-
Technisches
Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrohaushaltsgeräte. Sie
betrifft insbesondere Elektrohaushaltsgeräte, die ein abnehmbares, bewegliches Element
in einem Sockel aufweisen, und bei denen Informationen vom beweglichen
Teil zum Sockel übertragen
werden müssen.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Lichtleiter, der die Übertragung einer
Information in optischer Form vom beweglichen Teil bis zum Sockel
für eine
Vielzahl von Stellungen vom beweglichen Element in bezug auf den
Sockel ermöglicht.
-
Die
Erfindung findet eine ganz besondere Anwendung bei sogenannten "schnurlosen" Kochern und wird
somit für
diese Anwendung näher
beschrieben aber ist keineswegs darauf beschränkt.
-
Stand der
Technik
-
Es
sind bereits die sogenannten „schnurlosen" Kocher bekannt,
die einen Sockel, der durch eine Netzschnur mit dem Netz verbunden
ist, und einen in bezug zum Sockel abnehmbaren Kessel aufweisen.
-
Der
Kessel enthält
ein Heizelement, typischerweise einen elektrischen Widerstand, der
die Erwärmung
des in dem Kessel enthaltenen Wassers ermöglicht, wenn er versorgt wird.
Die Versorgung des Heizwiderstands erfolgt über einen Stecker, der sich
am Kontaktbereich zwischen Kessel und Sockel befindet. Dieser Stecker
weist typischerweise drei Pole auf, und zwar eine Phase, einen Nullleiter
und eine Erde.
-
Um
das Aufsetzen des Kessels auf den Sockel in jeglicher Winkelstellung
zu ermöglichen,
wurde bereits vorgeschlagen, einen Stecker zu verwenden, der eine
kreisförmige
Gestaltung aufweist, wobei die drei Pole konzentrisch und in der
Mitte des Kessels angeordnet sind. Der Kessel ist somit in bezug
auf den Sockel nicht in der Drehung festgelegt und kann über 360° drehen.
Dies ermöglicht
somit dem Benutzer, den Kessel auf den Sockel aufzusetzen, ohne
auf seine Positionierung zu achten.
-
Wenn
die Heizungsregelungsvorrichtung sich innerhalb des Sockels befindet,
kann es zweckmäßig sein,
eine Information über
die Temperatur des Wassers oder des Heizelements vom Kessel und
in Richtung des Sockels zu übertragen.
Diese Information ermöglicht
es beispielsweise, das Heizen zu stoppen, wenn die Kochtemperatur
erreicht ist oder wenn das Heizelement eine solche Temperatur erreicht,
bei der es sich selbst oder seine Umgebung beschädigen kann.
-
Die
Lösung,
die darin besteht, den Stecker weiterzuentwickeln, indem einen vierten
Pol hinzugefügt
wird, der der Übertragung
eines elektrischen Signals bezüglich
der Temperatur dient, ist nicht zufriedenstellend. Das Signal, das
von der zusätzlichen Klemme übertragen
wäre, hätte nämlich eine
geringe Stärke.
Eine geringe Stärke
wäre nicht
ausreichend, um die Oxidationsschicht zu entfernen, die unvermeidlich
an den Steckern auftritt.
-
Die Übertragung
dieses Signals sollte also in der optischen Form mittels zugeordneten
Sensoren und Rezeptoren erfolgen. Um eine wirksame Übertragung
zu gewährleisten,
ist es wichtig, dass die am Kessel angeordnete Leucht- oder Infrarotdiode
und der am Sockel angeordnete Empfänger sich gegenüberstehen.
Dieser Zwang in der Ausrichtung scheint somit inkompatibel zu sein
mit der Möglichkeit,
den Topf in jeglicher Winkelstellung in bezug auf den Sockel zu
positionieren.
-
Die Übertragung
des Informationssignals durch einen in der Mitte des Kessels angeordneten Sender
wäre denkbar,
würde aber
eine wesentliche Veränderung
des vorhandenen, zuvor beschriebenen kreisförmigen Steckers erfordern,
der bereits den zentralen Bereich einnimmt.
-
Aus
dem Dokument
GB 2 324 599 ist
zudem ein Lichtleiter bekannt, der es ermöglicht, ausgehend von einer
oder zwei LED den ganzen Umfang eines Knopfs oder eines Zifferblatts
innerhalb eines Fahrzeugs zu beleuchten.
-
Das
durch die Erfindung zu lösende
Problem ist es, eine optische Übertragung
eines Signals zwischen dem beweglichen Teil des Kessels und dem Sockel
zu ermöglichen
und dabei die Möglichkeit
beizubehalten, den Kessel in einer Vielzahl von Winkelstellungen
auf den Sockel aufzusetzen.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein Elektrohaushaltsgerät mit einem Sockel und einem
beweglichen Element, das in abnehmbarer Weise auf dem Sockel angeordnet
werden kann und dabei eine Rotationsfähigkeit bezüglich des Sockels beibehält, wobei
das bewegliche Element einen elektrischen Heizwiderstand aufweist,
der von einer elektrischen Energiequelle gespeist ist, die dem Sockel über einen
Stecker zugeordnet ist, der sich in dem Kontaktbereich zwischen
dem beweglichen Element und dem Sockel befindet.
-
Ein
solches Gerät
ist dadurch gekennzeichnet, dass
- • das bewegliche
Element einen Sender einer elektromagnetischen Welle aufweist, der
ein Signal senden kann, das für
eine physikalische Größe eines Teils des beweglichen Elements repräsentativ
ist;
- • der
Sockel Folgendes aufweist:
- – einen
Lichtleiter, der eine allgemeine ringförmige Gestalt hat und folgendes
enthält:
- – eine
im Wesentlichen ebene obere Fläche,
die dazu bestimmt ist, ein einfallendes Bündel zu empfangen und einen
Teil davon innerhalb des Lichtleiters zu einem übertragenen Bündel zu
brechen;
- – eine
untere Fläche,
die im Wesentlichen parallel zur oberen Fläche ist und einen Vorsprung
aufweist, der eine zur unteren Fläche und oberen Fläche im Wesentlichen
senkrechte Ebene bildet, so dass ein Teil des übertragenen Bündels auf
der Höhe
des Vorsprungs nach außerhalb
des Lichtleiters gebrochen ist unabhängig vom Einfallpunkt des auf
der oberen Fläche
des Lichtleiters einfallenden Bündels,
- – dessen
obere Fläche
gegenüber
dem Sender liegt, der sich auf dem beweglichen Element befindet,
- – und
einen Empfänger
elektromagnetischer Wellen, der sich gegenüber dem Vorsprung des Lichtleiters
befindet.
-
Mit
anderen Worten weist das bewegliche Element einen Sender auf, der
sich unabhängig
von der Winkelstellung des beweglichen Elements bezüglich des
Sockels gegenüber
vom Lichtleiter befindet, da dieser, von oben gesehen, eine kreisförmige Geometrie
aufweist.
-
Umgekehrt
besitzt der im Sockel angeordnete Empfänger eine feste Stellung und
empfängt
einen Teil des vom Sender gesendeten und vom Lichtleiter übertragenen
Bündels.
-
In
der Praxis hat man vorteilhafterweise festgestellt, dass die Übertragung
des gesendeten Bündels
optimal ist, wenn der maximale Einfallwinkel des vom Sender gesendeten
Bündels,
der in Bezug auf eine Senkrechte bezüglich der oberen Fläche des Lichtleiters
gemessen wird, zwischen 60° und
80° beträgt.
-
In
einer besonderen Ausführungsform
kann das übertragene
Signal ein alternierendes Signal sein, dessen zyklisches Verhältnis in
Abhängigkeit
einer physikalischen Größe eines
Teils des beweglichen Elements und beispielsweise der Temperatur des
Wassers oder des Heizelements variabel ist, wenn es sich um einen
Kocher handelt.
-
Mit
anderen Worten kann das Lichtbündel oder
allgemein die elektromagnetische Welle, die das die gewünschte Information
enthaltende Signal transportiert, innerhalb des Lichtleiters an
irgendeinem Punkt der oberen Fläche
eindringen.
-
Unter
Berücksichtigung
der Lichtleitergeometrie wird der in den Lichtleiter eingedrungene
Bündel
an den verschiedenen Wänden
dieses Lichtleiters reflektiert und ist somit bis zum Vorsprung
der unteren Fläche
geleitet.
-
Somit
kann die Leuchtdiode oder ähnliche Komponente,
die das die Information repräsentierende
Bündel
sendet, eine Vielzahl von Stellungen bezüglich des Lichtleiters einnehmen.
Dieser Sender kann sich an irgendeinem Punkt der oberen Fläche des
Lichtleiters befinden, die einen im Wesentlichen kreisförmigen Kranz
bildet. Auf der unteren Fläche des
Lichtleiters, sobald der Empfänger
gegenüber dem
Vorsprung liegt, empfängt
er zwangsläufig
einen Bruchteil des innerhalb des Lichtleiters zirkulierenden Bündels, und
dies unabhängig
von dem Bereich, durch welchen der gesendeteasin den Lichtleiter
eingetreten ist.
-
Mit
anderen Worten wird ein Freiheitsgrad für die Winkelpositionierung
des Senders bezüglich
des Empfängers
beibehalten.
-
In
der Praxis nimmt die zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche gemessene
Dicke des Lichtleiters vorzugsweise entsprechend dem Umfang des
Lichtleiters zu, und sie weist eine Unstetigkeit auf der Höhe des Vorsprungs
auf. Mit anderen Worten gibt es auf der unteren Fläche des
Lichtleiters eine Unterbrechung, die insbesondere zwischen den Bereichen
maximaler und minimaler Breite gekennzeichnet ist. Diese Unterbrechung
oder der Vorsprung bildet den Bruchteil der Oberfläche der
Unterseite, durch welchen ein Teil des übertragenen Strahls aus dem
Lichtleiter heraustritt.
-
Vorteilhafterweise
kann in der Praxis die untere Fläche
des Lichtleiters eine spiralförmige
Rampe bilden, welche der Änderung
der Dicke entspricht, die zum Wegwinkel des Umfangs proportional
ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die obere Fläche
des Lichtleiters mattiert, während
die anderen Flächen
des Lichtleiters hingegen glatt sind. Somit wird das Eindringen
des gesendeten Signals innerhalb des Lichtleiters optimiert, da
das Mattieren der oberen Fläche
das Eindringen eines der einfallenden Bündel bei einem großen Wertbereich
für den Einfallwinkel
erlaubt. Zudem ermöglicht
das Glätten der
anderen Flächen
des Lichtleiters dem innerhalb des Lichtleiters übertragenen Bündel, dass
es an den Wänden
total reflektiert, die er auf seinem Weg bis zum Vorsprung trifft.
-
In
der Praxis kann die obere Fläche
des Lichtleiters vorzugsweise radiale Nuten aufweisen. Die obere
Fläche
weist somit gegenüber
des einfallenden Bündels
Bereiche auf, die verschiedene Winkel einschließen, die das Eindringen dieses
einfallenden Bündels
erleichtern.
-
In
einer besonderen Ausführungsform
sind die innere Seitenfläche
und die äußere Seitenfläche des
Lichtleiters, die die obere Fläche
und die untere Fläche
verbinden, zylindrisch.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
Die
Art, die Erfindung auszuführen
sowie die daraus resultierenden Vorteile werden mit der in den beigefügten Figuren
beschriebenen Ausführungsform
klar. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
schematische Ansicht eines mit einem erfindungsgemäßen Lichtleiter
ausgestatteten Kochers,
-
2 eine
perspektivische vereinfachte Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Lichtleiter,
-
3 eine
Draufsicht auf den Lichtleiter von 2,
-
4 eine
Seitenansicht des Lichtleiters von 2,
-
5 ein
Erläuterungsschema
der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lichtleiters, in welchen
der Lichtleiter ausgefahren gezeigt ist.
-
Art, die Erfindung auszuführen
-
Wie
bereits erwähnt,
betrifft die Erfindung einen optischen Lichtleiter, der insbesondere
in schnurlosen Kochern angewendet werden kann.
-
Ein
Beispiel eines solchen Kochers ist in 1 dargestellt.
Dieser Kocher weist einen Sockel 1 auf, auf dem ein abnehmbarer
Kessel 2 angebracht werden kann. Dieser Kessel weist einen
Griffbereich 3 auf.
-
Der
Kessel 2 weist auch einen Heizwiderstand 4 auf,
der sich in der Nähe
des Kesselbodens befindet. Dieser Heizwiderstand 4 ist
mit einem konzentrischen Stecker 5 verbunden, der sich
in dem Bereich des Kessels befindet, der gegenüber dem Sockel 1 liegt.
Dieser konzentrische Stecker 5 weist drei Pole auf, nämlich eine
Masse, eine Phase und eine Erde.
-
Dieser
Stecker 5 ermöglicht
die Versorgung des Heizwiderstands 4 über die Netzspannung. Dazu weist
der Sockel 1 eine Netzschnur 7 auf.
-
Erfindungsgemäß weist
der Sockel 1 ein elektronisches Modul 8 auf, das
die Regulierung der Versorgung des elektrischen Widerstands 4 sowie eine
Schutz funktion gewährleisten
kann. Das elektronische Modul 8 kann somit einen über einen
Kontakt 9, der in geeigneter Weise gesteuert wird, die
Versorgung des Heizwiderstands 4 gewährleisten.
-
Erfindungsgemäß ist der
Kessel 2 mit spezifischen, elektronischen Mitteln versehen,
die dazu bestimmt sind, die optische Übertragung einer Information
bezüglich
der Temperatur des Wassers (oder des Heizelementes des Kessels)
in Richtung Sockel und zu den Regulierungsmitteln 8 zu
gewährleisten.
-
Genauer
gesagt weisen die am Kessel vorhandenen elektronischen Mittel 10 in
der dargestellten Form einen optoelektronischen Bauteil 12 auf, welcher
die Übertragung
eines Infrarotsignals von der unteren Fläche des Kessels 2 zu
dem Bereich gewährleisten,
der dem Sockel 1 gegenüber
liegt.
-
Die
auf dem beweglichen Kessel angebrachten elektronischen Mittel 10 können genauer
eine Infrarotdiode 12 aufweisen, die beispielsweise durch ein
Signal mit variablem zyklischen Verhältnis gesteuert sind. Das zyklische
Verhältnis
variiert je nach dem Wert des Widerstands eines Thermistors, der
in der Nähe
des Heizelements angeordnet ist, wobei dieser Thermistor gegenüber der
Temperatur des Wassers sowie des Heizelements empfindlich ist.
-
Erfindungsgemäß ist der
Kessel 2 auf dem Sockel 1 so angebracht, dass
der Stecker 5 unabhängig
von der Winkelstellung des Kessels 2 bezüglich des
Sockels eingerastet ist.
-
Es
gibt somit keine winkelmäßige Festlegung
des Kessels bezüglich
des Sockels, was das Aufsetzen des Kessels bezüglich des Sockels erleichtert.
-
Erfindungsgemäß weist
der Sockel 1 einen besonderen Lichtleiter 20 auf,
der die Übertragung des
von der unter dem Kessel vorhandenen Infrarotdiode 12 gesendeten
Signals bis zu einem Empfänger 21 ermöglicht,
der selbst mit im Sockel 1 integrierten elektronischen
Regulierungsmittel 8 verbunden ist.
-
Genauer
ist der im Sockel 1 eingesetzten Lichtleiter 20 ist
in den 2 bis 4 dargestellt. Ein derartiger
Lichtleiter 20 weist eine im Wesentlichen ringförmige allgemeine
Geometrie auf. Seine obere Fläche 22,
die die Form eines kreisförmigen Kranzes
aufweist, ist von oberhalb des Sockels 1 sichtbar. Der
mittlere Durchmesser des Lichtleiters 20 entspricht im
Wesentlichen dem Abstand, in welchem die Infrarotdiode 12 des
Kessels zur Achse 13 dieses Kessels befindet. Mit anderen
Worten befindet sich die Infrarotdiode senkrecht zum Lichtleiter.
-
Die
unter dem Kessel liegende Infrarotdiode 12 ist so ausgerichtet,
dass das Bündel,
den sie sendet, einen gewissen, nahe 20° zur oberen Fläche 22 des
Lichtleiters betragenden Einfall aufweist. Genauer ist das von der
Infrarotdiode gesendete Bündel 15 leicht
konisch, und die Drehachse 16 des Konus bildet mit einer
Senkrechten der oberen Fläche 22 des Lichtleiters
einen Winkel, der nahe 70° ist.
Der halbe Öffnungswinkel
des Konus beträgt
etwa 15°.
Die obere Fläche
des Lichtleiters 22 ist mattiert, um Mikrorauheiten zu
bilden, die eine gute Lichtbrechung des innerhalb des Leiters einfallenden
Bündels
ermöglichen.
Diese Lichtbrechung ist noch durch das Vorhandensein von radialen
Mikronuten verbessert.
-
Der
Lichtleiter 20 weist eine im Wesentlichen zylindrische
Außen-
und Innenfläche
auf. Die in 2 dargestellte untere Fläche (25)
des Lichtleiters schmiegt sich einer spiralförmigen Rampe an. Die Dicke
des Lichtleiters, d.h. die zwischen der oberen Fläche 22 und
der unteren Fläche 25 gemessene
Dicke variiert somit schrittweise entlang des Umfangs des Lichtleiters.
-
Die
untere Fläche 25 des
Lichtleiters 20 weist eine Unstetigkeit in der Dicke auf,
die einen Vorsprung 26 bildet. Dieser Vorsprung 26 bildet
eine geneigte Ebene 27, die im Wesentlichen senkrecht zur
unteren Fläche 25 oder
zur oberen Fläche 22 ist.
-
Unter
Berücksichtigung
der Veränderung
der Dicke des Lichtleiters, sind die untere Fläche 25 und die obere
Fläche 22 nicht
genau parallel, sondern schließen
wenigstens lokal zwischen einander einen geringfügigen Winkel ein.
-
In
einem praktischen Beispiel weist der Lichtleiter genauer einen Außendurchmesser ⌀ext von 58 Millimetern und einen Innendurchmesser
von 42 Millimetern auf. Die minimale Dicke emin des
Lichtleiters auf der Höhe
des Vorsprungs 26 beträgt
10 Millimeter, und die maximale Dicke emax,
die den Vorsprung 26 berücksichtigt, beträgt 15 Millimeter.
Daraus wird abgeleitet, dass der Winkel, der von einer bezüglich der
Ebene der oberen Fläche
gemessenen Tangente zum Außenmesser
der unteren Fläche
gebildet wird, in der Größenordnung
von 2° ist.
-
Die
Außenfläche 23,
die Innenfläche 24 und die
untere Fläche 25 des
Lichtleiters 20 sind geglättet, um einen regelmäßigen Oberflächenzustand
zu sichern und um die totale Reflexion des innerhalb des Lichtleiters
zirkulierenden Bündels
zu ermöglichen.
-
Die 5 veranschaulicht
genauer einen ungefähren
Pfad von mehreren einfallenden Bündeln,
die in den Lichtleiter an seiner oberen Fläche eindringen. Wenn ein Bündel mit
einem Einfall i von beinahe 70° an
einer ersten Stelle 31 der oberen Fläche 22 des Lichtleiters
eindringt, bricht er innerhalb des Lichtleiters, um das Bündel 32 zu
bilden. Dieses Bündel 32 erreicht
dann die untere Fläche 25 des Lichtleiters.
Wenn der Einfall r dieses Bündels
an der Wand der unteren Fläche 25 groß genug
ist, reflektiert das Bündel 32 vollständig, um
das Bündel 33 zu bilden.
Wenn ein Lichtleiter aus Polykarbonat verwendet wird, dessen Brechungsindex
1,49 beträgt, muss
dieser Einfallwinkel r mehr als 42,16° betragen.
-
Später setzt
das Bündel 33 seine
Progression im Lichtleiter fort, indem er an der Außenfläche, der
Innenfläche,
der unteren Fläche
und der oberen Fläche
reflektiert.
-
Die
Effekte der totalen Reflexion treten solange auf, bis das Bündel 33 am
charakteristischen Vorsprung 26 gelangt und anschließend in
der Luft bricht, um den Empfänger 40 zu
erreichen.
-
Die 5 veranschaulicht
ein weiteres Bündel 35,
der strichpunktiert gezeigt ist und auch am Empfänger 40 gelangt, obwohl
er an einem anderen Einfallspunkt 36 in den Lichtleiter
eindringt.
-
Auf
diese Weise gelangt unabhängig
vom Einfallspunkt 31, 36 des aus der Leuchtdiode 12 hervorgehenden
Bündels
ein Bruchteil dieses Bündels auf
dem im Sockel angeordneten Empfänger 40.
In anderen Worten empfängt
der mit dem Sockel 1 fest verbundene Empfänger 40 einen
Bruchteil der ausgehend vom Kessel 2 gesendeten Lichts
unabhängig von
der Winkelstellung des Kessels 2 bezüglich des Sockels 1 und
somit der Leuchtdiode 12 bezüglich des charakteristischen
Lichtleiters 20.
-
Die
vom Kessel gesendete Information, die für die Temperatur des Wassers
oder des Heizelements repräsentativ
ist und beispielsweise als variables zyklisches Verhältnis kodiert
sein kann, gelangt zum Empfänger
und wird somit anschließend
unabhängig
von der Stellung, in welcher der Kessel auf den Sockel aufgesetzt
ist, analysiert.
-
Mit
anderen Worten erfolgen die Übertragung
der Information bezüglich
der Temperatur und das Regeln der Heizung, ohne dass der Benutzer den
Kessel in einer genauen Position auf den Sockel aufsetzen aufzusetzen
braucht.
-
Daraus
geht hervor, dass der Kocher oder allgemeiner die Elektrohaushaltsgeräte, die
einen Sockel und einen beweglichen Teil aufweisen, Regulierungsmittel
einschließe
können,
die im Sockel angeordnet sind und die mit Hilfe einer vom Kessel
gesendeten Information ohne Festlegung der Winkelstellung des Kessels
bezüglich
des Sockels funktionieren. Folglich können die elektronischen Regulierungsmittel
im Sockel angeordnet werden, der nicht hohen Temperaturen ausgesetzt
ist und für
welchen die Erfordernisse bezüglich
der Dichtheit weniger bedeutend als für den Kessel sind.
-
Selbstverständlich ist
die Beschreibung ausführlicher
für ihre
Anwendung auf schnurlose Kocher beschrieben, sie kann aber einen
Vorteil bei weiteren Elektrohaushaltsgeräten wie insbesondere Kaffeemaschinen,
Teemaschinen, Heisswachs-Epiliergeräten, Kochgeräten oder
Bügeleisen
finden.