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Die vorliegende Erfindung betrifft mit elektrischen
Platten ausgestattete Kochfelder, und bezieht sich insbesondere
auf ein Kochfeld mit mehreren elektronisch gesteuerten Platten.
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Wegen der hohen Leistungsaufnahme, die erforderlich
ist, wenn mehrere Kochstellen aktiviert werden, haben
Kochfelder mit zwei oder mehr elektrischen Platten gegenwärtig
eine begrenzte Verbreitung. Tatsächlich steht dieses Bedürfnis
zu der begrenzten Energie im Widerspruch, die für elektrische
Haushaltsinstallationen verfügbar ist.
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Bei den bekannten Arten von Kochfeldern wird jede
aktivierte Kochplatte bei Netzspannung zugeschaltet und
arbeitet somit mit der maximalen Leistungsaufnahme. Aus diesem
Grunde bewirkt schon die Aktivierung von nur zwei elektrischen
Kochplatten eine Gesamtleistungsaufnahme, die oft die maximal
zulässige Leistungsaufnahme überschreitet, wobei von einer
normalen Leistungsaufnahme der anderen an die elektrische
Haushaltsanlage angeschlossenen Haushaltsgeräte oder dgl.
ausgegangen wird.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein
Kochfeld mit mehreren elektrischen Platten zu schaffen, deren
variierende Leistungsaufnahme so eingestellt wird, daß die
Gesamtleistungsaufnahme ein vorgebbares Niveau nicht
überschreitet.
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Dieses Ziel wird mittels eines Kochfeldes erreicht, das
mit zwei oder mehr elektrischen Platten ausgestattet ist und
eine elektronische Steuereinheit enthält, welche sowohl die
augenblickliche Leistungsaufnahme als auch vom Benutzer
verlangte Energiezufuhränderungen erfaßt und die Energiezufuhr
der elektrischen Platten dementsprechend steuert, so daß die
elektrische Gesamtleistungsaufnahme des Kochfeldes einen vorher
festgelegten Maximalwert nicht überschreitet.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Kochfeldes werden
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, unter Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen, in denen
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Kochfeldes,
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Fig. 2 ein Blockschaltplan des Kochfeldes nach Fig. 1,
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Fig. 3 ein Ablaufdiagramm für ein erstes Verfahren einer
elektronischen Steuerung des Kochfeldes in Fig. 1 und
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Fig. 4 ein Ablaufdiagramm für ein zweites Verfahren einer
elektronischen Steuerung des Kochfeldes darstellen.
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Bezug nehmend auf Fig. 1 ist zu sehen, daß ein
erfindungsgemäßes Kochfeld vier elektrische Platten 1 umfaßt,
von denen jede eine benachbarte Anzeigelampe 2 und einen
dazugehörigen Leistungsregler 3 aufweist. Jeder der genannten
Regler besteht aus sieben Druckknöpfen (Tastschaltern) und ist
an der Vorderseite des Kochfeldes angeordnet, während ein
Hauptschaltfeld 4 im vorderen Bereich des Kochfeldes selbst
angeordnet ist. Dieses Schaltfeld 4 umfaßt der Reihe nach einen
Hauptschalter 5, einen Umschalter 6, der es gestattet, von Zeit
zu Zeit eine der Kochplatten 1 anzuwählen, sowie eine
programmierbare Zeitschaltuhr 7, mit welcher die gewünschte
Einschaltdauer der gewählten Platte voreingestellt werden kann.
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Die Druckknöpfe jedes Reglers 3 enthalten vorzugsweise
eine kreisringförmige Leuchtanzeige, um ihren jeweiligen
Zustand eindeutig anzuzeigen. Der Druckknopf "0" zeigt, wenn er
ständig leuchtet, daß die entsprechende Platte ausgeschaltet
ist, während sein Blinken einen Betriebszustand der
betreffenden Platte zeigt, der später erläutert werden wird.
Die übrigen Druckknöpfe jedes Reglers 3 sind zur Steuerung der
Einschaltung der entsprechenden Platte 1 auf verschiedenen
Leistungsniveaus erforderlich, wobei erst der Druckknopf "6"
der maximalen Leistungsaufnahme und somit der Versorgung der
Platte mit der gesamten Netzspannung entspricht.
Das Einschalten einer Platte 1 auf ein beliebiges
Leistungsniveau wird vorzugsweise für ein besseres und
schnelleres Erfassen des Betriebszustands der jeweiligen Platte
mit dem Aufleuchten des entsprechenden Druckknopfes sowie aller
einem niedrigeren Energienieveau entsprechenden Druckknöpfe
sowie dem Erlöschen des Druckknopfes "0" einhergehen. Dieser
besitzt vorzugsweise eine Farbe, die sich von den anderen
unterscheidet, und natürlich wird durch Drücken dieses
Druckknopfes die Deaktivierung der entsprechenden Platte
erreicht.
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Jede Anzeigelampe 2 wird durch einen nicht gezeigten
Temperaturfühler gesteuert, der das Aufleuchten der besagten
Lampe steuert, wenn die entsprechende Platte 1 eine Temperatur
erreicht, die höher ist als ein Temperaturniveau, oberhalb
dessen die Berührung mit der Platte für einen Benutzer eine
Gefahr darstellen würde.
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Bezug nehmend auf Fig. 2 ist zu sehen, daß das
Hauptschaltfeld 4 über einen Bus 4a an eine elektronische
Steuereinheit 8, vorzugweise vom Typ eines Mikroprozessors,
angeschlossen ist. Über den Bus 4a erhält die Steuereinheit 8
Daten bezüglich der Wahl der zu aktivierenden Platten 1 und der
Bestimmung der entsprechenden Betriebsdauer. Es sei bemerkt,
daß die Verwendung des Umschalters 6 und der Zeitschaltuhr 7
für die Aktivierung einer Platte nicht unbedingt erforderlich
ist.
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Die Steuereinheit 8 ist außerdem über einen zugehörigen
bidirektionalen Bus 3a auch mit jedem Regler 3 verbunden. Somit
ist die Steuereinheit 8 in der Lage, sowohl die vom Benutzer
über die Druckknöpfe des Reglers 3 gegebenen Befehle zu
empfangen, als auch das Ein- und Ausschalten der Druckknöpfe
zu steuern, um den Benutzer über den Betriebszustand einer
jeden Platte zu informieren.
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Darüber hinaus ist die Steuereinheit 8 über einen
zugehörigen bidirektionalen Bus 9a an eine
spannungsreduzierende Schaltung 9 für jede Platte 1
angeschlossen. Diese Schaltungen empfangen als Eingangsgröße
die Netzspannung, und sie erzeugen als Ausgangsgröße eine
Spannung, die niedriger oder gleich der Eingangsgröße ist.
Genauer gesagt kann jede dieser Spannungsverringerer 9 gemäß
den von der Steuereinheit 8 erhaltenen Steuersignalen sechs
verschiedene Ausgangsspannungen erzeugen, mit denen die
entsprechende Platte 1 zu versorgen ist, wobei es
offensichtlich ist, daß die elektronische Steuereinheit 8 die
Versorgung einer oder mehrerer Platten 1 vollständig verhindern
kann.
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Es sei bemerkt, daß die von Benutzer über den Regler 3
verlangte Leistungsaufnahme nicht unbedingt der tatsächlich an
die entsprechende Platte 1 gelieferten Leistung entsprechen
muß, da der entsprechende Spannungsverringerer 9 von der
Steuereinheit 8 gemäß der Gesamtleistungsaufnahme gesteuert
wird, zu deren kontinuierlicher Berechnung die Steuereinheit 8
durch die Steuerung aller spannungsreduzierenden Schaltungen 9
in der Lage ist.
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Bezug nehmend auf Fig. 3 ist zu sehen, daß bei
Einschaltung des Kochfeldes über den Hauptschalter die
elektronische Steuereinheit automatisch den gespeicherten Wert
der maximal zulässigen Gesamtleistungsaufnahme ermittelt.
Dieser Wert ist vorzugsweise durch den Hersteller der
Steuereinheit eingestellt; es ist jedoch denkbar, daß er durch
den Installateur eingestellt werden kann, beispielsweise
mittels geeigneter Stellmittel, die dem Hauptschaltfeld
hinzugefügt wurden, mit dem Ziel, das Kochfeld den
Erfordernissen des Benutzers hinsichtlich des Energieverbrauchs
anpassen zu können.
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Wenn nun der Benutzer, nachdem er eine Kochplatte
gewählt und die Länge ihrer Aktivierungsdauer programmiert hat,
die Aktivierung dieser Platte auf einem bestimmten
Energieniveau durch Betätigung des entsprechenden Reglers
verlangt, überprüft die Steuereinheit zunächst einmal mittels
des Tests 11, ob die besagte Aktivierung zu einer
Überschreitung des maximal erlaubten Grenzwertes für die
Energieaufnahme führen würde. In diesem Fall prüft die
Steuereinheit weiter (Test 12), ob es möglich ist, die
Energieaufnahme in besagter Grenze zu halten, indem die
gewählte Platte auf einem geringeren Leistungsniveau
eingeschaltet wird. In diesem Fall steuert die Steuereinheit
die Einschaltung der Platte auf dem höchstmöglichen
Energieniveau, das mit der erlaubten Grenze vereinbar ist. Wenn
sich dagegen die Aktivierung der geforderten Platte als nicht
möglich erweist, so wartet die Steuereinheit, daß sie ein
ausreichendes Absinken der Energiezufuhr an die bereits
aktivierten Platten feststellt, und falls dieses Absinken nicht
innerhalb einer vorgegebenen Zeit Tmax (Test 13) stattfindet,
so betrachtet die Steuereinheit die Aktivierungsanforderung der
gewählten Platte als aufgehoben. Falls statt dessen innerhalb
der besagten Zeit ein ausreichendes Absinken der gegenwärtigen
Energieaufnahme erfolgt, so steuert die Steuereinheit die
Aktivierung der gewählten Platte auf das höchste
Energienieveau, welches die Gesamtleistungsaufnahme auf jeden
Fall nicht oberhalb der zulässigen Grenze hält.
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Sowohl die erzwungene Begrenzung der verlangten
Energiezufuhr als auch der Aufschub und die mögliche
Verweigerung einer Anforderung zur Aktivierung einer Platte
werden dem Benutzer vorzugsweise angezeigt, z. B. durch Blinken
des Druckknopfes, entsprechend dem tatsächlich für die gewählte
Platte aktivierten Energieniveau bzw. durch Blinken des
Druckknopfes "0".
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Wenn der Test 11 hingegen ein positives Ergebnis hat,
so steuert die Steuereinheit das Einschalten der gewählten
Platte auf dem vom Benutzer geforderten Energieniveau. Es ist
klar, daß dies geschieht, wann immer der Benutzer das
Einschalten einer Platte fordert, während keine andere Platte
zu aktivieren ist.
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Wenn die Steuereinheit den Ablauf der voreingestellten
Aktivierungszeit einer Platte bzw. die Deaktivierung derselben
durch den Benutzer über den Druckknopf "0" registriert, so
schaltet die Steuereinheit die Platte aus.
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Schließlich ist unter Bezug auf Fig. 4 zu sehen, auf
welche Weise die elektronische Steuereinheit - im Unterschied
zum vorhergehenden Fall das Kochfeld steuern kann, um
irgendwie die Aktivierung einer vom Benutzer gewählten Platte
unabhängig von der Höhe der gegenwärtigen Energiezufuhr zu
ermöglichen.
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Die Steuereinheit führt einen einzigen Test 11' durch,
um zu prüfen, ob die Aktivierung einer Platte auf den
geforderten Energieniveau eine Gesamtenergiezufuhr bewirkt, die
nicht höher als der zulässige Maximalwert ist; in diesem Falle
erfolgt die Einschaltung der gewählten Platte auf dem
geforderten Energieniveau.
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Ansonsten veranlaßt die Steuereinheit die Berechnung
niedrigerer Eingangswerte - innerhalb der erlaubten Grenzen -,
und zwar sowohl für alle eingeschalteten Platten als auch für
die neu hinzugewählte Platte, so daß die neue
Gesamtenergieaufnahme den maximalen Grenzwert nicht
überschreitet. Nach Beendigung dieser Operation steuert die
Steuereinheit das Absenken des Leistungsaufnahmeniveaus der
eingeschalteten Platten bis auf die so errechneten Werte, und
danach das Einschalten der gewählten Platte, auch hier auf eine
tatsächliche Energieaufnahme, die unterhalb der vom Benutzer
ursprünglich geforderten liegt.
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Die Maßnahmen zur Deaktivierung einer Platte bleiben
natürlich gegenüber dem vorstehenden Fall unverändert, wobei es
klar ist, daß dieselben oben beschriebenen Steuerungsmaßnahmen
zur Aktivierung einer Platte auch für die Einstellung der
Energiezufuhr einer bereits aktivierten Platte in Anwendung
kommen können, insbesondere wenn der Benutzer die Erhöhung der
Energiezufuhr fordert.
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Es ist klar, daß für beide Steuerungsmethoden des
erfindungsgemäßen Kochfeldes Abwandlungen vorgesehen werden
können, die die Festlegung einer Priorität für eine oder
mehrere Kochplatten gegenüber den restlichen gestatten, wobei
es innerhalb des in Fig. 4 beschriebenen elektronischen
Steuerungsverfahrens möglich ist, eine beliebige Regel zu der
in Block 14 ausgeführten Berechnung der begrenzten
Eingangswerte anzuwenden.
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Eine andere Ausführungsform des Kochfeldes gemäß der
vorliegenden Erfindung kann einen Wegfall der
Spannungsverringerer 9 und somit die Aktivierung jeder elektrischen
Platte 1 auf dem entsprechenden maximalen Leistungsniveau
vorsehen.
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Um in diesem Fall die Energieaufnahme an der
Überschreitung des zulässigen Maximalwertes zu hindern, muß die
elektronische Steuereinheit für eine periodische Aktivierung
jeder Platte sorgen, während sie dank der thermischen Trägheit
der Platte sowieso eine kontinuierliche Aufheizung erreicht.
Ganz klar ist, daß die Aktivierungszeit der besagten Platte
umso länger sein muß, je höher das vom Benutzer geforderte
Leistungsniveau für eine Platte ist. Es ist klar, daß bei
dieser Ausführungsform die elektronische Steuereinheit gemäß
der Anzahl der aktivierten elektrischen Platten und der vom
Benutzer für jede von ihnen geforderten Leistung eine
Einschaltreihenfolge bewirkt, um auf diese Weise jedenfalls ein
Überschreiten des zulässigen Leistungsaufnahmemaximums zu
verhindern. Es ist offensichtlich, daß es auch in einem solchen
Falle möglich ist, bestimmte Prioritäten bei der Aktivierung
der elektrischen Platten festzulegen.
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Selbstverständlich kann ein erfindungsgemäßes Kochfeld
auch eine unterschiedliche Anzahl von Kochplatten und damit von
entsprechenden Leistungsreglern aufweisen, wobei letztere von
jedem für den Zweck und insbesondere für eine Aktivierung der
entsprechenden Kochplatte auf verschiedenen Leistungsniveaus
geeigneten Typ sein können.
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Selbstverständlich können auch sowohl das
Hauptschaltfeld wie auch die anderen Anzeigen, insbesondere die
optischen, jede für den Zweck geeignete Ausführungsart
aufweisen.
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Schließlich ist ganz klar, daß die oben beschriebenen
Komponenten dieses Kochfeldes in unterschiedlicher Weise
angeordnet sein können.