DE3610196A1

DE3610196A1 - Cooking point having inductively heated hotplates

Info

Publication number: DE3610196A1
Application number: DE19863610196
Authority: DE
Inventors: Gerard Dr Ing Rilly
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1986-03-26
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1987-10-01

Abstract

In the case of a cooking point for inductive cooking having a plurality of hotplates (1-4), a frequency in the audible range can occur as a result of beat frequencies. This is avoided according to the invention in that a plurality of hotplates (1-4) having a changeover switch (5) can optionally be connected individually to the same generator (6), and the generator (6) is cut off for the duration of the changeover. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kochstelle mit induktiv geheizten Kochplatten, die von Wechselspannungsgeneratoren gespeist werden.The invention relates to a hotplate with induction heating Hot plates powered by AC generators will.

Es ist eine induktive Kochstelle bekannt (DE-OS 34 00 671), bei der aus einer Betriebs-Gleichspannung mit einer sogenannten Halbbrückenschaltung aus zwei Transistoren, die durch eine Steuerschaltung abwechselnd leitend gesteuert sind, eine Wechselspannung in der Größenordnung von 20 bis 40 kHz erzeugt wird. Diese Wechselspannung wird einer an den Verbindungspunkt der Transistoren angeschlossenen Induktivität zugeführt, die durch induktive Kopplung in dem Kochgefäß einen Strom erzeugt und dadurch das Kochgut erwärmt. Der durch die Induktivität fließende Strom hat dabei eine Größenordnung von 40 A. Ein derartiges induktives Kochen hat den Vorteil, daß keine Kochplatte im üblichen Sinne erwärmt werden muß und ein hoher Wirkungsgrad und eine schnelle Aufheizzeit erzielt wird. Wegen des hohen Stromes müssen die zur Einschaltung des Stromes verwendeten Schalter gegen die Bildung von Funkenstrecken gesichert sein. Wenn innerhalb einer Kochstelle oder einer Küche mehrere derartige Kochplatten nebeneinander betrieben werden, kann es zwischen örtlich benachbarten Generatoren für die Speisespannung zu einer Schwebung mit einer im Hörbereich liegenden Frequenz kommen. Solche Schwebungen sind insbesondere bei niedrigen Freguenzen sehr störend.An inductive hotplate is known (DE-OS 34 00 671), at that from an operating DC voltage with a so-called Half-bridge circuit made up of two transistors, through one Control circuit are alternately turned on, a AC voltage in the order of 20 to 40 kHz generated becomes. This AC voltage becomes one at the connection point of the transistors connected to the inductance generates a current in the cooking vessel by inductive coupling and thereby heats the food. The one by inductance flowing current has an order of magnitude of 40 A. Such induction cooking has the advantage that none Hotplate in the usual sense must be heated and a high Efficiency and a fast heating-up time is achieved. Because of of the high current must be used to switch on the current used switches against the formation of spark gaps be secured. If inside a hob or kitchen several hotplates of this type are operated side by side, can there be between locally adjacent generators for the Supply voltage to a beat with one in the listening area lying frequency come. Such beats are special very annoying at low frequencies.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kochstelle mit mehreren Kochplatten so auszubilden, daß derartige störende Hörfrequenzen nicht auftreten.The invention has for its object to provide a hotplate train several hotplates so that such annoying Hearing frequencies do not occur.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. This object is achieved by the one described in claim 1 Invention solved. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist also in jedem Zeitpunkt immer nur eine einzige Kochplatte an den gemeinsamen Generator angeschaltet, so daß Schwebungen zwischen unterschiedlichen Frequenzen zwangsläufig nicht auftreten können. Eine Umschaltung derart hoher Ströme von etwa 40 A ist an sich kritisch und würde ihrerseits zu Störungen durch Funkenbildung oder zu einem schnellen Verschleiß der Kontakte führen. Deshalb ist zusätzlich jeweils während der Umschaltung der die Wechselspannung erzeugende Generator abgeschaltet, so daß die kritische Umschaltung in einem stromlosen Zustand erfolgt und Störungen oder starke Beanspruchung der Kontakte nicht auftreten können. Der Generator steht jeweils mit seiner vollen Leistung zur Verfügung, ohne daß durch die periodische Umschaltung ein Verschleiß der Kontakte entsteht. Grundsätzlich können die einzelnen Kochplatten manuell jede für sich an den Generator angeschlossen werden, wobei jeweils bei der Anschaltung der Generator abgeschaltet ist. Es ist auch möglich, daß durch eine Steuerschaltung die einzelnen Kochplatten automatisch zyklisch nacheinander an den Generator angeschaltet werden. Dann werden z.B. zwei oder vier Kochplatten gleichzeitig betrieben, wobei jedoch die Kochplatten nur intermittierend mit den Speiseströmen versorgt werden. Hier besteht zusätzlich der Vorteil, daß die Ausgangsleistung des einzigen gemeinsamen Generators kleiner bemessen sein kann als die Summe der Leistungen aller Kochplatten. In aller Regel werden nämlich nicht gleichzeitig alle an den Generator angeschlossenen Kochplatten mit ihrer maximalen Leistung betrieben. Für diesen Fall kann jedoch eine Schutzschaltung, etwa nach Art einer selbststeuernden Überlastschaltung, vorgesehen sein, die die Leistungsabgabe des Generators auf dessen maximal zulässige Werte begrenzt oder ihn - ggf. kurzzeitig - abschaltet. Werden bei einem intermittieren den Betrieb beispielsweise eine Kochplatte mit 2 kW und eine zweite Kochplatte mit 1,5 kW betrieben, so reicht im Haushaltsbereich für den gemeinsamen Generator eine Leistung von 3 kW aus. The solution according to the invention is therefore at any time only a single hotplate to the common generator switched on so that beats between different Frequencies cannot necessarily occur. A switchover such high currents of about 40 A is critical in itself and would in turn to interference from sparking or to one lead to rapid wear of the contacts. Therefore is additional each while switching the AC voltage generating generator turned off, so the critical Switching takes place in a de-energized state and faults or heavy stress on the contacts cannot occur. The generator is available with its full power Available without the periodic switching Contact wear. Basically, they can individual hot plates manually each to the generator be connected, each time the Generator is switched off. It is also possible that a Control circuit the individual hot plates automatically cyclically can be switched on to the generator one after the other. Then be e.g. two or four hotplates operated simultaneously, whereby however, the hot plates only intermittently with the feed streams be supplied. Here there is the additional advantage that the Output power of the single common generator is smaller can be measured as the sum of the services of all Hot plates. As a rule, namely not at the same time all hotplates connected to the generator with their operated at maximum power. In this case, however Protection circuit, such as a self-controlling Overload circuit, be provided that the power output of the Generator limited to its maximum permissible values or him - if necessary briefly - switches off. Will intermittent at one the operation, for example, a hotplate with 2 kW and a second hotplate operated with 1.5 kW, so in Household area for the common generator an output of 3 kW off.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigenThe invention is explained below with reference to the drawing. Show in it

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfidungsgemäßen Lösung und Fig. 1 is a schematic diagram of the solution according to the invention and

Fig. 2 eine Weiterbildung der Erfindung. Fig. 2 shows a development of the invention.

Fig. 1 zeigt eine Kochstelle mit vier Kochplatten 1-4, die je eine Induktivität enthalten. Die Kochplatten 1-4 sind mit dem Umschalter 5 einzeln an den Ausgang des Generators 6 anschaltbar, der eine Betriebs-Wechselspannung U₁ mit einer Frequenz von 20 bis 40 kHz erzeugt und jeweils der Induktivität der angeschalteten Kochplatte 1-4 einen Strom von ca. 40 A zuführt. Mit dem Umschalter 5 ist der Schalter 7 gekuppelt, der eine Sperrspannung U _s an den Generator 6 anlegt. Jeweils kurz vor Beginn der Umschaltung mit dem Umschalter 5 wird der Schalter 7 betätigt, so daß die Sperrspannung U _s den Generator stillsetzt und die Betriebsspannung U₁ verschwindet. Die Umschaltung mit dem Umschalter 5 kann dann im stromlosen Zustand erfolgen. Kurz nach der Umschaltung des Umschalters 5 wird mit dem Schalter 7 die Sperrspannung U _s abgeschaltet, so daß der Generator 6 wieder die Betriebsspannung U₁ liefert. Die Umschaltung mit dem Umschalter 5 kann manuell erfolgen, indem jeweils nach Bedarf eine der Kochplatten 1-4 angeschaltet wird. Die Umschaltung kann auch selbsttätig durch eine Steuerschaltung erfolgen, die zyklisch nacheinander die Kochplatten 1, 2, 3, 4 an den Generator 6 anschaltet. Je nach Bedarf können ein bis vier Kochplatten angeschaltet werden, z.B. zyklisch nacheinander die Kochplatten 1, 2, 3, 4, 1, 2 ... oder 1, 2, 3, 1, 2, 3, 1 ... oder nur 1, 1, 1. Fig. 1 shows a hotplate with four hot plates 1-4 , each containing an inductor. The hot plates 1-4 can be switched on individually with the changeover switch 5 to the output of the generator 6 , which generates an operating alternating voltage U ₁ with a frequency of 20 to 40 kHz and the inductance of the connected hot plate 1-4 a current of approx. 40 A supplies. The switch 7 , which applies a reverse voltage U _s to the generator 6, is coupled to the changeover switch 5 . Shortly before the start of switching with the switch 5 , the switch 7 is actuated so that the blocking voltage U _s stops the generator and the operating voltage U 1 disappears. Switching with the switch 5 can then take place in the de-energized state. Shortly after switching the switch 5 , the reverse voltage U _{s is} switched off with the switch 7 , so that the generator 6 again supplies the operating voltage U 1. Switching with the switch 5 can be done manually by switching on one of the hot plates 1-4 as required. The switchover can also take place automatically by means of a control circuit which cyclically connects the hotplates 1 , 2 , 3 , 4 to the generator 6 one after the other. Depending on requirements, one to four hot plates can be switched on, e.g. the hot plates 1 , 2 , 3 , 4 , 1 , 2 ... or 1, 2, 3, 1, 2, 3, 1 ... or only 1 cyclically in succession , 1, 1.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine selbsttätige zvklische Umschaltung des Generators zwischen zwei Kochplatten 1, 2. Die Erzeugung der Wechselspannung aus der Gleichspannung +U _B erfolgt mit zwei eine sogenannte Halbbrücke bildenden Transistoren 8, 9 und zwei Kondensatoren 10, 11. Die Transistoren 8, 9 werden von der Steuerstufe 12 abwechselnd leitend gesteuert und gesperrt. Jeweils wenn der Transistor 8 leitend ist, ist der Transistor 9 gesperrt. Wenn der Transistor 8 gesperrt ist, ist der Transistor 9 leitend. Dadurch wird in den Kochplatten 1, 2 ein Wechselstrom mit einer Frequenz von 20 bis 40 kHz erzeugt. Eine derartige Schaltung ist näher beschrieben in der DE-OS 34 00 671. Der Schalter 5 ist durch ein Relais gebildet, dessen Wicklung 13 von dem Mikroprozessor 14 gesteuert wird. Der Mikroprozessor 14 steuert zusätzlich den Schalter 7 in dem Sinne, daß wie in Fig. 1 die Steuerstufe 12 jeweils für die Dauer der Umschaltung mit dem Umschalter 5 die Steuerspannungen für die Transistoren 8, 9 wegfallen und somit die Speisung der Kochplatten 1, 2 mit dem Wechselstrom kurzzeitig unterbrochen ist. Durch die Relaiswicklung 13 wird außerdem der Umschalter 15 gesteuert. Als Mikroprozessor 14 kann beispielsweise ein integrierter Schaltkreis verwendet werden, wie er unter der Nummer 6804 von der Firma Motorola im Handel erhältlich ist. Der Umschalter 15 legt jeweils abwechselnd im Umschaltzeitpunkt des Umschalters 5 eine Spannung U₂ an einen von zwei Eingängen des Mikroprozessors 14 an. Dadurch erhält der Mikroprozessor 14 die Information, wann die Umschaltung mit dem Umschalter 5 tatsächlich beendet ist. Diese Information dient zur Steuerung der genauen zeitlichen Lage der Wiedereinschaltung der Steuerstufe 12, die jeweils nach Beendigung der Umschaltung mit dem Umschalter 5 erfolgen muß. Die Spannung U₂ kann dem Umschalter 15 auch über den Mikroprozessor 14 zugeführt sein. Fig. 2 shows an embodiment for an automatic cyclic switching of the generator between two hotplates 1 , 2nd The alternating voltage is generated from the direct voltage + U _B using two transistors 8 , 9 forming a so-called half-bridge and two capacitors 10 , 11 . The transistors 8 , 9 are alternately turned on and off by the control stage 12 . Each time the transistor 8 is conductive, the transistor 9 is blocked. When transistor 8 is blocked, transistor 9 is conductive. As a result, an alternating current with a frequency of 20 to 40 kHz is generated in the hotplates 1 , 2 . Such a circuit is described in more detail in DE-OS 34 00 671. The switch 5 is formed by a relay, the winding 13 of which is controlled by the microprocessor 14 . The microprocessor 14 additionally controls the switch 7 in the sense that, as in FIG. 1, the control stage 12 is omitted for the duration of the changeover with the changeover switch 5, the control voltages for the transistors 8 , 9 and thus the supply of the hotplates 1 , 2 the alternating current is briefly interrupted. The switch 15 is also controlled by the relay winding 13 . An integrated circuit, for example, such as is commercially available under the number 6804 from Motorola, can be used as the microprocessor 14 . The switch 15 alternately applies a voltage U ₂ to one of two inputs of the microprocessor 14 at the switching time of the switch 5 . As a result, the microprocessor 14 receives the information when the changeover with the changeover switch 5 has actually ended. This information is used to control the exact timing of the reclosure of the control stage 12 , which must take place after the changeover with the changeover switch 5 . The voltage U ₂ can be supplied to the switch 15 via the microprocessor 14 .

In Fig. 1 und Fig. 2 kann jeweils die einer bestimmten Kochplatte zugeführte Leistung individuell für eine Kochplatte eingestellt oder geregelt werden. Für diese Änderung der zugeführten Leistung bestehen im wesentlichen zwei Möglich keiten. Die zugeführte Leistung kann dadurch verändert werden, daß bei einer zyklischen Umschaltung jeweils die Anschaltdauer einer Kochplatte an den Generator geändert wird, z.B. zwischen 1 und 5 Sekunden. Bei einer selbsttätigen zyklischen Anschaltung der Kochplatten an den Verbraucher kann dann die jeweilige Anschaltdauer der Kochplatte an den Generator für jede Kochplatte verschieden sein, jeweils gesteuert durch den Mikroprozessor 14. Eine weitere Möglichkeit, die zugeführte Leistung zu ändern, besteht darin, daß die Frequenz der zugeführten Wechselspannung geändert wird. Da die Kochplatte jeweils einen Verbraucher mit einer induktiven Komponente und mit einer Resonanzstelle darstellt, ist der durch den Verbraucher, nämlich eine der Kochplatten, fließende Strom von der Frequenz der angelegten Speise-Wechselspannung abhängig. Durch Änderung der Frequenz etwa zwischen 20 und 40 kHz können somit ebenfalls der Betrag des durch die Kochplatte fließenden Stromes und damit der der Kochplatte zugeführten Leistung geändert, z.B. manuell eingestellt oder durch eine Regelspannung beeinflußt werden.In Fig. 1 and Fig. 2 can each be set individually or for a hot plate regulated to a particular hotplate supplied power. There are essentially two options for this change in the power supplied. The power supplied can be changed by changing the switch-on time of a hotplate to the generator during a cyclical switchover, for example between 1 and 5 seconds. In the case of an automatic cyclical connection of the hot plates to the consumer, the respective connection time of the hot plate to the generator can then be different for each hot plate, in each case controlled by the microprocessor 14 . Another way to change the power supplied is to change the frequency of the AC voltage supplied. Since the hotplate in each case represents a consumer with an inductive component and with a resonance point, the current flowing through the consumer, namely one of the hotplates, is dependent on the frequency of the AC supply voltage applied. By changing the frequency approximately between 20 and 40 kHz, the amount of current flowing through the hotplate and thus the power supplied to the hotplate can thus also be changed, for example manually adjusted or influenced by a control voltage.

In Fig. 2 wird somit der Generator 6 von Fig. 1 durch die Bauteile 8-12 gebildet. Die Zeit, für die bei einer selbsttätigen periodischen zyklischen Umschaltung jeweils eine Kochplatte an den Generator angeschlossen ist und mit Strom versorgt wird, wird vorzugsweise empirisch ermittelt. Diese Anschaltzeit liegt vorzugsweise in der Größenordnung von einigen Sekunden. Diese Zeit kann für die einzelnen Kochplatten 1-4 in Fig. 1 oder 1-2 in Fig. 2 auch unterschiedlich sein, um den einzelnen Kochplatten individuell unterschiedliche Leistungen zuzuführen.In FIG. 2, the generator 6 of Fig thus will. 1 is formed by the components 8-12. The time for which a hotplate is connected to the generator and supplied with current in the case of an automatic periodic cyclical switchover is preferably determined empirically. This switch-on time is preferably of the order of a few seconds. This time can also be different for the individual hot plates 1-4 in FIG. 1 or 1-2 in FIG. 2 in order to supply the individual hot plates with individually different powers.

Claims

1. Cooking area with inductively heated hot plates ( 1-4 ), which are fed by alternating voltage generators ( 6 ), characterized in that several hot plates ( 1-4 ) with a changeover switch ( 5 ) can be connected individually to the same generator ( 6 ) and the generator ( 6 ) is switched off with a switch ( 7 ) each time the switch ( 5 ) is actuated.

2. Cooking zone according to claim 1, characterized in that the changeover switch ( 5 ) and the switch ( 7 ) are coupled to one another.

3. Cooking zone according to claim 2, characterized in that the changeover switch ( 5 ) and the switch ( 7 ) are automatically actuated cyclically by a common control generator ( 14 ).

4. Hob according to claim 3, characterized in that the control generator contains a microprocessor ( 14 ).

5. Cooking zone according to claim 1, characterized in that the changeover switch ( 5 ) is formed by a relay ( 13 ).

6. Hob according to claim 3 and 5, characterized in that the relay contains additional contacts ( 15 ), when actuated, a control voltage ( U 2 ) is applied to the control generator ( 14 ).

7. Cooking area according to claim 1, characterized in that the shutdown of the generator ( 6 ) takes place shortly before the start of the switchover and the restarting shortly after the end of the switchover.

8. Hob according to claim 1, characterized in that the power of the generator ( 6 ) is less than the sum of the powers of all hot plates ( 1-4 ).

9. Hotplate according to claim 1, characterized in that the duration of the connection of a hotplate ( 1-4 ) to the generator ( 6 ) is in the order of a few seconds.

10. Hotplate according to claim 1, characterized in that the duration of the connection of a hotplate ( 1-4 ) to the generator ( 6 ) is individually adjustable or controllable for a hotplate.

11. Cooking area according to claim 1, characterized in that the frequency of the voltage supplied by the generator ( 6 ) is individually adjustable or controllable for a hotplate ( 1-4 ).

12. Cooking area according to claim 1, characterized in that the Frequency of the alternating voltage approximately between 20 and 40 kHz lies.