DE3235508A1

DE3235508A1 - Verfahren zur fehlererkennung bei einer temperatur-steuereinrichtung

Info

Publication number: DE3235508A1
Application number: DE19823235508
Authority: DE
Inventors: Koichi Yao Osaka Tateda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1983-04-14
Also published as: US4626663A; GB2109944B; GB2109944A; CA1196709A; JPS5856006A; DE3235508C2

Description

Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Temperatur-Steuereinrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Temperatur-Steuereinrichtung, sowie eine Heizvorrichtung mit einer Einrichtung zur Erkennung von Fehlern.

Temperatur-Steuereinrichtungen werden unter anderem in Kochvorrichtungen, wie Elektroherden, Mikrowellenherden usw. benutzt, um die Temperaturen während des Kochens oder Backens zu überwachen. Diese überwachung geschieht mit einem thermosensitiven Element, das beispielsweise aus einem Thermistor besteht. Ein Thermistor hat die in Figur 1 dargestellte Widerstands/Temperatur-Charakteristik. Bei niedrigen Temperaturen beträgt der Widerstand mehr als 1 Mi2 und bei hohen Temperaturen liegt der Widerstand weit unter 1 kS2 .

Zur Erkennung von Ausfällen des thermosensitiven Elementes mit der oben beschriebenen Charakteristik, und zwar von

Drahtbrüchen oder Kurzschlüssen, ist es üblich geworden, den Widerstandswert des thermosensitiven Elementes zu überwachen.Hierzu wird die Ausgangsspannung des thermosensitiven Elementes, d.h. die Ausgangsspannung, die durch

-> den das thermosensitive Element durchfließenden Erregerstrom erzeugt wird, gemessen und mit einer Referenzspannung verglichen. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, daß im Falle eines Drahtbruches eine erhebliche Widerstandserhöhung auftritt, während im Falle eines Kurzschlusses

TO ein extrem niedriger Widerstand zu verzeichnen ist.

Wenn bei der Darstellung nach Figur 1 der Widerstand R des thermosensitiven Elementes größer ist als ein Widerstandswert R am Punkt A der Kurve I, wird bei der üblichen Verfahrensweise festgestellt bzw. angenommen, daß das thermosensitive Element zu Bruch gegangen ist (im Bereich C) Wenn andererseits der Widerstand R des thermosensitiven Elementes kleiner ist als der Widerstandswert R_, am Punkt B,wird angenommen, daß das thermosensitive Element kurzgeschlossen ist (im Bereich D).

In Figur 1 ist der Temperaturbereich,in dem keine Fehler des thermosensitiven Elementes angenommen werden, durch das Bezugszeichen P bezeichnet. Dagegen ist der für den Betrieb der Kochvorrichtung o.dgl. erforderliche Temperaturbereich mit dem Bezugszeichen Q bezeichnet.

Wenn der Widerstand des thermosensitiven Elementes bei extrem niedrigen Temperaturen der Umgebungsluft in der Größenordnung von -20° C gemessen wird, wird der Widerstandswert extrem hoch. Dies bedeutet, daß der Widerstandswert über den Bereich des Punktes A hinaus ansteigt, was ein entsprechendes Ansteigen des Spannungsabfalls an dem thermosensitiven Element zur Folge hat. Dieser

Spannungsabfall übersteigt die Referenzspannung und führt in einigen Fällen zu der fehlerhaften Annahme, daß das thermosensitive Element zu Bruch gegangen ist.

Wenn im Stand der Technik in dem oben beschriebenen Falle angenommen wird, da8 das thermosensitive Element zerbrochen ist, wird dies als Ausfall des thermosensltiven Elementes angesehen und eine Sicherheitsschaltung wird betätigt, die sämtliche Funktionen der zu überwachenden Vorrichtung außer Betrieb setzt. Im Falle einer Kochvorrichtung, die mit dieser Temperatur-Überwachungseinrichtung ausgestattet ist, führt dies zu der Unannehmlichkeit, daß die Kochvorrichtung überhaupt nicht mehr benutzt werden kann, obwohl in Wirklichkeit kein Fehler vorliegt,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die fehlerhafte Annahme von Störungen des thermosensitiven Elementes, das zur Temperaturüberwachung eingesetzt wird, ausgeschlossen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Temperatur-Steuereinrichtung für eine bestimmte Zeitspanne erregt wird und daß erst nach Ablauf dieser Zeitspanne ein Vergleich des Ausgangssignals der Temperatur-Steuereinrichtung mit einem Referenzsignal erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einfachen technisehen Mitteln zu realisieren und erfordert lediglich eine zusätzliche Verzögerungseinrichtung. Es kann daher bei den verschiedensten Heizvorrichtungen o.dgl. mit einer sehr einfachen Zusatzeinrichtung realisiert werden. Das Verfahren ist außerdem sehr wirksam, weil in der Anfangsphase der Aufheizung das thermosensitive Element nicht

auf Drahtbrüche überwacht wird. Dies ist ohnehin unschädlich, da eine überheizung in diesem Stadium unwahrscheinlich ist. Erst nach dieser Anfangsphase setzt die Überwachung ein. Dann ist aber die Aufheizung schon soweit fortgeschritten, daß die Temperatur des thermosensitiven Elementes in jedem Falle über der Mindesttemperatur liegt, unterhalb derer ein Drahtbruch angenommen wird.

Das thermosensitive Element wird also für eine solche Zeitspanne erregt, daß sein Widerstandswert infolge der Temperaturerhöhung soweit abgefallen ist, daß selbst bei extrem niedrigen Temperaturen der Umgebungsluft in der Größenordnung von -20° C die Aufheizung zu Beginn des eigentlichen Überwachungsvorganges soweit fortgeschritten ist, daß der Spannungsabfall an dem thermosensitiven Element die Referenzspannung übersteigt.

Die Erfindung besteht demnach darin, daß vor Beginn der Überwachung für eine bestimmte festgelegte Zeitspanne ein Stromfluß durch die Heizvorrichtung erzeugt wird, und daß erst nach Ablauf dieser Zeitspanne der Vergleich des Ausgangssignals der Temperatur-Steuereinrichtung mit dem Referenzsignal erfolgt. ·

Durch ein derartiges Verfahren werden die oben aufgeführten Nachteile der konventionellen Fehlererkennungsverfahren vermieden, ohne daß die Temperaturüberwachung verschlechtert wird.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine grafische Darstellung der Widerstands/ Temperatur-Chrakteristik eines thermosensitiven Elementes wie eines Thermistors o.dgl. (worauf schon Bezug genommen wurde) und

Figur 2 ein elektrisches Blockschaltbild eines wesentlichen Teiles der Kochvorrichtung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Unter Bezugnahme auf Figur 2 wird nachfolgend die dargestellte Kochvorrichtung näher beschrieben.

Bei der dargestellten Kochvorrichtung bzw. dem Elektroherd ist eine Temperatur-Steuervorrichtung zur Durchführung des Fehlererkennungsverfahrens vorgesehen.

Die Kochvorrichtung nach Figur 2 weist generell einen Ofenraum 2, eine in dem Ofenraum 2 angeordnete und an eine Wechselstrom-Leistungsquelle angeschlossene Heizvorrichtung zum Kochen durch Heizen und ein thermosensitives oder wärmesensitives Element 4, wie beispielsweise' einen Termistor o.dgl./auf, das ebenfalls in dem Ofenraum 2 angeordnet sein kann und die Temperaturen innerhalb des Ofenraumes 2 mißt. Das thermosensitive Element 4 ist in Reihe mit einem Widerstand 6 einer Zener-Diode 5 parallelgeschaltet. Die Zener-Diode 5 ist in Reihe mit einem weiteren Widerstand 7 an eine Gleichstromquelle (-E) angeschlossen.

Die Ausgangsspannung der Zener-Diode 5 wird als Referenz-

spannung V_Q zusammen mit der Ausgangsspannung V des thermosensitiven Elementes 4 einer Schaltung LSI 8 (Large scale integrated circuit M58845) zugeführt. Diese Schaltung 8 enthält einen (nicht dargestellten) Komparator. Die Schaltung 8 ist ferner mit einem Steuerteil 9 für die Kochvorrichtung verbunden. Der Steuerteil 9 enthält eine Tastatur 10 zum Einstellen der Heizzeit, der Heiζtemperaturen oder des Heizbeginns und eine Anzeigevorrichtung 11 zur Anzeige der Heizzeit/ der Heiztemperaturen usw.

Zwischen die Schaltung 8 und die Tastatur 10 des Steuerteiles 9 ist eine Verzögerungsschaltung 12 geschaltet, die eine Torschaltung, eine Zählschaltung usw. zum Einstellen einer bestimmten Verzögerungszeit nach dem Drücken einer Heizstarttaste an der Tastatur 10 enthält, wobei ein Ausgang der Verzögerungsschaltung 12 mit der oben beschriebenen Schaltung 8 verbunden ist. Die Schaltung 8 ist ferner über eine als integrierte Schaltung ausgeführte Treiberstufe 13,der das Ausgangssignal der Schaltung 8 zugeführt wird, mit der Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Diode verbunden. Der Diode ist ein Relais 14 pärallelgeschaltet, das von dem Ausgangssignal der Treiberstufe 13 gesteuert ist und die in dem Ofenraum 2 angeordnete Heizvorrichtung 3 schaltet. Der Relaiskontakt 15 des Relais 14 schaltet eine Wechselstrom-Leistungsquelle an die Heizvorrichtung 3 an. Die Treiberstufe 13 liefert ein Ausgangssignal, wenn in der Schaltung 8 durch Vergleich der Spannungen V „ und V. festgestellt worden ist, daß die Ausgangsspannung V_„ des thermosensitives Elementes 4 größer ist als die Referenzspannung V. (V_T„ > V ) .

Durch die oben beschriebene Anordnung wird die Kochvorrichtung wie folgt gesteuert:

In einer ersten Stufe wird nach dem Starten des Aufheizens und der Steuerung durch die Tastatur 10 des Steuerteils 9 die Heizvorrichtung 3 im Ofenraum 2 durch die Wechselstrom-Leistungszufuhr erregt, während die von der Gleichstromquelle (-E) hervorgerufene Zener-Spannung dem thermosensitiven Element 4 zugeführt wird.

Anschließend verringert sich der Widerstandswert des '" thermosensitiven Elementes 4 stetig dadurch, daß die Temperatur in dem von der Heizvorrichtung 3 beheizten Ofenraum 2 sich erhöht, so daß die Ausgangsspannung Vrprr des thermosensitiven Elementes 4 sich entsprechend verringert.

Wenn in diesem Zustand eine bestimmte Zeitspanne verstrichen ist (z.B. eine Zeitspanne von .mehr als 10 Sekunden), nachdem die Aufheizung der Kochvorrichtung begonnen hat, werden die Referenzspannung V_n und die Ausgangsspannung V_m„

U in

des thermosensitiven Elementes 4 auf das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 12 hin in der Schaltung 8 verglichen, und wenn die Bedingung V_m„< V- erfüllt ist,

J.ri U

wird die Heizvorrichtung 3 von der Wechselstromquelle über die in Figur 2 dargestellte Schaltung erregt, wobei das Steuerrelais 14 wiederholt ein- und ausschaltet, so daß die Temperatur im Ofenraum 2 auf einem voreingestellten Wert bleibt.

Wenn andererseits die Bedingung V „ >V_ erfüllt ist, so zeigt dies an, daß der Widerstandswert des therräosensitiven Elementes 4 abnormal hoch ist, so daß auf diese Weise festgestellt wird, daß das thermosensitive

Elcment 4 gestört ist. In diesem Falle wird das Relais 14 über die Treiberstufe 13 von dem Signal der Schaltung 8 so gesteuert, daß die Erregung der Heizvorrichtung 3 unterbleibt, indem der Relaiskontakt 15 geöffnet gehalten wird. Ferner erfolgt eine Fehleranzeige an der Anzeigevorrichtung 11 des Steuerteiles 9, um der Bedienungsperson das Auftreten eines Fehlers am thermosensitiven Element anzuzeigen.

Da die Anordnung so getroffen ist, daß der Vergleich zwischen der Ausgangsspannung V des thermosensitiven Elementes 4 und der Referenzspannung V_n in der Schaltung 8 durch die an der Verzögerungsschaltung 12 eingestellte Verzögerungszeit unmittelbar nach dem'Heizbeginn durchgeführt wird, wird ein Temperaturanstieg auf einen bestimmten Wert in dem thermosensitiven Element 4 während der oben genannten Verzögerungszeit selbst dann festgestellt, wenn die Kochvorrichtung beispielsweise an einem Ort benutzt wird, an dem die Atmosphärentemperatur extrem tief ist. Der der Beurteilung zugrundeliegende Vergleich wird daher in einem Bereich durchgeführt, in dem der Widerstandswert durch Aufheizung bereits erheblich verringert ist. Der Vergleich erfolgt also nicht mit dem relativ hohen Widerstandswert des thermosensitiven Elementes 4, der bei niedrigen Umgebungstemperaturen auftritt und der sonst als Drahtbruch in dem thermosensitiven Element 4 beurteilt werden würde. Aus diesem Grunde sind Fehlbeurteil ungo η infolge niedriger Umgebungstemperaturen überhaupt ausgeschlossen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf Kochvorrichtungen beschränkt ist, obwohl das Ausführungsbeispiel ihre Anwendung bei einer Kochvorrichtung zeigt.

Die Erfindung ist generell auch bei Heizvorrichtungen anderer Art anwendbar, bei denen Ausfälle thermosensitiver Elemente überwacht werden müssen.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß etwaige Ausfälle der Temperatur-Steuereinrichtung sicher erkannt werden, da die Fehlererkennung durch Vergleich zwischen dem Ausgangssignal der Temperatur-Steuereinrichtung und dem Referenzsignal erst durchgeführt wird, nachdem die Temperatur-Steuereinrichtung für eine bestimmte Zeit lang in Funktion gesetzt wurde. Dies gilt insbesondere auch bei extrem tiefen Umgebungstemperaturen, so daß das erfindungsgemäße Verfahren einen weiten Anwendungsbereich hat.

Leerseite

Claims

ANSPRÜCHE

1-/Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Temperatur-Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur-Steuereinrichtung für eine bestimmte Zeitspanne erregt wird und daß erst nach Ablauf dieser Zeitspanne ein Vergleich des Ausgangssignals der Temperatur-Steuereinrichtung mit einem Referenzsignal erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur-Steuereinrichtung ein thermosensitives Element, z.B. einen Thermistor, enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzsignal die Ausgangsspannung einer Zener-Diode verwendet wird, die im thermosensitiven Element über einen Widerstand parallelgeschaltet ist und die ferner über einen weiteren Widerstand mit einer Gleichstromquelle verbunden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich zwischen dem Ausgangssignal der Temperatur-Steuereinrichtung und dem Referenzsignal durch eine einen Komparator enthaltene integrierte Schaltung erfolgt, die mit dem thermosensitiven Element und der Zener-Diode so verbunden ist, daß sie das Ausganssignal des thermosensitiven Elementes sowie die Ausgangsspannung der Zener-Diode als Referenzsignal empfängt.

-Vf-
5. Heizvorrichtung mit einer Einrichtung mit Temperatur-Steuereinrichtung, mit einer Einrichtung zur Erkennung von Ausfällen der Temperatur-Steuereinrichtung, einem an eine Wechselstrom-Leistungsquelle anschließbaren Heizelement, mit einem thermosensitiven Element zur überwachung der Heiztemperatur und mit einem Steuerteil, der eine Tastatur zur Einstellung der Heiz zeit, der Heiztemperatur, des Heizbeginns sowie eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Heizzeit und der Heiztemperatur aufweist, mit einer Zener-Diode, die in Reihe mit einem Widerstand dem thermosensitiven Element parallelgeschaltet ist,una einer einen Komparator enthaltenden Schaltung, die mit dem thermosensitiven Element und der Zener-Diode derart gekoppelt ist, daß sie die Ausgangsspannung des thermosensitiven Elementes sowie die Ausgangsspannung der Zener-Diode als Referenz-. spannung für einen zwischen diesen Spannungen durchzuführenden Vergleich empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungsschaltung (12) mit einer Torschaltung und einer Zählschaltung zwischen die Tastatur (9) und die den Komparator enthaltende Schaltung (8) geschaltet ist und daß das Ausgangssignal dieser Schaltung (8) über eine Treiberstufe (13) ein Relais (14) steuert, welches mit einem Relaiskontakt (15) die Wechselstromzufuhr zur Erregung des Heizelementes (3) steuert.