DE3500743C2 - Regeleinrichtung für eine Heizstelle eines Herdes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Heiz­ stelle eines Herdes mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genann­ ten Merkmalen. Eine solche Regeleinrichtung ist aus DE 32 23 461 A1 be­ kannt, wo als Temperatursensoren Bimetallelemente eingesetzt werden.

Aus US 4,216,371 ist eine Temperaturregeleinrichtung bekannt, bei der ein erster und ein zweiter temperaturempfindlicher Widerstand in Reihe in einem Zweig einer Meßbrücke liegen, deren Ausgänge mit den Ein­ gängen eines Operationsverstärkers verbunden sind.

Aus DE-OS 20 49 180 ist eine Temperaturregeleinrichtung be­ kannt, bei der zwei Meßkreise mit je einem Fühlerelement alternierend dem Meßverstärker aufgeschaltet werden, um bei Kühlgeräten sowohl das Einfrieren als auch das Gefrorenhalten zu regeln.

US 3,047,705 offenbart eine Temperaturregeleinrichtung, bei der ein Temperatursensor im Zentrum einer elektrischen Heizspirale ange­ ordnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die geeignet ist, die Effekte von äußeren thermischen Quellen auf ein Sensorelelement in einer automatischen Tem­ peratursteuereinrichtung zu kompensieren, um den vorgenannten Nachteil zu vermeiden und eine größere Genauigkeit des Steuerverhaltens der auto­ matischen Temperatursteuereinrichtung sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird entsprechend Patentanspruch 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Kompensieren von thermischen Effekten von äußeren Quellen in Anwendung bei einem Gasbrenner.

Fig. 2 zeigt ein Schaltkreisdiagramm für die Kompensationsvor­ richtung.

Fig. 3 zeigt einige charakteristische Betriebskurven der Kom­ pensationsvorrichtung von Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 besitzt ein Kochbereich in Form eines Gasherdes 1 im unteren Teil einen Backofen 2 und im oberen Teil eine Deckplatte 3 mit Gasbrennern 4.

Über dem Brenner 4 befindet sich ein Rostkranz 5 zum Tragen eines Gefäßes 6 zur Aufnahme von Nahrungsmitteln, wobei ein temperatur­ empfindlicher Block 7 gegen den Boden des Gerätes 6 gedrückt wird, der seinerseits in seinem Inneren einen ersten Temperatursensor 8 (bei­ spielsweise ein Thermistor, d. h. ein Widerstand mit negativem Tempera­ turkoeffizienten) aufnimmt, der elektrisch mit einer Schaltung 11 ver­ bunden ist, die ein Steuerventil 12 steuert, das in eine Gaszuführlei­ tung 13 zu dem Brenner 4 eingesetzt ist.

Die Schaltung 11 ist ferner mit einem Potentiometer 14 verbun­ den, das einen ersten, einen zweiten und einen dritten Ausgangsanschluß 18, 19, 20 aufweist und durch einen Steuerknopf 15 betätigbar ist, der sich über der Deckplatte 3 befindet. In Reihe mit dem ersten Ausgangsan­ schluß 18 des Potentiometers 14 ist ein zweiter Temperatursensor 21, z. B. ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten, d. h. ein Tem­ peratursensor vom gleichen Typ wie der erste Temperatursensor 8, ge­ schaltet. Der zweite Temperatursensor 21 und der erste Temperatursensor 8 sind daher in einem Bereich angeordnet, der im wesentlichen gleich durch externe thermische Quellen, wie beispielsweise durch den Backofen 2, beeinflußt wird. Ein erster Widerstand 22 ist parallel zu dem zweiten Temperatursensor 21 geschaltet.

In Fig. 2 ist im einzelnen die elektrische Schaltung 11 darge­ stellt. Hierbei sind zwischen einer auf positiver Spannung liegenden Versorgungsleitung 23 und einer geerdeten Leitung 24 geschaltet:

• - ein zweiter Widerstand 26 in Reihe mit dem ersten Temperatursensor 8, der in Parallelschaltung einen dritten Widerstand 27 aufweist;
• - und ein vierter Widerstand 29, der mit dem dritten Ausgangsanschluß 20 des Potentiometers 14 verbunden ist, während andererseits der erste Aus­ gangsanschluß 18, wie bereits ausgeführt, mit der geerdeten Leitung 24 über die Gruppe aus parallelgeschaltetem zweiten Temperatursensor 21 und erstem Widerstand 22 verbunden ist. Der Verbindungspunkt des zweiten Wi­ derstands 26 und des ersten Temperatursensors 8 ist seinerseits mit ei­ nem Eingangsanschluß b eines Differentialverstärkers 31 verbunden, wäh­ rend der mittlere Anschluß des Potentiometers 14 mit dem Eingang a des Verstärkers 31 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 31 ist mit ei­ nem vierten Widerstand 33 verbunden, dessen zweiter Anschluß mit der Versorgungsleitung 23 verbunden ist, sowie mit einem fünften Widerstand 34, dessen anderer Anschluß mit dem Eingang a des Verstärkers 31 verbun­ den ist, und ferner mit einem sechsten Widerstand 35, dessen anderer An­ schluß mit dem Steuerventil 12 verbunden ist. Durch Einstellen einer ge­ wünschten Temperatur für die Nahrungsmittel in dem Gefäß 6 durch den Steuerknopf 15 wird ein Spannungswert Va1 am Eingang a des Verstärkers 31 erhalten, wobei angenommen sei, daß die Umgebungstemperatur im Be­ reich unterhalb der Deckplatte 3, wo der zweite Temperatursensor 21 an­ geordnet ist, etwa 250°C (Backofen 2 nicht in Betrieb) ist. Die obere gestrichelte Linie in Fig. 3 zeigt Spannungswerte Va als Funktion der Position des Schleifers des Potentiometers 14.

Wenn die Temperatur der Nahrungsmittel in dem Gefäß 6, wie sie von dem ersten Temperatursensor 8 festgestellt wird, unterhalb des Wer­ tes C (Fig. 3) liegt, ist der Spannungswert Vb am Eingang b des Verstär­ kers 31, der durch eine durchgezogene Kurve in Fig. 3 repräsentiert wird, während sich die Temperatur der Nahrungsmittel in dem Gefäß 6 än­ dert, immer größer als der Wert Va1, so daß der Verstärker 31 kein Si­ gnal abgibt. Sobald durch Anstieg der Temperatur der Nahrungsmittel in dem Gefäß 6 die Spannung Vb auf Vb1 fällt, erscheint am Ausgang des Ver­ stärkers 31 entsprechend dem Wert C, wie er von dem ersten Temperatur­ sensor 8 festgestellt wird, ein Signal, das auf das Ventil 12 einwirkt, so daß die Gaszufuhr zum Brenner 4 gesteuert wird.

Nimmt man nun an, daß der Backofen 2 in Betrieb ist, ist die Temperatur im Bereich unterhalb der Deckplatte 3 höher, beipielsweise 100°C, so daß in Fig. 3 aufgrund des zweiten Temperatursensors 21 die Kurve, die die Eingangsspannung für den Verstärker 31 als Funktion der Position des Potentiometers 14 darstellt, die untere gestrichelte Linie ist.

Angenommen, daß die gleiche Position des Potentiometers 14 beibehalten wird, um die gleiche Kochtemperatur für die Nahrungsmittel im Gefäß 6 zu erhalten, ist die Eingangsspannung für den Verstärker 31 nun Va2. Daher liefert der Verstärker 31 ein Steuersignal für das Ventil 12 am Spannungswert Vb2, der kleiner Vb1 ist, und einem Wert D für die Temperatur, die von dem ersten Temperatursensor 8 festgestellt wird, entspricht, der höher als der vorhergehende Wert ist.

Auf diese Weise wird eine Kompensation von externen Einflüssen von Wärmequellen auf den ersten Temperatursensor 8 erreicht, da letzte­ res auf das Ventil 12 bei einem höheren Temperaturwert einwirkt, um die Wärmemenge in Betracht zu ziehen, die durch die äußere Wärmequelle (Backofen 2) geliefert wird, um so die Temperatur der Nahrungsmittel im Gefäß 6 im wesentlichen auf dem gleichen Wert wie zuvor zu halten.

Die Neigung der gestrichelten Linien, die die Spannungen am Eingang des Verstärkers 31 darstellen, ist verschieden und größer im Falle einer geringeren Umgebungstemperatur, um so den Einfluß von exter­ nen Heizquellen zu kompensieren, der zu der gewünschten Nahrungsmittel­ temperatureinstellung in Bezug gesetzt wird, so daß insbesondere die Kompensation geringer ist, wenn die Temperatureinstellung durch den Knopf 15 höher ist. Gemäß Fig. 3 wird in Bezug auf den vorstehend be­ schriebenen Fall bei einem Anstieg von C auf D des Wertes, bei dem der erste Temperatursensor 8 arbeitet, wenn nun ein höherer Wert der ge­ wünschten Temperatur durch den Knopf 15 eingestellt wird, ein niedrige­ rer absoluter Anstieg (von C1 zu D1) für den Betriebstemperaturwert des ersten Temperatursensors 8 erhalten. Das gezeigte Muster der gestrichel­ ten Linien mit verschiedener Neigung kann durch entsprechende Bemessung der Schaltkreiskomponenten von Fig. 2 erhalten werden.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile werden in sehr ein­ facher Weise und mit geringem Aufwand erhalten.

Der erste Temperatursensor 8 und der zweite Temperatursensor 21 können auch von einem anderen, jedoch äquivalenten Typ sein, bei­ spielsweise einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Der tem­ peraturempfindliche Block 7 kann eine andere Konfiguration aufweisen, sie kann dazu verwendet werden, elektrische Heizplatten anstelle von Gasbrennern zu steuern. Ferner kann der Schaltkreis gemäß Fig. 2 anders ausgebildet sein, um die variable Neigung der gestrichelten Linien in Fig. 3 (gerade oder gekrümmte Linien) zu erhalten, der erste Widerstand 22 kann durch ein Potentiometer ersetzt werden, das mechanisch mit dem Potentiometer 14 gekoppelt ist. Ein derartiger Widerstand (oder Poten­ tiometer) 22 kann in Reihe mit dem zweiten Temperatursensor 21 geschal­ tet sein.

Der zweite Temperatursensor 21 kann des weiteren in Reihe mit dem Zweig geschaltet sein, der den zweiten Widerstand 26 und den ersten Temperatursensor 8 enthält.

Gegebenenfalls kann der zweite Temperatursensor 21 eine Kup­ ferspule oder eine Zenerdiode enthalten.

Claims (7)

1. Regeleinrichtung für eine Heizstelle (4) eines Herdes, um­ fassend einen ersten Temperatursensor (8) zum Erfassen der IST-Tempera­ tur an der Heizstelle (4), eine manuell betätigbare Einstellvorrichtung für die Soll-Temperatur der Heizstelle (4), und einen zweiten Tempera­ tursensor (21) für die Kompensation des Einflusses sich ändernder Umge­ bungstemperaturen auf den ersten Temperatursensor (8), dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Temperatursensor (8) in Kontakt mit dem Boden eines auf der Heizstelle (4) plazierten Kochgefäßes (6) steht, daß der zweite Temperatursensor (21) im Einflußbereich einer externen Wärmequel­ le plaziert ist, daß beide Temperatursensoren (8, 21) elektrische Tempe­ ratursensoren sind, und daß der erste Temperatursensor (8) mit dem einen und der zweite Temperatursensor (21) mit dem anderen Eingang eines Kom­ parators elektrisch verbunden ist, der ein zur Beeinflussung der Heizstelle (4) dienendes Ausgangssi­ gnal liefert.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung ein Potentiometer (14) umfaßt, das in einem Schaltkreis mit den beiden Temperatursensoren (8, 21) verbunden ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Potentiometer (14) mit dem zweiten Temperatursensor (21) in Rei­ hen- oder Parallelschaltung verbunden ist.

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Temperatursensor (21) ein Thermistor ist, der eine Kupferspule oder eine Zenerdiode enthält.

5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Temperatursensoren (8, 21) vom gleichen Typ sind.

6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Temperatursensoren (8, 21) der externen Wärme­ quelle im wesentlichen im gleichen Maße ausgesetzt sind.

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Temperatursensoren (8, 21) über einem Backofen angeordnet sind.