DE2731782A1 - Steuergeraet fuer elektrokochplatten - Google Patents

Steuergeraet fuer elektrokochplatten

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DE2731782A1 DE19772731782 DE2731782A DE2731782A1 DE 2731782 A1 DE2731782 A1 DE 2731782A1 DE 19772731782 DE19772731782 DE 19772731782 DE 2731782 A DE2731782 A DE 2731782A DE 2731782 A1 DE2731782 A1 DE 2731782A1
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Description

Anmelderin: E.G.O. Regeltechnik GmbH 7519 Oberderdingen
Steuergerät für Elektrokochplatten
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für Elektrokochplatten mit einem einstellbaren Leistungssteuergerät, das ein Ausdehnungselement mit einer elektrischen Beheizung enthält, und mit einem Zeitschaltglied, das in der Ankochphase für eine Zeit die am Leistungssteuergerät eingestellte Leistung erhöht. Ein derartiges Steuergerät, das normalerweise als Ankochautomatik bezeichnet wird, ist aus der DT-OS 23 10 867 bekannt geworden. Dort hat die Elektrokochplatte zwei Verbraucher-Heizwideratände, von denen derjenige mit geringerer Leistung im sog. Portkochbereich, d.h. dem unteren bis mittleren Leistungsbereich, eingeschaltet ist. Über ein mechanisches Zeitwerk mit einem aus beheiztem Bimetall bestehenden Zeitglied kann der größere Verbraucher-Heizwiderstand für eine bestimmte Zeit wahlweise zugeschaltet
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werden, so daß sich die Leistung in der Ankocbphase erhöht. Dieses Zeitwerk arbeitet sehr wirksam und zuverlässig, hat jedoch aufgrund seiner mechanischen Bauweise und der mindestens zwei mit dem vollen Verbraucherstrom belasteten Schaltern einen gewissen Bauaufwand, der auch die Mindestbaugröße begrenzt. Diese Mindestbaugröße wird auch durch die Tatsache beschränkt, daß gerade im unteren Leistungsbereich die von der Beheizung des Leistungssteuergerätes aufgenommene Leistung reläiv hoch wird und es Schwierigkeiten macht, diese aus einem sehr kleinen Baukörper für das Steuergerät, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen, abzuführen. Ferner ist eine Kochplattenausführung mit zwei getrennt zu schaltenden Verbraucher-Heizwiderständen unerläßlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuergerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine sehr kleine Bauweise mit geringem mechanischen Bauaufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Zeitschaltglied einen elektronischen Zähler als Zeitglied und wenigstens einen Teiler enthält, der über ein elektronisches Schaltelement die der Beheizung zugeführte Leistung in einem vorgegebenen Teilungsverhältnis erniedrigt.
In diesem Falle wird also die gesamte Zeitschalteinrichtung durch elektronische Bauelemente ersetzt. Es fällt die gesamte Mechanik für das Zeitglied und den Leistungs-
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- b
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schalter weg, da das elektronische Lichaltelement lediglich die sehr geringe Leistung der Birnetallbeheizung für das Leistungssteuergerät schalten muß. Gleichzeitig wird aber für die Schaltung der hohen Kochplattenleistung das zuverlässige quantelnde Leistungssteuergerät beibehalten. Die Kochplatte braucht nur einen Verbraucher- Heiswiders tand haben, der von dem Leistungssteuergeiäb gequantelt wird.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der das elektronische Schaltelement, das vorzugsweise ein Thyristor sein kann, gleichzeitig als Diode wirkt. In diesem Falle kann die Leistung des Bimetalls, das vorzugsweise als Spannungswicklung parallel zum Verbraucher-Heizwiderstand liegt, etwas höher, d.h. mit größerer Drahtstärke und daher unempfindlicher,ausgelegt werden, ohne daß seine Leistung sehr hoch gewählt werden muß. Das Teilungsverhältnis des Zeitschaltgliedes kann zwischen 2 und 8 liegen und vorzugsweise 5 betragen. Dabei wird vorzugsweise die entsprechende Anzahl von einzelnen Halbwellen des Netzstroms vom elektronischen Schaltelement durchgelassen. Durch dieses Teilungsverhältnis kann beispielsweise sichergestellt werden, daß im Portkochbereich die normalerweise auf ca. 20 aß> der Gesamtleistung liegende höchste Fortkochleistung auf 100 $ gebracht wird.
Vorzugsweise ist ein zusätzlicher elektronischer Teiler vorgesehen, der unabhängig von dem Zähler im höheren Leistungsbereich der ü'lektrokochplatte zur Erniedrigung der Leistung der BehsLzung einschaltbar ist. Durch diesen Teiler wird im höheren Leistungsbereich die Leistung erniedrigt, indem beispielsweise durch ein Teilunge-
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verhältnis von 2 nur jede sweiLe positive oder negative Halbwelle zum Leistungssteuerungsgerät durchgelassen wird. Durch die niedrigere Leistung des Bimetalls verlängert sich die Aufheizzeit und damit die relative Einschaltdauer der Elektrokochplatte. Der dabei entstehende Sprung in der Kennlinie wird durch eine entsprechende Ausgestaltung der Einstellkurve in einen Knick umgewandelt, der nicht nur nicht stört, sondern sogar erwünscht ist, damit beim Übergang vom Koch- in den Bratbereich eine Progressivität in der Kennlinie entsteht, d.h. im höheren Leistungsbereich einem bestimmten Einstellwinkel (bzw. Teilungsstrich) am Einstellknebel eine höhere Leistungszunahme zugeordnet ist.
Der Zähler und der bzw. die Teiler können in einem integrierten Schaltkreis (IC) zusammengefaßt sein und somit in der Großserie außerordentlich wirtschaftlich und zuverlässig hergestellt werden.
Es kann ferner ein Temperaturschutzachalter vorgesehen sein, der das elektronische Schaltglied, insbesondere, wenn es als Diode wirkt, überbrückt, so daß dann die volle Auslegungsleistung der Bimetallbeheizung zum Tragen kommt und die relative Einschaltdauer um den entsprechenden Paktor herabgesetzt wird. Es ist so bei Anzeigen einer Übertemperatur durch den Temperaturschutzschalter eine Begrenzung auf eine maximale Kochplattenleistung in der Größenordnung von 20 io der Auslegungsleistung möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
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Pig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Steuergerätes nach der Erfindung,
Pig. 2 ein Diagramm der der Beheizung des Leistungssteuergerätes zugeführten Leistungsimpulse in vier verschiedenen Arbeitszuständen des Steuergerätes nach der Erfindung (a bis d), und
Pig. 3 ein schematisches Diagramm des Leistungsverlaufes in Abhängigkeit von der von 1 bis geteilten Leistungseinstellung, wobei in Fig. und in Fig. 3 jeweils die gleiche Strichart für die einzelnen Arbeitsweisen gewählt sind.
In Fig. 1 ist ein Steuergerät 11 dargestellt, das zur Leistungssteuerung einer elektrischen Kochplatte 12 vorgesehen ist, die einen Verbraucher-Heiswiderstand 13 und einen Temperaturschutzschalter 14 aufweist. Das Steuergerät 11 ist über Anschlüsse 15, 16 an das Haus haltest romnetz gelegt und weist ein herkömmliches quantelndes Leistungssteuergerät 17 auf, das in einen Anschluß des Verbraucher-Heizwiderstandes 13 geschaltet ist und diesem die Leistung gequantelt, d.h. in Leistungsimpulsen, zuführt, deren relative Einschaltdauer von der Einstellung des Leistungssteuergerätes und seiner Beheizung abhängig ist. Das mechanisch/thermisch arbeitende Leistungssteuergerät enthält einen Schnappschalter 18, der von einem Ausdehnungsglied, beispielsweise einem Bimetall 19, betätigt wird. Dieses ist mit einer Beheizung 20 versehen und über eine Einstellkurve 21 in seiner relativen Lage zum Schalter 18 einstellbar.
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Die Beheizung 20 ist parallel zum Verbraucher-Heizwiderstand 13i d.h. als Spannungswicklung, geschaltet und kann relativ hoch ausgelegt werden, beispielsweise auf eine Leistung von 20 Watt, wodurch es auch bei höheren Netzspannungen einfach herstellbar ist.
Die Einstellkurve 21 ist zusammen mit einer Schaltkurve 22 an einer Einstellwelle 23 angebracht, die über einen Einstellknebel 24 manuell drehbar ist. Die Schaltkurve 22 betätigt einen Schaltkontakt 25. Es ist ferner ein unabhängig vom Einstellknebel 24 betätigbarer Druckknopf 26 vorgesehen, der einen Schaltkontakt 27 schließen kann.
Das Steuergerät 11 enthält ferner einen integrierten Schaltkreis (IC) 28, der über eine Brückenschaltung einer Diode 29 mit einem Widerstand 30 einerseits und einer Zenerdiode 31 andererseits mit der entsprechenden Niederspannung vom Netz her versorgt wird. Zur Stromversorgung gehört ferner ein Kondensator 32.
Der IC enthält einen elektronischen Zähler 32 und zwei Teiler 33» 34, die als Baugruppen in Blockschaltweiee angedeutet sind. Der Zähler bildet ein Zeitglied, d.h. daß er durch Zählung der Netzhalbwellen eine vorgegebene Zeit von beispielsweise 9 Minuten ablaufen läßt, bevor er ein Ausgangssignal an den ihm zugeordneten Teiler 33 gibt. Der Zähler 32 wird durch den Kontakt 27 in Gang gesetzt, während der Teiler 34 direkt von dem Kontakt 25 gesteuert wird. Von den Teilernführt die Ausgangsleitung des IC zu einem Thyristor 35» der in Reihe mit der Beheizung 20 des Leistungssteuergerätes 17 geschaltet ist. Mit ihm in
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Reihe ist eine Diode 36 geschaltet, die als Schutz gegen Überspannungen dient.
Der Teiler 33 ist derart ausgelegt, daß er während des Laufens des Zählers 32 den Thyristor 35 so steuert, daß dieser nur jede 5. Halbwelle des Netzstromes durchläßt, während der Teiler 34 derart ausgelegt ist, daß er, wenn er durch Schließen des Kontaktes 25 eingeschaltet ist, den Thyristor zum Durchlassen jeder zweiten Halbwelle des Wechselstromes steuert.
Das in Pig. 1 dargestellte Steuergerät wird nachfolgend, auch anhand der Pig. 2 und 3jin seiner Wirkungsweise erläutert:
In Pig. 2 ist unter a) die Wirkungsweise des Steuergerätes im unteren Leistungsbereich (Portkochbereich P in Pig. 3) dargestellt. Dazu gehört die einfache durchgezogene Linie im Diagramm nach Pig. 3. Die Ankochautomatik ist nicht betätigt, d.h. der Druckknopf 26 nicht gedrückt. Bei dieser Wirkungsweise bekommt die Beheizung 20 infolge der Diodenwirkung des Thyristors 35 nur je eine Halbwelle des Netzstromes zugeführt, so daß sie mit ihrer halben Auslegungsleistung, d.h. beispielsweise mit 10 Watt, heizt. In diesem Portkochbereich werden normalerweise Leistungen in der Größenordnung eines Zehntels der gesamten AuslegungsIeistung der Kochplatte 12 benötigt, so daß die zugehörige relative Einschaltdauer in diesem Portkochbereich bis max. etwa 20 # reicht. Da die Bimetallbeheizung immer nur dann wirksam ist, wenn der Schalter 18 geschlossen ist, d.h. auch nur maximal etwa I/5 der Gesamtzeit, ist die gesamte Verlustleistung im Leistungssteuergerät etwa I/5 von 1.0 Watt,
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d.h. 2 Watt.
In diesem Betriebszustand wird der Schalter 25 von der Steuerkurve 22 offen gehalten.
Wenn jetzt entsprechend Fig. 2b durch Drehen am Einstellknebel 24 das Steuergerät in den Bratbereich B gedreht wird, dann wird der Kontakt 25 geschlossen. Der Teiler wird in Gang gesetzt und sorgt dafür, daß der Thyristor 35 nur noch jede zweite Halbwelle des Wechselstromes durchläßt, so daß die Auslegungsleistung der Beheizung 20 nur noch zu einem Viertel wirksam wird, d.h. eine Effektivleistung von 5 Watt bei 20 Watt Auslegungsieistung vorliegt. Um den Leistungssprung,der dadurch für die Kochplatte auftreten würde, auszugleichen, ist die Einstellkurve 21 entsprechend abgesetzt. Wie aus Fig. 3 (doppelte durchgezogene Linie) zu erkennen ist, tritt zwar beim Übergang vom Fortkochbereich F in den Bratbereich B ein erwünschter Knick in der Kennlinie auf, jedoch kein Sprung. Die Kennlinie ist so ausgelegt, daß die volle Leistung (100 #) schon etwas vor dem Ende der Einstellskala erreicht wird. In diesem oberen Leistungsbereich (Bratbereich) ist keine Ankochunterstützung vorgesehen. Die Verlustleistung des Steuergerätes bleibt ebenfalls gering.
In Fig. 2c ist eine Leistung im Fortkochbereich F eingestellt und gleichzeitig die Ankochtaste 26 betätigt worden. Dadurch ist der Zähler 32 angelaufen und hat den Teiler 33 derart aktiviert, daß der Thyristor 35 nur noch jede fünfte Halbwelle durchläßt, d.h. nur noch 1/10 der Auslegungsleistung bzw. 1/5 derjenigen Leistung hat, die
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normalerweise der Beheizung 20 im Fortkochbereich zugeführt wird , (Pig. 2a). Dadurch dauert das Aufheizen des Bimetalls 19 wesentlich langer und die relative Einschaltdauer wird etwa um das 5-fache vergrößert. Das bedeutet also, daß, während der Zähler 32 läuft, die jeweils am Knebel 24 eingestellte Leistung um das 5-fache vergrößert wird (strichlierte Linie in Pig. 3). Bei konstanter Zeit dieser Ankochunterstützung wird also eine um einen festen Betrag erhöhte Leistung zugeführt, die jedoch abhängig von der Einstellung des Steuergerätes ist. Auch hier ist die Verlustleistung sehr gering. Sie kann maximal 2 Watt betragen.
In Fig.'2 d ist der Fall dargestellt, bei dem der Temperaturschutzschalter 14 an der Kochplatte 12 anspricht und den Thyristor 35 und die Diode 36 überbrückt. In diesem Falle ist die Behäzung 20 an die volle Netzspannung gelegt und bekommt ihre gesamte Auslegungsleistung von beispielsweise 10 Watt zugeführt. Die Aufheizung des Bimetalls 19 erfolgt also außerordentlich schnell und der Verbraucher-Heizwiderstand 13 wird abgeschaltet. Da die Bimetall-Leistung im Ankochbereich (in dem der Temperaturschutzschalter selten ansprechen wird) doppelt so hoch, im Bratbereich B vier mal so groß und im Falle der gedrückten Zeitschaltautomatik sogar zehnmal so groß wird wie vorher, wird die Leistung sehr stark heruntergedrückt, und zwar auf die in Fig. 3 strichpunktiert dargestellte Kennlinie. Die bei ansprechendem Temperaturschutzschalter 14 maximal freigegebene Kochplattenleistung liegt bei höchster Leistungseinstellung in der Größenordnung von etwas über 20 i». Damit liegt dann auch die durchschnittliche Verlustleistung des
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Steuergerätes bei ca. 4 Watt.
Es ist also zu erkennen, daß durch die Erfindung ein Gerät geschaffen wurde, das mit einem Minimum an mechanischem Aufwand unter Verwendung von zuverlässigen und nicht verschleißanfälligen elektronischen Bauelementen eine Ankochunterstützung bietet und gleichzeitig die Verlustleistung des Gerätes, d.h. den Eigenverbrauch, sehr gering hält. Wegen der geringen Baugröße der elektronischen Bauelemente und des Fehlens der aufwendigen Mechanik ist der Regler in sehr geringer Baugröße herstellbar, wozu vor allem auch die geringe Verlustleistung beiträgt, die eine unzulässige Aufheizung des Steuergerätes vermeidet. Ferner kann das Gerät einen sehr wirkungsvollen Schutz gegen Überhitzung haben, der mit einem sehr einfachen Temperaturschutzschalter arbeiten kann. Da dieser nur die geringe Leistung der Steuerbeheizung 20 schaltet, kann er beispielsweise als Schleichkontakt ohne Schnappwerk ausgebildet sein.
Das Steuergerät läßt sich sehr einfach herstellen, indem der mechanische Energieregler und die Elektronik eine Baueinheit bilden, bei der die Elektronik auf das Leistungssteuergerät aufgesattelt ist. Es kann eine gedruckte Platine verwendet werden, in die einerseits die elektronischen Bauelemente und andererseits die elektrischen Verbindungsteile zum Leistungssteuergerät eingelötet sind.
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Claims (9)

Ansprüche
1.) Steuergerät für Elektrokochplatten mit einem einstellbaren quantelnden Leistungssteuergerät, das ein Ausdehnungselement mit einer elektrischen Beheizung enthält, und mit einem Zeitschaltglied, das in der Ankochphase für eine Zeit die am Leistungssteuergerät eingestellte Leistung erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitschaltglied einen elektronischen Zähler (32) als Zeitglied und wenigstens einen Teiler (33) enthält, der über ein elektronisches Schaltelement (35) die der Beheizung (20) zugeführte Leistung in einem vorgegebenen Teilungsverhältnis erniedrigt.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Schaltelement (35) gleichzeitig als Diode wirkt.
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3. Steuergerat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Schaltelement (35) ein Thyristor ist.
4. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis zwischen 2 und 8 liegt.
5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis 5 beträgt.
6. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitschaltglied (28, 35) jeweils nur einzelne Halbwellen des Netzstromes durchläßt.
7. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher elektronischer Teiler (34) vorgesehen ist, der unabhängig von dem Zähler (32) im höheren Leistungsbereich (B) der Elektrokochplatte (12) zur Erniedrigung der Leistung der Beheizung (20) einschaltbar ist.
8. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (32) und der bzw. die Teiler (33, 34) in einem integrierten Schaltkreis enthalten sind.
9. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Elektrokochplatte (12) ein Temperaturschutzschalter (14) vorgesehen ist, der das elektronische Schaltglied (35) zur Zuführung voller Leistung zur Beheizung (20) überbrückt.
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