DE102004052799A1

DE102004052799A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Leistungssteuerung einer Kochstelle

Info

Publication number: DE102004052799A1
Application number: DE200410052799
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Hammelsbacher
Original assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2006-05-04

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung einer Kochstelle, die an eine elektrische Netzspannung (N) angeschlossen ist, vorgeschlagen, mit einer Eingabeeinrichtung (20) zum Eingeben einer gewünschten Kochstufe (K0...K9) der Kochstelle; einer Erfassungseinrichtung (18) zum Erfassen der tatsächlichen Netzspannung (N); einer Impulsdauersteuerung (16) zum Steuern einer zyklischen Einschaltdauer (D0...D9) einer Heizvorrichtung (10) der Kochstelle und einer Berechnungseinrichtung (14) zum Berechnen der erforderlichen zyklischen Einschaltdauer (D0...D9) der Heizvorrichtung (10) der Kochstelle in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung (18) erfassten tatsächlichen Netzspannung (N). Um auch trotz Schwankungen der Versorgungsspannung jeweils eine definierte Heizleistung der Kochstelle zu erzielen, ist die Berechnungseinrichtung (14) erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass sie die erforderliche zyklische Einschaltdauer (D0...D9) der Heizvorrichtung der Kochstelle für jede der über die Eingabeeinrichtung (20) eingegebenen Kochstufen (K0...K9) in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung (18) erfassten tatsächlichen Netzspannung (N) derart berechnet, dass die Heizleistung der Heizvorrichtung (10) der Kochstelle einem für die jeweilige Kochstufe (K0...K9) vorbestimmten Sollwert entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Leistungssteuerung einer Kochstelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6.

Es ist bekannt, dass die Spannungsversorgung in der Praxis Schwankungen unterliegt. Die Stromversorgungsunternehmen gewährleisten für den Haushalt zum Beispiel eine Nennspannung von 230 V mit einem Toleranzbereich von +5% bis –10%, was einem unteren Toleranzgrenzwert von 207 V und einem oberen Toleranzgrenzwert von 241,5 V entspricht. Herkömmliche Strahlungsheizkörper von Kochherden sind so ausgelegt, dass sie ihre Nennleistung von zum Beispiel 2.100 W bei der Nennspannung liefern. Allerdings weicht die tatsächliche Leistung eines solchen Strahlungsheizkörpers entsprechend dem Toleranzbereich der Netzspannung deutlich von dieser Nennleistung ab. Mit den angegebenen Zahlenwerten ergibt sich beispielsweise eine tatsächliche Heizleistung im Bereich von 1.700 W bis 2.315 W.

Um trotz schwankender tatsächlicher Netzspannung immer ein schnelles Aufglühen des Strahlungsheizkörpers und damit eine kurze Ankochdauer zu gewährleisten, schlägt zum Beispiel die DE 196 20 567 A1 vor, den Strahlungsheizkörper derart auszubilden, dass seine Nennleistung auf den unteren Toleranzgrenzwert der Netzspannung von 207 V ausgelegt ist, und den Strahlungsheizkörper bei diesem unteren Toleranzgrenzwert mit der maximalen zyklischen Einschaltdauer von 100% der Zyklusdauer zu betreiben. Durch diese Maßnahme steht dem Benutzer für die höchste Kochstufe selbst bei der kleinsten gewährleisteten Netzspannung die volle Nennleistung des Strahlungsheizkörpers zur Verfügung. Bei höheren Netzspannungen kann die zyklische Einschaltdauer des Strahlungsheizkörpers entsprechend verkürzt werden.

Bei dem aus der DE 196 20 567 A1 bekannten Konzept müssen spezielle Strahlungsheizkörper eingesetzt werden, deren Nennleistung auf den unteren Toleranzgrenzwert der Netzspannung ausgelegt ist. Außerdem befasst sich diese Druckschrift ausschließlich mit der höchsten Kochstufe, welche der Nennleistung des Strahlungsheizkörpers entspricht. Es existiert deshalb nach wie vor das Problem, dass aufgrund der schwankenden Netzspannung für die jeweils eingestellten Kochstufen unterschiedliche Heizleistungen erzielt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Leistungssteuerung einer Kochstelle zu schaffen, die für jede gewählte Kochstufe unabhängig von der tatsächlichen Netzspannung eine vorbestimmte Heizleistung der Kochstelle gewährleisten.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Leistungssteuerung einer Kochstelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 5.

Die Vorrichtung zur Leistungssteuerung einer Kochstelle, die an eine elektrische Netzspannung angeschlossen ist, weist eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben einer gewünschten Kochstufe der Kochstelle, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der tatsächlichen Netzspannung, eine Impulsdauersteuerung zum Steuern einer zyklischen Einschaltdauer einer Heizvorrichtung der Kochstelle und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der erforderlichen zyklischen Einschaltdauer der Heizvorrichtung der Kochstelle in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung erfassten tatsächlichen Netzspannung auf. Ferner ist die Berechnungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie die erforderliche zyklische Einschaltdauer der Heizvorrichtung der Kochstelle für jede der über die Eingabeeinrichtung eingegebenen Kochstufen in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung erfassten tatsächlichen Netzspannung so berechnet, dass die Heizleistung der Heizvorrichtung der Kochstelle einem für die jeweilige Kochstufe vorbestimmten Sollwert entspricht. Mit anderen Worten wird die Einschaltdauer der Kochstelle entsprechend der Kochstufe und der Netzspannung moduliert. Bei diesem Aufbau muss keine speziell ausgelegte Heizvorrichtung verwendet werden, und dem Benutzer wird für jede von ihm gewählte Kochstufe eine vorbestimmte Heizleistung der Kochstelle zur Verfügung gestellt, die von Schwankungen der Netzspannung unabhängig ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Berechnungseinrichtung mit einer Speichereinrichtung verbunden, in der im Voraus für jede der Kochstufen die entsprechenden zyklischen Einschaltdauern für verschiedene Netzspannungswerte abgelegt sind. Alternativ sind in der Speichereinrichtung eine Berechnungsformel sowie zugehörige Korrekturfaktoren zur Berechnung der entsprechenden zyklischen Einschaltdauern für verschiedene Netzspannungswerte und die verschiedenen Kochstufen abgelegt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Berechnungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie für die höchste Kochstufe unabhängig von der durch die Erfassungseinrichtung erfassten tatsächlichen Netzspannung jeweils die maximale zyklische Einschaltdauer bestimmt, die der Zyklusdauer entspricht. Alternativ ist die Berechnungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie für die höchste Kochstufe die maximale zyklische Einschaltdauer, die der Zyklusdauer entspricht, für die durch die Erfassungseinrichtung erfasste tatsächliche Netzspannung bestimmt, die einem unteren Toleranzgrenzwert der Netzspannung entspricht.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Leistungssteuerung einer Kochstelle mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 7 bis 10.

Bei dem Verfahren zur Leistungssteuerung einer Kochstelle, die an eine elektrische Netzspannung angeschlossen ist, wird über eine Eingabeeinrichtung eine gewünschte Kochstufe der Kochstelle eingegeben, die tatsächliche Netzspannung erfasst, die erforderliche zyklische Einschaltdauer einer Heizvorrichtung der Kochstelle in Abhängigkeit von der erfassten tatsächlichen Netzspannung berechnet, und eine zyklische Einschaltdauer der Heizvorrichtung der Kochstelle gemäß der berechneten erforderlichen zyklischen Einschaltdauer der Heizvorrichtung gesteuert. Hierbei wird die erforderliche zyklische Einschaltdauer der Heizvorrichtung der Kochstelle für jede der über die Eingabeeinrichtung eingegebenen Kochstufen in Abhängigkeit von der erfassten tatsächlichen Netzspannung so berechnet, dass die Heizleistung der Heizvorrichtung der Kochstelle einem für die jeweilige Kochstufe vorbestimmten Sollwert entspricht.

Die erforderliche zyklische Einschaltdauer der Heizvorrichtung der Kochstelle kann entweder mittels im Voraus für jede der Kochstufen abgelegten entsprechenden zyklischen Einschaltdauern für verschiedene Netzspannungswerte oder alternativ mittels einer Berechnungsformel sowie zugehöriger Korrekturfaktoren berechnet werden.

In einer Ausführungsform wird für die höchste Kochstufe unabhängig von der erfassten tatsächlichen Netzspannung jeweils die maximale zyklische Einschaltdauer bestimmt, die der Zyklusdauer entspricht.

In einer alternativen Ausführungsform wird für die höchste Kochstufe die maximale zyklische Einschaltdauer, die der Zyklusdauer entspricht, für die erfasste tatsächliche Netzspannung bestimmt, die dem unteren Toleranzgrenzwert der Netzspannung entspricht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die gleichen Wirkungen und Vorteile wie bei der oben erläuterten Vorrichtung erzielt werden.

Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Leistungssteuerung einer Kochstelle gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des mit der Vorrichtung von 1 durchgeführten Verfahrens zur Leistungssteuerung einer Kochstelle.
1 zeigt zunächst ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Leistungssteuerung einer Kochstelle gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kochstelle ist zum Beispiel in einem Glaskeramikkochfeld integriert, ohne dass die vorliegende Erfindung auf eine solche Anwendung beschränkt ist.
Eine Heizvorrichtung 10, zum Beispiel in Form eines Strahlungsheizkörpers, ist über einen elektronischen Schalter 12 an eine Netzspannung N angeschlossen. Die Netzspannung besitzt zum Beispiel eine Nennspannung von 230 V. Über eine Eingabeeinrichtung 20, zum Beispiel in Form eines Drehknebels oder eines Touch Control – Feldes, kann ein Benutzer eine gewünschte Kochstufe (K0 ... K9) für die Kochstelle auswählen bzw. eingeben. Im Rahmen der Erfindung sollen als Eingabeeinrichtung 20 aber auch Steuerungen gelten, die eine Kochstufe automatisch entsprechend einem voreingestellten Kochprogramm oder dergleichen ansteuern.
Die Heizleistung der Heizvorrichtung 10 der Kochstelle wird entsprechend der über die Eingabeeinrichtung 20 eingegebenen Kochstufe (K0 ... K9) geregelt, indem eine zyklische Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung 10 durch den elektronischen Schalter 12, der von einer Impulsdauersteuerung 16 angesteuert wird, angepasst wird.
Die Impulsdauersteuerung 16 ist hierzu mit einer Berechnungseinrichtung 14 verbunden, die erfindungsgemäß die zyklische Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung 10 der Kochstelle derart berechnet, dass bei jeder Kochstufe (K0 ... K9) unabhängig von der tatsächlichen Netzspannung N immer eine vorbestimmte Heizleistung der Heizvorrichtung 10 zur Verfügung gestellt wird. Die tatsächliche Netzspannung N wird von einer Erfassungseinrichtung 18 erfasst und der Berechnungseinrichtung 14 zugeführt.
Die Berechnungseinrichtung 14 berechnet bzw. bestimmt die erforderliche zyklische Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung 10 der Kochstelle in Abhängigkeit von der eingegebenen Kochstufe (K0 ... K9) und der erfassten tatsächlichen Netzspannung N, die bekanntermaßen deutlich von der Nennspannung (z.B. 230 V) abweichen kann. Ein Beispiel derart bestimmter zyklischer Einschaltdauern (D0 ... D9) ist tabellarisch in 2 dargestellt. Dabei sind für zehn Kochstufen K0 bis K9 die jeweiligen zyklischen Einschaltdauern D (in sec) für drei verschiedene Netzspannung von 207 V, 230 V und 253 V angegeben, wobei die Zyklusdauer τ = 40,0 sec beträgt. Der Widerstand der Heizvorrichtung 10 wird hierbei als konstant angenommen.
Wie in 2 zu erkennen, wird die zyklische Einschaltdauer D bei einer höheren Netzspannung N verkürzt, während sie bei einer niedrigeren Netzspannung N verlängert wird. Außerdem nimmt die zyklische Einschaltdauer D mit größer werdender Kochstufe K0 ... K9 bekanntermaßen zu. Die Einschaltdauer D der Heizvorrichtung 10 der Kochstelle wird entsprechend der tatsächlichen Netzspannung sowie der Kochstufe moduliert.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die zyklische Einschaltdauer D9 der höchsten Kochstufe K9 von der Berechnungseinrichtung 14 unabhängig von der erfassten Netzspannung N immer auf eine maximale Einschaltdauer von 100% der Zyklusdauer τ bestimmt. Alternativ ist es auch denkbar, für die höchste Kochstufe K9 die maximale zyklische Einschaltdauer D9 von 100% der Zyklusdauer τ nur für die erfasste Netzspannung N zu bestimmen, die dem unteren Toleranzgrenzwert der Netzspannung von zum Beispiel 207 V entspricht. Bei höheren Netzspannungen N wird dann auch für die höchste Kochstufe K9 die zyklische Einschaltdauer D9 verkürzt.
Die erforderlichen zyklischen Einschaltdauern (D0 ... D9) für die verschiedenen Kochstufen (K0 ... K9) sind zum Beispiel für mehrere Netzspannungen N im Voraus in einer Speichereinrichtung 22 abgelegt, sodass die Berechnungseinrichtung 14 die erforderliche zyklische Einschaltdauer (D0 ... D9) in Abhängigkeit von der eingegebenen Kochstufe (K0 ... K9) und der erfassten tatsächlichen Netzspannung N aus der Speichereinrichtung 22 auslesen und an die Impulsdauersteuerung 16 weiterleiten kann.
Alternativ kann in der mit der Berechnungseinrichtung 14 verbundenen Speichereinrichtung 22 eine Berechnungsformel mit zugehörigen Korrekturfaktoren für die verschiedenen Kochstufen abgelegt sind, mit deren Hilfe die Berechnungseinrichtung 14 dann die erforderliche zyklische Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung 10 in Abhängigkeit von der über die Eingabeeinrichtung 20 eingegebenen Kochstufe (K0 ... K9) und der erfassten tatsächlichen Netzspannung N berechnen und der Impulsdauersteuerung 16 zuführen kann.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren wird gewährleistet, dass die Heizvorrichtung 10 der Kochstelle für jede gewünschte Kochstufe (K0 ... K9) eine vorbestimmte Heizleistung zeigt, und zwar unabhängig von der erfassten tatsächlichen Netzspannung N, die im Allgemeinen von der Nennspannung abweicht.
Der Benutzer kann somit eine erforderliche Kochstufe aufgrund seiner Erfahrung und/oder Angaben aus zum Beispiel einem Kochbuch auswählen und eingeben und erzielt dabei zuverlässig immer die von ihm gewünschte Heizleistung der Heizvorrichtung. Es ist hierzu vorteilhafterweise auch nicht erforderlich, speziell ausgelegte Heizkörper einzusetzen.

10: Heizvorrichtung der Kochstelle
12: elektronischer Schalter
14: Berechnungseinrichtung
16: Impulsdauersteuerung
18: Erfassungseinrichtung
20: Eingabeeinrichtung
22: Speichereinrichtung

Claims

Vorrichtung zur Leistungssteuerung einer Kochstelle, die an eine elektrische Netzspannung (N) angeschlossen ist, mit einer Eingabeeinrichtung (20) zum Eingeben einer gewünschten Kochstufe (K0 ... K9) der Kochstelle; einer Erfassungseinrichtung (18) zum Erfassen der tatsächlichen Netzspannung (N); einer Impulsdauersteuerung (16) zum Steuern einer zyklischen Einschaltdauer (D0 ... D9) einer Heizvorrichtung (10) der Kochstelle; und einer Berechnungseinrichtung (14) zum Berechnen der erforderlichen zyklischen Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung (10) der Kochstelle in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung (18) erfassten tatsächlichen Netzspannung (N), dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung (14) derart ausgebildet ist, dass sie die erforderliche zyklische Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung der Kochstelle für jede der über die Eingabeeinrichtung (20) eingegebenen Kochstufen (K0 ... K9) in Abhängigkeit von der durch die Erfassungseinrichtung (18) erfassten tatsächlichen Netzspannung (N) derart berechnet, dass die Heizleistung der Heizvorrichtung (10) der Kochstelle einem für die jeweilige Kochstufe (K0 ... K9) vorbestimmten Sollwert entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung (14) mit einer Speichereinrichtung (22) verbunden ist, in der im Voraus für jede der Kochstufen (K0 ... K9) die entsprechenden zyklischen Einschaltdauern (D0 ... D9) für verschiedene Netzspannungswerte abgelegt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung (14) mit einer Speichereinrichtung (22) verbunden ist, in der eine Berechnungsformel sowie zugehörige Korrekturfaktoren zur Berechnung der entsprechenden zyklischen Einschaltdauern (D0 ... D9) für verschiedene Netzspannungswerte und die verschiedenen Kochstufen (K0 ... K9) abgelegt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung (14) derart ausgebildet ist, dass sie für die höchste Kochstufe (K9) unabhängig von der durch die Erfassungseinrichtung (18) erfassten tatsächlichen Netzspannung (N) jeweils die maximale zyklische Einschaltdauer (D9) bestimmt, die der Zyklusdauer (τ) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinrichtung (14) derart ausgebildet ist, dass sie für die höchste Kochstufe (K9) die maximale zyklische Einschaltdauer (D9), die der Zyklusdauer (τ) entspricht, für die durch die Erfassungseinrichtung (18) erfasste tatsächlichen Netzspannung (N) bestimmt, die einem unteren Toleranzgrenzwert der Netzspannung entspricht.
Verfahren zur Leistungssteuerung einer Kochstelle, die an eine elektrische Netzspannung (N) angeschlossen ist, mit den Schritten: Eingeben einer gewünschten Kochstufe (K0 ... K9) der Kochstelle über eine Eingabeeinrichtung (20); Erfassen der tatsächlichen Netzspannung (N); Berechnen der erforderlichen zyklischen Einschaltdauer (D0 ... D9) einer Heizvorrichtung (10) der Kochstelle in Abhängigkeit von der erfassten tatsächlichen Netzspannung (N); und Steuern einer zyklischen Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung (10) der Kochstelle gemäß der berechneten erforderlichen zyklischen Einschaltdauer der Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche zyklische Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung der Kochstelle für jede der über die Eingabeeinrichtung (20) eingegebenen Kochstufen (K0 ... K9) in Abhängigkeit von der erfassten tatsächlichen Netzspannung (N) derart berechnet wird, dass die Heizleistung der Heizvorrichtung (10) der Kochstelle einem für die jeweilige Kochstufe (K0 ... K9) vorbestimmten Sollwert entspricht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche zyklische Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung der Kochstelle mittels im Voraus für jede der Kochstufen (K0 ... K9) abgelegten entsprechenden zyklischen Einschaltdauern (D0 ... D9) für verschiedene Netzspannungswerte berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche zyklische Einschaltdauer (D0 ... D9) der Heizvorrichtung der Kochstelle mittels einer Berechnungsformel sowie zugehöriger Korrekturfaktoren berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die höchste Kochstufe (K9) unabhängig von der erfassten tatsächlichen Netzspannung (N) jeweils die maximale zyklische Einschaltdauer (D9) bestimmt wird, die der Zyklusdauer (τ) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die höchste Kochstufe (K9) die maximale zyklische Einschaltdauer (D9), die der Zyklusdauer (τ) entspricht, für die erfasste tatsächlichen Netzspannung (N) bestimmt, die dem unteren Toleranzgrenzwert der Netzspannung entspricht.