DE60125695T2

DE60125695T2 - Vorrichtung zur Feststellung der Position von Kochgeräten über einer Kochplatte versehen mit diskreten verteilten Heizelementen

Info

Publication number: DE60125695T2
Application number: DE60125695T
Authority: DE
Inventors: Cristiano V.le G. Borghi 27 Pastore; Salvatore V.le G. Borghi 27 Sanna; Daniele V.le G. Borghi 27 Turetta; Davide V.le G. Borghi 27 Gerola
Original assignee: Whirlpool Corp
Current assignee: Whirlpool Corp
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2021-10-03
Also published as: US6614006B2; DE60125695D1; ITMI20002409A1; US20020053563A1; EP1206164B1; IT1319292B1; EP1206164A3; ES2275599T3; EP1206164A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position von Kochgeräten auf einem Kochfeld in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des anhängenden Anspruchs 1, das eine Vielzahl von elektrisch mit Energie versorgten Thermozellen (Resistoren) umfasst, die unterhalb einer hitzeresistenten Oberfläche verteilt sind (beispielsweise aus Glaskeramik), auf der zumindest ein Kochgerät für die Wärmebehandlung (beispielsweise Kochen, Erhitzen oder Auftauen) darin enthaltener Lebensmittel angeordnet ist, wobei die Thermozellen in einer Matrix-Formation angeordnet sind.
Auf diesen Kochfeldern, die als Kochfelder mit hoher Einsatzflexibilität bekannt sind, können die Kochgeräte oder Geräte auf jedem gewünschten Punkt auf diesen positioniert werden, beispielsweise abhängig von dem verfügbaren Raum, vom Handhabungskomfort des Anwenders oder schlichtweg zufällig. Die Heizelemente, die betrieben werden müssen, sind abhängig von der Position der Kochgeräte oder Gerätschaften. Eine Information in Bezug auf deren Position bildet somit ein Grundelement für den Betrieb eines Kochfelds des in Rede stehenden Typs.
In der WO 97/19298 wird eine Information in Bezug auf diese Position mittels der Überwachung der thermischen Belastung, die mit jedem der Heizelemente im Zusammenhang steht, erhalten. Der Nachteil einer solchen Lösung ist der, dass sie Elektroden oder ähnliche Elemente mit einer relativen Verkabelung erfordert, die in der Nähe der Heizelemente platziert sind und einer hohen Temperatur unterworfen sind, um gemäß den Erfordernissen des zugehörigen Typs und somit spezifisch zu widerstehen. Dies muss zusätzlich zu der Tatsache gesehen werden, dass die große Anzahl von Komponenten und die Komplexität der Verkabelung Kosten geriert, die die abschließenden Kosten des Produkts negativ beeinflussen.
Die italienische Patentanmeldung MI200A000926 vom 27/4/2000 im Namen des gleichen Anmelders beschreibt in Bezug auf ein Kochfeld des Matrixtyps beispielhaft ein Verfahren zur Identifikation der Position von Kochgeräten unter Verwendung einer Videokamera, die das Kochfeld einrahmt, sowie eines Touchscreens, auf dem die auf diesem angeordneten Kochfelder und Kochgeräte erscheinen. Durch eine Berührung der Reproduktionen dieser Geräte auf dem Schirm mit dem Finger wählt der Anwender diejenigen Heizelemente aus, die unterhalb der Kochgeräte liegen. Obwohl diese Lösung vorteilhaft ist, ist sie dennoch komplex und daher vergleichsweise kostenintensiv und weist nebenbei den Nachteil auf, dass die Videokamera Rauch und Dampf ausgesetzt ist, die deren Betrieb negativ beeinflussen können.
Die US-A-3 953 711 offenbart eine elektrische Kocheinheit, die eine Vielzahl von PTC-Resistoren aufweist, die eine größere Zufuhr von Energie nur auf einen solchen Bereich gewährleisten sollten, auf dem ein Kochkessel steht. Die anderen Bereiche werden ebenso erhitzt. Die EP-A-0 831 675 offenbart ein System zur Ausnutzung der gesamten keramischen Kochoberfläche, in dem jeder Widerstand mit einem Wellenemitter und einem Wellenempfänger für dessen Aktivierung gekoppelt ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position, der Form und Größe (mit geeigneter Auflösung) von Kochgeräten zur Verfügung zu stellen, die auf einem Kochfeld platziert sind, welche eine Matrixanordnung einer Vielzahl von Heizelementen umfasst, um diejenigen mit Energie zu versorgen, die effektiv mit Energie versorgt werden müssen, d.h. diejenigen unterhalb des Geräts, wobei die Vorrichtung dadurch einfach, zuverlässig und ökonomisch vorteilhaft ausgestaltet ist, dass sie Komponenten umfasst, die für andere Zwecke vorgesehen sind oder bereits vorliegen.
Diese und weitere Ziele, die aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlicher ersichtlich werden, werden durch die Bestimmungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der Lehre der anhängenden Ansprüche erzielt.
Die Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, wie sie im Anschluss im Wege eines nicht beschränkenden Beispiels angegeben sind und in den anhängenden Zeichnungen dargestellt sind, deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische perspektivische Basisansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Bestimmungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
2 eine schematische Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit deren elektrisch-elektronischen Schaltkreis, der sich ebenso auf das Kochfeld bezieht;
2A eine praktische Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung; und
3 das Grundschema einer Variante der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die Figuren kennzeichnet das Bezugszeichen 1 insgesamt ein schematisch wiedergegebenes Kochfeld mit hoher Einsatzvielfalt, das auf konventionelle Weise und wie aus dem Beispiel der oben erwähnten italienischen Patentanmeldung des gleichen Anmelders ersichtlich eine konventionelle Glaskeramikplatte 2 umfasst, auf der konventionelle Kochgeräte (Saucenpfannen, Pfannen, Bratpfannen usw.) aufliegen. Unterhalb der Platte ist eine Vielzahl von Heizelementen 3 vorgesehen, die durch metallische Resitoren ausgebildet sind, die beispielsweise in einer Spiralanordnung so verteilt angeordnet sind, dass sie die maximal verwendbare Oberfläche der Glaskeramikplatte 2 insgesamt abdecken. Die Heizelemente sind in einer Matrix-Formation angeordnet (wie dies am besten aus 2 ersichtlich ist), auf der konzeptionell jedes Heizelement als individuell versorgbare „Thermozelle" betrachtet werden kann, und wobei diese im Folgenden durch diesen Begriff d.h. „Thermozelle" gekennzeichnet werden.
Gruppen von Zellen 3 können mit Energie versorgt werden, wobei jede Gruppe basierend auf deren Umfang-Kontur einem bestimmten spezifischen Kochgerät zugewiesen ist, wie dies beispielsweise in der oben erwähnten italienischen Patentanmeldung im Namen des gleichen Anmelders beschrieben wurde. In der Ausführungsform aus den 1, 2 sowie 2A gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Position der Kochgeräte oder Geräte zum Zwecke der Auswahl der in Bezug zu nehmenden Heizelemente unter Verwendung der Thermozellen 3 selbst durchgeführt, um eine elektromagnetische Kopplung mit einem separaten Element 4 auszubilden, welches aus einem oder mehreren gleitfähigen Schleifen ausgebildet ist, die in einem bestimmten Sinne und in diesem Beispiel die Thermozellen insgesamt umgeben. Wie ersichtlich wird, beinhaltet der Schutzbereich der Erfindung ebenso die Lösung, die eine Gruppe von Schleifen umfasst, die jeweils eine bezeichnete Unteranordnung von Thermozellen umgeben, beispielsweise wie dies in 1 mit den gestrichelten und gepunkteten Linien dargestellt ist, die die Bezugszeichen 4a und 4b tragen.
Jede Thermozelle, die mit der Energiequelle 10A über (2) statische Schalter 9, die mittels eines Mikroprozessors 8 programmgesteuert sind, kann beispielsweise in Übereinstimmung mit dem in der oben angegebenen italienischen Patentanmeldung des gleichen Anmelders dargelegten Verfahrens mit einer Quelle 6 für ein Wechselsignal über Spaltenselektoren 7A und Reihenselektoren 7B (beispielsweise durch Multiplexer dargestellt) sowohl durch den Mikroprozessor 8 derart gesteuert werden, dass das Signal der Quelle 6 in zyklischer Aufeinanderfolge auf unterschiedliche Thermozellen 3 angewandt wird. Das durch die Schleifen 4 empfangene Signal ist davon abhängig unterschiedlich, um ein Kochgerät auf einer das Signal von der Quelle 6 empfangenen Thermozelle aufliegt.
Wenn ein Gerät vorliegt, unterliegt die elektromagnetische Kopplung zwischen der Thermozelle 3 und der Schleife 4 einer Veränderung. Die Veränderung wird durch einen Schaltkreis 10 (beispielsweise ein solcher, der einen Band-Passfilter, einen Verstärker, einen doppelten Einweggleitrichter, einen Hüllkurven-Gleitrichter umfasst), gemessen werden, wobei die Ausgangsgröße hiervon den Mikroprozessor 8 über einen (nicht gezeigten) A/D Umwandler erreicht. Der Mikroprozessor verbindet diese Signalveränderung mit der Anwesenheit/Abwesenheit des Kochgeräts auf der spezifischen Thermozelle, die diese produziert hat, und bewirkt eine solche Assoziierung für jede Thermozelle, auf der das Kochgerät aufliegt, und bildet eine Speicherkarte ab, die insgesamt die Messungen in Bezug auf jede Zelle enthält. Ein geeigneter Algorithmus entnimmt aus dieser Karte diejenigen Thermozellen, die (über die statischen Schaltungen 9) mit Energie versorgt werden sollen. Diese Karten können beispielsweise ebenso dazu verwendet werden, die Position der Kochgeräte auf dem Feld auf einem Licht emittierenden Paneel anzuzeigen. Es sollte angemerkt werden, dass in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Auswahl der Thermozellen (zum Zwecke der Aufbringung eines alternativen Signals der Quelle 6 auf diese) eintritt, während die jeweilige Reihe und Spalte nicht über die oben genannten statischen Schaltungen 9 mit der Netzspannung mit Energie versorgt werden. In anderen Worten koordiniert dieser Algorithmus (oder ein anderer) die Abfolge, in der die Thermozellen 3 durch die Energiequelle 10A (über die statischen Schaltungen 10A) mit einer Abfolge von Auswahlen, die durch den Multiplexer 7A, 7B betrieben wird, mit Energie versorgt werden.
2 zeigt schematisch die Matrix-Formation der Thermozellen 3 eines Kochfelds und der statischen Schaltungen 9 (9a für Reihen und 9b für Spalten, die hier exemplarisch als Zweiwegthyristor dargestellt sind), welche zur Energieversorgung der ausgewählten Thermozellen 3 über die Dioden 11 vorgesehen sind. Die Energie wird durch die ungefilterte gerichtete elektrische Vollwellen-Quelle 10A in Übereinstimmung mit dem vorherigen Patent des gleichen Anmelders beliefert. Eingangs wurde angemerkt, dass das Signal zur Bestimmung der Abwesenheit/Anwesenheit des Kochgeräts zu den Thermozellen 3 zugeführt wird, die somit als ein „Transmitter" agieren, wohingegen die Schleifen als „Empfänger" für das durch die Zelle selbst emittierte Signal agieren. Es ist jedoch offensichtlich, dass der Schutzbereich der Erfindung die duale Lösung beinhaltet, in der die Schleifen 4 als Transmitter und die Thermozellen 3 als Empfänger agieren. In dieser Lösung können die Schleifen 4 kontinuierlich oder diskontinuierlich (beispielsweise bei vorab bestimmten Intervallen) erregt werden, wobei die Thermozellen 3 zyklisch zum Empfangen des Signals während der Erregung der Schleifen 4 in die Lage versetzt werden.
2A stellt eine praktische Ausführungsform der Erfindung dar. Diese Figur verwendet die gleichen alphanumerischen Bezugszeichen wie die vorhergehenden Figuren, um gleiche oder korrespondierende Teile zu kennzeichnen. Hierbei besteht jede Reihenschaltung 12b aus einem NPN-Transistor, dessen Emitter geerdet ist und mit dem eine Diode mit dem Kollektor verbunden ist, mit dem eine positive Quelle über einen Resistor verbunden ist, wohingegen die Spalten-Schaltung 12a aus einem NPN-Transistor besteht, dessen Emitter geerdet ist, dessen Kollektor über einen Resistor mit einer positiven Quelle sowie der Basis eines PNP-Transistors verbunden ist, wobei der Kollektor des PNP-Transistors über einen Resistor mit der Erdung sowie einer Spaltendiode verbunden ist, deren Emitter mit einer positiven Quelle verbunden ist. Der Zweck dieser Dioden ist, einen Schutz gegen Überspannung zur Verfügung zu stellen. In dieser Ausführungsform ist die in Rede stehende Reihe mit der Erdung verbunden, während die in Rede stehende Spalte angetrieben wird oder in einem alternierenden Strom steht (oder umgekehrt).
Die Ausführungsform aus 3, in der gleiche oder korrespondierende Teile durch die oben erwähnten Bezugszeichen plus 100 gekennzeichnet sind, bildet die Thermozelle 103 selbst einen integralen Teil eines Oszillators 20 aus, wenn ein Umschaltelement (beispielsweise ein Zweiwegthyristor), der durch das Bezugszeichen 21 gekennzeichnet ist und durch den Mikroprozessor 108 gesteuert wird, durch diesen letzteren in die logische Position A angetrieben wird, durch die er mit dem verbleibenden Teil 20a des Oszillators verbunden bleibt, wobei der Oszillator mit einem Gleichrichter 20b und dieser mit einem Integrator 20c verbunden ist. Die durch das Bezugszeichen 20d gekennzeichnete Gleichstrom-Ausgabegröße verläuft durch den Mikroprozessor 108. Wenn ein Kochgerät auf der Thermozelle platziert ist, verändern sich die Oszillator-Eigenschaften, wobei diese Veränderung auf den Mikroprozessor 108 in dem Sinne einwirkt, dass bewirkt wird, dass die Schaltung 21 die Logikposition B annimmt, in der die Thermozelle mit der Energiequelle 110A verbunden ist, die diese in Übereinstimmung mit dem in der genannten Patentanmeldung im Namen des gleichen Anmelders angegebenen Algorithmus mit Energie versorgt, wobei dieser Algorithmus durch ein Aufbringen eines Ausschnitts der Energieversorgung und der Aufbringung von Stufen bewirkt, dass die Schaltung (während des Ausschnitts) in eine durch das Bezugszeichen C gekennzeichnete massefreie Position verläuft. Die Schaltung 21 stellt augenscheinlich eine Funktion und nicht die spezielle Lösung dar, die offenkundig durch elektrische/elektronische Elemente dargestellt wird, die die beschriebene Funktion ausführen.
Obwohl die Ausführungsform aus 3 sich auf eine einzelne Thermozelle bezieht, wird dem Fachmann ersichtlich werden, wie diese auf eine Vielzahl von Thermozellen, die das Kochfeld 1 ausbilden, anzupassen ist.
Der Sensorteil, der in 2 gezeigt ist, umfasst die Quelle 6 für das alternierende Signal, die mit einer Gleichstrom-Verschiebung 13 verbunden ist (durch die das Signal der Quelle 6 insgesamt positiv wird), sowie die Selektoren (Multiplexer 7A, 7B), die in der Form vom physikalischen Schaltungen 12a und 12b als Elemente, die zyklisch ein pulsierendes Signal für die einzelnen Thermozellen 3 zur Verfügung stellt, wie dies oben beschrieben wurde, wiedergegeben wird.
Die Quelle 6 kann ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 80 kHz ausgeben.

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung der Position von Kochgeräten auf einer Kochplatte (1), die eine Vielzahl von Thermozellen (3, 103) umfasst, die in einer Matrix-Formation unterhalb einer hitzeresistenten Oberfläche (2) verteilt sind, auf der das Kochgerät in einer zufälligen Weise platziert werden kann, wobei die Bestimmung von dessen Position, Form und Dimensionen diese Thermozellen (3, 103), die unterhalb des Geräts liegen, in die Lage versetzt mit Energie versorgt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichen Thermozellen (3, 103) ebenso individuell für diese Bestimmung genutzt werden.
Vorrichtung wie in Anspruch 1 bezeichnet, wobei die Thermozelle (3) als Transmitter von elektromagnetischen Signalen agiert, die durch ein elektromagnetisch angekoppeltes Empfängerelement (4) empfangen werden, deren Inhalt abhängig davon variiert, ob das Kochgerät auf der Thermozelle positioniert ist oder nicht, wobei diese Variation für die Energieversorgung der Zelle verwendet wird.
Vorrichtung wie in Anspruch 1 bezeichnet, wobei die Thermozelle (3) als Empfänger für elektromagnetische Signale agiert, die durch das elektromagnetisch angekoppelte Transmitter-Element (4) übertragen werden, und deren Inhalt abhängig davon variiert, ob das Kochgerät auf der Thermozelle positioniert ist oder nicht, wobei diese Variation für die Energieversorgung der Zelle verwendet wird.
Vorrichtung wie in den Ansprüchen 1 und 2 oder 1 und 3 bezeichnet, wobei das Empfänger/Transmitter-Element (4) zumindest aus einer Schleife ausgebildet ist, die zumindest einen Teil der vorliegenden Thermozellen umgibt.
Vorrichtung wie in einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche bezeichnet, wobei Elemente (7A, B; 121a, b) für die zyklische Auswahl der individuellen Thermozellen (3) zum Zwecke der Bestimmung des Vorliegens des Kochgeräts bereitgestellt sind.
Vorrichtung wie in einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche bezeichnet, wobei elektronische Auswahlelemente (8, 108) für die Energieversorgung der Thermozelle und für die Bestimmung der Position der Kochgeräte vorgesehen sind.
Vorrichtung wie in Anspruch 6 bezeichnet, wobei die Bestimmung der Position der Kochgeräte sich mit der Energieversorgung abwechselt.
Vorrichtung wie in einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche beansprucht, wobei die Thermozelle (103) einen Teil eines Oszillators (20) während der Bestimmung des Kochgeräts ausbildet.
Vorrichtung wie in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht, wobei zum Zwecke der Bestimmung elektronische Schaltelemente (12a, 12b) vorgesehen sind, die die Reihen der Matrixverteilung der Thermozellen (3) selektiv mit der Erdung verbinden bzw. die Spalten der Matrixverteilung der Thermozellen in die Lage versetzen, selektiv mit einem Wechselsignal angetrieben zu werden.