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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten eines
Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Beurteilen eines fehlerhaften
Betriebs eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Üblicherweise
werden die elektrischen Heizeinrichtungen von Kochstellen eines
Kochfeldes jeweils über
ein Takt-Relais geschaltet, um die Heizeinrichtungen mit einer gewünschten
Heizleistung im Taktbetrieb zu betreiben. Ferner ist es üblich, ein Phasentrenn-Relais
zum gleichzeitigen Trennen mehrerer Heizeinrichtungen von der Betriebsspannung
einzusetzen. Derartige Schaltungen sind zum Beispiel aus der
DE 10 2004 005 272
A1 oder der
DE 198
20 562 A1 bekannt.
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Um
bei solchen Relaisansteuerungen einen Fehler durch Verkleben der
Relaiskontakte oder in der Ansteuerung zu vermeiden, wird häufig ein
zweiter Relaiskontakt von einem zusätzlichen Relais zur Sicherheit
mit eingebaut. Problematisch bei dieser Methode ist es, dass ein
Fehler in der Ansteuerung des Relais oder ein Verkleben des Relaiskontakts zum
Teil nicht erkannt werden können,
da diese noch nicht notwendigerweise sofort zu einer merklichen Fehlfunktion
führen
müssen.
Wenn dann ein weiterer Fehler auftritt, ist eine Fehlfunktion gegeben,
die unter Umständen
nicht mehr abgestellt werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schalten
eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle vorzusehen, die
einen fehlerhaften Betrieb des Kochfeldes sicher beurteilen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum sicheren Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs eines Kochfeldes
mit wenigstens einer Kochstelle vorzusehen.
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Die
obigen Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung zum Schalten eines
Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle ein Takt-Relais zum Takten
des Betriebs einer Heizeinrichtung einer Kochstelle sowie eine Steuereinrichtung
zum Ansteuern des Takt-Relais auf. Die Vorrichtung ist ferner versehen
mit einer Relaisspulenstrom-Messeinrichtung
zum Messen des Stroms durch eine Relaisspule des Takt-Relais und
einer Auswerteeinrichtung zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs
des Kochfeldes auf der Basis des von der Relaisspulen-Messeinrichtung
gemessenen Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais. Mit einer
solchen Vorrichtung kann zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs
eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle ein Strom durch
eine Relaisspule des Takt-Relais gemessen und ein fehlerhafter Betrieb
des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms durch die Relaisspule
des Takt-Relais beurteilt werden.
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Diese
Methode stellt eine besonders einfache und damit kostengünstige Möglichkeit
zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs eines Kochfeldes mit
wenigstens einer Kochstelle dar. Als Möglichkeit eines fehlerhaften
Betriebs des Kochfeldes ist hier insbesondere eine fehlerhafte Ansteuerung
des Takt-Relais zu nennen.
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Die
Relaisspulenstrom-Messeinrichtung ist bevorzugt in einem Ansteuerzweig
des Takt-Relais vorgesehen.
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Unter
einem Takt-Relais wird ein mechanisches Relais, ein elektronisches
Relais und ein elektronischer Leistungsschalter verstanden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung zum Schalten
eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle ein Takt-Relais
zum Takten des Betriebs einer Heizeinrichtung einer Kochstelle,
ein Phasentrenn-Relais zum Trennen der Heizeinrichtung der Kochstelle
von der Spannungsversorgung und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern
des Takt-Relais und des Phasentrenn-Relais auf. Die Vorrichtung
ist ferner gekennzeichnet durch eine Verbraucherstrom-Messeinrichtung zum
Messen des Stroms durch die Heizeinrichtung der Kochstelle und eine
Auswerteeinrichtung zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs des
Kochfeldes auf der Basis des von der Verbraucherstrom-Messeinrichtung
gemessenen Stroms durch die Heizeinrichtung. Mit einer solchen Vorrichtung
kann zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs des Kochfeldes ein
Strom durch die Heizeinrichtung der Kochstelle gemessen und ein fehlerhafter
Betrieb des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms durch
die Heizeinrichtung beurteilt werden.
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Alternativ
zur Strommessung kann die am Verbraucher anliegende Spannung gemessen
werden.
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Neben
der Detektion einer fehlerhaften Ansteuerung des Takt-Relais wie
im ersten Aspekt können
mit dieser Methode auch Fehler im Takt-Relais selbst (z. B. verklebte
Relaiskontakte) erfasst werden. Weiter ist es mit dieser Methode
auch möglich, zu
erkennen, welche Last an den einzelnen Zweigen betrieben wird, sodass
sich die Elektronik selbständig
auf verschiedene Lastbedingungen einstellen und eine Überlast
einzelner Phasen verhindern kann. Außerdem ist es möglich, eine
maximale Strombelastung sicherzustellen.
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Die
Verbraucherstrom-Messeinrichtung ist bevorzugt in einer Betriebsstromleitung
der Heizeinrichtung vorgesehen.
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Falls
diese Methode auf ein Kochfeld mit mehreren Heinzeinrichtungen für mehrere
Kochstellen angewendet wird, bei welchem das Phasentrenn-Relais
dem Trennen aller Heizeinrichtungen einer Gruppe von Heizeinrichtungen
der Kochstellen von der Spannungsversorgung dient, wird ein Strom in
einer gemeinsamen Betriebsstromleitung aller Heizeinrichtungen der
Gruppe von Heizeinrichtungen gemessen und ein fehlerhafter Betrieb
des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms in der gemeinsamen
Betriebsstromleitung beurteilt.
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Es
ist selbstverständlich
auch möglich,
den ersten und den zweiten Aspekt, wie oben beschrieben, in beliebiger
Weise miteinander zu kombinieren.
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Mit
der oben beschriebenen Erfindung können Fehler, die sich bereits
in einer Relaissteuerung eines Kochfeldes eingeschlichen haben,
bereits bemerkt werden, ohne dass es schon zu einer Fehlfunktion
des Kochfeldes oder zu einem kritischen zustand kommt. Die Betriebssicherheit
des Kochfeldes kann somit erhöht
werden.
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Obige
sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender
Ausführungsbeispiele
unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Darin zeigen:
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1 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer Steuerung eines Kochfeldes mit
mehreren Kochstellen gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
und
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2 ein
vereinfachtes Blockschaltbild einer Steuerung eines Kochfeldes mit
mehreren Kochstellen gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezug auf 1 bzw. 2 näher erläutert. Dabei sind
gleiche oder ähnliche
Komponenten in beiden Ausführungsbeispielen
mit den gleichen Bezugsziffern versehen und auf unnötige Wiederholungen
von Beschreibungen solcher Komponenten wird verzichtet.
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1 zeigt
ein stark vereinfachtes Blockschaltbild der Ansteuerung eines Kochfeldes
gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Kochfeld umfasst hier zwei Kochstellen
mit jeweils einer elektrischen Heizeinrichtung 10; die
Erfindung ist aber selbstverständlich
analog auch auf andere Kochfelder mit anderen Anzahlen von Kochstellen
anwendbar.
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Die
elektrischen Heizeinrichtungen 10 sind jeweils mit einer
Spannungsversorgung verbunden, die von einer Betriebsspannung Ub
und einem Nullleiter Uo gebildet ist. Der Betrieb einer Heizeinrichtung 10 wird
jeweils durch ein Takt-Relais 12 getaktet mit einer gewünschten
Heizleistung durchgeführt. Das
Takt-Relais 12 wird wiederum von einer Steuerung 14,
der Steuer- und Auswerteeinrichtung der Erfindung, über ein
Ansteuerelement 16 angesteuert. Der Ansteuerzweig des Takt-Relais 12 liegt
zwischen einer Versorgungsspannung Uv und dem Nullleiter Uo.
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In
dem Ausführungsbeispiel
von 1 ist ferner im Ansteuerzweig des Takt-Relais 12 eine
Relaisspulenstrom-Messeinrichtung 18 vorgesehen, die den
Strom durch die Relaisspule des Takt-Relais 12 erfasst
und das Messsignal an die Steuerung 14 leitet.
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Die
Steuerung 14 kann dann Fehler, die sich auf den Ansteuerzweig
beziehen beurteilen.
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Auch
wenn dies in 1 der Einfachheit halber nicht
dargestellt ist, ist natürlich
für jede
elektrische Heizeinrichtung 10 des Kochfeldes ein eigenes Takt-Relais 12 mit
einem eigenen Ansteuerzweig vorgesehen, die alle von der Steuerung 14 angesteuert und überwacht
werden.
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Bei
diesem sehr einfachen und damit kostengünstigen Aufbau der gesamten
Steuervorrichtung 12–18 mit
wenigen zusätzlichen
Bauteilen kann auf einfache Weise ein fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes
auf der Basis des von der Relaisspulenstrom-Messeinrichtung 18 gemessenen
Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais 12 beurteilt werden.
Als fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes kann hier insbesondere ein
Fehler in der Ansteuerung des Takt-Relais 12 detektiert
werden.
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Alternativ
zu einem mechanischen Relais als Takt-Relais 12 kann ein
elektronisches Relais oder ein elektronischer Leistungsschalter,
wie beispielsweise ein Triac oder ein IGBT verwendet werden.
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2 zeigt
ein stark vereinfachtes Blockschaltbild der Ansteuerung eines Kochfeldes
gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Kochfeld umfasst auch hier zwei
Kochstellen mit jeweils einer elektrischen Heizeinrichtung 10.
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Zusätzlich zu
der Steuerschaltung der elektrischen Heizeinrichtungen 10 des
ersten Ausführungsbeispiels
weist diese Steuerschaltung von 2 ein Phasentrenn-Relais 20 auf,
das alle Heizeinrichtungen 10 bzw. alle Heizeinrichtungen 10 einer
Gruppe von Heizeinrichtungen von der Spannungsversorgung, d. h.
von der Betriebsspannung Ub oder vom Nullleiter Uo trennen kann.
Das Phasentrenn-Relais 20 wird ebenfalls von der Steuerung 14 über ein
entsprechendes Ansteuerelement 22 angesteuert.
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Weiter
ist eine Verbraucherstrom-Messeinrichtung 24 in der gemeinsamen
Betriebsstromleitung 26 angeordnet, um den Strom durch
alle Heizeinrichtungen 10 bzw. alle Heizeinrichtungen 10 einer
Gruppe von Heizeinrichtungen zu erfassen. Das von der Verbraucherstrom-Messeinrichtung 24 erzeugte
Messsignal wird der Steuerung 14 zur Auswertung zugeführt, die
dann einen fehlerhaften Betrieb der Kochstelle basierend auf dem
Strom durch die Heizeinrichtungen 10 beurteilen kann.
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Im
Unterschied zum obigen ersten Ausführungsbeispiel kann hier als
fehlerhafter Betrieb der Kochstelle neben der Detektion einer fehlerhaften Ansteuerung
des Takt-Relais 12 (wenn das Phasentrenn-Relais 20 zugeschaltet
ist) auch ein Fehler im Takt-Relais 12 oder im Phasentrenn-Relais 20 selbst (z.
B. verklebte oder klemmende Kontaktstellen) erfasst werden. Bei
einer ordnungsgemäß betriebenen Kochstelle
muss sich ein entsprechender Stromfluss in der Betriebsstromleitung 26 ergeben,
wenn beide Relais 12, 20 eingeschaltet sind.
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Ferner
kann die Steuerung 14 in diesem Ausführungsbeispiel auch erkennen,
welche Last an den einzelnen Zweigen, d. h. in den einzelnen Gruppen
von Heizeinrichtungen 10 betrieben wird. Hierdurch ist
es möglich,
dass sich die Elektronik selbständig
auf verschiedene Varianten und Lastbedingungen einstellen kann.
Eine Überlast
einzelner Phasen kann so zum Beispiel verhindert werden.
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Außerdem kann
eine maximale Strombelastung in der gemeinsamen Betriebsstromleitung 26 sichergestellt
werden. Die Steuerung 14 kann anhand des Messsignals von
der Verbraucherstrom-Messeinrichtung 24 beispielsweise
erkennen, dass bereits zwei große
Verbraucher 10 eingeschaltet sind, und kann nun verhindern,
dass zur gleichen Zeit ein weiterer Verbraucher 10 zugeschaltet
wird. Sind nur kleinere Verbraucher 10 eingeschaltet, so
kann die Steuerung 14 zulassen, dass weitere Verbraucher
zugeschaltet werden dürfen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen
vollständig
beschrieben worden ist, ist es für
den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und
Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen definierten Schutzumfang
zu verlassen.
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Beispielsweise
können
die beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von 1 und 2 auch
beliebig miteinander kombiniert werden. So ist es zum Beispiel denkbar,
in der Steuerschaltung des zweiten Ausführungsbeispiels zusätzlich die Relaisspulenstrom-Messeinrichtung 18 des
ersten Ausführungsbeispiels
im Ansteuerzweig des Takt-Relais 12 vorzusehen und ihr
Messsignal entsprechend von der Steuerung 14 auswerten
zu lassen.
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Weiter
wurden in den obigen Ausführungsbeispielen
der Relaisspulenstrom und/oder der Verbraucherstrom jeweils während des
Betriebs der Kochstelle gemessen und ausgewertet. Alternativ ist es
auch möglich,
die Relais 12, 20 in einem entsprechenden Testmodus
anzusteuern, um etwaige Fehler erfassen zu können.
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Obwohl
die Erfindung anhand des Beispiels eines Kochfeldes mit mehreren
Kochstellen erläutert worden
ist, ist die vorliegende Erfindung analog auch auf Steuervorrichtungen
anderer elektronischer Haushaltsgeräte mit mehreren Verbrauchern,
wie beispielsweise Backöfen,
Waschmaschinen, usw., übertragbar.
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- 10
- Heizeinrichtung
einer Kochstelle
- 12
- Takt-Relais
- 14
- Steuer-
und Auswerteeinrichtung
- 16
- Ansteuerelement
- 18
- Relaisspulenstrom-Messeinrichtung
- 20
- Phasentrenn-Relais
- 22
- Ansteuerelement
- 24
- Verbraucherstrom-Messeinrichtung
- 26
- gemeinsame
Betriebsstromleitung