DE3048820C2

DE3048820C2 - Kochherd mit Induktionsheizung

Info

Publication number: DE3048820C2
Application number: DE3048820A
Authority: DE
Inventors: Susumu Fuji Shizuoka Ito
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-12-27
Filing date: 1980-12-23
Publication date: 1983-10-06
Also published as: JPS6139714B2; JPS5693286A; CA1147401A; DE3048820A1; GB2067033A; GB2067033B; US4317016A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kochherd mit Induktionsheizung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Kochherd mit Induktionsheizung ist aus der US-PS 41 63 139 bekannt Bei diesem bekannten Kochherd besteht das wesentliche Merkmal darin, die kapazitive Kopplung zwischen der Induktionsheizspule und dem Kochgeschirr zu vermindern, um dadurch auch die zwischen Kochgeschirr und Masse auftretende Spannung zu reduzieren. Dieser bekannte Kochherd kann mit einem Schiebermechanismus ausgestattet sein, der einen oberen Betätigungsschieber mit einem Permanentmagneten umfaßt der vollständig von der Führungsbahn auf der Oberseite des Kochherdes entfernt werden kann. Zu diesem Schiebermechanismus gehört ferner eine auf der Unterseite der Kochplatte angeordneter verschiebbarer Magnet, der bei Verschieben ties oberen Betätigungsmagneten mitgenommen wird. Der obere Betätigungsschieber kann bei dieser bekannten Konstruktion vollständig abgenommen werden und nach Reinigung des Herdes wieder aufgesetzt werden. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß der obere Betätigungsschieber an einer Stelle der Führungsbahn auf der oberen Fläche aufgesetzt wird, an der der untere Magnet nicht momentan stationiert ist, so daß dann bei einer Inbetriebnahme des Kochherdes und bei einer Einstellung des betreffenden Schiebers in Wirklichkeit keinerlei Einstellung der Energiezufuhr zur Induktionsheizspule vorgenommen wird, da keine Kopplung zwischen dem oberen Betätigungsschieber und dem unteren Magneten vorhanden ist.

Aus der US-PS 38 06 688 ist ebenfalls ein Kochherd mit magnetischer Induktionsheizung und mit einem Oszillator bekannt, wobei Maßnahmen getroffen sind, um eine Überlastung des Kochherdes zu vermeiden. Dabei gelangt eine Steuerschaltung zur Anwendung, die jedoch vergleichsweise sehr kompliziert aufgebaut ist. Diese Steuerschaltung wird nicht von einer Magnetfelddetektorschaltung angesteuert.

Aus der JP-OS 54-13 035 ist die Möglichkeit bekannt, durch eine Zwischenschicht aus einem Werkstoff mit einer relativen Permeabilität von annähernd 1 hindurch beispielsweise den Schieber eines Potentiometers mit Hilfe eines Dauermagneten zu betätigen, der auf der Oberseite der Zwischenschicht angeordnet ist, während der Schieber auf der unteren Seite der Zwischenschicht gelegen ist.
Aus der DE-OS 26 04 601 ist ein Geber mit einem Gehäuse mit Deckel für ein von einer mechanischen Stellage abhängiges elektrisches Signal bekannt, das von einem Differentialfeldplattenfühler ausgeht, von dem abhängig von der mechanischen Stellage ein von einem Magnet herrührendes Magnetfeld verschiebbar ist. Das bei diesem bekannten Geber erzeugte elektrische Signal ist von der mechanischen Stellage eines Bolzens abhängig, wobei mit diesem Bolzen ein Aufnahmeschieber aus einem Werkstoff mit einer relativen Permeabilität von annähernd 1 verbunden ist, in dem ein zusammen mit dem Bolzen geradlinig verschiebbarer Magnet gelagert ist. Dabei wird der Differentialfeldplattenfühler direkt von dem geradlinig verschiebbaren Magneten beeinflußt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Kochherd mit Induktionsheizung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart zu verbessern, daß eine exakte, sichere und sehr genaue Steuerung der der Induktionsheizspule des Kochherdes zugefiihrten Energie möglich ist, wobei die gesamte Steuereinrichtung einschließlich der Anordnung der Bfciätigungsschieber und der elektronischen Steuereinrichtung einfach aufgebaut sein soll.

Diese Aufgabe wird gemäß der Lehre des iCennzeichnungsteiles rfes Anspruches 1 gelöst

Im Gegensatz zu der erläuterten bekannten Konstruktion kann bei dem Kochherd nach der vorliegenden Erfindung der Dauermagnet an jeder beliebigen Stelle der Führungsbahn aufgesetzt werden, wobei automatisch die der betreffenden Stellung des Dauermagneten entsprechenden Steuerbedingungen realisiert werden, da unterhalb des Kochplattenteils kein verschiebbarer Magnet oder verschiebbarer Mechanismus vorhanden ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Kochherd mit Induktionsheizung gemäß einer Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in F i g. 1,

F i g. 3 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt längs der Linie !11-III in Fig. 1,

Fig. 4 ein Schaltbild für den Kochherd gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Ausgangssignal einer Magnetfeldmeß- J5 schaltung und der Entfernung eines (Einstell-)Knopfes von einer Bezugsstellung desselben,

Fig. 6A bis 6C Wellenformdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 4,

F i g. 7A bis 7C in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansichten zur Erläuterung einer Folge von Arbeitsschritten eines Reed- bzw. Zungenschalters gemäß F i g. 3,

Fig. 8A und 8B eine schematische Darstellung bzw. eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Magnetfeld-Meßschaltung gemäß Fig. 4,

Fig. 9 ein Schaltbild einer Abwandlung der Schwingungsausgangs-Regeleinrichtung bei einem Oszillator,

Fig. 1OA bis IOD Wellenformdiagramme zur Erläute- > <> rung der Arbeitsweise der Ausgangsregeleinrichtung gemäß F i g. 9,

Fig. 1IA bis HC Darstellungen von Abwandlungen der langgestreckten ebenen Platte,

F i g. 11D eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den Positionen des Dauermagneten und dem Ausgangssignal der Magnetfeld-Meßschaltung bei Verwendung der Platte gemäß Fig. 11A,

Fig. 12 ein Schaltbild einer anderen Abwandlung der Schwingungsausgangsregeleinrichtung bei dem Oszilla- fco tor,

Fig. 13 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Teils der Schaltung nach Fig. 12,

Fig. 14A und 14B in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansichten der An- und Abschalt-Steuerungen *>5 eines Reed- oder Zungenschalter gemäß F i g. 3 und

Fig. 15 und 16 in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansichten zweier Abwandlungen der Führungsbahn für den Dauermagneten.

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Kochherd mit Induktionsheizung mit Merkmalen gemäß der Erfindung weist an der Oberseite eines Gehäuses 11 eine aus einem Material mit einer relativen Permeabilität von annähernd 1, wie Glas oder Aluminium, bestehende Platte 12 auf, auf welche ein Kochgeschirr setzbar ist, und eine andere, aus einem ähnlichen Werkstoff mit einer relativen Permeabilität von annähernd 1 hergestellte Platte 13 auf. Die Platte 12 ist im folgenden zeitweilig als erste Platte bezeichnet, während die Platte 13 als Steuertafel bezeichnet ist Die beiden Platten 12 und 13 sind durch ein Trenn(platten)element 14 voneinander getrennt Das Gehäuse 11 ruht auf Füßen 15. Eine im Gehäuse 11 angeordnete elektrische Scha'tung 17 umfaßt einen Oszillator mit einer dicht an der Innenseite der ersten Platte 12 angeordneten Induktionsheizspule 16, eine zwischen eine nicht dargestellte externe Stromquelle und den Oszillator eingeschaltete elektrische Schaltung sowie einen Teil einer Schwingungsausgangs-Regeleinrichtung zur Regelung der Ausgangsleistung des Oszillators bzw. der der Heizspule 16 zugeführten Leistung. Die zweite Platte 13 ist mit Elementen zur Steuerung der Ankopplung der Stromquelle an die elektrische Schaltung 17 sowie mit Elementen zur Einstellung der Ausgangsleistung des Oszillators versehen. Erforderlichenfalls kann im Gehäuse 11 ein Kühlgebläse 18 vorgesehen sein.

Im folgenden sind die Regelteile anhand von Fig.3 kurz erläutert Gemäß F i g. 3 ist ein Dauermagnet 21 in einer in der Oberseite der zweiten Platte 13 ausgebildeten Nut 19 in Richtung des Pfeils 20 verschiebbar angeordnet. Der Dauermagnet 21 ist in eine Kunstharzumhüllung 22 eingegossen und dient als Knopf 23 zur Einstellung der Ausgangsleistung des Oszillators. An der Innenfläche der zweiten Platte 13 ist an einer Stelle entsprechend der Nut 19 eine Platte 24 aus z. B. Eisenblech befestigt. Eine als integrierter Schaltkreis ausgebildete Magnetfeld-Meßschaltung 25 mit einem Hallgenerator ist an der Platten-Innenseite in der Nähe eines ersten Endes der Platte 24 montiert. Weiterhin ist eine Hilfsplatte 27 an der Innenfläche der zweiten Platte 13 unter Festlegung eines Spalts 26 dem zweiten Ende der Platte 24 mit engem Abstand gegenüberliegend montiert. Unter dem Spalt 26 ist ein Reed- bzw. Zungenschalter 28 so angeordnet, daß sein Mittelpunkt mit der Mittellinie des Spalts 26 übereinstimmt. Die Zungen des Zungenschalters 28 führen zur elektrischen Treiberschaltung 17. Ein Anzeiger 29 zur Anzeige des An-/Abschaltzustands der Stromquelle und der Ausgangsleistung des Oszillators ist auf die Oberseite der zweiten Platte 13 beispielsweise aufgedruckt.

F i g. 4 veranschaulicht ein Beispiel für die Treiberschaltung mit dem Oszillator und der Schwingungsausgangs-Regeleinrichtung. Gemäß F i g. 4 ist eine Wechselspannungsquelle 30 über einen Schalter 31 mit einer Eingangsklemme eines Gleichrichters 32 verbunden, dessen Ausgangsklemme an den Oszillator 33 angeschlossen ist. Eine Induktionsheizspule 16 bildet einen Teil des Oszillators 33. Ein Beispiel für einen Oszillator 33, der nach herkömmlicher Technik aufgebaut sein kann, besteht aus einem über die Heizspule 16 zwischen die Ausgangsklemmen des Gleichrichters 32 geschalteten Transistor 33a, einer mit der dargestellten Polarität über die Emitter-Kollektorstrecke geschalteten Diode 336, einem zur Diode 336 und zum Transistor 33a

parallelgeschalteten ersten Kondensator, der zwiscl-en die Klemme des ersten Kondensators 33, die an den Kollektor des Transistors 33a angeschlossen ist, und die positive bzw. Plus-Ausgangsklemme des Gleichrichters 32 eingeschalteten Induktionsheizspule 16, einem über die Ausgänge des Gleichrichters 32 geschalteten und auch als Glättungskondensator dienenden zweiten Kondensator 33d sowie einer Impulserzeugungsschaltung 33e, die zwischen eine Schwingungsausgangs-Regelschaltung 47 und die Basis des Transistors 33a geschaltet ist und Impulse erzeugt, deren Zahl der Impulsbreite des Ausgangsimpulses der Regelschaltung 47 entspricht. Der Zungenschalter 28 ist über eine Gleichspannungsquelle 34 und einen Widerstand 35 über ein Relais 36 geschaltet, das dem Stromquellenschalter 31 so zugeordnet ist, daß es den Stromquellenschalter 31 bei offenem Zungenschalter 28 öffnet und bei geschlossenem Zungenschalter 28 schließt. Die betriebliche Beziehung des Zungenschalters 28 zum Stromquellenschalter 31 läßt sich in herkömmlicher Weise beliebig abwandeln. Wenn sich der Einstellknopf 23 in der Stellung gemäß Fig.3 befindet, ist der Zungenschalter 28 offen, so daß der Stromquellenschalter 31 abgeschaltet, d. h. ebenfalls offen ist. Wenn der Knopf 23 gemäß F i g. 3 nach rechts verschoben wird, schließt der Zungenschalter 28 unter Schließung des Stromquellenschalters 31. Diese Arbeitsweise wird anhand der F i g. 7 A bis 7C noch näher erläutert werden. Die Magnetfeld-Meßschaltung 25 umfaßt ein zwischen eine Stromquelle V_n und Masse geschalteten Hallgenerator 25a, einen Verstärker 256 zur Verstärkung des Ausgangssignals des Hallgenerators 25a und einen mit dem Ausgangssignal vom Verstärker 256 gespeisten Ausgangsstufenverstärker 25c. Eine Schwingungsausgangs-Regelschaltung 47 für den Oszillator 33 besteht aus einem Bezugssignalgenerator 38 zur Erzeugung eines Bezugssignals 38a mit einem Unijunction-Transistor UJT und einem Operationsverstärker 39. Der Unijunction-Transistor UJT ist zwischen die eine Seite eines Widerstands R2, dessen andere Seite an Masse liegt, und die eine Seite eines Widerstands R\ geschaltet, dessen andere Seite mit der Stromquelle V«. verbunden ist und außerdem an den Verbindungspunkt zwischen der einen Seite eines Widerstands R3, dessen andere Seite mit der Stromquelle V_1x verbunden ist. und der einen Seite eines Kondensators Ci angeschlossen, dessen andere Seite an Masse liegt. Das Ausgangssignal Vo der Meßschaltung 25 wird über einen Widerstand Ra an die Plus-Eingangsklemme des Operationsverstärkers 39 angelegt Das Ausgangssignal 38a des Bezugssignal- so generators 38 wird über einen Widerstand Rs an die Minus-Eingangsklemme des Operationsverstärkers 39 angelegt. Die Ausgangsklemme V₁ des Operationsverstärkers 39 liegt an einer Impulserzeugungsschaltung 33e des Oszillators 33.

Im folgenden ist die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Kochherds anhand von F i g. 3 erläutert Wie später in Verbindung mit F i g. 7A noch näher erläutert werden wird, ist der Zungenschalter 28 offen, wenn sich der Einstellknopf 23 in der Stellung gemäß F i g. 3 befindet. In diesem Fall ist auch der Stromquellenschalter 31 (Fig.4) offen, so daß der Oszillator 33 unwirksam ist. Wenn der Knopf 33 gemäß F i g. 3 nach rechts verschoben wird, geht der Zungenschalter 28 gemäß F i g. 7B und 7C in den Schließzustand über. Infolgedessen wird der Stromquellenschalter 31 geschlossen, und der Oszillator 33 wird für Schwingungsbetrieb konditioniert Wenn der Knopf 23 gemäß F i g. 3 nach rechts verschoben wird, nimmt auf die in Verbindung mit F i g. 8A und 8B noch zu beschreibende Weise der über die Platte 24 an den Hallgenerator in der Meßschaltung 25 angekoppelte Magnetfluß zu. Infolgedessen vergrößert sich das Ausgangssignal V₀ (Fig.4) der Magnetfeld-Meßschaltung 25. In der graphischen Darstellung von F i g. 8B ist die Strecke /, über welche der Knopf 23 aus einer Bezugsposition als Mittelpunkt Do des Spalts 26 verschoben wird, auf der Abszisse aufgetragen, während die Ausgangsspannung V₀ der Magnetfeld-Meßschaltung 25 auf der Ordinate aufgetragen ist. Das Ergebnis ist die graphische Darstellung einer //Vo-Kurve 40 gemäß Fig.5. Der Bezugssignalgenerator 38 (F i g. 4) liefert ein Bezugssignal 38a als Sägezahnwelle 41, deren Periode sich gemäß F i g. 6A durch die Kapazität des Kondensators C\ bestimmt. Wenn der Einstellknopf 23 andererseits aus der Bezugsstellung Do (F i g. 3) nach rechts verschoben und in eine von der Bezugsstellung Do entfernte Position gestellt wird, ändert sich die Ausgangsspannung V₀ der Magnetfeld-Meßschaltung 25 gemäß F i g. 6B in Abhängigkeit von der Zeit Wenn die Sägezahnwelle 41 gemäß F i g. 6A (allgemein als Bezugssignal 38s bezeichnet) und die Wellenform der Ausgangsspannung V₀ gemäß Fig.6B an den Operationsverstärker 39 (Fig. 4) angelegt werden, wird die Ausgangsspannung V, gemäß Fig.6C erhalten. Die Impulsbreite jedes Impulses der Ausgangsspannung V, des Operationsverstärkers 39 läßt sich als Zeitspanne von einem Zeitpunkt ti, zu welchem die Sägezahnwelle ansteigt, bis zu einem Schnittpunkt f2 zwischen der Sägezahnwelle und der Ausgangsspannung V₀ ausdrücken. Wenn daher die Amplitude der Ausgangsspannung V₀ klein ist, ist die Impulsbreite f klein und umgekehrt. Der Impulsgenerator 33e des Oszillators 33 erzeugt Impulse, deren Zahl der Impulsbreite t der Ausgangsspannung Vo entspricht. Die Induktionsheizspule 16 des Oszillators 33 läßt einen Hochfrequenzstrom mit einer Frequenz durch, welche der Zahl der Impulse vom Impulsgenerator 33e entspricht. Mit anderen Worten: Der Oszillator 33 schwingt während einer Zeitspanne entsprechend der Impulsbreite des Impulses 42 gemäß Fig.6C Obgleich ein derartiger Oszillator an sich bekannt ist, ist er im folgenden zum besseren Verständnis der Erfindung kurz erläutert.

Wenn der erste Impuls vom Impulsgenerator 33e an die Basis des Transistors 33a angelegt wird, schaltet letzterer durch, so daß ein Strom /1 (ungefähr ¹At Periode) in Richtung 16a fließt. Bei Beendigung des ersten Impulses sperrt der Transistor 33a, so daß ein Strom i₂ in Richtung 16a zum Kondensator 33c fließt Der Strom ;; entspricht ungefähr '/4 Periode. Wenn der Kondensator 33c voll aufgeladen ist, fällt er in Resonanz mit der Heizspule 16, so daß ein Gegenstrom /3 (ungefähr V₄ Periode) in Richtung des Pfeils 166 fließt. Die im Kondensator 33c gespeicherte Ladung wird durch einen in Richtung 166 fließenden Strom /4 über eine den Kondensator 33d, die Diode 336 und die Spule 16 einschließende Strecke entladen. Infolgedessen fließt ein Hochfrequenzstrom (i\ + h + h + U) von einer Periode in die Heizspule 16 aufgrund des vom Impulsgenerator 33e gelieferten ersten Impulses. Dasselbe gilt für alle weiteren Impulse des Impulsgenerators 33e. Infolgedessen besteht der Hochfrequenzstrom aus einer Zahl von Perioden entsprechend der Breite t des Impulses 42 gemäß F i g. 6C. Mit anderen Worten: Der Schwingungsausgang vom Oszillator 33 kann entsprechend der Ausgangsspannung Vo gemäß

F i g. 6B gesteuert bzw. geregelt werden.

Im folgenden ist die An-/Abschalt:steuerung des Zungenschalters 28 anhand der Fig. 7A bis 7C beschrieben. In der in Fig. 7A dargestellten Position des Einstellknopfes 23 ist der Zungenschalter 28 offen. In dieser Position koinziuiert der Mittelpunkt des Spalts 26 mit dem Mittelpunkt des Zungenschalters 28. Es kann vorausgesetzt werden, daß der Dauermagnet 21 die in Fig. 7A dargestellte Polarität besitzt. In diesem Fall besitzen die dem Zungenschalter zugewandten Endbzw. Stirnflächer, der Platte 24 und der Hilfsplatte 27 die Polarität 5 und beide Kontakte oder Pole des Zungenschalters 28 besitzen (ebenfalls) die Polarität S. Der Zungenschalter 28 ist daher geöffnet. Auch wenn der Dauermagnet 21 die der Darstellung entgegengesetzte Polarität besitzt, besitzen die einander zugewandten Endflächen der Zungenpole dieselbe Polarität, so daß der Zungenschalter 28 offen ist. Wenn der Einstellknopf 23 in die Position gemäß Fig. 7B und 7C verschoben wird, besitzt die dem Zungenschalter zugewandte Stirnfläche der Platte 24 immer noch die Polarität S, während die Stirnfläche der Hilfsplatte 27 die Polarität N besitzt. Infolgedessen besitzen die Kontaktflächen der Zungen des Zungenschalters 28

Impulsbreite der Ausgangsspannung Ki des Operationsverstärkers 39a in Abhängigkeit von der Stellung des Einstellknopfes 23 ändert, kann auf diese Weise die Ausgangsleistung der Induktionsheizspule 16 (Fig. 3) geändert werden.

Wenn die Querschnittsfläche der Platte 24 in bezug auf die Länge oder Strecke / festgelegt ist, ändert sich zeitweilig die Größe des Magnetflusses Φ für den Hallgenerator über einen bestimmten Bereich der

ίο Stellungen des Einstellknopfes 23 hinweg nicht. Die Magnetflußdichte ßder Platte 24 läßt sich als Φ/S, d. h. B = Φ/S ausdrücken, wobei Φ den durch die Platte 24 fließenden Magnetfluß und Sdie Querschnittsfläche der Platte 24 bedeuten. Die Intensität des Magnetfelds läßt

sich ausdrücken als H = Β/μ, wobei μ eine Konstante bedeutet. Die intensität Ho des Magnetfelds in einer Entfernung r von einem Magnetpol mit einer magnetischen Ladung m läßt sich durch H = Km/r² ausdrükken, mit K = Konstante. Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, ist dann, wenn die Querschnittsfläche der Platte 24 klein ist, der Magnetfluß Φ klein, während bei einer großen Strecke r das Magnetfeld schwach ist. Wenn daher die Querschnittsfläche der Platte 24 in Richtung auf den Hallgenerator fortlaufend

unterschiedliche Polaritäten, so daß der Zungenschalter 25 vergrößert wird, kann sich das Ausgangssignal des

schließt. Hallgenerators in Abhängigkeit von der Verschiebungs-

Die Fig. 8A und 8B veranschaulichen die Beziehung strecke /des Einstellknopfes 23 im wesentlichen linear

zwischen einem Magnetfluß Φ der an den Hallgenerator ändern. Beispielsweise sei angenommen, daß die dem

25a (Fig.4) in der Magnetfeld-Meßschaltung 25 Zungenschalter 28 zugewandte Breite der Platte 24

angekoppelt ist, und einer Bewegungsstrecke / des jo 4 mm beträgt, während sie an der der Magnetfeld-Meß-

Einstellknopfes 23 aus der Bezugsstellung Do. Gemäß F i g. 8A schneidet der Hallgenerator 25a (F i g. 4) einen am ersten Ende der Platte 24 erzeugten Magnetfluß 43. Die Beziehung zwischen der Strecke / und dem Ankopplungsmagnetfluß 43 ist durch die Kurve 44 gemäß F i g. 8B veranschaulicht. Wenn sich die Strecke / um Al verändert, ändert sich der Ankopplungs-Magnet- \\&ΦΑΦ

schaltung 25 zugewandten Seite eine Breite von 11 mm und eine Länge von 110 mm besitzt. Unter diesen Bedingungen kann die Ausgangsspannung V₀ der Magnelfeld-Meßschaitung 25 gemäß Fig. HD praktisch linear von 4 V auf 12 V geändert werden. In F i g. 11D geben die Symbole O, A, B und C auf der Abszisse die Positionen des Einstellknopfes 23 an.

F i g. 12 zeigt eine andere Abwandlung der Kombina-Die Kombination aus der Magnetfeld-Meßschaltung tion aus der Magnetfeld-Meßschaltung 25 und der 25 und der Steuerschaltung 47 gemäß Fig.4 kann zu 40 Steuerschaltung 47 gemäß Fig.4. Bei Anordnung der der Schaltung gemäß Fig. 9 abgewandelt werden. Meßschaltung 25 gemäß Fi g.4 in der Schaltung nach Dabei wird die Ausgangsspannung V₀ von einer den Fig. 12 ergibt sich die in Fig. 13 veranschaulichte Hallgenerator 25a enthaltenden Magnetfeld-Meßschal- Kennlinie. In der graphischen Darstellung von Fig. 13 tung 25 durch einen Transistor 50 verstärkt, und das ist die Ausgangsspannung V„ des Hallgenerators 25a in verstärkte Ausgangssignal wird über einen Widerstand 45 der Meßschaltung 25 auf der Abszisse aufgetragen, R₇ an die Plus-Eingangsklemme des Operationsverstär- während die Ausgangsspannung V₁ der Operationsverkers 39 angelegt. Das Sägezahnwellensignal 38a, das Stärkerschaltung OP₂ gemäß Fig. 12 auf der Ordinate von derselben Schaltung geliefert wird, welche den aufgetragen ist. Wie sich aus der Kurve 48 ergibt, wird in Bezugssignalgenerator 38 gemäß F i g. 4 bildet, wird der der Praxis ein Bereich der Ausgangsspannung V, von Minus-Eingangsklemme des Operationsverstärkers 39 so etwa 3,5 bis 13,5 V angewandt. Gemäß Fig. 12 wird die

Ausgangsspannung der Meßschaltung 25 über einen Widerstand /?,, an die Minus-tingangskiemme eines ersten Operationsverstärkers OP\ angelegt. Zur Erzielung einer festen Spannung ist eine Zener-Diode Z_D

gemäß Fig.4 aufgeprägt. Der Kondensator C₂ ist zwisciien FYüs- und Minüs-Eingäfigsklemiiie geschaiiei. Die Ausgangsspannung V, des Operationsverstärkers wird dem Oszillator 33 eingespeist. Wenn der

Einstellknopf 23 in Richtung /verschoben wird, kann der 55 über einen Widerstand R_n an die Stromquelle V_n. an den Hallgenerator 25a angekoppelte Magnetfluß 43 angeschlossen, so daß über einen Widerstand V_R eine ansteigen. Wenn der Einstellknopf 23 in drei Schritten konstante Spannung anliegt. Die durch Spannungsteiverschoben wird, kann das Ausgangssignal der Magnet- lung durch den Widerstand V_R erhaltene konstante fluß-Meßschaltung 25 in drei Stufen 50a, 50b und 50c Spannung wird über einen Widerstand R₉ als Bezugssigemäß Fig. 10A geändert werden. Der Bezugssignal- bo gnal an die Plus-Eingangsklemme des ersten Opera-

generator 38 liefert gemäß Fig. 10B Sägezahnwellensignale 38a 1, 38a2, 38a3, ... mit fester Periode. Der Transistor 50 verstärkt die Ausgangsspannung V₀ und legt verstärkte Signale 50a 1, 50b 1.50c 1,... (F i g. 10C)

tionsverstärkers OP\ angelegt. Die Ausgangsspannung dieses Operationsverstärkers OPt wird über einen Widerstand R_u der Minus-Eingangsklemme des zweiten Operationsverstärkers OP2 aufgeprägt, dessen

über den Widerstand R₁ an den Operationsverstärker 65 Plus-Eingangsklemme über einen Widerstand R„ an

39a an. Infolgedessen werden Impulse mit einer Masse liegt, während sie über einen Widerstand A₁₅ mit

Impulsbreite 42a, 426 und 42c als Ausgangsspannung V, einer Bezugsspannung in Form der konstanten Span-

vom Operationsverstärker 39a erhalten. Da sich die nung über die Zener-Diode Z_n gespeist wird. Die

ίο

Ausgangsspannung Vi wird dem Oszillator 33 eingespeist.

Die Querschnittsfläche der Platte 24 kann sich gemäß Fig. 1IB stufenweise oder gemäß Fig. 1 IC gleichmäßig, d. h. stufenfrei so ändern, daß die Einstellplatte eine trapezförmige Gestalt erhält.

Die Steuerung zum öffnen und Schließen des Zungenschalters 28 kann auf die in den Fig. 14A und 14B gezeigte Weise erfolgen. Gemäß Fig. 14A ist ein Einstell-Knopf 23, bei dem ein Dauermagnet 21 mit S- und N-Polen in eine Kunstharzumhüllung 22 eingegossen ist, auf der Oberseite der zweiten Platte 13 angeordnet. An der Innenseite dieser zweiten Platte 13 sind zwei Schienen 53 befestigt, die in Richtung der Verschiebungsbewegung des Knopfes 23 verlaufen. Der Abstand zwischen der Oberseite der Schiene 53 und der Innenfläche der zweiten Platte 13 beträgt (d + Ad) in einer durch die strichpunktierte Linie angegebenen Position des Einstellknopfes 23 und d in einer Stellung, in welcher der Knopf 23 in ausgezogener Linie dargestellt ist. Zwischen der Schiene 53 und der zweiten Platte 13 befindet sich eine der Bewegung des Knopfes 23 nachfolgende Verschiebungsanordnung 54, die einen Rahmen 55 aufweist, auf dessen Boden magnetische Elemente 57 und 58, z. B. Eisenplättchen, mit einem dazwischen festgelegten Spalt 56 angeordnet sind. An der Außenseite des Bodens des Rahmens 55 ist in einer mit dem Spalt 56 übereinstimmenden Position ein Zungenschalter 28 befestigt. An den Seitenwänden des Rahmens 55 sind vier Rollen oder Räder 59 drehbar gelagert. Bei dieser Anordnung bewegt sich der Rahmen 55 mit den Eisenplättchen 57 und 58 und dem Zungenschalter 28 in Abhängigkeit von der Bewegung des Einsteilknopfes 23 auf der Schiene 53. Wenn sich der Einstellknopf 23 in der in Fig. 14A in strichpunktierten Linien eingezeichneten Stellung befindet, beaufschlagt der Dauermagnet 21 den Zungenschalter 28 mit einem zu schwachen Magnetfeld, so daß sich der Zungenschalter 28 im Offenzustand befindet. Wenn jedoch der Knopf 23 in die in Fig. 14A in ausgezogener Linie eingezeichnete Stellung verschoben ist, nähert sich der Zungenschalter 28 dem Knopf 23 um die Strecke Ad Dabei treten an den Endflächen der Zungenpole des Zungenschalters 28 verschiedene Polaritäten auf, so daß der Zungenschalter schließt. Solange sich der Zungenschalter 28 in der Schließstellung befindet, d. h. solange der Oszillator 33 aktiviert ist, kann bei dieser Anordnung ein Prellen des Zungenschalters 28 verhindert werden, weil durch den Dauermagneten 21 dem Kontakt des Zungenschalters 28 ein Magnetfeld einer festen Intensität aufgeprägt wird. Ebenso kann auf diese Weise eine Abnahme des Kontaktdrucks des Zungenschalters verhindert werden, so daß eine stabile Arbeitsweise des Zungenschalters erzielt wird. Infolge ihres einfachen Aufbaus ist diese Vorrichtung darüber hinaus nahezu störungsfrei. Wenn der Einstellknopf 23 von der zweiten Platte 13 abgenommen wird, geht der Zungenschalter 28 in den Offenzustand über, so daß die Verbindung mit der Stromquelle 30 sicher unterbrochen wird.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der den Dauermagneten 21 enthaltende Einstellknopf 23 ohne weiteres aus der Nut i9 herausgenommen werden. In bestimmten Fällen kann es sich jedoch empfehlen, ein leichtes Herausnehmen des Knopfes 23 aus der Nut 19 zu verhindern. Beispiele für eine derartige Anordnung sind in den Fig. 15 und 16 veranschaulicht. Gemäß Fig. 15 ist der konvexe Abschnitt des Einstellknopfes 23 in die in der zweiten Platte 13 ausgebildete Nut 19 eingesetzt. Die Kunstharzumhüllung 22 des Einstellknopfes 23 ist mit einer Erweiterung 22a versehen. Zu beiden Seiten der Nut sind zwei Einstellknopf-Halteelemente 13a so angebracht, daß sie die Erweiterungen 22a übergreifen. Bei dieser Anordnung kann der Einstellknopf 23 nicht aus der Nut 19 austreten. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 16 sind Einstellknopf-Halteelemente 13a an der Oberseite der zweiten Platte 13 befestigt.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 sind die beiden Platten 12 und 13 getrennt ausgebildet; wenn beide Platten jedoch aus einem einzigen Bauteil aus demselben Werkstoff hergestellt werden, läßt sich der Zusammenbau der Vorrichtung vereinfachen. Das Eingießen des Dauermagneten 21 in Kunstharz ist nicht wesentlich. Im Fall einer Konstruktion, die ein Herausnehmen des Einstellknopfes erlaubt, läßt sich die Herdplatte sehr einfach reinigen. Die Bedienung des Kochherds ist sehr einfach, weil das Einschalten des Stromquellenschalters und die Temperatureinstellung für das Kochgeschirr an der zweiten Platte 13 vorgenommen werden können. Weiterhin kann die Abhängigkeit der Oszillatorausgangsleistung von der Einstellknopf-Position nach Belieben verändert werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kochherd mit Induktionsheizung, bestehend aus einem Gehäuse mit einem im wesentlichen horizontal angeordneten Kochplattenteil mit unteren und oberen Flächen mit einem ersten Abschnitt, auf den ein Kochgeschirr aufsetzbar ist, und mit einem zweiten als Steuertafel ausgebildeten Abschnitt, wobei die beiden Abschnitte aus einem Werkstoff mit einer relativen Permeabilität von annähernd 1 bestehen, aus einem im Gehäuse angeordneten Oszillator mit einer Induktionsheizspule zum Beheizen des Kochgeschirrs, aus einem entlang einer Führungsbahn auf der oberen Räche des zweiten Abschnitts verschiebbar angeordneten Dauermagneten und aus einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Leistung der Inuuktionsheizspule in Abhängigkeit von der Stellung des Dauermagneten auf der Führungsbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine langgestreckte ebene Platte (24) aus einem Material mit großer relativer Permeabilität aufweist, deren Querschnitt sich von ihrer ersten zu ihrer zweiten Schmalseite verkleinert und die auf der unteren Fläche des zweiten Abschnitts unterhalb der Führungsbahn (19) angeordnet und mit dem Dauermagneten (21) magnetisch gekoppelt ist, daß eine Magnetfeldmeßschaltung (25) mit einem Hallgenerator (25a) dicht bei der ersten Schmalseite der Platte (24) angeordnet ist und ein der jeweiligen Stellung des Dauermagneten (21) entsprechendes Ausgangssignal (V₀) liefert und daß eine Steuerschaltung (47) zur Steuerung der Ausgangsleistung des Oszillators vorgesehen ist, die einen Bezugssignal-Generator (38) zur Lieferung eines sich periodisch ändernden Bezugssignals (3Sa) und einen Operationsverstärker (39) aufweist, an dessen einem Eingang das Ausgangssignal CV₀) und an dessen anderem Eingang das sich periodisch ändernde Bezugssignal (3Sa) des Bezugssignal-Generators (38) anliegen und an dessen mit dem Oszillator (33) verbundenen Ausgang so lange eine Rechteckspannung (42, 42a-ζ) auftritt und den Oszillator (33) ansteuert, wie jeweils der Augenblickswert des sich periodisch ändernden Bezugssignals (38a^ kleiner ist als das Ausgangssignal CV₀) der Magnetfeldmeßschaltung (25).

2. Kochherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn eine in der Oberfläche des zweiten Kochplatten-Abschnitts ausgebildete Nut (19) ist.

3. Kochherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Abschnitt des Kochplattenteils einstückig aus einem Werkstoff hergestellt sind.

4. Kochherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (21) in Kunstharz (22) eingegossen ist.

5. Kochherd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum An- und Abschalten des Kochherdes vom Netz in Abhängigkeit von der Stellung des Dauermagneten (21) vorgesehen ist, wobei diese Einrichtung eine der zweiten Schmalseite der Platte (24) unter Bildung eines Luftspalts gegenüberliegende Hilfsplatte (27) und eine unterhalb des Luftspalts angeordnete Schaltereinheit (28) umfaßt, die vom Dauermagneten (21) steuerbar ist.

6. Kochherd nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinheit ein Reed-Schalter (28) ist