DE19906115C1 - Verfahren zum Erkennen des Leerkochens von Geschirr bei Kochfeldern mit einer Glaskeramik-Kochfläche und zugehörige Vorrichtung - Google Patents
Verfahren zum Erkennen des Leerkochens von Geschirr bei Kochfeldern mit einer Glaskeramik-Kochfläche und zugehörige VorrichtungInfo
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Abstract
Derartige Glaskeramikkochflächen (1) besitzen typischerweise mehrere Kochzonen (2), denen jeweils ein Heizkörper (3) zugeordnet ist, dessen Energiezufuhr über Regel- und Steuerorgane (4, 5) einstellbar ist. An der Kochzone (2) ist ferner ein Temperaturfühler (6) angebracht, der die Temperatur (T) der Kochzone (2) betrieblich erfaßt. Es ist typischerweise ferner ein Schutztemperaturbegrenzer (7) mit einer einstellbaren Abschalttemperatur (T¶A¶) vorgesehen, der die Temperatur in der Kochzone auf einen Höchstwert begrenzt. DOLLAR A Die bekannten Schaltungen zum Erkennen des Leerkochens von Geschirr sind abhängig vom Geschirrtyp und der jeweiligen Energiezufuhr und geben daher keinen sicheren Schutz. DOLLAR A Die Erfindung beschreibt ein Verfahren sowie eine zugehörige Vorrichtung zum Erkennen des vorgenannten kritischen Betriebszustandes, das abhängig von einem dreistufigen Vergleich zwischen der Kochzonentemperatur (T) und der Abschalttemperatur (T¶A¶) des Schutztemperaturbegrenzers (7) eindeutige Kriterien auf der Basis von der ersten und zweiten zeitlichen Ableitung des Temperatursignals, von der Betätigung der Steuer- und Regelorgane (4, 5) sowie der Energiezufuhr angibt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen des Leerkochens von
Geschirr bei Kochfeldern mit einer Glaskeramik-Kochfläche, die mindestens
eine Kochzone aufweist, welcher ein Heizkörper zugeordnet ist, dessen
Energiezufuhr über Regel- und Steuerorgane eingestellt wird, und in welcher
die Temperatur oder eine davon abgeleitete Größe als Signal
(Temperatursignal) betrieblich erfaßt und mittels eines
Schutztemperaturbegrenzers mit einstellbarer Abschalttemperatur begrenzt
wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens.
Beim Kochen kann es bei zu langer oder zu hoher Energiezufuhr dazu
kommen, daß die Feuchte im Kochgut des Geschirrs vollkommen verdampft.
Dieser Zustand wird als leerkochendes Geschirr bezeichnet. Er kann im Fall
von wässrigem Kochgut zur Beschädigung des Kochgerätes, insbesondere der
Glaskeramik-Kochfläche und des Geschirrs führen. Bei anderem Kochgut
besteht die Gefahr, daß das Kochgut in Brand gerät und umliegende
Einrichtungen beschädigt. Bevorzugt soll in diesen Fällen die Energiezufuhr
abgeschaltet werden oder der Benutzer zumindest gewarnt werden.
Typischerweise tritt der Fehlerfall auf, wenn vergessen wird, die für ein
schnelles Ankochen hohe Energiezufuhr für die Fortkochphase
zurückzuschalten.
Nun wird zwar die Oberflächentemperatur der Kochzonen von Kochfeldern mit
Glaskeramik-Kochflächen typischerweise mittels stabförmigen, mechanischen
Schutztemperaturbegrenzern überwacht. Diese messen die mittlere Temperatur
unterhalb der Kochzone und begrenzen diese. Die Abschalttemperatur, auch
Schaltschwelle genannt, wird auf Basis der Eigenschaften des üblicherweise
verwendeten Geschirrs und der Glaskeramik festgelegt. Auch eine
elektronische Begrenzung der Temperatur ist bekannt. Dabei wird jedoch nur
das Verhalten des mechanischen Schutztemperatur-Begrenzers nachempfunden,
eine weitere Auswertung der Temperatur-Information erfolgt nicht.
Mittels der typischerweise bei Kochfeldern mit Glaskeramik-Kochflächen
vorhandenen Schutztemperaturbegrenzern allein ist daher der Zustand des
leerkochenden Geschirrs nicht zu erkennen.
Durch die US 4,493,981 ist ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung
zum Erkennen des Leerkochens von Geschirr - dort als "Boil Dry Condition"
bezeichnet - bekannt geworden. Bei dieser Methode wird als Indikator für
diesen Zustand die erste zeitliche Ableitung der Temperatur benutzt. Übersteigt
sie einen Grenzwert, wird ein Leerkochen erkannt. Der Grenzwert ist
allerdings abhängig von der Art des Kochgerätes sowie von der aktuellen
Leistungseinstellung. Weiterhin wird leergekochtes Geschirr erkannt, wenn die
Temperatur am Kochgeschirr einen Grenzwert überschreitet. Auch dieser Wert
ist abhängig von der Art des Kochgerätes sowie von der aktuellen
Leistungseinstellung. Liegt ein Leerkochen vor, wird der Benutzer gewarnt
oder das Gerät abgeschaltet.
Bei dieser bekannten Methode ist daher mit Nachteil die Erkennung des
kritischen Betriebszustandes abhängig von der aktuellen Leistungseinstellung.
Auch hat sich in der Praxis ergeben, daß durch die unterschiedlichen
Kochgeschirr-Typen keine einheitlichen Grenzen der ersten zeitlichen
Ableitung der Temperatur zuverlässig zur Erkennung des Leerkochens benutzt
werden können. Bei gefülltem, schlecht wärmeableitendem Geschirr können
schnellere Steigerungen der Temperatur auftreten als bei leerem, gut
wärmeableitendem Geschirr.
Durch die DE 40 22 846 C2 ist es bekannt, den Zustand des Leerkochens durch
die Messung der Temperatur im Innen- und Außenbereich eines Zweikreis-
Heizelementes zu bestimmen.
Die bekannte Vorrichtung ist jedoch auf Glaskeramik-Kochflächen mit Zweikreis-
Heizelementen beschränkt.
Das Verfahren verfolgt ferner nicht die zeitliche Entwicklung der Temperatur.
Daher kann der Fall der Verwendung eines schlechten Geschirrs und der Fall des
Leerkochens nicht unterschieden werden. In beiden Fällen wird lediglich die
Leistung auf einen für das System sicheren Wert begrenzt. Ein solches System
vermag auch nicht das Kochgerät abzuschalten, um weitere Schäden zu
begrenzen.
Das System benutzt ferner eine feste Grenztemperatur. Das Leerkochen bei
niederer als voller Leistung kann daher nicht erkannt werden, obwohl es ebenfalls
zum Brand führen kann.
Durch die DE 43 36 752 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen des Leerkochens
von Geschirr bei Kochfeldern mit einer Glaskeramik-Kochfläche und eine
zugehörige Vorrichtung bekannt geworden, das sowohl die Messung der
Temperatur als auch die Bestimmung deren erster Ableitung umfaßt. Erst wenn
der Wert der ersten Ableitung einen Grenzwert unterschreitet, wird die
anfängliche Heizleistung von 100% reduziert. Weiterhin ist dieser Druckschrift
zu entnehmen, daß leerkochende Metalltöpfe aufgrund ihrer absinkenden
elektrischen Heizleistung bei gleicher Temperatur erkannt werden und bei
Absinken unter einem bestimmten Leistungswert die Stromzufuhr unterbrochen
wird.
Neben den im Zusammenhang mit der vorgenannten US-Schrift beschriebenen
Nachteilen besitzt die bekannte Methode folgende Nachteile:
Falls das System noch in der Aufheizphase ist, wird ein Leerkochen nicht
erkannt, da die Temperatur noch nicht konstant ist und daher eine Änderung der
Heizleistung noch nicht bewertet werden kann. Bei praktischen Systemen ist die
Aufheizphase der Platte sehr lange (< 10 min); sie ist insbesondere länger als die
Zeit bis das Wasser kocht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren so
zu führen bzw. die zugehörige Vorrichtung so auszubilden, daß eine sichere
Erkennung des kritischen Betriebszustandes des Leerkochens des Geschirrs
unabhängig von der aktuellen Leistungseinstellung und auch unabhängig vom
Kochgeschirr-Typ und damit ein sicherer Schutz der zugehörigen Kochzone bei
diesem kritischen Betriebszustand möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt für das Verfahren, differenziert nach der
Größe der Temperatur im Vergleich zu der Abschalttemperatur, gemäß der
Erfindung bei einer ersten Temperaturkonstellation mit den Schritten:
- - Vergleichen des IST-Temperatursignals mit der Abschalttemperatur,
- - Bilden sowohl der ersten als auch der zweiten zeitlichen Ableitung des Temperatursignals und Erfassen einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, wenn das Temperatursignal außerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, und
- - Bilden eines Steuersignals, wenn beide zeitliche Ableitungen positiv sind, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Erhöhung der Leistungszufuhr betätigt wurden,
oder bei einer zweiten Temperaturkonstellation mit den Schritten:
- - Vergleichen des IST-Temperatursignals mit der Abschalttemperatur,
- - Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, wenn das Temperatursignal der Abschalttemperatur entspricht, und
- - Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr um einen vorgegebenen Betrag absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden,
oder bei einer dritten Temperaturkonstellation mit den Schritten:
- - Vergleichen des IST-Temperatursignals mit der Abschalttemperatur,
- - Absenken der Abschalttemperatur auf den Wert des IST- Temperatursignals, wenn dieses im Temperaturgleichgewicht innerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt,
- - Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, und
- - Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr um einen vorgebenen Betrag absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden.
Durch diese Maßnahmen ist mit großem Vorteil eine sichere Erkennung des
Leerkochens des Geschirres unabhängig von der aktuellen Leistungseinstellung
und auch unabhängig vom Kochgeschirr-Typ möglich. Dabei stellt die
gewählte Folge der Verfahrensschritte keine zeitliche Abfolge dar, sondern
beschreibt die Bedingungen für das Erkennen des Leerkochens. So kann das
Kriterium über die Betätigung der Steuer- und Regelorgane zeitlich vor der
Prüfung der Temperaturschwelle liegen.
Die einzelnen Temperaturkonstellationen sind miteinander verkoppelt, da die
Temperatur der Kochzone keine konstante Größe ist, zumal die Regel- und
Steuerorgane jederzeit betätigt werden können.
Im Fall der zweiten Temperaturkonstellation ist daher die Verknüpfung der
Erkennung des kritischen Betriebszustandes gemäß einer Ausgestaltung der
Erfindung so getroffen, daß bei einer Betätigung der Regel- und Steuerorgane
im Sinne einer Reduzierung der Leistungszufuhr das Bilden des Steuersignals
für eine vorgegebene Zeitdauer, vorzugsweise im Bereich von zwei Minuten,
deaktiviert wird, und danach geprüft wird, ob die Temperatur noch an der
Abschalttemperatur liegt oder soweit abgesunken ist, daß auf den Fall
umgestellt wird, daß beide zeitliche Ableitungen positiv sind, d. h. es liegt dann
eine Temperaturkonstellation mit den entsprechenden Signal-
Bildungsbedingungen gemäß der ersten Temperaturkonstellation vor.
Werden im Fall der dritten Temperaturkonstellation die Regel- und
Steuerorgane betätigt, dann wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die
Abschalttemperatur wieder auf den ursprünglichen Wert angehoben, damit ggf.
die volle Leistung bei hoher Temperatur bereit steht.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß in der Regel erst mehrere Minuten nach
Weggang des Benutzers vom Kochfeld ein Leerkochen auftreten kann. Gemäß
einer Weiterbildung der Erfindung wird daher das Verfahren so geführt, daß
das vorgegebene Zeitintervall für die Deaktivierung der Bildung eines
Steuersignals nach einer Betätigung der Regel- und Steuerorgane im Bereich
von zwei Minuten liegt.
Selbst bei ungünstigen Bedingungen, z. B. wenig Flüssigkeit im Geschirr und
hohe Energiezufuhr, kann dann ein Leerkochen sicher erkannt werden.
Versuche haben gezeigt, daß man das Verfahren bei der ersten und dritten
Temperaturkonstellation sicher führen kann, wenn gemäß einer Ausgestaltung
der Erfindung das vorgegebene Abstandsintervall für das IST-Temperatursignal
in Bezug auf die Abschalttemperatur im Bereich von 40 K liegt.
Weitere Versuche haben gezeigt, daß bei der zweiten und dritten
Temperaturkonstellation der kritische Betriebszustand sicher erkannt werden kann,
wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der vorgegebene
Mindestbetrag für das Absinken der Energiezufuhr im Bereich von 2% pro
Minute liegt.
Wird die Energiezufuhr zum Heizkörper der Kochzone getaktet, dann hat es sich
zur genaueren Erfassung der Temperatur als zweckmäßig erwiesen, wenn das
Temperatursignal ebenfalls getaktet und synchron zum Taktsignal abgeleitet wird.
Um die Erkennung des kritischen Betriebszustandes nicht zu verzögern,
insbesondere dann, wenn die Energiezufuhr getaktet, beispielsweise mit einem
Takt pro 40 Sekunden, erfolgt, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
das Verfahren so geführt, daß die zeitliche Ableitung des Temperatursignals aus
einer Ausgleichsgeraden durch die früheren Temperatur-Werte und der Differenz
von deren Extrapolation zum aktuellen Temperatur-Wert gebildet wird, sowie daß
die zweite zeitliche Ableitung des Temperatursignals aus einer Ausgleichsgeraden
durch die früheren Werte der ersten zeitlichen Ableitung und der Differenz von
deren Extrapolation zum aktuellen Wert der ersten zeitlichen Ableitung gebildet
wird.
Das Auswerten der Erkennung des kritischen Betriebszustandes kann auf
verschiedene Weise erfolgen. Dieser Zustand kann im einfachsten Fall angezeigt
werden, vorteilhaft jedoch verbunden mit einer Warnung, die akustisch, oder
optisch aber auch über Fernwirkung (Homebus) erfolgen kann. Bei einer
vollautomatisierten Regelung wird vorzugsweise direkt der Heizkörper
ausgeschaltet.
Die Lösung der vorbeschriebenen Aufgabe gelingt hinsichtlich der eingangs
bezeichneten Vorrichtung zur Durchführung der vorgenannten Verfahren,
ausgehend von einem Kochfeld mit einer Glaskeramik-Kochfläche, die mindestens
eine Kochzone aufweist, welcher ein Heizkörper zugeordnet ist, dessen
Energiezufuhr über Regel- und Steuerorgane einstellbar ist, an welcher ein
Temperaturfühler angebracht ist, der die Temperatur der Kochzone oder eine
davon abgeleitete Größe als Signal (Temperatursignal) betrieblich erfaßt, und
welcher ein Schutztemperaturbegrenzer mit einstellbarer Abschalttemperatur
zugeordnet ist, gemäß der Erfindung dadurch, daß
eine elektronische Auswerte- und Steuereinheit vorgesehen ist, der neben dem Temperatursignal (T) Signale über die Abschalttemperatur (TA), die Energiezufuhr (EZ) und über eine Betätigung (BR) der Regel- und Steuerorgane zugeführt sind, und die ausgangsseitig mit der Einstellung der Abschalttemperatur des Schutztemperaturbegrenzers, den Regel- und Steuerorganen und optional mit einer Anzeige- bzw. Warneinheit verbunden ist, und die eine erste Vergleichsstufe für den Vergleich der Kochzonentemperatur mit der Abschalttemperatur besitzt und die weitere Stufen zum Bilden eines Steuersignals zum Erkennen des Leerkochens des Geschirres abhängig von dem Vergleich aufweist,
wobei die weiteren Stufen eine solche zum Bilden sowohl der ersten als auch der zweiten zeitlichen Ableitung des Temperatursignals und Erfassen einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane (4, 5), wenn das Temperatursignal außerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, und zum Bilden des Steuersignals, wenn beide zeitliche Ableitungen positiv sind, ohne daß die Regel- und Steuerorgane (4, 5) innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Erhöhung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweisen,
oder wobei die weiteren Stufen eine solche zum Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper (3) und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane (4, 5), wenn das Temperatursignal der Abschalttemperatur entspricht, und zum Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane (4, 5) innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweisen,
oder wobei die weiteren Stufen eine solche zum Absenken der Abschalttemperatur auf den Wert des IST-Temperatursignals, wenn dieses im
Temperaturgleichgewicht innerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, sowie zum Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, und zum Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr um einen vorgegebenen Betrag absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweist.
eine elektronische Auswerte- und Steuereinheit vorgesehen ist, der neben dem Temperatursignal (T) Signale über die Abschalttemperatur (TA), die Energiezufuhr (EZ) und über eine Betätigung (BR) der Regel- und Steuerorgane zugeführt sind, und die ausgangsseitig mit der Einstellung der Abschalttemperatur des Schutztemperaturbegrenzers, den Regel- und Steuerorganen und optional mit einer Anzeige- bzw. Warneinheit verbunden ist, und die eine erste Vergleichsstufe für den Vergleich der Kochzonentemperatur mit der Abschalttemperatur besitzt und die weitere Stufen zum Bilden eines Steuersignals zum Erkennen des Leerkochens des Geschirres abhängig von dem Vergleich aufweist,
wobei die weiteren Stufen eine solche zum Bilden sowohl der ersten als auch der zweiten zeitlichen Ableitung des Temperatursignals und Erfassen einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane (4, 5), wenn das Temperatursignal außerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, und zum Bilden des Steuersignals, wenn beide zeitliche Ableitungen positiv sind, ohne daß die Regel- und Steuerorgane (4, 5) innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Erhöhung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweisen,
oder wobei die weiteren Stufen eine solche zum Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper (3) und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane (4, 5), wenn das Temperatursignal der Abschalttemperatur entspricht, und zum Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane (4, 5) innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweisen,
oder wobei die weiteren Stufen eine solche zum Absenken der Abschalttemperatur auf den Wert des IST-Temperatursignals, wenn dieses im
Temperaturgleichgewicht innerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, sowie zum Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, und zum Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr um einen vorgegebenen Betrag absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweist.
Weitere ausgestaltende Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand
der Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Diagramme und
Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Temperatur-Zeitdiagramm unter Darstellung des
Temperaturverlaufes beim Ankochvorgang, einschließlich des
Verlaufes der ersten und zweiten Ableitung der Temperaturkurve,
Fig. 2 ein Diagramm entsprechend Fig. 1, jedoch unter Darstellung der
Kurven beim Leerkochen des Geschirres,
Fig. 3 ein Diagramm entsprechend Fig. 1, jedoch unter Darstellung der
Kurven in der Ankochphase mit Verringerung der Leistung,
Fig. 4 ein Temperatur-Zeitdiagramm, bei der die Temperaturwerte der
Vergangenheit mittels einer Ausgleichsgeraden gemittelt und der
aktuelle Temperaturwert mit der zeitlichen Extrapolation der
Ausgleichsgeraden verglichen wird,
Fig. 5 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens zur Erkennung des Leerkochens eines Geschirres,
und
Fig. 6 ein Flußdiagramm für die Programmschritte eines
in der Vorrichtung nach Fig. 6 enthaltenen Mikroprozessors.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung des Leerkochens des
Geschirrs beruht auf der Auswertung der Veränderung des Wärmeflusses und
der damit verbundenen Größen Temperatur und Einschaltdauer des
Kochgerätes sowie der aus diesen beiden abgeleiteten Größen.
Abhängig von der Abschalttemperatur von typisch 560°C des grundsätzlich
bei einem Glaskeramik-Kochfeld vorhandenen Schutztemperaturbegrenzers sind
drei Funktionsprinzipien zu unterscheiden:
Der zeitliche Verlauf der Temperatur in diesem Bereich sowie die 1. und 2.
zeitliche Ableitung der Werte der entsprechenden Kurve ist in Fig. 1
dargestellt.
Nach dem Einschalten, d. h. während des Ankochens, steigt die Temperatur der
Kochfläche an, um sich einem Sättigungswert zu nähern, der vom
Gleichgewicht zwischen Energie-Zufuhr und Energie-Abfuhr durch Verluste
und Verdampfung von wässrigem Kochgut charakterisiert wird (durchgezogene
Kurve). Hierbei steigt die zeitliche Änderung (1. Ableitung) der Temperatur
entsprechend der punktierten Kurve zunächst schnell auf ihren Maximalwert,
um dann langsam abzusinken. Die Anlaufphase der ersten zeitlichen Ableitung
der Temperatur entsteht durch die Aufwärmung des der Kochzone
zugeordneten Heizkörpers. Danach sinkt die 1. zeitliche Ableitung, da der
Anstieg der Temperatur durch die bei höher werdender Temperatur
zunehmenden Verluste flacher wird. Die zweite zeitliche Ableitung (strichlierte
Kurve) ist in der Anlaufphase positiv, danach während der weiteren
Aufheizung negativ.
Kocht ein auf die Kochfläche aufgestelltes Geschirr leer, schließt sich gemäß
den in Fig. 2 analog der Fig. 1 dargestellten Temperatur-Kurven ein erneuter
Anstieg der Temperatur an. Charakteristisch ist, daß hier die erste und die
zweite Ableitung der Temperatur positiv sind. Hierdurch läßt sich diese Phase
von der normalen Aufheizung nach der Anlaufphase gemäß Fig. 1
unterscheiden, in der die zweite zeitliche Ableitung negativ ist, und läßt sich
somit zur Erkennung des Leerkochens des Geschirrs auswerten.
Der Verlauf der Temperatur und damit die Werte der 1. und 2. Ableitung
hängen jedoch auch von der Leistungszufuhr zu den Heizelementen der
Kochzonen mittels der üblichen Steuer- bzw. Regelorgane ab. Diese Bedingung
muß daher bei der Erkennung des kritischen Betriebszustandes des
Leerkochens des Geschirrs mit berücksichtigt werden.
Wird die Leistungszufuhr mittels der Steuer- und Regelorgane erhöht, wird die
zweite Ableitung neben der 1. Ableitung ebenfalls positiv, d. h. es liegt die
gleiche Wertekonstellation wie beim Leerkochen gemäß Fig. 2 vor. In diesem
Fall ist der Benutzer jedoch offensichtlich anwesend, weshalb in diesem Fall
die Erkennung des kritischen Betriebszustandes kurzfristig außer Kraft gesetzt
werden kann, ohne daß der Schutz beeinträchtigt wird. Typischerweise 2 Min.
nach einer Betätigung der Steuer- bzw. Regelorgane wird die Erkennung
wieder aktiviert.
Wird die Leistungszufuhr mittels der Steuer- und Regelorgane erniedrigt, wird
die zweite Ableitung nach einiger Zeit positiv, so wie es im Diagramm nach
Fig. 3 dargestellt ist. Die erste Ableitung ist jedoch in diesem Fall negativ,
wodurch dieser Fall als unkritisch unterschieden werden kann.
Die Wirksamkeit der Erkennung des kritischen Betriebszustandes des
Leerkochens von Geschirr hängt im nicht unbeachtlichen Maße von der
Genauigkeit der Temperaturerfassung bzw. der Erfassung ihres zeitlichen
Verlaufes ab. Diese wird jedoch typischerweise auch von der
Leistungssteuerung des Kochfeldes beeinflußt. Diese Abhängigkeit soll vorab
im Zusammenhang mit dem ersten Fall dargestellt werden. Sie gilt auch für die
anderen Temperaturbereiche, die noch dargestellt werden.
Die Leistungssteuerung von Kochzonen erfolgt typischerweise gemäß dem
Stand der Technik durch Takten der Stromzufuhr. Dabei wird bei fester
Gesamtdauer des Intervalls von z. B. 40 s das Verhältnis von eingeschalteter,
d. h. stromführender Dauer, zur Gesamtdauer, variiert. Dieses Ein- und
Ausschalten führt zu einer periodischen Änderung der Glaskeramik-
Temperatur, die der langfristigen Temperaturänderung überlagert ist. Um den
störenden Einfluß dieser periodischen Änderung auszufiltern, wird gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung die Temperatur synchron zum Takten - z. B.
immer an der Ausschaltflanke - gemessen.
Eine weitere Möglichkeit der exakten Temperatur-Bestimmung besteht darin,
die Leistung praktisch kontinuierlich - z. B. durch eine Pulspaktet-Steuerung -
einzustellen, so daß auch der Temperaturverlauf entsprechend kontinuierlich
verläuft.
Auch die Genauigkeit der Temperaturmessung bedarf der Berücksichtigung. Im
praktischen Betrieb unterliegen nämlich die Temperaturmessungen
Schwankungen durch Meßungenauigkeiten und Störgrößen. Üblicherweise
werden zur Verringerung dieser Effekte mehrere Werte zeitlich gemittelt. Dies
bedeutet jedoch eine Verzögerung bei der Erkennung des leerkochenden
Geschirrs, da erst mehrere Werte zur Mittelung vorliegen müssen.
Insbesondere beim Takten des Energiereglers mit der typischen Rate von einem
Takt pro 40 s ist diese Verzögerung für die Erkennung des kritischen
Betriebszustandes nicht tolerierbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden daher nur die
Temperaturwerte der Vergangenheit mittels einer Ausgleichsgeraden gewichtet,
der aktuelle Wert jedoch nicht gemittelt, sondern mit der zeitlichen
Extrapolation der Ausgleichsgeraden verglichen, so wie es in Fig. 4 dargestellt
ist. Dies ist in vorteilhafter Weise durchführbar, da vor dem Leerkochen das
System mindestens annähernd im Gleichgewicht ist, sich durch das Leerkochen
jedoch sprunghaft ändert.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muß nicht zwangsläufig
direkt die Temperatur der Glaskeramik bestimmt werden. Das Verfahren läßt
sich auch mit einer temperaturabhängigen Größe, wie dem Bahnwiderstand von
Sensoren auf der Unterseite der Kochfläche gemäß DE 196 32 057 A1,
erfolgreich durchführen. Vorteilhaft ist hier, daß die Alterung der Sensoren das
Verfahren nicht behindert, da nur die zeitlichen Ableitungen der
Widerstandswerte verwendet werden. Eine Temperatur-Kalibrierung der
Sensoren ist nicht erforderlich.
Soweit zur Temperaturmessung.
Der Betriebszustand des Leerkochens des Geschirrs wird daher im ersten
Temperaturbereich als kritisch erkannt, wenn sowohl die erste und zweite
zeitliche Ableitung der Temperatur positiv sind, ohne daß die Steuer- und
Regelorgane innerhalb einer vorgegebenen Zeit zu einer Erhöhung der
Leistungszufuhr bestätigt wurden. Diese Konstellation ist jedoch im
nachfolgend beschriebenen 2. Temperaturbereich nicht mehr gegeben.
Liegt die Temperatur der Glaskeramik-Kochfläche an der Abschalttemperatur
des Schutztemperaturbegrenzers, ändert sich die Temperatur beim Leerkochen
nicht. Bei dieser Temperaturkonstellation regelt der Schutztemperaturbegrenzer
auf konstante Temperatur. Die nach dem Leerkochen schlechtere
Wärmeabfuhr des Systems äußert sich dann in einer verringerten Strom-
Einschaltdauer pro Zyklus. Als Indikation des kritischen Betriebszustandes
wird dann verwendet, daß sich die Strom-Einschaltdauer verringert, obwohl
die Regel- und Steuerorgane nicht betätigt wurden.
Werden die Regel- und Steuerorgane zur Erhöhung der Leistung bedient,
ändert sich die relative Einschaltdauer nicht, da die Leistung des Systems vom
Schutztemperaturbegrenzer begrenzt wird. Werden die Regel- und
Steuerorgane zur Verringerung der Leistung bedient, kann sich jedoch die
relative Einschaltdauer ebenfalls verringern, ohne daß ein kritischer
Betriebsfall vorliegt. In einem solchen Bedienfall wird nach der Einstellung der
Leistung daher die Überwachung kurzzeitig, typ. für 2 min., abgeschaltet. Die
Temperatur sinkt dann unter die Abschalttemperatur und die Überwachung
wird auf die Kriterien über die zeitlichen Ableitungen der Temperatur
entsprechend der unter 1. beschriebenen Fallkonstellation umgestellt. Auch hier
gilt jedoch, daß bei der Bedienung der Regel- und Schaltorgane offensichtlich
eine Person anwesend ist und das Gerät beobachtet, so daß in der 2-minütigen
Deaktivierungsphase kein Leerkochen auftreten kann.
Steigt bei gefülltem Geschirr die Temperatur so weit an, daß die Temperatur
im Gleichgewicht etwas unterhalb der Abschalttemperatur liegt, erhöht sich
beim Leerkochen die Temperatur nur geringfügig, bis sie durch den
Schutztemperaturbegrenzer begrenzt wird. Für eine sichere Auswertung sind
die Signale aus der ersten und zweiten Ableitung entsprechend der unter 1.
beschriebenen Fallkonstellation dann zu gering.
In diesem Fall wird die Abschalttemperatur des Schutztemperaturbegrenzers
auf den aktuellen Wert abgesenkt und ein leerkochendes Geschirr wird dann
wie bei der unter 2. beschriebenen Fallkonstellation erkannt.
Dieses Verfahren setzt zunächst das Erkennen eines Temperatur-
Gleichgewichtszustandes voraus. Dieser Zustand wird erkannt, wenn sich die
Temperatur über längere Zeit nur noch unwesentlich ändert. Liegt die
Temperatur dann nur wenig unter der üblichen Abschalttemperatur des
Schutztemperaturbegrenzers, wird dessen Abschalttemperatur auf den aktuellen
Temperaturwert herabgesetzt.
Normalerweise verringert eine niedrigere Abschalttemperatur des
Temperaturbegrenzers die Leistungsfähigkeit des Kochgerätes und führt zu
einer Verlängerung der Ankochdauer, da eine niedrigere Maximaltemperatur
zur Verfügung steht. Beim vorstehenden Verfahren ist dies jedoch nicht der
Fall, da die Temperatur nur angepaßt wird, wenn die
Gleichgewichtstemperatur ohnehin im fraglichen Bereich liegt.
Werden die Regel- und Steuerorgane wieder betätigt, wird die Absenkung der
Abschalttemperatur des Schutztemperaturbegrenzers aufgehoben, um
gegebenenfalls die volle Leistung bei hoher Temperatur bereitzustellen.
In der Praxis hat sich dabei ein Bereich von 40 K unterhalb der normalen Ab
schalttemperatur für die Erkennung des kritischen Betriebszustandes nach der
3. Fallkonstellation als ausreichend erwiesen.
In der Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Erkennung
des Leerkochens von Geschirr bei einem Kochfeld mit einer Glaskeramik-
Kochfläche 1 dargestellt, die im Ausführungsbeispiel vier Kochzonen 2 besitzt.
Jeder Kochzone 2 ist ein Heizkörper 3 zugeordnet, beispielsweise ein
elektrisch betriebener Strahlungsheizkörper, dessen Energiezufuhr über eine
Regelstufe 4, betätigbar über Stellelemente 5, beispielsweise
Berührungsschalter, Drehschalter oder dergleichen, einstellbar ist. Jeder
Kochzone 2 ist ferner ein Temperaturfühler 6 zugeordnet, der direkt die
Temperatur in der Kochzone oder eine davon abgeleitete Größe betrieblich
erfaßt. Derartige Temperaturfühler für Kochzonen sind in mannigfaltigen
Ausführungsformen auf dem Markt bzw. im einschlägigen Schriftum, z. B. in
der DE 196 32 057 A1, beschrieben. Der besseren Übersicht halber sind in
Fig. 5 Heizkörper und Temperaturfühler nur für eine Kochzone dargestellt.
Das entsprechende Temperatursignal T des Temperaturfühlers 6 wird einmal
der Regelstufe 4 zugeführt, als IST-Wert für die übliche Temperaturregelung
der Kochzone. Es gelangt zum anderen auf einen Schutztemperaturbegrenzer 7
mit einstellbarer Abschalttemperatur TA, hier in elektronischer Ausführung, der
mit der Regelstufe 4 ebenfalls verbunden ist. Dieser
Schutztemperaturbegrenzer 7 begrenzt die Temperatur in der Kochzone auf den
Wert der Abschalttemperatur TA, auch als Schaltschwelle bezeichnet. Derartige
Schutztemperaturbegrenzer mit einstellbarer Abschalttemperatur sind ebenfalls
bekannt.
Das Temperatursignal wird weiterhin einer zentralen Auswerte- und
Steuereinheit 8 zugeführt, in der die Erkennung des kritischen
Betriebszustandes des Leerkochens von Geschirr durchgeführt wird. Zu diesem
Zweck werden der Auswerte- und Steuereinheit 8 weitere Signale zugeführt,
nämlich:
- - die Abschalttemperatur TA des Schutztemperaturbegrenzers,
- - das Signal EZ, das ein Maß für die dem Heizkörper 3 zugeführte Energie ist, und
- - das Signal BR, das ein Maß für die Betätigung des Stellelementes 5 ist, einschließlich der Richtung, in der das Stellelement betätigt wurde (Erniedrigen oder Erhöhen der Energiezufuhr).
Ausgangsseitig wirkt die Auswerte- und Steuereinheit 8 mit ihrem Ausgang A1
auf den Schutztemperaturbegrenzer 7 hinsichtlich der Vorgabe der
Abschalttemperatur TA ein und sie ist über Ausgang A2 auch mit der
Regelstufe 4 verbunden, um diese bei einem kritischen Betriebszustand
abschalten zu können. Über den Ausgang A3 steht sie mit einer Anzeige-
und/oder Warneinheit 9 in Verbindung, in der der kritische Betriebszustand
angezeigt bzw. ein optisches oder akustisches Alarmsignal erzeugt wird.
In dieser Auswerte- und Steuereinheit, die vorzugsweise durch einen
Mikroprozessor gebildet wird, werden die bereits eingehend beschriebenen
Schritte zum Erkennen des Leerkochens von Geschirr, das auf die Kochzonen
2 aufgestellt wird, durchgeführt. Die Verknüpfung der Schritte und der
angelegten Signale ist nochmals in der Fig. 6 in Form eines üblichen
Flußdiagrammes für die einzelnen Programmschritte dargestellt, aus dem sich
auch die Zusammenhänge für die drei beschriebenen Temperaturkonstellationen
unmittelbar ergeben. Aufgrund der eingehenden Beschreibung der
Verfahrensschritte bei den einzelnen Temperaturkonstellationen und deren
innerer Zusammenhang braucht an dieser Stelle das Flußdiagramm nach Fig. 6
nicht mehr umfassend näher beschrieben zu werden. Es dürften die
nachfolgenden Anmerkungen ausreichen:
Die Temperatur-Information TA wird in der Auswerte- und Steuereinheit 8 gespeichert, um die Ausgleichsgerade durch die letzten 5 Meßpunkte und die Extrapolation auf den aktuellen Zeitpunkt entsprechend der Fig. 4 zu berechnen. Wird eine annähernd konstante Temperatur im Bereich innerhalb 40 K der Schaltschwelle des Schutztemperaturbegrenzers 7 (560°C) festgestellt, wird diese Schaltschwelle auf den aktuellen Wert gesenkt, um gemäß Fall 3 weiter vorzugehen.
Die Temperatur-Information TA wird in der Auswerte- und Steuereinheit 8 gespeichert, um die Ausgleichsgerade durch die letzten 5 Meßpunkte und die Extrapolation auf den aktuellen Zeitpunkt entsprechend der Fig. 4 zu berechnen. Wird eine annähernd konstante Temperatur im Bereich innerhalb 40 K der Schaltschwelle des Schutztemperaturbegrenzers 7 (560°C) festgestellt, wird diese Schaltschwelle auf den aktuellen Wert gesenkt, um gemäß Fall 3 weiter vorzugehen.
Ist die Temperatur der Kochzone an der Schaltschwelle (Fall 2), wird die
relative Einschaltdauer für die letzten 5 Werte abgespeichert. Sinkt diese in
zwei aufeinanderfolgenden Perioden um mindestens 2% ab, wird ein
leerkochendes Geschirr erkannt und z. B. die Kochzone abgeschaltet. Bei einem
typischen Kochvorgang sinkt die Einschaltdauer von einem Gleichgewichtswert
von 65% beim Kochen mit Kochgut beim Leerkochen innerhalb von 6 min.
auf 35%, so daß ein Abfall um zweimal 2% sehr frühzeitig und sicher
erkannt wird. Werden die Stellelemente 5 zur Änderung der
Leistungseinstellung betätigt, wird die Leerkocherkennung für 2 min. außer
Kraft gesetzt, so daß es zu keinen Fehlabschaltungen kommt. Auch die Bildung
der Ableitungen gemäß Fall 1 erfolgt in der Auswerte- und Steuereinheit 8.
Alles was in diesem Zusammenhang auch zu den Besonderheiten der
Temperaturmessung bzw. der Zufuhr der Energie zu den Heizkörpern gesagt
worden ist, insbesondere die Besonderheiten bei einer getakteten
Energiezufuhr, gelten direkt auch für die Vorrichtung nach Fig. 5 und braucht
daher an dieser Stelle nicht nochmals wiederholt werden.
In Fig. 5 ist der elektronische Schutztemperaturbegrenzer als separate Stufe 7
dargestellt. Er kann auch ein Teil der Auswerte- und Steuereinheit 8 sein, mit
Vorgabe der Abschalttemperatur durch die Software.
Falls der Benutzer das Geschirr, den Topf, während des Kochens ein wenig
verschiebt, wird die Kochzone zu einem geringeren Prozentsatz bedeckt und
die Temperatur steigt an bzw. die Einschaltdauer sinkt ab. Dies würde das
erfindungsgemäße System als "leerkochenden Topf" qualifizieren und ein
Steuersignal erzeugen. Dies wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des
Systems umgangen, wenn das Bilden des Steuersignals oder seine
Weiterleitung für ein vorgegebenes Zeitintervall, vorzugsweise 2 min., gesperrt
wird, wenn das Geschirr, erkannt durch eine übliche Topferkennungsschaltung,
die Kochzone nur zu einem vorgegebenen Prozentsatz bedeckt. Es ist
unschädlich dies zu tun, da der Benutzer anwesend ist, wenn der Topf bewegt
wird.
Claims (17)
1. Verfahren zum Erkennen des Leerkochens von Geschirr bei
Kochfeldern mit einer Glaskeramik-Kochfläche, die mindestens eine
Kochzone aufweist, welcher ein Heizkörper zugeordnet ist, dessen
Energiezufuhr über Regel- und Steuerorgane eingestellt wird, und in
welcher die Temperatur oder eine davon abgeleitete Größe als Signal
(Temperatursignal) betrieblich erfaßt und mittels eines
Schutztemperaturbegrenzers mit einstellbarer Abschalttemperatur
begrenzt wird, mit den Schritten:
- - Vergleichen des IST-Temperatursignals mit der Abschalttemperatur,
- - Bilden sowohl der ersten als auch der zweiten zeitlichen Ableitung des Temperatursignals und Erfassen einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, wenn das Temperatursignal außerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, und
- - Bilden eines Steuersignals, wenn beide zeitliche Ableitungen positiv sind, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Erhöhung der Leistungszufuhr betätigt wurden.
2. Verfahren zum Erkennen des Leerkochens von Geschirr bei
Kochfeldern mit einer Glaskeramik-Kochfläche, die mindestens eine
Kochzone aufweist, welcher ein Heizkörper zugeordnet ist, dessen
Energiezufuhr über Regel- und Steuerorgane eingestellt wird, und in
welcher die Temperatur oder eine davon abgeleitete Größe als Signal
(Temperatursignal) betrieblich erfaßt und mittels eines
Schutztemperaturbegrenzers mit einstellbarer Abschalttemperatur
begrenzt wird, mit den Schritten:
- - Vergleichen des IST-Temperatursignals mit der Abschalttemperatur,
- - Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, wenn das Temperatursignal der Abschalttemperatur entspricht, und
- - Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr um einen vorgegebenen Betrag absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
Betätigung der Regel- und Steuerorgane im Sinne einer Reduzierung der
Leistungszufuhr das Bilden des Steuersignals für eine vorgegebene
Zeitdauer, vorzugsweise im Bereich von zwei Minuten, deaktiviert
wird, und danach geprüft wird, ob die Temperatur noch an der
Abschalttemperatur liegt oder soweit abgesunken ist, daß auf den Fall
umgestellt wird, daß beide zeitliche Ableitungen positiv sind.
4. Verfahren zum Erkennen des Leerkochens von Geschirr bei
Kochfeldern mit einer Glaskeramik-Kochfläche, die mindestens eine
Kochzone aufweist, welcher ein Heizkörper zugeordnet ist, dessen
Energiezufuhr über Regel- und Steuerorgane eingestellt wird, und in
welcher die Temperatur oder eine davon abgeleitete Größe als Signal
(Temperatursignal) betrieblich erfaßt und mittels eines
Schutztemperaturbegrenzers mit einstellbarer Abschalttemperatur
begrenzt wird, mit den Schritten:
- - Vergleichen des IST-Temperatursignals mit der Abschalttemperatur,
- - Absenken der Abschalttemperatur auf den Wert des IST- Temperatursignals, wenn dieses im Temperaturgleichgewicht innerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt,
- - Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, und
- - Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr um einen vorgegebenen Betrag absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
Betätigung der Regel- und Steuerorgane die Abschalttemperatur wieder
auf den ursprünglichen Wert angehoben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das vorgegebene Zeitintervall für die
Deaktivierung der Bildung eines Steuersignals nach einer Betätigung der
Regel- und Steuerorgane im Bereich von zwei Minuten liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Abstandsintervall für
das IST-Temperatursignal in Bezug auf die Abschalttemperatur im
Bereich von 40 K liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der vorgegebene Mindestbetrag für das Absinken
der Energiezufuhr im Bereich von 2% pro Minute liegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr getaktet erfolgt und das
Temperatursignal ebenfalls getaktet und synchron zum Taktsignal
abgeleitet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die zeitliche Ableitung des Temperatursignals aus
einer Ausgleichsgeraden durch die früheren Temperatur-Werte und der
Differenz von deren Extrapolation zum aktuellen Temperatur-Wert
gebildet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite zeitliche Ableitung des
Temperatursignals aus einer Ausgleichsgeraden durch die früheren
Werte der ersten zeitlichen Ableitung und der Differenz von deren
Extrapolation zum aktuellen Wert der ersten zeitlichen Ableitung
gebildet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste und zweite zeitliche Ableitung aus einer
temperaturabhängigen Meßgröße gebildet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuersignal ein Abschaltsignal für den
Heizkörper und/oder ein Anzeige- bzw. Alarmsignal und dieses
vorzugsweise ein akustisches, oder optisches Signal ist, wobei der
Alarm auch über Fernwirkung (Homebus) erfolgen kann.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Bilden des Steuersignals unterdrückt oder
seine Weiterleitung für ein vorgegebenes Intervall gesperrt wird, wenn
das Geschirr die Kochzone nur zu einem vorgegebenen Prozentsatz
bedeckt.
15. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1,
oder 2 oder 4 mit den jeweils zugeordneten Unteransprüchen, ausgehend
von einem Kochfeld mit einer Glaskeramik-Kochfläche (1), die mindestens
eine Kochzone (2) aufweist, welcher ein Heizkörper (3) zugeordnet ist,
dessen Energiezufuhr über Regel- und Steuerorgane (4, 5) einstellbar ist,
an welcher ein Temperaturfühler (6) angebracht ist, der die Temperatur
der Kochzone (2) oder eine davon abgeleitete Größe als Signal
(Temperatursignal) betrieblich erfaßt, und welcher ein
Schutztemperaturbegrenzer (7) mit einstellbarer Abschalttemperatur
zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische
Auswerte- und Steuereinheit (8) vorgesehen ist, der neben dem
Temperatursignal (T) Signale über die Abschalttemperatur (TA), die
Energiezufuhr (EZ) und über eine Betätigung (BR) der Regel- und
Steuerorgane (4, 5) zugeführt sind, und die ausgangsseitig mit der
Einstellung der Abschalttemperatur des Schutztemperaturbegrenzers (7),
den Regel- und Steuerorganen (4) und optional mit einer Anzeige- bzw.
Warneinheit (9) verbunden ist, und die eine erste Vergleichsstufe für den
Vergleich der Kochzonentemperatur mit der Abschalttemperatur besitzt
und die weitere Stufen zum Bilden eines Steuersignals zum Erkennen des
Leerkochens des Geschirres abhängig von dem Vergleich aufweist,
wobei
die weiteren Stufen eine solche zum Bilden sowohl der ersten als auch der zweiten zeitlichen Ableitung des Temperatursignals und Erfassen einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane (4, 5), wenn das Temperatursignal außerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, und zum Bilden des Steuersignals, wenn beide zeitliche Ableitungen positiv sind, ohne daß die Regel- und Steuerorgane (4, 5) innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Erhöhung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweisen, oder wobei
die weiteren Stufen eine solche zum Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper (3) und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane (4, 5), wenn das Temperatursignal der Abschalttemperatur entspricht, und zum Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane (4, 5) innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweisen, oder wobei
die weiteren Stufen eine solche zum Absenken der Abschalttemperatur auf den Wert des IST-Temperatursignals, wenn dieses im
Temperaturgleichgewicht innerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, sowie zum Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, und zum Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr um einen vorgegebenen Betrag absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweist.
die weiteren Stufen eine solche zum Bilden sowohl der ersten als auch der zweiten zeitlichen Ableitung des Temperatursignals und Erfassen einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane (4, 5), wenn das Temperatursignal außerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, und zum Bilden des Steuersignals, wenn beide zeitliche Ableitungen positiv sind, ohne daß die Regel- und Steuerorgane (4, 5) innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Erhöhung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweisen, oder wobei
die weiteren Stufen eine solche zum Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper (3) und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane (4, 5), wenn das Temperatursignal der Abschalttemperatur entspricht, und zum Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane (4, 5) innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweisen, oder wobei
die weiteren Stufen eine solche zum Absenken der Abschalttemperatur auf den Wert des IST-Temperatursignals, wenn dieses im
Temperaturgleichgewicht innerhalb eines vorgegebenen Abstandsintervalles zur Abschalttemperatur liegt, sowie zum Erfassen der Energiezufuhr zu dem Heizkörper und einer Betätigung der Steuer- und Regelorgane, und zum Bilden eines Steuersignals, wenn die Energiezufuhr um einen vorgegebenen Betrag absinkt, ohne daß die Regel- und Steuerorgane innerhalb eines vorausgegangenen vorgegebenen Zeitintervalls zu einer Reduzierung der Leistungszufuhr betätigt wurden, aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuersignal ein Abschaltsignal für den Heizkörper (3) und/oder ein
Anzeige- bzw. Alarmsignal für eine zugeordnete Anzeige- bzw.
Alarmstufe (9) ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16 mit einer Schaltung für eine
Topferkennung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe für das Bilden
des Steuersignals mit der Topferkennungsschaltung gekoppelt ist, derart,
daß bei einer Verschiebung des Geschirres auf der Kochzone um einen
vorgegebenen Betrag das Bilden des Steuersignals für ein vorgegebenes
Zeitintervall unterbleibt oder seine Weiterleitung gesperrt wird.
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