besteht darin, dass sie verklemmt oder gespreizt wird. Dazu
kann die Blattfeder mit einem Ende an entsprechenden Aufnah
memitteln, z. B. einem Metallteil, angeordnet sein, beispiels
weise einstückig. Besonders bevorzugt wird eine Art kurzer
Spreizhülse, in deren Inneres die von der Spreizhülse abge
hende Blattfeder ragt.
Eine alternative Ausführungsmöglichkeit mit zweiseitiger
Festspannung weist eine metallische Saite auf. Diese ist an
beiden Enden eingespannt.
Des weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein Kochgefäss mit
den Merkmalen des Anspruchs 9. Erfindungsgemäß handelt es
sich um ein Kochgefäss mit einer Gehäusewandung, an der eine
Schwingeinrichtung angeordnet ist. Dabei ist die Schwingein
richtung eine mechanische Schwingeinrichtung und zumindest
teilweise ferromagnetisch. Die erfindungsgemäße Ausbildung
der elastischen Eigenschaften der Schwingeinrichtung als
temperaturabhängig ermöglicht eine Bestimmung der Temperatur
der Kochgefässwandung über die Eigenfrequenz der Schwingein
richtung.
Mit Vorteil ist das Kochgefäss ausgebildet wie oben für das
Temperaturerkennungssystem beschrieben. Insbesondere hat der
Boden des Kochgefässes einen schichtweisen Aufbau und die
Ausnehmung beschränkt sich auf ganze Schichten bis auf die
beiden Äußeren, insbesondere eine mittlere Schicht.
Bei einem erfindungsgemäßen Kochgefäss kann die Schwingein
richtung eine Blattfeder aus Eisen aufweisen, wobei der
Gradient der temperaturabhängigen elastischen Eigenschaften
in dem oben genannten, für die meisten Kochvorgänge vorteil
haften, Temperaturbereich liegt.
Des weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 14. Erfindungsgemäß wird dabei
zum einen die Schwingeinrichtung durch ein magnetisches Wech
selfeld zum Schwingen angeregt. Daraufhin schwingt sie mit
Eigenfrequenz und erzeugt selber ein Magnetfeld. Diese
Eigenfrequenz kann anschließend über das von der ferromagne
tischen Schwingeinrichtung erzeugte Magnetfeld bzw. dessen
Frequenz in einer Detektorspule oder dgl. gemessen werden.
Somit erfolgt die Übertragung der Temperaturinformation in
Form einer Frequenz auf elektromagnetischem Weg, die Ermitt
lung der eigentlichen Temperaturinformation jedoch erfolgt
über die Schwingung bzw. die Eigenfrequenz auf rein mechani
sche Art und Weise. Die Vorteile eines solchen mechanischen
Systems sind vorstehend beschrieben worden.
Bevorzugt wird eine Anregung mittels eines sogenannten
Frequenz-Sweeps durchgeführt. Dabei durchläuft die Anre
gungsspule einen gewissen Frequenzbereich, z. B. bis zu
50 kHz. Der Frequenzbereich ist so gewählt, dass er die enge
Frequenz der Schwingeinrichtung auf alle Fälle abdeckt. Nach
einer Methode wird anschließend die Anregung eingestellt, um
die Schwingeinrichtung mit Eigenfrequenz schwingen zu lassen
(da diese Frequenz während des Durchlaufs auch getroffen
worden ist). Durch die Anregungsspule wird noch ein geringer
Reststrom, ca. 10% der ursprünglichen Stromstärke, ge
schickt, um mittels dieses gleichbleibenden Magnetfeldes die
Magnetisierung der Schwingeinrichtung ein mit der Eigenfre
quenz schwingendes Magnetfeld, das wiederum eine Wechselspan
nung in der Spule induziert. Diese Wechselspannung weist die
Eigenfrequenz auf, welche leicht bestimmt werden kann an der
Spule.
Nach einer weiteren Methode wird auch ein Frequenzdurchlauf
gemacht und dabei der Strom durch die Anregungsspule ge
messen. Sobald die Eigenfrequenz der Schwingeinrichtung
getroffen wird, ist die Energieaufnahme der Schwingeinrich
tung sprungartig größer, was leicht gemessen werden kann.
Auch so kann die Eigenfrequenz bestimmt werden, wobei bei
dieser Methode kein von der Schwingeinrichtung erzeugtes
Magnetfeld gemessen wird.
Weiters ist eine Anregung der Schwingeinrichtung mittels
eines einzigen Magnetfeld-Impulses möglich. Dies entspricht
in etwa einem einmaligen mechanischen Anregen. Die Schwing
einrichung schwingt daraufhin mit ihrer temperaturabhängigen
Eigenfrequenz. Dies kann auf dieselbe Weise, wie vorstehend
beschreiben, ausgewertet werden.
Eine Vereinfachung des Verfahrens bzw. des Aufbaus ergibt
sich, wenn das Anregen der Schwingeinrichtung und das an
schließende Auswerten des von ihr erzeugten Magnetfeldes mit
ein und derselben Spule erfolgt. Die Realisierung eines
Intervallbetriebes stellt keine Probleme dar und der Aufwand
für die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bleibt
gering. Besonders bevorzugt erfolgen Anregen und Detektieren
bzw. Auswerten im Intervallbetrieb in bestimmten Abständen.
Zwar kann jede einzelne Phase relativ kurz sein, beispiels
weise einige wenige Sekunden. Das Ermitteln der Temperatur
braucht jedoch nicht ständig zu erfolgen, sondern kann
beispielsweise alle 10 Sekunden oder 30 Sekunden oder sogar,
abhängig von der Art des Kochvorganges, einmal pro Minute
erfolgen.
Die ermittelte Temperatur kann beispielsweise einem oben
genannten Kochprogramm in der Kochfeldsteuerung zugeführt
werden als Regelinformation.
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 Ausfüh
rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht
sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführun
gen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie
Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten
Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In den
Zeichnungen zeigen
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Tempe
raturerkennungseinrichtung und
Fig. 2 eine beispielhafte Ausbildung sowie Anordnung
einer Blattfeder der Schwingeinrichtung.
Fig. 1 zeigt als schematische Darstellung im Schnitt eine
Temperaturerkennungseinrichtung 11. Auf einem Kochfeld 12,
beispielsweise aus Glaskeramik, steht ein Kochgefäss 13, das
beispielsweise mit Wasser als Gargut gefüllt ist. In dem
übertrieben dick dargestellten Boden 15 des Kochgefässes 13
befindet sich eine Ausnehmung 16. Innerhalb der Ausnehmung 16
ist eine Blattfeder 17 befestigt, beispielsweise durch
Klemmung mit einem dicker ausgeführten Ende 18. Hier ist eine
Vielzahl von Befestigungsmöglichkeiten gegeben, ein Beispiel
ergibt sich aus Fig. 2.
Die Ausnehmung 16 kann beispielsweise auf folgende Art
hergestellt werden. Üblicherweise sind die Böden von Kochge
fässen, wie Töpfen oder Pfannen, in einem sog. Sandwich-
Aufbau ausgeführt. Das bedeutet, dass der Boden aus mehreren
Schichten besteht. In der Regel wird auf das dünnwandige
Kochgefäss eine relativ dicke Platte aus einem gut wärmelei
tenden Material, in der Regel Aluminium oder Kupfer, bei
Kochgeschirr für Induktionsherde ein ferromagnetisches
Material, aufgebracht. Diese Wärmeleitschicht wiederum wird
von außen überdeckt, meistens mit einer dünneren Schicht aus
Edelstahl für den optischen Gesamteindruck sowie bessere
Korrosionsbeständigkeit des Kochgeschirres. Es ist vorteil
haft möglich, in dieser mittleren dicken Schicht eine Ausneh
mung vorzusehen, die durch die beiden benachbarten Schichten
verschlossen wird.
Unterhalb des Kochgefässes 13 befindet sich unter dem Koch
feld 12 ein Strahlheizkörper 20 mit einem Heizleiter 21 als
Heizeinrichtung. Der Strahlheizkörper 20 bzw. der Heizleiter
21 wird mittels eines Schalters 22, beispielsweise ein
Leistungsrelais, auf bekannte Weise mit elektrischer Leistung
versorgt.
In der Mitte des Strahlheizkörpers 20 ist, knapp unterhalb
des Kochfeldes 12, eine Spule 24 mit einem Spulenkern 25
angeordnet. Die Spule 24 ist in der Fig. 1 lediglich schema
tisch dargestellt, insbesondere ist die Ausrichtung der Spule
so zu wählen, dass sie sehr gut einerseits die Blattfeder 17
zu Schwingungen anregen kann und andererseits das von der
Blattfeder 17 erzeugte Magnetfeld erfassen kann. Vorteilhaft
wird die Spule mit einer auf die Blattfeder 17 zu weisenden
Längsachse angeordnet.
Die Anschlüsse der Spule 24 sind aus dem Strahlheizkörper 20
herausgeführt und mit einer Ansteuerung 27 verbunden. Die
Ansteuerung 27 umfaßt eine Anregungseinrichtung 28 und eine
Detektoreinrichtung 30. Weiters ist die Ansteuerung 27 mit
dem Schalter 22 verbunden, beispielsweise um mit einer
Funktion der Ansteuerung 27 als Kochfeldsteuerung (z. B. mit
einem Kochprogramm, siehe oben) die Leistungszufuhr zu dem
Strahlheizkörper 20 und somit den Kochvorgang zu steuern.
In der Fig. 2 ist in Draufsicht ein runder Kochgefässboden 15
dargestellt. Er weist einen zentralen, ebenfalls runden
Ausschnitt 32, entsprechend der Ausnehmung 16 in Fig. 1, auf.
Innerhalb dieses Ausschnittes 32 ist die Schwingeinrichtung
33 angeordnet. Sie besteht aus einem runden Halteteil 35, das
in etwa wie ein kurzer Abschnitt einer Spreizhülse mit
offenem Ende ausgebildet sein kann. Von diesem Halteteil 35
geht nach innen in radialer Richtung eine Blattfeder 37 ab.
Die Blattfeder 37 ist mit dem Halteteil 35 verbunden, bei
spielsweise einteilig und durch entsprechendes Formen eines
Metallrohlings hergestellt. Die Befestigung der Schwingein
richtung 33 in dem Ausschnitt 32 erfolgt in der Weise, dass
das Halteteil 35 zusammengedrückt und in den Ausschnitt 32
eingeführt wird. Dann kann es sich aufspreizen und die
Schwingungseinrichtung zuverlässig in dem Ausschnitt verklem
men. Die Ausbildung, zumindest des Halteteiles 35, in Form
eines, unter Umständen sehr kurzen, Zylinders weist den
Vorteil auf, dass sich die Schwingeinrichtung 33 selbst unter
der elastischen Federkraft des Halteteils 35 in dem Aus
schnitt 32 nicht verschieben bzw. verkanten kann. Eine
Befestigung der Schwingeinrichtung bzw. insbesondere der
Blattfeder an sich mittels mechanischer Klemmung oder dgl.
weist den Vorteil auf, dass eine solche Befestigung schnell
durchführbar ist sowie keinerlei Verbindungsprobleme bei
verschiedenartigen Materialien von Blattfeder und Kochgefäss
boden mit sich bringt. Selbstverständlich ist es jedoch auch
möglich, eine Befestigung mittels Schweißen, Nieten oder
Schrauben herzustellen.
Zur Bestimmung der Temperatur des Gargutes bei einem Kochge
fäss 13 bzw. des Kochgefässbodens 15 gemäß Fig. 1 erzeugt
die Spule 24 bei einer ersten Methode, angesteuert von der
Anregungseinrichtung 28, ein magnetisches Wechselfeld. Dessen
Frequenz und Stärke sind so ausgelegt, dass die Blattfeder 17
in Schwingung gerät. Um die Eigenfrequenz zu treffen, wird
vorteilhaft ein Frequenz-Sweep über einen breiteren Frequenz
bereich, ca. bis maximal 50 kHz, durchgeführt. Die Eigenfre
quenz der Blattfeder wird dabei aufgrund ihrer temperaturab
hängigen Eigenschaften maßgeblich von der Temperatur des
Kochgefässbodens 15 bestimmt. Anschließend wird der Strom
durch die Spule 24 stark abgesenkt auf einen Gleichstrom, der
noch etwa 10% des ursprünglichen Wechselstromes betragen
kann. Dieser Reststrom dient dazu, die Magnetisierung der
Schwingeinrichtung aufrechtzuerhalten.
Bei der zweiten Methode wird über die Spule 24 ein kurzer,
aber starker Magnetfeld-Impuls auf die Schwingeinrichtung
gegeben ähnlich einem "mechanischen Anzupfen". Dadurch gerät
die Schwingeinrichtung ins Schwingen mit ihrer Eigenfrequenz.
Anschließend wird wieder der Strom durch die Spule auf einen
Reststrom zur Aufrechterhaltung der Magnetisierung der
Schwingeinrichtung reduziert. Dieser konstante Reststrom, der
noch durch die Spule 24 fließt, beeinflusst den durch das
Wechselmagnetfeld induzierten Wechselstrom nicht.
Nun funktioniert die Spule 24 als Empfänger- bzw. als Detek
torspule. Sie empfängt das Magnetfeld, das von der mit
Eigenfrequenz schwingenden ferromagnetischen Blattfeder 17
erzeugt wird. Dieses gibt sie an die Detektoreinrichtung 30
weiter. Aus der Frequenz des von der Blattfeder erzeugten
Magnetfeldes kann die Eigenfrequenz und damit die Temperatur
des Kochgefässbodens 15 bestimmt werden. Diese wird entweder
direkt oder mit einem entsprechenden Korrekturfaktor verrech
net als Temperatur eines Gargutes innerhalb des Kochgefässes
angesehen.
Bei einer Ausführung der Schwingeinrichtung mit einer zwei
seitig eingespannten Metallsaite können diese beiden Methoden
entsprechend angewandt werden.
Der Betrieb der Spule 24 als Elektromagnet zur Anregung
einerseits und als Spule zur Detektion andererseits erfolgt
bevorzugt in Intervallen, beispielsweise von jeweils wenigen
Sekunden Dauer.
Die von der Detektoreinrichtung 30 ermittelte Temperatur des
Kochgefässbodens 15 kann nach einer Möglichkeit an eine
Steuerung des Kochfeldes 12 weitergegeben werden, beispiels
weise zur Weiterverarbeitung in einem Kochprogramm für die
entsprechende Kochstelle. Ebenso kann eine solche Kochfeld
steuerung in der Ansteuerung 27 integriert sein. Von dem
jeweiligen Kochprogramm abhängig kann die Ansteuerung 27
den Schalter 22 so beeinflussen, dass eine vorgegebene
Temperatur bzw. ein vorgegebenes Temperaturprofil für das
Kochgefäss 13 erzeugt wird.
Die Ausführungsvariante nach Fig. 1 zeigt eine Kochstelle
eines Kochfeldes 12, bei der einerseits der Kochstelle bzw.
dem Strahlheizkörper 20 eine Spule 24 zur Anregung eines als
Detektor direkt zugeordnet ist. Es sind auch Ausführungen der
Erfindung möglich, bei denen für ein Kochfeld mit mehreren
Kochstellen beispielsweise jeweils eine Spule zur Anregung
zugeordnet ist. Eine Detektorspule kann für alle Anregungs
spulen zentral vorgesehen sein. Bevorzugt wird jedoch eine
kombinierte Anregungs-/Detektorspule gemäß Fig. 1, da sie mit
relativ geringem Aufwand eingesetzt werden kann und auch ein
Wechselbetrieb problemlos möglich ist.
Claims (18)
1. Temperaturerkennungseinrichtung (11) mit einem Koch
gefäss (13), wobei
an einer Wandung (15) des Kochgefässes (13) eine Schwingeinrichtung (17, 33) angeordnet ist
die Schwingeinrichtung (17, 33) über ein Wechsel magnetfeld anregbar ist
dem Gefäss (13) bzw. der Schwingeinrichtung (17, 33) eine Anregungseinrichtung (28) zugeordnet ist
die Anregungseinrichtung (28) einen Elektromagneten (24, 25) aufweist,
der Elektromagnet (24, 25) von der Anregungsein richtung (28) ansteuerbar ist zur Erzeugung eines Wechselmagnetfeldes, das die Schwingeinrichtung (17, 33) einschliesst
dem Gefäss (13) bzw. der Schwingeinrichtung (17, 33) eine Detektoreinrichtung (30) zugeordnet ist
die Detektoreinrichtung (30) eine Spule (24) aufweist zur Auswertung des Magnetfeldes der Schwingungen der Schwingeinrichtung (17, 33)
die Detektoreinrichtung (30) mit einer Heizein richtung (20) für das Gefäss (13) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass:
die Schwingeinrichtung (17, 33) eine mechanische Schwingeinrichtung ist
die Schwingeinrichtung (17, 33) zumindest teilweise ferromagnetisch ist und
die Schwingungseigenschaften der Schwingein richtung (17, 33) temperaturabhängig sind.
an einer Wandung (15) des Kochgefässes (13) eine Schwingeinrichtung (17, 33) angeordnet ist
die Schwingeinrichtung (17, 33) über ein Wechsel magnetfeld anregbar ist
dem Gefäss (13) bzw. der Schwingeinrichtung (17, 33) eine Anregungseinrichtung (28) zugeordnet ist
die Anregungseinrichtung (28) einen Elektromagneten (24, 25) aufweist,
der Elektromagnet (24, 25) von der Anregungsein richtung (28) ansteuerbar ist zur Erzeugung eines Wechselmagnetfeldes, das die Schwingeinrichtung (17, 33) einschliesst
dem Gefäss (13) bzw. der Schwingeinrichtung (17, 33) eine Detektoreinrichtung (30) zugeordnet ist
die Detektoreinrichtung (30) eine Spule (24) aufweist zur Auswertung des Magnetfeldes der Schwingungen der Schwingeinrichtung (17, 33)
die Detektoreinrichtung (30) mit einer Heizein richtung (20) für das Gefäss (13) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass:
die Schwingeinrichtung (17, 33) eine mechanische Schwingeinrichtung ist
die Schwingeinrichtung (17, 33) zumindest teilweise ferromagnetisch ist und
die Schwingungseigenschaften der Schwingein richtung (17, 33) temperaturabhängig sind.
2. Temperaturerkennungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Gradient der temperatur
abhängigen Schwingungseigenschaften bzw. elastischen
Eigenschaften im Bereich zwischen 50°C und 250°C,
insbesondere zwischen 90°C und 150°C, besonders hoch
ist.
3. Temperaturerkennungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingeinrichtung (17,
33) in einer Ausnehmung (16, 32) in der Gefässwandung,
insbesondere in dem Gefässboden (15), angebracht ist,
wobei die Ausnehmung (16, 32) vorzugsweise im Zentral
bereich des Gefässbodens (15) angeordnet ist.
4. Temperaturerkennungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ausnehmung in der Gefässwandung
abgedichtet und mechanisch stabil verschlossen ist.
5. Temperaturerkennungseinrichtung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Anregungseinrichtung (28) und/oder die Detektorein
richtung (30) temperaturfest ausgebildet ist und/oder im
Betrieb unter dem Gefässboden (15) angeordnet ist,
vorzugsweise im Bereich der Heizeinrichtung (20) einer
Kochstelle, auf die das Gefäss (13) aufgesetzt ist.
6. Temperaturerkennungseinrichtung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Anregungseinrichtung (28) und die Detektoreinrichtung
(30) eine Baueinheit (27) bilden, vorzugsweise mit einer
gemeinsamen Spule (24) für einen Intervallbetrieb mit
Wechsel zwischen Anregen und Detektieren.
7. Temperaturerkennungseinrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schwingeinrichtung (33) eine einseitig festgespannte
Blattfeder (17, 37) aufweist, vorzugsweise mit einer
Länge von einigen Zentimetern, wobei sie insbesondere
länger ist als breit.
8. Temperaturerkennungseinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schwingeinrichtung (33) mit durch elastische Versprei
zung gehalterten Aufnahmemitteln (35) in einer Ausneh
mung (16, 32) in der Gefässwandung (15) befestigt ist,
insbesondere mit Aufnahmemitteln nach Art einer kurzen
Spreizhülse (35).
9. Kochgefäss (13) mit einer Gehäusewandung (15), wobei an
der Gehäusewandung eine Schwingeinrichtung angeordnet
ist,
dadurch gekennzeichnet, dass:
die Schwingeinrichtung eine mechanische Schwing einrichtung (17, 33) ist
die Schwingeinrichtung zumindest teilweise ferro magnetisch ist und
die elastischen Eigenschaften bzw. die Schwingungs eigenschaften der Schwingeinrichtung temperatur abhängig sind.
die Schwingeinrichtung eine mechanische Schwing einrichtung (17, 33) ist
die Schwingeinrichtung zumindest teilweise ferro magnetisch ist und
die elastischen Eigenschaften bzw. die Schwingungs eigenschaften der Schwingeinrichtung temperatur abhängig sind.
10. Kochgefäss nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schwingeinrichtung (17, 33) in einer Ausnehmung (16,
32) der Gehäusewandung angeordnet ist, wobei die Ge
häusewandung vorzugsweise der Boden (15) des Koch
gefässes ist und insbesondere die Ausnehmung abgedichtet
verschlossen ist.
11. Kochgefäss nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass der Boden (15) des Kochgefässes (13) einen schicht
weisen Aufbau hat und die Ausnehmung (16, 32) sich auf
eine oder mehrere ganze Schichten beschränkt, insbeson
dere in einer mittleren Schicht ist.
12. Kochgefäss nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schwingeinrichtung (33) einsei
tig festgespannt ist, insbesondere eine Blattfeder (17,
37) aus Eisen aufweist.
13. Kochgefäss nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass der Gradient der temperatur
abhängigen Schwingungseigenschaften im Bereich zwischen
50°C und 250°C, insbesondere zwischen 90°C und 150°C,
besonders hoch ist.
14. Verfahren zur Bestimmung der Temperatur im Inneren eines
Kochgefässes (13), dadurch gekennzeichnet, dass an einer
Wandung (15) des Kochgefässes eine ferromagnetische
mechanische Schwingeinrichtung (17, 33) angeordnet ist
und die Schwingeinrichtung temperaturabhängige
Schwingungseigenschaften aufweist, wobei in einem ersten
Schritt die Schwingeinrichtung über ein magnetisches
Wechselfeld zum Schwingen angeregt wird und in einem
zweiten Schritt das von der Schwingeinrichtung erzeugte
Magnetfeld in einer Spule (24) gemessen wird und aus der
Frequenz des Magnetfelds die Temperatur der Schwingein
richtung und damit des Kochgefässes bestimmt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anregung mittels eines Frequenzdurchlaufs über einen
gewissen Bereich, vorzugsweise bis ca. 50 kHz, für das
Magnetfeld erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn
zeichnet, dass nach dem Anregen der Schwingeinrichtung
(17, 33) durch die das Magnetfeld erzeugende Spule (24)
ein geringer, konstanter Reststrom fließt zur Aufrecht
erhaltung der Magnetisierung der Schwingeinrichtung.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass das Anregen der Schwingeinrichtung
(17, 33) und das anschliessende Auswerten mittels einer
Spule mit derselben Spule (24, 25) erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, dass das Anregen der Schwingeinrichtung
(17, 33) und das anschliessende Auswerten im Intervall
betrieb erfolgt.
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