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Die Erfindung betrifft ein System aus einem Betriebsgerät mit mindestens zwei Basisstationen und mindestens einem Haushalts-Aufsatzgerät sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Systems.
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Beispielsweise aus
DE 103 43 011 A1 ,
DE 10 2005 022 352 A1 und
DE 10 2006 017 800 A1 ist eine Leistungsübertragung von einer Arbeitszone eines Betriebsgeräts auf ein Aufsatzgerät mittels induktiver Kopplung bekannt. Unter einer induktiven Kopplung wird dabei die Kopplung einer Spule des Betriebsgeräts und einer Spule des Aufsatzgeräts über ein magnetisches Wechselfeld verstanden, welches von der Spule des Betriebsgeräts erzeugt und von der Spule des Aufsatzgeräts abgegriffen wird. In der Spule des Aufsatzgeräts wird mittels des magnetischen Wechselfelds eine Induktionsspannung erzeugt, die zum Betrieb des Aufsatzgeräts verwendet werden kann. Die Spulen können auch als zwei Hälften eines trennbaren Transformators angesehen werden, weshalb diese Art von Kopplung und Leistungsübertragung auch „transformatorische Kopplung“ genannt wird.
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JP 2003284264 A zeigt ein kontaktloses Leistungsspeisungssystem, bei dem zur Detektion des Aufsatzgeräts über eine Signalerzeugungsvorrichtung des Aufsatzgeräts, die einen Schwingkreis aufweist, Signale an eine gegenüberliegende Signalempfangsschaltung des Betriebsgeräts übertragen werden.
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EP 1 212 925 B1 betrifft eine Induktionserwärmungsvorrichtung, die eine Komponente zum Erzeugen eines Magnetfeldes zur Erwärmung eines Objektes, eine Steuerschaltung, die funktional mit der Erzeugungskomponente zum wahlweisen Betrieb von dieser gekoppelt ist, und eine Empfangsschaltung zum Empfangen gespeicherter Informationen von einem RFID-Etikett enthält, das dem Objekt zugeordnet ist
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WO 2007/107888 A2 betrifft ein Speisenzubereitungssystem, das eine kontaktlose Leistungsversorgung zum Speisen eines Gargeräts umfasst. Das Speisenzubereitungssystem umfasst ein Kommunikationssystem zum Ermöglichen einer Kommunikation zwischen einem Speisenzubereitungsgerät und dem System. Das Gerät überträgt eine Kennung an das System. Falls das Gerät keine Kennung aufweist, versucht das System die Art von Gerät aus einer Charakterisierung des Leistungsverbrauchs durch das Gerät zu bestimmen.
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DE 10 2006 017 801 A1 betrifft eine Energieversorgungseinheit, umfassend eine Primärenergieübertragungseinheit mit einem Übertragungsbereich, welche in drahtlosem Zusammenwirken mit einer im Übertragungsbereich und vom Übertragungsbereich trennbaren Sekundärenergieempfangseinheit zur Versorgung eines Energieverbrauchers mit Energie vorgesehen ist. Die Energieversorgungseinheit weist eine Erkennungseinheit auf, die dazu vorgesehen ist, ein Vorhandensein eines von der Sekundärenergieempfangseinheit unterschiedlichen Gegenstands in den Übertragungsbereich zu erkennen.
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EP 1 708 545 A2 betrifft ein Induktionsheizgerät mit einem Induktor zur Übertragung von Heizenergie mittels einer Heizschwingung auf ein zu erwärmendes Heizelement. Das Induktionsheizgerät umfasst eine Steuereinheit, die zur Verwendung des Induktors als Antenne zur Übertragung eines von der Heizschwingung verschiedenen Informationssignals vorgesehen ist.
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WO 2004/068726 A2 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die zum adaptiven induktiven Laden einer Vorrichtung verwendet werden. Das Laden umfasst ein Erfassen der Anwesenheit einer Vorrichtung, die in der Lage ist, eine induktive Ladung zu empfangen, ein Bestimmen eines Satzes von Parametern zum induktiven Laden der Vorrichtung und ein Übertragen einer induktiven Ladung entsprechend dem Satz von Parametern zum Laden der Vorrichtung. Ein weiterer Gesichtspunkt des Ladens umfasst ein Kombinieren zumindest zweier Induktionsfelder, die unter unterschiedlichen Winkeln zueinander übertragen werden, Bereitstellen des kombinierten Induktionsfelds mit einer Ausrichtung bezüglich der Vorrichtung, ein Messen der Last auf die Vorrichtung, um den Wirkungsgrad der Ausrichtung des Induktionsfelds zu bestimmen, wenn die Vorrichtung geladen wird, und ein Laden der Vorrichtung mit der Ausrichtung des Induktionsfelds, wenn die gemessene Last auf die Vorrichtung einen Schwellwert-Lastpegel überschreitet.
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US 6,184,651 B1 betrifft ein kontaktloses Ladesystem, in dem Ladungsenergie über einen induktiven Koppler übertragen wird, um eine Batterie einer tragbaren Vorrichtung, wie etwa eines Funkgeräts, eines Mobiltelefons, einer Rufvorrichtung oder eines drahtlosen Kommunikationsgeräts, aufzuladen. Der induktive Koppler stellt auch eine Möglichkeit zum Übertragen zumindest eines Signals bereit, um beispielsweise den Ladeprozess und die Übertragung von Ladungsenergie zu verbessern. Der Ladungswirkungsgrad wird mittels einer Spannungsregelung unter Verwendung einer Rückkopplung durch den induktiven Koppler oder über eine drahtlose Funkverbindung und mittels einer Steuervorrichtung in der Schaltung mit der Primärseite des induktiven Kopplers verbessert. Die Steuervorrichtung mag Informationssignale zum Kommunizieren mit anderen Vorrichtungen wie etwa Smartcards und Mikrofonen oder zur Steuerung oder Datenübertragung über eine induktive Kopplung oder über eine drahtlose Funkverbindung übertragen.
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Aus der
WO 2007/088 209 A1 ist ein elektrisches Haushaltsgerätesystem bekannt, das eine Gerätebasis und wenigstens ein schnurloses elektrisches Haushaltsgerät aufweist. Die Gerätebasis umfasst dabei Mittel zur Erkennung eines auf einer Auflagefläche der Gerätebasis angeordneten, schnurlosen Haushaltsgerätes.
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Die
US 6 566 634 B2 offenbart eine Vorrichtung zum Erwärmen eines Lebensmittels in einem Behälter. Eine erste Induktionsquelle der Vorrichtung versorgt ein Heizelement des Behälters mit Energie. Der Behälter weist zudem einen Schaltkreis auf, der durch eine zweite Induktionsquelle der Vorrichtung mit Energie versorgt wird.
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DE 103 19 532 A1 betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung von Energie zwischen einem stationären Teil und einem beweglich gelagerten Teil eines Haushaltsgerätes.
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Aus der
DE 10 2008 054 909 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Lebensmittelzubereitungsgerätes an einer Betriebsvorrichtung bekannt, wobei mittels der Betriebsvorrichtung ein automatischer Identifizierungsvorgang zur Identifizierung mindestens eines Betriebsmerkmales des Lebensmittelzubereitungsgerätes durchgeführt wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sichere und energiesparende Möglichkeit zum Betrieb eines Haushalts-Aufsatzgeräts auf einer Basisstation mit einfachen Mitteln bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird durch ein System aus einem Betriebsgerät mit mindestens zwei Basisstationen und mindestens einem Haushalts-Aufsatzgerät zum Aufsatz auf eine Basisstation des Betriebsgeräts gelöst, wobei das Haushalts-Aufsatzgerät mindestens eine Leistungsempfangsspule für einen transformatorischen Leistungsempfang von der Basisstation und mindestens eine Datenübertragungsspule mindestens für eine transformatorische Datenübertragung an die Basisstation aufweist. Eine Reichweite des Leistungsempfangs zwischen einer jeweiligen Basisstation und einem jeweiligen Haushalts-Aufsatzgerät ist dabei kleiner oder gleich einer Reichweite der Datenübertragung zwischen ihnen. Das Betriebsgerät ist ferner dazu eingerichtet, auf ein Vorliegen der transformatorischen Datenübertragung hin zu überwachen und eine Basisstation nur dann leistungsmäßig freizugeben, wenn die Datenübertragung von dem mindestens einen Haushalts-Aufsatzgerät zu der Basisstation festgestellt worden ist, wobei eine Reichweite der Datenübertragung zwischen dem einem Haushalts-Aufsatzgerät und einer der Basisstationen maximal einem Versatz des Haushalts-Aufsatzgeräts gegenüber dieser Basisstation entspricht, der geringer ist als maximal eine Hälfte eines kleinsten Abstands zwischen den Basisstationen.
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In anderen Worten ist das Haushalts-Aufsatzgerät zur transformatorischen Kopplung mit der Basisstation eingerichtet, und zwar sowohl zur Datenübertragung zumindest zu der Basisstation als auch zur Leistungsübertragung von der Basisstation.
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Ferner entspricht eine Reichweite der Datenübertragung maximal einem Versatz des Haushalts-Aufsatzgeräts gegenüber der Basisstation, wobei der Versatz geringer ist als ein halber kleinster Abstand zwischen den Basisstationen. Dadurch ist ein Vorhandensein des Haushalts-Aufsatzgeräts an einer bestimmten Basisstation sicher erkennbar. Ein Betrieb der Basisstation, ohne dass sich ein Haushalts-Aufsatzgerät in seiner Nähe befindet oder bei dem sich ein Haushalts-Aufsatzgerät näher an einer anderen Basisstation befindet, wird verhindert. Dies ermöglicht es wiederum dem Betriebsgerät, ein signifikantes frei zugängliches magnetisches Wechselfeld oberhalb der Basisstation zu vermeiden. So können eine Verlustleistung und auch eine Induktionsspannung in nicht dafür vorgesehenen Gegenständen verringert oder vermieden werden.
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Der Versatz kann insbesondere als ein seitlicher Abstand eines Zentrums der Datenübertragungsspule zu einem Zentrum der Leistungsempfangsspule definiert sein. Der Versatz ist also dann Null, falls das Haushalts-Aufsatzgerät zentriert auf der Basisstation positioniert ist.
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Das Haushalts-Aufsatzgerät kann beispielsweise ein Gargerät oder ein Haushaltskleingerät sein, z.B. ein Toaster.
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Die mindestens eine Leistungsempfangsspule und die mindestens eine Datenübertragungsspule können getrennte Spulen sein. Alternativ ist eine Spule oder Spulengruppe als eine kombinierte Datenübertragungs- und Leistungsempfangs-Spule bzw. Spulengruppe ausgestaltet.
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Die Leistungsempfangsspule kann für eine unidirektionale Datenübertragung nur von dem Haushalts-Aufsatzgerät zu einer der Basisstationen eingerichtet und vorgesehen sein, als auch für eine bidirektionale Datenübertragung zwischen einer der Basisstationen und dem Haushalts-Aufsatzgerät.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Aufsatzgerät eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, welche zur Energieversorgung funktional mit einem Energiespeicher gekoppelt ist und zur Datenübertragung funktional mit der Datenübertragungsspule gekoppelt ist. So wird eine von der Leistungsübertragung unabhängige oder autarke Datenübertragung ermöglicht.
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Der Energiespeicher kann z.B. eine Batterie oder ein wieder aufladbarer Energiespeicher wie ein Akku sein. Der wiederaufladbare Energiespeicher kann beispielsweise durch den transformatorischen Leistungsempfang aufgeladen werden.
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Das Haushalts-Aufsatzgerät ist außerdem für eine Reichweite des Leistungsempfangs eingerichtet, welche gleich oder geringer ist als die Reichweite der Datenübertragung. In anderen Worten ist das Haushalts-Aufsatzgerät für eine Reichweite der Datenübertragung eingerichtet, welche gleich oder größer ist als die Reichweite des Leistungsempfangs.
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Insbesondere, falls die Reichweite der Datenübertragung größer ist als die Reichweite des Leistungsempfangs, kann auf eine einfache Weise eine Annäherung eines Haushalts-Aufsatzgeräts an eine Basisstation bereits detektiert werden, bevor ein Leistungsempfang möglich ist. Dies kann beispielsweise zur Unterstützung eines Benutzers bei einer Positionierung des Aufsatzgeräts auf der Basisstation (‚Zentrierhilfe‘) verwendet werden, indem für den Fall, dass die Datenkommunikation von dem Haushalts-Aufsatzgerät zu einer der Basisstationen hergestellt ist, aber keine Leistungsaufnahme durch das Haushalts-Aufsatzgerät an dieser Basisstation erkennbar ist, mindestens ein Signal an einen Benutzer ausgegeben wird. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Betriebsgerät dazu eingerichtet ist, eine Leistungsaufnahme durch das Haushalts-Aufsatzgerät an der Basisstation zu erkennen, z.B. durch eine Lasterkennung.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Aufsatzgerät eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, welche zur Energieversorgung funktional mit der Leistungsempfangsspule gekoppelt ist und zur Datenübertragung funktional mit der Datenübertragungsspule gekoppelt ist. Dadurch wird eine konstruktiv einfache Kopplung der Reichweiten möglich.
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Bei dieser Anordnung wird ab einem vorbestimmten Versatz des Haushalts-Aufsatzgeräts gegenüber der Basisstation die Leistungsübertragung zwischen Basisstation und Aufsatzgerät durch eine zu geringe transformatorische Kopplung faktisch unterbrochen. Dadurch wird auch die Datenverarbeitungseinheit oder Elektronik in dem Aufsatzgerät nicht mehr mit Spannung versorgt, und das Haushalts-Aufsatzgerät sendet keine Daten mehr aus. Folglich wird das Haushalts-Aufsatzgerät an der Basisstation nicht mehr erkannt, und ein Leistungsbetrieb der Basisstation kann deaktiviert werden.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Aufsatzgerät für eine Reichweite der Datenübertragung von maximal 10 cm bis 30 cm eingerichtet ist. Dies entspricht einem kleinsten Abstand zweier Basisstationen bzw. deren Zentren zwischen 20 cm und 60 cm. Dies hat sich als eine besonders benutzerfreundliche Positionierung der Basisstationen erwiesen.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Haushalts-Aufsatzgerät für eine Datenübertragung mit einer Trägerfrequenz zwischen 4 und 64 MHz eingerichtet ist, insbesondere mit einer Trägerfrequenz zwischen 32 MHz und 48 MHz. Dabei wird die Erkenntnis zugrunde gelegt, dass ein maximaler Versatz bei einer transformatorischen Kopplung abhängig von der Trägerfrequenz des zu übertragenden Datensignals ist. Somit kann die maximale Reichweite der Datenübertragung durch eine Festsetzung der Trägerfrequenz eingestellt oder zumindest beeinflusst werden, was die Einstellung der Reichweite der Datenübertragung vereinfacht.
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Ein Vorhandensein des Haushalts-Aufsatzgeräts an einer bestimmten Basisstation ist über seine Datenkommunikation mit dieser Basisstation sicher erkennbar und ein Betrieb einer falschen Basisstation durch eine fehlerhafte Positionsbestimmung wird verhindert.
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In anderen Worten sind das Haushalts-Aufsatzgerät und die Basisstationen des Betriebsgeräts so aufeinander abgestimmt, dass eine Datenübertragung von dem Haushalts-Aufsatzgerät zu einer der Basisstationen nur dann aufrecht erhalten werden kann, wenn das Haushalts-Aufsatzgerät einen Versatz gegenüber dieser Basisstation aufweist, der geringer ist als ein halber kleinster Abstand zwischen den Basisstationen.
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Die Basisstation kann einen transformatorischen Leistungsübertragungsbereich analog zu einer Arbeitszone oder Kochstelle definieren.
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Das Haushalts-Aufsatzgerät kann allgemein ein wie oben beschriebenes Haushalts-Aufsatzgerät sein. Eine Basisstation kann dann typischerweise mindestens eine Leistungsübertragungsspule für eine transformatorische Leistungsübertragung auf das Haushalts-Aufsatzgerät umfassen und mindestens eine Datenempfangsspule mindestens für einen transformatorischen Datenempfang von dem Haushalts-Aufsatzgerät aufweisen. Die mindestens eine Leistungsübertragungsspule und die mindestens eine Datenempfangsspule können getrennte Spulen sein. Alternativ ist eine Spule oder Spulengruppe als eine kombinierte Datenempfangs- und Leistungsübertragungs-Spule bzw. Spulengruppe ausgestaltet. Die Datenempfangsspule ist vorzugsweise für die gleiche Trägerfrequenz eingerichtet wie die Datenübertragungsspule des Haushalts-Aufsatzgeräts. Für eine bidirektionale Datenübertragung zwischen einer der Basisstationen und dem Haushalts-Aufsatzgerät können die Datenübertragungsspule des Haushalts-Aufsatzgeräts und die Datenempfangsspule der Basisstation auch zum Datenempfang bzw. zur Datenübertragung eingerichtet und gekoppelt sein.
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Die Reichweite der Leistungsübertragung oder des Leistungsempfangs ist kleiner oder gleich der Reichweite der Datenübertragung. Auch so kann auf eine einfache Weise eine Annäherung eines Haushalts-Aufsatzgeräts an eine Basisstation bereits detektiert werden, bevor ein Leistungsempfang möglich ist. Dabei kann das Haushalts-Aufsatzgerät eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen, welche zur Energieversorgung funktional mit einem Energiespeicher gekoppelt ist und zur Datenübertragung funktional mit der Datenübertragungsspule gekoppelt ist.
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Eine gleiche Reichweite kann sowohl durch ein Haushalts-Aufsatzgerät erreicht werden, bei dem die Datenverarbeitungseinheit funktional mit der Datenübertragungsspule gekoppelt ist, als auch durch ein Haushalts-Aufsatzgerät bei dem die Datenverarbeitungseinheit funktional mit dem Energiespeicher gekoppelt ist.
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Es ist eine spezielle Weiterbildung, dass das Betriebsgerät dazu eingerichtet ist, eine Leistungsaufnahme durch das Haushalts-Aufsatzgerät an der Basisstation zu erkennen und für den Fall, dass die Datenübertragung von dem Haushalts-Aufsatzgerät zu einer der Basisstationen hergestellt ist und keine Leistungsaufnahme durch das Haushalts-Aufsatzgerät an dieser Basisstation erkennbar ist, mindestens ein Signal an einen Benutzer auszugeben. So kann dem Benutzer eine einfache Zentrierhilfe oder Aufsatzhilfe bereitgestellt werden.
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Zur Erkennung einer Leistungsaufnahme kann die Basisstation z.B. dann, wenn sie nicht für einen Leistungsbetrieb freigegeben ist oder wenn die Datenkommunikation hergestellt ist, regelmäßige Testpulse aussenden und eine Last der Testpulse auswerten. Die Erkennung einer Leistungsaufnahme kann z.B. gemäß
DE 10 2006 017 801 A1 durchgeführt werden.
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Jedoch ist eine Erkennung einer Leistungsaufnahme nicht zwingend, und eine Freigabe der Basisstation für einen Leistungsbetrieb kann alternativ ausschließlich über die Erkennung der Datenübertragung erfolgen.
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Die Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben des vorgenannten Systems , wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Überwachen, durch das Betriebsgerät, auf eine transformatorische Datenübertragung von dem Haushalts-Aufsatzgerät zu der Basisstation;
- - Freigeben eines Leistungsbetriebs der Basisstation durch das Betriebsgerät, falls die Datenübertragung festgestellt wird;
- - Sperren des Leistungsbetriebs der Basisstation, falls keine Datenübertragung festgestellt wird,
- - wobei die Datenübertragung nur durchgeführt wird, wenn der Versatz zwischen dem Haushalts-Aufsatzgerät und der Basisstation kleiner ist als ein halber kleinster Abstand zwischen allen Basisstationen des Betriebsgeräts.
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Auch hierdurch wird ein Vorhandensein des Haushalts-Aufsatzgeräts an einer bestimmten Basisstation sicher erkannt und eine Fehlaktivierung einer weiter entfernten Basisstation verhindert.
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Das Haushalts-Aufsatzgerät und die Basisstation(en) können insbesondere wie oben beschrieben ausgestaltet sein.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Haushalts-Aufsatzgerät zur Datenübertragung zumindest außerhalb einer Reichweite der Leistungsaufnahme von einem Energiespeicher versorgt wird und das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Überwachen, durch das Betriebsgerät, auf eine Leistungsaufnahme des Haushalts-Aufsatzgeräts an der Basisstation; und Ausgeben mindestens eines Signals, falls die Datenübertragung durchgeführt oder festgestellt wird, aber nicht die Leistungsaufnahme. Dadurch wird eine Zentrierung bzw. Positionierung des Haushalts-Aufsatzgeräts an der Basisstation erleichtert.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass der Schritt des Freigebens des Leistungsbetriebs der Basisstation aufweist: Freigeben eines Leistungsbetriebs der Basisstation durch das Betriebsgerät, falls die Datenübertragung und die Leistungsabnahme festgestellt werden. Dadurch kann eine besonders geringe Verlustleitung erreicht werden.
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Es ist zudem eine Weiterbildung, dass die Daten Identifikationsdaten umfassen. Die Identifikationsdaten können zur Identifizierung des Haushalts-Aufsatzgeräts verwendbare Leistungsdaten sein, wie eine Art des Aufsatzgeräts, eine maximale Leistungsaufnahme, ein Vorhandensein eines Temperatursensors usw. Die Identifikationsdaten können aber auch gezielt zur Identifizierung des Haushalts-Aufsatzgeräts gespeicherte Daten umfassen wie eine Gerätekennung, eine Herstellerkennung, eine Seriennummer usw. Dadurch kann neben einer Entscheidung über eine Anwesenheit des Haushalts-Aufsatzgeräts auch das Haushalts-Aufsatzgerät identifiziert und dessen Leistungsansteuerung durch die Basisstation angepasst werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Haushalts-Aufsatzgerät selbsttätig Daten an die Basisstation sendet.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Haushalts-Aufsatzgerät auf Anforderung der Basisstation Daten an die Basisstation sendet.
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In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
- 1 zeigt ein System aus einem Betriebsgerät zum Betreiben eines Aufsatzgeräts mittels transformatorischer Energieübertragung und einem auf einer Basisstation des Betriebsgeräts angeordneten Topf als Aufsatzgerät;
- 2 zeigt eine Skizze einer vereinfachten Regelstruktur des Systems aus 1;
- 3 zeigt in einer Schnittdarstellung das Betriebsgerät und das Aufsatzgerät mit einer konstruktiven Ausgestaltung von Transformatorhälften eines trennbaren Transformators;
- 4 zeigt das Betriebsgerät in Aufsicht mit mehreren Basisstationen.
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1 zeigt ein Haushalts-Aufsatzgerät in Form eines intelligenten Topfs 101, der einen elektrischen Verbraucher darstellt. Der Topf 101 weist einen Grundkörper 102 und eine Sekundärspule oder Leistungsempfangsspule 114 auf. Der Topf 101 ist zum Betrieb auf einer Oberfläche einer Arbeitsplatte 105 eines Betriebsgeräts 106 angeordnet. Unter der Arbeitsplatte 105 ist eine Basisstation 107 montiert. Diese weist ein Gehäuse 108 mit einer Primärspule oder Leistungsübertragungsspule 111 und einer Stromerzeugungseinheit 112 zur Versorgung der Leistungsübertragungsspule 111 mit einem Wechselstrom auf. Die Stromerzeugungseinheit 112 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Wechselrichter ausgebildet. Die Leistungsübertragungsspule 111 ist in Form einer ebenen Spiralwicklung gewickelt. Beim Betrieb der Basisstation 107 und des Topfes 101 wird die Leistungsübertragungsspule 111 mit dem Wechselstrom gespeist und erzeugt ein magnetisches Wechselfeld. Mittels eines Feldflusses dieses Wechselfelds überträgt die Leistungsübertragungsspule 111 durch Induktion Energie auf die Leistungsempfangsspule 114, welche an einer auf der Oberfläche der Arbeitsplatte 105 gezeichneten Arbeitszone (Energieübertragungsbereich) 113a angeordnet ist. An einer benachbarten Arbeitszone 113b ist kein Aufsatzgerät angeordnet. Die Leistungsempfangsspule 114 ist als ebene Spiralwicklung ausgebildet. Die Arbeitszonen 113a und 113b sind mittels einer jeweiligen Linie 115a, 115b auf der Arbeitsplatte 105 eingezeichnet. In der Leistungsempfangsspule 114 wird durch den magnetischen Feldfluss eine Induktionsspannung induziert, die als Betriebsspannung für einen Betrieb des Topfs 101 genutzt wird. Der Topf 101 kann von der Arbeitszone 113 entfernt werden, wodurch die Leistungsempfangsspule 114 von der Leistungsübertragungsspule 111 getrennt wird. An die Arbeitszone 113 können dann weitere Aufsatzgeräte gebracht werden, wie z. B. eine Kaffeemaschine, ein Mixer, eine Friteuse, ein Toaster, ein Wasserkocher usw. (auch als ‚Haushaltskleingeräte‘ bezeichnet), die jeweils eine oder mehrere Leistungsempfangsspulen aufweisen und von einem drahtlosem Zusammenwirken der jeweiligen Leistungsempfangsspule mit der Leistungsübertragungsspule 111 („transformatorische Kopplung“) eine Betriebsenergie beziehen.
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In der Arbeitsplatte 105 ist ferner ein Bedienfeld 104 in Form eines berührungsempfindlichen Bildschirms eingelassen. Mittels des Bedienfelds 104 kann z.B. die Basisstation 107 ein- und ausgeschaltet werden.
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Der Topf 101 ist mit einer Datenverarbeitungseinheit in Form einer integrierten Schaltung 116 zur Verarbeitung von Daten und zur Ausgabe von Daten an einen Sender ausgerüstet. An einen Eingang der Datenverarbeitungseinheit 116 ist ein Temperatursensor 127 zur Bestimmung einer Temperatur am Topf 101 angeschlossen. Die Datenverarbeitungseinheit 116 fühlt den Temperatursensor 127 zyklisch ab, verarbeitete die abgefühlten Temperatursignale in eine vorbestimmte Daten- und Protokollstruktur und übermittelt die so verarbeiteten Temperaturdaten an einen Sender. Der Sender verfügt über einen Modulator und eine nachgeschaltete Datenübertragungsspule (nicht eingezeichnet). Als Datenübertragungsspule dient hier eine von der Leistungsempfangsspule 114 separate Signalwicklung. Die von der Datenübertragungsspule ausgestrahlten Datensignale werden von einer Datenempfangsspule des Betriebsgeräts 106 aufgenommen (nicht gezeigt), in einem nicht eingezeichneten Demodulator des Betriebsgeräts 106 demoduliert und an eine Steuereinheit 110 des Betriebsgeräts 106 weitergeleitet. Unter anderem mittels der Temperaturdaten steuert oder regelt die Steuereinheit („Herdelektronik“) 110, die hier einen Mikrocontroller umfasst, die Stromerzeugungseinheit 112.
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Zwar sind an dem Betriebsgerät nur zwei Arbeitszonen 113a, 113b gezeigt, jedoch sind auch mehr Arbeitszonen realisierbar, insbesondere vier oder fünf Arbeitszonen (siehe auch 4). Der Abstand zweier Basisstationen 107 und damit zweier Arbeitszonen 113a, 113b beträgt beispielhaft mindestens 40 cm. Der Abstand wird als seitliche Entfernung von Zentrum zu Zentrum der Basisstationen 107 gemessen. Der Topf 101 ist hier seitlich zentriert auf der Arbeitszone 113a bzw. Basisstation 107 abgesetzt gezeigt, also ohne einen seitlichen Versatz.
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2 zeigt eine Skizze einer vereinfachten Regelstruktur eines Systems aus einem intelligenten Topf 201 und einem Betriebsgerät 206.
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Der intelligente Topf 201 weist einen Grundkörper 202 auf, der durch einen Topfboden 220 nach unten abgeschlossen wird und in den Gargut 221 eingefüllt werden kann. An einer Unterseite des Topfbodens 220 verläuft eine Heizbahn 222 in Form einer verschlungenen Widerstandsdickschicht-Bahn, welche bei einer Bestromung aufgeheizt wird und so den Topfboden 220 zur Erwärmung des Garguts 221 aufwärmt. Zu ihrer Stromversorgung ist die Heizbahn 222 mit einer Leistungsempfangsspule 214 in Form einer spiralförmig ausgebildeten Sekundärwindung verbunden und stellt deren Last dar. Von der Leistungsempfangsspule 214 wird auch eine elektrische Leistung zur Versorgung einer Topfelektronik 223 abgezweigt. Dazu weist die Topfelektronik 223 einen Schaltregler 224 auf, welcher die von der Leistungsempfangsspule 214 ausgegebene Leistungswechselspannung in eine Niedervoltgleichspannung umwandelt. Mittels der Niedervoltgleichspannung werden die übrigen Teile der Topfelektronik 223 betrieben, von denen hier eine analoge Messelektronik 225, eine Datenverarbeitungseinheit in Form einer integrierten Schaltung 216 und ein Modulator 226 eingezeichnet sind. Mittels der analogen Messelektronik 225 werden Messsignale verschiedener Sensoren des Topfs 201 abgefühlt. Zur einfacheren Darstellung sind hier lediglich drei an der Unterseite des Topfbodens 220 angebrachte Temperatursensoren 227 eingezeichnet, jedoch können auch andere Sensoren mit der analogen Messelektronik 225 verbunden sein, z. B. Drucksensoren oder Feuchtesensoren. Ferner ist direkt an einem Messeingang der analogen Messelektronik 225 ein Eigentemperatursensor 217 vorhanden.
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Die analoge Messelektronik 225 ist ausgangsseitig mit einer Eingangsseite der Datenverarbeitungseinheit 216 verbunden, so dass Temperaturdaten von der analogen Messelektronik 225 an die Datenverarbeitungseinheit 216 zur folgenden Verarbeitung weitergeleitet werden. Zur Verarbeitung der von der Messelektronik 225 analog übermittelten Temperaturdaten weist die Datenverarbeitungseinheit 216 einen A/D-Wandler (o. Abb.) auf. In der Datenverarbeitungseinheit 216 werden die von der analogen Messelektronik 225 gelieferten digitalen „Rohdaten“ in ein zur Kommunikation mit dem Betriebsgerät 206 kompatibles Format umformatiert. Insbesondere werden Rohdaten in ein vorbestimmtes Datenformat und Protokollformat umgewandelt. Die formatierten Messdaten werden von der Datenverarbeitungseinheit 216 dann zyklisch, z. B. alle 10 ms, an den Modulator 226 weitergeleitet, wo sie auf ein Trägersignal aufmoduliert werden, um danach vom Modulator 226 über eine Datenübertragungsspule 228 an das Betriebsgerät 206 übermittelt zu werden. Das Trägersignal weist hier eine Trägerfrequenz von nicht mehr als 40 MHz auf.
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Die Datenübertragungsspule 228 ist als eine parallel zum Topfboden 220 verlaufende Signalwindung ausgestaltet. Es können aber auch andere Messdaten von der Datenverarbeitungseinheit 216 verarbeitet und an den Modulator 226 weitergeleitet werden, wie ein Messsignal einer sekundärseitigen Leistungsspannung. Es können auch noch andere Daten von der Datenverarbeitungseinheit 216 verarbeitet und an den Modulator 226 weitergeleitet werden, wie Identifizierungsdaten (Identcode usw.) und Betriebsdaten, und zwar zyklisch oder - bei einer bidirektionalen Kommunikation - auf Abfrage.
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Zwischen der Leistungsempfangsspule 214 und der Topfelektronik 223, insbesondere der Datenverarbeitungseinheit 216, ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher 218 vorhanden, welcher in der Lage ist, die Topfelektronik 223 zumindest teilweise, auch dann zu Betreiben, wenn ein Leistungsabgriff an der Leistungsempfangsspule 214 nicht oder nicht in einem ausreichenden Maße möglich ist. Der Energiespeicher 218 kann insbesondere dazu vorgesehen sein, die Datenverarbeitungseinheit 216 und den nachgeschalteten Modulator 226 zur Aussendung von Daten zu betreiben. Der Energiespeicher 218 kann beispielsweise einen Akkumulator und/oder einen Superkondensator (‚Goldcap‘, ‚Supercap‘ usw.) umfassen.
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Das Betriebsgerät 206 weist eine Datenempfangsspule 229 auf, die ebenfalls als Signalwindung ausgestaltet ist, welche im Wesentlichen der Signalwindung der Datenübertragungsspule 228 des Topfs 201 gegenüberliegt. Die Datenempfangsspule 229 empfängt das von der Datenübertragungsspule 228 ausgestrahlte modulierte Trägersignal und leitet es an einen Demodulator 230 weiter, in welchem die auf das Trägersignal aufmodulierten Daten extrahiert und wieder als lesbare digitale Daten ausgegeben werden. Somit liegen nun sowohl die von der analogen Messelektronik 225 abgefühlten Daten als auch von der Datenverarbeitungseinheit 216 mitgelieferten Identifizierungsdaten und Betriebsdaten im Betriebsgerät 206 vor. Diese Daten werden in einer Steuereinheit („Herdelektronik“) 210 weiterverarbeitet und zum Betrieb des Topfs 201 ausgewertet.
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Aufgrund der spulenartigen Ausgestaltung und gegenüberliegenden Anordnung von Datenübertragungsspule 228 und Datenempfangsspule 229 wird eine Nahfeld-Datenübertragung erreicht, welche nicht signifikant seitlich abstrahlt und somit von anderen Empfängern an anderen Arbeitszonen nicht aufgenommen wird. Dadurch wird ein Übersprechen verhindert und eine eindeutige Zuordnung von Topf 201 und Betriebsgerät 206 nur aufgrund der Datenübermittlung als solches und ohne andere Mittel erreicht. Zur Einhaltung der eindeutigen Zuordnung ist die (seitliche) Reichweite der Datenübermittlung auf maximal einen halben kleinsten Abstand zwischen den Basisstationen begrenzt. Die Steuereinheit 210 erhält auch Eingaben von einem Bedienfeld 204, beispielsweise über eine Soll-Garguttemperatur für eine Temperaturregelung. In der Steuereinheit 210 kann im Fall einer Temperaturregelung eine Regelabweichung zwischen Soll-Garguttemperatur und Ist-Garguttemperatur bestimmt werden, als auch eine Stellgröße des Regelkreises, woraus wiederum eine Steuerspannung zur Steuerung einer Stromerzeugungseinheit 212 in Form einer Leistungselektronik berechnet und ausgegeben wird. Dazu ist zwischen der Steuereinheit 210 und der Stromerzeugungseinheit 212 ein Digital/Analog-Wandler 231 eingefügt. Mittels der Stromerzeugungseinheit 212 wird eine Leistungsübertragungsspule 211 in Form einer spiralförmig ausgeführten Leistungswindung betrieben, wie schon bezüglich 1 ausgeführt worden ist. Die Stromerzeugungseinheit 212 erzeugt dazu eine an der Leistungsübertragungsspule 211 anliegende Leistungswechselspannung, hier beispielsweise zwischen 10 VAC und 230 VAC bei einer Frequenz zwischen 100 KHz und 400 KHz. Die Leistungsübertragungsspule 211 erzeugt als Wechselfeld ein magnetisches Wechselfeld, welches wiederum von der Leistungsempfangsspule 214 aufgenommen wird. In anderen Worten ergibt sich zwischen der Leistungsübertragungsspule 211 und der Leistungsempfangsspule 214 ein auf Induktion beruhender Energieübertrag („transformatorische Kopplung“).
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Ist der Topf 201 auf dem Betriebsgerät 206 aufgesetzt, beispielsweise auf die in 1 dargestellte Arbeitszone 113a der Arbeitsplatte 105, kann Energie vom Betriebsgerät 206 auf den Topf 201 und Datensignale vom Topf 201 auf das Betriebsgerät 206 übertragen werden. Aufgrund der transformatorischen oder induktiven Kopplung zwischen Leistungsübertragungsspule 211 und Leistungsempfangsspule 214 ist die Energieübertragung jedoch nur in einem Nahfeld der Leistungsübertragungsspule 211 zum Betrieb des Topfs 201 möglich. Typische maximale senkrechte Abstände (entlang der z-Erstreckung) zwischen Betriebsgerät 206 und Topf 201 betragen hier zwischen 0,3 mm und 3 mm.
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Ein maximaler Versatz in r-Erstreckung aus einer zentrierten Position heraus beträgt hier bis zu 3 cm. Wird der Topf 201 weiter von der Leistungsübertragungsspule 211 entfernt, reicht die übertragene Leistung nicht mehr zum Betrieb des Topfs 201 aus. Ohne den Energiespeicher 218 reicht die übertragene Energie auch nicht mehr zum Betrieb der Topfelektronik 223 aus, welche sodann ihren Betrieb einstellt und insbesondere keine Signale bzw. Daten mehr an das Betriebsgerät 206 sendet. Unter Berücksichtigung des Energiespeichers 218 kann die Topfelektronik 223 auch nach einem Abbruch der Leistungsübertragung noch Daten an das Betriebsgerät 206 senden. Jedoch ist aufgrund der transformatorischen Kopplung auch der Datenübertragung eine Reichweite der Datenübertragung auf ein Nahfeld um die Basisstation herum begrenzt, nämlich auf einen Abstand, der maximal einem Versatz des Topfs 201 entspricht, welcher geringer ist als ein halber kleinster Abstand zwischen den Basisstationen. Eine Unterbrechung der Datenübertragung wird als Entfernen des Topfs 201 vom Betriebsgerät 206 gedeutet.
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Die auf den Topf 201 zur Datenübertragung, einschließlich zum Betrieb der Topfelektronik 223, benötigte Leistung beträgt weniger als 5W, vorteilhafterweise nicht mehr als 3 Watt.
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Bei einer Annäherung des Topfs 201 an ein Betriebsgerät 206 kann dieses wieder in das Nahfeld der Leistungsübertragungsspule 211 eintreten und somit wieder mit Energie versorgt werden. In diesem Fall sendet auch ein Topf 201 der keinen Energiespeicher 218 aufweist, über die Topfelektronik 223 wieder Signale bzw. Daten über den Sender 226, 228 aus, welche vom Betriebsgerät 206 erkannt werden. Ein Topf, welcher den Energiespeicher 218 aufweist, kann den Energiespeicher 218 wieder aufladen. Eine erfolgreiche Datenübertragung wird als ein Aufsetzen des Topfs 201 auf dem Betriebsgerät 206 gedeutet.
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3 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Betriebsgerät 306, welches eine Stromerzeugungseinheit 312, eine Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 310 und eine Leistungsübertragungsspule 311 aufweist, und zeigt auch einen intelligenten Topf 301 mit einer Leistungsempfangsspule 314 und einer Heizbahn 322. Zur übersichtlicheren Darstellung ist der Niedervoltbereich des intelligenten Topfs 301 mit Topfelektronik, Sensoren usw. als Last nicht eingezeichnet. Die Leistungsübertragungsspule 311 ist in einer kreisförmigen Ausnehmung 332 eines Eisenkerns (insbesondere Ferritkerns) 333 des Betriebsgeräts 306 angeordnet, welcher dazu dient, eine von der Leistungsübertragungsspule 311 erzeugte Feldstärke zu verstärken. In dem Topf 301 ist ein weiterer Eisenkern (insbesondere Ferritkern) 334 zu sehen, der ebenfalls eine kreisförmige Ausnehmung 335 aufweist, in welcher die Leistungsempfangsspule 314 angeordnet ist. Der Eisenkern 334 mit der Leistungsempfangsspule 314 (sekundäre Transformatorhälfte) ist vom Eisenkern 333 mit der Leistungsübertragungsspule 311 (primäre Transformatorhälfte) trennbar, wie durch einen Pfeil P schematisch angedeutet wird. Die Arbeitsfläche der Arbeitsplatte 305 ist durch eine gestrichelte Linie schematisch dargestellt. Die Leistungsübertragungsspule 311 ist in Form einer Spiralspule (siehe auch 1) in einer Leistungswicklungsebene 336 gewickelt. Die Leistungsempfangsspule 314 ist ebenfalls in Form einer Spiralspule in einer Leistungswicklungsebene 337 gewickelt. Die Leistungsempfangsspule 314 und die Leistungsübertragungsspule 311 weisen die gleiche Anzahl von Wicklungen auf, nämlich hier fünf.
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In der primärseitigen Ausnehmung 332 des primärseitigen Eisenkerns 333 ist außenseitig bezüglich der Leistungsübertragungsspule 311 eine einzige Signalwindung 338 einer Datenempfangsspule 329 angeordnet. Diese umläuft somit außenseitig die ebene primärseitige Leistungsübertragungsspule 311. Die Signalwindung 338 ist an einer äußeren Seitenwand 339 der Ausnehmung 332 befestigt. Die Leistungswicklungsebene 336 und die Signalwicklungsebene fallen somit zusammen. Analog ist in der Ausnehmung 335 des sekundärseitigen Eisenkerns 334 außenseitig bezüglich der sekundärseitigen Leistungsempfangsspule 314 eine einzige Signalwindung 341 einer Datenübertragungsspule 328 angeordnet. Diese umläuft somit außenseitig die ebene sekundärseitige Leistungsempfangsspule 314. Auch die Signalwindung 341 ist an einer äußeren Seitenwand 342 der sekundärseitigen Ausnehmung 335 befestigt. Die Leistungswicklungsebene 337 und die Signalwicklungsebene fallen somit ebenfalls zusammen. Die Signalwindungen 338, 341 werden beide mit einer Frequenz über 4 MHz, insbesondere bei einer Frequenz zwischen 32 MHz und 48 MHz betrieben, während die Leistungsspulen 311, 314 mit einer Frequenz von nicht mehr als 400 KHz laufen. Die Leiter der Signalwindungen 338, 341 sind aus HF-Litze 30 x 0,05 gewunden, die Leiter der Leistungsspulen 311, 314 sind aus HF-Litze 840 x 0,07 gewunden. Die primärseitigen Windungen 311 und 338 sind in der primärseitigen Ausnehmung 332 mit Harz oder Kunststoff vergossen; ebenso sind die sekundärseitigen Windungen 314 und 341 in der sekundärseitigen Ausnehmung 335 mit Harz oder Kunststoff vergossen.
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Durch den Einbau der Transformatorhälften (Leistungsübertragungsspule 311 und primärseitiger Spulenkern 333 bzw. Leistungsempfangsspule 311 und sekundärseitiger Spulenkern 334) in waagerechter Anordnung ist die Feldrichtung dazwischen senkrecht ausgeprägt, was nur minimale Störaussendungen (EMV) bewirkt.
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4 zeigt in Aufsicht ein Betriebsgerät 406 mit mehreren identisch aufgebaut Basisstationen 407, die in einem quadratischen Muster angeordnet sind, so dass die Abstände der Zentren ZB der jeweils nächsten Basisstationen 407 gleich sind und einen minimalen Abstand dmin von ca. 40 cm aufweisen. Ein zentrischer Aufsatz eines Haushalts-Aufsatzgeräts 401 auf eine der Basisstationen 407 entspricht einem in Aufsicht versatzlosen Aufsatz.
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Wird das Haushalts-Aufsatzgerät 401 mit seinem Zentrum ZA einem Versatz v bzw. seitlichen Abstand zwischen seinem Zentrum ZA (bzw. dem Zentrum ZA seiner z.B. runden oder rechteckigen Leistungsempfangsspule) und dem Zentrum ZB der Basisstation 407 aufgesetzt, können mehrere Fälle auftreten:
- (a) der Versatz v ist größer oder gleich als der halbe minimale Abstand dmin der Basisstationen untereinander, d.h., v ≥ dmin/2, was hier ca. 20 cm entspricht. In diesem Fall ist grundsätzlich keine Datenübertragung von dem Haushalts-Aufsatzgerät 401 zu der Basisstation 407 möglich, und das Haushalts-Aufsatzgerät 401 wird nicht an der Basisstation 407 erkannt.
- (b) der Versatz v ist kleiner als der halbe minimale Abstand dmin der Basisstationen untereinander, d.h., v < dmin/2. In diesem Fall ist eine Datenübertragung von dem Haushalts-Aufsatzgerät 401 zu der Basisstation 407 grundsätzlich möglich, jedoch kann die tatsächliche Reichweite rD der Datenübertragung auch kleiner sein als dmin/2.
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Falls das Haushalts-Aufsatzgerät 401 für seine Datenübertragung ausschließlich und unmittelbar aus einem Leistungsempfang von der Basisstation 407 gespeist wird, und also keinen Energiespeicher zur Datenübertragung aufweist, entspricht die Reichweite rD der Datenübertragung einer Reichweite rL des Leistungsempfangs bzw. der Leistungsübertragung. Überschreitet der Versatz v die Reichweite rL des Leistungsempfangs, kann die Basisstation 407 das Haushalts-Aufsatzgerät 401 nicht mehr mit Leistung versorgen, und die Datenübertragung bricht ab. Der Abbruch der Datenübertragung wird von der Basisstation 407 oder dem zugehörigen Betriebsgerät 406 erkannt, und der Leistungsbetrieb dieser Basisstation 407 wird unterbrochen und in einen Suchbetrieb überführt. Im Suchbetrieb sendet die Basisstation 407 in regelmäßigen Abständen Suchpulse aus, welche ausreichen, um eine Datenübertragung durch das Haushalts-Aufsatzgerät 401 auszulösen, wenn sich das Haushalts-Aufsatzgerät 401 innerhalb der Reichweite rL des Leistungsempfangs befindet. Auf einen Empfang der Datenübertragung hin schaltet die Basisstation 407 den Leistungsbetrieb frei. Die Reichweite rL des Leistungsempfangs und damit die Reichweite rD der Datenübertragung können erheblich kleiner sein als der halbe minimale Abstand der Basisstationen, d.h., dmin/2, untereinander, z.B. rL = 3 bis 5 cm.
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Falls das Haushalts-Aufsatzgerät 401 für seine Datenübertragung einen Energiespeicher nutzt, kann die Reichweite rD der Datenübertragung auch größer sein als die Reichweite rL des Leistungsempfangs. Dann kann das Haushalts-Aufsatzgerät 401 einen Versatz v aufweisen, welcher zwischen diesen beiden Reichweiten liegt, nämlich rL < v ≤ rD. Falls eine Aufsatzerkennung nur über das Vorhandensein der Datenübertragung durchgeführt würde, würde dann ein Leistungsbetrieb der eindeutig zugeordneten Basisstation freigegeben, ohne dass ein Leistungsempfang stattfinden könnte.
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Um eine Verlustleistung und ein unnötiges freies magnetisches Feld für den Fall rL < v ≤ rD zu vermeiden, kann das Betriebsgerät 406 vorzugsweise mit einer Erkennung oder Überwachung einer Leistungsaufnahme („Leistungsüberwachung“) für jede der Basisstationen 407 ausgerüstet sein. Durch die Leistungsüberwachung kann überprüft werden, ob an der jeweiligen Basisstation 407 eine Last abgerufen wird. Die Leistungsüberwachung kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, z.B. gemäß
DE 10 2006 017 801 A1 . Durch die Leistungsüberwachung kann folglich auch festgestellt oder überwacht werden, ob sich das Haushalts-Aufsatzgerät 401 innerhalb der Reichweite rL des Leistungsempfangs befindet.
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Befindet sich der Versatz v in dem Bereich rL < v ≤ rD, erkennt das Betriebsgerät 406 eine Annäherung des Haushalts-Aufsatzgeräts 401 und erkennt ferner, dass sich das Haushalts-Aufsatzgeräts 401 noch nicht in dem Leistungsempfangsbereich v ≤ rL befindet. Diese Situation kann beispielsweise auftreten, wenn ein Benutzer ein Haushalts-Aufsatzgerät 401 ungenau aufsetzt. Dabei kann das Haushalts-Aufsatzgerät 401 aber bereits eine Markierung zur Auffindung der Basisstation 407 überdecken, so dass der Benutzer nicht weiß, ob sich das Haushalts-Aufsatzgerät 401 bereits in dem Leistungsempfangsbereich befindet. Um dem Benutzer eine Hilfe bei der Zentrierung des Haushalts-Aufsatzgeräts 401 zu geben, kann mindestens ein, z.B. akustisches, Signal ausgegeben werden, falls die Datenübertragung festgestellt wird, aber nicht die Leistungsaufnahme, d.h., rL < v ≤ rD gilt. Dann kann der Benutzer das Haushalts-Aufsatzgerät 401 z.B. so lange auf dem Betriebsgerät 406 verschieben, bis das Signal aufhört und also das Haushalts-Aufsatzgerät 401 in den Leistungsübertragungsbereich eingetreten ist.
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Es ist möglich, eine Leistung der Basisstation 407 dann freizuschalten, wenn es sich im Leistungsempfangsbereich befindet. Zur Sicherstellung einer Freischaltung nur des Haushalts-Aufsatzgeräts 401 wird es jedoch bevorzugt, wenn der Leistungsbetrieb der Basisstation 407 nur dann freigegeben wird, wenn sowohl die Datenübertragung als auch die Leistungsabnahme an dieser Basisstation 407 festgestellt werden. Die Feststellung der Datenübertragung und die Feststellung der Leistungsabnahme sind dann jeweils notwendige, aber alleine nicht hinreichende Kriterien für die Leistungsfreigabe.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
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So kann auch eine bidirektionale Kommunikation zwischen Topf und Betriebsvorrichtung vorliegen. Topf und Betriebsvorrichtung sind dann jeweils mit einer Datenübermittlungseinheit mit Sende- und Empfangsfunktion ausgerüstet, z. B. einem Transceiver mit einem Modem und einer Sende/Empfangs-Signalspule. Ein von der Betriebsvorrichtung betreibbares Gerät ist nicht auf einen Topf eingeschränkt, sondern kann jedes andere elektrisch betreibbare Aufsatzgerät umfassen, wie ein anderes Gargeschirr (Pfanne usw.) oder ein Haushaltskleingerät.
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Die Leistungselektronik kann auch von der Basisstation oder den Basisstationen abgesetzt sein.
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Allgemein können die Merkmale der gezeigten Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Intelligenter Topf
- 102
- Grundkörper
- 104
- Bedienfeld
- 105
- Arbeitsplatte
- 106
- Betriebsgerät
- 107
- Basisstation
- 108
- Gehäuse
- 110
- Steuereinheit
- 111
- Leistungsübertragungsspule
- 112
- Stromerzeugungseinheit
- 113
- Arbeitszone
- 113a
- Arbeitszone
- 113b
- Arbeitszone
- 114
- Leistungsempfangsspule
- 115
- Linie
- 115a
- Linie
- 115b
- Linie
- 116
- Datenverarbeitungseinheit
- 117
- Eigentemperatursensor
- 201
- Intelligenter Topf
- 202
- Grundkörper
- 204
- Bedienfeld
- 206
- Betriebsgerät
- 207
- Basisstation
- 210
- Steuereinheit
- 211
- Leistungsübertragungsspule
- 212
- Stromerzeugungseinheit
- 214
- Leistungsempfangsspule
- 216
- Datenverarbeitungseinheit
- 217
- Eigentemperatursensor
- 218
- Energiespeicher
- 220
- Topfboden
- 221
- Gargut
- 222
- Heizbahn
- 223
- Topfelektronik
- 224
- Schaltregler
- 225
- analoge Messelektronik
- 226
- Modulator
- 227
- Temperatursensor
- 228
- Datenübertragungsspule
- 229
- Datenempfangsspule
- 230
- Demodulator
- 231
- D/A-Wandler
- 301
- Intelligenter Topf
- 305
- Arbeitsplatte
- 306
- Betriebsgerät
- 310
- Steuereinheit
- 311
- Leistungsübertragungsspule
- 312
- Stromerzeugungseinheit
- 314
- Leistungsempfangsspule
- 322
- Heizbahn
- 328
- Datenübertragungsspule
- 329
- Datenempfangsspule
- 332
- Primärseitige Ausnehmung
- 333
- Primärseitiger Eisenkern
- 334
- Sekundärseitiger Eisenkern
- 335
- Sekundärseitige Ausnehmung
- 336
- Wicklungsebene
- 337
- Wicklungsebene
- 338
- Signalwindung
- 339
- Äußere Seitenwand
- 341
- Signalwindung
- 342
- Äußere Seitenwand
- 401
- Haushalts-Aufsatzgerät
- 406
- Betriebsgerät
- 407
- Basisstation
- dmin
- Minimaler Abstand
- P
- Pfeil
- VB
- Sekundärspannung
- VR
- Sekundärspannungskenngröße
- ZB
- Zentrum der Basisstation
- ZA
- Zentrum des Aufsatzgeräts
- dmin
- minimaler Abstand
- rL
- Reichweite des Leistungsempfangs
- rD
- Reichweite der Datenübertragung
- v
- Versatz
