DE19714701B4 - Controlled inductive heating system - Google Patents

Controlled inductive heating system

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DE19714701B4 DE1997114701 DE19714701A DE19714701B4 DE 19714701 B4 DE19714701 B4 DE 19714701B4 DE 1997114701 DE1997114701 DE 1997114701 DE 19714701 A DE19714701 A DE 19714701A DE 19714701 B4 DE19714701 B4 DE 19714701B4
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    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/021Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance

Abstract

Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von zumindest teilweise leitfähigen Gegenständen, insbesondere von Gefäßen (18, 18') für Speisen, mit wenigstens einer von Wechselstrom durchflossenen Induktionsspule (16, 16') zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, an das der zu erwärmende Gegenstand derart ankoppelbar ist, dass in diesem ein Wirbelstrom und/oder – bei ferromagnetischen Gegenständen – Ummagnetisierungswärme erzeugt wird, und mit einer den Wechselstrom in der Induktionsspule regelnden Schaltungsanordnung umfassend eine Gleichrichtereinrichtung (12) zum Gleichrichten der Netzversorgungsspannung (14), Halbleiterschalter (T1, T2) zum Zerhacken der gleichgerichteten Versorgungsspannung mit einer vorgebbaren Taktfrequenz, elektronische Bauelemente (C1, C2), die zusammen mit der Induktionsspule (16, 16') einen Schwingkreis bilden, sowie eine Regeleinrichtung zur Erzeugung der Taktfrequenz, wobei die Regeleinrichtung einen Mikrocontroller (20) aufweist, der in A Apparatus for inductive heating of at least partially conductive objects, in particular vessels (18, 18 ') for food, with at least one alternating current flowed through the induction coil (16, 16') for generating an electromagnetic alternating field, is connected to the object to be heated such couplable that in this, an eddy current and / or - for ferromagnetic objects - Ummagnetisierungswärme is generated and with a alternating current in the induction coil controlling the circuit arrangement comprising a rectifier means (12) for rectifying the mains supply voltage (14) semiconductor switches (T1, T2) for chopping the rectified supply voltage having a predetermined clock frequency, electronic components (C1, C2), which together with the induction coil (16, 16 ') form a resonant circuit, and a control device for generating the clock frequency, wherein the control means comprises a microcontroller (20) in A bhängigkeit von Betriebsparametern frequenzvariable Steuersignale für die Halbleiterschalter liefert, sowie einer Leistungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der von der Induktionsspule (16, 16') aufgenommenen Leistung, dadurch gekennzeichnet, dass die als Mikrocontroller (20) ausgebildete Regeleinrichtung einen programmierbaren Speicher aufweist, in... bhängigkeit of operational parameters provides variable-frequency control signals for the semiconductor switch, and a performance determining means for determining from said induction coil (16, 16 ') of power absorbed, characterized in that a microcontroller (20) formed control means comprises a programmable memory, in ...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von zumindest teilweise leitfähigen Gegenständen, insbesondere von Gefäßen für Speisen, mit wenigstens einer von Wechselstrom durchflossenen Induktionsspule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, an das der zu erwärmende Gegenstand derart ankoppelbar ist, dass in diesem ein Wirbelstrom und/oder – bei ferromagnetischen Gegenständen – Ummagnetisierungswärme erzeugt wird, und mit einer den Wechselstrom in der Induktionsspule regelnden Schaltungsanordnung umfassend eine Gleichrichtereinrichtung zum Gleichrichten der Netzversorgungsspannung, Halbleiterschalter zum Zerhacken der gleichgerichteten Versorgungsspannung mit einer vorgebbaren Taktfrequenz, elektronische Bauelemente, die zusammen mit der Induktionsspule einen Schwingkreis bilden, sowie eine Regeleinrichtung zur Erzeugung der Taktfrequenz, wobei die Regeleinrichtung einen Mikrocontroller aufweist, der in Abhängigkeit von Betriebsparametern The invention relates to a device for inductive heating of at least partially conductive objects, in particular containers for food, having at least one alternating current flowed through the induction coil for generating an electromagnetic alternating field to which the object to be heated is so coupled that in this, an eddy current and / or - when ferromagnetic objects - Ummagnetisierungswärme is generated and with a alternating current in the induction coil controlling the circuit arrangement comprising a rectifier means for rectifying the mains supply voltage, the semiconductor switch for chopping the rectified supply voltage having a predetermined clock frequency, electronic components, which together with the induction coil a resonant circuit and a control means for generating the clock frequency, wherein the control means comprises a microcontroller which in dependence on operating parameters frequenzvariable Steuersignale für die Halbleiterschalter liefert, sowie einer Leistungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der von der Induktionsspule aufgenommenen Leistung. supplying variable-frequency control signals for the semiconductor switch, and a performance determining means for determining the power consumed by the induction coil performance. Die Erfindung betrifft werter ein Verfahren zum induktiven Erwärmen von Speisen. The invention relates to a cheaper method for inductive heating of food.
  • Bei der Zubereitung und Verteilung von Speisen in Krankenhäusern, Altenheimen und ähnlichen Einrichtungen ist ein Abkühlen der Speisen auf dem Transportweg zu vermeiden. In the preparation and distribution of meals in hospitals, nursing homes and similar institutions cooling of food should be avoided during transport. Zu diesem Zweck werden häufig Speisetablett-Transportwagen verwendet, die ein induktives Erwärmungssystem zum Aufwärmen und Warmhalten der Speisen beinhalten. To this end, food tray trolleys are often used, which include an inductive heating system to warm up and keeping food warm. Insbesondere werden hierbei vorbereitete Speiseportionen regeneriert, dh von einer Kühltemperatur im Bereich von 2 bis 10°C auf eine Kerntemperatur von etwa 70°C aufgeheizt. Specifically, prepared food portions are hereby regenerated, ie heated by a cooling temperature in the range of 2 to 10 ° C to a core temperature of about 70 ° C. Diese Kerntemperatur darf vorschriftsgemäß aus hygienischen Gründen nicht unterschritten werden, andererseits ist aber auch eine übermäßige Erhitzung der Speisen über einen längeren Zeitraum zu vermeiden, da dies die Qualität der Speisen beeinträchtigen würde. These core temperature must not fall below in accordance with regulations for reasons of hygiene, on the other hand should be avoided for a long period, as this would affect the quality of food and excessive heating of the food.
  • Ein Induktions-Erwärmungssystem besteht im Wesentlichen aus einer gleichgerichteten Spannungsquelle, einer Halbleiterschalteranordnung zur Erzeugung eines Wechselstroms und einem Reihenschwingkreis mit einer Induktionsspule und mindestens einer Kapazität. An induction heating system consists essentially of a rectified voltage source, a semiconductor switch arrangement for generating an alternating current, and a series resonant circuit with an induction coil and at least one capacitance. Der Reihenschwingkreis weist eine Resonanzkennlinie The series resonant circuit has a resonance characteristic
    Figure 00020001
    die ausgehend von niedrigen Frequenzen von einem abfallenden Zweig (kapazitiver Bereich) über ein Minimum (Resonanz) in einen ansteigenden Zweig (induktiver Bereich) übergeht. which, starting from low frequencies of a descending branch (capacitive area) passes through a minimum (resonance) in a rising branch (inductive area). Üblicherweise werden induktive Erwärmungsgeräte in einem Arbeitspunkt auf dem induktiven Zweig der Resonanzkennlinie betrieben. Usually inductive heating units are operated at an operating point on the inductive branch of the resonance curve. Der Verlauf der Kennlinie ist dabei zunächst von den elektrischen Parametern des Schwingkreises, dh der Induktivität L der Spule, der Kapazität C des Kondensators sowie dem ohmschen Widerstand R abhängig. The course of the curve is initially on the electrical parameters of the resonant circuit, that is, the inductance L of the coil, the capacitance of the capacitor C and the resistor R depends. Bei gegebener Induktionsspule kommt zusätzlich ein Einfluss durch die Bedeckung der Induktionsspule durch das zu erwärmende Gefäß hinzu. For a given inductor also an influence comes through the coverage of the induction coil added by the to be heated vessel. Die Größen, die hierbei eine Rolle spielen, sind die Fläche des durch die Induktionsspule erzeugten Feldes, die tatsächlich von dem zu erwärmenden Gefäß abgedeckt wird, die Schichtdicke des leitenden Teils des zu erwärmenden Gefäßes, der Abstand des leitenden Bereiches des zu erwärmenden Gefäßes von der Induktionsspule, die magnetischen Materialeigenschaften des Gefäßes (diamagnetisch, paramagnetisch oder ferromagnetisch) sowie die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit des Gefäßes. The sizes, that play a role in the area of ​​the signal generated by the induction coil field, which is actually covered by the to be heated vessel, the layer thickness of the conductive member to be heated vessel, the distance of the conductive portion to be heated vessel from the are induction coil, the magnetic material properties of the vessel (diamagnetic, paramagnetic or ferromagnetic), as well as the temperature dependence of the conductivity of the vessel. Diese Größen können zu einer Verstimmung des Schwingkreises führen, die auf geeignete Weise kompensiert werden muss. These variables can lead to a detuning of the resonant circuit, which must be compensated appropriately.
  • Um diese Einflussgrößen zu eliminieren, ist es bekannt, die Stromstärke in der Induktionsspule mittels einer Regeleinrichtung auf einen konstanten Wert zu regeln. To eliminate these influences, it is known to regulate the current in the induction coil by means of a control device to a constant value. Aus der From the DE 26 47 348 A1 DE 26 47 348 A1 und der and the DE 27 59 701 C2 DE 27 59 701 C2 ist dabei bekannt, die in die Induktionsspule eingebrachte Leistung durch eine Steuerung der Frequenz zu regeln. is known to regulate the introduced into the induction coil power by controlling the frequency. Der Vorteil der Konstanthaltung des Induktionsspulenstroms besteht darin, dass hierdurch Einflüsse einer Schwankung der Netzversorgungsspannung vermieden werden. The advantage of keeping constant the inductor current is that thereby influences of a fluctuation in the power supply voltage can be avoided. Es ergeben sich hieraus jedoch auch eine Reihe von Nachteilen. However, there are also a number of disadvantages thereof. Zum einen wird bei dieser Art der Regelung nicht erkannt, in welchem Maß das Induktionsspulenfeld tatsächlich abgedeckt ist. First, the regulation of this type is not recognized the extent to which the induction coil field is actually covered. Dies führt vor allem bei der Verwendung von mehreren Induktionsspulen dazu, dass sich bei einer nur teilweisen Abdeckung ein erhöhter Leistungseintrag pro Fläche ergibt. This leads especially with the use of multiple induction coils to the fact that an increased power input per area results in an only partial coverage. Weiterhin wird mit dieser Methode nicht erkannt, ob unterschiedliche Abstände der leitenden Bereiche der zu erwärmenden Gefäße zu dem Induktionsspulenfeld oder unterschiedliche thermische Eigenschaften der zu erwärmenden Gefäße bestehen, so dass der Leistungseintrag bei gegebener Spulenstromstärke unterschiedlich sein kann und sich daher in gleicher Zeit unterschiedliche Erwärmungstemperaturen ergeben können. Furthermore, it is not detected by this method, whether different spacings of the conductive areas to be heated vessels consist to the induction coil field or different thermal properties to be heated vessels, so that the power input may be different for a given coil current and therefore produce different heating temperatures in the same time can. In der Praxis kommt es jedoch häufig vor, dass nacheinander unterschiedliche Speisen in unterschiedlichen Gefäßen erwärmt werden müssen. However, in practice it often happens that sequentially different dishes must be heated in different vessels. Wenn dann jeweils ein bestimmter konstanter Spulenstrom eingeregelt wird, ergeben sich unterschiedliche Aufheizcharakteristiken. Then, when each of a certain constant coil current is controlled, results in different Aufheizcharakteristiken. Dieser Nachteil ist vor allem deshalb von Bedeutung, als beim Regenerieren von Speisen nicht nur eine bestimmte Kerntemperatur erreicht werden muss, sondern auch eine bestimmte Aufheizgeschwindigkeit eingehalten werden muss. This drawback is all the more important as a must when regenerating food not only a certain core temperature can be achieved, but also a certain heating rate must be maintained. Letzteres kann dann mit der bekannten Methode nicht gewährleistet werden. The latter can not be guaranteed then by the known method.
  • Aus der From the DE 30 42 525 C2 DE 30 42 525 C2 ist eine Induktionserwärmungs-Kochvorrichtung bekannt, bei der während des Erwärmungsvorgangs zwischen einer zulässigen und einer unzulässigen Inverterlast unterschieden wird, wobei selbst bei sehr kleinen einstellbaren Leistungspegeln eine zuverlässige Ermittlung geringer Induktionsspulenlasten ermöglicht werden soll. discloses an induction heating cooking apparatus in which a distinction is made during the heating process between allowable and an impermissible load inverter, wherein a reliable determination lower induction coil loads to be made possible even with very small adjustable power levels. Eine Bestimmung der Gefäßtemperatur zu Beginn eines Erwärmungsvorgangs ist bei dieser Vorrichtung nicht möglich. A determination of the vessel temperature at the start of a heating operation is not possible with this device. EP 0 619 692 A2 EP 0619692 A2 beschreibt eine Induktionsheizanordnung, bei der die Induktionsspule in Resonanz betrieben wird, wobei eine Steuerung der Leistungsaufnahme in Abhängigkeit von der sich mit der Temperatur des zu erhitzenden Gefäßes verändernden Resonanzfrequenz vorgenommen wird. describes an induction heating, wherein said induction coil is operated at resonance, wherein controlling the power consumption in function of the changing resonance frequency is carried out with the temperature of the heated vessel. GB 2 191 024 A GB 2191024 A beschreibt ein Kochgerät mit drei unterschiedlichen Speisemengen-Kapazitätsbereichen, die sich nahtlos aneinander anschließen. discloses a cooking appliance with three different amounts of food-capacity areas, which follow one another seamlessly. Die Erwärmung der Speisen erfolgt über eine Widerstandsheizung und es ist ein Temperatursensor für die Bestimmung der Speisentemperatur vorgesehen. The heating of food via a resistance heater and a temperature sensor for determining the food temperature is provided. DE 195 00 449 A1 DE 195 00 449 A1 beschreibt eine Kochmulde mit einer Induktionskochstelle sowie mehreren Strahlungskochstellen, wobei die Induktionskochstelle in mehrere Ringzonen unterteilt ist, die jeweils mit einer Topferkennung versehen sind und in Abhängigkeit von der Topfgröße einzeln angesteuert werden können. describes a hob with an induction cooking zone, and a plurality of radiation plates, wherein the induction hob is divided into plural ring zones, which are each provided with a pan detection and can be controlled individually as a function of the pot size. Die The US-PS 5 324 906 US Patent No. 5,324,906 beschreibt ein Induktionskochgerät, bei dem eine Steuerung der Heizleistung aufgrund akustischer Emissionen des Kochguts vorgenommen wird. describes an induction cooking device in which a control of the heating power is made on the basis of acoustic emissions from the cooked and reduce.
  • Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung dann, ein induktives Erwärmungssystem bereitzustellen, bei dem allein über die gemessenen elektrischen Betriebsparameter eine Bestimmung der Anfangstemperatur und des Füllgrades des Gefäßes ermöglicht wird und in Abhängigkeit davon eine geregelte Erwärmung des Gefäßes durchgeführt wird. Assuming it is the object of the invention then to provide an inductive heating system which is made possible solely through the measured electrical operating parameter is a determination of the initial temperature and the degree of filling of the vessel and is of them carried out a controlled heating of the vessel in response.
  • Diese Aufgaben werden durch die Merkmalskombinationen der Ansprüche 1 und 12 gelöst. These objects are solved by the feature combinations of claims 1 and 12. FIG. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments and further developments of the invention emerge from the dependent claims.
  • Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass die Berücksichtigung der momentanen elektrischen Betriebsgrößen wie Netzstrom und -spannung sowie Induktionsspulenstrom und -spannung bei dem Regelungsprozess unter Zuhilfenahme fest vorgegebener Grenzwerte für den maximal zulässigen Spulenstrom und die maximal zulässige Spulenspannung sowie eines vorgegebenen Leistungssollwertes eine Regelung ermöglicht, mittels derer eine jeweils optimale Leistungsabgabe an die zu erwärmenden Gefäße ermöglicht wird. The invention proceeds from the idea that taking account of the instantaneous electric operating variables such as line current and voltage and inductor current and voltage enables a control for the control process with the aid of fixed, predetermined limit values ​​for the maximum allowable coil current and the maximum coil voltage and a predetermined power setpoint by means of which an optimum power output is allowed to be heated vessels. Gemäß der Erfindung weist daher die als Mikrocontroller ausgebildete Regeleinrichtung einen programmierbaren Speicher auf, in dem Kennfelder und/oder Tabellen für die von der Induktionsspule aufgenommene Leistung als Maß für die Leistungsaufnahme unterschiedlicher zu erwärmender Gefäße speicherbar sind, wobei die Leistungsaufnahmewerte die Betriebsparameter sind und sich die Leistungsaufnahmewerte der Daten der Kennfelder und/oder Tabellen für unterschiedliche Gefäße so weit unterscheiden, dass ein Abstand zwischen den gefäßspezifischen Wertebereichen besteht, der größer ist als die Auflösung, mit der die Leistungsaufnahme durch die Leistungsbestimmungseinrichtung bestimmbar ist. According to the invention, therefore, the designed as a microcontroller control device a programmable memory in which maps and / or tables for the power consumed by the induction coil power as a measure of the power of different to be heated vessels can be stored, wherein said power consumption values ​​are the operating parameters and the power consumption values ​​of the data of the maps and / or tables for different vessels vary to the extent that a distance between the vessel-specific ranges of values ​​is greater than the resolution with which the power consumption is determined by the performance determining means. Vorzugsweise werden als Halbleiterschalter IGBT- oder MOSFET-Transistoren mit einer Schaltleistung im Bereich von 30 W bis 10 kW verwendet. Preferably be used up to 10 kW as a semiconductor switch IGBT or MOSFET transistors with a switching capacity in the range of 30 W. Derartige Transistoren lassen sich leistungsarm ansteuern und können daher direkt von dem Mikrocontroller mit geeigneten Steuersignalen beaufschlagt werden. Such transistors may be low powered drive and therefore can be applied directly by the microcontroller with appropriate control signals. Für die Bildung des Reihenschwingkreises werden neben der Induktionsspule bevorzugt Kondensatoren als elektronische Bauelemente eingesetzt. For the formation of the series resonant circuit capacitors are used as electronic components are used in addition to the induction coil. Eine möglichst hohe Güte der Induktionsspule ermöglicht eine hohe Empfindlichkeit bei der Bestimmung des Bedeckungsgrades. The highest possible quality of the induction coil enables a high sensitivity in the determination of the degree of coverage.
  • Die Regeleinrichtung ist vorteilhafterweise über eine Schnittstelle mit einem externen, übergeordneten System, beispielsweise einem Computer oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verbindbar. The control device is advantageously via an interface with an external, higher-level system such as a computer or a programmable logic controller (PLC) connectable. Die vorgebbaren Sollwerte können dann zur Anpassung der Regeleinrichtung an unterschiedliche Betriebsabläufe oder Gefäßarten auf einfache Weise verändert werden. The specified desired values ​​can then be easily changed to match the controlled device to different operations or vessel types. Die Regeleinrichtung selbst kann dabei als P-Regler, PID-Regler, Regler mit endlicher Einstellzeit, adaptiver Regler oder Fuzzy-Logic-Regler ausgebildet sein. The control device itself can be formed as a P controller, PID controller, controller with a finite response time, adaptive controller or fuzzy logic controller.
  • Der Mikrocontroller der Regeleinrichtung weist zweckmäßig einen Frequenzgenerator auf, der eine veränderbar konstante Taktfrequenz zur Beaufschlagung der Halbleiterschalter erzeugt. The microcontroller of the control means suitably comprises a frequency generator which generates a variable clock frequency constant for acting upon the semiconductor switch. Dabei werden die Taktfrequenzen dadurch geändert, dass kurzzeitig zwei Register des Mikrocontrollers beschrieben werden, die den Frequenzgenerator auf eine neue Frequenz einstellen. The clock frequencies are changed in that short time, two registers of the microcontroller are described which set the frequency generator to a new frequency. Mit dieser eingestellten Frequenz läuft der Frequenzgenerator dann bis zu einer erneuten Änderung der Frequenz weiter, ohne die Rechenkapazität des Mikrocontrollers ständig in Anspruch zu nehmen. With this set frequency, the frequency generator then continues until a new change in frequency without taking the computational capacity of the microcontroller is constantly in claim. Es bleibt dann genügend Rechenkapazität verfügbar, um zusätzliche Regelungsaufgaben zu übernehmen, insbesondere die fortlaufende Bewertung des Induktionsspulenstroms sowie die fortlaufende Bewertung der vom Netz aufgenommenen Leistung. it is sufficient computing capacity available to take on additional control tasks, in particular the ongoing assessment of the inductor current and ongoing assessment of the included from the mains power.
  • Um eine hohe Leistung aus dem Schwingkreis herausziehen zu können, liegt der Arbeitspunkt des Schwingkreises zweckmäßig im induktiven Bereich der Schwingkreiskennlinie in der Nähe des Resonanzpunktes, da in diesem Bereich die Impedanz niedrig ist. In order to pull out a high output from the resonant circuit, the operating point of the resonant circuit is suitably in the inductive field of the resonant circuit characteristic near the resonance point, since in this area the impedance is low. Allerdings besteht bei der Wahl des Arbeitspunktes in der Nähe des Resonanzpunktes die Gefahr, dass es aufgrund von Überströmen oder Überspannungen zu einer ungewünscht hohen Belastung oder gar Beschädigung von Bauteilen kommt. However, in the choice of the working point near the resonance point, there is the risk that occurs due to excess currents or surges to an undesirably high stress or even damage to components. Die Regelung muss daher umso exakter erfolgen, je näher man den Arbeitspunkt an den Resonanzpunkt annähert. Therefore, the regulation must be the more accurate the closer one approaches the operating point of the resonance point. Die Taktfrequenz der digitalen Regelung muss daher relativ hoch sein; Therefore, the clock frequency of the digital control system must be relatively high; sie sollte in der Größenordnung von 10 kHz bis 100 kHz, vorzugsweise 20 kHz bis 50 kHz, betragen. they should be of the order of 10 kHz to 100 kHz, preferably 20 kHz to 50 kHz amount. Zusätzlich weist der Mikrocontroller der Regeleinrichtung zweckmäßig ein speicherresidentes Programm auf, das ein Unterschreiten einer vorgegebenen unteren Grenzfrequenz in der Nähe des Resonanzpunktes verhindert. In addition, the microcontroller of the control device expediently has a memory-resident program, which prevents falling below a predetermined lower limit frequency near the resonance point.
  • Wenn zur gleichzeitigen Erhitzung mehrerer Gefäße mehrere Induktionsspulen, die in Reihe oder parallel geschaltet sein können, vorgesehen sind, sollten im Bereich der Induktionsspulen Näherungssensoren vorgesehen sein, mit deren Ausgangssignalen die Regeleinrichtung zur Bestimmung des Bedeckungsgrades der Induktionsspulen beaufschlagbar ist. If for simultaneously heating a plurality of vessels several induction coils are provided in series or may be connected in parallel should be provided in the region of the induction coils proximity sensors, with their output signals the control device to determine the degree of coverage of the induction coils can be acted upon. Anderenfalls kann es im Falle einer nicht vollständigen Bedeckung aller Induktionsspulen zu einer Überschneidung unterschiedlicher Kennfelder für verschiedene Gefäße kommen und damit eine Mehrdeutigkeit entstehen, die zu einer Fehlsteuerung des Induktionsspulenstromes führen könnte. Otherwise, in the event of incomplete coverage of all induction coils come to an overlap of different maps for different vessels and thus an ambiguity arise which could lead to a faulty control of the inductor current. Durch die Näherungssensoren wird dieser Freiheitsgrad eliminiert, so dass der jeweilige Bedeckungsgrad sicher festgestellt werden kann und die erforderlichen Sollwertvorgaben anhand der gespeicherten Kennlinien oder Tabellen richtig ermittelt werden können. By proximity sensors, this degree of freedom is eliminated, so that the respective degree of coverage can be securely detected, and the required setpoint values ​​from the stored characteristic curves or tables can be correctly determined.
  • Ein Verfahren zum induktiven Erwärmen von Speisen umfasst gemäß der Erfindung die folgenden Schritte: according to the invention, a method for inductive heating of food comprising the steps of:
    • a) in einer Anlaufphase: – Erfassen der von der Induktionsspule aufgenommenen Leistung als Maß für die Leistungsaufnahme des zu erwärmenden Gefäßes bei einer Taktfrequenz nahe der oberen Grenze (f max ) des Regelungsbereiches der Regeleinrichtung; a) in an initial phase: - (a measure of the power consumption of the vessel to be heated at a clock frequency near the upper limit detecting the received power of the induction coil f max) of the control range of the control device; – Vergleich der erfassten Leistungsaufnahme mit vorgegebenen, in den Kennfeldern oder Tabellen der Regeleinrichtung enthaltenen Werten zur Unterscheidung zwischen mehreren Gefäßarten, deren Leistungsaufnahmewerte die Daten der Kennfelder oder Tabellen darstellen, wobei sich die Leistungsaufnahmewerte der Daten der Kennfelder oder Tabellen für unterschiedliche Gefäße so weit unterscheiden, dass ein Abstand zwischen den gefäßspezifischen Wertebereichen besteht, der größer ist als die Auflösung, mit der die Leistungsaufnahme in dem Erfassungsschritt bestimmbar ist; - comparing the detected power with predetermined values ​​contained in the maps or tables of the control system to distinguish between several types of receptacles whose power consumption values ​​represent the data of the maps and tables, wherein the power consumption values ​​of the data of the maps or tables for different vessels distinguish so far, that a distance between the vessel-specific ranges of values ​​is greater than the resolution with which the power consumption is determined in the detection step; – Bestimmung, ob mit der erfassten Leistungsaufnahme eine den Werten der Kennfelder oder Tabellen entsprechende, zulässige Belastung der Induktionsspule innerhalb der gefäßspezifischen Wertebereiche gegeben ist, anderenfalls Abbruch des Erwärmungsvorgangs; - determining if given within the vascular specific ranges of values ​​with the detected power consumption of a the values ​​of the characteristic diagrams or tables corresponding, permissible load of the induction coil, otherwise termination of the heating process; und bei zulässiger Belastung der Induktionsspule hieran anschließend and permissible load of the induction coil subsequently thereto
    • b) in einer Volllastphase: – Erwärmung des Gefäßes mit einer vorgegebenen, gefäßspezifischen Leistung. b) in a full load stage: - heating the vessel with a predetermined, vessel specific power.
  • Nach dem Einschalten der Vorrichtung läuft in der Anlaufphase eine Programm-Routine mit Sicherheitsabfragen ab. After switching on the device, a program routine security checks takes place in the starting phase. Dabei wird festgestellt, ob und ggf. wie viele zu erwärmende Gefäße vorhanden sind. And it is noted whether and how many to be heated vessels are present. Weiterhin wird ermittelt, um was für eine Art Gefäße es sich handelt, ob beispielsweise Teller oder Schüsseln zu erwärmen sind. Furthermore, it is determined what it is for a kind of vessels, for example, whether a plate or bowl to be heated. Schließlich wird ermittelt, ob die Gefäße noch kalt sind, dh noch zu erwärmen sind, oder ob sie sich bereits auf einer hohen Temperatur befinden, dh zuvor bereits erhitzt worden sind, wobei dann eine erneute, die Gefäße oder Speisen schädigende Erwärmung durch einen Programmabbruch verhindert werden kann. Finally, it is determined whether the vessels are still cold, that is yet to be heated, or whether they are already at a high temperature, that previously have been heated, and then a renewed, the vessels or food damaging heating prevented by a program abort can be. Ist die Aufnahmeleistung der Induktionsspule ermittelt worden und liegt sie im zulässigen Bereich, so werden in einem nächsten Schritt den in dem Mikrocontroller gespeicherten Wertetabellen oder Kennfeldern die für das entsprechende Gefäß zu verwendenden Leistungswerte als Sollwertvorgaben entnommen und dem weiteren Regelungsprozess zugrunde gelegt. If the input power of the induction coil has been determined and it is in the allowable range, so in a next step, the value stored in the microcontroller value tables or characteristic fields are removed to be used for the corresponding vessel power values ​​as setpoint values ​​and based on the other control process. Die Belastung der Induktionsspule wird in regelmäßigen, kurzen Zeitabständen bestimmt und der Erwärmungsvorgang abgebrochen, wenn der zulässige Wertebereich verlassen wird. The load of the induction coil is determined at regular, short intervals and the heating process is interrupted when the permissible value range is left. Das zu erwärmende Gefäß kann nun mit einer vorgegebenen, gefäßspezifischen Leistung beaufschlagt werden, bis die gewünschte Endtemperatur erreicht ist (Volllastphase). The vessel to be heated can be acted upon with a predetermined, vessel now specific power until the desired final temperature is reached (full load phase).
  • An die Volllastphase kann sich eine weitere Erwärmungsphase mit reduzierter Leistung (Teillastphase 1) zum schonenden Fertiggaren von Speisen anschließen. To the full-load phase, a further heating phase can connect with reduced power (partial load Phase 1) for the gentle finished cooking food. Um ein Übergaren der Speisen zu verhindern, sollte nach dem Erreichen der gewünschten Kerntemperatur nicht mehr mit voller Leistung weiter erwärmt werden, da bereits eine geringere Leistung zum schonenden Fertiggaren der Speisen ausreicht. To prevent overcooking of food should not be heated at full power after reaching the desired core temperature, as already sufficient less power for gently finish cooking the food. Die Leistung kann in dieser Phase beispielsweise auf 50% des Wertes der Volllastphase reduziert werden. The power can be reduced at this stage, for example to 50% of the value of the full load phase. Dies geschieht jeweils gefäßspezifisch, dh bei einer Erwärmungsleistung von 150 W während der Volllastphase erfolgt eine Reduzierung auf 75 W, während bei einer Leistung von 100 W während der Volllastphase eine Reduzierung auf 50 W erfolgt. This happens each vessel specific, ie, at a heating power of 150 W during the full-load phase is carried out a reduction to 75 W, while at a power of 100 W during the full-load phase, a reduction to 50 W takes place.
  • Um die Speisen nach ihrem Fertiggaren bis zu ihrer Verwendung warm zu halten, kann die eingebrachte Leistung nochmals reduziert werden. To keep the food for her finish cooking until use warm, the introduced power can be further reduced. An die Teillastphase 1 kann sich daher eine weitere Phase mit gegenüber der Teillastphase 1 weiter reduzierter Leistung anschließen (Teillastphase 2). Therefore, the part-load phase 1, a further stage can be followed by (partial load phase 2) with respect to the part-load phase 1 is further reduced power. Der Wert der eingebrachten Leistung kann dabei nochmals um die Hälfte reduziert werden, so dass er nur noch 25% des Wertes der Volllastphase entspricht. The value of the applied power can be further reduced by half thereby, so that it corresponds to only 25% of the value of the full load phase. Die Dauer der Volllastphase und der Teillastphasen kann dabei entsprechend vorgegebener Werte einer in dem Mikrocontroller der Regeleinrichtung gespeicherten Tabelle gewählt werden. The duration of the full-load phase and the part-load phases can be selected according to predetermined values ​​of data stored in the microcontroller of the control unit table. Die Regelung der Leistung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass durch die Regeleinrichtung die auf die Induktionsspule zu beaufschlagende Leistung durch Auswahl einer die Halbleiterschalter steuernden Taktfrequenz innerhalb des vorgegebenen zulässigen Frequenzbereichs bestimmt wird. The regulation of the power is preferably performed in that the controlling to the induction coil to be acted upon performance by selecting a semiconductor switch switching frequency is determined within the predetermined allowable frequency range by the control device.
  • Die Bestimmung der Anfangstemperatur des zu erwärmenden Gefäßes erfolgt vorzugsweise durch eine Messung der von dem Gefäß aufgenommenen Leistung, wobei die aufgenommene Leistung mit in den Kennfeldern oder Tabellen gespeicherten gefäßspezifischen Werten verglichen wird. The determination of the initial temperature to be heated vessel is preferably done by a measurement of the received power from the vessel, wherein the absorbed power is compared with data stored in the maps or tables vascular specific values. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich der ohm'sche Widerstand des zu erwärmenden Gefäßes infolge der Erwärmung erhöht. The fact is exploited that the ohmic resistance of the vessel to be heated increases due to heating. Die Differenz der Leistungsaufnahme eines kalten und eines warmen Gefäßes beträgt etwa 20%, wobei sich die Leistungsaufnahmewerte unterschiedlicher Gefäße so weit unterscheiden, daß eine Überschneidung der gefäßspezifischen Wertebereiche nicht erfolgt. The difference in the power consumption of a cold and a warm vessel is about 20%, whereby the power consumption values ​​of different vessels vary to the extent that an overlap between the vascular specific ranges of values ​​does not occur.
  • Der Füllgrad eines zu erwärmenden Gefäßes kann durch den Abfall der von dem Gefäß aufgenommenen Leistung über ein vorbestimmtes Zeitintervall bestimmt werden. The degree of filling of a vessel to be heated may be determined by the drop in the received power from the vessel over a predetermined time interval. Dazu wird die Tatsache ausgenutzt, daß sich ein gefülltes Gefäß aufgrund der größeren zu erwärmenden Masse langsamer erwärmt als ein leeres Gefäß. For this purpose, the fact is utilized that a filled container because of the larger mass to be heated is heated slower than an empty vessel. Es wird jeweils die Zeitdauer bestimmt, in der die aufgenommene Leistung bei der Erwärmung um einen bestimmten Betrag, beispielsweise 20%, abfällt. the length of time it is determined in each case, in which the power consumption at the heating by a certain amount, for example 20% drops. Wird eine bestimmte Zeit unterschritten, in der dieser Leistungsabfall auftritt, so ist dies ein Indiz dafür, daß das Gefäß nicht befällt ist und daher zur Vermeidung von Schäden an dem Gefäß nicht erhitzt werden sollte. If a specific time is not reached, in this performance drop occurs, this is an indication that the vessel is not attacks, and thus to prevent damage to the vessel should not be heated.
  • Um die vorgenannten Bestimmungen durchführen zu können, müssen die thermischen Materialkenngrößen unterschiedlicher zu erwärmender Gefäßarten empirisch bestimmt werden und in der Form von Kennfeldern und/oder Wertetabellen in den Speichereinheiten der Regeleinrichtung abgespeichert werden. In order to perform the above-mentioned provisions, the thermal material parameters must be determined to be heated of different vessel types empirically and are stored in the form of maps and / or lookup tables in the memory units of the control device. Nach der Bestimmung der Art, der Temperatur und des Füllgrades des zu erwärmenden Gefäßes anhand der in einer Tabelle gespeicherten Werte kann dann ein in einer weiteren Tabelle gespeicherter Wert als Sollwert für die Regelung der der Induktionsspule zuzuführenden Leistung ausgewählt werden. After determining the kind, temperature and the degree of filling of the vessel to be heated on the basis of data stored in a table values ​​to be supplied as a desired value for the regulation of the induction coil in a further table stored value performance can then be selected.
  • Allein aus der Messung der von der Induktionsspule aufgenommenen Leistung, die zugleich ein Maß für die von dem zu erwärmenden Gefäß aufgenommenen Leistung ist, kann die Art, die Temperatur und der Füllgrad eines einzelnen Gefäßes eindeutig bestimmt werden. Only from the measurement of the received power from the induction coil, which is also a measure of the picked up by the vessel to be heated performance, the type, the temperature and the degree of filling of a single vessel can be uniquely determined. Sollen mehrere Gefäße, ggf. unter Verwendung mehrerer Induktionsspulen, erwärmt werden, so muß zusätzlich die tatsächliche Anzahl der zu erwärmenden Gefäße bestimmt werden. If a plurality of vessels, optionally with the use of multiple induction coils to be heated, so the actual number of vessels to be heated must be determined in addition. Dies geschieht zweckmäßig durch Auswertung der Ausgangssignale von im Bereich der Induktionsspulen angeordneten Näherungssensoren. This is expediently by evaluating the output signals of arranged in the region of the induction coils proximity sensors. Nach der Bestimmung der tatsächlichen Anzahl der bedeckten Induktionsspulen, dh der Anzahl der zu erwärmenden Gefäße, wird die auf die Induktionsspulen zu beaufschlagende Leistung proportional zu dem Bedeckungsgrad reduziert. After determining the actual number of inductors covered, ie the number of vessels will be heated, which reduces to the induction coils to be acted upon power proportional to the degree of coverage. Sind beispielsweise nur sechs von zehn vorhandenen Induktionsspulen tatsächlich bedeckt, so wird die aufzubringende Leistung auf 60% reduziert. for example, only six out of ten existing inductors actually covered, the applied power is reduced to 60%. Da lediglich die tatsächlich bedeckten Induktionsspulen reale Leistung aufnehmen, während die nicht bedeckten Induktionsspulen lediglich Blindleistung aufnehmen, wird auf diese Weise wieder jedes Gefäß mit der gefäßspezifischen, der Wertetabelle entsprechenden Leistung beaufschlagt. Since only the actually covered induction coils absorb real power, while the non-covered induction coils only absorb reactive power, in this way again each vessel with the vessel-specific, the table of values ​​corresponding power is applied.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele und Diagramme näher erläutert. The invention is explained with reference to the shown in the drawings embodiments and diagrams in greater detail. Es zeigt It shows
  • 1 1 einen schematischen Aufbau eines Reihenschwingkreises mit einer Induktionsspule; a schematic structure of a series resonant circuit with an induction coil;
  • 2 2 einen schematischen Aufbau eines Reihenschwingkreises mit mehreren Induktionsspulen; a schematic structure of a series resonant circuit with a plurality of induction coils;
  • 3 3 die Kennlinie eines Schwingkreises gemäß the characteristic of a resonant circuit in accordance with 1 1 ; ;
  • 4a 4a die funktionale Abhängigkeit der Leistungsaufnahme eines Gefäßes von seiner Temperatur zur Bestimmung der Anfangstemperatur des Gefäßes; the functional dependence of the power consumption of a vessel of its temperature to determine the initial temperature of the vessel;
  • 4b 4b die funktionale Abhängigkeit der Leistungsaufnahme eines Gefäßes von der Zeit zur Bestimmung des Füllgrades des Gefäßes; the functional dependence of the power consumption of a vessel from the time for determining the degree of filling of the vessel;
  • 5 5 ein Flußdiagramm des Gesamtablaufes des Erwärmungsprozesses; a flow chart of the overall sequence of the heating process;
  • 6 6 ein Flußdiagramm der Anlaufphase des Erwärmungsprozesses und a flowchart of the start-up phase of the heating process, and
  • 7 7 ein Flußdiagramm der Vollastphase des Erwärmungsprozesses. a flow chart of Vollastphase the heating process.
  • Die in den In the 1 1 und and 2 2 schematisch dargestellten Schaltungsanordnungen Circuitry shown schematically 10 10 bestehen im wesentlichen aus einer Gleichrichtereinrichtung consist essentially of a rectifier means 12 12 , mit der die Spannung einer Netzspannungsquelle With which the voltage of a commercial power source 14 14 gleichgerichtet wird, und zwei Halbleiterschaltern T1, T2 zum frequenzgesteuerten Zerhacken der gleichgerichteten Netzspannung, einem Reihenschwingkreis bestehend aus einer ( is rectified, and two semiconductor switches T1, T2 to the frequency-controlled chopping the rectified mains voltage, a series resonant circuit consisting (from a 1 1 ) oder mehreren ( () Or more 2 2 ) Induktionsspulen ) Inductors 16 16 , . 16' 16 ' und zwei Kondensatoren C1, C2, der mit der durch die Halbleiterschalter T1, T2 zerhackten Spannung beaufschlagt wird, sowie einem oder mehreren Gefäßen and two capacitors C1, C2, which is supplied with the chopped by the semiconductor switches T1, T2 voltage, as well as one or more vessels 18 18 , . 18' 18 ' als Last für die Induktionsspule. a burden for the induction coil. Die Frequenzsteuerung der Halbleiterschalter T1, T2 erfolgt durch einen Mikrocontroller The frequency controller of the semiconductor switches T1, T2 is done by a microcontroller 20 20 , der mit den Betriebsgrößen Netzspannung und -strom sowie Induktionsspulenspannung und -strom als Regelgrößen beaufschlagt wird. Which is charged with monitoring mode power voltage and current and inductor voltage and current as controlled variables. Der Mikrocontroller the microcontroller 20 20 weist einen Speicherbereich auf, in dem in der Form von Tabellen und/oder Kennlinien Leistungssollwerte für unterschiedliche Gefäßarten has a memory region in which in the form of tables and / or performance characteristics desired values ​​for different types of receptacles 18 18 und zur Verhinderung von Beschädigungen der Induktionsspule oder der Gefäße Maximalwerte für den zulässigen Spulenstrom und die Spulenspannung gespeichert sind. and to prevent damage to the induction coil or the vessels maximum values ​​for the permissible coil current and the coil voltage is stored. Aus den ermittelten Betriebsgrößen, die mittels nicht dargestellter Sensoren gemessen werden, und dem sich daraus ergebenden Leistungssollwert berechnet der Mikrocontroller eine Taktfrequenz, mit der die Halbleiterschalter T1, T2 als Stellgröße beaufschlagt werden. From the determined operating values, which are measured by sensors not shown, and the resultant power set point the microcontroller calculates a clock frequency with which the semiconductor switches T1, T2 are applied as a manipulated variable. Die Halbleiterschalter T1, T2 sind, wie in den The semiconductor switches T1, T2, as shown in the 1 1 und and 2 2 dargestellt, MOSFET-Transistoren oder aber auch IGBT-Transistoren, die in der Lage sind, Leistungen im Bereich von 50 W bis 5 kW zu schalten, wobei sie zur Ansteuerung nur eine geringe Leistung erfordern, so daß sie direkt von dem Mikrocontroller To switch shown, MOSFET transistors or IGBT transistors and which are able powers ranging from 50 W to 5 kW, requiring only a small power for controlling so that they directly from the microcontroller 20 20 angesteuert werden können. can be controlled.
  • In In 3 3 ist die Impedanz Z des Schwingkreises als Funktion der Taktfrequenz f the impedance Z of the resonance circuit as a function of the clock frequency f
    Figure 00140001
    dargestellt. shown. Auf der linken, niederfrequenten Seite des Resonanzpunktes bei f R befindet sich der abfallende kapazitive Zweig der Kennlinie, auf der rechten, ansteigenden Seite des Resonanzpunktes f R der induktive Zweig der Kennlinie. On the left, low frequency side of the resonance point at f R is the descending branch of the capacitive characteristic, f on the right, rising side of the resonance point R of the inductive branch of the characteristic. Die Frequenzregelung findet ausschließlich auf dem induktiven Zweig der Kennlinie statt, und zwar in einem Bereich zwischen einer minimal zulässigen Frequenz f min der Nähe des Resonanzpunktes f R und einer maximal zulässigen Frequenz f max . The frequency control is carried out exclusively on the inductive branch of the characteristic curve, in a range between a minimum allowable frequency f min of the vicinity of the resonance point f R, and a maximum frequency f max. Der Arbeitspunkt des Schwingkreises wird möglichst nah an die untere Grenzfrequenz angenähert, da hier die Impedanz niedrig ist und somit eine hohe Leistungsausbeute erzielt wird. The operating point of the resonant circuit is approximated as close to the lower limit frequency, since the impedance is low and thus a high power output is achieved. Der Regelungsbereich deckt etwa einen Frequenzbereich von f min = 20 kHz bis f max = 50 kHz ab. The control area covers about a frequency range from f min to f max = 20 kHz = 50 kHz. Um im Betrieb möglichst nah an der unteren Grenzfrequenz arbeiten zu können, diese aber nicht zu unterschreiten, wird mikrocontrollerintern mit einer möglichst hohen Prozessorfrequenz gearbeitet. In order to work as close to the lower limit frequency in operation, but not to be less than this, working microcontroller internally with the highest possible processor frequency. Eine einmal eingeregelte Taktfrequenz wird so lange beibehalten, bis die gemessenen Betriebsparameter eine Änderung der Taktfrequenz indizieren, woraufhin kurzzeitig entsprechende Register des Mirkocontrollers beschrieben werden, die eine neue Taktfrequenz für die Haltleiterschalter T1, T2 einstellen. A once inserted regulated clock frequency is maintained until the measured operating parameters indicate a change in the clock frequency, whereupon corresponding register of Mirko controller will be described briefly, adjust a new clock frequency for the solid state switch T1, T2. Diese neue Taktfrequenz wird dann wiederum so lange beibehalten, bis eine erneute Taktfrequenzänderung indiziert ist. This new clock frequency is then again maintained until a new clock frequency change is indicated. Auf diese Weise wird für die eigentliche Frequenzsteuerung nur ein geringer Teil der Mikrocontrollerkapazität gebraucht, so daß der Mikrocontroller hauptsächlich mit der Überwachung und Bestimmung der Betriebsparameter ausgelastet wird. In this way, only a small part of the microcontroller capacity is needed for the actual frequency control so that the microcontroller is mainly utilized to monitor and determine the operating parameters.
  • Anhand der Based on 4a 4a und b läßt sich erläutern, wie die Regeleinrichtung allein aus der gemessenen Induktionsspulenleistung die Temperatur und den Füllgrad der zu erwärmenden Gefäße bestimmt. and b can be explained as the control device solely from the measured induction coil power determines the temperature and the degree of filling to be heated vessels. In In 4a 4a ist die aufzubringende Induktionsspulenleistung als Funktion der Gefäßtemperatur dargestellt. the applied induction coil power is shown as a function of vessel temperature. Dabei ist die Leistungsaufnahme eines kalten Gefäßes mit 100% angesetzt. The power consumption of a cold vessel is assumed to be 100%. Ist das Gefäß aber bereits heiß, so nimmt es aufgrund der in dem heißen Zustand verminderten Leitfähigkeit nur noch eine geringere Leistung auf, die wie dargestellt 80% der ”Kaltleistung” betragen mag. If the vessel but already hot, so it takes account of the reduced in the hot state conductivity to only a lower power, which as shown may be 80% of the "cold performance." Entsprechende Leistungswerte sind für jede zu erwärmende Gefäßart in dem Mikrocontroller Corresponding power values ​​for each vessel type to be heated in the microcontroller 20 20 in Tabellenform abgespeichert (vgl. in table form stored (see. 6 6 ), so daß ein Vergleich der gemessenen Leistungsaufnahme mit den Tabellenwerten eine Temperaturbestimmung des Gefäßes ermöglicht, woraufhin dann ein entsprechender Regelungsprozeß ausgelöst werden kann. ) So that a comparison of the measured power consumption made possible with the tabulated values ​​a temperature determination of the vessel, whereupon a corresponding control process can be triggered.
  • Auf ähnliche Weise kann der Füllgrad eines Gefäßes bestimmt werden. Similarly, the degree of filling of a vessel can be determined. 4b 4b zeigt schematisch den Verlauf der Leistungsaufnahme P als Funktion der Zeit t. schematically shows the course of the power consumption P as a function of time t. Es wird das Absinken der aufgenommenen Leistung, dh die Erwärmung, wiederum von einem mit 100% angesetzten, gefäßspezifischen Wert auf beispielsweise 80% dieses Wertes über einen bestimmten Zeitraum gemessen. It is the lowering of the power input, ie the heating, again measured by a 100% for the next, vessel specific value, for example, 80% of this value over a certain period. Aufgrund der höheren von einem gefüllten Gefäß aufzunehmenden Wärmemenge ist die Aufwärmzeit t 2 eines gefüllten Gefäßes länger als die Aufwärmzeit t 1 eines leeren Gefäßes. Due to the higher absorbed by a filled vessel heat the heating time t 2 of a filled vessel longer than the heating time t 1 of an empty vessel. Die gemessene Aufwärmzeit ist damit ein Maß für den Füllgrad des Gefäßes. The measured warm-up time is therefore a measure of the degree of filling of the vessel. Wird daher beim Aufwärmen eine bestimmte Aufwärmzeit unterschritten, so bedeutet dies, daß das Gefäß nicht gefüllt ist und der Aufwärmprozeß wird zur Vermeidung einer Beschädigung des Gefäßes abgebrochen. Therefore below a certain warm-up time when warming up, this means that the vessel is not filled and the warm-up process is aborted to avoid damage to the vessel. Die Gefäße bestehen nämlich typischerweise aus einer Keramik, die mit einer leitenden Schicht, beispielsweise Silber, beschichtet ist. The vessels consist namely typically made of a ceramic which is coated with a conductive layer, for example silver. Die übermäßige Erwärmung eines leeren Gefäßes kann zu starken mechanischen Spannungen in dem Gefäß führen, wodurch dieses beschädigt werden kann. The excessive heating of an empty vessel can lead to severe mechanical stresses in the vessel, which can damage it.
  • Sollen gleichzeitig mehrere Gefäße Are simultaneously more vessels 18 18 , . 18' 18 ' mittels mehrerer Induktionsspulen using a plurality of induction coils 16 16 , . 16' 16 ' erwärmt werden (vgl. be heated (see. 2 2 ), so kommt die tatsächliche Abdeckung der Induktionsspulen ), Then comes the actual cover of the induction coils 16 16 , . 16' 16 ' als weiterer Freiheitsgrad für die Bestimmung der Art, der Temperatur und des Füllgrads der Gefäße hinzu. as an additional degree of freedom in determining the type, temperature and the degree of filling of the vessels added.
  • Bei der Verwendung mehrerer Induktionsspulen When a plurality of induction coils 16 16 , . 16' 16 ' kann dies dazu führen, daß bei einer nur teilweisen Belegung der Induktionsspulen Leistungswerte gemessen werden, die sich in mehrdeutiger Weise unterschiedlichen Gefäßarten, Gefäßtemperaturen und Gefäßfüllgraden zuordnen ließen. this can lead to the induction coil power values ​​are measured at an only partial occupancy, the different types of vessels, vessel temperatures and Gefäßfüllgraden could be assigned in ambiguous way. Es sind daher im Bereich der Induktionsspulen It is therefore in the field of induction coils 16 16 , . 16' 16 ' bei einer Anordnung gemäß in an arrangement in accordance with 2 2 im Bereich der Induktionsspulen nicht dargestellte Näherungssensoren vorgesehen, die eine eindeutige Bestimmung des Bedeckungsgrades der Induktionsspulen ermöglichen. provided proximity sensors not shown in the field of induction coils which enable an unambiguous determination of the degree of coverage of the induction coils. Dann läßt sich wieder, eine Bedeckung untereinander gleicher Gefäße mit gleichen Anfangstemperaturen und gleichen Füllgraden vorausgesetzt, die Art der Gefäße, ihre Temperatur und ihr Füllgrad bestimmen, so daß die Induktionsspulen mit der für die entsprechenden Gefäße vorgesehenen Leistung beaufschlagt werden können. Then, a cover of identical containers with the same initial temperatures and identical degrees of filling can again be provided, the type of vessels, determine its temperature and degree of filling, so that the induction coil can be subjected to the prescribed for the respective vessels performance.
  • Im folgenden wird beispielhaft das Verfahren zur geregelten Erwärmung eines Gefäßes anhand der in den In the following, by way of example, the method for the controlled heating of a vessel on the basis of the 5 5 bis to 7 7 dargestellten Flußdiagramme erläutert. Flow charts shown explained.
  • 5 5 zeigt schematisch den Gesamtablauf der Erwärmung. schematically shows the overall flow of warming. Nach dem Start, dh dem Einschalten der Vorrichtung, beginnt zunächst die Anlaufphase ( After the start, ie switching on the device first starts the start-up phase ( 6 6 ). ). Die Anlaufphase beinhaltet Sicherheitsabfragen, um festzustellen, ob die Regelvorrichtung in dem vorgeschriebenen Frequenzbereich arbeitet, die Bestimmung, ob überhaupt ein Gefäß vorhanden ist, und falls dies der Fall sein sollte, welcher Art das Gefäß ist und welche Temperatur es aufweist. The start-up phase includes security checks to determine whether the regulator device is operating in the prescribed frequency range, the determination as to whether there is a vessel is present, and if this should be the case, the nature of the vessel and which temperature has it. An die Anlaufphase schließt sich die Vollastphase an, in der die eigentliche Erwärmung der sich in dem Gefäß befindlichen Speisen stattfindet. At the start-up phase, the Vollastphase follows, in which the actual heating of food is present in the vessel takes place. Die Erwärmung erfolgt in dieser Vollastphase mit der maximalen für das entsprechende Gefäß vorgesehenen Leistung, bis ein gewünschter Erwärmungsgrad erreicht ist, beispielsweise die Kerntemperatur von etwa 70°C bei der Regeneration von Speisen. The heating is carried out in this Vollastphase with the maximum provided for the corresponding vessel performance until a desired degree of heating is achieved, for example, the core temperature of about 70 ° C in the regeneration of food. Dann wird die Leistung auf z. Then the power on z. B. 50% der Anfangsleistung heruntergeregelt, um ein schonendes Fertiggaren der Speisen zu erreichen (Teillastphase 1). B. 50% of the initial power down-regulated in order to achieve a gentle finish cooking of food (partial load phase 1). In der sich daran anschließenden Teillastphase 2 wird die Leistung nochmals vermindert, z. In the subsequent phase 2, the part-load power is decreased again such. B. auf 25% des Anfangswertes, um die Speisen einerseits warmzuhalten, aber andererseits ein Übergaren zu verhindern. B. 25% of the initial value, to keep warm the food on the one hand, but on the other hand to prevent overcooking. Nach dem Ablauf dieser Phasen ist der Erwärmungsvorgang abgeschlossen und die Vorrichtung schaltet sich automatisch ab. After the end of this phase of the heating process is completed and the device automatically turns itself off.
  • In In 6 6 ist die Anlaufphase noch einmal detaillierter dargestellt. the start-up phase is shown in detail again. Es sind auch zwei Tabellen abgebildet, die beispielhaft Sollwerte für unterschiedliche Gefäße (Teller oder Schüssel) und Sollwerte für die einzelnen Erwärmungsphasen angeben. There are also mapped two tables indicate the example set values ​​for different vessels (dish or bowl) and setpoints for each heating phases. Zunächst wird nach dem Start die Aufnahmeleistung bei einer festen hohen Frequenz, dh einer Frequenz in der Nähe der oberen Grenzfrequenz f max (vgl. First, the recording power at a fixed high frequency is after the start, that is, a frequency near the upper limit frequency f max (see FIG. 3 3 ), gemessen. ) Measured. Um eventuell auftretende Schwankungen der Versorgungsnetzspannung zu kompensieren, wird diese Aufnahmeleistung auf einen Spannungswert von 230 V normiert. To compensate for any possible fluctuations in the supply network voltage, this recording power is normalized to a voltage value of 230 V. Der so erhaltene Leistungswert wird dann mit den empirisch ermittelten, in der Gefäß-Leistungstabelle abgespeicherten Leistungswerte verglichen. The power value thus obtained is then compared with the empirically determined, stored in the vessel performance table output values. Die Tabelle zeigt die zulässigen Leistungswerte für einen Teller im kalten und im heißen Zustand sowie für eine Schüssel, ebenfalls im kalten und heißen Zustand. The table shows the allowable power values ​​for a plate in the cold and when hot and for a bowl, also in cold and hot condition. Die zulässigen Leistungswerte für einen Teller liegen beispielsweise im Bereich von 124 W bis 140 W, während die entsprechenden Werte für eine Schüssel 83 W bis 100 W betragen. The allowed power values ​​for a plate lying to 140 W, for example, in the range of 124 W, while the corresponding values ​​are for a bowl of 83 W to 100 W. Zwischen diesen zulässigen Bereichen sowie oberhalb und unterhalb dieser Bereiche liegen die Leistungswerte, bei deren Auftreten ein ungültiger Belastungsfall durch die Regeleinrichtung festgestellt wird. Between these allowable ranges above and below these ranges as well as the power values, as they occur, an invalid load case is determined by the control means are. Die Auflösung, mit der die Leistung bestimmt werden kann, liegt bei etwa 3 W, so daß die Lücke zwischen den beiden Gefäßarten hinreichend groß ist, um eine eindeutige Zuordnung zu ermöglichen. The resolution with which the power can be determined, is about 3 W, so that the gap between the two types of receptacles is sufficiently large to enable an unambiguous assignment. Sollte ein ungültiger Belastungsfall festgestellt werden, so ist dies ein Indiz für eine Störung und der Erwärmungsvorgang wird abgebrochen. If an invalid load case be determined, this is an indication of a fault and the heating process is canceled. Liegt der Leistungswert in einem der gültigen Bereiche, so wird anhand der Gefäß-Leistungstabelle festgestellt, um welche Art Gefäß es sich handelt, dh ob ein Teller oder eine Schüssel zu erwärmen ist. If the power value in one of the valid ranges, so it is determined from the vessel-performance table, what type vessel is that if a dish or a bowl to be heated. Der entsprechende Leistungssollwert wird aus der Tabelle ausgelesen und die Vollastphase beginnt. The corresponding power target value is read from the table and the Vollastphase begins.
  • In der Vollastphase ( In the Vollastphase ( 7 7 ) werden zunächst die Betriebsparameter der Spule, dh Spulenstrom und -spannung, sowie die von dem Gefäß aufgenommene Leistung bestimmt. ), First, the operating parameters of the coil, that is coil current and voltage, as well as the power absorbed by the vessel performance determined. Liegen diese Werte außerhalb der zulässigen Bereiche, so wird dies als Störung behandelt und der Erwärmungsprozeß abgebrochen. If these values ​​are outside the permitted areas, this will be handled as such and stopped the heating process. Anderenfalls wird die Ist-Leistung mit der vorgegebenen Solleistung verglichen und je nach Ergebnis durch den Mikrocontroller eine entsprechende Frequenzansteuerung der Halbleiterschalter vorgenommen, um Ist-Leistung und Soll-Leistung zur Deckung zu bringen. Otherwise, the actual power is compared with the predetermined desired power and depending on the result by the microcontroller made a corresponding frequency driving of the semiconductor switch in order to bring the actual power and the target power to cover. Dieser Regelvorgang wird fortlaufend durchgeführt, bis das Abbruchkriterium für die Vollastphase, dh entweder der vorbestimmte Zeitablauf oder die gewünschte Temperatur, erreicht ist. This control process is continuously performed until the termination criterion for the Vollastphase, that is either the predetermined time or the desired temperature is reached. Es schließen sich dann ggf. die Teillastphasen 1 und 2 an, in denen ein entsprechender Regelungsvorgang mit den reduzierten Leistungswerten durchgeführt wird. It is then followed by, if necessary, the part-load phases 1 and 2, in which a corresponding control operation is performed with the reduced power values.
  • Zusammfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von zumindest teilweise leitfähigen Gegenständen, insbesondere von Gefäßen für Speisen, mit wenigstens einer von Wechselstrom durchflossenen Induktionsspule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, an das der zu erwärmende Gegenstand derart ankoppelbar ist, daß in diesem ein Wirbelstrom und/oder – bei ferromagnetischen Gegenständen – Ummagnetisierungswärme erzeugt wird. The following is Zusammfassend be stated: The invention relates to a device for inductive heating of at least partially conductive objects, in particular containers for food, having at least one alternating current flowed through the induction coil for generating an electromagnetic alternating field to which the object to be heated is so coupled that in this, an eddy current and / or - for ferromagnetic objects - Ummagnetisierungswärme is generated. Eine den Wechselstrom in der Induktionsspule regelnde Schaltungsanordnung umfaßt eine Gleichrichteranordnung zum Gleichrichten der Netzversorgungsspannung, mindestens einen Halbleiterschalter zum Zerhacken der gleichgerichteten Versorgungsspannung mit einer vorgebbaren Taktfrequenz, elektronische Bauelemente, die zusammen mit der Induktionsspule einen Schwingkreis bilden, sowie eine Regeleinrichtung zur Erzeugung der Taktfrequenz. An alternating current controlled in the inductor circuit arrangement comprising a rectifier arrangement for rectifying the mains supply voltage, at least one semiconductor switch for chopping the rectified supply voltage having a predetermined clock frequency, electronic components, which together with the induction coil a resonant circuit, and a control means for generating the clock frequency. Um eine automatische Regelung des Erwärmungsvorgangs zu ermöglichen, weist die Regeleinrichtung gemäß der Erfindung einen Mikrocontroller auf, der unter Berücksichtigung der Betriebsparameter frequenzvariable Steuersignale für die Halbleiterschalter liefert. In order to enable automatic control of the heating process, the control device according to the invention a microcontroller which provides variable frequency control signals for the semiconductor switches taking into account the operating parameters. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum geregelten induktiven Erwärmen von Speisen. The invention further relates to a method for the controlled inductive heating food.

Claims (22)

  1. Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von zumindest teilweise leitfähigen Gegenständen, insbesondere von Gefäßen ( Apparatus for inductive heating of at least partially conductive objects, in particular vessels ( 18 18 , . 18' 18 ' ) für Speisen, mit wenigstens einer von Wechselstrom durchflossenen Induktionsspule ( ) For dishes (with at least one of alternating current-carrying inductor 16 16 , . 16' 16 ' ) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, an das der zu erwärmende Gegenstand derart ankoppelbar ist, dass in diesem ein Wirbelstrom und/oder – bei ferromagnetischen Gegenständen – Ummagnetisierungswärme erzeugt wird, und mit einer den Wechselstrom in der Induktionsspule regelnden Schaltungsanordnung umfassend eine Gleichrichtereinrichtung ( ) For generating an electromagnetic alternating field to which the object to be heated is so coupled that in this, an eddy current and / or - for ferromagnetic objects - Ummagnetisierungswärme is generated and with a alternating current in the induction coil controlling the circuit arrangement comprising a rectifier means ( 12 12 ) zum Gleichrichten der Netzversorgungsspannung ( ) (For rectifying the mains supply voltage 14 14 ), Halbleiterschalter (T1, T2) zum Zerhacken der gleichgerichteten Versorgungsspannung mit einer vorgebbaren Taktfrequenz, elektronische Bauelemente (C1, C2), die zusammen mit der Induktionsspule ( ) Semiconductor switches (T1, T2) for chopping the rectified supply voltage having a predetermined clock frequency, electronic components (C1, C2), which (along with the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) einen Schwingkreis bilden, sowie eine Regeleinrichtung zur Erzeugung der Taktfrequenz, wobei die Regeleinrichtung einen Mikrocontroller ( ) Form a resonant circuit, and a control device for generating the clock frequency, wherein the control means comprises a microcontroller ( 20 20 ) aufweist, der in Abhängigkeit von Betriebsparametern frequenzvariable Steuersignale für die Halbleiterschalter liefert, sowie einer Leistungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der von der Induktionsspule ( ), Which provides variable frequency control signals for the semiconductor switches in dependence on operating parameters, and a power determining device for determining the (by the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) aufgenommenen Leistung, dadurch gekennzeichnet , dass die als Mikrocontroller ( ) Power consumed, characterized in that the (a microcontroller 20 20 ) ausgebildete Regeleinrichtung einen programmierbaren Speicher aufweist, in dem Kennfelder und/oder Tabellen für die von der Induktionsspule ( ) Trained control device comprises a programmable memory in which maps and / or tables for the (by the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) aufgenommene Leistung als Maß für die Leistungsaufnahme unterschiedlicher zu erwärmender Gefäße ( Power) received (as a measure of the power of different containers to be heated 18 18 , . 18' 18 ' ) speicherbar sind, wobei die Leistungsaufnahmewerte die Betriebsparameter sind und sich die Leistungsaufnahmewerte der Daten der Kennfelder und/oder Tabellen für unterschiedliche Gefäße so weit unterscheiden, dass ein Abstand zwischen den gefäßspezifischen Wertebereichen besteht, der größer ist als die Auflösung, mit der die Leistungsaufnahme durch die Leistungsbestimmungseinrichtung bestimmbar ist. can be stored), said power consumption values ​​are the operating parameters and the power consumption values ​​of the data of the maps and / or tables for different vessels vary to the extent that a distance between the vessel-specific ranges of values ​​is greater than the resolution with which the power consumption by the power determination device can be determined.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung Sensoren für die Netzstromaufnahme und den Induktionsspulenstrom sowie für die Netz- und Induktionsspulenspannung aufweist. Device according to claim 1, characterized in that the control means includes sensors for the mains current consumption, and the inductor current, as well as the power and induction coil voltage.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschalter (T1, T2) IGBT-, MOSFET- oder BIMOSFET-Transistoren mit einer Schaltleistung im Bereich von 30 W bis 10 kW sind. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor switches (T1, T2) IGBT, MOSFET or BIMOSFET transistors with a switching capacity in the range of 30 W to 10 kW.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauelemente, die zusammen mit der Induktionsspule ( Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electronic components, which (along with the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) den Schwingkreis bilden, Kondensatoren (C1, C2) sind. ) Form the resonance circuit, capacitors (C1, C2).
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis ein Reihenschwingkreis ist. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resonant circuit is a series resonant circuit.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung nach dem Prinzip eines P-Reglers, eines PID-Reglers, eines Reglers mit endlicher Einstellzeit, eines adaptiven Reglers oder eines Fuzzy-Logic-Reglers arbeitet. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control device according to the principle of a P controller, a PID controller, a controller with a finite response time, an adaptive controller or a fuzzy logic controller is operating.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung einen Frequenzgenerator aufweist, der eine veränderbar konstante Taktfrequenz zur Beaufschlagung der Halbleiterschalter (T1, T2) erzeugt. generating apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the control means includes a frequency generator comprising a variable constant clock frequency for acting upon the semiconductor switch (T1, T2).
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitspunkt des Schwingkreises im induktiven Bereich der Schwingkreiskennlinie in der Nähe des Resonanzpunktes (f R ) liegt. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the operating point of the resonant circuit in the inductive region of the resonant circuit characteristic in the vicinity of the resonance point (f R) is located.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung ein speicherresidentes Programm enthält, das das Unterschreiten einer vorgegebenen unteren Grenzfrequenz in der Nähe des Resonanzpunktes (f R ) verhindert. Device according to claim 8, characterized in that the control device contains a memory-resident program, which prevents the falling below a predetermined lower limit frequency in the vicinity of the resonance point (f R).
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz der Regeleinrichtung 10 kHz bis 100 kHz, vorzugsweise 20 kHz bis 50 kHz, beträgt. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the clock frequency of the control device is 10 kHz to 100 kHz, preferably 20 kHz to 50 kHz.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Induktionsspulen ( Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that several induction coils ( 16 16 , . 16' 16 ' ) in einer Reihen- oder Parallelschaltung vorgesehen sind, und dass im Bereich der Induktionsspulen ( ) Are provided in a series or parallel connection, and that (in the region of the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) Näherungssensoren vorgesehen sind, mit deren Ausgangssignalen die Regeleinrichtung zur Bestimmung des Bedeckungsgrades der Induktionsspulen ( ) Proximity sensors are provided, the control device for determining the degree of coverage of the induction coils (with the output signals 16 16 , . 16' 16 ' ) beaufschlagbar ist. ) Can be acted upon.
  12. Verfahren zum induktiven Erwärmen von Speisen unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend die folgenden Schritte: a) in einer Anlaufphase: – Erfassen der von der Induktionsspule ( A method for inductive heating of food by using the apparatus according to any one of claims 1 to 11, comprising the steps of: a) in an initial phase: - detecting (by the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) aufgenommenen Leistung als Maß für die Leistungsaufnahme des zu erwärmenden Gefäßes bei einer Taktfrequenz nahe der oberen Grenze (f max ) des Regelungsbereiches der Regeleinrichtung; Power) taken as a measure of the power consumption of the vessel to be heated at a clock frequency near the upper limit (f max) of the control range of the control device; – Vergleich der erfassten Leistungsaufnahme mit vorgegebenen, in den Kennfeldern oder Tabellen der Regeleinrichtung enthaltenen Werten zur Unterscheidung zwischen mehreren Gefäßarten, deren Leistungsaufnahmewerte die Daten der Kennfelder oder Tabellen darstellen, wobei sich die Leistungsaufnahmewerte der Daten der Kennfelder oder Tabellen für unterschiedliche Gefäße so weit unterscheiden, dass ein Abstand zwischen den gefäßspezifischen Wertebereichen besteht, der größer ist als die Auflösung, mit der die Leistungsaufnahme in dem Erfassungsschritt bestimmbar ist; - comparing the detected power with predetermined values ​​contained in the maps or tables of the control system to distinguish between several types of receptacles whose power consumption values ​​represent the data of the maps and tables, wherein the power consumption values ​​of the data of the maps or tables for different vessels distinguish so far, that a distance between the vessel-specific ranges of values ​​is greater than the resolution with which the power consumption is determined in the detection step; – Bestimmung, ob mit der erfassten Leistungsaufnahme eine den Werten der Kennfelder oder Tabellen entsprechende, zulässige Belastung der Induktionsspule ( - determining whether (with the detected power consumption of a the values ​​of the characteristic diagrams or tables corresponding, permissible load of the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) innerhalb der gefäßspezifischen Wertebereiche gegeben ist, anderenfalls Abbruch des Erwärmungsvorgangs; ) Is given within the vascular specific ranges of values, otherwise termination of the heating process; und bei zulässiger Belastung der Induktionsspule hieran anschließend b) in einer Volllastphase: – Erwärmung des Gefäßes ( and permissible load of the induction coil thereto subsequently b) in a full load stage: - (heating of the vessel 18 18 , . 18' 18 ' ) mit einer vorgegebenen, gefäßspezifischen Leistung. ) Having a predetermined, vessel specific power.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Volllastphase eine Teillastphase mit reduzierter Leistung zum Fertiggaren von Speisen anschließt. A method according to claim 12, characterized in that a part-load phase with reduced power adjoins the full load phase for finishing cooking food.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Teillastphase eine weitere Teillastphase mit weiter reduzierter Leistung zum Warmhalten der Speisen anschließt. A method according to claim 13, characterized in that a further partial load phase adjoins the part-load phase with further reduced power for keeping food warm.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Volllastphase und der Teillastphasen entsprechend vorgegebener Werte einer in der Regeleinrichtung gespeicherten Tabelle gewählt wird. A method according to claim 14, characterized in that the duration of the phase full load and the part load phases is selected in accordance with predetermined values ​​stored in a table of the control device.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Regeleinrichtung die auf die Induktionsspule ( A method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that by the control means that (in the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) zu beaufschlagende Leistung durch Auswahl einer die Halbleiterschalter (T1, T2) steuernden Taktfrequenz innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Frequenzbereichs bestimmt wird. ) Is determined to be acted upon performance by selecting a semiconductor switch (T1, T2) controlling the clock frequency within a predetermined allowable frequency range.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangstemperatur des zu erwärmenden Gefäßes ( A method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the initial temperature to be heated vessel ( 18 18 , . 18' 18 ' ) durch die von dem Gefäß aufgenommene Leistung bestimmt wird, wobei die aufgenommene Leistung mit in den Kennfeldern oder Tabellen gespeicherten gefäßspezifischen Werten verglichen wird. ) Wherein the absorbed power is compared with data stored in the maps or tables vascular specific values ​​is determined by the power absorbed by the vessel performance.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllgrad des zu erwärmenden Gefäßes ( Method according to one of claims 12 to 17, characterized in that the filling degree of the vessel to be heated ( 18 18 , . 18' 18 ' ) durch den Abfall der von dem Gefäß aufgenommenen Leistung über ein vorbestimmtes Zeitintervall bestimmt wird. ) Is determined by the drop in the received power from the vessel over a predetermined time interval.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Materialkenngrößen unterschiedlicher zu erwärmender Gefäßarten ( Method according to one of claims 12 to 18, characterized in that the thermal characteristics of different material to be heated vessel types ( 18 18 , . 18' 18 ' ) empirisch bestimmt werden und in der Form von Kennfeldern und/oder Wertetabellen in der Speichereinheit der Regeleinrichtung abgespeichert werden. ) Can be determined empirically and be stored in the form of maps and / or lookup tables in the memory unit of the control device.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19 i. A method according to any one of claims 12 to 19 i. V. m. V. m. Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bestimmung der Art, der Temperatur und des Füllgrades des zu erwärmenden Gefäßes ( Claims 17 and 18, characterized in that (after the determination of the type, temperature and the degree of filling of the vessel to be heated, 18 18 , . 18' 18 ' ) anhand der in einer Tabelle gespeicherten Werte ein in einer weiteren Tabelle gespeicherter Wert als Sollwert für die der Induktionsspule ( ) (On the basis of data stored in a table values ​​stored in a further table value as a target value for the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) zuzuführenden Leistung ausgewählt wird. ) Power to be supplied is selected.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung mehrerer Induktionsspulen ( A method according to any one of claims 12 to 20, characterized in that (when using multiple inductors 16 16 , . 16' 16 ' ) die Ausgangssignale von mit der Regeleinrichtung verbundenen Näherungssensoren zur Bestimmung der tatsächlichen Anzahl bedeckter Induktionsspulen ( ) Of the output signals associated with the control device proximity sensors to determine the actual number of induction coils covered ( 16 16 , . 16' 16 ' ) verwendet werden. ) be used.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Induktionsspulen ( A method according to claim 21, characterized in that the (in the induction coil 16 16 , . 16' 16 ' ) zu beaufschlagende Leistung nach Maßgabe des tatsächlichen Bedeckungsgrades proportional zu diesem reduziert wird. ) Is reduced to be acted upon power in accordance with the actual degree of coverage in proportion to this.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE42513E1 (en) 2003-01-30 2011-07-05 Hr Technology, Inc. RFID—controlled smart range and method of cooking and heating

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2796800A1 (en) * 1999-07-19 2001-01-26 Janick Simeray Plateau inductor powered by mains
DE19955457A1 (en) * 1999-11-17 2001-05-23 Innovat Ges Fuer Sondermaschb Portable induction heating appliance for cooking foodstuffs has the induction coils carried on electrically conducting but non- magnetic supports and base
AT409328B (en) * 2000-05-30 2002-07-25 Thermo Vision Entwicklungs Und Food distribution system
DE10133180A1 (en) * 2001-07-07 2003-01-30 Hupfer Metallwerke Gmbh & Co Device for inductive heating-up of a hot plate has an induction-heating device and a control for switching the induction-heating device on and off
US20100147832A1 (en) 2008-12-16 2010-06-17 Barker Iii Charles R Induction cookware identifying
DE102012207847A1 (en) * 2012-05-10 2013-11-14 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Apparatus for inductive heating of a heating element
DE102013104107A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-23 Cuciniale Gmbh A method for controlling a cooking process
DE102013213464A1 (en) * 2013-07-09 2014-08-07 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Induction heating device for use in induction hob, has heat pipe that is arranged between heat sources and heat sink, for radiating heat from heat sink to heat sources

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2647348A1 (en) * 1975-10-22 1977-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Induktionserhitzungsgeraet
DE2759701C2 (en) * 1976-01-14 1982-05-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, Jp
DE3042525C2 (en) * 1979-11-12 1985-03-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, Jp
GB2191024A (en) * 1986-05-12 1987-12-02 Toshiba Kk Controlling operation of cooking apparatus
US5324906A (en) * 1991-12-21 1994-06-28 Goldstar Co., Ltd. Method for controlling a heating of high frequency cooker and apparatus thereof
EP0619692A2 (en) * 1993-04-09 1994-10-12 DENKI KOGYO Co., Ltd Heating temperature control in high frequency induction heating
DE19500449A1 (en) * 1995-01-10 1996-07-11 Ego Elektro Blanc & Fischer Cooking point heating for cooking vessels
WO1997037515A1 (en) * 1996-03-29 1997-10-09 Kolja Kuse Homogeneous heating plate

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2647348A1 (en) * 1975-10-22 1977-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Induktionserhitzungsgeraet
DE2759701C2 (en) * 1976-01-14 1982-05-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, Jp
DE3042525C2 (en) * 1979-11-12 1985-03-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, Jp
GB2191024A (en) * 1986-05-12 1987-12-02 Toshiba Kk Controlling operation of cooking apparatus
US5324906A (en) * 1991-12-21 1994-06-28 Goldstar Co., Ltd. Method for controlling a heating of high frequency cooker and apparatus thereof
EP0619692A2 (en) * 1993-04-09 1994-10-12 DENKI KOGYO Co., Ltd Heating temperature control in high frequency induction heating
DE19500449A1 (en) * 1995-01-10 1996-07-11 Ego Elektro Blanc & Fischer Cooking point heating for cooking vessels
WO1997037515A1 (en) * 1996-03-29 1997-10-09 Kolja Kuse Homogeneous heating plate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE42513E1 (en) 2003-01-30 2011-07-05 Hr Technology, Inc. RFID—controlled smart range and method of cooking and heating

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DE19714701A1 (en) 1998-10-15

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