DE102014215705A1

DE102014215705A1 - Kochgerät mit Nahfeldantennen

Info

Publication number: DE102014215705A1
Application number: DE102014215705.6A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Beifuss; Michael Reindl
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2016-02-11

Abstract

Ein Kochgerät (1) weist ein Kochfeld (2) und mehrere mit einer Steuereinheit (4) verbundene Nahfeldantennen (10), die mit einem jeweiligen mobilen Nahfeldendgerät (E) drahtlos koppelbar sind, auf, welche Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, das Kochgerät (1) gemäß mindestens einem Befehl mindestens eines damit gekoppelten mobilen Nahfeldendgeräts (E) zu steuern, wobei die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, das Kochgerät (1) gemäß dem mindestens einen Befehl abhängig von einer Bedingung zu steuern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kochgerät, aufweisend ein Kochfeld und mehrere mit einer Steuereinheit verbundene Nahfeldantennen, die mit einem jeweiligen mobilen Nahfeldendgerät drahtlos koppelbar sind, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Kochgerät gemäß mindestens einem Befehl mindestens eines damit gekoppelten mobilen Nahfeldendgeräts zu steuern. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Einbaukochfelder und Kochinseln.
DE 10 2012 210 855 A1 offenbart ein Bedienteil für mindestens ein Haushaltsgerät und ein Haushaltsgerät, wobei das Bedienteil mit einer Nahfeld-Funkverbindung zum Bedienen des Haushaltsgeräts eingerichtet ist. Die Nahfeld-Funkverbindung kann eine NFC-Funkverbindung sein. Das Haushaltsgerät kann als ein Kochgerät ausgebildet sein, das eine Aufsatzfläche für das Bedienteil derart aufweist, dass beim Aufsatz des Bedienteils auf der Aufsatzfläche eine Datenübertragung mittels der Nahfeld-Funkverbindung aufbaubar ist. Das Haushaltsgerät weist dazu mehrere Transceiver auf, die mit einem Transceiver des Bedienteils eine NFC-Nahfeld-Funkverbindung aufbauen können und darüber Daten bidirektional austauschen können. Dadurch kann auf einer Anzeigeeinheit des Bedienteils z.B. ein momentaner Zustand oder Status des Haushaltsgeräts und seiner Komponenten, insbesondere seiner Kochzonen, angezeigt werden. Aufgrund der NFC-Funkverbindung beträgt eine maximale Reichweite R zwischen dem Transceiver und einem Transceiver vier Zentimeter. Dadurch muss das Bedienteil sich zur Bedienung des Haushaltsgeräts in dessen unmittelbarer Nähe befinden. Die Transceiver im Haushaltsgerät sind ausreichend dicht entlang eines vorderen, bedienerseitigen Rands des Kochfelds angeordnet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit für eine besonders bediensichere Nutzung des Kochgeräts bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kochgerät, aufweisend ein Kochfeld und aufweisend mehrere mit einer Steuereinheit verbundene Nahfeldantennen, die mit einem jeweiligen mobilen Nahfeldendgerät drahtlos koppelbar sind, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Kochgerät gemäß mindestens einem Befehl mindestens eines damit gekoppelten mobilen Nahfeldendgeräts abhängig von einer Bedingung zu steuern.
Die Steuereinheit mag insbesondere einen oder mehrere integrierte Schaltungen aufweisen, z.B. einen Mikrocontroller, ein ASIC, einen FPGA usw. Die Steuereinheit mag eine zentrale Steuereinheit zur Steuerung des Kochgeräts oder des Kochfelds sein.
Eine Nahfeldantenne mag eine Antenne sein, welche insbesondere dazu ausgebildet ist, eine (drahtlose) Kommunikation ("Nahfeldkommunikation") mit einem Kommunikationspartner, nämlich dem mobilen Nahfeldendgerät, in einem Abstand von nicht mehr als einem Meter zu ermöglichen. Entfernt sich das mobile Nahfeldendgerät über diesen Abstand hinweg, mag die Kommunikation abreißen. Dies ergibt den Vorteil, dass sich ein Bediener nahe an dem Kochgerät befinden muss, um dieses drahtlos mittels des mobilen Nahfeldendgeräts zu bedienen. Eine ungewollte Bedienung über eine größere Entfernung wird ausgeschlossen. Andererseits wird durch die Nahfeldkommunikation ermöglicht, dass das mobile Nahfeldendgerät nicht an dem Kochfeld aufzuliegen braucht, um eine Bedienung zu ermöglichen. Mit größerem Abstand von dem Kochfeld ist zudem die Gefahr eine Verschmutzung des mobilen Nahfeldendgeräts durch Kochvorgänge geringer. Eine Berührung oder ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Kochgerät und dem mobilen Nahfeldendgerät zum Datenaustausch ist also nicht zwingend erforderlich. Eine spezielle Halterung für mobile Nahfeldendgeräte wie Smartphones oder Tablets am Kochfeld ist nicht zwingend erforderlich. Vielmehr mag ein Bediener das mobile Nahfeldendgerät in einem geringen Abstand von einer Nahfeldantenne in der Hand halten, was eine Bedienung erleichtert. Folglich wird eine Kundenakzeptanz erhöht, da die Nahfeldkommunikation sicherer und beabstandet zum Kochgerät funktioniert.
Der Abstand zwischen dem mobilen Nahfeldendgerät und einer Nahfeldantenne, innerhalb dessen die Nahfeldkommunikation möglich ist, beträgt vorzugsweise nicht mehr als einen Meter, insbesondere nicht mehr als einen halben Meter, insbesondere nicht mehr als zwanzig Zentimeter, insbesondere nicht mehr als zehn Zentimeter.
Das mobile Nahfeldendgerät mag auch als mobiles Endgerät, mobiles Kommunikationsgerät o.ä. bezeichnet werden. Das mobile Nahfeldendgerät mag z.B. ein Smartphone, ein Tablet, ein Ultrabook o.ä. sein. Es weist eine Nahfeldantenne auf, welche zur Nahfeldkommunikation über eine Nahfeldantenne des Kochgeräts geeignet ist.
Dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Kochgerät, insbesondere dessen Kochfeld, gemäß mindestens einem Befehl abhängig von einer Bedingung zu steuern, umfasst insbesondere, dass nicht jeder Befehl eines mit dem Kochgerät gekoppelten mobilen Nahfeldendgerät zur Steuerung des Kochgeräts, insbesondere dessen Kochfelds, umgesetzt wird, sondern zusätzlich mindestens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt sein muss. Ein Vorliegen dieser Bedingung mag insbesondere von der Steuereinheit abgefragt werden. Die Bedingung mag insbesondere nicht oder nicht alleine umfassen, dass eine Nahfeldkommunikation überhaupt vorliegt.
Das Kochgerät ist ein elektrisch betriebenes Kochgerät. Es ist eine Weiterbildung, dass das Kochgerät ein Haushaltskochgerät ist, insbesondere ein Küchengerät. Das Kochgerät weist insbesondere ein Kochfeld oder eine Kochmulde auf und mag beispielsweise ein eigenständiges Kochfeld oder eine Ofen/Kochfeld-Kombination (d.h., ein Herd) sein. Das Kochfeld mag ein oder mehrere Energieübertragungselemente zum Übertrag von Energie auf mindestens ein Kochgeschirr (z.B. einen Topf, eine Pfanne usw.) zu dessen Erwärmung aufweisen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Bedingung einen Zeitrang einer Ankopplung des mobilen Nahfeldendgeräts an eine zugehörige Nahfeldantenne umfasst. Das Kochgerät mag also nur Befehle eines mobilen Nahfeldendgeräts zur Steuerung des Kochgeräts, insbesondere von dessen Kochfeld, annehmen oder umsetzen, welche einen vorbestimmten Zeitrang aufweisen. Der Zeitrang mag beispielsweise eine Reihenfolge eines Kommunikationsaufbaus mit dem Kochgerät umfassen. So mag das Kochgerät nur Befehle eines mobilen Nahfeldendgeräts zur Steuerung des Kochgeräts, insbesondere von dessen Kochfeld, annehmen oder umsetzen, das von allen aktuell in einer Nahfeldkommunikationsverbindung stehenden Nahfeldendgeräten als erstes eine Kommunikationsverbindung mit dem Kochgerät aufgebaut hat bzw. am längsten mit dem Kochgerät kommuniziert. Der Zeitrang entspricht hierbei einer 'Seniorität'.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass die Bedingung eine Identifikation oder Kennung des mobilen Nahfeldendgeräts bzw. eines Anwendungsprogramms davon umfasst. Es mögen also nur Befehle von solchen mobilen Nahfeldendgeräten von dem Kochgerät zu seiner Steuerung umgesetzt werden, welche von bestimmten Nahfeldendgeräten stammen. Beispielsweise können bestimmte Nahfeldendgeräte zu Steuerung des Kochgeräts freigeschaltet werden. So lässt sich z.B. eine Kindersicherung umsetzen, indem nur Nahfeldendgeräte von Erwachsenen freigeschaltet sind, während Nahfeldendgeräte von Kindern nicht freigeschaltet sind. Die Identifikation oder Kennung mag eine gerätespezifische Kennung sein, z.B. deren IMEI- oder UDID-Kennung. Die Identifikation oder Kennung mag alternativ oder zusätzlich durch ein Vorhandensein oder einen Betrieb einer bestimmten Applikationssoftware ("App") des mobilen Nahfeldendgeräts erzeugt werden. Diese App mag beispielsweise eine Applikationssoftware zur Steuerung des Kochgeräts sein. Ein bestimmtes mobiles Nahfeldendgerät mag z.B. von einem Benutzer an dem Kochgerät freigeschaltet werden oder mag automatisch von dem Kochgerät auf der Grundlage vorbekannter Identifikation(en) oder Kennung(en) freigeschaltet werden. Kommunizieren mehrere durch eine Identifikation oder Kennung berechtigte Nahfeldendgeräte mit dem Kochgerät, mag beispielsweise nur eines davon das Kochgerät steuern, z.B. beruhend auf einem bestimmten Zeitrang.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass die Bedingung eine Art des mindestens einen Befehls umfasst. Beispielsweise mag ein spezieller, vorbestimmter Befehl auch dann von dem Kochgerät bzw. der Steuereinheit ausgeführt werden, wenn das diesen Befehl aussendende Nahfeldendgerät eigentlich nicht zur Steuerung des Kochgeräts berechtigt ist. Ein solcher Befehl kann z.B. ein "Notaus"-Befehl sein. Dadurch kann eine Notausschaltung des Kochgeräts oder zumindest des Kochfelds auch von mobilen Nahfeldendgeräten aus ermöglicht werden, welche zur normalen Steuerung des Kochgeräts, insbesondere des Kochfelds, nicht berechtigt sind.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die zentrale Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Kochgerät gemäß dem mindestens einen Befehl genau eines mobilen Nahfeldendgeräts, welche die mindestens eine Bedingung erfüllt, zu steuern.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die zentrale Steuereinheit dazu eingerichtet ist, Betriebsparameter des Kochgeräts an zumindest einen Teil, insbesondere an alle, der angekoppelten mobilen Nahfeldendgeräte auszugeben, und zwar auch dann, wenn diesen mobilen Nahfeldendgeräten die Steuerung des Kochgeräts nicht erlaubt ist. Somit kann das Kochgerät von mehreren mobilen Nahfeldendgeräten überwacht werden.
Es ist eine alternative Weiterbildung, dass die zentrale Steuereinheit dazu eingerichtet ist, Betriebsparameter des Kochgeräts nur an das angekoppelte mobile Nahfeldendgerät auszugeben, welches auch zur Steuerung des Kochgeräts berechtigt ist.
Grundsätzlich mag das Kochgerät auch von mehreren mobilen Nahfeldendgeräten gleichzeitig steuerbar sein.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass jeder Nahfeldantenne eine eigene (Nahfeld-)Kommunikationselektronik zugeordnet ist bzw. umgekehrt. So lassen sich mehrere, insbesondere alle, Nahfeldantennen gleichzeitig betreiben, insbesondere auswerten. Die Kommunikationselektronik mag insbesondere dazu dienen, von der damit verbundenen Nahfeldantenne empfangene Signale auszuwerten und insbesondere an die Steuereinheit auszugeben.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Kochgerät in einem passiven Kommunikationsbetrieb mit dem mobilen Nahfeldendgerät kommunizieren kann. Dabei wird die Nahfeld-Schnittstelle (insbesondere umfassend die Nahfeldantenne und die damit verbundene Kommunikationselektronik) des Kochgeräts über das elektromagnetische Feld des mobilen Nahfeldendgeräts versorgt. Das Kochgerät kommuniziert dann beispielsweise über eine sog. Lastmodulation. Das mobile Nahfeldendgerät muss bei der passiven Nahfeldkommunikation die Kommunikation starten, das Kochgerät kann hingegen nicht von sich aus beginnen, zu kommunizieren. Der Vorteil der passiven Kommunikation besteht darin, dass die dafür notwendige Kommunikationselektronik einfacher gestaltet und deshalb sehr viel billiger ist als eine vollwertige Lese- bzw. Reader-Kommunikationselektronik, welche selbst aktiv ein elektromagnetisches Kommunikationsfeld, insbesondere Funkfeld, erzeugen kann und z.B. in dem mobilen Nahfeldendgerät verbaut ist.
In einem alternativ oder zusätzlich möglichen aktiven Kommunikationsbetrieb können elektrische Signale von der Kommunikationselektronik auch aufbereitet und an die Nahfeldantenne zur aktiven Aussendung ausgegeben werden.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass zumindest zwei Nahfeldantennen einer gemeinsamen Kommunikationselektronik zugeordnet sind und in einem zeitlichen Multiplexbetrieb mit der gemeinsamen Kommunikationselektronik koppelbar sind. So kann ein besonders preiswerter Aufbau mit einer geringen Zahl von Kommunikationselektroniken erreicht werden. Der Multiplexbetrieb mag insbesondere mittels der Steuereinheit gesteuert werden.
Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass das Kochgerät Nahfeldantennen an unterschiedlichen Seiten aufweist, insbesondere an unterschiedlichen oberseitigen Randbereichen. So kann das Kochfeld von unterschiedlichen Seiten aus bedient werden. Insbesondere in diesem Fall ist das Kochgerät als eine Kochinsel ausgebildet oder in einer Kochinsel verbaut.
Es ist eine alternative Weiterbildung, dass das Kochgerät Nahfeldantennen nur an seinem frontseitigen Rand aufweist. So lässt sich ein Kochfeld, insbesondere ein Einbaukochfeld, mit einem besonders geringen Platzbedarf oder einer besonders großen Energieübertragungs- oder Erwärmungsfläche bereitstellen.
Die Nahfeldantennen können in dem Kochgerät, insbesondere in dessen Kochfeld, verbaut sein. Sie können alternativ oder zusätzlich neben dem Kochfeld, insbesondere neben dem Kochgerät, verbaut sein, z.B. flächenbündig in einer Arbeitsplatte. So kann ein Platz für das Kochfeld vergrößert werden.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Nahfeldantennen NFC-Antennen sind und die Nahfeldendgeräte NFC-fähige Endgeräte sind. Der NFC-Standard weist den Vorteil auf, dass er von einer großen Anzahl von mobilen Nahfeldendgeräten unterstützt wird. Die Kommunikationsreichweite nach NFC ist auf maximal zehn Zentimeter beschränkt. So ist sichergestellt, dass eine Bedienung des Kochgeräts durch das mobile Nahfeldendgerät nur dann möglich ist, wenn sich das mobile Nahfeldendgerät und damit der Gerätebediener in einem maximal zulässigen Abstand von maximal zehn Zentimetern von dem Kochgerät befinden. Ein unbeabsichtigter Betrieb wird so ausgeschlossen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens eine mit den Nahfeldantennen gekoppelte Kommunikationselektronik von den Nahfeldantennen abgesetzt angeordnet ist, insbesondere in einem thermisch und/oder strahlungstechnisch weniger belasteten Bereich als die Nahfeldantennen.
Alternativ mag eine Nahfeldantenne mit einer zugehörigen Kommunikationselektronik als ein Modul vorliegen. Dies erleichtert eine Handhabung und Montage. Insbesondere können die Nahfeldantennen und die Kommunikationselektronik auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sein.
Es ist auch möglich, mindestens eine Kommunikationselektronik zusammen mit einer Steuereinheit des Kochgeräts anzuordnen, z.B. als ein Modul, z.B. auf einer gemeinsamen Leiterplatte und/oder untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
Es ist ferner möglich, dass die Steuereinheit, z.B. deren Mikrocontroller o.ä., zumindest einen Teil der Funktionen bzw. Aufgaben einer Kommunikationselektronik übernehmen kann. Falls alle Funktionen der Kommunikationselektronik in die Steuereinheit integriert sind, kann auf die Kommunikationselektronik auch verzichtet werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens eine mit den Nahfeldantennen gekoppelte Kommunikationselektronik von den Nahfeldantennen abgesetzt angeordnet ist, insbesondere in einem thermisch und/oder strahlungstechnisch weniger belasteten Bereich als die Nahfeldantennen. Die Kommunikationselektronik mag insbesondere in kühlere Bereiche innerhalb des Kochfelds oder Kochgeräts ausgelagert werden. Dadurch kann die Kommunikationselektronik besonders effektiv vor Überhitzung geschützt werden. Außerdem ist es so möglich, die Kommunikationselektronik in einen Bereich zu verlagern, der vor dem magnetischen Feld der Induktionsspulen oder anderer Strahlungsquellen des Kochgeräts geschützt ist. Dies verbessert eine Störunempfindlichkeit.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die zentrale Steuereinheit dazu eingerichtet ist, mindestens ein Heizelement des mindestens einen Kochgeräts gemäß dem mindestens einen Befehl zu steuern, insbesondere eine Kochstufe, eine Heizzeit usw.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Kochgerät ein Induktionskochgerät ist, das Kochfeld also ein Induktionskochfeld ist und mindestens ein Heizelement als mindestens eine Induktionsspule oder Induktor ausgebildet ist. Dabei mag das Induktionskochfeld insbesondere ein Feld von – vergleichsweise kleinen – Induktionsspulen aufweisen, um eine freie Positionierbarkeit eines induktionsfähigen Kochgeschirrs auf dem Kochfeld zu ermöglichen. Das Kochgerät mag alternativ mindestens ein wärmeabgebendes Heizelement aufweisen, z.B. ein elektrisches Widerstandsheizelement (insbesondere im Fall eines sog. Elektrokochfelds) oder einen Gasbrenner (insbesondere im Fall eines sog. Gaskochfelds).
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens eine der Nahfeldantennen mittels eines Ferritmaterials abgeschirmt ist. So lässt sich eine Beeinflussung der Nahfeldantenne durch Leiter in ihrer Umgebung verringern, was eine Übertragungssicherheit und Reichweite erhöht. Eine Ferritabschirmung mag an der Nahfeldantenne oder an dem Leiter in ihrer Umgebung angeordnet sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
1 zeigt eine Skizze eines Kochgeräts;
2 zeigt in Draufsicht ein mögliches Kochfeld eines Kochgeräts;
3 zeigt in Draufsicht noch ein mögliches Kochfeld eines Kochgeräts; und
4 zeigt in Draufsicht ein NFC-Modul eines Kochgeräts.
1 zeigt eine Skizze eines Kochgeräts 1 mit einem Kochfeld 2. Das Kochfeld 2 ist als ein Induktionskochfeld mit einem Feld aus matrixartig angeordnetem Induktionsspulen 3 ausgebildet. Das Kochfeld 2 ist mit einer Steuereinheit 4 verbunden, die z.B. als Recheneinheit einen Mikrocontroller 5 (alternativ oder zusätzlich z.B. einen ASIC, einen FPGA usw.) aufweist. Die Steuereinheit 4 mag insbesondere eine zentrale Steuereinheit zum Steuern des Kochgeräts 1 oder des Kochfelds 2 sein.
Die Kommunikation zwischen dem Kochfeld 2 und der Steuereinheit 4 erfolgt hier über eine Datenverbindung mit einem an das Kochfeld 2 angeschlossenen hausgerätespezifischen Bus (D-Bus) 7, welcher an seiner anderen Seite in eine Schnittstelle (D-Bus-Schnittstelle 8) mündet. Eine serielle UART("Universal Asynchronous Receiver Transmitter")-Schnittstelle des Mikrocontrollers 5 ist mit der D-Bus-Schnittstelle 8 über einen UART-zu-D-BUS-Konverter 9 verbunden. Der UART-zu-D-BUS-Konverter 9 ist hier als ein eigenständiges elektronisches Bauelement (z.B. als ein UART-Chip) ausgebildet, kann grundsätzlich aber auch als ein Funktionsblock des Mikrocontrollers 5 ausgebildet sein. Dieser Aufbau ermöglicht eine Steuerung der Induktionsspulen 3 durch die Steuereinheit 4, z.B. eine Einstellung von Leistungsstufen bestimmter Induktionsspulen 3.
Die Steuereinheit 4 ist ferner mit mehreren Nahfeldantennen 10 verbunden, von denen hier nur eine dargestellt ist. Die Verbindung geschieht über eine (Nahfeld-)Kommunikationselektronik 11, welche elektrische Signale von der Nahfeldantenne 10 aufnimmt und auswertet. Die Steuereinheit 4, insbesondere der Mikrocontroller 5, mag die Kommunikationselektronik 11 ansteuern, z.B. indem sie Register der Kommunikationselektronik 11 beschreibt und/oder ausliest. Die Kommunikationselektronik 11 mag z.B. zur Daten-Aufbereitung, beispielsweise in Bezug auf einen Datenempfang und ein Datenübertragungsprotokoll, ausgebildet sein.
Die Nahfeldantenne 10 und die (Nahfeld-)Kommunikationselektronik 11 können als getrennte Bauelemente ausgebildet sein oder eine Einheit ("Nahfeld-Kommunikationsmodul") bilden. Die Nahfeldantenne 10 und die Kommunikationselektronik 11 können entfernt von dem Kochfeld 2 verbaut sein. Bevorzugt befinden sie sich allerdings im Bauraum des Kochfeldes 2 oder Kochgeräts 1. Besonders bevorzugt für eine einfache Bedienbarkeit ist eine Positionierung zumindest der Nahfeldantenne 10 in der Umgebung des Kochfeldes 2 oder Kochgeräts 1.
Die gezeigten Komponenten 4 bis 11 können zumindest teilweise als nicht dem Kochfeld 2 zugehörige Komponenten vorliegen oder können zumindest teilweise in das Kochfeld 2 integriert sein.
Die Fähigkeit zur Nahfeldkommunikation mag fest in das Kochgerät 1 integriert sein oder mag nachträglich hinzugefügt werden, z.B. als Nachrüstsatz oder mittels einer Freischaltung.
Die Nahfeldkommunikation des Kochgeräts 1 erfolgt hier nach dem NFC-Standard, so dass die Nahfeldantenne 10 auch als NFC-Antenne, die Kommunikationselektronik 11 auch als NFC-Elektronik und das Nahfeld-Kommunikationsmodul 10, 11 auch als NFC-Modul bezeichnet werden können. Die Kommunikationselektronik 11 mag als ein Kommunikationschip vorliegen, die NFC-Elektronik dann z.B. als ein NFC-Chip.
Die Kommunikationselektronik 11 ist mit der Steuereinheit 4 über eine Datenverbindung 6, insbesondere einen Datenbus, verbunden, z.B. über einen parallelen Bus, einen I2C/IIC("Inter-Integrated Circuit")-Bus oder über einen SPI("Serial Peripheral Interface")-Bus. Von der Nahfeldantenne 10 empfangene Kommunikationsdaten (z.B. NFC-Daten) können somit durch die Kommunikationselektronik 11 ausgewertet und dann über die Datenverbindung 6 an die Steuereinheit 4 übertragen werden. Im umgekehrten Fall mag die Steuereinheit 4 Daten erzeugen, die über die Datenverbindung 6 an die Kommunikationselektronik 11 übertragen werden. Die Kommunikationselektronik 11 stellt diese Daten dann bei einer Abfrage bereit (passiver Kommunikationsbetrieb) oder mag gemäß dem verwendeten Kommunikationsstandard elektrische Signale zu Betrieb der Nahfeldantenne 10 erzeugen, welche dann drahtlos entsprechende Signale aussendet (aktiver Kommunikationsbetrieb).
Die Nahfeldkommunikation erfolgt drahtlos insbesondere bis zu einer Reichweite von zehn Zentimetern mit einem mobilen Kommunikationsgerät oder Nahfeldendgerät E, z.B. einem Smartphone oder Tablet, das zur drahtlosen Nahfeldkommunikation mit der Nahfeldantenne 10 eingerichtet ist, insbesondere ein NFC-taugliches Nahfeldendgerät E. Der NFC-Standard weist den Vorteil auf, dass er von einer großen Anzahl von mobilen Nahfeldendgeräten E unterstützt wird. Die Kommunikationsreichweite nach NFC ist auf maximal zehn Zentimeter beschränkt. So ist sichergestellt, dass eine Bedienung des Kochgeräts 1 durch das mobile Nahfeldendgerät E nur dann möglich ist, wenn sich das mobile Nahfeldendgerät E und damit der Gerätebediener in einem maximal zulässigen Abstand von maximal zehn Zentimetern von dem Kochgerät 1 befindet. Ein unbeabsichtigter Betrieb wird so ausgeschlossen.
In einem möglichen passiven Kommunikationsbetrieb wird die Nahfeld-Schnittstelle (insbesondere umfassend die Kommunikationselektronik 11) des Kochgeräts 1 über das elektromagnetische Feld des mobilen Nahfeldendgeräts E versorgt. Das Kochgerät 1 kommuniziert dann beispielsweise über eine sog. Lastmodulation. Das mobile Nahfeldendgerät E muss bei der passiven Nahfeldkommunikation die Kommunikation starten, das Kochgerät 1 kann hingegen nicht von sich aus beginnen, zu kommunizieren. Der Vorteil der passiven Kommunikation besteht darin, dass die dafür notwendige Kommunikationselektronik 11 einfacher gestaltet und deshalb sehr viel billiger ist als eine vollwertige Lesebzw. Reader-Kommunikationselektronik 11, welche selbst aktiv ein elektromagnetisches Kommunikationsfeld, insbesondere Funkfeld, erzeugen kann und z.B. in dem mobilen Nahfeldendgerät E verbaut ist.
In einem alternativ oder zusätzlich möglichen aktiven Kommunikationsbetrieb können elektrische Signale von der Kommunikationselektronik 11 auch an die Nahfeldantenne 10 zur aktiven Aussendung ausgegeben werden.
Das Kochgerät 1 mag also allgemein so ausgestaltet sein, dass es über eine drahtlose Nahfeldschnittstelle mit einem mobilen Nahfeldendgerät E kommunizieren kann, welches ebenfalls über eine drahtlose Nahfeldschnittstelle verfügt.
Das mobile Nahfeldendgerät E ist hier mit einer beispielsweise produktspezifischen odermarkenspezifischen Applikation (häufig auch als "App" bezeichnet) ausgestattet, über welche z.B. das Kochgerät 1, insbesondere dessen Kochfeld 2, bedient (z.B. Kochstufen festgesetzt), Parameter gelesen, gesetzt und/oder Kochzustände abgefragt werden können. Die Bedienung des Kochgeräts 1 geschieht insbesondere dadurch, dass das mobile Nahfeldendgerät E einen oder mehrere Befehle mittels Nahfeldkommunikation an das Kochgerät 1 überträgt. Die Befehle werden dort von der Steuereinheit 4 ausgewertet und, ggf. nach vorheriger Prüfung, z.B. auf Validität, umgesetzt.
Die App mag beispielsweise das Kochfeld 2 in Draufsicht schematisch abbilden. Dabei können z.B. die verschieden Kochgeschirre dargestellt werden, welche ausgewählt und für welche eine Kochstufe und/oder Kochdauer eingestellt werden können. Eine Erkennung der Kochgeschirre (z.B. bezüglich einer Form, Orientierung und Position) erfolgt im Kochgerät 1. Das Kochgerät 1, insbesondere das Kochfeld 2, mag diese Daten über seine Nahfeldantenne(n) 10 dem mobilen Nahfeldendgerät E aktiv oder passiv mitteilen.
Insbesondere solange sich kein mobiles Nahfeldendgerät E in der Nähe der Nahfeldantenne 10 befindet bzw. mit dieser gekoppelt ist, kann das Kochgerät 1 über ein darin integriertes Bedienfeld (o. Abb.) bedient werden. Es mag aber auch dann noch über das integrierte Bedienfeld bedient werden. Das Bedienfeld mag eine vollständige Funktionalität herkömmlicher Bedienfelder bieten oder mag eine im Vergleich dazu eingeschränkte Funktionalität bieten.
Es ist auch möglich, insbesondere bis auf einen aus Sicherheitsgründen vorhandenen einfachen Ausschalter ("Notausschalter"), ganz auf ein integriertes Bedienfeld zu verzichten und eine Bedienung des Kochfelds 2 vollständig auf das mobiles Nahfeldendgerät E auszulagern bzw. mittels des mobilen Nahfeldendgeräts E durchzuführen.
Abhängig von der Art des Kochgeräts 1, insbesondere des Kochfelds 2, bestehen unterschiedliche Möglichkeiten für einen Einbau bzw. für eine Anbringung der Nahfeldantenne 10.
2 zeigt in Draufsicht eine mögliche Ausgestaltung des Kochfelds 2. Das Kochfeld 2 weist oberseitig eine Kochfeldplatte 12 beispielsweise aus Glaskeramik auf.
Die hier rein beispielhaft acht Nahfeldantennen 10 können z.B. auf einer Unterseite der Kochfeldplatte 12 aufgeklebt sein. Sie sind hier an einem umlaufenden Randbereich 13 des Kochfelds 2 zwischen einem äußeren Rand 14 und einem Erwärmungsbereich 15 des Kochfelds 2 angeordnet. Genauer gesagt sind hier drei Nahfeldantennen 10 an jeweils gegenüberliegenden Längsabschnitten 13a des Randbereichs 13 und eine Nahfeldantenne 10 an jeweils gegenüberliegenden Querabschnitten 13b des Randbereichs 13 angeordnet. Sie sind also an unterschiedlichen Seiten 13a, 13b des Kochfelds 2 angeordnet. Die äußeren der drei Nahfeldantennen 10 der Längsabschnitte 13a ragen in einen jeweils benachbarten Querabschnitt 13a hinein. Ein solches Kochfeld 2 mag insbesondere zur Verwendung in einer Kochinsel geeignet sein, bei der das Kochfeld 2 von allen Seiten zugänglich ist, da das Kochfeld 2 dann auch von jeder Seite aus bedienbar ist.
Der Erwärmungsbereich 15 stellt diejenige Aufsatzfläche das, auf welcher Kochgeschirr erwärmt werden kann. Beispielsweise befinden sich die Induktionsspulen 3 in dem Erwärmungsbereich 15 unterhalb der Kochfeldplatte 12. Unterhalb des Randbereichs 13 befinden sich keine Induktionsspulen 3, so dass die Nahfeldantennen 10 auch nicht oder nur gering durch das von den Induktionsspulen 3 erzeugte Magnetfeld gestört werden. Eine weitere Verringerung einer solchen Störung mag durch das Vorsehen einer Abschirmung erreicht werden, z.B. aus Ferritmaterial. Falls anstelle der Induktionsspulen 3 wärmeabgebende Heizelemente verwendet werden, ist ebenfalls eine Anordnung neben diesen vorteilhaft, um einen Wärmeübertrag auf die Nahfeldantennen 10 zu vermeiden.
Von dem Erwärmungsbereich 15 ist ein Bedienbereich 16 ausgenommen, welcher z.B. als eine Kombination aus mindestens einem Anzeigeelement und Sensorelementen oder als ein berührempfindlicher Bildschirm ausgebildet sein kann und einer Bedienung des Kochgeräts 1 auch unabhängig von einem mobilen Nahfeldendgerät E dient.
Alternativ oder zusätzlich können die Nahfeldantennen 10 anstatt an einer Position unterhalb der Kochfeldplatte 12 und damit insbesondere innerhalb des Kochfelds 2 auch an einem Rahmen in einem Bauraum des Kochfelds 2 angeordnet sein, welcher Rahmen dann auch als Halterung für die Nahfeldantenne 10 dienen kann.
Zwischen einer Nahfeldantenne 10 und einer passenden (Nahfeld-)Antenne des mobilen Nahfeldendgerät E kann grundsätzlich jedes Medium bis auf metallische Materialien verwendet werden, da diese die Kommunikation stören können. Die Kochfeldplatte 12 aus Glaskeramik beispielsweise kann sich ohne Probleme zwischen den beiden Antennen befinden, da sie keine signifikante Signaldämpfung bewirkt.
Die Kommunikationselektronik 11 kann sich in unmittelbarer Umgebung zu der Nahfeldantenne 10 befinden, insbesondere mittels einer Ausbildung als ein Nahfeld-Kommunikationsmodul 10, 11. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Kommunikationselektronik 11 entfernt oder 'abgesetzt' von der Nahfeldantenne 10 angeordnet ist. Die Kommunikationselektronik 11 kann dabei insbesondere in kühlere Bereiche innerhalb des Kochfelds 2 oder Kochgeräts 1 ausgelagert werden. Dadurch kann die Kommunikationselektronik 11 besonders effektiv vor Überhitzung geschützt werden. Außerdem ist es so möglich, die Kommunikationselektronik 11 in einen Bereich zu verlagern, der vor dem magnetischen Feld der Induktionsspulen 3 geschützt ist. Dies verbessert eine Störunempfindlichkeit.
Bezogen auf die gängigen Abmessungen mobiler Nahfeldendgeräte E wie z.B. Smartphones und Tablets sollte ein Bereich, innerhalb dessen die Nahfeldantenne 10 zu positionieren ist, ungefähr eine Fläche von 4 cm × 10 cm aufweisen. Dies mag beispielsweise einer Breite des Randbereichs 13 zwischen dem äußeren Rand 14 und dem Erwärmungsbereich 15 von ca. 4 cm entsprechen. Die von der Nahfeldantenne 10 belegte Fläche mag kleiner sein, z.B. um eine Anordnung der Kommunikationselektronik 11 zu ermöglichen und/oder um ein Übersprechen zwischen zwei benachbarten Nahfeldantennen 10 zu verhindern.
Die Größe bzw. Fläche der Nahfeldantenne 10 wird vorzugsweise so gewählt, dass eine sichere Erkennung oder Kommunikation mit dem mobilen Nahfeldendgeräte E möglich ist. Um einen Datenübertragungsabstand von mehreren Zentimetern (z.B. von maximal zehn Zentimetern) ohne zusätzliche Signalverstärkung sicherzustellen, sollte die Nahfeldantenne 10 eine Größe ähnlich den Abmessungen der Antenne des mobilen Nahfeldendgeräts E (vorzugsweise sogar etwas kleiner) besitzen. Wird die Nahfeldantenne 10 der Kochmulde im Vergleich zu der Nahfeldantenne des mobilen Nahfeldendgeräte E zu groß gewählt (z.B. um einen Faktor von mindestens 2,5 größer), nimmt die gegenseitige Antennenkopplung ab und die Kommunikationsreichweite bzw. der Datenübertragungsabstand wird kleiner.
Sobald das mobile Nahfeldendgerät E in die Nähe (z.B. von maximal 10 Zentimetern im Falle einer NFC-Kommunikation) einer der Nahfeldantennen 10 kommt, kann eine Nahfeldkommunikation aufgebaut werden. Diese mag, insbesondere bei dem passiven Kommunikationsbetrieb, jedoch erst dann tatsächlich aufgebaut werden, wenn das Nahfeldendgerät E eine solche initiiert. Die Nutzung des mobilen Nahfeldendgeräts E, insbesondere der Aufbau der Kommunikation durch das mobile Nahfeldendgerät E, mag über eine spezifische App auf dem Nahfeldendgerät E erfolgen, z.B. mittels der bereits oben beschriebenen App.
Es ist, wie bereits oben beschrieben, möglich, jede Nahfeldantenne 10 mit einer eigenen Kommunikationselektronik 11 auszustatten und diese über die Steuereinheit 4 des Kochfelds 2 auszuwerten. Dabei sind vorzugsweise dauerhaft alle Nahfeldantennen 10 im Kochfeld 2 aktiv. Die Steuereinheit 4 steuert beispielsweise die Kommunikation und mag bestimmen, von welcher Nahfeldantenne 10 aus das Kochgerät 1, insbesondere das Kochfeld 2, bedient werden kann. Wird ein Kommunikationspartner erkannt, sperrt die Steuereinheit 4 die Bedienung von den anderen Nahfeldantennen 10 aus (z.B. durch Deaktivieren der Schnittstellen zwischen den zugehörigen Kommunikationselektroniken 11 und der Steuereinheit 4). Wird das so ausgewählte bzw. aktive mobile Nahfeldendgerät E aus dem Bereich der damit gekoppelten Nahfeldantenne 10 entfernt, haben wieder alle Nahfeldantennen 10, z.B. mittels eines Polling-Verfahrens, die Möglichkeit, mit der Steuereinheit 4 in Verbindung zu treten. Diese Möglichkeit beschreibt also einen möglichen Fall, dass das Kochgerät 1, insbesondere deren Steuereinheit 4, dazu eingerichtet ist, das Kochgerät 1 abhängig von einer mit dem mindestens einen mobilen Nahfeldendgerät E zusammenhängenden Bedingung zu steuern, insbesondere gemäß mindestens einem von dem dazu freigeschalteten mobilen Nahfeldendgerät E empfangenen Befehl. Diese Bedingung ist hier der Zeitrang (auch als Priorität oder Seniorität bezeichenbar) der Kopplung oder Synchronisation des mobilen Nahfeldendgeräts E mit einer Nahfeldantenne 10. In anderen Worten wird nur dasjenige Nahfeldendgerät E aus einer Gruppe von Nahfeldendgeräten E das Kochgerät 1 steuern können, welches zuerst mit dem Kochgerät 1 über eine Nahfeldkommunikation koppeln konnte, z.B. sich als erstes mit dem Kochgerät 1 synchronisieren konnte. Ist nur ein Nahfeldendgerät E vorhanden, kann dieses das Kochgerät 1 steuern. Die Steuereinheit 4 mag also prüfen, ob bereits ein anderes mobiles Nahfeldendgerät E das Recht zur Bedienung besitzt. Ist dies nicht der Fall, mag das Bedienrecht an das aktuell anfragende mobile Nahfeldendgerät E vergeben werden. Ansonsten mag z.B. einfach nur eine Statusinformation ausgegeben werden, dass keine Bedienberechtigung vergeben werden konnte und nur aktuelle Geräteparameter wie Kochzustände und/oder Statusmeldungen abgefragt werden können.
In einer zweiten Variante können alle Nahfeldantennen 10 eine Kommunikation zu einem mobilen Nahfeldendgerät E aufbauen, wobei die Steuereinheit 4 allerdings nur einem mobilen Nahfeldendgerät E die Bedienung des Kochgeräts 1 erlaubt. Alle anderen mobilen Nahfeldendgeräte E können nur Geräteparameter wie Kochzustände und/oder Statusinformationen abfragen, d.h., dass sie nur passive Kommunikationspartner sind. Auch hier kann bei mehreren Nahfeldantennen 10 mit einer jeweils eigens zugehörigen Kommunikationselektronik 11 die Steuereinheit 4 als Master genutzt werden, welche z.B. die Kommunikation und die Kommunikationsreihenfolge anhand des Zeitrangs der Kommunikation von mehreren mobilen Nahfeldendgeräten E steuert.
Es ist eine Weiterbildung, dass (z.B. als eine Kindersicherung) nur ein oder mehrere vorbestimmte, eindeutig identifizierbare Nahfeldendgeräte E eine Freigabe zur Bedienung erhalten (z.B. die Smartphone von Erwachsenen im Haushalt wie Eltern oder Großeltern). Die Bedingung zur Bedienung des Kochgeräts 1 mittels eines Befehls eines Nahfeldendgeräts E besteht hier also in einer Identifikation des Nahfeldendgeräts E, z.B. über eine Kennung oder ID.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass jedes Nahfeldendgerät E, das einen bestimmten Befehl sendet, das Kochgerät 1 mittels dieses Befehls steuern kann. Die Bedingung ist dann die Art des mindestens einen Befehls. Ein solcher Befehl mag beispielsweise der Befehl "Not-Aus" sein, mittels dessen das Kochfeld 2 oder das ganze Kochgerät 1 ausgeschaltet werden. So kann auch von einem eigentlich nicht zur Bedienung zugelassenen Nahfeldendgerät E eine Sicherheitsabschaltung veranlasst werden, was eine Betriebssicherheit erhöht.
Es ist eine weitere Möglichkeit einer Ausgestaltung, dass nur eine Kommunikationselektronik 11 für mehrere Nahfeldantennen 10 vorhanden ist. Die Nahfeldantennen 10 mögen dann mit einem z.B. abgesetzten Multiplexer (o. Abb.) verbunden sein, welcher an die Steuereinheit 4 bzw. deren Mikrocontroller 5 angeschlossen ist. Die Nutzung des Multiplexers verhindert, dass sich die Nahfeldantennen 10 gegenseitig stören. Um einen solchen Antennenmultiplex-Betrieb zu realisieren, sind Multiplexer für den HF-Bereich bevorzugt.
Das Umschalten der Nahfeldantennen 10 wird von der Steuereinheit 4 aus gesteuert. Dabei ist beispielsweise eine Reihenfolge einstellbar, mit der die Nahfeldantennen 10 aktiviert werden und wieder abgeschaltet werden. Dies mag beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Nahfeldantennen 10 abwechselnd über den Multiplexer mit der Kommunikationselektronik 11 verbunden werden. Dies geschieht so lange, bis eine Nahfeldkommunikation zwischen dem Kochgerät 1 und einem mobilen Nahfeldendgerät E aufgebaut worden ist. Auch hier mag der Kommunikationsbetrieb für die anderen Nahfeldantennen 10 erst dann wieder freigegeben werden, wenn dies von dem mobilen Nahfeldendgerät E erlaubt wird oder sich das mobile Nahfeldendgerät E außerhalb der Kommunikationsreichweite befindet und die Kommunikation dadurch abreißt. Sind der gleichzeitige Betrieb und damit zumindest das Abfragen von Statusinformationen, Kochzuständen usw. durch mehrere mobile Nahfeldendgeräten E wünschenswert, mag der Multiplexer die Nahfeldantennen 10 beispielsweise in kurzen Abständen (z.B. alle 500 ms) an die Kommunikationselektronik 11 und damit auch an die zentrale Steuereinheit 4 anschließen. Die Steuereinheit 4 mag dabei z.B. bestimmen, wann und in welcher Reihenfolge das Anschließen geschieht. Solange eine aktive Kommunikation läuft, d.h. gerade eine Nachricht empfangen und/oder gesendet wird, erfolgt keine Umschaltung auf eine andere Nahfeldantenne 10, damit keine Daten verloren gehen können.
Es ist auch möglich, mit mehreren Multiplexern eine Art Schaltungsmatrix zur Anschaltung von mehreren, aber nicht gleichzeitig allen Nahfeldantennen 10 zu realisieren, was insbesondere dann vorteilhaft sein mag, wenn eine größere Anzahl von Nahfeldantennen 10 im Kochgerät 1 verbaut wird. Auch in diesem Kommunikationsszenario können also jeweils eine oder mehrere Nahfeldantennen 10 im Kochgerät 1 aktiviert werden.
Um auszuschließen, dass an einer Nahfeldantenne 10 zwei mobile Nahfeldendgeräte E gleichzeitig erkannt werden, mag ein sog. Antikollisionverfahren implementiert sein, welches in einem Kommunikationsbereich einer Nahfeldantenne 10 immer nur einen Nahfeldendgerät E zulässt. Antikollisionsverfahren sind grundsätzlich auch für die Nahfeldkommunikation bekannt und mögen z.B. in Nahfeldendgeräten E implementiert sein.
3 zeigt in Draufsicht eine weitere mögliche Ausgestaltung des Kochfelds 2. Dabei befinden sich nun die Nahfeldantennen 10 an einem frontseitigen Längsabschnitt 13a des Randbereichs 13. Dies ist beispielsweise vorteilhaft für ein Kochfeld 2, das zum Einbau in eine Küchenzeile vorgesehen ist. Eine Bedienung über das mobile Nahfeldendgerät E ist sowohl für Links- als auch für Rechtshänder möglich. Ansonsten können die Nahfeldantennen 10 analog zu den in Bezug auf 2 beschriebenen Varianten verwendet werden.
Es hat sich gezeigt, dass mehrere kleinere Nahfeldantennen 10, wie abgebildet, eine sicherere Kommunikation gewährleisten als eine Nahfeldantenne, die sich über den ganzen frontseitigen Längsabschnitt 13a erstreckt, da die Kopplung mit einem mobile Nahfeldendgerät E mit steigender Antennengröße schlechter wird. Die bevorzugte Fläche bzw. Antennenfläche oder Größe einer Nahfeldantenne 10 in dem Kochgerät 1 liegt zwischen 10 cm² und 20 cm². Insbesondere in Bezug auf eine Übertragungssicherheit und eine praktische Positionierbarkeit wird eine Antennenfläche von ungefähr 15 cm² bevorzugt.
Um insbesondere in dem passiven Kommunikationsbetrieb mit einem typischerweise leistungsbegrenzten RF-Feld des mobilen Nahfeldendgeräts E auszukommen und um eine sichere Kommunikation über mehrere (maximal zehn) Zentimeter Abstand unabhängig vom Einbauort der Nahfeldantenne im mobilen Kommunikationsgerät E sicherstellen zu können, ist ein auf ein Kochgerät 1 abgestimmter Aufbau der Nahfeldantenne 10 notwendig.
4 zeigt in Draufsicht eine mögliche konkrete Ausgestaltung eines NFC-Moduls 10, 11 des Kochfelds 1. Die Nahfeldantenne 10 und die dazugehörige Nahfeldkommunikationselektronik 11 können, wenn es der Bauraum in dem Kochgerät 1 zulässt, auf einem gemeinsamen Substrat S, z.B. auf einer gemeinsamen Platine, angeordnet sein.
Da das Kochgerät 1 im passiven Kommunikationsbetrieb keinerlei Einfluss auf die Sendeleistung des aktiven Nahfeldkommunikationspartners, nämlich des Nahfeldendgeräts E, hat, ist eine optimierte Reichweitenabstimmung nur durch eine auf die Anwendung (hier das Kochgerät 1 oder Kochfeld 2) abgestimmtes Antennendesign zu erreichen.
Für eine sichere drahtlose Nahfelddatenübertragung zwischen dem mobilen Nahfeldendgeräts E und dem Kochgerät 1 ist es vorteilhaft, dass beide Nahfeldantennen 10 eine gewisse Überdeckung aufweisen. Aufgrund dieser Tatsache lässt sich die Größe der Nahfeldantenne 10 bereits einschränken. Mobile Nahfeldendgeräte E weisen derzeitig, resultierend aus den Abmessungen der gängigen Smartphones und Tablets, eine ungefähre Antennenfläche zwischen 40 cm² und 60 cm² auf. Folglich sollte die drahtlose Nahfeldantenne 10 des Kochgeräts 1 eine ähnliche Dimension aufweisen, vorzugsweise sogar kleiner sein. Messungen und Berechnungen haben gezeigt, dass bei einer zu groß gewählten Antennenfläche der Nahfeldantenne 10 die Kopplung wieder abnimmt und die Reichweite dadurch geringer wird. Grund dafür ist die geringe Überlappung zwischen den beiden Antennen und damit verbunden der abnehmende Kopplungsfaktor zwischen den Antennen (die sich wie ein luftgekoppelter Trafo verhalten).
Stark vereinfacht gilt zudem, dass der gewünschte Sendeabstand ungefähr einem Radius der Nahfeldantenne 10 entspricht. Für das Kochfeld 2 haben sich Antennenradien (bei runden Nahfeldantenne) von ca. drei bis sechs Zentimetern als besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine sichere Kommunikation und einen geringen Bauraum herausgestellt. Bei rechteckigen Nahfeldantennen 10 haben sich, wie gezeigt, eine Länge von A = 7 cm ± 2 cm und eine Breite von B = 4 cm ± 1 cm als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die maximale Übertragungsdistanz zwischen den beiden Nahfeldantennen kann dann insbesondere ungefähr 5 bis 7,5 cm betragen. Dies ist ausreichend, um das Nahfeld-Kommunikationsmodul 10, 11 in dem Kochgerät 1 zu integrieren oder z.B. unter der Kochfeldplatte 12 einzubauen. Soll die Nahfeldantenne 10 in einem größeren Abstand abgesetzt von der Nahfeldkommunikationselektronik 11 betrieben werden, kann es vorteilhaft sein, eine asymmetrische Nahfeldantenne 10 zu verwenden. Diese ergibt den Vorteil, dass eine einfachere Verbindung zwischen der Nahfeldantenne 10 und der Nahfeldkommunikationselektronik 11 möglich ist, z.B. über ein Koaxialkabel.
Eine Zahl von Windungen W der Nahfeldantenne 10 im Kochgerät 1 und im speziellen in dem Kochfeld 2 ist vorzugsweise in etwa so bemessen, dass sie eine Induktivität zwischen 0,2 bis 3,5 µH aufweist. Kleinere oder größere Werte können zu schwierigen Anpassungen mit u.U. problematischen Kondensatorgrößen führen. Für eine erste Abschätzung der Induktivität kann folgende Formel dienen: L ≈ 0,2∙I∙(ln( I / D) – α)·N^1,8
mit einer Leiterlänge I, einem Leiterdurchmesser D, einem Formfaktor α von 1,07 für runde Antennen und von 1,54 für eckige Antennen, einer Windungszahl N und einer Antennen-Induktivität L.
Daraus folgt, dass die Zahl der Windungen für die Nahfeldantenne 10 in dem Kochgerät 1 vorzugsweise zwischen eins und zehn liegt, insbesondere zwischen zwei und sechs. Die Leiterbahnen T der Nahfeldantenne 10 werden ausreichend breit gewählt, insbesondere mit einer Breite von mehr als 0,5 mm. Die Abstände zwischen den Leiterbahnen T sollten auch genügend groß (insbesondere größer als 0,5 mm) sein, damit eine kapazitive Kopplung zwischen den Windungen W gering bleibt.
Um die Nahfeldantenne 10 vor elektrischen Einkopplungen in dem Kochgerät 1 zu schützen, ohne das magnetische Verhalten der Nahfeldantenne 10 negativ zu beeinflussen, ist die gesamte Nahfeldantenne 10 an ihrer Unterseite mit einer Abschirmung bzw. mit einem Schirm verbunden, welche(r) auf Massepotential liegt. Gerade im Fall von Induktionskochfeldern 2 ist die Schirmung der Nahfeldantenne 10 aufgrund möglicher Einkopplungen vorteilhaft. Das Ende der Abschirmung sollte offen sein, damit sich keine geschlossene Leiterschleife bildet, in der Wirbelströme induziert werden könnten.
Sollten sich Metallflächen oder elektrisch leitende Flächen in der Nähe der Nahfeldantenne 10 nicht vermeiden lassen, können diese oder kann die Nahfeldantenne 10 durch Ferritmaterial abgeschirmt werden. In Ferritmaterial bildet sich kein Wirbelstrom aus, weil es den elektrischen Strom zu schlecht leitet. Hinter dem Ferritmaterial liegende Metallflächen werden so gegen das Magnetfeld geschirmt. Die Fläche des Ferritmaterials darf nicht zu klein sein, da sonst eine Schirmwirkung nicht ausreicht. Die Fläche des Ferritmaterials darf aber auch nicht zu groß sein, da sonst die Schirmung zu stark ist und Feldlinien zu stark in eine Ebene der Nahfeldantenne 10 und des Ferritmaterials gebündelt werden. Als günstige Dimensionierung hat sich bei Nahfeldantennen 10 wie oben beschrieben eine Überlappung der Nahfeldantennen 10 um ca. 5 mm erwiesen.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So mag das Kochfeld 2 auch direkt mit der Steuereinheit 4 verbunden sein, also keinen Konverter wie den UART-zu-D-BUS-Konverter 9 benötigen. Das Kochfeld 2 und die Steuereinheit 4 mögen dann z.B. passende Schnittstellen aufweisen, welche gleiche Kommunikationsprotokolle verwenden.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Kochgerät
2: Kochfeld
3: Induktionsspule
4: Steuereinheit
5: Mikrocontroller
6: Datenverbindung
7: D-Bus
8: D-Bus-Schnittstelle
9: UART-zu-D-BUS-Konverter
10: Nahfeldantenne
11: Kommunikationselektronik
12: Kochfeldplatte
13: Umlaufender Randbereich
13a: Längsabschnitt des Randbereichs
13b: Querabschnitt des Randbereichs
14: Äußerer Rand des Kochfelds
15: Erwärmungsbereich
16: Bedienbereich
A: Länge der Nahfeldantenne
B: Breite der Nahfeldantenne
E: mobiles Nahfeldendgerät
S: Substrat
T: Leiterbahn
W: Windungszahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012210855 A1 [0002]

Claims

Kochgerät (1), aufweisend ein Kochfeld (2) und mehrere mit einer Steuereinheit (4) verbundene Nahfeldantennen (10), die mit einem jeweiligen mobilen Nahfeldendgerät (E) drahtlos koppelbar sind, welche Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, das Kochgerät (1) gemäß mindestens einem Befehl mindestens eines damit gekoppelten mobilen Nahfeldendgeräts (E) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, das Kochgerät (1) gemäß dem mindestens einen Befehl abhängig von einer Bedingung zu steuern.
Kochgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung einen Zeitrang einer Ankopplung des mobilen Nahfeldendgeräts (E) an eine zugehörige Nahfeldantenne (10) umfasst.
Kochgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung eine Identifikation des mobilen Nahfeldendgeräts (E) umfasst.
Kochgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung eine Art des mindestens einen Befehls umfasst.
Kochgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, – das Kochgerät (1) gemäß dem mindestens einen Befehl eines mobilen Nahfeldendgeräts (E), welche die mindestens eine Bedingung erfüllt, zu steuern und – Betriebsparameter des Kochgeräts (1) an zumindest einen Teil der angekoppelten mobilen Nahfeldendgeräte (E) auszugeben.
Kochgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nahfeldantenne (10) eine eigene Kommunikationselektronik (11) zugeordnet ist.
Kochgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Nahfeldantennen (10) einer gemeinsamen Kommunikationselektronik (11) zugeordnet sind und in einem zeitlichen Multiplexbetrieb mit der gemeinsamen Kommunikationselektronik (11) koppelbar sind.
Kochgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Nahfeldantennen (10) an unterschiedlichen Seiten (13a, 13b) aufweist.
Kochgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nahfeldantennen (10) NFC-Antennen sind und die Nahfeldendgeräte (E) NFC-fähig sind.
Kochgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine mit den Nahfeldantennen (10) gekoppelte Kommunikationselektronik (11) von den Nahfeldantennen abgesetzt (10) angeordnet ist, insbesondere in einem thermisch und/oder strahlungstechnisch weniger belasteten Bereich des Kochgerät (1) als die Nahfeldantennen (10).
Kochgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) dazu eingerichtet ist, mindestens ein Heizelement (3) des mindestens einen Kochgeräts (1) gemäß dem mindestens einen Befehl zu steuern.
Kochgerät (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kochgerät (1) ein Induktionskochgerät (1) ist und mindestens ein Heizelement (3) als mindestens eine Induktionsspule ausgebildet ist.
Kochgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Nahfeldantennen (10) mittels eines Ferritmaterials abgeschirmt ist.