DE102017100726A1

DE102017100726A1 - Heater for an induction hob, induction hob with a glass sheet and a heater, and method of operating a heater

Info

Publication number: DE102017100726A1
Application number: DE102017100726.1A
Authority: DE
Inventors: Volker Ennen; Thomas Metz; Maxim Schönbeck
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-07-19

Abstract

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft eine Heizvorrichtung (105) für ein Induktionskochfeld (100). Die Heizvorrichtung (105) umfasst zumindest einen Induktor (120) und eine mit dem Induktor (120) gekoppelte Schwingungsaufnehmereinrichtung (125), die dazu ausgebildet ist, um ein Schwingungssignal (130) bereitzustellen, das zumindest eine an dem Induktor (120) des Induktionskochfelds (100) gemessene Schwingung repräsentiert, die durch ein siedendes Fluid (115) verursacht wird oder wurde.The approach presented here relates to a heating device (105) for an induction hob (100). The heating device (105) comprises at least one inductor (120) and a vibration pickup device (125) coupled to the inductor (120) and configured to provide a vibration signal (130) that is at least one of the inductor (120) of the induction hob (100) represents measured vibration caused or caused by a boiling fluid (115).

Description

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft eine Heizvorrichtung für ein Induktionskochfeld, ein Induktionskochfeld mit einer Glasscheibe und einer Heizvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Heizvorrichtung.The approach presented here relates to a heating device for an induction hob, an induction hob with a glass pane and a heating device and a method for operating a heating device.

Um siedendes oder kochendes Wasser in einem Garbehälter zu erkennen, nutzen Induktionskochfelder an einer Glasscheibe des Induktionskochfelds befestigte Infrarotsensoren, die eine Garbehälterbodentemperatur der Garbehälter messen und/oder Schwingungssensoren, die eine Schwingung zwischen dem Garbehälter und der Glasscheibe messen.In order to detect boiling or boiling water in a cooking vessel, induction hobs utilize infrared sensors mounted on a glass panel of the induction hob which measure a cooking-tray bottom temperature of the cooking vessels and / or vibration sensors that measure vibration between the cooking vessel and the glass pane.

Die EP 2 801 884 A2 beschreibt ein Kochfeld mit zwei oder mehr Sensoren zur Erfassung einer sich im Kochfeld ausbreitenden Welle. Die Sensoren sind mit einer Kochfeldsteuerung verbunden, die zum Auffinden eines für einen Kochvorgang an einer Stelle des Kochfelds kennzeichnenden Signalverlaufs Signale von den mindestens zwei Sensoren in einem signalverarbeitenden Prozess verknüpf. Eine Auswertung erfolgt mittels der zumindest zwei Sensoren an unterschiedlichen Stellen über Laufzeitunterschiede.The EP 2 801 884 A2 describes a hob with two or more sensors for detecting a propagating in the hob shaft. The sensors are connected to a cooktop controller which, for locating a waveform indicative of a cooking operation at a location of the cooktop, associates signals from the at least two sensors in a signal processing process. An evaluation is carried out by means of the at least two sensors at different locations over runtime differences.

Dem hier vorgestellten Ansatz liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Heizvorrichtung für ein Induktionskochfeld, ein Induktionskochfeld mit einer Glasscheibe und einer verbesserten Heizvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer verbesserten Heizvorrichtung zu schaffen.The approach presented here is based on the object of providing an improved induction hob induction cooking hob with a glass pane and improved heating device, and a method of operating an improved heating device.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Heizvorrichtung für ein Induktionskochfeld, ferner ein Induktionskochfeld mit einer Glasscheibe und einer Heizvorrichtung und schließlich ein Verfahren zum Betreiben einer Heizvorrichtung mit den Merkmalen bzw. Schritten der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Ansatzes ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by a heating device for an induction hob, furthermore an induction hob with a glass pane and a heating device, and finally a method for operating a heating device having the features or steps of the main claims. Advantageous embodiments and further developments of the approach will become apparent from the following subclaims.

Die mit dem hier vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein siedendes oder kochendes Fluid in einem Garbehälter auf einem Induktionskochfeld schnell und verlässlich erkannt wird und dabei eindeutig einer Kochstelle auf dem Induktionskochfeld zugeordnet werden kann.The achievable with the approach presented here are that a boiling or boiling fluid is detected quickly and reliably in a cooking container on an induction hob and can be clearly assigned to a hotplate on the induction hob.

Eine Heizvorrichtung für ein Induktionskochfeld umfasst zumindest einen Induktor und eine mit dem Induktor gekoppelte Schwingungsaufnehmereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, um ein Schwingungssignal bereitzustellen, das zumindest eine an dem Induktor des Induktionskochfelds gemessene Schwingung repräsentiert, die durch ein siedendes Fluid verursacht wird oder wurde. Bei der gemessenen Schwingung kann es sich um eine geänderte Schwingung handeln, die charakteristischerweise zwischen einer Glasscheibe des Induktionskochfelds und einem auf der Glasscheibe angeordneten Garbehälter auftritt, wenn ein in dem Garbehälter aufgenommenes Fluid siedet. Eine solche Schwingung kann innerhalb eines Frequenzbands von 1500 bis 5000 Hz angeordnet sein.An induction cooktop heating apparatus includes at least one inductor and a vibration pickup device coupled to the inductor configured to provide a vibration signal representing at least one vibration measured at the inductor of the induction cooktop caused by a boiling fluid. The measured vibration may be a modified vibration that characteristically occurs between a glass sheet of the induction hob and a cooking container disposed on the glass when a fluid received in the cooking container is boiling. Such a vibration may be arranged within a frequency band of 1500 to 5000 Hz.

Eine hier vorgestellte Heizvorrichtung kann somit vorteilhafterweise durch das Schwingungssignal ein in dem Garbehälter siedendes Fluid identifizieren. Eine Anordnung der Schwingungsaufnehmereinrichtung an dem Induktor, und somit entfernt von der Glasscheibe, ermöglicht hierbei verlässliche und lineare Messwerte, die einer im Bereich der Heizvorrichtung angeordneten Kochstelle des Induktionskochfelds zuordenbar sind.A heating device presented here can thus advantageously identify a fluid boiling in the cooking container by the vibration signal. An arrangement of the vibration pickup device on the inductor, and thus away from the glass pane, thereby enables reliable and linear measured values, which can be assigned to a hotplate of the induction hob arranged in the region of the heating device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Heizvorrichtung eine Erkennungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, um unter Verwendung zumindest des Schwingungssignals ein Erkennungssignal auszugeben, das ein Erkennen des siedenden Fluids repräsentiert. Das Erkennungssignal kann weiterhin beispielsweise ein selbstständiges Regeln einer oder mehrerer Funktionen des Induktionskochfelds bewirken. Wenn das Erkennungssignal beispielsweise dazu ausgebildet ist, um eine Leistung der Heizvorrichtung herunterzuregeln, kann dies ein Überkochen des Fluids aus dem Garbehälter verhindern.According to an advantageous embodiment, the heating device may comprise a detection device, which is designed to output, using at least the vibration signal, a detection signal representing a detection of the boiling fluid. The detection signal can furthermore, for example, bring about independent regulation of one or more functions of the induction hob. For example, if the detection signal is configured to control down a heater's power, this may prevent overcooking of the fluid from the cooking container.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Heizvorrichtung eine Leistungsregeleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, um eine Leistung des Induktors unter Verwendung des Erkennungssignals zu regeln. Auf diese Weise kann die Leistung beispielsweise reduziert werden, wenn das Schwingungssignal anzeigt, das das unter Verwendung des Induktors erhitzte Fluid siedet.According to one embodiment, the heating device comprises a power control device, which is designed to regulate a power of the inductor using the detection signal. In this way, the power can be reduced, for example, when displaying the vibration signal that boils the fluid heated using the inductor.

Die Schwingungsaufnehmereinrichtung kann zumindest einen Schwingungssensor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, um ein Geräusch an einer Spule und/oder einem Ferrit des Induktors zu sensieren, um das Schwingungssignal bereitzustellen. Bei dem zu sensieren Geräusch kann es sich um ein Geräusch handeln, das charakteristischerweise an dem Induktor messbar ist, wenn das Fluid in dem Garbehälter siedet oder den Siedepunkt erreicht.The vibration pickup device may include at least one vibration sensor configured to sense a noise on a coil and / or a ferrite of the inductor to provide the vibration signal. The noise to be sensed may be a noise that is characteristically measurable on the inductor as the fluid boils in the cooking vessel or reaches the boiling point.

Die Schwingungsaufnehmereinrichtung kann zusätzlich oder alternativ zumindest einen Beschleunigungssensor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, um eine Beschleunigung an einer Spule und/oder einem Ferrit des Induktors zu sensieren, um das Schwingungssignal bereitzustellen. Bei der Beschleunigung kann es sich um eine Beschleunigung handeln, die charakteristischerweise durch ein Ändern einer dynamischen Masse des Fluids an dem Induktor messbar ist, wenn das Fluid in dem Garbehälter siedet oder den Siedepunkt erreicht. Um keinem starken Magnetfeld ausgesetzt zu sein, kann der Beschleunigungssensor hierbei vorteilhafterweise an dem Ferrit des Induktors angeordnet sein, das Magnetfeld ist hier schwach, da sich magnetische Feldlinien in dem Ferrit konzentrieren.The vibration pickup device may additionally or alternatively include at least one acceleration sensor configured to sense an acceleration on a coil and / or a ferrite of the inductor to provide the vibration signal. The acceleration may be an acceleration that is characteristically characterized by a Changing a dynamic mass of the fluid is measurable at the inductor, when the fluid boils in the cooking container or reaches the boiling point. In order not to be exposed to a strong magnetic field, the acceleration sensor can advantageously be arranged on the ferrite of the inductor, the magnetic field is weak here, since magnetic field lines are concentrated in the ferrite.

Wenn die Heizvorrichtung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zusätzlich oder alternativ zumindest einen Ferritring aufweist, der zwischen einer Glasscheibe des Induktionskochfelds und dem Induktor angeordnet ist, kann dies einen Temperaturkontroll-Sensor an der Glasscheibe des Induktionskochfelds gegen magnetische Feldlinien abschirmen. Der Ferritring kann hierbei in einer Mitte der Spule des Induktors angebracht sein.According to an advantageous embodiment, if the heating device additionally or alternatively has at least one ferrite ring which is arranged between a glass pane of the induction hob and the inductor, this can shield a temperature control sensor on the glass pane of the induction hob against magnetic field lines. The ferrite ring may in this case be mounted in a center of the coil of the inductor.

Die Heizvorrichtung kann zumindest einen weiteren Induktor und eine mit dem weiteren Induktor gekoppelte weitere Schwingungsaufnehmereinrichtung umfassen. Die weitere Schwingungsaufnehmereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, um ein weiteres Schwingungssignal bereitzustellen, das zumindest eine an dem weiteren Induktor des Induktionskochfelds messbare und durch das siedende Fluid verursachbare weitere Schwingung repräsentiert. Indem mehrere Induktoren eines einzigen Induktionskochfelds mit einer entsprechenden Schwingungsaufnehmereinrichtung ausgestattet sind, kann das Sieden des Fluids mit höherer Genauigkeit bestimmt werden.The heating device may comprise at least one further inductor and a further vibration pickup device coupled to the further inductor. The further vibration pickup device can be designed to provide a further vibration signal which represents at least one further oscillation measurable at the further inductor of the induction hob and caused by the boiling fluid. By having a plurality of inductors of a single induction hob equipped with a corresponding vibration pickup device, the boiling of the fluid can be determined with higher accuracy.

Ein Induktionskochfeld weist zumindest eine Glasscheibe und eine der vorgestellten Heizvorrichtungen auf. Ein hier vorgestelltes Induktionskochfeld kann als Ersatz für bekannte Induktionskochfelder dienen, wobei das vorgestellte Induktionskochfeld durch die Heizvorrichtung die bereits beschriebenen Vorteile realisiert.An induction hob has at least one glass pane and one of the presented heaters. An induction hob presented here can serve as a substitute for known induction hobs, the presented induction hob realizing the advantages already described by the heating device.

Ein Verfahren zum Betreiben einer der vorgestellten Heizvorrichtungen umfasst zumindest einen Schritt des Bereitstellens und einen Schritt des Ausgebens. Im Schritt des Bereitstellens wird zumindest ein Schwingungssignal bereitgestellt, das zumindest eine durch eine Schwingungsaufnehmereinrichtung an einem Induktor des Induktionskochfelds gemessene Schwingung repräsentiert, die durch ein siedendes Fluid verursacht wird oder wurde. Im Schritt des Ausgebens wird unter Verwendung zumindest des Schwingungssignals ein Erkennungssignal ausgegeben, das ein Erkennen des siedenden Fluids repräsentiert.A method for operating one of the presented heating devices comprises at least one providing step and one outputting step. In the step of providing, at least one vibration signal is provided which represents at least one vibration measured by a vibration pickup device on an inductor of the induction hob, which is or has been caused by a boiling fluid. In the step of outputting, using at least the vibration signal, a detection signal representing detection of the boiling fluid is output.

Dieses Verfahren kann unter Verwendung der zuvor vorgestellten Heizvorrichtung ausführbar sein. Auch durch ein solches Verfahren können die bereits beschriebenen Vorteile der Heizvorrichtung technisch einfach und kostengünstig realisiert werden. This method may be practicable using the heater previously presented. Even by such a method, the already described advantages of the heater can be realized technically simple and inexpensive.

Ausführungsbeispiele des Ansatzes sind in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen

1 bis 3 eine schematische Querschnittdarstellung eines Induktionskochfelds mit einer Glasscheibe und einer Heizvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 ein Kräftediagramm wirkender Kräfte an einem Garbehälterboden eines Garbehälters über einer Zeit gemäß einem Ausführungsbispiel; und
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Heizvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Embodiments of the approach are shown purely schematically in the drawings and will be described in more detail below. Show it

1 to 3 a schematic cross-sectional view of an induction hob with a glass and a heater according to an embodiment;
4 a force diagram of forces acting on a cooking container bottom of a cooking vessel over a time according to an embodiment example; and
5 a flowchart of a method for operating a heating device according to an embodiment.

1 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung eines Induktionskochfelds 100 mit einer Glasscheibe 102 und einer Heizvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Auf der Glasscheibe 102 des Induktionskochfelds 100 steht gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Garbehälter 110, in dem ein siedendes Fluid 115 aufgenommen ist. Die Glasscheibe 102 ist dabei zwischen dem Garbehälter 110 und der Heizvorrichtung 105 des Induktionskochfelds 100 angeordnet. 1 shows a schematic cross-sectional view of an induction hob 100 with a glass pane 102 and a heater 105 according to an embodiment. On the glass 102 of the induction hob 100 is according to this embodiment, a cooking container 110 in which a boiling fluid 115 is included. The glass pane 102 is between the cooking container 110 and the heater 105 of the induction hob 100 arranged.

Die Heizvorrichtung 105 umfasst zumindest einen Induktor 120 und eine mit dem Induktor 120 gekoppelte Schwingungsaufnehmereinrichtung 125. Die Schwingungsaufnehmereinrichtung 125 ist dazu ausgebildet ist, um ein Schwingungssignal 130 bereitzustellen, das zumindest eine an dem Induktor 120 des Induktionskochfelds 100 gemessene Schwingung repräsentiert, die durch das siedende Fluid 115 verursacht wird oder wurde. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel repräsentiert die Schwingung eine zwischen dem Garbehälter 110 und der Glasscheibe 102 durch das siedende Fluid 115 verursachte Schwingung, die auf den Induktor 120 übertragen wird.The heater 105 includes at least one inductor 120 and a vibration pickup device coupled to the inductor 120 125 , The vibration pickup device 125 is configured to provide a vibration signal 130 that is at least one of the inductor 120 of the induction hob 100 measured vibration represented by the boiling fluid 115 is or has been caused. According to this embodiment, the vibration represents one between the cooking container 110 and the glass pane 102 through the boiling fluid 115 caused vibration on the inductor 120 is transmitted.

Optional weist die Heizvorrichtung 105 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weiterhin eine Erkennungseinrichtung 132 auf, die dazu ausgebildet ist, um unter Verwendung zumindest des Schwingungssignals 130 ein Erkennungssignal 133 auszugeben, das ein Erkennen des siedenden Fluids 115 repräsentiert. Das Erkennungssignal 133 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um eine Leistung der Heizvorrichtung 105, beispielsweise eine Leistung des Induktors 120 oder mehrerer Induktoren des Induktionskochfelds 100, zu regeln. Hierzu wird das Erkennungssignal 133 von einer Leistungsregeleinrichtung 134 des Induktionskochfelds 100 eingelesen und weiterverarbeitet.Optionally, the heater indicates 105 According to this embodiment, a detection device 132 which is adapted to use at least the vibration signal 130 a detection signal 133 output, which is a recognition of the boiling fluid 115 represents. The detection signal 133 is designed according to this embodiment to a power of the heater 105 , For example, a power of the inductor 120 or more inductors of the induction hob 100 to settle. This is the detection signal 133 from a power control device 134 of the induction hob 100 read in and further processed.

Der Induktor 120 der Heizvorrichtung 105 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest eine Spule 135 und zumindest einen Ferrit 140 auf. Die Schwingungsaufnehmereinrichtung 125 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Schwingungssensor 145 und einen Beschleunigungssensor 150 auf. The inductor 120 the heater 105 has at least one coil according to this embodiment 135 and at least one ferrite 140 on. The vibration pickup device 125 has according to this embodiment, a vibration sensor 145 and an acceleration sensor 150 on.

Der Schwingungssensor 145 ist dazu ausgebildet, um ein Geräusch an der Spule 135 und/oder dem Ferrit 140 des Induktors 120 einzulesen, um das Schwingungssignal 130 bereitzustellen. Das Geräusch kann sich dabei in Form von Körperschall in der Spule und/oder dem Ferrit ausbreiten und von dem Schwingungssensor 145 erfasst werden. Der Beschleunigungssensor 150 ist dazu ausgebildet, um eine Beschleunigung an der Spule 135 und/oder dem Ferrit 140 des Induktors einzulesen, um das Schwingungssignal 130 bereitzustellen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Beschleunigungssensor 150 hierzu an dem Ferrit 140 des Induktors 120 angeordnet.The vibration sensor 145 is designed to make a noise on the coil 135 and / or the ferrite 140 of the inductor 120 read in to the vibration signal 130 provide. The noise may propagate in the form of structure-borne noise in the coil and / or the ferrite and from the vibration sensor 145 be recorded. The acceleration sensor 150 is designed to accelerate on the coil 135 and / or the ferrite 140 of the inductor to the vibration signal 130 provide. According to this embodiment, the acceleration sensor is 150 for this purpose on the ferrite 140 of the inductor 120 arranged.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die Heizvorrichtung 105 zumindest einen Ferritring auf, der zwischen der Glasscheibe 102 des Induktionskochfelds 100 und dem Induktor 120 angeordnet ist.According to an alternative embodiment, the heating device 105 at least one ferrite ring on the between the glass 102 of the induction hob 100 and the inductor 120 is arranged.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist ein Haushaltgerät, beispielsweise ein Herd, zumindest ein Induktionskochfeld 100 auf. Vorteilhafterweise kann das Haushaltgerät auch mehrerer Induktionskochfelder 100 aufweisen, sodass mehrere Garbehälter 110 gleichzeitig erwärmt werden können. Sind mehrere Induktionskochfelder 100 vorgesehen, so können diese jeweils eine Erkennungseinrichtung 132 und eine Leistungsregeleinrichtung 134 aufweisen oder eine gemeinsam genutzte Erkennungseinrichtung 132 und/oder eine gemeinsam genutzte Leistungsregeleinrichtung 134 aufweisen.According to one embodiment, a domestic appliance, for example a stove, has at least one induction hob 100 on. Advantageously, the domestic appliance can also have multiple induction hobs 100 have so many cooking containers 110 can be heated at the same time. Are multiple induction hobs 100 provided, they can each have a detection device 132 and a power control device 134 or a shared recognizer 132 and / or a shared power control device 134 exhibit.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der 1 nochmals näher beschrieben:In the following, embodiments are based on the 1 again described in more detail:

Die hier vorgestellte Heizvorrichtung 105 ermöglicht eine Schwingungsmessung an dem Induktor 120, der auch als Induktionsspule bezeichnet werden kann, des Induktionskochfelds 100. Ein Siedepunkt des Fluids 115 in dem Garbehälter 110, hier ein Kochtopf, wird demnach durch die Heizvorrichtung 105 erkannt. Nachdem der Siedepunkt erkannt wurde, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch das Erkennungssignal 133 die Leistung reduziert. Bei dem Garbehälter 110 handelt es sich um einen Standard-Topf, der auch nicht durch Zusatzelemente erweitert werden soll.The heater presented here 105 allows vibration measurement on the inductor 120 , which may also be referred to as an induction coil, of the induction hob 100. A boiling point of the fluid 115 in the cooking tray 110 , here a saucepan, is therefore by the heater 105 recognized. After the boiling point has been detected, according to this embodiment, by the detection signal 133 the performance is reduced. At the cooking container 110 It is a standard pot, which should not be extended by additional elements.

Anders als bei bekannten Siedepunkterkennungsvorrichtungen, die mittels eines Infrarotsensors eine Temperatur wie eine Topfbodentemperatur eines Topfes messen und regeln oder welche Schallwellen am Topf messen, ist die Schwingungsaufnehmereinrichtung 125 der hier vorgestellten Heizvorrichtung 105 an dem Induktor 120 angeordnet und nicht an der Glasscheibe 102 des Induktionskochfelds 100. Hierbei wird ein Frequenzband zwischen 1500 und 5000 Hz ausgewertet, in dem der Siedepunkt des Fluids 115 erkannt wird. Dabei kommt es bei der hier vorgestellten Heizvorrichtung 105 vorteilhafterweise zu keinen Störungen im zeitlichen Verlauf der Siedegeräusche, sodass der Siedepunkt korrekt erkannt wird. Anders als bei bekannten Schwingungsmessungen, bei denen die Glasscheibe 102 als Teil der Messkette dient, die jedoch bei mehr als 1,5 kHz ein nichtlineares Übertragungsverhalten zeigt und keine eindeutige Übertragungsfunktion vom Garbehälter 110 zum Schwingungsaufnehmer aufweist, sind die durch die an dem Induktor 120 angeordnete Schwingungsaufnehmereinrichtung 125 gemessenen Messergebnisse verlässlich. Dies ermöglicht eine Linearität in der Messkette, wobei mögliche Schwingungen eines benachbarten weiteren Garbehälters auf der Glasscheibe 102 gedämpft werden.In contrast to known boiling point detection devices, which measure and regulate a temperature such as a pot bottom temperature of a pot by means of an infrared sensor or which measure sound waves on the pot, the vibration pickup device 125 is the heating device presented here 105 on the inductor 120 arranged and not on the glass 102 of the induction hob 100 , Here, a frequency band between 1500 and 5000 Hz is evaluated, in which the boiling point of the fluid 115 is recognized. This happens with the heater presented here 105 advantageously to no disturbances in the time course of the Siedigeräusche, so that the boiling point is recognized correctly. Different from known vibration measurements, where the glass pane 102 serves as part of the measuring chain, but which shows a non-linear transmission behavior at more than 1.5 kHz and has no unique transfer function from the cooking container 110 to the vibration sensor, those by the on the inductor 120 arranged vibration pickup device 125 measured results reliably. This allows a linearity in the measuring chain, with possible vibrations of a neighboring further Garbehälters on the glass 102 be steamed.

Wie bereits beschrieben, ist die Schwingungsaufnehmereinrichtung 125 an dem Induktor 120 angebracht, der als die Spule 135 mit zumindest einem Ferrit 140 ausgeformt ist. Wenn die Heizvorrichtung 105 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel mehrere Induktoren 120 aufweist, so ist an den Induktoren 120 je eine Schwingungsaufnehmereinrichtung 125 angebracht. Versuche haben gezeigt, dass die Siedegeräusche des Garbehälters 110 im Bereich 1,5 bis 5 kHz auch an dem Induktor 120 zu messen sind. Neben den Siedegeräuschen, die der Garbehälter 110 abgibt, werden durch den Beschleunigungssensor 150 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch höherfrequente Beschleunigungen an dem Induktor 120 detektiert. Diese Beschleunigungen resultieren aus elektromagnetischen Kräften, die während des Betriebs des Induktionskochfelds 100 zwischen dem Induktor 120 und dem Garbehälter 110 wirken, siehe hierzu die 2 bis 4. Diese Kräfte treten mit einer doppelten elektrischen Anregungsfrequenz, ca. 19 bis 25 kHz, auf, da jede Halbwelle eines elektrischen Stromes diese Beschleunigungen auslöst. Eine Änderung der am Garbehälter 110 gemessenen Beschleunigungen ist zu erwarten, wenn das Fluid 115, hier Wasser, zu sieden beginnt. Statt eines kompakten, nicht kompressiblen Wasser-Volumens befinden sich beim Sieden viele kompressible Dampfblasen im Wasser. Obwohl sich die Wassermenge und damit eine statische Masse im Garbehälter 110 nicht wesentlich ändert, verändert sich doch die dynamische Masse und damit die Amplitude mit der der Garbehälter 110 schwingt. Das veränderte Schwingverhalten des Garbehälters 110 ist aufgrund des Impulsübertrages auch an dem Induktor 120 zu messen. Die durch den Stromfluss in der Spule 135 erzeugten Kräfte wirken sowohl auf den Garbehälter 110 als auch auf den Induktor 120 nach dem Prinzip Kraft gleich Gegenkraft. Der auftretende Impuls dabei ist das Integral der Kraft über der Zeit und resultiert zu gegengleich gerichteten Geschwindigkeiten in dem Garbehälter 110 und dem Induktor 120. Bei einer abstoßenden Kraft wird der Garbehälter 110 nach oben und der Induktor 120 nach unten bewegt. Nach dem Impulserhaltungssatz ändert sich der Impuls im Gesamtsystem nicht. Wenn zu Beginn des Kraftstoßes der Impuls im System Garbehälter 110/Induktor 120 gleich Null ist, wird er nach dem Kraftstoß auch gleich Null sein. Die Einzelimpulse von Induktor 120 und Garbehälter 110 müssen also betragsmäßig gleich sein. Da der Impuls auch das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit ist, verhalten sich die Geschwindigkeiten umgekehrt proportional zu den Massen. Da die Masse des Induktors 120 in der Regel kleiner ist als die Masse des Garbehälters 110, werden am Induktor 120 die höheren Geschwindigkeiten und damit eine aussagekräftigere Messgröße zu erwarten sein. Wenn sich nun die dynamische Masse des Garbehälter 110 ändert, also kleiner wird, muss auch die Geschwindigkeit des Induktors 120 kleiner werden.As already described, the vibration pickup device 125 on the inductor 120 attached, as the coil 135 with at least one ferrite 140 is formed. When the heater 105 according to an alternative embodiment, a plurality of inductors 120 has, so is the inductors 120 each a vibration pickup device 125 appropriate. Experiments have shown that the boiling noise of the cooking tank 110 in the range 1.5 to 5 kHz also on the inductor 120 to measure. In addition to the boiling noise, the cooking tray 110 outputs, are also accelerated by the acceleration sensor 150 according to this embodiment, higher-frequency accelerations on the inductor 120 detected. These accelerations result from electromagnetic forces generated during operation of the induction hob 100 between the inductor 120 and the cooking tray 110 act, see the 2 to 4 , These forces occur with a double electrical excitation frequency, about 19 to 25 kHz, since each half-wave of an electric current triggers these accelerations. A change to the cooking tray 110 Measured accelerations are expected when the fluid 115 , here water, begins to boil. Instead of a compact, non-compressible volume of water, many compressible vapor bubbles are in the water during boiling. Although the amount of water and thus a static mass in the cooking container 110 does not change significantly, but changes the dynamic mass and thus the amplitude with which the cooking container 110 oscillates. The changed vibration behavior of the cooking tank 110 is due to the Impulsübertrages also on the inductor 120 to eat. The through the flow of electricity in the coil 135 generated forces act both on the cooking container 110 as well as on the inductor 120 according to the principle of force equal drag. The occurring momentum is the integral of the force over time and results in oppositely directed velocities in the cooking container 110 and the inductor 120 , With a repulsive force, the cooking container 110 is up and the inductor 120 moved down. After the momentum conservation the momentum does not change in the whole system. If, at the beginning of the impulse, the impulse in system cooking container 110 / inductor 120 is equal to zero, it will also be zero after the impulse. The single pulses of inductor 120 and cooking tray 110 must therefore be the same in terms of amount. Since the momentum is also the product of mass and velocity, the velocities behave inversely proportional to the masses. Because the mass of the inductor 120 usually smaller than the mass of the cooking vessel 110 , be at the inductor 120 the higher speeds and thus a more meaningful measure can be expected. If now the dynamic mass of the cooking container 110 changes, so is smaller, must also be the speed of the inductor 120 get smaller.

Im Garbehälter 110 wirken die elektrischen und die magnetischen Kräfte im selben Bauteil, einer ferromagnetischen, leitfähigen Schicht im Garbehälterboden, siehe hierzu 4. Im Induktor 120 treten die Kräfte separat auf. Elektrische Kräfte, Loretzkräfte, treten nur in stromdurchflossenen Teilen des Induktors 120, also in der Spule 135, auf, da Ferrite 140 nicht leitfähig sind, siehe 2. Die magnetischen Kräfte treten nur in den Ferriten 140 auf, da die Spule 135 nicht ferromagnetisch ist, siehe 3. Beide Kräfte sind gegeneinander gerichtet. Die Lorentzkraft sorgt für Abstoßung und die magnetische Kraft für Anziehung. Die Größenordnung der Kräfte ist annähernd gleich, so dass sie um den Nullpunkt pendeln. Die hier gezeigte Anordnung des Beschleunigungssensors 150 an dem Ferrit 140 hat den Vorteil, dass der Beschleunigungssensor 150 keinem starken Magnetfeld ausgesetzt ist, da sich die magnetischen Feldlinien in dem Ferrit 140 konzentrieren. Jedoch erhöhen anziehende Kräfte nur die Kompression der Glasscheibe 102, d. h. die Bewegung und damit Beschleunigung der Ferrite 140 wird behindert. Evtl. sind keine großen Geschwindigkeiten zu messen. In der Spule 135 wirken jedoch abstoßende Kräfte. Da die Spule 135 sich nach unten frei bewegen kann sind hier höhere Beschleunigungen zu erwarten. Die größten Kräfte in vertikaler Richtung an der Spule 135 treten am Außendurchmesser oder besser am Innendurchmesser der Spule 135 auf. Deshalb sind an diesen Stellen die größten Geschwindigkeiten zu erwarten, was sie zu einer geeigneten Messposition macht. Vorteilhafterweise kann gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel in einer Mitte der Spule 135 ein ferritischer Ring angebracht sein. Der Ring kann federnd aufgehängt sein, sodass er sich in Richtung der Glasscheibe 102 bewegen kann. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Ring um einen Ferritring, der einen Temperaturkontroll-Sensor, engl. Temp-Control-Sensor, des Induktionskochfelds 100 gegen magnetische Feldlinien abschirmt.In the cooking container 110 The electrical and magnetic forces act in the same component, a ferromagnetic, conductive layer in the cooking container bottom, see 4 , In the inductor 120 the forces occur separately. Electric forces, Loretzkräfte, occur only in current-carrying parts of the inductor 120 So in the coil 135 , on, because ferrites 140 are not conductive, see 2 , The magnetic forces occur only in the ferrites 140 on, because the coil 135 is not ferromagnetic, see 3 , Both forces are directed against each other. The Lorentz force provides repulsion and the magnetic force for attraction. The magnitude of the forces is approximately equal so that they oscillate around the zero point. The arrangement of the acceleration sensor shown here 150 on the ferrite 140 has the advantage that the acceleration sensor 150 is not exposed to a strong magnetic field, since the magnetic field lines in the ferrite 140 focus. However, attractive forces increase only the compression of the glass pane 102 ie the movement and thus acceleration of the ferrites 140 is hampered. Possibly. are no big speeds to measure. In the coil 135 However, repulsive forces work. Because the coil 135 can move freely down higher acceleration are expected here. The largest forces in the vertical direction on the coil 135 occur at the outer diameter or better at the inner diameter of the coil 135 on. Therefore, the highest speeds are expected at these points, which makes them a suitable measuring position. Advantageously, according to an alternative embodiment, in a center of the coil 135 a ferritic ring may be attached. The ring may be suspended resiliently so that it faces the glass 102 can move. Advantageously, the ring is a ferrite ring having a temperature control sensor, engl. Temp control sensor, the induction hob 100 shields against magnetic field lines.

Die Glasscheibe 102 zwischen dem Garbehälter 110 und dem Induktor 120 ist bei der Auswertung der durch den elektrischen Strom erzeugten Schwingungen vorteilhafterweise nicht direkt an dem schwingenden System beteiligt. Schwingungen des Garbehälters 110 werden nur indirekt in die Glasscheibe 102 übertragen, was eine erhöhte Dämpfung der Schwingungen in der Glasscheibe 102 zur Folge hat. Wenn ein weiterer Garbehälter geregelt werden soll, werden die durch den Garbehälter 110 hervorgerufenen Schwingungen der Glasscheibe 102 wiederum indirekt auf den Induktor 120 des weiteren Garbehälters übertragen. Dies hat wiederum eine Dämpfung der Schwingung zur Folge. Durch die Anordnung von Schwingungsaufnehmereinrichtungen 125 an den Induktoren 120 lassen sich die Schwingungssignale 130 der unterschiedlichen Garbehälter 110 sehr gut unterscheiden.The glass pane 102 between the cooking container 110 and the inductor 120 is advantageously not involved in the evaluation of the vibrations generated by the electric current directly to the oscillating system. Vibrations of the cooking vessel 110 are only indirectly in the glass 102 transmit, resulting in increased damping of vibration in the glass 102 entails. If another cooking container is to be regulated, those through the cooking container 110 caused vibrations of the glass sheet 102 again indirectly to the inductor 120 transferred to the further cooking vessel. This in turn results in damping of the oscillation. By the arrangement of Schwingungsaufnehmereinrichtungen 125 at the inductors 120 let the vibration signals 130 the different cooking container 110 very different.

An dem Induktor 120 stehen alle mechanischen Befestigungsmöglichkeiten zum Befestigen der Schwingungsaufnehmereinrichtung 125 zur Verfügung. Das ist vorteilhaft, weil die Schwingungsaufnehmereinrichtung 125 an der Glasscheibe 102 nur durch Kleben befestigt werden könnte. Für einen Klebevorgang gibt es noch kein industrielles Fertigungsverfahren. Außerdem ist eine Glasscheibe 102 mit Anschlussdrähten umständlich zu handhaben.At the inductor 120 are all mechanical mounting options for attaching the vibration pickup device 125 to disposal. This is advantageous because the Schwingungsaufnehmereinrichtung 125 on the glass pane 102 could be attached only by gluing. There is still no industrial manufacturing process for a gluing process. There is also a glass pane 102 complicated to handle with connecting wires.

2 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung eines Induktionskochfelds 100 mit einer Glasscheibe 102 und einer Heizvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 1 beschriebene Induktionskochfeld 100 handeln. 2 shows a schematic cross-sectional view of an induction hob 100 with a glass pane 102 and a heater 105 according to an embodiment. This may be based on 1 described induction hob 100 act.

Zu sehen sind in 2 am Ferrit 140 wirkende Kräfte 200, wenn das Induktionskochfeld 100 in Betrieb ist. Zwischen der Glasscheibe 102 und der Spule 135 des Induktors 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Abstandhalter 205 angeordnet. Dargestellt ist in 2 außerdem eine Symmetrieachse 210.You can see it in 2 at the ferrite 140 acting forces 200 when the induction hob 100 is in operation. Between the glass 102 and the coil 135 of the inductor 120 is a spacer according to this embodiment 205 arranged. Is shown in 2 also an axis of symmetry 210 ,

3 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung eines Induktionskochfelds 100 mit einer Glasscheibe 102 und einer Heizvorrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das anhand von 2 beschriebene Induktionskochfeld 100 handeln. 3 shows a schematic cross-sectional view of an induction hob 100 with a glass pane 102 and a heater 105 according to an embodiment. This may be based on 2 described induction hob 100 act.

Zu sehen sind in 3 an der Spule 135 wirkende Kräfte 300, wenn das Induktionskochfeld 100 in Betrieb ist. You can see it in 3 at the coil 135 acting forces 300 when the induction hob 100 is in operation.

4 zeigt ein Kräftediagramm 400 wirkender Kräfte N an einem Garbehälterboden eines Garbehälters über einer Zeit s gemäß einem Ausführungsbispiel. Dabei kann es sich um die Kräfte N handeln, die während eines Betriebs eines anhand einer der 1 bis 3 beschriebenen Induktionskochfelds auf einen Garbehälterboden einer der in den 1 bis 3 beschriebenen Garbehälter wirken. Eine erste Amplitude 405 zeigt die Kraft N auf den Garbehälterboden als Ferrit. Eine zweite Amplitude 410 zeigt die Kraft N auf den Garbehälterboden als nicht ferritischer Leiter. Eine dritte Amplitude 415 zeigt die Kraft N auf den Garbehälterboden als ferritischer Leiter. 4 shows a force diagram 400 acting forces N at a Garbehälterboden a cooking container over a time s according to an exemplary embodiment. These may be the forces N, which during an operation of one of the 1 to 3 Induction cooktop described on a cooking tray bottom one of the in the 1 to 3 described cooking container act. A first amplitude 405 shows the force N on the cooking tray bottom as ferrite. A second amplitude 410 shows the force N on the cooking tray bottom as a non ferritic conductor. A third amplitude 415 shows the force N on the cooking tray bottom as a ferritic conductor.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Betreiben einer Heizvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Verfahren 500 handeln, das von einer der anhand einer der 1 bis 3 beschriebenen Heizvorrichtungen ausführbar ist. 5 shows a flowchart of a method 500 for operating a heating device according to an embodiment. This can be a procedure 500 act by one of the basis of one of 1 to 3 described heaters executable.

Das Verfahren 500 weist zumindest einen Schritt 505 des Bereitstellens und einen Schritt 510 des Ausgebens auf. Im Schritt 505 des Bereitstellens wird zumindest ein Schwingungssignal bereitgestellt, das zumindest eine durch eine Schwingungsaufnehmereinrichtung an einem Induktor des Induktionskochfelds gemessene Schwingung repräsentiert, die durch ein siedendes Fluid verursacht wird oder wurde. Im Schritt 510 des Ausgebens wird unter Verwendung zumindest des Schwingungssignals ein Erkennungssignal bereitgestellt, das ein Erkennen des siedenden Fluids repräsentiert.The procedure 500 has at least one step 505 providing and a step 510 of spending. In step 505 providing at least one vibration signal is provided which represents at least one vibration measured by a vibration pickup device on an inductor of the induction hob which is or has been caused by a boiling fluid. In step 510 outputting, using at least the oscillation signal, a detection signal representing recognition of the boiling fluid is provided.

Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.The method steps presented here can be repeated and executed in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2801884 A2 [0003]

Claims

An induction hob heater (105), wherein the heater (105) comprises at least one inductor (120) and a vibration pickup device (125) coupled to the inductor (120) configured to provide a vibration signal (130) which represents at least one oscillation measurable on the inductor (120) of the induction hob (100) and caused by a boiling fluid (115).

Heating device (105) according to Claim 1 sensing means (132) adapted to output, using at least the vibration signal (130), a detection signal (133) representing recognition of the boiling fluid (115).

Heating device (105) according to Claim 2 power control device (134) configured to regulate a power of the inductor (120) using the detection signal (133).

A heater (105) according to any one of the preceding claims, wherein the vibration pickup means (125) comprises at least one vibration sensor (145) adapted to muffle a coil (135) and / or a ferrite (140) of the inductor (15). 120) to provide the vibration signal (130).

A heating device (105) according to any one of the preceding claims, wherein the vibration pickup means (125) comprises at least one acceleration sensor (150) adapted to accelerate at a coil (135) and / or a ferrite (140) of the inductor (125). 120) to provide the vibration signal (130).

Heating device (105) according to Claim 5 in that the acceleration sensor (150) is arranged on the ferrite (140) of the inductor (120).

Heating device (105) according to one of the preceding claims, comprising at least one ferrite ring, which is arranged between a glass pane (102) of the induction hob (100) and the inductor (120).

Heating device (105) according to one of the preceding claims, comprising at least one further inductor (120) and a further vibration pickup device coupled to the further inductor (120), which is designed to provide a further vibration signal, which at least one at the further inductor ( 120) of the induction hob (100) represents measurable and by the boiling fluid (115) causing further oscillation.

Induction hob (100) with a glass pane (102) and a heating device (105) according to one of the preceding claims.

Method (500) for operating a heating device (105) according to one of Claims 1 to 8th wherein the method (500) comprises at least the following steps: providing (505) at least one vibration signal (130) representing at least one vibration measured by a vibration pickup device (125) on an inductor (120) of the induction hob (100) causing a boiling fluid (115); and outputting (510) a detection signal (133) representing detection of the boiling fluid (115) using at least the vibration signal (130).