EP1708545B1

EP1708545B1 - Induction heating apparatus

Info

Publication number: EP1708545B1
Application number: EP05112999A
Authority: EP
Inventors: Jesus Acero Acero; José Miguel Burdio Pinilla; Jose Ramon Garcia Jiménez; Pablo Jesus Hernandez Blasco; Sergio Llorente Gil; Fernando Monterde Aznar; Denis Navarro Tabernero
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: ES2284317B1; EP1708545A3; ATE485699T1; ES2284317A1; EP1708545A2; DE502005010412D1

Abstract

The device has an inductor (10) for transmission of heat energy using heat oscillation on a heating unit which is to be heated. A control unit (20) is provided for utilization of the inductor as an antenna for transmission of information signal different from the heat oscillation. The control unit generates the information signal and transmits the signal to the inductor. The unit controls the generation of heat oscillation. An independent claim is also included for an induction heating method.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Induktionsheizgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an induction heater according to the preamble of claim 1.

EP-A-0725556 betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Übermittlung von Daten von einem Kochgefäß zu einer Kocheinrichtung. EP-A-0725556 relates to a method and apparatus for communicating data from a cooking vessel to a cooking facility.

US-A-2004/0149736 betrifft einen RFID-gesteuerten, intelligenten Induktionsherd sowie ein entsprechendes Verfahren zum Garen und Erwärmen. US-A-2004/0149736 relates to an RFID-controlled, intelligent induction cooker and a corresponding method for cooking and heating.

US-A-2002/0008632 identifiziert ein zu erwärmendes Objekt mittels magnetischer Induktion unter Ausnutzung von Funkfrequenzen. US-A-2002/0008632 identifies an object to be heated by means of magnetic induction utilizing radio frequencies.

Aus der US 3,742,178 ist ein Induktionsherd bekannt, der eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einem intelligenten Topf aufweist. Zur Erzielung der Kommunikation wird über den Induktor des Induktionsherds über die Heizschwingung mittels einer Wicklung im intelligenten Topf Strom erzeugt, der einem Mikrocomputer und einem Temperatursensor zur Verfügung gestellt wird. Der Temperatursensor misst die Temperatur des Topfs, und der Mikrocomputer gibt die gemessene Temperatur über eine Antenne im Topf an eine Empfangsantenne im Induktionsherd weiter. Die Empfangsantenne gibt das Signal an eine Steuereinheit des Induktionsherds weiter, der die Heizschwingung in Abhängigkeit von der Temperatur des Topfs regelt.From the US 3,742,178 For example, an induction cooker is known which has a communication device for communicating with a smart pot. To achieve the communication, current is generated via the inductor of the induction hearth via the heating oscillation by means of a winding in the intelligent pot, which is made available to a microcomputer and to a temperature sensor. The temperature sensor measures the temperature of the pot, and the microcomputer passes the measured temperature via an antenna in the pot to a receiving antenna in the induction cooker. The receiving antenna passes the signal to a control unit of the induction cooker, which regulates the heating oscillation in dependence on the temperature of the pot.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, insbesondere eine Vorrichtung anzugeben, mit der eine Information auf einfache Weise zwischen einem zu heizenden Heizgerät, beispielsweise einem Topf, und einem Induktionsherd übertragen werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.It is the object of the present invention, in particular to provide a device with which information can be transmitted in a simple manner between a heater to be heated, such as a pot, and an induction cooker. This object is achieved by the features of claims 1 and 3. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be taken from the subclaims.

Die Erfindung geht aus von einem Induktionsheizgerät mit einem Induktor zur Übertragung von Heizenergie mittels einer Heizschwingung auf ein zu erwärmendes Heizelement.The invention is based on an induction heater with an inductor for the transmission of heating energy by means of a heating oscillation to a heating element to be heated.

Es wird vorgeschlagen, dass das Induktionsheizgerät eine Steuereinheit aufweist, die zur Verwendung des Induktors als Antenne zur Übertragung eines von der Heizschwingung verschiedenen Informationssignals vorgesehen ist. Die Verwendung der Antenne, die ohnehin üblicherweise in der Nähe des Heizelements - beispielsweise einem Topfboden - angeordnet ist, zur Übertragung des Informationssignals kann die Installation einer weiteren Antenne ersetzen, wodurch Kosten und Bauraum eingespart werden können. UmIt is proposed that the induction heater has a control unit which is provided for use of the inductor as an antenna for transmitting an information signal different from the heating oscillation. The use of the antenna, which is usually arranged in the vicinity of the heating element, for example a pot bottom, for the transmission of the information signal can replace the installation of a further antenna, whereby costs and space can be saved. Around

die Beeinflussung des Informationssignals durch die Heizschwingung möglichst gering zu halten, unterscheidet sich das Informationssignal von der Heizschwingung und ist insbesondere in seiner zeitlichen Struktur, beispielsweise seiner Schwingungsfrequenz oder Pulsdauer, anders als die Heizschwingung. Die Heizschwingung dient zur Erwärmung des Heizelements und ist dementsprechend ausgelegt. Es ist möglich, dass auch durch das Informationssignal eine sehr geringe Menge von Wärme auf das Heizelement übertragen wird. Das Informationssignal ist jedoch nicht zum Heizen des Heizelements in einer brauchbaren Weise geeignet. Bei einer Verwendung des Induktors als Sender kann das Informationssignal zusätzlich zur Heizschwingung auf den Induktor aufgebracht werden. Die Heizschwingung heizt das Heizelement somit auch ohne das Informationssignal vollständig. Der Induktor kann mehrere Wicklungen aufweisen und als Wicklung, Spule oder mit nur einer oder wenigen Schleifen ausgestaltet sein. Es ist ausreichend, wenn lediglich ein Teil des Induktors als Antenne zur Übertragung des Informationssignals vorgesehen ist. Die Erfindung ist für alle Induktionsheizvorrichtungen, nicht nur Induktionsherde, anwendbar. Das Informationssignal ist Träger einer Information, die als Information an sich von beispielsweise der Steuereinheit oder einem intelligenten Topf weiterverarbeitet wird.to minimize the influence of the heating signal on the information signal, the information signal differs from the heating oscillation and, in particular in terms of its temporal structure, for example its oscillation frequency or pulse duration, is different from the heating oscillation. The heating oscillation serves to heat the heating element and is designed accordingly. It is possible that even by the information signal, a very small amount of heat is transferred to the heating element. However, the information signal is not suitable for heating the heating element in a usable manner. When using the inductor as a transmitter, the information signal can be applied to the inductor in addition to the heating oscillation. The heating oscillation thus heats the heating element completely even without the information signal. The inductor may have a plurality of windings and be designed as a winding, coil or with only one or a few loops. It is sufficient if only a part of the inductor is provided as an antenna for transmitting the information signal. The invention is applicable to all induction heaters, not just induction stoves. The information signal is a carrier of information that is further processed as information per se by, for example, the control unit or a smart pot.

Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit zur Auswertung eines unter Verwendung des Induktors als Antenne empfangenen und von der Heizschwingung verschiedenen Informationssignals vorgesehen. Das Informationssignal kann beispielsweise ein Temperatursignal von einem intelligenten Topf sein und zur Regelung der Heizleistung für das Heizelement verwendet werden. In dieser Ausgestaltung ist es nicht zwingend notwendig, dass die Steuereinheit zur Aussendung eines Informationssignals vorgesehen ist, und die Steuereinheit kann einfach gehalten sein. Zur Auswertung des Informationssignals kann die Steuereinheit eine separate Auswerteeinheit umfassen. Zweckmäßigerweise umfasst das Induktionsheizgerät, insbesondere die Steuereinheit, einen Bandfilter, der auf eine Informationsfrequenz des Informationssignals angepasst oder anpassbar ist. Hierdurch kann das Informationssignal von der Heizschwingung getrennt sein und somit ein zuverlässiges Empfangsergebnis erreicht werden.Advantageously, the control unit is provided for evaluating an information signal received using the inductor as an antenna and different from the heating oscillation. The information signal may be, for example, a temperature signal from a smart pot and used to control the heating power for the heating element. In this embodiment, it is not absolutely necessary that the control unit is provided for transmitting an information signal, and the control unit can be kept simple. For evaluating the information signal, the control unit may comprise a separate evaluation unit. Conveniently, the induction heater, in particular the control unit, comprises a bandpass filter which is adapted or adaptable to an information frequency of the information signal. As a result, the information signal can be separated from the heating oscillation and thus a reliable reception result can be achieved.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit zur Erzeugung eines von der Heizschwingung verschiedenen Informationssignals und zur Weiterleitung des Informationssignals an den Induktor vorgesehen. Es kann auf einfache Weise Information an einen intelligenten Topf, beispielsweise ein Rezept oder eine Kochanweisung, übertragen werden. Auch eine vollständige Kommunikation zum und vom Topf ist auf einfache Weise realisierbar. Zur Erzeugung des Informationssignals kann die Steuereinheit eine integrierte oder separate Signalerzeugungseinheit umfassen. Auch ein weiteres Mittel zur Weiterleitung des Informationssignals an den Induktor als Teil der Steuereinheit ist denkbar.In a further embodiment of the invention, the control unit is provided for generating an information signal different from the heating oscillation and for relaying the information signal to the inductor. It can easily transfer information to a smart pot, such as a recipe or cookbook become. Even a complete communication to and from the pot is easily feasible. To generate the information signal, the control unit may comprise an integrated or separate signal generation unit. Also, a further means for forwarding the information signal to the inductor as part of the control unit is conceivable.

Zweckmäßigerweise ist das Informationssignal ein hochfrequentes Signal über 500 kHz. Hierdurch ist das Informationssignal besonders einfach von der Heizschwingung, beispielsweise durch einen Bandpassfilter, separierbar. Außerdem kann durch die hohe Frequenz eine hohe Informationsdichte pro Zeit erreicht werden. Das Informationssignal kann als Schwingung oder als eine regelmäßige Abfolge von Pulsen ausgestaltet sein. Alternativ umfasst das Informationssignal einzelne Pulse, deren Informationsgehalt beispielsweise über einen einstellbaren Abstand zwischen den Pulsen übertragbar ist.Conveniently, the information signal is a high-frequency signal over 500 kHz. As a result, the information signal is particularly easily separated from the heating oscillation, for example by a bandpass filter. In addition, a high information density per time can be achieved by the high frequency. The information signal may be configured as a vibration or as a regular sequence of pulses. Alternatively, the information signal comprises individual pulses whose information content can be transmitted, for example, over an adjustable distance between the pulses.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Informationssignal ein Abtastsignal zur Erzeugung eines Reaktionssignals aus dem Heizelement, und die Steuereinheit ist zur Ermittlung einer das Heizelement charakterisierenden Größe aus dem Reaktionssignal vorgesehen. Auf diese Weise können die Permeabilität, die Leitfähigkeit, die Induktivität, die Größe, die Temperatur und/oder der Inhalt des Topfs des Heizelements als charakterisierende Größe einfach erfasst werden. Das Reaktionssignal ist hierbei ebenfalls von der Heizschwingung verschieden. Das Abtastsignal ist zweckmäßigerweise so ausgestaltet, dass es ein von der Steuereinheit auswertbares Reaktionssignal aus dem zu erwärmenden Material des Heizelements erzeugt. Außerdem ist das Abtastsignal zweckmäßigerweise so gebildet, dass die charakterisierende Größe direkt aus dem Reaktionssignal ableitbar ist. Das Abtastsignal kann beispielsweise eine Schwingung umfassen, die eine Resonanzschwingung des Heizelements als Reaktionssignal erzeugt. Auch ein über einen beispielsweise großen Frequenzbereich durchgestimmter Schwingungszug ist denkbar, dessen Magnetfeld bei bestimmten Frequenzen ein Reaktionssignal in Form einer beispielsweise geänderten Induktivität des Systems aus Antenne und Heizelement beinhaltet.In a further embodiment of the invention, the information signal comprises a scanning signal for generating a response signal from the heating element, and the control unit is provided for determining a variable characterizing the heating element from the reaction signal. In this way, the permeability, the conductivity, the inductance, the size, the temperature and / or the contents of the pot of the heating element can be easily detected as a characterizing quantity. The reaction signal is also different from the heating oscillation. The scanning signal is expediently designed such that it generates a reaction signal which can be evaluated by the control unit from the material to be heated of the heating element. In addition, the scanning signal is expediently formed so that the characterizing variable can be derived directly from the reaction signal. The scanning signal may include, for example, a vibration that generates a resonant vibration of the heating element as a response signal. It is also conceivable to have a vibration train tuned through, for example, a large frequency range, whose magnetic field at certain frequencies contains a reaction signal in the form of, for example, an altered inductance of the antenna and heating element system.

Ein besonders geeignetes Abtastsignal kann erreicht werden, wenn das Informationssignal eine Abfolge von Signalteilen unterschiedlicher Energie umfasst. Die Signalteile können ein oder mehrere Pulse umfassen oder beispielsweise Schwingungszüge mit unterschiedlicher Frequenz und/oder unterschiedlicher Amplitude. Auch ein Informationsübertrag zu einem beispielsweise intelligenten Topf ist auf diese Weise sehr einfach möglich.A particularly suitable sampling signal can be achieved if the information signal comprises a sequence of signal parts of different energy. The signal parts may comprise one or more pulses or, for example, vibration trains with different ones Frequency and / or different amplitude. Also, an information transfer to an example intelligent pot is very easily possible in this way.

In einer besonders einfachen und preiswerten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit zur Überlagerung des Informationssignals auf die Heizschwingung vorgesehen.In a particularly simple and inexpensive embodiment of the invention, the control unit is provided for superimposing the information signal on the heating oscillation.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit zur Steuerung der Erzeugung der Heizschwingung, zu einer Kommunikation durch ein Aussenden und/oder Auswerten des Informationssignals und zu einer derartigen Taktung der Erzeugung und der Kommunikation vorgesehen, dass der Induktor entweder zur Erzeugung oder zur Kommunikation verwendet wird. Hierdurch kann das Informationssignal besonders einfach und zuverlässig von der Heizschwingung getrennt werden. Die Heizschwingung kann beispielsweise gestoppt werden, bevor eine Informationsübertragung über die Antenne erfolgt. Auch eine Mischung aus einer solcherart sequentiellen Übertragung und einer gleichzeitigen Übertragung, also beispielsweise einer Überlagerung des Informationssignals auf die Heizschwingung, ist möglich, beispielsweise zur Erreichung eines hohen Datenflusses und einer Verifikation während eines sequentiellen Übertragungszeitraums. Die Kommunikation kann sowohl eine Datenübertragung zu oder von einem intelligenten Topf als auch die Aussendung eines Abtastsignals beziehungsweise den Empfang eines Reaktionssignals umfassen.In a further embodiment of the invention, the control unit is provided for controlling the generation of the heating oscillation, for communication by transmitting and / or evaluating the information signal and for such timing of generation and communication that the inductor is used either for generation or for communication becomes. As a result, the information signal can be separated particularly easily and reliably from the heating oscillation. The heating oscillation can be stopped, for example, before an information transmission takes place via the antenna. A mixture of such a sequential transmission and a simultaneous transmission, so for example, a superposition of the information signal on the heating oscillation is possible, for example, to achieve a high data flow and a verification during a sequential transmission period. The communication may include both a data transmission to or from a smart pot and the transmission of a sampling signal or the reception of a reaction signal.

Es wird außerdem vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zur Steuerung der Erzeugung der Heizschwingung zu einer Kommunikation durch ein Aussenden und/oder Auswerten des Informationssignals und zu einer derartigen Taktung der Erzeugung und der Kommunikation vorgesehen ist, dass die Kommunikation während eines relativ zur Heizschwingungsperiode kleinen Zeitabschnitts im Bereich eines Nulldurchgangs der Heizschwingung erfolgt. Auch hierdurch lässt sich eine gute Trennung zwischen dem Informationssignal und der Heizschwingung einfach erreichen. Der Zeitabschnitt ist zweckmäßigerweise kürzer als ein Viertel, insbesondere kürzer als ein Zehntel der Heizschwingungsperiode. Der Nulldurchgang ist der Moment, in dem der Strom durch den Induktor beziehungsweise das Magnetfeld des Induktors verschwindet. Der Bereich ist zweckmäßigerweise um den Nulldurchgang angeordnet, so dass auch der Zeitabschnitt um den Nulldurchgang gelegt ist.It is also proposed that the control unit for controlling the generation of the heating oscillation for communication by emitting and / or evaluating the information signal and for such timing of generation and communication is provided that the communication during a small period of time in the relative to the Heizschwingungsperiode Range of a zero crossing of the heating oscillation takes place. This also makes it easy to achieve a good separation between the information signal and the heating oscillation. The time period is expediently shorter than a quarter, in particular shorter than one tenth of the heating oscillation period. The zero crossing is the moment in which the current through the inductor or the magnetic field of the inductor disappears. The area is expediently arranged around the zero crossing, so that the time period is also placed around the zero crossing.

Eine besonders effektive und qualitativ hochwertige Informationssignalübertragung kann erreicht werden, wenn der Induktor einen zum Heizen des Heizelements vorgesehenen Heizabschnitt und zumindest einen Informationsabschnitt zur Informationsübertragung aufweist, der kleiner als der Heizabschnitt, von zwei Abgriffen begrenzt und zur Übertragung des Informationssignals mit der Steuereinheit verbunden ist. Zweckmäßigerweise sind die Abgriffe direkt mit der Steuereinheit verbunden oder mit einem von der Steuereinheit gesteuerten Signalerzeugungsmittel, das zu einer Heizschwingungserzeugung ungeeignet ist. Der Informationsabschnitt kann in seiner Größe, Form oder Position an eine besonders gute Informationssignalübertragung angepasst werden. So weist der Informationsabschnitt beispielsweise nur weniger als eine, eine oder wenige Wicklungen des Induktors auf, die ganz außen am Induktor angeordnet sind. Auch zwei oder mehrere Informationsabschnitte sind denkbar, die beispielsweise an entgegengesetzten Stellen des Induktors angeordnet sind, wie außen und innen, rechts und links oder oben und unten. Zweckmäßigerweise ist der Informationsabschnitt mindestens 0,5 und höchstens 5 Wicklungen des Induktors lang. Hierdurch kann eine besonders gute Informationssignalübertragung erreicht werden.A particularly effective and high-quality information signal transmission can be achieved if the inductor has a heating section provided for heating the heating element and at least one information section for information transmission which is smaller than the heating section, bounded by two taps and connected to the control unit for transmitting the information signal. Conveniently, the taps are connected directly to the control unit or to a signal generating means controlled by the control unit which is unsuitable for generating a heating vibration. The information section can be adapted in its size, shape or position to a particularly good information signal transmission. For example, the information section only has less than one, one or a few windings of the inductor, which are arranged completely outside the inductor. Also, two or more information sections are conceivable, which are arranged for example at opposite locations of the inductor, such as outside and inside, right and left or up and down. Conveniently, the information section is at least 0.5 and at most 5 windings of the inductor long. As a result, a particularly good information signal transmission can be achieved.

Die Erfindung geht außerdem aus von einem Induktionsheizverfahren, bei dem eine Steuereinheit die Erzeugung einer Heizschwingung steuert, mittels der Heizenergie auf ein zu erwärmendes Heizelement eines Heizgeräts übertragen wird, und ein Informationssignal über eine Antenne zwischen der Steuereinheit und dem Heizgerät übertragen wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Erzeugung und Übertragung derart getaktet sind, dass entweder die Heizschwingung erzeugt oder das Informationssignal übertragen wird. Es kann in einfacher Weise eine zuverlässige Informationssignalübertragung erreicht und einer Störung des Informationssignals durch die Heizschwingung entgegengewirkt werden.The invention is also based on an induction heating method in which a control unit controls the generation of a heating oscillation, is transmitted by means of heating energy to a heating element to be heated a heater, and an information signal is transmitted via an antenna between the control unit and the heater. It is proposed that the generation and transmission are clocked such that either generates the heating oscillation or the information signal is transmitted. It can be achieved in a simple manner, a reliable information signal transmission and a disturbance of the information signal can be counteracted by the heating oscillation.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Taktung durch eine von der Steuereinheit vorgegebene Abfolge von Heizzeitabschnitten und Übertragungszeitabschnitten. Hierdurch kann eine hohe Informationsübertragungsrate bei gleichzeitig guter Heizleistungsübertragung an das Heizelement erreicht werden. Zweckmäßigerweise wechseln sich die Heizzeitabschnitte und die Übertragungszeitabschnitte ab, insbesondere in einer regelmäßigen Abfolge, wobei die Übertragungszeitabschnitte vorteilhafterweise über einen Bereich mit mehreren Übertragungszeitabschnitten jeweils gleich lang sind. Außerdem ist die Erfindung auf ein System mit einem wie oben beschriebenen Induktionsheizgerät und einem Heizelement gerichtet.In an advantageous embodiment of the invention, the timing is performed by a predetermined by the control unit sequence of Heizzeitabschnitten and transmission periods. In this way, a high information transmission rate can be achieved with simultaneous good heat transfer to the heating element. Expediently, the heating time sections and the transmission time sections alternate, in particular in a regular sequence, wherein the transmission time sections are advantageously of the same length over an area with a plurality of transmission time sections. In addition, the invention is directed to a system having an induction heater and a heating element as described above.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Schaltdarstellung eines Induktionsheizgeräts mit einem darüber angeordneten Topf,
Fig. 2: einen Induktor eines alternativen Induktionsheizgeräts mit zwei Informationsabschnitten,
Fig. 3: ein Diagramm mit einer sequentiellen Abfolge von Heizschwin- gungserzeugungsabschnitten und Kommunikationsabschnitten,
Fig. 4: eine gleichzeitige Informationssignalübertragung während einer Heizschwingungserzeugung,
Fig. 5: eine Mischung aus einer sequentiellen und einer gleichzeitigen In- formationssignalübertragung und Erzeugung einer Heizschwin- gung und
Fig. 6: ein Diagramm einer Heizschwingung mit im Bereich von Null- durchgängen angeordneten Kommunikationszeitfenstern.

Show it:

Fig. 1: a schematic circuit diagram of an induction heater with a pot arranged above,
Fig. 2: an inductor of an alternative induction heating device with two information sections,
Fig. 3: a diagram with a sequential sequence of heating-vibration generating sections and communication sections,
Fig. 4: a simultaneous information signal transmission during a heating oscillation generation,
Fig. 5: a mixture of a sequential and a simultaneous information signal transmission and generation of a Heizschwin- tion and
Fig. 6: a diagram of a heating oscillation with arranged in the range of zero crossings communication time windows.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Schaltdarstellung ein Induktionsheizgerät 2 eines Induktionsherds. Über dem Induktionsheizgerät 2, auf einer Tragplatte 4 stehend, ist ein Topf 6 gegenständlich und geschnitten dargestellt. Das Induktionsheizgerät 2 umfasst einen Schwingkreis 8 mit einem Induktor 10, einem kapazitiven Element 12 mit zwei Kondensatoren und einer Schaltung 14 zur Anregung des Schwingkreises 8 zur Schwingung mit einer Heizschwingung. Die Schaltung 14 umfasst zwei Leistungstransistoren, die jeweils mit einer Spannungsquelle 16, beispielsweise einem Stromversorgungsnetz, verbunden sind. Ebenso wie die Schaltung 14 ist auch eine Gleichrichterschaltung 18 in Brücke geschaltet und mit dem Induktor 10 und der Spannungsquelle 16 verbunden. FIG. 1 shows in a schematic circuit diagram, an induction heater 2 of an induction cooker. Above the induction heater 2, standing on a support plate 4, a pot 6 is shown representational and cut. The induction heater 2 comprises a resonant circuit 8 with an inductor 10, a capacitive element 12 with two capacitors and a circuit 14 for exciting the resonant circuit 8 to oscillate with a heating oscillation. The circuit 14 comprises two power transistors, which are each connected to a voltage source 16, for example a power supply network. Like the circuit 14, a rectifier circuit 18 is also connected in bridge and connected to the inductor 10 and the voltage source 16.

Die Heizschwingung des Schwingkreises 8 wird von einer Steuereinheit 20 gesteuert, die mit einer Heizsteuereinheit 22 mit den beiden Leistungstransistoren der Schaltung 14 verbunden ist. Außerdem umfasst die Steuereinheit 20 eine Signalerzeugungseinheit 24 und eine Auswerteeinheit 26, die über zwei Signalleitungen 28 und zwei Abgriffe 30 jeweils direkt mit dem Induktor 10 des Schwingkreises 8 verbunden sind.The heating oscillation of the resonant circuit 8 is controlled by a control unit 20, which is connected to a heating control unit 22 with the two power transistors of the circuit 14. In addition, the control unit 20 comprises a signal generation unit 24 and an evaluation unit 26, which are each connected directly to the inductor 10 of the resonant circuit 8 via two signal lines 28 and two taps 30.

Zum Heizen des Topfs 6 wird die Schaltung 14 von der Heizsteuereinheit 22 so angesteuert, dass die Schaltung 14 den Schwingkreis 8 zum Schwingen anregt und der Induktor 10 ein schwingendes Magnetfeld erzeugt. Dieses schwingende Magnetfeld verursacht in dem als Heizelement 32 ausgestalteten Topfboden Wirbelströme, die den Topfboden erwärmen. Die Temperatur des Topfbodens wird durch einen Temperatursensor 34 gemessen, der mit einem Sender 36 verbunden ist, der wiederum in einem Griff 38 des Topfs angeordnet ist. Der Sender 36 sendet ein mit der Temperatur des Heizelements 32 zusammenhängendes Informationssignal aus, das in die Umgebung des Senders 36 abgestrahlt wird. Dieses Informationssignal wird von der äußersten Wicklung 40 des Induktors 10 aufgefangen, durch die Abgriffe 30 abgegriffen und der Auswerteeinheit 26 zugeführt. Der Induktor 10 überträgt auf diese Weise das Informationssignal vom Sender 36 an die Auswerteeinheit 26.For heating the pot 6, the circuit 14 is controlled by the heating control unit 22 so that the circuit 14 excites the resonant circuit 8 to vibrate and the inductor 10 generates a vibrating magnetic field. This oscillating magnetic field causes in the designed as a heating element 32 pot bottom eddy currents that heat the bottom of the pot. The temperature of the pot bottom is measured by a temperature sensor 34 which is connected to a transmitter 36, which in turn is arranged in a handle 38 of the pot. The transmitter 36 transmits an information signal related to the temperature of the heating element 32, which is emitted to the surroundings of the transmitter 36. This information signal is collected by the outermost winding 40 of the inductor 10, tapped off by the taps 30 and fed to the evaluation unit 26. The inductor 10 transmits in this way the information signal from the transmitter 36 to the evaluation unit 26th

Zusätzlich ist die äußere Wicklung 40 des Induktors 10 über die Abgriffe 30 und die Signalleitung 28 mit der Signalerzeugungseinheit 24 verbunden, die ein Informationssignal, beispielsweise zu einem zu einem Rezept zugehörigen Temperaturverlauf, erzeugt und auf die äußere Wicklung 40 in Form einer amplituden- oder frequenzmodulierten Informationsschwingung aufspielt. Der Induktor 10 - beziehungsweise seine äußere Wicklung 40 - dient somit als Sendeantenne, die das Informationssignal aussendet. Dieses Informationssignal wird beispielsweise von einem mit dem Sender 36 und einem Mikrocomputer verbundenen Empfänger des Topfs 6 empfangen und an den Mikrocomputer weitergegeben. Der Mikrocomputer und die Steuereinheit 20 stehen auf diese Weise in einer kommunikativen Verbindung. Sowohl das vom Sender 36 ausgesandte und von der äußeren Wicklung 40 empfangene Informationssignal als auch das von der Signalerzeugungseinheit 24 erzeugte und von der äußeren Wicklung 40 abgestrahlte Informationssignal ist ein hochfrequentes Signal mit einer Trägerfrequenz von 2 MHz, das bei einer Frequenzmodulation leicht um die Trägerfrequenz varüert.In addition, the outer winding 40 of the inductor 10 is connected via the taps 30 and the signal line 28 to the signal generating unit 24, which generates an information signal, for example, to a recipe associated temperature profile, and on the outer winding 40 in the form of an amplitude or frequency modulated Information vibration plays. The inductor 10 - or its outer winding 40 - thus serves as a transmitting antenna, which emits the information signal. This information signal is received, for example, from a connected to the transmitter 36 and a microcomputer receiver of the pot 6 and passed to the microcomputer. The microcomputer and the control unit 20 are thus in a communicative connection. Both the information signal emitted by the transmitter 36 and received by the outer winding 40 and the information signal generated by the signal generating unit 24 and radiated by the outer winding 40 is a high frequency signal having a carrier frequency of 2 MHz which slightly varies in frequency modulation around the carrier frequency ,

Figur 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die Steuereinheit 20 über vier Abgriffe 30 mit sowohl der äußersten Wicklung 40 des Induktors 10 als auch mit einer Anzahl von inneren Wicklungen 42 des Induktors 10 verbunden ist, von denen der Übersichtlichkeit halber nur eine gezeigt ist. Die äußere Wicklung 40 dient hierbei als Sende-und Empfangsantenne, wie zum Ausführungsbeispiel aus Figur 1 beschrieben ist. Die Signalerzeugungseinheit 24 kann im Verbund mit den inneren Wicklungen 42 ein starkes und gerichtetes Magnetfeld, beispielsweise in Form eines kurzen zeitlichen Magnetfeldpulses, erzeugen, der im Heizelement 32 des Topfs 6 ein Reaktionssignal in Form einer elektromagnetischen Schwingung erzeugt. Das Abtastsignal kann alternativ eine Abfolge von Signalteilen bzw. Signalsequenzen unterschiedlicher Energie umfassen. Das Reaktionssignal wird durch die äußere Wicklung 40 empfangen und der Auswerteeinheit 26 zugeführt, die daraus eine charakteristische Größe des Heizelements, beispielsweise dessen Material, Temperatur oder Leitfähigkeit ermittelt. Die Wicklungen 40, 42 dienen somit als Informationsabschnitte zur Informationsübertragung. In einer anderen Ausführungsform ist die Auswerteeinheit 26 ebenfalls mit den inneren Wicklungen 42 des Induktors 10 verbunden und ermittelt die Induktivität des Systems aus inneren Wicklungen 42 und dem Topf 6 bzw. dessen Heizelement 32, um daraus auf das Material und die Größe des Heizelements 32 zu schließen. FIG. 2 shows an alternative embodiment in which the control unit 20 is connected via four taps 30 to both the outermost winding 40 of the inductor 10 and to a number of internal windings 42 of the inductor 10, only one of which is shown for clarity. The outer winding 40 serves here as a transmitting and receiving antenna, as for the embodiment FIG. 1 is described. The signal generation unit 24, in combination with the inner windings 42, can generate a strong and directional magnetic field, for example in the form of a short time magnetic field pulse, which generates a reaction signal in the form of an electromagnetic oscillation in the heating element 32 of the pot 6. The sampling signal may alternatively comprise a sequence of signal parts or signal sequences of different energy. The reaction signal is received by the outer winding 40 and fed to the evaluation unit 26, which determines therefrom a characteristic size of the heating element, for example its material, temperature or conductivity. The windings 40, 42 thus serve as information sections for information transmission. In another embodiment, the evaluation unit 26 is also connected to the inner windings 42 of the inductor 10 and determines the inductance of the system of inner windings 42 and the pot 6 or its heating element 32, in order to the material and the size of the heating element 32 to shut down.

Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf, mit dem die Steuereinheit 20 den Induktor 10 mit Schwingungen beziehungsweise Informationssignalen beaufschlagt. In einem ersten Zeitabschnitt 44 mit einer Zeitdauer von beispielsweise 100 ms steuert die Heizsteuereinheit 22 die Schaltung 14 derart, dass der Induktor 10 zu einer Heizschwingung zum Aufheizen des Heizelements 32 angeregt wird. Hierbei wird die notwendige Heizenergie von der Spannungsquelle 16 über die Schaltung 14 auf den Induktor 10 gegeben und dort in ein Magnetfeld gewandelt, das die gewünschte Wärme im Heizelement 32, beispielsweise zum Aufkochen eines Gerichts im Topfs 6, erzeugt. Nach Ende dieses ersten Zeitabschnitts 44 wird die Heizschwingung gestoppt, so dass keine Heizenergie mehr an das Heizelement 32 übertragen wird. FIG. 3 shows the time course with which the control unit 20, the inductor 10 with vibrations or information signals applied. In a first time period 44 having a duration of, for example, 100 ms, the heating control unit 22 controls the circuit 14 such that the inductor 10 is excited to a heating oscillation for heating the heating element 32. Here, the necessary heating energy is given by the voltage source 16 via the circuit 14 to the inductor 10 and converted there into a magnetic field, which generates the desired heat in the heating element 32, for example, to boil a dish in the pot 6. After the end of this first period 44, the heating oscillation is stopped, so that no more heating energy is transmitted to the heating element 32.

In einem nun folgenden zweiten Zeitabschnitt 46 mit einer Dauer von beispielsweise 40 ms wird einmal oder mehrere Male ein Abtastsignal durch die inneren Wicklungen 42 an das Heizelement 32 abgestrahlt und ein resultierendes Reaktionssignal vom Heizelement 32 empfangen, um beispielsweise die Temperatur des Heizelements 32 zu ermitteln. In einem nachfolgenden dritten, ebenfalls 40 ms langen Zeitabschnitt 48 findet eine Kommunikation zwischen der Steuereinheit 20 und dem Mikrocomputer des Topfs 6 statt, durch die Informationssignale zwischen der Steuereinheit 20 und dem Mikrocomputer ausgetauscht werden. Anschließend wird in einem vierten Zeitabschnitt 50 wiederum die Heizschwingung zur Aufheizung des Heizelements 32 erzeugt. Ein insgesamt 180 ms andauernder Zeitabschnittsblock aus erstem, zweitem und drittem Zeitabschnitt 44, 46, 48 wird periodisch wiederholt, wie in Figur 3 gezeigt ist. Die Zeitabschnitte 44, 50 sind Heizzeitabschnitte und die Zeitabschnitte 46, 48 sind Übertragungszeitabschnitte. Die Abfolge von Heizzeitabschnitten und Übertragungszeitabschnitten ist von der Steuereinheit 20 vorgegeben.In a subsequent second period 46 with a duration of, for example, 40 ms, one or more times a scanning signal is radiated through the inner windings 42 to the heating element 32 and a resulting reaction signal from the heating element 32 received, for example, to determine the temperature of the heating element 32. In a subsequent third, also 40 ms long period 48 takes place communication between the control unit 20 and the microcomputer of the pot 6, are exchanged by the information signals between the control unit 20 and the microcomputer. Subsequently, the heating oscillation for heating the heating element 32 is again generated in a fourth period 50. A total of 180 ms duration block of first, second and third time sections 44, 46, 48 is repeated periodically, as in FIG FIG. 3 is shown. The time sections 44, 50 are heating time sections and the time sections 46, 48 are transmission periods. The sequence of heating periods and transmission periods is predetermined by the control unit 20.

In Figur 4 ist ein alternatives Steuerungsmodell gezeigt, bei dem das Heizelement 32 permanent durch eine erzeugte Heizschwingung des Induktors 10 geheizt wird, wie durch den Block 52 angedeutet ist. Dieser Heizschwingung überlagert ist ein Informationssignal, das während eines ersten Zeitabschnitts 54 auf beispielsweise die äußere Wicklung 40 des Induktors 10 aufgespielt wird. Der Induktor 10 ist auf diese Weise sowohl mit der Heizschwingung mit einer Frequenz von 20 kHz bis 60 kHz als auch mit dem Informationssignal mit einer Frequenz von 2 MHz beaufschlagt. Während eines zweiten Zeitabschnitts 56, der nach Beendigung des ersten Zeitabschnitts 54 und einer kleinen Pause zwischen den Zeitabschnitten 54, 56 beginnt, wird ein weiteres Informationssignal, beispielsweise in Form eines Abtastsignals, auf nunmehr beispielsweise die inneren Wicklungen 42 des Induktors 10 aufgespielt. Auch dieses zweite Informationssignal wird während des Zeitabschnitts 46 gleichzeitig zu der Heizschwingung auf den Induktor 10 aufgespielt.In FIG. 4 an alternative control model is shown in which the heating element 32 is permanently heated by a generated heating vibration of the inductor 10, as indicated by the block 52. Superimposed on this heating oscillation is an information signal which is applied to, for example, the outer winding 40 of the inductor 10 during a first time interval 54. The inductor 10 is thus applied both with the heating oscillation at a frequency of 20 kHz to 60 kHz and with the information signal at a frequency of 2 MHz. During a second time period 56, which begins after completion of the first time interval 54 and a small pause between the time intervals 54, 56, a further information signal, for example in the form of a sampling signal, is applied to now, for example, the inner windings 42 of the inductor 10. This second information signal is also applied to the inductor 10 during the time interval 46 at the same time as the heating oscillation.

Eine Mischung aus einer gleichzeitigen (wie in Figur 4) und einer sequentiellen (wie in Figur 3) Beaufschlagung des Induktors 10 mit Informationssignalen und der Heizschwingung ist in Figur 5 gezeigt. Während eines ersten, 5 Sekunden dauernden Zeitabschnitts 58 ist die Heizschwingung überlagert von vielen Blöcken 60 à 20 ms mit jeweils Abtastsignalen und Reaktionssignalen und vielen Blöcken 62 à 10 ms mit Digitalinformation tragenden Informationssignalen zur Kommunikation der Steuereinheit 20 mit dem Mikrocomputer des Topfs 6. Nach Beendigung des Zeitabschnitts 58 wird die Heizschwingung gestoppt und es folgen jeweils zwei Blöcke 64 mit Abtast- und Reaktionssignalen und zwei Blöcke 66 mit Informationssignalen zur Kommunikation ohne eine überlagernde Heizschwingung. Die vier Blöcke 64, 66 dienen zur Verifikation der aus den Blöcken 60, 62 erzielten Ergebnisse und werden in sehr großen Zeitabständen, beispielsweise jeweils einigen Sekunden, regelmäßig wiederholt. Nach Beendigung des letzten Blocks 66 wird die Heizschwingung wieder angeregt und nach einer Wartezeit zur Stabilisierung der Heizschwingung werden erneut in den Blöcken 60, 62 Informationssignale auf den Induktor 10 aufgespielt.A mixture of a simultaneous (as in FIG. 4 ) and a sequential (as in FIG. 3 ) Loading of the inductor 10 with information signals and the heating oscillation is in FIG. 5 shown. During a first 5 second time period 58, the heating oscillation is superimposed by many blocks 60-20 ms each with sample and response signals and many blocks 62-10 ms with digital information carrying information signals to communicate the control unit 20 with the microcomputer of the pot 6. Upon completion of the time portion 58, the heating oscillation is stopped and followed in each case two blocks 64 with sample and response signals and two blocks 66 with information signals for communication without a superimposed heating oscillation. The four blocks 64, 66 are used to verify the results obtained from the blocks 60, 62 and are regularly repeated at very large time intervals, for example a few seconds each. After completion of the last block 66, the heating oscillation is excited again and after a waiting time for stabilizing the heating oscillation, information signals are again applied to the inductor 10 in the blocks 60, 62.

Figur 6 zeigt einen alternativen Steuerungsmodus der Steuereinheit 20, bei dem in drei Zeitabschnitten 68, 70, 72 Informationssignale, beispielsweise zur Kommunikation, auf den Induktor 10 aufgespielt werden. Ebenfalls in Figur 6 gezeigt ist die Heizschwingung mit der Periodendauer 1/f, wobei mit f die Heizfrequenz der Heizschwingung bezeichnet ist. Als Heizschwingung aufgetragen ist der Strom I durch den Induktor 10 gegen die Zeit t. Die drei Zeitabschnitte 68, 70, 72, die jeweils eine Zeitdauer von 1/10f haben, sind jeweils um einen Nulldurchgang der Heizschwingung bzw. des Stroms I angeordnet, bei dem der Strom I durch den Induktor 10 verschwindet. Durch die Anordnung der Zeitabschnitte 68, 70, 72 um jeweils einen Nulldurchgang wird eine Störung des Informationssignals durch die Heizschwingung gering gehalten. FIG. 6 shows an alternative control mode of the control unit 20, in which information signals, for example, for communication, are applied to the inductor 10 in three time periods 68, 70, 72. Also in FIG. 6 shown is the heating oscillation with the period 1 / f, where f is the heating frequency of the heating oscillation. Applied as a heating oscillation, the current I through the inductor 10 against the time t. The three time sections 68, 70, 72, each having a time duration of 1 / 10f, are each arranged around a zero crossing of the heating oscillation or of the current I, in which the current I disappears through the inductor 10. The arrangement of the time sections 68, 70, 72 by a respective zero crossing a disturbance of the information signal is kept low by the heating oscillation.

Bezugszeichen

2: Induktionsheizgerät
4: Tragplatte
6: Topf
8: Schwingkreis
10: Induktor
12: Element
14: Schaltung
16: Spannungsquelle
18: Gleichrichterschaltung
20: Steuereinheit
22: Heizsteuereinheit
24: Signalerzeugungseinheit
26: Auswerteeinheit
28: Signalleitung
30: Abgriff
32: Heizelement
34: Temperatursensor
36: Sender
38: Griff
40: Wicklung
42: Wicklung
44: Zeitabschnitt
46: Zeitabschnitt
48: Zeitabschnitt
50: Zeitabschnitt
52: Block

54: Zeitabschnitt
56: Zeitabschnitt
58: Zeitabschnitt
60: Block
62: Block
64: Block
66: Block
68: Zeitabschnitt
70: Zeitabschnitt
72: Zeitabschnitt

reference numeral

2: induction heater
4: support plate
6: pot
8th: resonant circuit
10: inductor
12: element
14: circuit
16: voltage source
18: Rectifier circuit
20: control unit
22: heating control
24: Signal generation unit
26: evaluation
28: signal line
30: tap
32: heating element
34: temperature sensor
36: transmitter
38: Handle
40: winding
42: winding
44: period
46: period
48: period
50: period
52: block

54: period
56: period
58: period
60: block
62: block
64: block
66: block
68: period
70: period
72: period

Claims

Induction heating apparatus
- with an inductor (10)

- and a control unit (20), which activates the inductor for transmission of heating energy by means of a heat pulsation and for transmission of an information signal different from the heat pulsation,

- which inductor (10) serves as an antenna for transmission and reception of the information signals,

- wherein the inductor (10) comprises a heating section provided for heating the heating element (32) and at least one information section for information transmission, which is smaller than the heating section, bounded by two taps and connected with the control unit (20) for transmission of the information signal.
Induction heating apparatus according to claim 1, characterised in that the information section has the length of at least 0.5 and at most 5 windings (40, 42) of the inductor (10).
Method for induction heating and for information transmission,
- in which a heat pulsation is generated by an inductor, wherein the heating energy is transmitted to a heating element (32), which is to be heated, of a heating apparatus,

- and in which an information signal is transmitted between an antenna and the heating apparatus,

- wherein the inductor is used as an antenna not only for transmission of the heating energy, but also for transmission and reception of the information signals,

- wherein the inductor (10) comprises a heating section provided for heating the heating element (32) and at least one information section for information transmission, which is smaller than the heating section, bounded by two taps and connected with a control unit (20) for transmission of the information signal.
Method according to claim 3, characterised in that the antenna transmits an information signal with a frequency above 500 kHz.
Method according to one of claims 3 and 4, characterised in that the information signal comprises a scanning signal for generating a reaction signal from the heating element (32), and a magnitude characterising the heating element is ascertained from the reaction signal.
Method according to any one of the preceding claims 3 to 5, characterised in that the information signal comprises a sequence of signal parts of different energy.
Method according to any one of the preceding claims 3 to 6, characterised in that the information signal is superimposed on the heating pulsation.
Method according to any one of the preceding claims 3 to 7, characterised in that the generation of the heating pulsation and the communication are cyclically carried out by transmission and/or evaluation of the information signal in such a manner that the inductor (10) is used either for the generation or for the communication.
Method according to any one of the preceding claims 3 to 8, characterised in that the generation of the heating pulsation and the communication are carried out cyclically by transmission and/or evaluation of the information signal in such a manner that the communication takes place during a time segment (68, 70, 72), which is small relative to the heating oscillation period, in the region of a zero transition of the heating pulsation.