WO2010069828A1 - Haushaltsgerät zur induktiven energieübertragung - Google Patents

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WO2010069828A1
WO2010069828A1 PCT/EP2009/066684 EP2009066684W WO2010069828A1 WO 2010069828 A1 WO2010069828 A1 WO 2010069828A1 EP 2009066684 W EP2009066684 W EP 2009066684W WO 2010069828 A1 WO2010069828 A1 WO 2010069828A1
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coil
signal
power
winding
household
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PCT/EP2009/066684
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Bally
Armin Kiefer
Claudia Leitmeyr
Michael Reindl
Jens Sauerbrey
Wolfgang Schnell
Matthias Sorg
Günter ZSCHAU
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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    • H05B1/0252—Domestic applications
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    • H05B1/0266—Cooktops
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    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
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    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a household attachment device with a power coil for inductive tapping of energy from an electromagnetic excitation field, a household operating device for operating a household attachment with a power coil for generating the electromagnetic excitation field and a system of household attachment and household control gear.
  • DE 103 43 01 1 A1, DE 10 2005 022 352 A1, DE 10 2006 017 800 A1 and DE 10 2006 017 801 A1 disclose a power transmission from a working zone of an operating device to an attachment device by means of inductive coupling.
  • An inductive coupling is understood to be the coupling of a primary coil of the operating device and a secondary coil of the attachment device via an alternating magnetic field, which is generated by the primary coil and tapped by the secondary coil.
  • an induction voltage is generated by means of the alternating magnetic field, which can be used to operate the attachment device.
  • Primary coil and secondary coil can also be considered as two halves of a separable transformer, which is why this type of coupling and power transmission is also called "transformer coupling".
  • Kiefer, A .; Reindl, LM "Inductively Coupled Sensor / Actuator System for Closed Loop Control Applications at High Temperature and Aggressive Environments", Sensors, 2007 IEEE, October 28-31, 2007, pp. 1396-1399, or from Kiefer, A. ; Reindl, LM "Inductively Coupled Sensor / Actuator System for Digital Closed-Loop Control Applications at High Operating Temperatures", 2nd WSEAS Int. Conf.
  • a sensor / actuator system for high-temperature applications that integrates the complete measurement electronics and sensors into the actuator ,
  • the data transmission is implemented as a point-to-point "Power Line Communication" (PLC) between the sensor / actuator system and its control unit.
  • PLC Power Line Communication
  • a separable transformer acts as an inductively coupled, non-contact connection for both power transmission and bidirectional PLC data, enabling perfect hermetic sealing.
  • a contactless power supply system is known in which energy is transferred from an operating device to an attachment device by means of transformer coupling via corresponding power coils. To detect the attachment device signals are transmitted to an opposite signal receiving circuit of the operating device via a signal generating device of the attachment, which has a resonant circuit.
  • the household attachment device has at least one coil, each with at least one turn (“power winding") for the inductive tapping of energy from an electromagnetic excitation field ("power coil”).
  • the power windings lie in a common power winding plane.
  • an induction voltage caused by the electromagnetic excitation field can be generated on the coil for operation of the household attachment device, which has at least one load as an electrical load.
  • Such energy transfer to the household attachment is often referred to as transformer energy transfer or coupling.
  • a load can be operated directly with an induction AC voltage, z.
  • the electromagnetic excitation field is preferably a magnetic alternating field.
  • the household attachment device furthermore has at least one coil, each with at least one turn (“signal winding") for data transmission (“signal coil”).
  • the signal turns lie in a common signal winding plane.
  • the power winding level is substantially parallel to the signal winding plane. This makes it possible to realize a particularly space-saving, in particular flat, and cost-effective data transmission unit (transmitter, receiver or transceiver) with this signal coil.
  • transmitter, receiver or transceiver In contrast to the common data transmission via a combined power / signal coil results in a simpler generation of a data signal as well as a simpler reading of the data signal.
  • the data transmission unit can be used as a sender, as a receiver and / or z. B. be configured as a transceiver (transceiver). Then, a separate signal coil can be provided for the transmitter and the receiver or for the transmission branch and the reception branch of the transceiver. Alternatively, it can be provided for a combined transmit / receive signal coil, which is preferred.
  • the signal coil can serve as a transceiver signal coil in unidirectional communication from the household attachment to the household control gear as a transmission signal coil or reception signal coil.
  • the attachment device advantageously has at least one transmitter for realizing a control circuit, while the operating device then has at least one receiver.
  • the transmitter or transceiver of the attachment and the receiver or the transceiver of the control gear are matched so that they can communicate. In particular, the transmitter and the receiver can operate on the same or the same data protocol (s) and use a same frequency band or bands.
  • the data transmission unit can in particular be adapted to be energized by means of the tapped on the secondary coil induction current, possibly after a rectification. This means that the data transmission unit can only transmit if the add-on device can draw energy from the transformer coupling.
  • the energy may be stored in an optional energy storage, e.g. B. a supercapacitor.
  • the power coil may be followed by a switching regulator, which rectifies energy coupled out of the power supply to a voltage level suitable for operating low-voltage components. Since the transformer coupling is typically a near-field or near-field coupling, the data transmission unit will only be able to work when the attachment is already close to the working zone.
  • a effective vertical distance of the attachment from the working zone, within which a still sufficient for the operation of the data transmission unit power is transmitted less than 2 cm, preferably not more than 0.75 mm.
  • a lateral offset within which sufficient power is still transmitted for the operation of the data transmission unit is preferably not more than 3 cm.
  • the set-top box may have at least one integrated circuit for processing data and outputting and / or receiving data to and from the data transmission unit.
  • the integrated circuit may, for. B. process data, for. B. read, change, link, caching, format, etc., and output this data or derived data to the data transmission unit for transmission to the operating device or received by the operating device via the data transmission unit.
  • Data to be processed may be provided by another unit, e.g. As a sensor, data supplied or be stored in or on the integrated circuit data, z. As an identifier (serial number, etc.) or a property of the attachment.
  • the data transmission unit may be at least partially integrated in the integrated circuit. As a result, a particularly compact design is achieved. Alternatively, the data transmission unit is a different component of the integrated circuit or different assembly.
  • the data transmission unit can have as a transmitter a modulator and a signal coil connected downstream of the modulator, as a receiver a demodulator connected downstream of the signal coil and / or as a transceiver a modem connected to the signal coil. Then the modulator, the demodulator and / or the modem may be integrated into the integrated circuit, but not the signal coil.
  • the powered or energized attachment may independently send or receive data to or from the operating device, e.g. B. cyclically within predetermined time intervals, z. B. every 100 ms, whereby an optimal data rate is adjustable.
  • measurement data, z. As a temperature, humidity or pressure, independently transmitted to the operating device, as a memory overflow can be prevented.
  • a household attachment device may in particular be any electrically operable food handling device, such as a small domestic appliance (coffee maker, waffle iron, etc.) or a cookware (pot, pan, etc.).
  • the household operating device has at least one working zone for operating a set-top device at the working zone, z. B. by attachment to the work area.
  • the operating device has at least one coil per working zone, each having at least one power winding lying in a power winding plane for generating an electromagnetic excitation field, in particular an alternating magnetic field, at the working zone ("power coil").
  • an attachment device arranged at the working zone can be operated by means of inductive or "transformatory" energy transmission or coupling.
  • the work zone may also be referred to as a cooking zone, however, the present invention is not limited thereto.
  • the household operating device may for example be in the form of a compact unit or be equipped with at least one separate working zone which is or can be operated via a control device (common in the case of several work zones).
  • the household operating device further comprises at least one signal coil per working zone, each having at least one signal winding in a signal winding plane, wherein the power winding plane is substantially parallel (i.e., exactly parallel or with insubstantial variations) to the signal winding plane.
  • the data transmission unit can also in the case of the household control gear a receiver, a transmitter and / or z. B. be a transceiver. Then, a separate signal coil can be provided for the transmitter and the receiver or for the transmission branch and the reception branch of the transceiver. Alternatively, it can be provided for a combined transmit / receive signal coil, which is preferred.
  • the winding plane of the respective power windings and signal windings can be the same or in the to be equal to each other, as well as offset against each other. In the same or substantially the same winding level no additional height is needed. In an offset arrangement, the associated power winding (s) and signal winding (s) may also be stacked, thereby minimizing lateral expansion.
  • a power coil can be used in each case at least one power coil, each with at least one power winding, z. B. in the form of separate concentrically arranged turns.
  • a power coil is preferred, which is designed as a spiral coil with one or more windings.
  • the spiral coil can have continuously curved turns, angularly rotating turns or freely designed turns.
  • the at least one signal winding of the signal coil can rotate around the at least one power coil on the outside.
  • the outside arrangement can ensure a sufficient conductor length for a wide range of transmission frequencies, even with only one turn.
  • the at least one signal winding can rotate around the at least one power coil. With an internal arrangement, the number of turns may be increased to ensure a sufficient conductor length.
  • the at least one power coil and the at least one signal coil of a device may have a common coil core or transformer core for data and power transmission, which saves components in contrast to a separate arrangement.
  • the coil core is advantageously made of an iron core, in particular a ferrite core.
  • the ferrite core preferably has an outer diameter of between 1 cm and 20 cm, especially between 6 cm and 15 mm.
  • one of the coils or both coils may also be air coils.
  • the at least one power winding and the at least one signal winding are arranged in a same recess of the spool core. Preference is given to the provision of only one signal coil per device.
  • a winding diameter of the coils can be Preferably be between 1 cm and 20 cm, in particular between 6 cm and 12 cm, especially between 8 cm and 10 cm.
  • the number of turns of a coil is not limited and may for example be between 1 and 100. Preference is given to a number of turns of a signal coil of one and / or a number of turns of a power coil between four and ten.
  • the signal windings may advantageously consist of HF strand or enameled wire, the power windings may advantageously consist of HF strand.
  • the diameter of the conductor (eg, RF strand 30 x 0.05) of the signal winding may advantageously be thinner than the diameter of the RF strand (eg, RF strand 840 x 0.07) of the power winding. It is preferred for easy arrangement and ensuring a maximum conductor length, when the signal winding is guided along a side wall of the recess.
  • NRZ Non-Return-to-Zero
  • Manchester code method including a differential Manchester code method
  • a minimum frequency of the power signal or the data signal is at least ten times higher than a maximum frequency of the data signal and the power signal, respectively.
  • the signal winding can preferably be operated in the MHz range or higher, preferably in the range from a frequency of 4 MHz or z. B. at a frequency in the frequency range between 4 MHz and 32 MHz.
  • a power of not more than 10 watts is consumed for data communication, especially not more than 5 watts, in particular not more than 3 watts.
  • the power may also be needed to operate an electronics of the attachment, which uses the signal coil as an antenna.
  • the power coil can advantageously be operated with a frequency of not more than 400 KHz, in particular in the frequency range between 100 KHz and 400 KHz.
  • data about the signal winding (s) at frequencies be transmitted, which are below the frequency band for the power transmission.
  • the system has at least one such household attachment device and a household operating device, which can be coupled together in a transformer.
  • a household operating device which can be coupled together in a transformer.
  • only one of the transformer-coupled household appliances may be equipped with a dedicated signal coil; the other of the household appliances may also use the power coil for data transmission.
  • a combined signal / power coil is simpler and more compact in design, but signal processing is more complex due to the superposition of the power signal with the data signal. It is therefore preferred if both devices have a dedicated signal coil.
  • a system is preferred in which the power coils and / or the signal windings of the household control gear and at least one household attachment are configured equal or substantially equal (i.e., with only minor variations).
  • the signal windings of household control gear and household attachment device may be configured differently, for. B. with a transmission ratio of 10: 1 to 1:10, but preferably with 1: 1.
  • the coil cores of household control gear and household attachment device can be designed differently, for. However, it is preferred if the coil cores are the same or substantially the same design, as can be carried out particularly inexpensive to manufacture on a single production line.
  • transformer halves of household control gear and household attachment device which are each composed of the coils and - if present - the spool core, the same or substantially the same design.
  • FIG. 1 shows a system comprising an operating device for operating a set-top device by means of transformatory energy transmission and a pot arranged thereon as a top-mounted device;
  • Fig. 2 shows a sketch of a simplified control structure of the system of Fig. 1;
  • Fig. 3 shows in a sectional view of the operating device and the attachment device with structural design of transformer halves of a separable transformer
  • FIG. 4 shows a plan view of an arrangement of elements of a transformer half from FIG. 3.
  • Fig. 1 shows an attachment device in the form of a smart pot 101, which represents an electrical consumer.
  • the pot 101 has a main body 102 with a lid and handles, and a secondary coil 1 14 designed as a drive unit as a power coil.
  • the pot 101 is arranged to operate on a surface of a worktop 105 of an operating device 106.
  • a power transmission unit 107 is mounted under the worktop 105.
  • This has a housing 108 with an actuating element 109 for switching the energy transfer unit 107 on and off.
  • the power transmission unit 107 includes a primary coil 11 1 as a power coil and a power generating unit 1 12 for supplying the primary coil 1 11 with an alternating current.
  • the power generation unit 112 is formed as an inverter in this embodiment.
  • the primary coil 11 1 is wound in the form of a planar spiral winding.
  • the primary coil 1 11 is supplied with the alternating current and generates an alternating magnetic field.
  • the primary coil 1 11 transmits by induction energy to the secondary coil 114, which is arranged on a drawn on the surface of the work surface 105 working zone (energy transfer area) 113 a.
  • the secondary coil 114 is formed as a planar spiral winding.
  • the working zones 113a and 113b are indicated on the work plate 105 by means of a respective line 115a, 115b.
  • a secondary voltage is induced by the magnetic field flux, which is used as the operating voltage for an operation of the pot 101.
  • the pot 101 can of the working zone 1 13 are removed, whereby the secondary coil 114 is separated from the primary coil 11 1.
  • other attachment devices can be brought, such.
  • a coffee maker, a mixer, a charger, a fryer, a toaster, a kettle, etc. also referred to as 'small household appliances'
  • each having one or more secondary coils and a wireless interaction of the respective secondary coil with the primary coil 1 11th (“Transformer coupling") receive an operating power.
  • a control panel in the form of a touch-sensitive screen 104 is further embedded on the display elements and actuators are freely programmable.
  • the touch-sensitive screen 104 may be, for example, a liquid crystal or LED screen formed by a touch-sensitive film, e.g. As an ITO film is covered.
  • actuation elements such as push buttons, circular sliders, linear sliders, can be displayed essentially as desired on the control panel, which allows a very flexible user guidance.
  • the control panel 104 in particular the two working zones 1 13a and 1 13b can be controlled independently of each other, for. B. activated (turned on) and deactivated (turned off) and operating parameters arranged thereon attachment 101 are set. Also, an operation of each attachment 101 may be started.
  • the pot 101 is equipped with an integrated circuit 116 for processing data and outputting data to a transmitter.
  • a temperature sensor 127 for determining a temperature at the pot 116 is connected.
  • the integrated circuit 116 cyclically senses the temperature sensor 127, processes the sensed temperature signals into a predetermined data and protocol structure, and transmits the thus processed temperature data to a transmitter.
  • the transmitter has a modulator and a downstream transmit signal coil (not shown). As a transmission signal coil here is a separate from the secondary coil 1 14 signal winding.
  • the data signals radiated by the transmission signal coil are received by a reception signal coil of the operating device 106 (not shown), demodulated in a demodulator (not shown) of the operating device 106 and forwarded to a control unit 110 of the operating device 106.
  • the control unit here comprises a microcontroller, controls or regulates the power generation unit 12.
  • working zones 113a, 113b are shown on the operating device, fewer or more working zones can also be realized, in particular four or five working zones.
  • FIG. 2 shows a sketch of a simplified control structure of a system comprising an intelligent pot 201 and an operating device 206.
  • the intelligent pot 201 has a main body 202, which is closed by a pot bottom 220 down, and can be filled into the food 221.
  • a heating path 222 in the form of an intertwined resistance thick-layer web, which is heated when energized and so warms the pot bottom 220 to heat the food 221 runs.
  • the heating track 222 is connected to a secondary coil 214 in the form of a spiral-shaped secondary winding and represents their load. From the secondary coil 214 and an electrical power to supply a pot electronics 223 is branched off.
  • the pot electronics 223 has a switching regulator 224, which converts the output power voltage output by the secondary coil 214 into a low-voltage direct voltage.
  • the remaining parts of the pot electronics 223 are operated, of which an analog measuring electronics 225, an integrated circuit 216 and a modulator 226 are shown here.
  • analog measuring electronics 225 measuring signals of various sensors of the pot 201 are sensed.
  • temperature sensors 227 are shown here, but other sensors with the analog measuring electronics 225 may be connected, for. B. pressure sensors or humidity sensors.
  • a self-temperature sensor 217 is present directly at a measuring input of the analog measuring electronics 225.
  • the temperature at that measurement input is also considered to be representative of the temperature at the integrated circuit 216.
  • the analog measuring electronics 225 are connected on the output side to an input side of the integrated circuit 216, so that temperature data from the analog measuring electronics 225 are forwarded to the integrated circuit 216 for subsequent processing.
  • the integrated circuit 216 has an A / D converter (not shown).
  • the digital "raw data" provided by the analog meter electronics 225 are reformatted into a format compatible for communication with the driver 206.
  • raw data is converted to a predetermined data format and protocol format.
  • the formatted measurement data is then cycled by integrated circuit 216, e.g. B. every 10 ms, forwarded to the modulator 226, where they are modulated onto a carrier signal to then be transmitted from the modulator 226 via a signal coil 228 to the operating device 206.
  • the signal coil 228 is designed here as a parallel to the pot bottom 220 extending signal winding.
  • other measurement data can also be processed by the integrated circuit 216 and forwarded to the modulator 226, such as a measurement signal of a secondary-side power voltage.
  • the operating device 206 has a receiving signal coil 229, which is likewise designed as a signal winding, which is substantially opposite to the signal winding of the transmitting signal coil 228 of the pot 201.
  • the receive signal coil 229 receives the modulated carrier signal radiated by the transmit signal coil 228 and passes it to a demodulator 230 in which the data modulated onto the carrier signal is extracted and output again as readable digital data.
  • both the data sensed by the analog measuring electronics 225 and the identification data and operating data supplied by the integrated circuit 216 are now present in the operating device 206.
  • These data are further processed in a control unit ("hearth electronics") 210 and evaluated for the operation of the pot 201. Due to the coil-like configuration and opposite arrangement of transmit signal coil 228 and receive signal coil 229, a near-field data transmission is achieved which does not radiate significantly laterally and thus is not recorded by other receivers at other work zones. This prevents crosstalk and achieves an unambiguous assignment of pot 201 and operating device 206 only on the basis of the data transmission as such and without any other means.
  • the temperature data emitted by the pot 201 may be in the form of resistance values of the temperature sensors used, if they are designed as resistance temperature sensors. From this, the actual temperature at the underside of the pot bottom 220 can be determined in the control unit 210 by means of a look-up of the corresponding resistance / temperature characteristics in a look-up table, and the temperature of the cooking product can be deduced therefrom. For example, the temperature at the bottom of the pot bottom 220 can be equated with the temperature of the cooking product, or an empirically determined temperature difference can be added, which may also depend on the height of the measured temperature.
  • the control unit 210 also receives inputs from a control panel 204, for example, about a target cooking temperature for a temperature control
  • a control panel 204 for example, about a target cooking temperature for a temperature control
  • an operator has previously set the target cooking temperature on the control panel 204 directly or via a cooking program.
  • control variables such as PID coefficients are sent to the control unit.
  • a control deviation between desired cooking temperature and actual cooking temperature can be determined, as well as a manipulated variable of the control loop, from which in turn a control voltage for controlling a power generating unit 212 in the form of power electronics is calculated and output.
  • the control voltage is here in a range between 0 V (switched off) and 4 V (maximum).
  • a digital / analog converter 231 is inserted between the control unit 210 and the power generation unit 212.
  • a primary coil 211 is operated in the form of a spiral-shaped power winding, as already stated with regard to FIG.
  • the power generating unit 212 generates an alternating power voltage applied to the primary coil 21 1, here for example between 10 VAC and 230 VAC at a frequency between 100 kHz and 400 kHz.
  • the primary coil 211 generates an alternating magnetic field as an alternating field, which in turn is received by the secondary coil 214.
  • an induction-based energy transfer (“transformer coupling") results between the primary coil 21 1 and the secondary coil 214.
  • the pot 201 is placed on the operating device 206, for example on the work zone 1 13a of the work surface 105 shown in FIG. 1, energy can be transferred from the operating device 206 to the pot 201 and data signals from the pot 201 to the operating device 206 become. Due to the transformer or inductive coupling between primary coil 211 and secondary coil 214, however, the energy transfer is possible only in a near field of the primary coil 21 1 for operating the pot 201.
  • Typical maximum vertical distances (along the z-extension) between operating device 206 and pot 201 here are between 0.3 mm and 3 mm. A maximum offset in r-extent from a centered position is here up to 3 cm.
  • the transmitted power is no longer sufficient for the operation of the pot 201. Then the transmitted energy is no longer sufficient for the operation of the pot electronics 223, which then stops their operation.
  • the power required to transfer the pot 201, including operation of the pot electronics 223, is less than 5W, advantageously not more than 3W. An interruption of the data transmission is interpreted as removal of the pot 201 from the operating device 206.
  • the pot electronics 223 When approaching the pot 201 to an operating device 206, this can again enter the near field of the primary coil 211 and thus be supplied with energy again.
  • the pot electronics 223 again sends signals via the transmitter 226, 228, which are recognized by the operating device 206.
  • a data transfer is interpreted as placing the pot 201 on the operating device 206.
  • Fig. 3 shows in a sectional view of the operating device 306, which has the power generating unit 312, the control unit 310 and the primary coil 31 1, and also shows the intelligent pot 301 with the secondary coil 314 and the heating track 322.
  • the primary coil 311 is arranged in a circular recess 332 of an iron core (in particular ferrite core) 333 of the operating device 306, which serves to amplify a field strength generated by the primary coil 31 1.
  • the pot 301 is another iron core (in particular ferrite core) 334 can be seen, which also has a circular recess 335, in which the secondary coil 314 is arranged.
  • the iron core 334 with the secondary coil 314 (secondary transformer half) is separable from the iron core 333 with the primary coil 331 (primary transformer half), as indicated schematically by an arrow P.
  • the working surface of the worktop 305 is shown schematically by a dashed line.
  • the primary coil 311 is wound in a power winding plane 336 in the form of a spiral coil (see also FIG. 1).
  • the secondary coil 314 is also in the form of a spiral coil wound in a power winding plane 337.
  • the secondary coil 314 and the primary coil 311 have the same number of windings, namely five here.
  • a single signal winding 338 of a primary-side signal coil 329 is arranged on the outside with respect to the primary coil 311. This thus rotates on the outside of the planar primary-side power coil 311.
  • the signal winding 338 is attached to an outer side wall 339 of the recess 332.
  • the power winding plane 336 and the signal winding plane thus coincide.
  • a single signal winding 341 of a secondary-side signal coil 328 is arranged on the outside with respect to the secondary-side power coil 314. This thus rotates on the outside of the flat secondary-side power coil 314.
  • the signal winding 341 is attached to an outer side wall 342 of the secondary-side recess 335.
  • the power winding plane 337 and the signal winding plane thus also coincide.
  • the signal turns 338, 341 are both operated at a frequency of 4 MHz or higher while the power coils 311, 314 are running at a frequency of not more than 400 KHz.
  • the conductors of the signal windings 338, 341 are wound from HF strand 30 x 0.05, the conductors of the power coils 311, 314 are wound from HF strand 840 x 0.07.
  • the primary-side windings 311 and 338 are potted in the primary-side recess 332 with resin or plastic; Likewise, the secondary-side windings 314 and 341 in the secondary side recess 335 are potted with resin or plastic.
  • transformer halves primary coil 311 and primary-side coil core 333 and secondary coil 31 1 and secondary-side coil core 3344 in a horizontal arrangement, the field direction is perpendicular therebetween, which causes only minimal spurious emissions (EMC).
  • Fig. 4 shows in plan an arrangement of elements of a transformer half of Fig. 3.
  • the transformer half for the operating device is constructed analogously.
  • the spirally configured secondary side power coil 414 with here eight windings and this outside surrounding a secondary signal coil 428 with a single signal winding 441.
  • the secondary-side signal winding 441 is attached to the outer side wall 442 of the secondary-side recess 435 by means of a double-sided adhesive tape.
  • the diameter of the signal winding 441 is about 9 cm.
  • Some of the advantages of the embodiment described are that a cost-effective and space-saving arrangement, a minimized interference emission (EMC), a robust construction, no danger to an operator due to the galvanic separation of the transformer halves and thus a touch security, a high degree of design freedom in the device design, a wireless Power / data transmission, especially for a cable-free kitchen, are given. In addition, no separate power supply (battery, etc.) is required in the attachment.
  • EMC minimized interference emission
  • Pot and operating device are then each equipped with a data transmission unit with transmitting and receiving function, z.
  • An operable by the operating device device is not limited to a pot, but may include any other electrically operable attachment device, such as another cooking utensils (pan, etc.) or a household small appliance.
  • the self-temperature sensor may also be positioned at a location other than a measurement input, z. B. at another point on the electronics carrying the pot board, as well as the temperatures sensed there could be representative of a temperature at the pot electronics.
  • the self-temperature sensor may be integrated into a chip, for. As the measuring electronics or a digital circuit.

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Abstract

Ein Haushalts-Aufsatzgerät oder ein Haushalts-Betriebsgerät können jeweils mindestens eine Leistungsspule mit jeweils mindestens einer Leistungswindung zum induktiven Abgriff von Energie aus einem elektromagnetischen Anregungsfeld oder Erzeugung desselben aufweisen, wobei die jeweilige Leistungswindung in einer Leistungswindungsebene liegt, und ferner jeweils eine Signalspule mit jeweils mindestens einer Signalwindung aufweisen, wobei die Signalwindung in einer Signalwindungsebene liegt. Die Leistungswindungsebene liegt im Wesentlichen parallel zu der Signalwindungsebene.

Description

Haushaltsgerät zur induktiven Energieübertragung
Die Erfindung betrifft ein Haushalts-Aufsatzgerät mit einer Leistungsspule zum induktiven Abgriff von Energie aus einem elektromagnetischen Anregungsfeld, ein Haushalts- Betriebsgerät zum Betreiben eines Haushalts-Aufsatzgeräts mit einer Leistungsspule zur Erzeugung des elektromagnetischen Anregungsfelds und ein System aus Haushalts- Aufsatzgerät und Haushalts-Betriebsgerät.
Beispielsweise aus DE 103 43 01 1 A1 , DE 10 2005 022 352 A1 , DE 10 2006 017 800 A1 und DE 10 2006 017 801 A1 ist eine Leistungsübertragung von einer Arbeitszone eines Betriebsgeräts auf ein Aufsatzgerät mittels induktiver Kopplung bekannt. Unter einer induktiven Kopplung wird dabei die Kopplung einer Primärspule des Betriebsgeräts und einer Sekundärspule des Aufsatzgeräts über ein magnetisches Wechselfeld verstanden, welches von der Primärspule erzeugt und von der Sekundärspule abgegriffen wird. In der Sekundärspule wird mittels des magnetischen Wechselfelds eine Induktionsspannung erzeugt, die zum Betrieb des Aufsatzgeräts verwendet werden kann. Primärspule und Sekundärspule können dabei auch als zwei Hälften eines trennbaren Transformators angesehen werden, weshalb diese Art von Kopplung und Leistungsübertragung auch "transformatorische Kopplung" genannt wird.
Aus: Kiefer, A.; Reindl, L. M., "Inductively Coupled Sensor/Actuator System for Closed- Loop Control Applications at High Temperatures and in Aggressive Environments", Sensors, 2007 IEEE, 28. bis 31. Oktober 2007, Seiten 1396 bis 1399, oder aus Kiefer, A.; Reindl, L. M. "Inductively Coupled Sensor/Actuator System for Digital Closed-Loop Control Applications at High Operating Temperatures", 2nd WSEAS Int. Conf. on CIRCUITS, SYSTEMS, SIGNAL and TELECOMMUNICATIONS (CISST'08), Acapulco, Mexiko, 25. bis 27. Januar 2008, ist ein Sensor/Aktuator-System für Hochtemperaturanwendungen bekannt, bei dem die kompletten Messelektronik und die Sensoren in den Aktuator integriert sind. Die Datenübertragung ist als Punkt-zu-Punkt-"Power Line Communication" (PLC) zwischen dem Sensor/Aktuator-System und seiner Steuereinheit implementiert. Ein trennbarer Transformator dient als induktiv gekoppelter, kontaktloser Anschluss sowohl für die Leistungsübertragung als auch für die bidirektionalen PLC-Daten, was eine perfekte hermetische Abdichtung ermöglicht. Aus JP 2003284264 A ist ein kontaktloses Leistungsspeisungssystem bekannt, bei dem mittels transformatorischer Kopplung über entsprechende Leistungsspulen Energie von einem Betriebsgerät auf ein Aufsatzgerät übertragen wird. Zur Detektion des Aufsatzgeräts werden über eine Signalerzeugungsvorrichtung des Aufsatzgeräts, die einen Schwingkreis aufweist, Signale an eine gegenüberliegende Signalempfangsschaltung des Betriebsgeräts übertragen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur besonders platzsparenden und kostengünstigen Datenübertragung zwischen einem Aufsatzgerät und einem Betriebsgerät bereitzustellen, welches das Aufsatzgerät mittels transformatorischer oder induktiver Kopplung mit Leistung versorgt.
Diese Aufgabe wird mittels eines Haushalts-Aufsatzgeräts, eines Haushalts-Betriebs- geräts und eines Systems nach dem jeweiligen unabhängigen Anspruch gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Das Haushalts-Aufsatzgerät weist mindestens eine Spule mit jeweils mindestens einer Windung ("Leistungswindung") zum induktiven Abgriff von Energie aus einem elektromagnetischen Anregungsfeld auf ("Leistungsspule"). Die Leistungswindungen liegen in einer gemeinsamen Leistungswindungsebene. Mittels des induktiven Abgriffs kann an der Spule eine durch das elektromagnetische Anregungsfeld bewirkte Induktionsspannung zum Betrieb des Haushalts-Aufsatzgeräts erzeugt werden, welches als elektrischer Verbraucher mindestens eine Last aufweist. Eine solche Energieübertragung auf das Haushalts-Aufsatzgerät wird häufig auch als transformatorische Energieübertragung oder Kopplung bezeichnet. Eine Last kann direkt mit einer Induktions-Wechselspannung betrieben werden, z. B. ein Widerstandsheizleiter; alternativ oder zusätzlich kann eine Last nach einer Gleichrichtung mit einer Gleichspannung betrieben werden, z. B. eine Elektronik mit einer Niedervoltgleichspannung im Bereich von bis zu 50 V. Das elektromagnetische Anregungsfeld ist vorzugsweise ein magnetisches Wechselfeld.
Das Haushalts-Aufsatzgerät weist ferner mindestens eine Spule mit jeweils mindestens einer Windung ("Signalwindung") zur Datenübertragung auf ("Signalspule"). Die Signalwindungen liegen in einer gemeinsamen Signalwindungsebene. Die Leistungswindungs- ebene liegt im Wesentlichen parallel zu der Signalwindungsebene. Dadurch lässt sich eine besonders platzsparende, insbesondere flache, und kostengünstige Datenübertragungseinheit (Sender, Empfänger oder Senderempfänger) mit dieser Signalspule realisieren. Im Gegensatz zur gemeinsamen Datenübertragung über eine kombinierte Leistungs/Signal-Spule ergibt sich eine einfachere Erzeugung eines Datensignals als auch ein einfacheres Lesen des Datensignals.
Die Datenübertragungseinheit kann als Sender, als Empfänger und / oder z. B. als Senderempfänger ("Transceiver") ausgestaltet sein. Dann kann für den Sender und den Empfänger bzw. für den Sendezweig und den Empfangszweig des Transceivers eine eigene Signalspule vorgesehen sein. Alternativ kann dafür eine kombinierte Sende/Empfangs- Signalspule vorgesehen sein, was bevorzugt wird. Bei einer Auslegung zur bidirektionalen Kommunikation zwischen Haushalts-Aufsatzgerät und Haushalts-Betriebsgerät kann die Signalspule also als eine Sendeempfangs-Signalspule dienen, bei unidirektionaler Kommunikation von dem Haushalts-Aufsatzgerät zu dem Haushalts-Betriebsgerät als Sende- Signalspule bzw. Empfangs-Signalspule. Das Aufsatzgerät weist vorteilhafterweise zur Realisierung eines Regelkreises mindestens einen Sender auf, während das Betriebsgerät dann mindestens einen Empfänger aufweist. Der Sender oder Transceiver des Aufsatzgeräts und der Empfänger bzw. der Transceiver des Betriebsgeräts sind aufeinander abgestimmt, so dass sie sich verständigen können. Insbesondere können der Sender und der Empfänger mit dem gleichen oder den gleichen Datenprotokoll(en) arbeiten und ein gleiches Frequenzband oder Frequenzbänder verwenden.
Die Datenübertragungseinheit kann insbesondere dazu eingerichtet sein, mittels des an der Sekundärspule abgegriffenen Induktionsstroms bestromt zu werden, ggf. nach einer Gleichrichtung. Dies bedeutet, dass die Datenübertragungseinheit nur senden kann, wenn das Aufsatzgerät Energie aus der transformatorischen Kopplung ziehen kann. Die Energie kann in einem optionalen Energiespeicher gespeichert sein, z. B. einem Superkondensa- tor. Zum Betrieb der Datenübertragungseinheit kann der Leistungsspule ein Schaltregler nachgeschaltet sein, welcher aus der Leistungsversorgung ausgekoppelte Energie auf einen zum Betreiben von Niedervoltkomponenten geeigneten Spannungspegel gleichrichtet. Da die transformatorische Kopplung typischerweise eine Nahfeld- oder Nahbereichskopplung ist, wird die Datenübertragungseinheit auch erst dann arbeiten können, wenn sich das Aufsatzgerät bereits nahe an der Arbeitszone befindet. Vorzugsweise beträgt ein effektiver senkrechter Abstand des Aufsatzgeräts von der Arbeitszone, innerhalb dessen eine für den Betrieb der Datenübertragungseinheit noch ausreichende Leistung übertragen wird, weniger als 2 cm, vorzugsweise nicht mehr als 0,75 mm. Ein seitlicher Versatz, innerhalb dessen eine für den Betrieb der Datenübertragungseinheit noch ausreichende Leistung übertragen wird, beträgt vorzugsweise nicht mehr als 3 cm.
Das Aufsatzgerät kann mindestens eine integrierte Schaltung zur Verarbeitung von Daten und zur Ausgabe und /oder zum Empfang von Daten an die bzw. von der Datenübertragungseinheit aufweisen. Die integrierte Schaltung mag z. B. Daten verarbeiten, z. B. ein- lesen, verändern, verknüpfen, Zwischenspeichern, formatieren usw., und diese Daten oder daraus abgeleitete Daten an die Datenübertragungseinheit zur Übertragung an das Betriebsgerät ausgeben oder von dem Betriebsgerät über die Datenübertragungseinheit empfangen. Zu verarbeitende Daten können von einer anderen Einheit, z. B. einem Sensor, angelieferte Daten sein oder auch in oder an der integrierten Schaltung gespeicherte Daten sein, z. B. eine Kennung (Seriennummer usw.) oder eine Eigenschaft des Aufsatzgeräts. Die Datenübertragungseinheit kann zumindest teilweise in die integrierte Schaltung integriert sein. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise erreicht. Alternativ ist die Datenübertragungseinheit ein von der integrierten Schaltung unterschiedliches Bauelement oder unterschiedliche Baugruppe.
Die Datenübertragungseinheit kann als Sender einen Modulator und eine dem Modulator nachgeschaltete Signalspule aufweisen, als Empfänger einen der Signalspule nachgeschalteten Demodulator und / oder als Senderempfänger ein mit der Signalspule verbundenes Modem. Dann mögen der Modulator, der Demodulator und / oder das Modem in die integrierte Schaltung integriert sein, die Signalspule jedoch nicht.
Das gespeiste oder bestromte Aufsatzgerät mag selbstständig Daten an das Betriebsgerät senden oder davon empfangen, z. B. zyklisch innerhalb vorbestimmter Zeitintervalle, z. B. alle 100 ms, wodurch eine optimale Datenrate einstellbar ist. Vorteilhafterweise werden insbesondere Messdaten, z. B. eine Temperatur, Luftfeuchte oder ein Druck, selbstständig an das Betriebsgerät übermittelt, da so ein Speicherüberlauf verhindert werden kann. Ein Haushalts-Aufsatzgerät kann insbesondere jegliches elektrisch betreibbare Gerät zur Lebensmittelbehandlung sein, wie ein Haushaltskleingerät (Kaffeemaschine, Waffeleisen usw.) oder ein Gargeschirr (Topf, Pfanne usw.).
Das Haushalts-Betriebsgerät (Basisstation) weist mindestens eine Arbeitszone zum Betreiben eines Aufsatzgeräts an der Arbeitszone auf, z. B. durch Aufsatz auf die Arbeitszone. Das Betriebsgerät weist dazu pro Arbeitszone mindestens eine Spule mit jeweils mindestens einer in einer Leistungswindungsebene liegenden Leistungswindung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Anregungsfelds, insbesondere magnetischen Wechselfelds, an der Arbeitszone auf ("Leistungsspule"). Mittels der Erzeugung eines elektromagnetischen Anregungsfelds kann ein an der Arbeitszone angeordnetes Aufsatzgerät mittels induktiver oder "transformatorischer" Energieübertragung oder Kopplung betrieben werden. Im Kontext eines Kochfelds kann die Arbeitszone auch als Kochzone bezeichnet werden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Das Haushalts-Betriebsgerät kann beispielsweise als kompakte Einheit vorliegen oder mit mindestens einer separaten Arbeitszone, die über eine (im Falle mehrerer Arbeitszonen gemeinsame) Steuereinrichtung betreibbar ist bzw. sind, ausgerüstet sein.
Das Haushalts-Betriebsgerät weist ferner mindestens eine Signalspule pro Arbeitszone mit jeweils mindestens einer Signalwindung in einer Signalwindungsebene auf, wobei die Leistungswindungsebene im Wesentlichen parallel (d. h., genau parallel oder mit unwesentlichen Abweichungen) zu der Signalwindungsebene liegt. Auch hierdurch lässt sich eine besonders platzsparende, insbesondere flache, und kostengünstige Datenübertragungseinheit mit dieser Signalspule realisieren.
Die Datenübertragungseinheit kann auch im Fall des Haushalts-Betriebsgerät ein Empfänger, ein Sender und / oder z. B. ein Senderempfänger ("Transceiver") sein. Dann kann für den Sender und den Empfänger bzw. für den Sendezweig und den Empfangszweig des Transceivers eine eigene Signalspule vorgesehen sein. Alternativ kann dafür eine kombinierte Sende/Empfangs Signalspule vorgesehen sein, was bevorzugt wird.
Bei dem Haushalts-Aufsatzgerät und bei dem Haushalts-Betriebsgerät kann die Windungsebene der jeweiligen Leistungswindungen und Signalwindungen gleich oder im We- sentlichen gleich sein, als auch gegeneinander versetzt sein. Bei einer gleichen oder im Wesentlichen gleichen Windungsebene wird keine zusätzliche Bauhöhe benötigt. Bei einer zueinander versetzten Anordnung können die zugehörigen Leistungswindung(en) und die Signalwindung(en) auch übereinander angeordnet sein, wodurch eine laterale Ausdehnung minimiert wird.
Es kann jeweils mindestens eine Leistungsspule mit jeweils mindestens einer Leistungswindung verwendet werden, z. B. in Form von getrennten konzentrisch angeordneten Windungen. Zur einfachen Ansteuerung wird jedoch eine Leistungsspule bevorzugt, die als Spiralspule mit einer oder mehreren Windungen ausgebildet ist. Die Spiralspule kann durchgehend gekrümmte Windungen, eckig umlaufende Windungen oder auch frei gestaltete Windungen aufweisen.
Falls die Leistungswindungsebene und die Signalwindungsebene parallel zueinander liegen, insbesondere auch bei übereinstimmender Leistungswindungsebene und Signalwindungsebene, kann die mindestens eine Signalwindung der Signalspule die mindestens eine Leistungsspule außen umlaufen. Die außenseitige Anordnung kann insbesondere eine ausreichende Leiterlänge für einen breiten Bereich an Übertragungsfrequenzen auch bei nur einer Windung sicherstellen. Alternativ kann die mindestens eine Signalwindung die mindestens eine Leistungsspule innen umlaufen. Bei innen liegender Anordnung mag zur Sicherstellung einer ausreichenden Leiterlänge die Zahl der Windungen erhöht werden.
Die mindestens eine Leistungsspule und die mindestens eine Signalspule eines Geräts können einen gemeinsamen Spulenkern oder Transformatorkern zur Daten- und Leistungsübertragung aufweisen, was im Gegensatz zu einer getrennten Anordnung Bauteile einspart. Der Spulenkern besteht vorteilhafterweise aus einem Eisenkern, insbesondere einem Ferritkern. Der Ferritkern weit vorzugsweise einen äußeren Durchmesser zwischen 1 cm und 20 cm auf, speziell zwischen 6 cm und 15 mm. Alternativ kann eine der Spulen oder können beide Spulen auch Luftspulen sein. Zur einfachen Ausgestaltung des Spulenkerns sind die mindestens eine Leistungswindung und die mindestens eine Signalwindung in einer gleichen Ausnehmung des Spulenkerns angeordnet. Bevorzugt ist das Vorsehen nur einer Signalspule pro Gerät. Ein Windungsdurchmesser der Spulen kann vor- zugsweise zwischen 1 cm und 20 cm betragen, insbesondere zwischen 6 cm und 12 cm, speziell zwischen 8 cm und 10 cm.
Die Windungszahl einer Spule ist nicht beschränkt und kann beispielsweise zwischen 1 und 100 liegen. Bevorzugt werden eine Windungszahl einer Signalspule von eins und / oder eine Windungszahl einer Leistungsspule zwischen vier und zehn. Die Signalwindungen können vorteilhafterweise aus HF-Litze oder Lackdraht bestehen, die Leistungswindungen können vorteilhafterweise aus HF-Litze bestehen. Der Durchmesser des Leiters (z. B. HF-Litze 30 x 0,05) der Signalwindung kann vorteilhafterweise dünner sein als der Durchmesser der HF-Litze (z. B. HF-Litze 840 x 0,07) der Leistungswindung. Es wird dabei zur einfachen Anordnung und Sicherstellung einer maximalen Leiterlänge bevorzugt, wenn die Signalwindung an einer Seitenwand der Ausnehmung entlang geführt ist.
Als Datenübertragungsverfahren werden NRZ ("Non-Return-to-Zero")- oder Manchester- Code-Verfahren (einschließlich eines differentiellen Manchester-Code-Verfahrens) bevorzugt, die Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt.
Zur Unterdrückung eines Übersprechens zwischen einem über die Leistungsspule übertragenen Leistungssignal und einem über die Signalspule übertragenen Datensignal wird es bevorzugt, wenn eine minimale Frequenz des Leistungssignals oder des Datensignals mindestens zehn mal höher ist als eine maximale Frequenz des Datensignals bzw. des Leistungssignals. Die Signalwindung kann vorzugsweise im MHz-Bereich oder höher betrieben werden, vorzugsweise im Bereich ab einer Frequenz von 4 MHz oder z. B. bei einer Frequenz im Frequenzbereich zwischen 4 MHz und 32 MHz.
Zur Vermeidung einer Erwärmung des Aufsatzgeräts wird es bevorzugt, wenn zur Datenkommunikation eine Leistung von nicht mehr als 10 Watt verbraucht wird, speziell nicht mehr als 5 Watt, insbesondere nicht mehr als 3 Watt. Dabei kann die Leistung auch zum Betrieb einer Elektronik des Aufsatzgeräts benötigt werden, welche die Signalspule als Antenne verwendet.
Die Leistungsspule kann vorteilhafterweise mit einer Frequenz von nicht mehr als 400 KHz betrieben werden, insbesondere im Frequenzbereich zwischen 100 KHz und 400 KHz. Alternativ oder zusätzlich können Daten über die Signalwindung(en) bei Frequenzen übertragen werden, die unterhalb des Frequenzbands für die Leistungsübertragung liegen.
Das System weist mindestens ein solches Haushalts-Aufsatzgerät und ein Haushalts- Betriebsgerät auf, die transformatorisch miteinander koppelbar sind. Dabei mag nur eines der transformatorisch gekoppelten Haushaltsgeräte mit einer dedizierten Signalspule ausgerüstet sein; das andere der Haushaltsgeräte mag die Leistungsspule auch zur Datenübertragung verwenden. Eine kombinierte Signal/Leistungs-Spule ist einfacher und kompakter im Ausbau, jedoch ist die Signalverarbeitung aufgrund der Überlagerung des Leistungssignals mit dem Datensignal aufwändiger. Es wird daher bevorzugt, wenn beide Geräte eine dedizierte Signalspule aufweisen.
Es wird ein System bevorzugt, bei dem die Leistungsspulen und / oder die Signalwindungen des Haushalts-Betriebsgeräts und mindestens einem Haushalts-Aufsatzgerät gleich oder im Wesentlichen gleich (d. h., mit nur geringfügigen Abweichungen) ausgestaltet sind. Alternativ können beispielsweise die Signalwindungen von Haushalts-Betriebsgerät und Haushalts-Aufsatzgerät unterschiedlich ausgestaltet sein, z. B. mit einem Übersetzungsverhältnis von 10:1 bis 1 :10, bevorzugt jedoch mit 1 :1.
Auch die Spulenkerne von Haushalts-Betriebsgerät und Haushalts-Aufsatzgerät können unterschiedlich ausgestaltet sein, z. B. bezüglich Durchmesser, Form, Höhe, Material usw. Jedoch wird es bevorzugt, wenn die Spulenkerne gleich oder im Wesentlichen gleich ausgestaltet sind, da sich so eine Herstellung an einer einzigen Herstellungslinie besonders preiswert durchführen lässt.
Insgesamt wird es bevorzugt, wenn die Transformatorhälften von Haushalts-Betriebsgerät und Haushalts-Aufsatzgerät, welche jeweils aus den Spulen und - falls vorhanden - dem Spulenkern zusammengesetzt sind, gleich oder im Wesentlichen gleich ausgestaltet sind.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein, wobei die erste Ziffer den Bezug zu der Figur angibt, in welcher das Element eingezeichnet ist. Fig. 1 zeigt ein System aus einem Betriebsgerät zum Betreiben eines Aufsatzgeräts mittels transformatorischer Energieübertragung und einem darauf angeordneten Topf als Aufsatzgerät;
Fig. 2 zeigt eine Skizze einer vereinfachten Regelstruktur des Systems aus Fig. 1 ;
Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung das Betriebsgerät und das Aufsatzgerät mit konstruktiver Ausgestaltung von Transformatorhälften eines trennbaren Transformators;
Fig. 4 zeigt in Aufsicht eine Anordnung von Elementen einer Transformatorhälfte aus Fig. 3.
Fig. 1 zeigt ein Aufsatzgerät in Form eines intelligenten Topfs 101 , der einen elektrischen Verbraucher darstellt. Der Topf 101 weist einen Grundkörper 102 mit einem Deckel und Griffen sowie eine als Antriebseinheit ausgebildete Sekundärspule 1 14 als Leistungsspule auf. Der Topf 101 ist zum Betrieb auf einer Oberfläche einer Arbeitsplatte 105 eines Betriebsgeräts 106 angeordnet. Unter der Arbeitsplatte 105 ist eine Energieübertragungseinheit 107 montiert. Diese weist ein Gehäuse 108 mit einem Betätigungselement 109 zum Ein- und Ausschalten der Energieübertragungseinheit 107 auf. Ferner umfasst die Energieübertragungseinheit 107 eine Primärspule 11 1 als Leistungsspule und eine Stromerzeugungseinheit 1 12 zur Versorgung der Primärspule 1 11 mit einem Wechselstrom. Die Stromerzeugungseinheit 112 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Wechselrichter ausgebildet. Die Primärspule 11 1 ist in Form einer ebenen Spiralwicklung gewickelt. Beim Betrieb der Energieübertragungseinheit 107 und des Topfes 101 wird die Primärspule 1 11 mit dem Wechselstrom gespeist und erzeugt ein magnetisches Wechselfeld. Mittels eines Feldflusses dieses Wechselfelds überträgt die Primärspule 1 11 durch Induktion Energie auf die Sekundärspule 114, welche an einer auf der Oberfläche der Arbeitsplatte 105 gezeichneten Arbeitszone (Energieübertragungsbereich) 113a angeordnet ist. An einer benachbarten Arbeitszone 1 13b ist kein Aufsatzgerät angeordnet. Die Sekundärspule 114 ist als ebene Spiralwicklung ausgebildet. Die Arbeitszonen 113a und 113b sind mittels einer jeweiligen Linie 115a, 115b auf der Arbeitsplatte 105 eingezeichnet. In der Sekundärspule 114 wird durch den magnetischen Feldfluss eine Sekundärspannung induziert, die als Betriebsspannung für einen Betrieb des Topfs 101 genutzt wird. Der Topf 101 kann von der Arbeitszone 1 13 entfernt werden, wodurch die Sekundärspule 114 von der Primärspule 1 11 getrennt wird. An die Arbeitszone 113 können dann weitere Aufsatzgeräte gebracht werden, wie z. B. eine Kaffeemaschine, ein Mixer, ein Ladegerät, eine Friteuse, ein Toaster, ein Wasserkocher usw. (auch als 'Haushaltskleingeräte' bezeichnet), die jeweils eine oder mehrere Sekundärspulen aufweisen und von einem drahtlosem Zusammenwirken der jeweiligen Sekundärspule mit der Primärspule 1 11 ("transformatorische Kopplung") eine Betriebsenergie beziehen.
In der Arbeitsplatte 105 ist ferner ein Bedienfeld in Form eines berührungsempfindlichen Bildschirms 104 eingelassen, auf dem Anzeigeelemente und Betätigungselemente frei programmierbar sind. Der berührungsempfindliche Bildschirm 104 kann beispielsweise ein Flüssigkristall- oder LED-Bildschirm sein, der von einer berührungsempfindlichen Folie, z. B. einer ITO-Folie, abgedeckt ist. Dadurch kann eine große Zahl unterschiedlicher Betätigungselemente wie Taster, Zirkularslider, Linearslider im Wesentlichen beliebig auf dem Bedienfeld dargestellt werden, was eine sehr flexible Bedienerführung erlaubt. Mittels des Bedienfelds 104 können insbesondere die beiden Arbeitszonen 1 13a und 1 13b unabhängig voneinander gesteuert werden, z. B. aktiviert (eingeschaltet) und deaktiviert (ausgeschaltet) werden und Betriebsparameter dort angeordneter Aufsatzgeräts 101 eingestellt werden. Auch kann ein Betriebsablauf eines jeweiligen Aufsatzgeräts 101 gestartet werden.
Der Topf 101 ist mit einer integrierten Schaltung 116 zur Verarbeitung von Daten und zur Ausgabe von Daten an einen Sender ausgerüstet. An einen Eingang der integrierten Schaltung 116 ist ein Temperatursensor 127 zur Bestimmung einer Temperatur am Topf 116 angeschlossen. Die integrierte Schaltung 116 fühlt den Temperatursensor 127 zyklisch ab, verarbeitete die abgefühlten Temperatursignale in eine vorbestimmte Daten- und Protokollstruktur und übermittelt die so verarbeiteten Temperaturdaten an einen Sender. Der Sender verfügt über einen Modulator und eine nachgeschaltete Sendesignalspule (nicht eingezeichnet). Als Sendesignalspule dient hier eine von der Sekundärspule 1 14 separate Signalwicklung. Die von der Sendesignalspule ausgestrahlten Datensignale werden von einer Empfangssignalspule des Betriebsgeräts 106 aufgenommen (nicht gezeigt), in einem nicht eingezeichneten Demodulator des Betriebsgeräts 106 demoduliert und an eine Steuereinheit 1 10 des Betriebsgeräts 106 weitergeleitet. Unter anderem mit- tels der Temperaturdaten steuert oder regelt die Steuereinheit ("Herdelektronik") 110, die hier einen MikroController umfasst, die Stromerzeugungseinheit 1 12.
Zwar sind an dem Betriebsgerät nur zwei Arbeitszonen 113a, 113b gezeigt, jedoch sind auch weniger oder mehr Arbeitszonen realisierbar, insbesondere vier oder fünf Arbeitszonen.
Fig. 2 zeigt eine Skizze einer vereinfachten Regelstruktur eines Systems aus einem intelligenten Topf 201 und einem Betriebsgerät 206.
Der intelligente Topf 201 weist einen Grundkörper 202 auf, der durch einen Topfboden 220 nach unten abgeschlossen wird, und in den Gargut 221 eingefüllt werden kann. An einer Unterseite des Topfbodens 220 verläuft eine Heizbahn 222 in Form einer verschlungenen Widerstandsdickschicht-Bahn, welche bei einer Bestromung aufgeheizt wird und so den Topfboden 220 zur Erwärmung des Garguts 221 aufwärmt. Zu ihrer Stromversorgung ist die Heizbahn 222 mit einer Sekundärspule 214 in Form einer spiralförmig ausgebildeten Sekundärwindung verbunden und stellt deren Last dar. Von der Sekundärspule 214 wird auch eine elektrische Leistung zur Versorgung einer Topfelektronik 223 abgezweigt. Dazu weist die Topfelektronik 223 einen Schaltregler 224 auf, welcher die von der Sekundärspule 214 ausgegebene Leistungswechselspannung in eine Niedervoltgleichspannung umwandelt. Mittels der Niedervoltgleichspannung werden die übrigen Teile der Topfelektronik 223 betrieben, von denen hier eine analoge Messelektronik 225, eine integrierte Schaltung 216 und ein Modulator 226 eingezeichnet sind. Mittels der analogen Messelektronik 225 werden Messsignale verschiedener Sensoren des Topfs 201 abgefühlt. Zur einfacheren Darstellung sind hier lediglich drei an der Unterseite des Topfbodens 220 angebrachte Temperatursensoren 227 eingezeichnet, jedoch können auch andere Sensoren mit der analogen Messelektronik 225 verbunden sein, z. B. Drucksensoren oder Feuchtesensoren. Ferner ist direkt an einem Messeingang der analogen Messelektronik 225 ein Eigentemperatursensor 217 vorhanden. Dieser misst somit die Temperatur im Bereich dieses Messeingangs der analogen Messelektronik 225; da die Topfelektronik 223 vergleichsweise kompakt auf einer gemeinsamen Platine (o. Abb.) untergebracht ist, wird die Temperatur an diesem Messeingang als auch repräsentativ für die Temperatur an der integrierten Schaltung 216 angesehen. Die analoge Messelektronik 225 ist ausgangsseitig mit einer Eingangsseite der integrierten Schaltung 216 verbunden, so dass Temperaturdaten von der analogen Messelektronik 225 an die integrierte Schaltung 216 zur folgenden Verarbeitung weitergeleitet werden. Zur Verarbeitung der von der Messelektronik 225 analog übermittelten Temperaturdaten weist die integrierte Schaltung 216 einen A/D-Wandler (o. Abb.) auf. In der integrierten Schaltung 216 werden die von der analogen Messelektronik 225 gelieferten digitalen "Rohdaten" in ein zur Kommunikation mit dem Betriebsgerät 206 kompatibles Format umformatiert. Insbesondere werden Rohdaten in ein vorbestimmtes Datenformat und Protokollformat umgewandelt. Die formatierten Messdaten werden von der integrierten Schaltung 216 dann zyklisch, z. B. alle 10 ms, an den Modulator 226 weitergeleitet, wo sie auf ein Trägersignal aufmoduliert werden, um danach vom Modulator 226 über eine Signalspule 228 an das Betriebsgerät 206 übermittelt zu werden. Die Signalspule 228 ist hier als eine parallel zum Topfboden 220 verlaufende Signalwindung ausgestaltet. Es können aber auch andere Messdaten von der integrierten Schaltung 216 verarbeitet und an den Modulator 226 weitergeleitet werden, wie ein Messsignal einer sekundärseitigen Leistungsspannung. Es können zudem auch andere Daten von der integrierten Schaltung 216 verarbeitet und an den Modulator 226 weitergeleitet werden, wie Identifizierungsdaten (Identcode usw.) und Betriebsdaten, und zwar zyklisch oder - bei einer bidirektionalen Kommunikation - auf Abfrage. Das Betriebsgerät 206 weist eine Empfangssignalspule 229 auf, die ebenfalls als Signalwindung ausgestaltet ist, welche im Wesentlichen der Signalwindung der Sendesignalspule 228 des Topfs 201 gegenüberliegt. Die Empfangssignalspule 229 empfängt das von der Sendesignalspule 228 ausgestrahlte modulierte Trägersignal und leitet es an einen Demodulator 230 weiter, in welchem die auf das Trägersignal aufmodulierten Daten extrahiert und wieder als lesbare digitale Daten ausgegeben werden. Somit liegen nun sowohl die von der analogen Messelektronik 225 abgefühlten Daten als auch von der integrierten Schaltung 216 mitgelieferten Identifizierungsdaten und Betriebsdaten im Betriebsgerät 206 vor. Diese Daten werden in einer Steuereinheit ("Herdelektronik") 210 weiterverarbeitet und zum Betrieb des Topfs 201 ausgewertet. Aufgrund der spulenartigen Ausgestaltung und gegenüberliegenden Anordnung von Sendesignalspule 228 und Empfangssignalspule 229 wird eine Nahfeld-Datenübertragung erreicht, welche nicht signifikant seitlich abstrahlt und somit von anderen Empfängern an anderen Arbeitszonen nicht aufgenommen wird. Dadurch wird ein Übersprechen verhindert und eine eindeutige Zuordnung von Topf 201 und Betriebsgerät 206 nur aufgrund der Datenübermittlung als solches und ohne andere Mittel erreicht. So können die von dem Topf 201 ausgesandten Temperaturdaten in Form von Widerstandswerten der verwendeten Temperatursensoren vorliegen, falls diese als Widerstandstemperatursensoren ausgestaltet sind. Daraus kann in der Steuereinheit 210 mittels Nachschlagens entsprechender Widerstands/Temperatur-Kennlinien in einer Nachschlagetabelle die Ist-Temperatur an der Unterseite des Topfbodens 220 bestimmt werden und daraus die Garguttemperatur abgeleitet werden. Beispielsweise kann die Temperatur an der Unterseite des Topfbodens 220 mit der Garguttemperatur gleichgesetzt werden, oder es kann ein empirisch bestimmter Temperaturunterschied hinzugefügt werden, welcher auch von der Höhe der gemessenen Temperatur abhängig sein kann. Die Steuereinheit 210 erhält auch Eingaben von einem Bedienfeld 204, beispielsweise über eine Soll-Garguttemperatur für eine Temperaturregelung Dazu hat ein Bediener vorher die Soll-Garguttemperatur am Bedienfeld 204 direkt oder über ein Kochprogramm eingestellt. Vom Bedienfeld 204 können - unbemerkt vom Bediener - auch weitere Regelgrößen wie PID-Koeffizienten an die Steuereinheit übersendet werden. In der Steuereinheit 210 kann im Fall einer Temperaturregelung eine Regelabweichung zwischen Soll-Garguttemperatur und Ist-Garguttemperatur bestimmt werden, als auch eine Stellgröße des Regelkreises, woraus wiederum eine Steuerspannung zur Steuerung einer Stromerzeugungseinheit 212 in Form einer Leistungselektronik berechnet und ausgegeben wird. Die Steuerspannung liegt hier in einem Bereich zwischen 0 V (ausgeschaltet) und 4 V (maximal). Dazu ist zwischen der Steuereinheit 210 und der Stromerzeugungseinheit 212 ein Digital/Analog- Wandler 231 eingefügt. Mittels der Stromerzeugungseinheit 212 wird eine Primärspule 211 in Form einer spiralförmig ausgeführten Leistungswindung betrieben, wie schon bezüglich Figur 1 ausgeführt worden ist. Die Stromerzeugungseinheit 212 erzeugt dazu eine an der Primärspule 21 1 anliegende Leistungswechselspannung, hier beispielsweise zwischen 10 VAC und 230 VAC bei einer Frequenz zwischen 100 KHz und 400 KHz. Die Primärspule 211 erzeugt als Wechselfeld ein magnetisches Wechselfeld, welches wiederum von der Sekundärspule 214 aufgenommen wird. In anderen Worten ergibt sich zwischen der Primärspule 21 1 und der Sekundärspule 214 ein auf Induktion beruhender Energieübertrag ("transformatorische Kopplung").
Ist der Topf 201 auf dem Betriebsgerät 206 aufgesetzt, beispielsweise auf die in Figur 1 dargestellte Arbeitszone 1 13a der Arbeitsplatte 105, kann Energie vom Betriebsgerät 206 auf den Topf 201 und Datensignale vom Topf 201 auf das Betriebsgerät 206 übertragen werden. Aufgrund der transformatorischen oder induktiven Kopplung zwischen Primärspule 211 und Sekundärspule 214 ist die Energieübertragung jedoch nur in einem Nahfeld der Primärspule 21 1 zum Betrieb des Topfs 201 möglich. Typische maximale senkrechte Abstände (entlang der z-Erstreckung) zwischen Betriebsgerät 206 und Topf 201 betragen hier zwischen 0,3 mm und 3 mm. Ein maximaler Versatz in r-Erstreckung aus einer zentrierten Position beträgt hier bis zu 3 cm. Wird der Topf 201 weiter von der Primärspule 211 entfernt, reicht die übertragene Leistung nicht mehr zum Betrieb des Topfs 201 aus. Dann reicht die übertragene Energie auch nicht mehr zum Betrieb der Topfelektronik 223 aus, welche sodann ihren Betrieb einstellt. Die auf den Topf 201 zur Datenübertragung, einschließlich zum Betrieb der Topfelektronik 223, benötigte Leistung beträgt weniger als 5W, vorteilhafterweise nicht mehr als 3 Watt. Eine Unterbrechung der Datenübertragung wird als Entfernen des Topfs 201 vom Betriebsgerät 206 gedeutet.
Bei einer Annäherung des Topfs 201 an ein Betriebsgerät 206 kann dieses wieder in das Nahfeld der Primärspule 211 eintreten und somit wieder mit Energie versorgt werden. In diesem Fall sendet die Topfelektronik 223 wieder Signale über den Sender 226, 228 aus, welche vom Betriebsgerät 206 erkannt werden. Eine Datenübertragung wird als Aufsetzen des Topfs 201 auf dem Betriebsgerät 206 gedeutet.
Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung das Betriebsgerät 306, welches die Stromerzeugungseinheit 312, die Steuereinheit 310 und die Primärspule 31 1 aufweist, und zeigt auch den intelligenten Topf 301 mit der Sekundärspule 314 und der Heizbahn 322. Zur übersichtlicheren Darstellung ist der Niedervoltbereich des intelligenten Topfs 301 mit Topfelektronik, Sensoren usw. als Last nicht eingezeichnet. Die Primärspule 311 ist in einer kreisförmigen Ausnehmung 332 eines Eisenkerns (insbesondere Ferritkerns) 333 des Betriebsgerät 306 angeordnet, welcher dazu dient, eine von der Primärspule 31 1 erzeugte Feldstärke zu verstärken. In dem Topf 301 ist ein weiterer Eisenkern (insbesondere Ferritkern) 334 zu sehen, der ebenfalls eine kreisförmige Ausnehmung 335 aufweist, in welcher die Sekundärspule 314 angeordnet ist. Der Eisenkern 334 mit der Sekundärspule 314 (sekundäre Transformatorhälfte) ist vom Eisenkern 333 mit der Primärspule 331 (primäre Transformatorhälfte) trennbar, wie durch einen Pfeil P schematisch angedeutet wird. Die Arbeitsfläche der Arbeitsplatte 305 ist durch eine gestrichelte Linie schematisch dargestellt. Die Primärspule 311 ist in Form einer Spiralspule (siehe auch Fig. 1 ) in einer Leistungs- wicklungsebene 336 gewickelt. Die Sekundärspule 314 ist ebenfalls in Form einer Spiral- spule in einer Leistungswicklungsebene 337 gewickelt. Die Sekundärspule 314 und die Primärspule 311 weisen die gleiche Anzahl von Wicklungen auf, nämlich hier fünf.
In der primärseitigen Ausnehmung 332 des primärseitigen Eisenkerns 333 ist außenseitig bezüglich der Primärspule 311 eine einzige Signalwindung 338 einer primärseitigen Signalspule 329 angeordnet. Diese umläuft somit außenseitig die ebene primärseitige Leistungsspule 311. Die Signalwindung 338 ist an einer äußeren Seitenwand 339 der Ausnehmung 332 befestigt. Die Leistungswicklungsebene 336 und die Signalwicklungsebene fallen somit zusammen. Analog ist in der Ausnehmung 335 des sekundärseitigen Eisenkerns 334 außenseitig bezüglich der sekundärseitigen Leistungsspule 314 eine einzige Signalwindung 341 einer sekundärseitigen Signalspule 328 angeordnet. Diese umläuft somit außenseitig die ebene sekundärseitige Leistungsspule 314. Auch die Signalwindung 341 ist an einer äußeren Seitenwand 342 der sekundärseitigen Ausnehmung 335 befestigt. Die Leistungswicklungsebene 337 und die Signalwicklungsebene fallen somit ebenfalls zusammen. Die Signalwindungen 338, 341 werden beide mit einer Frequenz von 4 MHz oder darüber betrieben, während die Leistungsspulen 311 , 314 mit einer Frequenz von nicht mehr als 400 KHz laufen. Die Leiter der Signalwindungen 338, 341 sind aus HF- Litze 30 x 0,05 gewunden, die Leiter der Leistungsspulen 311 , 314 sind aus HF-Litze 840 x 0,07 gewunden. Die primärseitigen Windungen 311 und 338 sind in der primärseitigen Ausnehmung 332 mit Harz oder Kunststoff vergossen; ebenso sind die sekundärseitigen Windungen 314 und 341 in der sekundärseitigen Ausnehmung 335 mit Harz oder Kunststoff vergossen.
Durch den Einbau der Transformatorhälften (Primärspule 311 und primärseitiger Spulenkern 333 bzw. Sekundärspule 31 1 und sekundärseitiger Spulenkern 334) in waagerechter Anordnung ist die Feldrichtung dazwischen senkrecht ausgeprägt, was nur minimale Störaussendungen (EMV) bewirkt.
Fig. 4 zeigt in Aufsicht eine Anordnung von Elementen einer Transformatorhälfte aus Fig. 3. Dabei wird hier nur die Transformatorhälfte für das Aufsatzgerät beschrieben; die Transformatorhälfte für das Betriebsgerät ist analog aufgebaut. In der ringförmigen Ausnehmung 435 des schalenförmigen Eisenkerns 434 befinden sich die spiralförmig ausgestaltete sekundärseitige Leistungsspule 414 mit hier acht Windungen und diese außenseitig umgebend eine sekundärseitigen Signalspule 428 mit einer einzigen Signalwindung 441. Die sekundärseitige Signalwindung 441 ist mittels eines doppelseitigen Klebebands an der äußeren Seitenwand 442 der sekundärseitigen Ausnehmung 435 angebracht. Der Durchmesser der Signalwindung 441 beträgt ca. 9 cm.
Einige der Vorteile der beschriebenen Ausführungsform sind, dass eine kostengünstige und platzsparend Anordnung, eine minimierte Störaussendung (EMV), ein robuster Aufbau, keine Gefährdung eines Bedieners aufgrund der galvanischen Trennung der Transformatorhälften und damit auch eine Berührungssicherheit, eine hohe Gestaltungsfreiheit beim Gerätedesign, eine kabelfreie Leistungs-/Datenübertragung, insbesondere für eine kabelfreie Küche, gegeben sind. Zudem ist keine eigenen Stromversorgung (Batterie usw.) im Aufsatzgerät erforderlich.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So kann auch eine bidirektionale Kommunikation zwischen Topf und Betriebsvorrichtung vorliegen. Topf und Betriebsvorrichtung sind dann jeweils mit einer Datenübermittlungseinheit mit Sende- und Empfangsfunktion ausgerüstet, z. B. einem Transceiver mit einem Modem und einer Sende/Empfangs-Signalspule. Ein von der Betriebsvorrichtung betreibbares Gerät ist nicht auf einen Topf eingeschränkt, sondern kann jedes andere elektrisch betreibbare Aufsatzgerät umfassen, wie ein anderes Gargeschirr (Pfanne usw.) oder ein Haushaltskleingerät.
So kann der Eigentemperatursensor auch an einer anderen Stelle als einem Messeingang positioniert sein, z. B. an einer anderen Stelle auf der die Topfelektronik tragenden Platine, da auch die dort abgefühlten Temperaturen repräsentativ für eine Temperatur an der Topfelektronik sein könne. Auch kann der Eigentemperatursensor in einen Chip integriert sein, z. B. der Messelektronik oder einer digitalen Schaltung. Bezugszeichenhste
101 Intelligenter Topf 228 Sendesignalspule
102 Grundkörper 229 Empfangssignalspule
104 Bedienfeld 230 Demodulator
105 Arbeitsplatte 231 D/A-Wandler
106 Betriebsgerät 301 Intelligenter Topf
107 Energieübertragungseinheit 305 Arbeitsplatte
108 Gehäuse 306 Betriebsgerät
109 Betätigungselement 310 Regelungseinheit
110 Steuereinheit 311 Primärspule
111 Primärspule 312 Stromerzeugungseinheit
112 Stromerzeugungseinheit 314 Sekundärspule
113 Arbeitszone 322 Heizbahn
114 Sekundärspule 328 Sekundärseitige Signalspule
115 Linie 329 Primärseitige Signalspule
116 integrierte Schaltung 332 Primärseitige Ausnehmung
117 Eigentemperatursensor 333 Primärseitiger Eisenkern
201 Intelligenter Topf 334 Sekundärseitiger Eisenkern
202 Grundkörper 335 Sekundärseitige Ausnehmung
206 Betriebsgerät 336 Wicklungsebene
210 Steuereinheit 337 Wicklungsebene
211 Primärspule 338 Signalwindung
212 Stromerzeugungseinheit 339 äußere Seitenwand
214 Sekundärspule 341 Signalwindung
216 integrierte Schaltung 342 äußere Seitenwand
217 Eigentemperatursensor 414 Sekundärspule
220 Topfboden 428 sekundärseitige Signalspule
221 Gargut 434 Eisenkern
222 Heizbahn 435 Ausnehmung
223 Topfelektronik 441 Signalwindung
224 Schaltregler 442 äußere Seitenwand
225 analoge Messelektronik P Pfeil
226 Modulator V6 Sekundärspannung
227 Temperatursensor VR Sekundärspannungskenngröße

Claims

Patentansprüche
1. Haushalts-Aufsatzgerät (101 ;201 ;301 ), aufweisend mindestens eine Leistungsspule (114;214;314;414) mit jeweils mindestens einer Leistungswindung zum induktiven Abgriff von Energie aus einem elektromagnetischen Anregungsfeld, insbesondere magnetischen Wechselfeld, wobei die mindestens eine Leistungswindung in einer Leistungswindungsebene (337) liegt, und mindestens eine Signalspule (228;328;428) mit jeweils mindestens einer Signalwindung (341 ;441 ), wobei die mindestens eine Signalwindung (341 ;441 ) in einer Signalwindungsebene (337) liegt, wobei die Leistungswindungsebene (337) im Wesentlichen parallel zu der Signalwindungsebene (337) liegt.
2. Haushalts-Betriebsgerät (106;206;306), aufweisend mindestens eine Arbeitszone (113a, 1 13b) zum Betreiben eines Aufsatzgeräts (101 ;201 ;301 ), wobei das Betriebsgerät (106;206;306) pro Arbeitszone (113a,1 13b) mindestens eine Leistungsspule (11 1 ;21 1 ;311 ) mit jeweils mindestens einer Leistungswindung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Anregungsfelds, insbesondere magnetischen Wechselfelds, an der Arbeitszone (113a, 1 13b) aufweist, wobei die mindestens eine Leistungswindung in einer Leistungswindungsebene (336) liegt, und mindestens eine Signalspule (229;329) pro Arbeitszone (1 13a,113b) mit jeweils mindestens einer Signalwindung (338), wobei die mindestens eine Signalwindung in (338) einer Signalwindungsebene (336) liegt, wobei die Leistungswindungsebene (336) im Wesentlichen parallel zu der Signalwindungsebene (336) liegt.
3. Haushaltsgerät (101 ,106;201 ,206;301 ,306) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Leistungsspule (11 1 ,1 14;211 ,214;31 1 ,314;414) als Spiralspule ausgebildet ist.
4. Haushaltsgerät (101 ,106;201 ,206;301 ,306) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Signalwindung (338,341 ;441 ) der Signalspule (228,229;328, 329;428) die mindestens eine Leistungsspule (1 11 ,114;211 ,214;31 1 , 314;414) außen umläuft.
5. Haushaltsgerät (101 ,106;201 ,206;301 ,306) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leistungsspule (11 1 ,1 14;211 ,214;31 1 ,314;414) und die mindestens eine Signalwindung (338,341 ;441 ) der Signalspule (228,229;328,329;428) in einer gleichen Ausnehmung (332;335;435) eines Spulenkerns (333,334;434) angeordnet sind.
6. Haushaltsgerät (101 ,106;201 ,206;301 ,306) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Signalwindung (338,341 ;441 ) an einer Seitenwand (339;342; 442) der Ausnehmung (332,335;435) entlang geführt ist.
7. Haushaltsgerät (101 ,106;201 ,206;301 ,306) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Signalwindung (338,341 ;441 ) mit einer Frequenz von 4 MHz oder darüber betrieben wird.
8. Haushaltsgerät (101 ,106;201 ,206;301 ,306) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Datenkommunikation nicht mehr als 10 Watt verbraucht werden, speziell nicht mehr als 5 Watt, insbesondere nicht mehr als 3 Watt.
9. Haushaltsgerät (101 ,106;201 ,206;301 ,306) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leistungsspule (1 11 ,1 14;21 1 ,214;31 1 ,314;414) mit einer Frequenz von nicht mehr als 400 KHz betrieben wird.
10. Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Durchmesser der Signalwindung (338,341 ;441 ) zwischen 8 cm und 10 cm beträgt.
11. Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Signalwindung (338,341 ;441 ) zum Betrieb in einem Bereich ab einer Frequenz von 4 MHz vorgesehen ist.
12. Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leistungsspule (11 1 ,1 14;211 ,214;311 ,314;414) zum Betrieb im Bereich mit einer Frequenz von nicht mehr als 400 KHz vorgesehen ist.
13. Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Datenkommunikation eine Leistung von nicht mehr als 10 Watt vorgesehen ist, speziell nicht mehr als 5 Watt, insbesondere nicht mehr als 3 Watt.
14. System aus einem Haushalts-Betriebsgerät (106;206;306) nach Anspruch 2 mit mindestens einem Haushalts-Aufsatzgerät (101 ;201 ;301 ) nach Anspruch 1 , bei dem die Leistungsspulen (1 11 ,1 14;211 ,214;31 1 ,314;414) und / oder die Signalspulen (228,229;328, 329;428) von Haushalts-Betriebsgerät und Haushalts-Aufsatzgerät gleich ausgestaltet sind.
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