DE3703298A1 - Verfahren und einrichtung zur steuerung der vorwaehlbaren leistungszufuhr fuer die kochstelle eines induktionskochgeraetes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der vorwählbaren Leistungszufuhr für die Kochstelle eines Induktionskochgerätes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem Induktionskochgerät erzeugt eine unterhalb der Kochstelle angeordnete Induktionsspule ein im Boden des Kochgefäßes verlaufendes elektromagnetisches Feld. Die Induktionsspule bildet zusammen mit einem in Reihe oder parallel dazu geschalteten Kondensator einen Schwingkreis. Ein Umrichter wandelt die vom Netz aufgenommene Leistung in eine höher frequente Leistung um und speist damit den durch das Kochgefäß gedämpften Schwingkreis. Über ein Bedienelement (Wählknebel) ist die Energiezufuhr zur Kochstelle verlustfrei einstellbar. In Folge geringer Wärmekapazität reagiert nun die Induktions-Kochstelle auf mit dem Bedienelement vorgenommene Leistungsänderungen unmittelbar, daher ist es möglich, analog zu mit Gas beheizten Kochstellen z. B. bei aufkochender Milch durch Reduzierung der zugeführten Energie ein Überkochen zu verhindern. Dieses trägheitslose Reagieren der Kochstelle bewirkt jedoch beim Überwechseln bzw. Umschalten vom Ankochvorgang (Ankochstufe) mit erhöhter Leistung in den Fortkochvorgang (Fortkochstufe) mit einer gegenüber der Ankochleistung wesentlich reduzierten Fortkochleistung unter der Maßgabe, daß für den Fortkochvorgang im Hinblick energiesparender Arbeitsweise nur so viel Energie eingespeist wird, um das Gargut gerade noch am Fortkochen zu halten, ein augenblickliches Zusammenbrechen des Kochvorganges. Die Ursache dafür dürfte in dem zwar geringen jedoch noch nicht vollständig aufgeladenen "thermischen Speicher" der Kochgefäßwandung zu suchen sein. Der Fortkochvorgang bleibt nun solange unterbrochen, bis die noch zuzuführende fehlende Wärmemenge den "thermischen Speicher" vollständig aufgeladen hat bzw. ein Gleichgewichtszustand zwischen zugeführter und abgegebener Wärmemenge eintritt und das verbleibende Überangebot an Leistung bzw. Wärme das Gargut erneut in den Kochvorgang, d. h. in diesem Fall in den Fortkochvorgang überführt. Eine solche Arbeitweise der Kochstelle bei einem automatischen Übergang vom Ankochen mit erhöhter Leistungszufuhr zum Fortkochen mit reduzierter Leistungszufuhr würde in der Praxis den Benutzer eines solchen Induktionskochgerätes völlig verunsichern und ihn dazu veranlassen, über das Kochstellen-Bedienelement (Wählknebel) unkontolliert die Einrichtung zur Steuerung der Leistungszufuhr zur Kochstelle zu verändern.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Mängel bei einer induktionsbeheizten Kochstelle der in Rede stehenden Art zu beheben sowie für eine solche Kochstelle einen automatisch ablaufenden Kochvorgang sicherzustellen, bei dem das Herunterschalten von der erhöhten Ankochleistung in eine reduzierte Fortkochleistung ohne unterbrechung des eigentlichen Fortkochvorganges in der dem Benutzer bisher gewohnten Weise erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung ist dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zu entnehmen.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß nach dem Umschalten vom Ankochvorgang mit erhöhter Leistungszufuhr in dem Fortkochvorgang mit niedriger Leistungszufuhr ein kontinuierliches Fortkochen des Kochgutes, wie es bei konventionellen Kochsystemen üblich ist, gewährleistet ist. Bei Kochmengen, die nicht innerhalb der Ankochzeit mit hoher Leistungszufuhr zum Kochen kommen, wird der Kochbeginn während der folgenden ersten Fortkochstufe mit reduzierter Leistungszufuhr erreicht.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zur automatischen Steuerung und Regelung der Leistungszufuhr bei einem Ankochvorgang mit erhöhter Leistungszufuhr und einem Fortkochvorgang mit reduzierter Leistungszufuhr für eine induktionsbeheizte Kochstelle im Prinzip anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 6 und 7 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert. Die beigefügte Zeichnung zeigt das Blockschild einer Steuerungs-Elektronik für eine induktionsbeheizte Kochstelle.

Das Induktionskochgerät gemäß der Erfindung betrifft eine Kochstelle (1), die beispielsweise eine Leistung von 1200 Watt haben kann. Zur Kochstelle (1), auf der ein Kochgefäß (2) abgestellt ist, gehört eine Induktionsspule (3), die flach und spiralförmig ausgebildet ist. Die Induktionsspule (3) bildet zusammen mit einem parallel dazu geschalteten Kondensator (4) einen Schwingkreis. Ein Umrichter (5) wandelt die vom Netz (6) aufgenommene Leistung in eine höher frequente Leistung um und speist damit den durch das Kochgefäß (2) gedämpften Schwingkreis. Über ein nicht dargestelltes Bedienelement (Wählknebel) mit entsprechenden Markierungen ist die Energiezufuhr zur Kochstelle (1) verlustfrei einstellbar. Die Kochstelle (1) kann nun so betrieben bzw. gesteuert werden, daß der Ankochvorgang mit erhöhter Leistung und der Fortkochvorgang mit einer gegenüber der Ankochleistung wesentlich reduzierten Fortkochleistung durchgeführt wird. Um nun beim Übergang bzw. automatischen Umschalten vom Ankochvorgang mit erhöhter Leistung in den Fortkochvorgang mit reduzierter Fortkochleistung ein augenblickliches Unterbrechen des Kochvorganges zu vermeiden, da bei einer induktionsbeheizten Kochstelle der Kochvorgang aus den bekannten Gründen sehr schnell auf Änderungen der Leistungszufuhr reagiert, wird in vorteilhafter Weise der Ankochvorgang durch eine stufenweise Reduzierung der Leistung in den Fortkochvorgang übergeführt. Die in Stufen durchgeführte Reduzierung der Fortkochleistung wird dabei in Abhängigkeit von der mit dem Bedienelement vorgewählten bzw. eingestellten Leistungsstufe vorgenommen. Die beim Umschalten vom Ankochvorgang in den Fortkochvorgang vorgenommene Reduzierung der Ankochleistung wird zweckmäßig in mehreren Stufen bzw. Schritten, vorzugsweise jedoch in zwei Schritten durchgeführt. Dadurch wird auch bei einer induktionsbeheizten Kochstelle beim Übergang vom Ankochvorgang in den Fortkochvorgang ein kontinuierliches Fortkochen des Kochgutes gewährleistet.

Die nachfolgende Tabelle soll das Herunterschalten der Ankochleistung in die reduzierte Fortkochleistung in zwei Stufen anhand verschiedener Wählknebel-Stellungen verdeutlichen:

Das Umschalten vom Ankochvorgang in den Fortkochvorgang erfolgt automatisch. Während des Ankochvorganges bzw. während der Ankochphase ist auch sichergestellt, daß in einem bestimmten Spannungsschwankungsbereich (Δ U) die Wärmemenge konstant zugeführt wird.

Zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte dient eine Steuer- und Regelelektronik, deren Funktion aus dem Micro-Prozessor-Blockschaltbild der beigefügten Zeichnung ableitbar ist.

Über einen sogenannten Gray-Code-Schalter (7) wird einer Steuer- und Regellogik (8) die mit Hilfe des Bedienelementes (Wählknebel) eingestellte Kochstufe und ein optioneller Ankochstoß mitgeteilt. Ein dem Gray-Code-Schalter (7) nachgeschalteter Gray-Code-Decoder (9) mit einer Ankoch-Logik (10) dient über einen Tabellenwähler (11′) zur Ermittlung einer Soll-Ankochzeit und einer entsprechenden Soll-Leistung aus im ROM-Speicher (11) des Micro-Prozessors (12) gespeicherten Kochprogrammtabellen. Über eine weitere im ROM (11) gespeicherte Tabelle wird die Soll-Leistung für die induktionsbeheizte Kochstelle in einem Sollwert für das Tastverhältnis und in einem Sollwert für die Schwingkreisspannung der Induktionsspule (3) umgesetzt. Die softwaremäßig entsprechend ausgerüstete Regellogik (8) vergleicht nun den ermittelten Sollwert mit dem über eine IST-Werterfassung (13) ermittelte Schwingkreisspannung der Induktions-Kochstelle und ermittelt daraus die Stellgröße für den Transduktorstrom im Schwingkreis. Die aus der Kochprogrammtabelle in ROM-Speicher (11) entnommene Ankochzeit wird mit der bereits abgelaufenen Ankochzeit verglichen und nach Ablauf der Ankochzeit wird die Ankoch-Anforderung zurückgenommen.

Bei niedriger Dämpfung des Schwingkreises, d. h. bei einem Betrieb der Kochstelle ohne Kochgefäß nimmt die Regellogik (8) zunächst den Transduktorstrom zurück, um die Schwingkreisspannung zu halten. Die Regellogik (8) schaltet dann bei Erreichen eines Minimalwertes des Transduktorstromes den Lastkreis der Induktionskochstelle ab (Topferkennung).

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung der vorwählbaren Leistungszufuhr für die Kochstelle eines Induktionskochgerätes, bei dem der Ankochvorgang mit erhöhter Leistung und der Fortkochvorgang mit einer gegenüber der Ankochleistung reduzierten Fortkochleistung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankochvorgang durch eine stufenweise Reduzierung der Leistung in den Fortkochvorgang übergeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufen durchgeführte Reduzierung der Fortkochleistung in Abhängigkeit von der vorgewählten bzw. eingestellten Leistungsstufe vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ankochvorganges in einem bestimmten Spannungsschwankungsbereich (Δ U) die Wärmemenge konstant zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten vom Ankochvorgang in den Fortkochvorgang automatisch durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Umschalten vom Ankochvorgang in den Fortkochvorgang vorgenommene Reduzierung der Ankochleistung in mehreren Stufen bzw. Schritten, vorzugsweise jedoch in zwei Schritten durchgeführt wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Micro-Prozessor (12), bestehend aus einem Gray-Code-Schalter (7), Gray-Code-Decoder (9), Ankochlogik (10), ROM-Speicher (11), Steuer- und Regellogik (8) und IST-Wert-Erfassung (13) für die Kochstelle (1).

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ROM-Speicher (11) mehrere Kochprogrammtabellen zur Ermittlung einer Soll-Ankochzeit und einer entsprechenden Soll-Leistung für eine angewählte Kochstufe enthält.