DE3733108C1 - Circuit arrangement for a pot (saucepan) recognition system with a pot recognition sensor - Google Patents
Circuit arrangement for a pot (saucepan) recognition system with a pot recognition sensorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für ein Topferkennungssy
stem bezüglich Kochstellen, wobei die Topferkennung mit Hochfrequenz-Schaltungs
technik erfolgt und infolgedessen eine Soforterkennung möglich ist, wobei ein Hoch
frequenz-Generator mit einem durch einen Hochfrequenz-Modul beschalteten Topfer
kennungssensor verbunden ist und der Hochfrequenz-Modul ausgangsseitig mit einer
Auswerteeinheit verbunden ist, welche die Energiezufuhr zur Kochstelle bewirkt.
Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung geht über die
Haushalttechnik hinaus und liegt Anwendungen zugrunde, wo es notwendig ist,
schnelle Zu- oder Abschaltungen erkannter neuer Betriebszustände vorzunehmen. Für
die Haushalttechnik stellt sich die Aufgabe mit der Anwendung fortschreitender
technischer Neuerungen im Küchenbereich, hier speziell der Mikrowellentechnik, wo
durch es aus energietechnischen- und sicherheitstechnischen Gründen erforderlich
wird, mit geeigneter Sensortechnik und genügend schneller Schaltelektronik Unter
stützung zu geben. In der DE-OS 28 31 858 A1 ist eine Schaltungsanordnung ange
geben, die für eine Topferkennung anwendbar ist. Die Topferkennung erfolgt mit
Hochfrequenz-Schaltungstechnik, wobei ein Hochfrequenz-Generator mit einem Sensor
verbunden ist, der mit einem Modul beschaltet ist. Der Modul ist ausgangsseitig mit
einer Auswerteeinheit verbunden, welche die Energiezufuhr zur Kochstelle bewirkt.
Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung wird vornehmlich die Aufgabe gelöst, die
Kochplatte erst nach Aufsetzen eines Kochgeschirrs zu beheizen. Es können keine
unterschiedlichen Materialien, Kochbehälter betreffend, erkannt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln,
mit Hilfe derer es möglich ist, auf einer Kochstelle eine Topferkennung zu realisie
ren. Diese Schaltungsanordnung soll Kochbehälter unterschiedlicher Materialien, bei
spielsweise Metall, Glas oder Porzellan, sicher erkennen und sie soll nur dann eine
Leistungsabgabe zulassen, wenn ein Kochtopf auf der angewählten Kochstelle vorhan
den ist, wobei Besonderheiten von Mikrowellen-Kochstellen zu beachten sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine mit dem Hochfre
quenz-Generator verbundene Ablaufsteuerung die Auswerteeinheit akti
viert und daß die mit einer Steuereinheit verbundene Auswerteeinheit die
Betriebsübertragungsfunktion des als passiven Vierpol ausgebildeten ein- und aus
gangsseitig angepaßten Topferkennungssensors analysiert, wobei die Steuereinheit
ausgangsseitig mit einem Netzspannungsmodul verknüpft ist.
Die Schaltungsanordnung bietet die Vorteile, daß ungenutzte Leistungsabgabe bei
freier Kochstelle, Fehlbedienung oder spielerisches Einschalten durch Kinder unter
bleibt und keine Heizenergie ungenutzt abgegeben wird. Im Falle einer Mikrowel
len-Kochstelle wird dieser erkannt und dadurch, daß die Schaltungsanordnung mit
Hochfrequenz-Technik arbeitet und daher sehr schnelle Topferkennung die Folge ist,
das Abstrahlen von ungenutzter Mikrowellenenergie verhindert. Die Sicherheitstechnik
für Mikrowellen-Kochstellen kann durch den Mikroprozessor realisiert werden, indem
notwendige Redundanzen in Warteschleifen ablaufen, die im Bedarfsfalle über die lo
gische Auswerteeinheit abgerufen werden und durch die Steuereinheit ausgegeben
werden. Der Topferkennungssensor basiert auf einer Elektronik-Leiterstruktur, die in
Dickschicht- oder Dünnfilmtechnik (Siebdruck) auf die Ober- oder Unterseite von
Glaskeramik-Kochfeldern aufgebracht wird. Der Topferkennungssensor wird mit einer
Glasierschicht oder anderen hitzefesten Materialien schützend überzogen.
Elektronisch stellt der Topferkennungssensor einen passiven Vierpol dar mit einem
frequenzabhängigen Übertragungsmaß, seiner Betriebsübertragungsfunktion. Die Be
triebsübertragungsfunktion wird neben der Arbeitsfrequenz durch die konstruktive
geometrische Anordnung des Topferkennungssensors bestimmt.
Die Zuführungen der Hochfrequenz-Energie zum Topferkennungssensor werden als ab
geschirmte Streifenleitungen oder Koaxialleitungen ausgeführt. Es werden vorzugs
weise freie ISM-Frequenzen zwischen 13 MHz und 6 GHz benutzt; die zugeführten
und abgegebenen Leistungen liegen maximal im mW-Bereich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ent
halten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine prinzipielle Blockschaltbild-Darstellung der Schaltungsanordnung
für ein Topferkennungssystem,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Kochstelle,
Fig. 3a eine kapazitive Anordnung des Topferkennungssensors,
Fig. 3b eine induktive Anordnung des Topferkennungssensors,
Fig. 4a ein Vierpolnetzwerk des kapazitiven Topferkennungssensors,
Fig. 4b ein Vierpolnetzwerk des induktiven Topferkennungssensors,
Fig. 5a eine Betriebsübertragungsfunktion für einen Metalltopf,
Fig. 5b eine Betriebsübertragungsfunktion für einen Glastopf,
Fig. 5c eine Betriebsübertragungsfunktion für ein aufgelegtes trockenes Tuch.
Eine Ablaufsteuerung 1, die in einem Mikroprozessor enthalten ist, steuert einen
Hochfrequenz-Generator 2, der eine oder mehrere unterschiedliche ISM-Frequenzen
erzeugt. Ausgangsseitig arbeitet der Hochfrequenz-Generator 2 auf eine Anpaßstufe
3 und gibt über diese Anpaßstufe 3 die Hochfrequenz-Energie an einen Topferken
nungssensor 4 ab. Der Ausgang des als passiven Vierpol ausgebildeten Topferken
nungssensors 4 ist auf eine zweite Anpaßstufe 5 geführt, die eine Anpassung des
Topferkennungssensors 4 an einem Hochfrequenz-Modul 6 bewirkt. Das Hochfre
quenz-Modul 6 besteht aus einem Hochfrequenz-Verstärker, einem Hochfrequenz-De
tektor und einer Gleichrichterschaltung und ist mit Eingang einer logischen Auswer
teeinheit 7 verknüpft. Hier wird u. a. die reale Betriebsübertragungsfunktion mit dem
gespeicherten Normal, Betriebsübertragungsfunktion ohne Topf verglichen (Frequenz-
Phase, Leistung). Die logische Auswerteeinheit ist Bestandteil des Mikroprozessors.
Bei Ungleichheit muß eine Schwellwertstufe in der logischen Auswerteeinheit 7 end
gültig über die Topferkennung entscheiden. Liegt ein Topferkennungssignal vor, wird
es an eine Steuereinheit 8 ausgegeben. Die Steuereinheit 8 ist ebenfalls Bestandteil
des Mikroprozessors und steuert einen Netzspannungsmodul 9.
Das Netzspannungsmodul 9 übernimmt das durch sie Steuereinheit 8 ausgegebene
Topferkennungssignal, kontaktiert die Schutzerde, führt die Netzspannung zu und
wertet die Zusatzinformation, Mikrowellen-Kochstelle erkannt, dahingehend aus, daß
die vorgewählte Mikrowellenleistung nur bei mikrowellendichtem System zugeschaltet
wird.
Die Anordnung nach Fig. 2 zeigt eine mit Topferkennungssensor 4 ausgerüstete
Kochstelle im Schnitt. Dabei sind Topferkennungssensor-Eingang 4 a, Topferkennungs
sensor-Ausgang 4 b und die Topferkennungssensor-Abschirmung 4c unterhalb der den
Kochtopf 10 tragenden Glaskeramikfläche angeordnet. Die Heizung 12 und Sensor
schutzschicht 13 sind angedeutet.
Die Fig. 3a, 3b zeigen Ausführungsformen des Topferkennungssensors 4. In Fig.
3a ist die kapazitive, in Fig. 3b die induktive Sensorvariante dargestellt. Die Sen
soreingänge 4 a, die Sensorausgänge 4 b und die Sensorabschirmungen 4 c sind varian
tengemäß dargestellt.
Die Fig. 4a, 4b zeigen Vierpolersatzschaltungen, die für Hochfrequenz- und Ul
tra-Hochfrequenzen prinzipielle Gültigkeit besitzen. Fig. 4a stellt das Vierpoler
satzschaltbild für einen kapazitiven Topferkennungssensor 4 mit den vom aufgesetzten
Topf eingestreuten topfspezifischen frequenzabhängigen Induktivitäten und Kapazitä
ten dar. Fig. 4b zeigt das entsprechende Vierpolersatzschaltbild für einen indukti
ven Topferkennungssensor 4. Eingangsseitig werden die Vierpole vom Hochfrequenz-
Generator 2 über eine Anpaßstufe 3 gespeist, ausgangsseitig sind sie über eine An
paßstufe 5 auf das Hochfrequenz-Modul 6 geführt. Dem Vierpolersatzschaltbild ist zu
entnehmen, daß dem Topferkennungssensor (L s , C s 0 . . . C s 2) als Streukapazitäten
und Streuinduktivitäten die Topfkenngrößen (L T , C T 1 . . . C T 2) überlagert sind.
Die Änderung der Betriebsübertragungsfunktion wird also durch die Topfkenngrößen
L T , C T 1, C T 2, C T 3 stark beeinflußt und es ist über die Betriebsübertragungsfunktion
auch unterscheidbar, ob ein metallischer Kochtopf oder ein solcher als Glas (Porzel
lan) sich auf der Kochstelle befindet.
Durch Auswertung der Fig. 5a bis 5c, wo Betriebsübertragungsfunktionen für ver
schiedene Gegenstände, die sich auf der Kochstelle befinden, aufgenommen wurden,
erkennt man das unterschiedliche, gut auswertbare Maximum für einen engen Fre
quenzbereich.
Fig. 5a zeigt die Betriebsübertragungsfunktion für einen Metallkochtopf, Fig. 5b
das gleiche für einen Glastopf und Fig. 5c zeigt den Verlauf der Betriebsübertra
gungsfunktion für einen aufgelegten Gegenstand, hier ein trockenes Tuch, der nicht
als Topf erkannt werden darf.
Die Diagramme der Fig. 5a bis 5c unterstützen die Aussagen bezüglich der Un
terscheidbarkeit von Metalltöpfen und Glastöpfen und schließen darüber hinaus eine
Fehlerkennung für aufgelegtes Papier, Holz, Tuch noch aus. Mit Hilfe des Topfer
kennungssensors 4 ist die Schaltungsanordnung demnach in der Lage, zwischen ver
schiedenartigen Kochtöpfen (Metall, Glas, Porzellan) sicher zu unterscheiden und ei
ne Vielzahl von aufgelegten Fremdkörpern von der Erkennung auszuschließen.
Claims (14)
1. Schaltungsanordnung für ein Topferkennungssystem bezüglich Kochstellen, wo
bei die Topferkennung mit Hochfrequenz-Schaltungstechnik erfolgt und infolge
dessen eine Soforterkennung möglich ist, wobei ein Hochfrequenz-Generator
(2) mit einem durch einen Hochfrequenz-Modul (6) beschalteten Topferken
nungssensor (4) verbunden ist und der Hochfrequenz-Modul (6) ausgangsseitig
mit einer Auswerteeinheit (7) verbunden ist, welche die Energiezufuhr zur
Kochstelle bewirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine mit dem Hochfrequenz-Generator (2) verbundene Ablaufsteuerung (1) die Auswerteein heit (7) aktiviert und
daß die mit einer Steuereinheit (8) verbundene Auswer teeinheit (7) die Betriebsübertragungsfunktion des als passiven Vierpol ausge bildeten ein- und ausgangsseitig angepaßten Topferkennungssensors (4) analy siert, wobei die Steuereinheit (8) ausgangsseitig mit einem Netzspannungsmodul (9) verknüpft ist.
daß eine mit dem Hochfrequenz-Generator (2) verbundene Ablaufsteuerung (1) die Auswerteein heit (7) aktiviert und
daß die mit einer Steuereinheit (8) verbundene Auswer teeinheit (7) die Betriebsübertragungsfunktion des als passiven Vierpol ausge bildeten ein- und ausgangsseitig angepaßten Topferkennungssensors (4) analy siert, wobei die Steuereinheit (8) ausgangsseitig mit einem Netzspannungsmodul (9) verknüpft ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ablaufsteuerung (1), die logische Auswerteeinheit (7) und die Steuereinheit
(8) durch einen Mikroprozessor realisiert sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpas
sung des Hochfrequenz-Generators (2) an den Topferkennungssensor (4) mit
einer Anpaßstufe (3) erfolgt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpas
sung des Topferkennungssensors (4) an das Hochfrequenz-Modul (6) mit einer
Anpaßstufe (5) erfolgt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hoch
frequenzmodul (6) aus einem Hochfrequenz-Verstärker, einem Hochfrequenz-
Detektor und einer Hochfrequenz-Gleichrichterschaltung besteht, wobei der
Hochfrequenz-Verstärker mit dem Hochfrequenz-Detektor verbunden ist und
der Hochfrequenz-Detektor die Hochfrequenz-Gleichrichterschaltung speist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logi
sche Auswerteeinheit (7) die vom Hochfrequenz-Modul (6) bereitgestellten
Betriebsübertragungsfunktionen des Topferkennungssensors (4) übernimmt, mit
einer normierten Betriebsübertragungsfunktion vergleicht, bei Ungleichheit
Topferkennung entschlüsselt und ein Topferkennungssignal zur Steuereinheit (8)
ausgibt.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer
einheit (8) aus dem von der logischen Auswerteeinheit (7) entschlüsselten
Topferkennungssignal ein Steuersignal bildet und an das Netzspannungsmodul
(9) überträgt.
8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 7, dadurch gekennzeichnet, daß
durch das von der Steuereinheit (8) bereitgestellte Steuersignal das Netzspan
nungsmodul (9) die Schutzerde kontaktiert und die Netzspannung zuführt.
9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeich
net, daß die logische Auswerteeinheit (7) Mikrowellen-Geschirr erkannt hat
und über die Steuereinheit (8) für das Netzspannungsmodul (9) ein Steuersi
gnal bereitstellt und das Netzspannungsmodul (9) die vorgewählte Mikrowellen
leistung nur dann zuschaltet, wenn die Mikrowellenkochstelle Mikrowellendicht
heit aufweist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Topferkennungssensor (4) als kapazitiver Sensor ausgebildet ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Topferkennungssensor (4) als induktiver Sensor ausgebildet ist.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfer
kennungssensor (4) in Dickschichttechnik im Glaskeramikkochfeld aufgebracht
ist.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfer
kennungssensor (4) in Dünnfilmtechnik im Glaskeramik-Kochfeld aufgebracht ist.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfre
quenz-Energiezufuhr für den Topferkennungssensor (4) durch eine abgeschirmte
Streifenleitung erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873733108 DE3733108C1 (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Circuit arrangement for a pot (saucepan) recognition system with a pot recognition sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873733108 DE3733108C1 (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Circuit arrangement for a pot (saucepan) recognition system with a pot recognition sensor |
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DE3733108C1 true DE3733108C1 (en) | 1989-02-23 |
Family
ID=6337333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873733108 Expired DE3733108C1 (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Circuit arrangement for a pot (saucepan) recognition system with a pot recognition sensor |
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