DE19729418C1

DE19729418C1 - Cooking ring for electric cooker with heating element and glass ceramic plate above it allowing e.g. non-metallic pots

Info

Publication number: DE19729418C1
Application number: DE1997129418
Authority: DE
Inventors: Rolf Kleiner; Helmut Plener; Gerhard Tritt; Kai Wimmer
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: ES2146175A1; IT1303514B1; SE9802404L; SE9802404D0; ES2146175B1; ITBZ980046A1

Abstract

The cooking ring is provided with a pot identifying unit, for determining presence of object especially pot standing on the cooking surface (4). The pot identification unit has a transmitter (1,3), which transmits a low frequency electromagnetic radiation of less than 100 kHz, and a receiver (5) for the transmitted radiation. An evaluation unit (6) is connected to the receiver, by which with an object existing on the cooking surface which is made of a material reflecting the low frequency radiation, and a determined reception level can be established. On ON/OFF switch unit (7) is only then switched on to supply current, if the evaluation unit establishes this determined reception level.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kochstelle für einen Elektroherd mit einem Heizelement, einer über dem Heizelement angeordneten Glaskeramikplatte, auf welcher eine von dem Heizelement beheizbare begrenzte Kochfläche vorgesehen ist, einer Topferkennungs einrichtung zum Erfassen eines auf der Kochfläche stehenden zu beheizenden Gegen standes, insbesondere Topfes, und einer in Abhängigkeit von der Topferkennungsein richtung ansteuerbaren Ein-Ausschalteinrichtung für das Heizelement.The invention relates to a hotplate for an electric cooker with a heating element, one Glass ceramic plate arranged above the heating element, on which one of the Heating element heatable limited cooking surface is provided, a pan detection device for detecting a counter to be heated standing on the cooking surface standes, in particular pots, and one depending on the pot detection direction controllable on-off device for the heating element.

Eine derartige Kochstelle ist beispielsweise aus der DE 40 04 129 A1 bekannt. Bei der bekannten Kochstelle arbeitet das Topferkennungssystem mit einem induktiven Sensor, der nahe der beheizbaren begrenzten Kochfläche angeordnet ist. Ferner ist eine Koch stelle der eingangs genannten Art aus der DE 42 24 934 A1 bekannt, bei welcher die Topferkennung mit Hochfrequenzschaltungstechnik erfolgt und ein Hochfrequenzgenera tor mit einem durch ein Hochfrequenzmodul geschalteten Topferkennungssensor ver bunden ist. Der Topferkennungssensor befindet sich unterhalb der Glaskeramikplatte und besitzt mindestens zwei kapazitiv wirkende, elektrisch leitende Topferkennungssen soren, durch welche auch eine Topfgrößenerkennung erfolgt.Such a hotplate is known for example from DE 40 04 129 A1. In the known hotplate, the pan detection system works with an inductive sensor, which is arranged near the heated limited cooking surface. There is also a cook place of the type mentioned in DE 42 24 934 A1, in which the Pot detection using high-frequency circuit technology and a high-frequency generator gate with a pan detection sensor switched by a high-frequency module is bound. The pan detection sensor is located below the glass ceramic plate and has at least two capacitive, electrically conductive pot detection sensors sensors through which pot size detection is also carried out.

Aus der DE 195 40 408 A1 ist es bekannt, die Temperatur eines Kochgeschirrbodens elektromagnetisch insbesondere durch Hochfrequenz von unten durch die Kochfläche hindurch abzufragen und eine entsprechende Steuerung der Kochleistung mittels ther mostatischer Regelung durchzuführen. Dabei kann der als Spirale ausgebildete Koch heizkörper als Antenne benutzt werden. Die kann durch Auswertung eines Resonanzsignals eines im Kochgeschirrboden angeordneten Temperaturfühlers erfolgen. From DE 195 40 408 A1 it is known the temperature of a cookware base Electromagnetically especially by high frequency from below through the cooking surface query and a corresponding control of the cooking performance by means of ther to carry out mostatic regulation. The cook trained as a spiral can radiator can be used as an antenna. This can be done by evaluation a resonance signal of a temperature sensor arranged in the bottom of the cookware respectively.

Ferner ist es aus der DE 33 27 622 A1 bekannt, zur Topferkennung ein Lichtsignal zu emittieren und das vom Topfboden reflektierte Lichtsignal auszuwerten.Furthermore, it is known from DE 33 27 622 A1 to use a light signal for pot detection emit and evaluate the light signal reflected from the bottom of the pot.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kochstelle der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher auch nichtmetallische zu beheizende Behälter erkannt werden können.The object of the invention is to provide a hotplate of the type mentioned at the outset, in which also non-metallic containers to be heated can be recognized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Topferkennungseinrich tung einen Sender, der eine niederfrequente elektromagnetische Strahlung von geringer als 100 kHz zumindest in dem Bereich des begrenzten Kochfeldes aussendet, und einen Empfänger für die gesendete Strahlung aufweist, daß an dem Empfänger eine Auswer teeinrichtung angeschlossen ist, durch welche bei einem auf dem Kochfeld vorhandenen Gegenstand aus einem die niederfrequente elektromagnetische Strahlung reflektieren den Material ein bestimmter Empfangspegel feststellbar ist und daß die Ein-Ausschalt einrichtung nur dann einschaltbar ist, wenn die Auswerteeinrichtung die sen bestimmten Empfangspegel feststellt.This object is achieved in that the pot detection device tion a transmitter that has a low frequency electromagnetic radiation of less than 100 kHz at least in the area of the limited hob, and one Receiver for the transmitted radiation has a Auswer at the receiver teeinrichtung is connected, by which existing on the hob Object from which reflect the low-frequency electromagnetic radiation the material a certain reception level can be determined and that the on-off switch device can only be switched on when the evaluation device determined certain reception level.

Durch die Auswerteschaltung kann ferner ein weiterer Empfangspegel als Grundpegel festgestellt werden, wenn kein Gegenstand auf der Kochfläche vorhanden ist, und ein dritter unterhalb des Grundpegels liegender Empfangspegel festgestellt werden, wenn eine Hand oder anderes Körperteil eines Menschen bzw. Lebewesens oder ein Gegen stand, der die niederfrequente Schaltung nicht oder nur geringfügig reflektiert, auf der Kochfläche vorhanden ist. In diesen beiden letzten Fällen wird die Möglichkeit des Ein schaltens des jeweiligen Heizelements verhindert. Der bestimmte Pegel, bei welchem das Heizelement in Einschaltbereitschaft gesteuert ist, liegt über dem Grundpegel. The evaluation circuit can also provide a further reception level as the basic level be determined when there is no object on the cooking surface, and a third reception level below the basic level can be determined if a hand or other body part of a person or living being or a counterpart stood, which does not or only slightly reflects the low-frequency circuit, on the Cooking surface is available. In these latter two cases, the possibility of an switching of the respective heating element prevented. The certain level at which the heating element is controlled in standby mode, is above the basic level.

In bevorzugter Weise wird der Sender vom als Sendeantenne ausgebildeten Heizele ment und einem daran angeschlossenen Oszillator, welcher die niederfrequente Schwingung erzeugt, gebildet. Der Empfänger besitzt in bevorzugter Weise eine die be grenzte Kochfläche umfassende Empfangsantenne aus einem elektrisch leitfähigen Material, wobei die Auswerteeinrichtung an diese Empfangsantenne angeschlossen ist. In vorteilhafter Weise ist die Empfangsantenne als Ringantenne ausgebildet. In geeigne ter Weise kann diese unterhalb der Keramikplatte und oberhalb dem als Sendeantenne ausgebildeten Heizelement angeordnet sein. Dabei kann sich der als Empfangsantenne wirkende elektrisch leitende Ring, welcher als Cu-kaschierter Ring oder Metalleinlageteil ausgebildet sein kann, zwischen Glaskeramik und aufliegendem Rand des Heizelemen tes befinden. Dieser Antennenring ist so angeordnet, daß er die Kochstelle völlig um schließt. In a preferred manner, the transmitter is formed by the heating element designed as a transmitting antenna ment and an oscillator connected to it, which the low-frequency Vibration generated, formed. The receiver preferably has a limited cooking area comprising a receiving antenna made of an electrically conductive Material, the evaluation device being connected to this receiving antenna. The receiving antenna is advantageously designed as a ring antenna. In suitable ter way, this can be below the ceramic plate and above that as a transmitting antenna trained heating element can be arranged. The can act as a receiving antenna acting electrically conductive ring, which as a copper-clad ring or metal insert can be formed between the glass ceramic and the overlying edge of the heating element tes. This antenna ring is arranged so that it completely around the hob closes.

Die Vorteile, welche bei der Erfindung erzielt werden, bestehen darin, daß keine Spezi fizierung auf bestimmte Heizelemente erforderlich ist. Herkömmliche Heizelemente, ins besondere Heizwendeln, können die Sendeantenne des Senders für die Niederfrequenz bilden. Eine Modifizierung der Heizelemente ist daher nicht erforderlich. Die Topferken nung kann als eigenständige Baugruppe ohne angeschlossene Steuerung arbeiten. Ins besondere werden auch nichtmetallische Töpfe erkannt, da keine kapazitive oder induk tive Sensoren zum Einsatz kommen. Ferner läßt sich erkennen, ob beispielsweise eine Hand oder sonstiger Körperteil eines Menschen oder Lebewesens sich in der Kochflä che befindet.The advantages achieved with the invention are that no speci fication on certain heating elements is required. Conventional heating elements, ins special heating coils, can use the transmitter antenna for the low frequency form. It is therefore not necessary to modify the heating elements. The potted spirits can work as an independent module without a connected control. Ins special non-metallic pots are also recognized, since no capacitive or induc tive sensors are used. It can also be seen whether, for example, a Hand or other body part of a human or living being in the cooking surface che is located.

Anhand der Figuren wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläu tert. Es zeigt:Based on the figures, the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment tert. It shows:

Fig. 1: in schematischer Darstellung eine Kochstelle für einen Elektroherd, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; Fig. 1: in a schematic representation of a hotplate for an electric stove, which is an embodiment of the invention;

Fig. 2: ein Blockschaltbild für vier verschiedene Kochstellen, die Ausführungsbei spiel der Erfindung sind in einem Kochfeld eines Elektroherdes; und Fig. 2 is a block diagram for four different hobs, the game Ausführungsbei the invention are in a hob of an electric stove; and

Fig. 3: ein Blockschaltbild für eine Auswerteeinrichtung von Empfangssignalen der jeweiligen Empfangseinrichtungen. FIG. 3 shows a block diagram for an evaluation of received signals of the respective receiving devices.

Die Kochstelle besitzt in einem Kochfeld eine Heizwendel 1 und eine darüber angeord nete Keramikplatte 2. Auf der Keramikplatte 2 wird im Bereich des Kochfeldes eine be grenzte Kochfläche 4 gebildet, die von der Heizwendel 1 beheizt wird. In einem Kochfeld eines Elektroherdes sind in aller Regel vier derartige Kochstellen (Fig. 2) vorgesehen. Über einen Koppelkondensator 9 kann ein Niederfrequenzgenerator (Oszillator 3), wel cher eine Niederfrequenz unterhalb 100 kHz, insbesondere von 50 kHz erzeugt, an die bevorzugt an das als Heizwendel ausgebildete Heizelement 1 angekoppelt wird. Diese Niederfrequenz wird in Form einer elektromagnetischen Strahlung, insbesondere im Be reich der zu beheizenden Kochfläche 4 ausgesendet. Die erzeugte Niederfrequenz kann Sinus- oder Dreieckform aufweisen, jedoch keine Rechteckform.The hotplate has a heating coil 1 in a hob and a ceramic plate 2 arranged above it. On the ceramic plate 2 , a limited cooking surface 4 is formed in the area of the hob, which is heated by the heating coil 1 . As a rule, four such hotplates ( FIG. 2) are provided in a hob of an electric oven. Via a coupling capacitor 9 , a low-frequency generator (oscillator 3 ), which generates a low frequency below 100 kHz, in particular 50 kHz, to which the heating element 1, which is designed as a heating coil, is preferably coupled. This low frequency is emitted in the form of electromagnetic radiation, in particular in the region of the cooking surface 4 to be heated. The low frequency generated can have a sine or triangular shape, but not a rectangular shape.

Die ausgesendete Strahlung kann von einem als Ringantenne ausgebildeten Empfänger 5 empfangen werden. Der Empfänger 5 umschließt die Kochstelle völlig und ist als elek trisch leitender Ring ausgebildet. Der Empfänger 5 ist zur Auswertung der empfangenen Strahlung an eine Auswerteschaltung 6 angeschlossen.The emitted radiation can be received by a receiver 5 designed as a ring antenna. The receiver 5 completely surrounds the hotplate and is designed as an electrically conductive ring. The receiver 5 is connected to an evaluation circuit 6 for evaluating the received radiation.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, kann über einen Analogmultiplexer 10, der als Nieder frequenzgenerator (50 kHz) ausgebildete Oszillator 3 über einen Analogmultiplexer 10 und entsprechende Koppelkondensatoren an die vier Heizelemente 1 von vier Kochstel len angeschlossen werden. Ferner sind die als Ringantennen ausgebildeten Empfänger 5 an den jeweiligen vier Kochstellen über einen weiteren Analogmultiplexer 11 an die Auswerteeinrichtung 6 angeschlossen. Wie die Fig. 3 zeigt, beinhaltet die Auswerteein richtung 6 einen Verstärker mit Bandpaßfilter 12, an welches über den Analogmultiplexer 11 die jeweiligen Empfänger 5 an den vier Kochstellen angeschlossen sind. Durch das Bandpaßfilter 12 wird aus dem empfangenen Spektrum die Nutzfrequenz herausgefiltert. Diese wird dann über einen Gleichrichter 13 in eine Gleichspannung gewandelt. Die Hö he der Gleichspannung wird durch unterschiedlich eingestellte Komparatoren 14, 15, 16 ausgewertet. Diese können drei unterschiedliche Spannungsbereiche erfassen. Die Vergleichsergebnisse können dann als 2Bit-Daten nach entsprechender Wandlung in zugeordneten Analogdigital-Wandlern 17, 18, 19 für eine als Microcontroller ausgebilde te Steuereinrichtung 8 dargestellt werden.As can be seen from Fig. 2, can be connected via an analog multiplexer 10 , the low frequency generator (50 kHz) designed oscillator 3 via an analog multiplexer 10 and corresponding coupling capacitors to the four heating elements 1 of four Kochstel len. Furthermore, the receivers 5 designed as ring antennas are connected to the evaluation device 6 at the respective four hotplates via a further analog multiplexer 11 . As shown in FIG. 3, the evaluation device 6 includes an amplifier with a bandpass filter 12 , to which the respective receivers 5 are connected to the four hotplates via the analog multiplexer 11 . The useful frequency is filtered out of the received spectrum by the bandpass filter 12 . This is then converted into a DC voltage via a rectifier 13 . The height of the DC voltage is evaluated by differently set comparators 14 , 15 , 16 . These can cover three different voltage ranges. The comparison results can then be represented as 2-bit data after corresponding conversion in assigned analog-digital converters 17 , 18 , 19 for a control device 8 designed as a microcontroller.

Befindet sich kein Topf auf der Kochfläche, wird vom Komparator 14 ein Grundpegel festgestellt, der mit (1,0) dargestellt werden kann. Befindet sich ein Topf oder ein ande res zu beheizendes Gefäß auf der Kochfläche 4, so wird die 50 kHz-Schwingung reflek tiert, und es wird ein erhöhter Spannungspegel von einem der Komparatoren, beispiels weise dem Komparator 15, festgestellt. Dieser Spannungspegel kann für die Steuerein richtung 8 mit (1, 1) dargestellt werden. Durch die Steuereinrichtung 8 wird festgestellt, daß ein Topf bzw. ein zu beheizender Behälter auf der Kochfläche 4 der Keramikplatte 2 vorhanden ist. If there is no pan on the cooking surface, the comparator 14 determines a basic level, which can be represented by (1,0). If there is a pot or another vessel to be heated on the cooking surface 4 , the 50 kHz oscillation is reflected, and an increased voltage level is detected by one of the comparators, for example the comparator 15 . This voltage level can be represented for the Steuerein device 8 with (1, 1). The control device 8 determines that a pot or a container to be heated is present on the cooking surface 4 of the ceramic plate 2 .

Befindet sich eine Hand oder ein anderes Körperteil eines Menschen oder Lebewesens auf der Kochfläche 4, so wird der den Empfangspegel wiedergebende Gleichspan nungspegel infolge der kapazitiven Belastung unter den Grundpegel abgesenkt. Dieser abgesenkte Pegel kann beispielsweise durch den Komparator 16 festgestellt werden und in entsprechender Form, beispielsweise als (0,0) der als Microcontroller ausgebilde ten Steuereinrichtung 8 dargestellt werden.If there is a hand or another part of the body of a human or living being on the cooking surface 4 , the DC voltage level reflecting the reception level is reduced below the basic level due to the capacitive load. This reduced level can be determined, for example, by the comparator 16 and can be represented in a corresponding form, for example as (0,0) of the control device 8 designed as a microcontroller.

Die Steuereinrichtung 8 ist mit einer Ein-Ausschalteinrichtung 7 für die jeweiligen Koch stellen verbunden. Die Ein-Ausschalteinrichtung 7 kann auch in der Weise ausgebildet sein, daß mit ihr eine Einstellung des Versorgungsstromes, mit welchem das Heizele ment 1 versorgt wird, ausgebildet ist.The control device 8 is connected to an on-off device 7 for the respective cooking points. The on-off device 7 can also be designed in such a way that with it an adjustment of the supply current with which the Heizele element 1 is supplied, is formed.

Wenn durch die Komparatoreinrichtung (Komperatoren 14, 15, 16) festgestellt wird, daß auf der Kochfläche 4 ein zu beheizender Topf vorhanden ist, steuert die Steuereinrich tung 8 die Ein-Ausschalteinrichtung 7 in der Weise an, daß das Kochfeld bzw. die Kochstelle eingeschaltet werden kann. In den Fällen, in denen festgestellt wird, daß kein zu beheizender Gegenstand, insbesondere Topf, sich auf dem Kochfeld 4 befindet oder ein Körperteil eines Menschen oder anderen Lebewesens sich auf dem Kochfeld 4 be findet, steuert die Steuereinrichtung 8 die Ein-Ausschalteinrichtung in der Weise an, daß ein Einschalten des Heizelementes 1 verhindert wird.If it is determined by the comparator device (comparators 14 , 15 , 16 ) that there is a pot to be heated on the cooking surface 4 , the control device 8 controls the on-off device 7 in such a way that the hob or the hotplate is switched on can be. In the cases in which it is determined that no object to be heated, in particular a pot, is on the hob 4 or a body part of a person or other living being is on the hob 4 , the control device 8 controls the on-off device in the Way on that switching on the heating element 1 is prevented.

Die als Microcontroller ausgebildete Steuereinrichtung 8 dient ferner zum entsprechen den Umschalten der Analogmultiplexer 10 und 11, so daß eine Überwachung der jewei ligen Kochstellen erzielt wird.The control device 8 designed as a microcontroller also serves to correspond to the switching of the analog multiplexers 10 and 11 , so that monitoring of the respective hotplates is achieved.

Die Ein-Ausschalteinrichtung 7 kann in Form eines Berührungsschalters ausgebildet sein, bei dem durch Abschattung oder Reflexion von Strahlung an einem abschattenden Finger die Schalterbetätigung und auch die Einstellung des dem Heizelement 1 zuge führten Versorgungsstroms erreicht wird. Eine derartige Tasteinrichtung ist in der deut schen Gebrauchsmusterschrift 296 02 484 U1 beschrieben. The on-off device 7 can be designed in the form of a touch switch in which the switch actuation and also the setting of the supply current supplied to the heating element 1 is achieved by shading or reflection of radiation on a shading finger. Such a touch device is described in German utility model 296 02 484 U1.

Es ist auch möglich, auf der Seite des Nulleiters N (Fig. 1) die jeweils zugeordneten Heizelemente 1 zu schalten, wobei das jeweils ausgeschaltete Kochfeld mittels einer LED gekennzeichnet wird.It is also possible to switch the respectively assigned heating elements 1 on the side of the neutral conductor N ( FIG. 1), the hob being switched off being identified by means of an LED.

Für die Heizelemente 1 können auf dem Markt befindliche Heizelemente, insbesondere solche, mit großer Abstrahlungsoberfläche verwendet werden. Beispielsweise kann das Heizelement als Heizwendel ausgebildet sein oder als Heizband, in welchem die Ober fläche vergrößernde Verformungen vorhanden sind.Heating elements on the market, in particular those with a large radiation surface, can be used for the heating elements 1 . For example, the heating element can be designed as a heating coil or as a heating tape in which the surface-enlarging deformations are present.

Claims

1. Cooking area for an electric cooker with a heating element, a glass ceramic plate arranged above the heating element, on which a heated cooking surface provided by the heating element is provided, a pot detection device for detecting an object to be heated, in particular a pot, on the cooking surface, and one depending on the pot detection device controllable on-off device for the heating element, characterized in that the pot detection device emits a transmitter ( 1 , 3 ) which emits a low-frequency electromagnetic radiation of less than 100 kHz at least in the area of the limited hob ( 4 ) , And a receiver ( 5 ) for the transmitted radiation, that to the receiver ( 5 ) a Auswerteinrich device ( 6 ) is connected, through which on an existing on the hob ( 4 ) in front of an object from a low-frequency electromagnetic radiation reflecting material a b Certain reception level can be determined, and that the on-off device ( 7 ) can only be switched on when the evaluation device ( 6 ) determines this specific reception level.

2. Cooking area according to claim 1, characterized in that the transmitter ( 1 , 3 ) is formed by the heating element designed as a transmitting antenna ( 1 ) and a low-frequency generator (oscillator 3 ) connected to it.

3. Cooking area according to claim 1 or 2, characterized in that the receiver ( 5 ) has a limited cooking area ( 4 ) comprising receiving antenna ( 5 ) made of electrically conductive material, which is connected to the evaluation device ( 6 ).

4. Cooking area according to claim 3, characterized in that the receiver ( 5 ) is formed by a ring antenna.

5. Cooking field according to claim 3 or 4, characterized in that the Emp catch antenna ( 5 ) below the ceramic plate ( 2 ) and above the antenna designed as Sendean heating element ( 1 ).

6. Cooking area according to one of claims 1 to 5, characterized in that the evaluation device ( 6 ) has a bandpass filter for filtering out the low-frequency useful vibration, which is rectified into a DC voltage.

7. Cooking area according to one of claims 1 to 6, characterized in that the generated low frequency a non-rectangular shape, in particular sinusoidal or Triangular shape.

8. Cooking area according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Has low frequency 50 kHz.

9. Cooking area according to one of claims 1 to 8, characterized in that the specific reception level, at which the heating element ( 1 ) is controlled in the ready-to-use state, lies above a basic level which is received and detected when the item ( 4 ) is missing on the hob becomes.

10. Cooking area according to one of claims 1 to 9, characterized in that the heating element ( 1 ) is designed as a heating coil or as a heating tape with the surface enlarging deformations.