DE4341486A1 - Auswerteschaltung für die Widerstandsänderung einer Glaskeramik-Kochfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Auswertung von Sensorsignalen, die die physikalischen Eigen­ schaften von Glaskeramik-Kochflächen betreffen.

Glaskeramik-Kochflächen sind mit mindestens vier Kochstellen ausgestattet, die durch Strahlungsheizungen betrieben werden können. Die derzeitig verwendeten Materialien, aus denen Glaskeramiken bestehen, sind durch eine schlechte Wärmeleit­ fähigkeit quer zur Strahlungsrichtung der Strahlungsheizun­ gen ausgestattet. Die Durchlässigkeit für Strahlungswärme der Infrarotsender (konventionelle Infrarotstrahler oder Ha­ logenstrahler) ist weitgehend optimiert und den erwarteten Kochvorgängen angepaßt. Die auftretenden üblichen Betriebs­ temperaturen der Glaskeramik für Kochvorgänge der jeweiligen Kochstelle, die eine Strahlungsheizung voraussetzt, betrifft einen Temperaturbereich von 300 bis 500°C. In Abhängigkeit von diesen Temperaturen verändern sich physikalische Werte der Glaskeramik, beispielsweise Wärmeleitfähigkeit, spezifi­ scher Widerstand, kapazitive Verhaltensweise.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Auswerteschaltung anzugeben, die in Abhängigkeit der Auswertung physikalischer Parameter der Glaskeramik einen Rückschluß auf die jeweilige Temperatursituation zuläßt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der mittels Sensor ermittelte temperaturabhängige, komplexe Widerstand eines sensorüberwachten Glaskeramik-Kochfeldabschnittes als Fre­ quenz bestimmende Einheit eines Frequenzgenerators angeord­ net ist, wobei eine Steuerung, die durch eine Auswerteschal­ tung erzeugte Impulsfrequenz in eine entsprechende Glaskera­ mik-Kochfeldtemperatur wandelt. Vorteilhafte weitere Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthal­ ten.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Blockschaltbild,

Fig. 2 ein Prinzip der Auswerteschaltung.

Gemäß Fig. 1 ist eine Auswerteschaltung 1, ein Impulsformer 2, ein Verstärker 3 und eine Steuerung 4 dargestellt. Die Auswerteschaltung 1 ist gemäß Fig. 2 spezifiziert durch ein RC-Glied 1a, das eingangsseitig auf einen astabilen Multivi­ brator 1b geführt ist.

Die als RC-Glied ausgebildete Eingangsstufe 1a für den asta­ bilen Multivibrator 1b wird bezüglich ihrer Frequenzabhän­ gigkeit durch den komplexen Widerstand, der teilweise durch einen Teil der erwärmten Glaskeramik selbst gebildet wird, bestimmt. Dabei wird die Glaskeramik durch aufgedampftes Gold elektrisch kontaktiert. Der elektrische Widerstand der erwärmten Glaskeramik ist ein Maß für deren Temperatur T. Zwischen den aufgedampften Goldsensoren liegt ein Teil Glas­ keramik, dessen Widerstand ungefähr exponentiell verläuft, wobei die Konstante den geometrischen Gegebenheiten der Goldsensor-Gestaltung entspricht. Der Sensor besteht aus durch ausgedampftes Gold gebildete Leiterbahnen und den von diesen eingeschlossenen Glaskeramik-Kochfeldabschnitten, wo­ bei der zwischen diesen Leiterbahnen auftretende elektrische Widerstand der Beziehung (R = K×exp. (B/T) genügt. Dabei ist K eine Leiterbahn-Geometriekonstante, B eine Bezugstem­ peratur in Grad Celvin und T die Realtemperatur in Grad Celvin.

Für die Auswerteschaltung 1 stellt dieser Sensoraufbau ein Signal zur Verfügung, womit eine Frequenz erzeugbar ist, die indirekt proportional zum Widerstand der Glaskeramik ist. Die aufgebaute Frequenzanalyse des erfindungsgemäßen Schal­ tungsaufbaues gemäß Fig. 1 erzeugt eine auswertbare Fre­ quenz, die direkt proportional zur Temperaturerhöhung der Glaskeramik ist. Da die Temperatur der Glaskeramik innerhalb einer Kochfläche stark vom Wärmeentzug des aufgesetzten Top­ fes und des in diesem befindlichen Gargutes abhängig ist, kann mit Hilfe der angegebenen Schaltungsanordnung auf das Gargutverhalten rückgeschlossen werden. Veränderungen des Gargutzustandes, die mit einer Veränderung des Wärmeentzuges einhergehen, erlauben anhand von auswertbaren Temperaturver­ läufen ein frühzeitiges Erkennen von Kochvorgängen und Ver­ brennungen des Gargutes. Gargutverbrennungen beginnen dann, wenn aufgrund der bereits verdampften Gargutflüssigkeit ein deutlich schlechterer Wärmeentzug der Kochfläche stattfin­ det. Dadurch, daß die Auswerteschaltung 1 über einen Impuls­ former 2 und einen nachfolgenden Verstärker 3 mit der Steue­ rung 4 verbunden ist, die die Frequenz der jeweiligen digi­ talisierten Impulsfolge einer Glaskeramik-Kochfeldtemperatur zuordnen kann, kann im Vergleich mit Norm-Grafiken prinzi­ pieller Temperaturverläufe die Steuerung 4 über die aktuell ermittelte Temperatur den Fortschritt des Kochvorganges er­ mitteln und ggf. Kochprozesse regeln. Die Steuerung 4 lei­ stet dabei über die ermittelte Temperatur der Glaskeramik- Kochfläche eine Früherkennung von Gargutverbrennungen. Für Überschreitungen ermittelter Grenztemperaturen kann es vor­ gesehen sein, daß die Steuerung 4 die Strahlungsheizungen der entsprechenden Kochstelle abschaltet.

Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind die digitale Signallauswertung, die kurze Ansprechzeit der er­ findungsgemäßen Schaltungsanordnung und der große Dynamikbe­ reich gepaart mit der Empfindlichkeit der Temperaturauswer­ tung.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zur Auswertung von Sensorsignalen, die die physikalischen Eigenschaften von Glaskeramik- Kochflächen betreffen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mittels Sensor ermittelte, temperaturabhängige, komplexe Widerstand eines sensor­ überwachten Glaskeramik-Kochfeldabschnittes als fre­ quenzbestimmende Einheit eines Frequenzgenerators ange­ ordnet ist, wobei eine Steuerung (4), die durch eine Auswerteschaltung (1) erzeugte Impulsfrequenz in eine entsprechende Glaskeramik-Kochfeldtemperatur wandelt.

2. Schaltungsanordnung zur Auswertung von Sensorsignalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fre­ quenzbestimmende Einheit der Auswerteschaltung (1) ein im wesentlichen durch den Glaskeramik-Kochfeldabschnitt vorgegebenes RC-Glied ist.

3. Schaltungsanordnung zur Auswertung von Sensorsignalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ werteschaltung (1) über einen Impulsformer (2) und ei­ nen nachfolgenden Verstärker (3) mit der Steuerung (4) verbunden ist, wobei die Steuerung (4) die Frequenz der jeweiligen digitalisierten Impulsfolge einer Glaskera­ mik-Kochfeldtemperatur zuordnet.

4. Schaltungsanordnung zur Auswertung von Sensorsignalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steue­ rung (4) über die ermittelte Temperatur Kochprozesse regelt.

5. Schaltungsanordnung zur Auswertung von Sensorsignalen nach Anspruch 1, 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) über die ermittelte Temperatur eine Früh­ erkennung von Gargutverbrennungen leistet.

6. Schaltungsanordnung zur Auswertung von Sensorsignalen nach Anspruch 1, 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (4) die ermittelte Temperatur mit gespeicher­ ten Grenztemperaturen vergleicht und ggf. die Strah­ lungsheizung an einer entsprechenden Kochstelle ab­ schaltet.

7. Schaltungsanordnung zur Auswertung von Sensorsignalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus durch aufgedampftes Gold gebildete Leiterbahnen und den von diesen eingeschlossenen Glaskeramik-Kochfeldab­ schnitten besteht, wobei der zwischen diesen Leiterbah­ nen auftretende elektrische Widerstand der Beziehung (R = K×exp. (B/T) genügt, wobei (K) eine Leiterbahn- Geometriekonstante, (B) eine Bezugstemperatur in Grad Celvin und (T) die Realtemperatur in Grad Celvin ist.