DE68920376T2

DE68920376T2 - Induktionskochplatte mit einer Anzeigeeinrichtung für die Leistung, welche wirklich auf das Geschirr übertragen wird.

Info

Publication number: DE68920376T2
Application number: DE1989620376
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Loger; Paul Muller
Original assignee: Compagnie Europeenne pour lEquipement Menager SA
Current assignee: Compagnie Europeenne pour lEquipement Menager SA
Priority date: 1988-07-25
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2009-07-25
Also published as: ES2066011T3; DE68920376D1; EP0354151A1; FR2634615B1; EP0354151B1; FR2634615A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige der Leistung für eine Induktionskochplatte.
Die Anwendung des Erhitzens durch Induktion für das Kochen von Lebensmitteln, die sich in einem Küchenbehältnis von der Art eines Kochtopfes befinden, ist bekannt.
Ein Induktionskochgerät ist im allgemeinen gemäß des Prinzipskizze von Figur 1 aufgebaut und beinhaltet im wesentlichen in einem Gehäuse (a) eine Auflageplatte (b) in Form einer nicht-metallischen Platte, vorzugsweise aus einem glaskeramischen Material, eine Induktionsspule (c) zum Heizen, die in unmittelbarer Nähe zur Auflageplatte (b) angebracht ist und ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, welches sich in einem Kochgeschirr (h) schließt, das auf der Auflageplatte (b) steht.
Eine Anordnung elektrischer und elektronischer Bauteile bildet eine Versorgungsschaltung (d), eine Steuerschaltung (e) und eine Leistungsschaltung (f) zur Versorgung der Spule (c).
Darüber hinaus verfügt der Benutzer wie bei allen Kochgeräten mit Kochplatten oder Backröhren über ein Steuerorgan (g), zum Beispiel einen Einstellungsschieber oder -knopf, um die Leistung zu verändern.
Vorrichtungen des oben beschriebenen Typs sind bereits in den Patentanmeldungen FR 72 27 277 und FR 76 20 285 beschrieben.
In diesen Vorrichtungen wirkt der Einstellknopf auf den Strom ein, der von der Leistungsschaltung (f) auf genommen wird, also auf die Leistung, die dem Induktor zugeführt wird.
Unglücklicherweise steht die bei einer Induktionsplatte effektiv auf das Kochgeschirr übertragene Leistung weder zu der Leistung, die dem Induktor zugeführt wird, noch zu der Stellung des Einstellknopfes (g) in einem direkten Bezug. Bei gleicher Stellung des Einstellknopfes und der gleichen Leistung, die dem Induktor zugeführt wird, schwankt die an das Kochgeschirr übertragene Leistung erheblich in Abhängigkeit von :
. dem Durchmesser des Kochgeschirrs,
. der Exzentrizität der Position des Kochgeschirrs bezüglich der Induktionsspulenmitte,
. der Art des Materials des Kochgeschirrs.
Zur Veranschaulichung dieses Phänomens kann eine gleiche Stellung 7 des Einstellknopfs (g) (siehe Figur 1) 1500 W entsprechen, die effektiv auf einen gußeisernen Kochtopf übertragen werden, und 800 W, die auf einen Nirosta-Topf übertragen werden.
Darüber hinaus wird im Dokument US-A-4 438 311 eine Induktionskochplatte beschrieben, die außer einem Steuerorgan eine Vorrichtung zur Anzeige der Leistung aufweist.
Unglücklicherweise zeigt diese Vorrichtung die Leistung, die dem Induktor zugeführt wird, durch direkte Erfassung des Stromes in der Induktorschaltung an, und diese angezeigte Leistung ist ohne Bezug zu der Leistung, die tatsächlich vom Kochgeschirr auf das zu kochende Gericht übertragen wird, wie bereits ausgeführt wurde. Darüber hinaus ist das Erfassen des Stromes in diesem Teil der Installation aufgrund der hohen Intensitäts- und Frequenzwerte schwierig umzusetzen.
Der Benutzer einer Induktionskochplatte kann also nicht, wie er es mit einer anderen Kochplatte machen würde, sich auf die Anzeige des Steuerorgans oder auf eine Anzeigevorrichtung von der Art, wie sie in dem Dokument US-A-4 438 311 beschrieben ist, verlassen, um die zu dem Kochgeschirr effektiv übertragene Leistung zu erkennen, die im folgenden Text auch die zu der Last effektiv übertragene Leistung genannt wird.
Der Benutzer muß durch Herantasten lernen, die Anzeige des Steuerorgans für jedes seiner persönlichen Kochgeschirre zu korrigieren; es gibt weder ein Verfahren noch eine Vorrichtung zur angepaßten Anzeige.
Um diese Unannehmlichkeit abzustellen, beinhaltet die Induktionskochplatte gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zur Anzeige der effektiv auf die Last übertragenen Leistung. Genauer handelt es sich um eine Kochplatte, die wenigstens aufweist:
. ein Steuerorgan;
. eine elektronische Baugruppe, die eine Stromversorgungsschaltung, eine Steuerschaltung und eine Versorgungsleistungsschaltung bildet;
. einer Induktionswicklung zum Heizen eines Kochgeschirrs;
. einer Anzeigevorrichtung für Leistung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung für die Leistung Mittel enthält, um auf einer Anzeige eine Größe mit einen direkten Bezug zur vom Kochgeschirr aufgenommenen Leistung anzuzeigen.
Gemäß der bevorzugten, nachfolgend beschriebenen Ausführungsweise besteht die Anzeigevorrichtung zumindest aus :
. einem Stromerfassungsblock, dessen Eingangsignal der aus dem Netz aufgenommene Wechselstrom ist und dessen Gleich-signal am Ausgang ein direktes Abbild des Eingangssignals ist;
. eine Signalaufbereitungsanordnung, an der das Ausgangssignal des vorhergehenden Blocks anliegt und die den analogen Wert dieses Signals in ein von einer Anzeigevorrichtung verwertbares Signal umwandelt;
. eine Anzeigevorrichtung, welche die Signale von der Signalaufbereitungsanordnung empfängt.
Genauer gesagt enthält der Erfassungsblock einen Stromwandler, dessen Primärwicklung eine Stromschleife ist, die unmittelbar vor dem Eingang des Gleichrichters der Stromversorgungsschaltung angebracht ist.
Zusätzlich zu der Anzeigevorrichtung kann die Kochplatte auch einen Regelungsblock beinhalten, der die Ausgangssignale des Erfassungsblockes empfängt, um zur Steuerelektronik ein Signal zu liefern, das es erlaubt, auf das Kochgeschirr eine Leistung zu übertragen, die dem Sollwert der Steuerung entspricht.
Die Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beschreibung und der beigefügten Figuren besser verstanden:
- Figur 1 : Prinzipschema einer Kochvorrichtung nach dem Stand der Technik.
- Figur 2 : Übersicht einer elektronischen Schaltung, die eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung enthält.
- Figur 3 : Elektronischer Schaltplan, der die wesentlichen Bestandteile der Anzeigevorrichtung von Figur 2 zeigt.
Es wird zuerst auf die Figur 2 Bezug genommen, die in Übersichtsform die wesentlichen Funktionen einer elektronischen Schaltung für eine Induktionsplatte zeigt, die eine Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung enthält.
Zuallererst findet man wieder die herkömmliche Anordnung von Figur 1 mit:
- einer elektronischen Baugruppe (50), die eine Stromversorgungsschaltung (51), eine Steuerschaltung (52) und eine Leistungsschaltung (53) umfasst,
- einer Heizvorrichtung (60), die wenigstens eine Induktionswicklung (61) enthält, die unmittelbar unterhalb einer nichtmetallischen Auflage (63) angebracht ist,
- einem auf die Auflage (63) gestellten Kochgeschirr (62),
- einem Steuerorgan (40).
Das Besondere an der Schaltung liegt in dem Hinzufügen einer Anzeigevorrichtung (10,20,30), die aus einem Erfassungsblock (10), einem Signalaufbereitungsblock (20) und einer Anzeige (30) besteht; die Anzeigevorrichtung hat zur Aufgabe, auf der Anzeige (30) eine Größe anzuzeigen, die in direkter Beziehung zu der vom Kochgeschirr (62) aufgenommenen Leistung steht.
Als nicht einschränkendes Beispiel schlägt die Anmelderin eine in Figur 3 dargestellte, bevorzugte und im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Ausführungsform vor.
Der Eingang des Erfassungsblocks (10) besteht aus einer Stromschleife, die die Primärwicklung eines Stromwandlers (11) (siehe Figuren 2 und 3) bildet. Das Eingangssignal des Erfassungsblocks (10) ist also der aus dem Netz aufgenommene Strom.
Auf die Sekundärwicklung des Stromwandlers (11) folgt eine Kalibrieranordnung (12) und eine Erfassungsanordnung (13), die im wesentlichen aus einem Spannungsteiler (14), einer Diode (15) und einem Kondensator (16) besteht. Das Ausgangsignal (V) des Stromwandlers wird also zunächst kalibriert und dann erfaßt, damit ein Gleichstromausgangssignal (Vi) des Erfassungsblocks (10) erhalten wird.
Das Ausgangssignal (Vi) des Block (10) liegt am Signalaufbereitungsblock (20) an, dessen Aufgabe darin besteht, den Analogwert des Stroms in einen von der Anzeige (30) verwertbaren Wert umzuwandeln.
Im Falle einer hier nicht dargestellten Sieben-Segment- Anzeige kann der Block (20) im wesentlichen einen A/D-Wandler enthalten, der einem Sieben-Segment-Wandler zugeordnet ist.
Im Falle einer Leuchtbalken-Anzeige wie in Figur 3 kann der Block (20) einen Spannungsteiler enthalten, der einem Netz von Komparatoren und LED-Treibern (lichtemittierende Dioden) zugeordnet ist.
Vorzugsweise ist die integrierte Schaltung, die die Signalaufbereitung durchführt, von logarithmischer Art (z.B. Herstellerreferenz LM 3915), damit die Anzahl der leuchtenden Dioden eine logarithmische Funktion des Signals (Vi) ist, denn es ist nützlicher, über eine größere Anzahl von Anzeigedioden im Bereich der kleinen Leistungen zu verfügen.
In allen dargestellten Fällen können die die Funktion der Signalaufbereitung realisierenden diskreten Bauteile durch einen Mikroprozessor ersetzt werden.
Darüber hinaus kann die Schaltung eine Regelungsblock (70) beinhalten, dessen Funktion darin besteht, die Steuerelektronik mit einem Signal (Va) zu versorgen, das es ermöglicht, dem Kochgeschirr die Leistung zuzuführen, die dem von dem Steuerorgan gelieferten Sollwert entspricht, unabhängig von der Position, vom Durchmesser und von der Art des Materials des Kochgeschirrs, und das innerhalb der Grenzen der Eigenschaften der Leistungsbauteile. Wenn es die Regelung nicht schafft, die Leistung im Kochgeschirr an die Einstellung anzupassen (zum Beispiel bei zu kleinem Durchmesser), wobei die Leistungsbauteile an ihre Grenzen gelangt sind, wird die dem Kochgeschirr zugeführte Leistung reduziert. In diesem Fall beweist das Vorhandensein einer Anzeigevorrichtung (10,20,30) zur Anzeige der tatsächlich auf das Kochgeschirr übertragenen Leistung ihren ganzen Sinn.
Nach der nicht einschränkenden, bevorzugten Ausführungsform, die in Figur 3 dargestellt ist, besteht der Block (70) aus einem Komparator (71), an dessen zwei Eingängen zum einen das Gleichstromausgangssignal (Vi) des Erfassungsblocks (10), das ein Abbild der Leistung im Kochgeschirr ist, und zum anderen das Sollwertsignal (c) des Steuerorgans (40) anliegen.
Das Ausgangssignal (Va) des Komparators (71) stellt das Eingangssignal der Steuerelektronik (52) dar, die hier nicht im Detail dargestellt ist, da sie keine Besonderheit des Aufbaus aufweist.
Die elektronischen Schaltungen für Versorgung (51) und Leistung (53) sind von herkömmlicher Bauart, und die Leistungsänderungen können auf bekannte Weise durch Phasenanschnittsteuerung und/oder durch Modulation der Stromführungszeit erzielt werden.
Natürlich gibt es andere Ausführungsvarianten, die zum Beispiel in der Auswahl der Bauteile, in der Realisierung der Schaltungen der verschiedenen Funktionsblöcke (10,20,...) oder in der Abgriffstelle für das Abbild der dem Kochgeschirr zugeführten Leistung zum Tragen kommen.
Gemäß der Anmelderin besteht die beste Wahl für die Erfassung dieses Stromes in die Last darin, den Stromwandlereingang dort zu plazieren, wo der Strom die getreueste Abbildung der tatsächlich dem Kochgeschirr zugeführten Leistung darstellt, also unmittelbar vor der Versorgung (51) und hinter einem Eingangsfilter (81) und der Niederspannungsversorgung (82) der Vorrichtung.
Eine direkte Erfassung des Stromes in der Vorrichtung (60) wäre wegen der hohen Intensitäts- und Frequenzwerte in diesem Teil der Schaltung schwieriger zu realisieren und ergäbe kein Abbild der dem Kochgeschirr zugeführten Leistung.
Darüber hinaus wird nach der bevorzugten Ausführungsform von Figur 3 das Ausgangssignal (Vi) des Erfassungsblocks (10), das zur Ansteuerung der Signalaufbereitung (20) vorgesehen ist, auch für die Realisierung der Regelung benutzt, wobei der Erfassungsblock in diesem Fall zwei Rollen spielt : bei der Realisierung der Anzeige und bei der Realisierung der Regelung.
Als Variante könnte das Eingangssignal der Regelung durch einen vom Block (10) getrennten Block erfaßt werden.
Eine andere Variante bestünde noch darin, die Funktionen eines oder mehrerer der Funktionsblöcke (10, 20, 70, 52,...) durch einen Mikroprozessor zu realisieren.
Ebenso ist der Schutz nicht auf die Anzeigenart mit LED (lichtemittierenden Dioden) beschränkt, sondern es kann auch jede andere Anzeige verwendet werden, wie zum Beispiel LCD (Flüssigkristallanzeige) oder VFD (Fluoreszenzanzeige) und er ist nicht beschränkt auf Induktionsplatten, die eine einzige Heizstelle aufweisen.

Claims

1. Induktionskochplatte, die wenigstens aufweist:

- ein Steuerorgan (40);

- eine elektronische Baugruppe (50), die eine Stromversorgungsschaltung (51), eine Steuerschaltung (52) und eine Versorgungsleistungsschaltung (53) bildet;

- eine Induktionswicklung (61) zum Heizen eines Kochgeschirrs;

- eine Anzeigevorrichtung für die Ausgangsleistung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung für die Ausgangsleistung eine Anzeige (30) aufweist, die eine Größe der Ausgangsleistung in direkter Beziehung zu der vom Kochgeschirr (62) absorbierten Leistung anzeigt, und daß die Anzeigevorrichtung für die Ausgangsleistung in Reihe aus einem Erfassungsblock, der abzweigend von dem Eingang für die Stromversorgung der Kochplatte angeordnet ist, aus einer Signalaufbereitungsanordnung (20) und aus der Anzeige (30) besteht, wobei der Erfassungsblock (10) einen Stromwandler (11) enthält, dessen Primärwicklung eine Schleife des Netzstroms (i) ist, die unmittelbar vor dem Eingang des Gleichrichters einer Stromversorgungsschaltung (51) angeordnet ist, und an dessen Sekundärwicklung eine Kalibrier- (12) und Detektoranordnung (13) angeschlossen ist, die das Ausgangssignal (V) des Stromwandlers in ein Gleichsignal (Vi) umwandelt, das dem Eingang der Signalaufbereitungsanordnung (20) zugeführt wird, um die von dem Kochgeschirr (62) effektiv absorbierte Leistung anzuzeigen.

2. Induktionskochplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrier- und Detektoranordnung hauptsächlich aus einem Spannungsteiler (14), einer Diode (15) und einem Kondensator (16) gebildet ist.

3. Induktionskochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Regelanordnung (70) enthält, die die effektiv zu dem Kochgeschirr übertragene Leistung dem Sollwert des Steuerorgans (40) nachregelt.

4. Induktionskochplatte nach den Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelanordnung (70) direkt das am Ausgang des Erfassungsblocks (10) gelieferte Gleichsignal (Vi) zugeführt wird.

5. Induktionskochplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelanordnung (70) aus einem Komparator besteht, an dessen Eingänge das Signal (Vi) und das Sollwertsignal (c) des Steuerorgans angelegt werden und dessen Ausgangssignal (Va) der Steuerelektronik zugeführt wird.

6. Induktionskochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige (30) eine Anzeige des Typs mit Elektrolumineszenzdioden ist und daß die Signalaufbereitungsanordnung (20) einen Umsetzer-Treiber vom logarithmischen Typ enthält.

7. Induktionskochplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige (30) eine Anzeige des Typs mit Flüssigkristallen ist und daß die Signalaufbereitungsanordnung (20) einen Umsetzer-Treiber vom logarithmischen Typ enthält.

8. Induktionskochplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige (30) eine Anzeige vom Fluoreszenztyp ist und daß die Signalaufbereitungsanordnung (20) einen Umsetzer-Treiber vom logarithmischen Typ enthält.

9. Induktionskochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion wenigstens eines der Funktionsblöcke (10, 20, 70, 52...) durch einen Mikroprozessor realisiert ist.