EP2153698B1 - Control method for a hob and hob for carrying out said method - Google Patents

Abstract

A method and cooktop include a cooktop panel, a cooking zone, and an induction heating device disposed below the cooktop panel. First, second and third heat sensor units are disposed beneath the cooktop panel in a region of a measuring spot. The first heat sensor unit is configured to measure heat flow from substantially only the cooktop panel. The second and third heat sensor units are configured to measure heat flow from the cooktop panel and a cooking utensil disposed thereon. A light source is provided for measuring an emissivity of the bottom of the cooking utensil. An auxiliary heater heats the region of the measuring spot. An electrical control system calculates a ratio from signals of the second and third heat sensor units and determines an actual temperature of the bottom of the cooking utensil from the ratio by using a temperature of a lower surface of the cooktop panel measured by the first sensor unit and a value of the emissivity of the cooking utensil bottom.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kochfeldsteuerung, mit einer Kochfeldplatte, insbesondere aus Glaskeramik, mit wenigstens einer Kochzone, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten Induktions-Heizeinrichtung beheizbar ist, mit einer elektrischen Steuerung mit Verarbeitungseinheit und Speicher und mit unterhalb der Kochfeldplatte im Bereich eines zur Umgebung hin begrenzten Messfleckes angeordneten Wärmesensoreinheiten, wobei mit der ersten Wärmesensoreinheit im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone allein von der Kochfeldplatte und mit der zweiten und dritten Wärmesensoreinheit im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone von der Kochfeldplatte und einem darauf abgestellten Kochgeschirr nach unten ausgehender Wärmestrom detektiert wird, sowie mit einer Lichtquelle zur Durchführung einer Reflexionsmessung über wenigstens einen Wärmesensor zur Bestimmung des Emissionsgrades ε_Kochgeschirr des Kochgeschirrbodens eines auf der Kochfeldplatte abgestellten Kochgeschirrs sowie ein Kochfeld zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for hob control, with a hob plate, in particular of glass ceramic, with at least one cooking zone, which is heated by means of an arranged in the installed position of the hob below the hob induction heating device with an electrical control unit with processing and memory and with below the cooking field plate in the region of a limited to the surroundings measuring spot arranged heat sensor units, wherein the first heat sensor unit substantially in the cooking zone alone of the hob plate and with the second and third heat sensor unit substantially in the cooking zone of the hob plate and a parked thereon Cookware downgoing outgoing heat flow is detected, as well as with a light source for performing a reflectance measurement via at least one heat sensor for determining the emissivity ε _{cookware of} the cookware tray on the stove top off cookware and a hob for performing the method.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2004 002 058 B3 bekannt. Das bekannte Verfahren steuert einen Kochprozess bei einem Kochfeld, mit einer Kochfeldplatte, insbesondere aus Glaskeramik, die senkrecht zu deren Hauptausdehnungsrichtungen eine durch eine flächige Ober- und Unterseite begrenzte Materialstärke s aufweist, mit wenigstens einer Kochzone, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten Heizeinrichtung beheizbar ist, mit einer elektrischen Steuerung zur Steuerung der Heizleistung der Heizeinrichtung und mit unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten Wärmesensoreinheiten.Such a method is for example from the DE 10 2004 002 058 B3 known. The known method controls a cooking process in a hob, with a hob plate, in particular glass ceramic, which has perpendicular to their Hauptausdehnungsrichtungen limited by a flat top and bottom material thickness s, with at least one cooking zone, by means of a in the installation position of the hob below the cooktop panel arranged heating device is heated, with an electrical control for controlling the heating power of the heater and arranged below the cooktop plate heat sensor units.

Um die Heizleistung der Heizeinrichtung unter Berücksichtigung des Einflusses eines auf die Kochzone abgestellten Kochgeschirrs regeln zu können, schlägt das bekannte Verfahren vor, dass mit der ersten Wärmesensoreinheit im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone allein von der Kochfeldplatte und mit der zweiten und dritten Wärmesensoreinheit im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone von der Kochfeldplatte und einem darauf abgestellten Kochgeschirr nach unten ausgehender Wärmestrom detektiert wird. Die Wärmesensoreinheiten sind auf der Unterseite der Kochfeldplatte im Bereich eines begrenzten Messfleckes angeordnet, der zur Umgebung beispielsweise durch einen Messschacht bzw. Hohlleiter begrenzt ist. In Abhängigkeit der Ausgangssignale der Wärmesensoreinheiten wird die Kochgeschirrbodentemperatur T_Kochgeschirr ermittelt und in der elektrischen Steuerungseinrichtung mit Verarbeitungseinheit und Speicher zur Steuerung bzw. Regelung der Heizleistung der Heizeinrichtung ausgewertet.In order to be able to regulate the heating power of the heating device, taking into account the influence of a cookware placed on the cooking zone, the known method proposes that with the first heat sensor unit essentially one in the region of the cooking zone alone of the hob plate and with the second and third heat sensor unit substantially a in the range of the cooking zone from the cooktop plate and a cookware set down therefrom outgoing heat flow is detected. The heat sensor units are arranged on the underside of the hob plate in the region of a limited measuring spot, which is limited to the environment, for example by a measuring shaft or waveguide. Depending on the output signals of the heat sensor units, the cookware bottom temperature T _{cookware is} determined and evaluated in the electrical control device with processing unit and memory for controlling or regulating the heating power of the heater.

Gemäß dem bekannten Verfahren ist es nicht unbedingt erforderlich, hierfür den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens ε_Kochgeschirr zu kennen. Die Berücksichtigung des Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens würde jedoch zu einem genaueren Messergebnis der Kochgeschirrbodentemperatur T_Kochgeschirr führen. In der DE 10 2004 002 058 B3 wird zur Bestimmung von ε_Kochgeschirr deshalb vorgeschlagen, eine Reflexionsmessung durchzuführen. Dieses Verfahren führt zu genaueren Messergebnissen zur Bestimmung der Kochgeschirrbodentemperatur, wenn der Transmissionskoeffizient der Kochfeldplatte bekannt ist und konstant bleibt. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Kochfeldplatte ist jedoch der Transmissionskoeffizient der Kochfeldplatte durch Verschmutzung veränderbar. Bei einer verschmutzten Kochfeldplatte ist die Transmission verringert, was zu einer fehlerhaften Bestimmung von ε_Kochgeschirr führt. Damit wird auch das Messergebnis der Kochgeschirrbodentemperatur verfälscht.According to the known method, it is not absolutely necessary for this purpose to know the emissivity of the cooking utensil ε _cookware . However, considering the emissivity of the cookware tray would result in a more accurate measurement of the cookware tray temperature T _cookware . In the DE 10 2004 002 058 B3 Therefore, it is proposed for the determination of ε _cookware, to perform a reflection measurement. This method leads to more accurate measurement results for determining the bottom of the cooking pot when the transmission coefficient of the hot plate is known and remains constant. In the intended use of the hob plate, however, the transmission coefficient of the hob plate is changed by contamination. In a soiled hob plate, the transmission is reduced, which leads to a faulty determination of ε _cookware . This also falsifies the measurement result of the cookware bottom temperature.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem ein Verfahren zur Kochfeldsteuerung anzugeben, bei dem die Kochgeschirrtemperatur unter Berücksichtigung des Einflusses des Emissionsgrades des Kochgeschirrs und des Transmissionsgrades der Kochfeldplatte möglichst exakt ermittelbar und für die Kochfeldsteuerung hinsichtlich der Steuerung der Leistung der Induktionsbeheizung auszuwerten ist.The invention thus presents the problem of providing a method for hob control in which the cookware temperature, taking into account the influence of the emissivity of the cookware and the transmittance of the hob plate is determined as accurately as possible and evaluated for the hob control in terms of controlling the power of the induction heating.

Der Erfindung stellt sich darüber hinaus das Problem ein Kochfeld zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.The invention also raises the problem of providing a hob for carrying out the method according to the invention.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Kochfeld mit den Merkmalen des Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.According to the invention, this problem is solved by a method having the features of patent claim 1 and a hob with the features of claim 2. Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the following subclaims.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere in der verbesserten Genauigkeit der Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld. Dies wird durch eine verbesserte Genauigkeit der Bestimmung der an dem Kochgeschirrboden und damit dem Kochgeschirr tatsächlich vorhandenen Temperatur T_Kochgeschirr unter Berücksichtigung des Einflusses des Emissionsgrades des Kochgeschirrs sowie des durch Verunreinigungen der Kochfeldplatte veränderten Transmissionskoeffizienten erreicht.The achievable with the present invention consist in particular in the improved accuracy of the control of a cooking process in a hob. This is achieved by an improved accuracy of the determination of the actual on the cooker bottom and thus the cookware temperature T _cookware , taking into account the influence of the emissivity of the cookware and the modified by contamination of the cooktop plate transmission coefficient.

Der Emissionsgrad des Kochgeschirrs wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise messtechnisch über die zweite Wärmesensoreinheit mittels einer Reflexionsmessung des von einer Lichtquelle ausgehenden und gegen den Kochgeschirrboden gerichteten Lichtstrahls erfasst. Grundsätzlich ist es auch möglich, hierzu eine weitere Wärmesensoreinheit zu verwenden.
Es ist ebenfallsmöglich, den Emissionsgrad des Kochgeschirrs bzw. des Kochgeschirrbodens ε_Kochgeschirr vorzugeben und dabei auf einen üblichen Mittelwert, beispielsweise ε_Kochgeschirr= 0,5, festzulegen und als Speicherwert in der Steuerung zu hinterlegen.The emissivity of the cookware for carrying out the method according to the invention is preferably detected metrologically via the second heat sensor unit by means of a reflection measurement of the light beam emanating from a light source and directed against the cookware bottom. In principle, it is also possible to use a further heat sensor unit for this purpose.
It is also possible to determine the emissivity of the cookware or cookware tray ε specify _{cooking utensils} and thereby to a usual average, for example ε _cookware = 0.5, set and deposit as a memory value in the controller.

Der Transmissionskoeffizient der Kochfeldplatte ist als Wert bekannt und in der Steuerung als Speicherwert hinterlegt. Der Einfluss einer evtl. durch Verschmutzung der Kochfeldplatte herbeigeführten Veränderung des Transmissionskoeffizienten wird durch die oben beschriebene Reflexionsmessung und Bestimmung des Emissionsgrades des Kochgeschirrs bzw. des Kochgeschirrbodens ε_Kochgeschirr ebenfalls berücksichtigt.The transmission coefficient of the hob plate is known as a value and stored in the controller as a memory value. The influence of a possibly caused by contamination of the cooktop plate change in the transmission coefficient is also taken into account by the above-described reflection measurement and determination of the emissivity of the cookware or the cooking utensils ε _cookware .

Die Kochgeschirrbodentemperatur T_Kochgeschirr wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während der Garphase aus dem Verhältniswert der beiden Ausgangssignale der zweiten und der dritten Wärmesensoreinheit sowie einem Korrekturwert aus dem Ausgangssignal der ersten Wärmesensoreinheit ermittelt.The cookware bottom temperature T _cookware is determined in the inventive method during the cooking phase from the ratio of the two output signals of the second and the third heat sensor unit and a correction value from the output of the first heat sensor unit.

Grundsätzlich sind die Wärmesensoreinheiten nach Art, Anordnung und Messbereich in weiten geeigneten Grenzen wählbar. Deshalb ist es möglich, dass mit der ersten Wärmesensoreinheit beispielsweise nur der mittels Wärmeleitung von der Kochfeldplatte nach unten ausgehende Teil des Wärmestroms, beispielsweise mittels eines Berührungs-Temperaturfühlers, erfasst wird. Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass die Wärmesensoreinheiten, insbesondere die zweite und dritte Wärmesensoreinheit, als ein Pyrometer ausgebildet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zweite und dritte Wärmesensoreinheit als Baueinheit zu einem einzigen Verhältnispyrometer zusammengefasst sind.Basically, the heat sensor units on the type, arrangement and measuring range can be selected within wide suitable limits. Therefore, it is possible that with the first heat sensor unit, for example, only the part of the heat flow emanating from the cooktop plate by means of heat conduction, for example by means of a touch temperature sensor, is detected. Advantageously, it is provided that the heat sensor units, in particular the second and third heat sensor unit, are designed as a pyrometer. It when the second and third heat sensor unit are combined as a unit to a single ratio pyrometer is particularly advantageous.

Eine hohe Messgenauigkeit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, dass die Kochfeldplatte im Bereich des Messflecks mittels der Zusatzheizung aufgeheizt wird und durch die über die erste Wärmesensoreinheit gemessene Temperatur auf T_Soll regelbar ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Temperatur der Kochfeldplatte im Bereich des Messflecks etwa auf T_Soll gehalten wird. Der Wert für T_Soll entspricht einem angenommenen Wert für die Temperatur des Kochgeschirrs bzw. der Kochzone, der nach der Aufheizphase erreicht werden soll. Der Messfleck ist vorzugsweise im Zentrum der Kochzone vorgesehen. Eine dezentrale Anordnung des Messfecks, z.B. im Randbereich der Kochzone, ist ebenfalls möglich.A high measuring accuracy is achieved in the method according to the invention in that the hob plate is heated in the region of the measuring spot by means of the additional heater and can be controlled by the temperature measured via the first heat sensor unit to T _target . In this way, it is ensured that the temperature of the hob plate in the region of the measuring spot is kept at about T _Soll . The value for T _target corresponds to an assumed value for the temperature of the cookware or the cooking zone to be reached after the heating phase. The measuring spot is preferably provided in the center of the cooking zone. A decentralized arrangement of the measuring corner, eg in the edge area of the cooking zone, is also possible.

Die Zusatzheizung zur direkten Beheizung der Kochfeldplatte ist im Bereich des Messflecks in wärmeleitendem Kontakt mit deren Unterseite an dem Kochfeld angeordnet ist. Hierdurch ist der Wärmeübergang von der Zusatzheizung zu der Kochfeldplatte verbessert, so dass die Aufheizphase durch die Aufheizung der Kochfeldplatte im Bereich des Messflecks auf T_Soll nicht in ungewünschter Weise verlängert wird.The additional heater for direct heating of the hob plate is arranged in the region of the measuring spot in heat-conducting contact with the underside of the hob. As a result, the heat transfer from the auxiliary heater to the hob plate is improved, so that the heating phase is not extended by the heating of the hob plate in the region of the measuring spot on T _target in an undesirable manner.

Im Bereich des Messflecks begrenzt ein Wellenleiter, insbesondere Hohlleiter, den Strahlenweg zwischen der Kochfeldplatte und den als Pyrometer ausgebildeten Wärmesensoreinheiten zur Umgebung hin. Auf diese Weise ist zum einen sichergestellt, dass die von der Kochfeldplatte und dem Kochgeschirr abgestrahlte Wärmestrahlung weitgehend verlustfrei zu den Wärmesensoreinheiten gelangt. Zum anderen wird Störstrahlung aus der Umgebung weitgehend abgeschirmt, so dass die Messergebnisse dadurch nicht in ungewünschter Weise beeinflusst werden.In the region of the measuring spot, a waveguide, in particular a waveguide, delimits the beam path between the hob plate and the heat sensor units designed as pyrometers to the environment. In this way, on the one hand, it is ensured that the heat radiation radiated from the hob plate and the cookware passes largely loss-free to the heat sensor units. On the other hand, interference radiation from the environment is largely shielded, so that the measurement results are not affected in an undesirable manner.

Eine andere vorteilhafte und zu der vorgenannten Ausführungsform alternative Weiterbildung sieht vor, dass eine reflektierende Halbschale, insbesondere Ulbrichtkugel, den Strahlenweg zwischen der Kochfeldplatte und den als Pyrometer ausgebildeten Wärmesensoreinheiten zur Umgebung hin begrenzt, wobei die reflektierende Halbschale Durchbrüche für die vorgenannten Wärmesensoreinheiten aufweist. Im Vergleich zu der vorgenannten Ausführungsform ist die Mehrfachreflexion der von der Kochfeldplatte und dem Kochgeschirrboden in Richtung der vorgenannten Wärmesensoreinheiten ausgestrahlten Wärmestrahlung weiter erhöht, so dass die Eingangssignale der Wärmesensoreinheiten verstärkt werden, was zu einer verbesserten Signalqualität führt.Another advantageous alternative to the aforementioned embodiment provides that a reflective half shell, in particular integrating sphere, limits the beam path between the hob plate and the heat sensor units designed as a pyrometer to the environment, wherein the reflective half shell has openings for the aforementioned heat sensor units. Compared with the aforementioned embodiment, the multiple reflection of the heat radiation radiated from the cooking plate and the cookware bottom in the direction of the aforementioned heat sensor units is further increased, so that the input signals of the heat sensor units are amplified, resulting in an improved signal quality.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Figur 1

ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kochfelds in einer Seitenansicht,

Figur 2

ein Diagramm, das den Transmissiongrad T_KF-PI einer Kochfeldplatte des Koch- felds aus Fig. 1 in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung zeigt,

Figur 3

ein Diagramm, das die Korrelation zwischen der berechneten und der tatsäch- lichen Kochgeschirrbodentemperatur T_KG zeigt,

Figur 4

ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kochfelds in ähn- licher Darstellung wie in Fig. 1.

An embodiment of the invention is shown purely schematically in the drawings and will be described in more detail below. It shows

FIG. 1

A first embodiment of a cooking hob according to the invention in a side view,

FIG. 2

a diagram that the degree of transmission T _{KF-PI of} a cooktop plate of the hob off Fig. 1 as a function of the wavelength λ of the electromagnetic radiation,

FIG. 3

a diagram showing the correlation between the calculated and the actual cookware bottom temperature T _KG ,

FIG. 4

A second embodiment of a hob according to the invention in a similar representation as in Fig. 1 ,

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kochfelds. Das Kochfeld weist eine als Glaskeramikplatte ausgebildete Kochfeldplatte 1 auf, mit einer senkrecht zu deren Hauptausdehnungsrichtungen durch eine flächige Ober- und Unterseite 1.1 und 1.2 begrenzte Materialstärke s, mit wenigstens einer Kochzone 2, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeldplatte 1 angeordneten Induktions-Heizeinrichtung 3 beheizbar ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Kochfeld mit insgesamt vier Kochzonen 2, von denen in der Zeichnung lediglich eine einzige Kochzone 2 dargestellt und erläutert ist. Die nachfolgenden Ausführungen gelten jedoch gleichermaßen für die übrigen, nicht dargestellten Kochzonen 2 des Kochfelds. Unterhalb der Kochfeldplatte 1 ist eine Sensorbaueinheit 4 angeordnet, die eine erste, zweite und dritte Wärmesensoreinheit 4.1, 4.2, 4.3 umfasst, wobei die drei Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 hier jeweils als Pyrometer ausgebildet sind. Die zweite und die dritte Wärmesensoreinheit 4.2, 4.3 bilden zusammen ein an sich bekanntes Quotientenpyrometer. Die Sensorbaueinheit 4 ist vorzugsweise im Zentrum der Kochzone 2 unterhalb der Kochfeldplatte 1 angeordnet. Dieser Bereich wird als Messfleck 5 bezeichnet. Eine dezentrale Anordnung der Sensorbaueinheit 4 bzw. des Messfecks, z.B. im Randbereich der Kochzone, ist ebenfalls möglich. Fig. 1 shows an embodiment of a hob according to the invention. The cooktop has a hob plate 1 formed as a glass ceramic plate, with a perpendicular to the Hauptausdehnungsrichtungen by a flat top and bottom 1.1 and 1.2 limited material thickness s, with at least one cooking zone 2, arranged by means of a in the installed position of the hob below the hob plate 1 Induction heater 3 is heated. In the present embodiment, it is a hob with a total of four cooking zones 2, of which only a single cooking zone 2 is shown and explained in the drawing. However, the following explanations apply equally to the other, not shown cooking zones 2 of the hob. Below the hob plate 1 is a Sensor assembly 4 arranged, which comprises a first, second and third heat sensor unit 4.1, 4.2, 4.3, wherein the three heat sensor units 4.1 to 4.3 are each formed here as a pyrometer. The second and the third heat sensor unit 4.2, 4.3 together form a known per se quotient pyrometer. The sensor assembly 4 is preferably arranged in the center of the cooking zone 2 below the hob plate 1. This area is referred to as a measuring spot 5. A decentralized arrangement of the sensor module 4 or the measuring corner, for example in the edge region of the cooking zone, is likewise possible.

Die erste Wärmesensoreinheit 4.1 ist zur Messung des im Bereich der Kochzone 2 im Wesentlichen allein von der Kochfeldplatte 1 nach unten ausgehenden Wärmestroms ausgebildet, während die zweite und dritte Wärmesensoreinheit 4.2, 4.3 jeweils zur Messung des im Bereich der Kochzone 2 im Wesentlichen von der Kochfeldplatte 1 und von einem darauf abgestellten Kochgeschirr 6 nach unten ausgehenden Wärmestroms ausgebildet sind, was nachfolgend näher erläutert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Messbereich der ersten Wärmesensoreinheit 4.1 auf die Messung von Wärmestrahlung in einem ersten Wellenlängenbereich x, hier etwa 5 bis etwa 6 µm, begrenzt. Der Messbereich der zweiten und der dritten Wärmesensoreinheit 4.2, 4.3 ist auf die Messung von Wärmestrahlung in einem zweiten und einem dritten Wellenlängenbereich y und z, hier etwa 3 µm bis etwa 3,6 µm und etwa 3,7 µm bis etwa 4,2 µm, begrenzt. Für die Funktion des Quotientenpyrometers mit den Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3 ist es wichtig, dass sich der zweite und der dritte Wellenlängenbereich y und z voneinander unterscheiden und gleichzeitig nah beieinander liegen. Ferner sollten die beiden Wellenlängenbereiche y und z derart groß gewählt werden, dass die Eingangssignale der Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3 für die weitere Verarbeitung genügend groß sind. Deshalb decken beide Wellenlängenbereiche y und z nicht nur Wellenlängen ab, für die der Transmissionsgrad der Kochfeldplatte 1 möglichst groß ist, was aus der nachfolgend noch näher erläuterten Fig. 2 deutlich erkennbar ist.The first heat sensor unit 4.1 is designed to measure the heat flow going down essentially from the cooktop plate 1 in the region of the cooking zone 2, while the second and third heat sensor units 4.2, 4.3 each measure essentially the cooktop plate 1 in the region of the cooking zone 2 and are formed by a turned-off cookware 6 downgoing outgoing heat flow, which will be explained in more detail below. In this exemplary embodiment, the measuring range of the first thermal sensor unit 4.1 is limited to the measurement of thermal radiation in a first wavelength range x, here about 5 to about 6 μm. The measuring range of the second and the third heat sensor unit 4.2, 4.3 is the measurement of heat radiation in a second and a third wavelength range y and z, here about 3 microns to about 3.6 microns and about 3.7 microns to about 4.2 microns , limited. For the function of the quotient pyrometer with the heat sensor units 4.2 and 4.3, it is important that the second and the third wavelength range y and z differ from each other and at the same time are close to each other. Furthermore, the two wavelength ranges y and z should be chosen so large that the input signals of the heat sensor units 4.2 and 4.3 are sufficiently large for further processing. Therefore, both wavelength ranges y and z not only cover wavelengths for which the transmittance of the cooktop panel 1 is as large as possible, which will be explained in more detail below Fig. 2 is clearly visible.

Wird abweichend von dem vorgenannten Ausführungsbeispiel eine bezüglich des Transmissionsgrads inhomogene Kochfeldplatte 1 verwendet, ist es ausreichend, dass die Kochfeldplatte 1 im Bereich der Kochzone 2 wenigstens in dem Erfassungsbereich der ersten Wärmesensoreinheit 4.1 einen möglichst geringen und in dem Erfassungsbereich der zweiten und dritten Wärmesensoreinheit 4.2, 4.3 einen möglichst hohen Transmissionsgrad für Wärmestrahlung aufweist.If, in contrast to the aforementioned embodiment, a cooking field plate 1 inhomogeneous with respect to the transmittance is used, it is sufficient that the cooking field plate 1 in the region of the cooking zone 2 at least in the detection range of the first heat sensor unit 4.1 as low as possible and in the detection range of the second and third heat sensor unit 4.2, 4.3 has the highest possible degree of transmission for heat radiation.

Die Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 der Sensorbaueinheit 4 und die Induktions-Heizeinrichtung 3 sind mit einer elektrischen Steuerung 7, die eine Verarbeitungseinheit 7.1 und einen Speicher 7.2 aufweist, in Signalübertragungsverbindung. Die Signalübertragungsverbindung ist in Fig. 1 durch einen gestrichelten Doppelpfeil 8 symbolisiert.The heat sensor units 4.1 to 4.3 of the sensor assembly 4 and the induction heater 3 are connected to an electrical control 7, the processing unit 7.1 and has a memory 7.2, in signal transmission connection. The signal transmission connection is in Fig. 1 symbolized by a dashed double arrow 8.

Um die Heizleistung der Heizeinrichtung 3 des erfindungsgemäßen Kochfelds möglichst genau steuern oder regeln zu können, ist es erforderlich, die Temperatur des auf der Kochzone 2 abgestellten Kochgeschirrs 6 zu ermitteln, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Da die Wärmestrahlung des Kochgeschirrbodens 6.1 jedoch auch von dessen Emissionsgrad ε_Kochgeschirr abhängig ist, ist es deshalb ebenfalls erforderlich, den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 ε_Kochgeschirr vorzugeben und in dem Speicher 7.2 abzuspeichern oder während des Kochvorgangs zu messen und für eine Verarbeitung in der Verarbeitungseinheit 7.1 zur Verfügung zu stellen. Grundsätzlich ist es möglich, hierzu eine weitere Wärmesensoreinheit zu verwenden. Alternativ wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hierfür die zweite Wärmesensoreinheit 4.2 verwendet. Das erfindungsgemäße Kochfeld weist zu diesem Zweck ferner eine Lichtquelle 9 auf. Die Bestimmung des Emissionsgrades ε_Kochgeschirr des auf der Kochzone 2 abgestellten Kochgeschirrs 6 bzw. Kochgeschirrbodens 6.1 erfolgt vorzugsweise mittels einer Reflexionsmessung.In order to control or regulate the heating power of the heating device 3 of the hob according to the invention as accurately as possible, it is necessary to determine the temperature of the stopped on the cooking zone 2 cookware 6, which will be explained in more detail below. However, since the thermal radiation of the cookware tray 6.1 is also dependent on its emissivity ε _cookware , it is therefore also necessary to specify the emissivity of the cooking utensil 6.1 ε _cookware and store in the memory 7.2 or measure during the cooking process and for processing in the processing unit 7.1 to provide. In principle, it is possible to use a further heat sensor unit for this purpose. Alternatively, in the present embodiment, the second heat sensor unit 4.2 is used for this purpose. The hob according to the invention also has a light source 9 for this purpose. The determination of the emissivity ε _{cooking utensil} of the parked on the cooking zone 2 cookware 6 or cookware base 6.1 is preferably carried out by means of a reflection measurement.

Um den Einfluss von direkter und indirekter Störstrahlung auf die Ausgangssignale der Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 zu verringern und gleichzeitig die an die Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 abgestrahlte Wärmestrahlung mittels Mehrfachreflexion zu verstärken, weist das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kochfelds einen von innen mit einer die Wärmestrahlung reflektierenden Beschichtung, beispielsweise einer Goldschicht, verspiegelten und als Hohlleiter ausgebildeten Wellenleiter 10 auf. Der Wellenleiter 10 (Hohlleiter) begrenzt den Strahlengang zwischen der Kochfeldplatte 1 und den als Pyrometer ausgebildeten Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 zur Umgebung hin. Die von der Kochfeldplatte 1 und dem Kochgeschirr 6 abgestrahlte Wärmestrahlung ist in Fig. 1 durch Pfeile symbolisiert. Es handelt sich dabei lediglich um eine symbolische Darstellung, da der tatsächliche Strahlengang aufgrund der auftretenden Mehrfachreflexion viel komplexer ist.In order to reduce the influence of direct and indirect interfering radiation on the output signals of the heat sensor units 4.1 to 4.3 and at the same time to amplify the radiated heat to the heat sensor units 4.1 to 4.3 by means of multiple reflection, the first embodiment of the hob according to the invention has a from the inside with a heat radiation reflecting coating , For example, a gold layer, mirrored and designed as a waveguide waveguide 10. The waveguide 10 (waveguide) delimits the beam path between the hob plate 1 and the pyrometer-designed heat sensor units 4.1 to 4.3 to the environment. The radiated from the hob plate 1 and the cookware 6 heat radiation is in Fig. 1 symbolized by arrows. It is only a symbolic representation, because the actual beam path is much more complex due to the multiple reflection occurring.

Im Bereich des Messfleckes 5 ist eine Zusatzheizung 11, z.B. ein Widerstandsheizkörper, angeordnet. Die Zusatzheizung 11 ist zwecks wärmeleitenden Kontakts mit der Kochfeldplatte 1 direkt an deren Unterseite 1.2 angeordnet. Auf diese Weise ist die direkte Beheizung der Kochfeldplatte 1 im Bereich des Messfleckes 5 durch die Zusatzheizung 11 besonders effektiv gestaltet. Zur Regelung der Zusatzheizung 11 ist diese mit der elektrischen Steuerung 7 ebenfalls signalübertragend verbunden. Die Zusatzheizung 11 kann ais ringförmig ausgebildetes Bauelement den Bereich des Messfleckes 5 umschließen (siehe Figur 1). Es ist auch möglich, die Zusatzheizung innerhalb des Messfleckes 5 anzuordnen (nicht dargestellt).In the area of the measuring spot 5, an additional heater 11, for example a resistance heater, is arranged. The additional heater 11 is arranged for the purpose of heat-conducting contact with the hob plate 1 directly to the bottom 1.2. In this way, the direct heating of the hob plate 1 in the region of the measuring spot 5 is made particularly effective by the additional heater 11. To control the additional heater 11, this is also signal-transmitting connected to the electrical control 7. The additional heater 11 can surround the area of the measuring spot 5 as a ring-shaped component (see FIG FIG. 1 ). It is also possible to arrange the additional heating within the measuring spot 5 (not shown).

In Fig. 2 ist ein Diagramm dargestellt, dass den Transmissionsgrad T_{Kochfeldplatte}, abgekürzt T_KF-PI, eines erfindungsgemäßen Kochfelds in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung am Beispiel der als Glaskeramikplatte ausgebildeten Kochfeldplatte 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zeigt. Wie bereits anhand von Fig. 1 erläutert, sind die Messbereiche der Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 auf den Transmissionsgrad T_{Kochfeldplatte} der für das erfindungsgemäße Kochfeld verwendeten Kochfeldplatte 1 derart abgestimmt, dass der Messbereich der ersten Wärmesensoreinheit 4.1 auf einen ersten Wellenlängenbereich x begrenzt ist, für den die Kochfeldplatte 1 einen Transmissionsgrad von weniger als 20 %, insbesondere annähernd 0% ist. Der Messbereich der zweiten und dritten Wärmesensoreinheit 4.2, 4.3 ist auf einen zweiten und dritten Wellenlängenbereich y und z begrenzt, für den die Kochfeldplatte 1 einen möglichst hohen Transmissionsgrad T_{Kochfeldplatte} aufweist und gleichzeitig die bereits oben erläuterten Bedingungen für den Einsatz eines Quotientenpyrometers erfüllt sind.In Fig. 2 a diagram is shown which shows the transmittance T _{hob plate} , abbreviated T _KF-PI , a cooking surface according to the invention as a function of the wavelength λ of the electromagnetic radiation using the example of designed as a glass ceramic hob plate 1 of the present embodiment. As already on the basis of Fig. 1 1, the measuring ranges of the heat sensor units 4.1 to 4.3 are adjusted to the degree of transmission T _cooktop plate of the cooktop panel 1 used for the _{cooktop according} to the invention such that the measuring range of the first heat sensor unit 4.1 is limited to a first wavelength range x for which the cooktop panel 1 has a transmittance of less than 20%, in particular approximately 0%. The measuring range of the second and third heat sensor unit 4.2, 4.3 is limited to a second and third wavelength range y and z, for which the _hob plate 1 as high a degree of transmission T _Hob plate has and at the same time the conditions already explained above for the use of a quotient pyrometer are met.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert:

• In der Verarbeitungseinheit 7.1 wird auf an sich bekannte Weise aus den Ausgangssignalen der beiden Wärmesensoreinheiten 4.2, 4.3 fortlaufend oder in vorher festgelegten zeitlichen Abständen ein Verhältniswert gebildet. Um die Genauigkeit der Steuerung oder Regelung der Heizleistung bei dem erfindungsgemäßen Kochfeld zu verbessern, ist es erforderlich, den Emissionsgrad des Kochgeschirrs 6 bzw. des Kochgeschirrbodens 6.1 ε_Kochgeschirr zu berücksichtigen.

The inventive method is described below with reference to Fig. 1 to 4 explained in more detail:

• In the processing unit 7.1, a ratio value is formed in a manner known per se from the output signals of the two heat sensor units 4.2, 4.3 continuously or at predetermined time intervals. In order to improve the accuracy of the control or regulation of the heating power in the hob according to the invention, it is necessary to take into account the emissivity of the cookware 6 and the cooking utensil 6.1 ε _cookware .

Deshalb wird der aus den Ausgangssignalen der Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3 ermittelte Verhältniswert in der Verarbeitungseinheit 7.1 wie folgt weiter verarbeitet:

• Die von den Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3, also dem Quotientenpyrometer, empfangene Wärmestrahlung M setzt sich aus drei Strahlungsanteilen zusammen, nämlich aus Anteil a, der Wärmestrahlung der Kochfeldplatte 1, Anteil b, der Wärmestrahlung vom Kochgeschirrboden 6.1 und Anteil c, der Wärmestrahlung von der Kochfeldplatte 1, die an dem Kochgeschirrboden 6.1 reflektiert und durch die Kochfeldplatte 1 in Richtung der Wärmesensoreinheiten 4.2, 4.3 transmittiert wird.

Therefore, the ratio value determined from the output signals of the heat sensor units 4.2 and 4.3 is further processed in the processing unit 7.1 as follows:

• The thermal radiation M received by the heat sensor units 4.2 and 4.3, ie the quotient pyrometer, is composed of three radiation components, namely component a, the heat radiation of the cooktop panel 1, component b, the heat radiation from the cookware tray 6.1 and component c, the heat radiation from the cooktop panel 1, which is reflected on the cookware tray 6.1 and is transmitted through the hob plate 1 in the direction of the heat sensor units 4.2, 4.3.

Demnach ergibt sich der Verhältniswert wie folgt: $$V=\frac{M_{4.2}}{M_{4.3}}=\frac{M^{\mathit{Anteil\; a}}4.2+M^{\mathit{Anteil\; b}}4.2+M^{\mathit{Anteil\; c}}4.2}{M^{\mathit{Anteil\; a}}4.3+M^{\mathit{Anteil\; b}}4.3+M^{\mathit{Anteil\; c}}4.3}$$

mit V= Verhältniswert, M= spezifische Wärmestrahlung.Accordingly, the ratio value is as follows: $$V=\frac{M_{4.2}}{M_{4.3}}=\frac{M^{\mathit{Share\; a}}4.2+M^{\mathit{Share\; b}}4.2+M^{\mathit{Share\; c}}4.2}{M^{\mathit{Share\; a}}4.3+M^{\mathit{Share\; b}}4.3+M^{\mathit{Share\; c}}4.3}$$

with V = ratio value, M = specific heat radiation.

Die Abhängigkeiten der einzelnen Strahlungsanteile von der Temperatur der Kochfeldplatte 1 T_{Kochfeldplatte}, dem Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 ε_Kochgeschirr und dem Emissionsgrad ε_{Kochfeldplatte} sowie dem Transmissionsgrad T_{Kochfeldplatte} der Kochfeldplatte 1 sind aus der nachfolgenden Gleichung ersichtlich, wobei F allgemein für eine mathematische Funktion steht. $$V=\frac{F^{\mathit{Anteil\; a}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{Pl}}\right)+F^{\mathit{Anteil\; b}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KG}},T_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\right)+F^{\mathit{Anteil\; c}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{Pl}},{\epsilon }_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\right)}{F^{\mathit{Anteil\; a}}4.3\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{Pl}}\right)+F^{\mathit{Anteil\; b}}4.3\left({\epsilon }_{\mathit{KG}},T_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\right)+F^{\mathit{Anteil\; c}}4.3\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{Pl}},{\epsilon }_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\right)}$$

The dependencies of the individual radiation components on the temperature of the cooktop plate 1 T _{cooktop plate} , the emissivity of the cookware 6.1 ε _cookware and the emissivity ε _{cooktop panel} and the transmittance T _{cooktop panel of} the cooktop panel 1 are shown in the following equation, where F is generally for a mathematical function. $$V=\frac{F^{\mathit{Share\; a}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{pl}}\right)+F^{\mathit{Share\; b}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KG}},T_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\right)+F^{\mathit{Share\; c}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{pl}},{\epsilon }_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\right)}{F^{\mathit{Share\; a}}4.3\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{pl}}\right)+F^{\mathit{Share\; b}}4.3\left({\epsilon }_{\mathit{KG}},T_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\right)+F^{\mathit{Share\; c}}4.3\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{pl}},{\epsilon }_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\right)}$$

In der Gleichung wurden die Indizes aus Gründen der Übersichtlichkeit abgekürzt, nämlich Kochgeschirr mit KG und Kochfeldplatte mit KF-PI. Hierbei sei angemerkt, dass bei dem Anteil c der Reflexionsgrad= 1-Emissionsgrad ist, da der Transmissionsgrad des Kochgeschirrbodens näherungsweise gleich 0 gesetzt werden kann.In the equation, the indexes have been abbreviated for clarity, namely cookware with KG and hob plate with KF-PI. It should be noted that in the proportion c, the reflectance = 1 emissivity, since the transmittance of the cookware can be set approximately equal to 0.

Nach einer Umformung der Gleichung (2) ergibt sich $$V=\frac{{\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\cdot F^{*\mathit{Anteil\; a}}4.2\left(T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{Pl}}\right)+{\epsilon }_{\mathit{KG}}\cdot {\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\cdot F^{*\mathit{Anteil\; b}}4.2\left(T_{\mathit{KG}}\right)+F^{\mathit{Anteil\; c}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{Pl}},{\epsilon }_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\right)}{{\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\cdot F^{*\mathit{Anteil\; a}}4.3\left(T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{Pl}}\right)+{\epsilon }_{\mathit{KG}}\cdot {\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\cdot F^{*\mathit{Anteil\; b}}4.3\left(T_{\mathit{KG}}\right)+F^{\mathit{Anteil\; c}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{Pl}},{\epsilon }_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{Pl}}\right)}$$

mit F*= aufgrund des Herausziehens der multiplikativen Faktoren geänderte Funktion. Hierbei ist zu beachten, dass aus der von Anteil c abhängigen Funktion F^Anteil für beide Wärmesensoreinheiten 4.2 und 4.3, Index 4.2 und 4.3, aufgrund der auftretenden Mehrfachreflexionen ε_Kochgeschirr, ε_{Kochfeldplatte} und T_{Kochfeldplatte} nicht aus der Klammer herausgezogen werden können.After a transformation of the equation (2) results $$V=\frac{{\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\cdot F^{*\mathit{Share\; a}}4.2\left(T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{pl}}\right)+{\epsilon }_{\mathit{KG}}\cdot {\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\cdot F^{*\mathit{Share\; b}}4.2\left(T_{\mathit{KG}}\right)+F^{\mathit{Share\; c}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{pl}},{\epsilon }_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\right)}{{\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\cdot F^{*\mathit{Share\; a}}4.3\left(T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{pl}}\right)+{\epsilon }_{\mathit{KG}}\cdot {\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\cdot F^{*\mathit{Share\; b}}4.3\left(T_{\mathit{KG}}\right)+F^{\mathit{Share\; c}}4.2\left({\epsilon }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}},T_{\mathit{KF}\mathit{-}\mathit{pl}},{\epsilon }_{\mathit{KG}},{\tau }_{\mathit{KF}-\mathit{pl}}\right)}$$

with F * = changed function due to the extraction of the multiplicative factors. It should be noted that it is not possible to remove from the function F ^component dependent on component c for both heat sensor units 4.2 and 4.3, index 4.2 and 4.3 due to the multiple reflections ε _cookware , ε _{cooktop plate} and T _{cooktop panel} occurring.

Der Emissionsgrad ε_{Kochfeldplatte} und der Transmissionsgrad T_{Kohfeldplatte} der Kochfeldplatte 1 sind bekannt und sind in dem Speicher 7.2 für die weitere Verarbeitung des Vergleichswertes V hinterlegt. Die Temperatur der Kochfeldplatte 1 T_{Kochfeldplatte} wird während des Kochprozesses fortlaufend oder in vorher festgelegten Zeitabständen mittels der Wärmesensoreinheit 4.1 gemessen und liegt so ebenfalls für die weitere Verarbeitung des Vergleichswertes V vor. Gleiches gilt für den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 ε_Kochgeschirr, der auf die oben erläuterte Weise ermittelt wird. Somit bleibt als einzige Unbekannte die Temperatur des Kochgeschirrbodens 6.1 T_Kochgeschirr übrig und kann somit berechnet werden.The emissivity ε _{cooktop panel} and the transmittance T _{Kohfeldplatte} the cooktop _panel 1 are known and are stored in the memory 7.2 for further processing of the comparison value V. The temperature of the cooktop panel 1 T _{hob plate} is measured during the cooking process continuously or at predetermined intervals by means of the heat sensor unit 4.1 and is thus also for the further processing of the comparison value V before. The same applies to the emissivity of the cooking utensil 6.1 ε _cookware , which is determined in the manner explained above. Thus, the only unknown is the temperature of the cookware bottom 6.1 T _cookware remains and thus can be calculated.

Bei einer sauberen Kochfeldplatte 1, also wenn auf der Oberseite 1.1 keine Verschmutzungen vorhanden sind, ergibt sich der in Fig. 3 als Linie k dargestellte Zusammenhang zwischen der berechneten und der tatsächlichen Kochgeschirrbodentemperatur T_Kochgeschirr. Beide Temperaturen stimmen im Wesentlichen überein. Bei einer verschmutzten Oberseite 1.1, was im Betriebsfall immer vorkommen kann, wird der aus der an sich bekannten und bereits erläuterten Reflexionsmessung ermittelte Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 ε_Kochgeschirr durch die Abweichungen in den Eigenschaften der Kochfeldplatte 1, nämlich Emissionsgrad E_{Kochfeldplatte} und Transmissionsgrad T_{Kochfeldplatte}, verfälscht und entspricht somit nicht dem tatsächlichen Wert. Deshalb ergibt sich für die meisten Anwendungsfälle, also bei denen die Oberseite 1.1 der Kochfeldplatte 1 im Bereich der Kochzone 2 verschmutzt ist, eine gewisse Streuung des berechneten Wertes für die Kochgeschirrbodentemperatur T_Kochgeschirr. Siehe hierzu die Linien m, die den Streubereich begrenzen. Der Einfluss eines verfälschten Wertes für den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 14.1 wird durch die Beheizung der Kochfeldplatte im Bereich des Messfleckes minimiert. Die Abweichungen zwischen dem berechneten Wert und dem tatsächlichen Wert für die Kochgeschirrbodentemperatur T_Kochgeschirr liegt deshalb in einer akzeptablen Größenordnung, so dass die Heizleistung der Heizeinrichtung 3 eines erfindungsgemäßen Kochfelds mit hoher Qualität und Reproduzierbarkeit gesteuert oder geregelt werden kann.In a clean hob plate 1, so if there are no dirt on the top 1.1, resulting in the Fig. 3 as a line k illustrated relationship between the calculated and the actual cookware bottom temperature T _cookware . Both temperatures are essentially the same. With a dirty top 1.1, which can always occur in the operating case, the determined from the known and already explained reflection measurement emissivity of the cooking plate 6.1 ε _cookware by the deviations in the properties of the cooktop plate 1, namely emissivity E _{cooktop plate} and transmittance T _cooktop , falsified and thus does not correspond to the actual value. Therefore, for most applications, ie in which the top side 1.1 of the cooktop panel 1 is contaminated in the region of the cooking zone 2, there is a certain scattering of the calculated value for the cooktop base temperature T _cookware . See the lines m, which limit the range. The influence of a falsified value for the emissivity of the cooking utensil bottom 14.1 is minimized by the heating of the hob plate in the region of the measuring spot. The deviations between the calculated value and the actual value for the cookware bottom temperature T _cookware is therefore of an acceptable order, so that the heating power of the heating device 3 of a cooktop according to the invention can be controlled or regulated with high quality and reproducibility.

In einer einfacheren Ausführungsform, in der auf eine automatische Ermittlung des Emissionsgrades des Kochgeschirrbodens 6.1 ε_Kochgeschirr verzichtet wird, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, diesen analog zu dem Emissionsgrad ε_{Kochfeldplatte} und dem Transmissionsgrad T_{Kochfeldplatte} der Kochfeldplatte 1 vorher festzulegen, abzuspeichern und für die weitere Verarbeitung des Verhältniswerts V in der oben erläuterten Weise zu verwenden. Hierfür wird ein mittlerer Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens 6.1 ε_Kochgeschirr, beispielsweise 0,5, gewählt. Auf diese Weise sind die Abweichungen bei Kochgeschirr mit einem geringeren oder einem höheren Emissionsgrad ε_Kochgeschirr nicht zu groß. Siehe hierzu beispielhaft die Linien o in Fig. 3.In a simpler embodiment, in which an automatic determination of the emissivity of the cookware bottom 6.1 ε _{cookware is} dispensed with, it is provided according to the invention to determine this analogous to the emissivity ε _{cooktop plate} and the transmittance T _{cooktop plate of} the cooktop plate 1, store and for further processing of the ratio V in the manner explained above. For this purpose, a mean emissivity of the cooking utensil 6.1 ε _cookware , for example, 0.5, is selected. In this way, the deviations in cookware with a lower or higher emissivity ε _{cookware are} not too large. See for example the lines o in Fig. 3 ,

Die nachfolgend genannten Alternativen und weiteren Ausführungsbeispiele zu dem oben genannten ersten Ausführungsbeispiel sind nur soweit erläutert, wie sich diese von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden.The following alternatives and further embodiments of the above-mentioned first embodiment are only explained so far as they differ from the first embodiment.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem anstelle eines als Hohlleiter ausgebildeten Wellenleiters 10 ein als Ulbrichtkugel ausgebildete, reflektierende Halbschale 12 verwendet wird. Aus Gründen der Übersicht wurde hier die vorhandene Heizeinrichtung 3, die Zusatzheizung 11 sowie die elektrische Steuerung 7 nicht dargestellt und der Bereich der Sensorbaueinheit 4 des Kochfelds stark vergrößert dargestellt. Die reflektierende Halbschale 12 weist Öffnungen 12.1, so dass der Strahlenweg zwischen der Kochfeldplatte 1 und dem Kochgeschirrboden 6.1 und den Wärmesensoreinheiten 4.1 bis 4.3 sowie der Lichtquelle 9 nicht in ungewünschter Weise blockiert ist. Die verwendete Ulbrichtkugel 12 weist eine innere Oberfläche 12.2 mit einem hohen Reflexionsgrad auf. Alternativ zu der Ulbrichtkugel 12 sind auch andere dem Fachmann bekannte und geeignete Formen einer reflektierenden Halbschale, beispielsweise ein Paraboloid-Ausschnitt, denkbar. Fig. 4 shows a second embodiment in which instead of a waveguide formed as a waveguide 10 designed as Ulbrichtkugel, reflective half-shell 12 is used becomes. For reasons of clarity, the existing heating device 3, the auxiliary heater 11 and the electrical control 7 were not shown here, and the area of the sensor assembly 4 of the hob was greatly enlarged. The reflective half-shell 12 has openings 12.1, so that the beam path between the hob plate 1 and the cookware bottom 6.1 and the heat sensor units 4.1 to 4.3 and the light source 9 is not blocked in an undesired manner. The integrating sphere 12 used has an inner surface 12.2 with a high degree of reflection. As an alternative to the integrating sphere 12, other forms of a reflective half-shell known to the person skilled in the art, for example a paraboloid cut-out, are also conceivable.

Während der Aufheizphase bei dem auf die o.g. Weise ausgebildeten Kochfeld wird das Kochgeschirr 6 mittels der Induktions-Heizeinrichtung 3 auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Die Kochfeldplatte 1 wird im Bereich des Messfleckes 5 der Kochzone 2 durch die Zusatzheizung 11 auf T_soll aufgeheizt. Der Wert für T_Soll entspricht einem angenommenen Wert für die Temperatur des Kochgeschirrs, der nach der Aufheizphase erreicht werden soll. Die Überwachung von T_Soll erfolgt über den Wärmesensor 4.1. Am Boden des Kochgeschirrs 6 wird durch das Aufheizen mittels Induktionsheizung 3 eine Temperatur erreicht, die annähernd im Bereich von T_Soll liegt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kochfeldplatte 1 somit im Bereich des Messfleckes 5 auf einer annähernd gleichen Temperatur wie die für das Kochgeschirr 6 aufgeheizt und gehalten. Dadurch ist es möglich, die Kochfeldplatte 1 und das Kochgeschirr 6 messtechnisch näherungsweise als einen einzigen strahlenden Körper zu behandeln.During the heating phase in the hob formed in the above-mentioned manner, the cookware 6 is heated to the desired temperature by means of the induction heating device 3. The hob plate 1 is heated in the region of the measuring spot 5 of the cooking zone 2 by the additional heater 11 to T _soll . The value for T _target corresponds to an assumed value for the temperature of the cookware which is to be reached after the heating phase. The monitoring of T _Soll takes place via the heat sensor 4.1. At the bottom of the cookware 6 is achieved by the heating by means of induction heating 3, a temperature which is approximately in the range of T _Soll . With the method according to the invention, the hob plate 1 is thus heated and maintained in the region of the measuring spot 5 at an approximately the same temperature as that for the cookware 6. This makes it possible to treat the hob plate 1 and the cookware 6 by measurement approximately as a single radiating body.

Dadurch ist die an sich bekannte Quotientenpyrometer-Temperaturmessung bei dem erfindungsgemäßen Kochfeld mit einer hohen Messgenauigkeit einzusetzen, da auch der mittels Reflexionsmessung bestimmte Emissionsgrad für das Kochgeschirr in der Berechnung für die Temperatur des Kochgeschirrbodens 6.1 mit berücksichtigt wird. Somit kann während einer auf die Aufheizphase folgenden Garphase, in der T_Soll mittels Temperaturregelungen sowohl für das Kochgeschirr 6 wie auch für die Kochfeldplatte 1 im Wesentlichen konstant gehalten wird, die Temperatur des Kochgeschirrbodens 6.1 T_Kochgeschirr aus dem o.g. Verhältniswert Vermittelt werden.As a result, the known per se Quotientenpyrometer temperature measurement in the hob according to the invention with a high accuracy to use, as well as the determined by reflection measurement emissivity for the cookware in the calculation for the temperature of the cooking surface 6.1 is taken into account. Thus, during the heating phase following cooking phase, is kept constant in the T _desired by means of temperature control for both the pan 6 and also for the cooking hob plate 1, essentially, the temperature of the cooking utensil bottom can be mediated 6.1 T _{cooking utensil} of the above-mentioned ratio value.

Nach Umstellung der Gleichung (1) ergibt sich: $$T_{\mathit{KG}}=f\left(\frac{M_{4.2}}{M_{4.2}}\right)$$

mit T_Kochgeschirr= Temperatur des Kochgeschirrbodens 6.1 und f= allgemeine Abkürzung für eine Funktion. In der Gleichung wurde der Index aus Gründen der Übersichtlichkeit abgekürzt, nämlich Kochgeschirr mit KG.After conversion of equation (1), it follows: $$T_{\mathit{KG}}=f\left(\frac{M_{4.2}}{M_{4.2}}\right)$$

with T _Cookware = temperature of the cookware tray 6.1 and f = general abbreviation for a function. In the equation, the index has been abbreviated for clarity, namely cookware with KG.

Nach dem Erreichen von T_Kochgeschirr für die Kochzone 2 sowie T_Soll im Bereich des Messfleckes 5 wird die Kochgeschirrbodentemperatur T_Kochgeschirr in einer auf die Aufheizphase folgenden Garphase, beispielsweise einer Fortkochphase, allein in Abhängigkeit der Ausgangssignale der zweiten und dritten Wärmesensoreinheit 4.2 und 4.3 ermittelt. Dies ist unter der Voraussetzung möglich, dass die Temperatur im Bereich des Messfleckes 5 auf T_Soll = konstant gehalten wird. Dabei wird der aktuelle Verhältniswert V mit vorher festgelegten und in dem Speicher 7.2 abgespeicherten Referenzwerten für unterschiedliche Temperaturen T_Soll für das Kochgeschirr 6 verglichen. Ist der aktuelle Verhältniswert V geringer als der für T_Soll abgespeicherte Referenzwert, also die Kochgeschirrtemperatur zu niedrig, wird das Kochgeschirr 6 mittels der Induktions-Heizeinrichtung 3 weiter beheizt, bis T_KG=T_Soll ist. Ein solcher Fall könnte beispielsweise eintreten, wenn der Benutzer während eines Kochvorgangs zusätzliches, kaltes Wasser in das Kochgeschirr 6 einfüllt. Sollte der aktuelle Verhältniswert V größer als der Referenzwert sein, also die Kochgeschirrtemperatur zu hoch, wird die Heizleistung der Induktions-Heizeinrichtung 3 entsprechend reduziert. Die Kochfeldplatte 1 wird währenddessen im Bereich des Messfleckes 5 auf T_Soll gehalten. Anstelle Sollwerte für die Temperatur der Kochfeldplatte 1 /des Kochgeschirrs 6 T_Soll und Referenzwerte in einer Tabelle zu hinterlegen und abzuspeichern wäre auch die Hinterlegung einer mathematischen Formel denkbar.After reaching T _{cooking utensils} for the cooking zone 2 and T _setpoint in the region of the measuring spot 5, the cookware base temperature T _{cookware is determined} in a _cooking phase following the heating phase, for example a boiling phase, solely as a function of the output signals of the second and third heat sensor units 4.2 and 4.3. This is possible under the condition that the temperature in the region of the measuring spot 5 is kept at T _target = constant. In this case, the current ratio value V is compared with previously defined reference values stored in the memory 7.2 for different temperatures T _setpoint for the cookware 6. If the current ratio value V is lower than the reference value stored for T _target , ie the cookware temperature too low, the cookware 6 is further heated by means of the induction heating device 3 until T _KG = T _desired . Such a case could occur, for example, when the user fills additional, cold water in the cookware 6 during a cooking process. If the current ratio value V is greater than the reference value, ie the cookware temperature is too high, the heating power of the induction heater 3 is reduced accordingly. The hob plate 1 is meanwhile held in the region of the measuring spot 5 to T _Soll . Instead of setting desired values for the temperature of the hob plate 1 / of the cookware 6 T _setpoint and reference values in a table and storing them, it would also be conceivable to deposit a mathematical formula.

Das erfindungsgemäße Kochfeld sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Kochfeldsteuerung kann in vielfältigster Weise angewendet werden und ausgebildet sein. So sind viele Kochfeldfunktionen denkbar, bei denen die Kochgeschirrtemperatur und/oder deren Steuerung/Regelung erforderlich oder vorteilhaft ist. Beispielsweise kann ein Überkochschutz realisiert sein, bei dem durch die vorgenannte Steuerung oder Regelung ein Überkochen wirksam verhindert ist. Gleiches gilt für das Einhalten einer auf das Gargut abgestimmten optimalen Brattemperatur. Ein Tastendruck genügt um den Koch- oder Bratvorgang zu starten. Der Benutzer wird bei Erreichen des Ankochzeitpunktes oder bei Erreichen der gewünschten Pfannentemperatur beispielsweise durch akustische und/oder optische Signale informiert und kann daher während des Koch- oder Bratvorgangs seine Aufmerksamkeit anderen Dingen im Haushalt zuwenden. Auch lässt sich durch die Kenntnis der Kochgeschirrtemperatur oder davon abhängiger Größen, wie beispielsweise deren Steigung oder deren zeitlicher Verlauf, eine Verkürzung der Aufheiz- und Garzeitdauer bei gleichzeitig verbessertem Schutz der Kochfeidplatte vor Überhitzung realisieren. Hierdurch ist beispielsweise sichergestellt, dass es zu keiner Beschädigung der Kochfeldplatte und evtl. benachbarter Küchenmöbel sowie des Kochgeschirrs selbst kommt. Dies könnte der Fall sein, wenn das Kochgeschirr leergekocht bzw. leer ist oder in dem Kochgeschirr befindliches Fett zu stark erhitzt würde. Somit lässt sich eine sogenannte Speed-Funktion realisieren, also die Möglichkeit, die Heizleistung während der Aufheizphase auf das individuelle Kochgeschirr und die darin befindliche Last, beispielsweise ein Fleischstück oder zu kochendes Wasser, anzupassen. Bei Kochgeschirr mit einer schlechteren Wärmeaufnahme und/oder mit einer großen Last wird die Kochzone dann während der Aufheizphase automatisch mit einer größeren mittleren Heizleistung beheizt als bei Kochgeschirr mit einer besseren Wärmeaufnahme und/oder einer kleineren Last. Ebenso ist es durch die Steuerung/Regelung der Heizleistung der Kochgeschirrbeheizung, also der Heizeinrichtung, direkt in Abhängigkeit der Kochgeschirrtemperatur möglich, den Schutz vor Leerkochen, Überkochen oder dergleichen durch eine automatische Sicherheitsabschaltung bei Erreichen einer vorher festgelegten Abschalttemperatur für das Kochgeschirr zu verbessern. Durch die direkte Abhängigkeit von der Kochgeschirrtemperatur ist die erforderliche Sicherheit gewährleistet, ohne dass dabei bei bestimmten Kochgeschirr, beispielsweise Kochgeschirr mit einer guten Wärmeaufnahme, die Heizleistung zu früh und damit unnötig reduziert wird. Hierdurch kann also die Aufheizphase verkürzt werden, ohne dass dabei die Sicherheit in ungewünschter Weise beeinflusst wird.The hob according to the invention and the method according to the invention for hob control can be applied and designed in a variety of ways. Thus, many hob functions are conceivable in which the cookware temperature and / or their control / regulation is required or advantageous. For example, an overcooking protection can be realized in which boiling over is effectively prevented by the aforementioned control or regulation. The same applies to the observance of an optimum frying temperature adapted to the food to be cooked. One press of a button is enough to start the cooking or roasting process. The user is informed when reaching the Ankochzeitpunktes or when reaching the desired pan temperature, for example, by acoustic and / or optical signals and therefore can turn his attention during the cooking or frying process other things in the household. Also, by knowing the cookware temperature or dependent thereon, such as the slope or the time course, a shortening of the heating and cooking time while simultaneously improved protection of the cooking selvedge against overheating can be realized. This ensures, for example, that there is no damage to the hob plate and possibly adjacent kitchen furniture and the cookware itself. This could be the case if the cookware is empty or empty, or if excess fat is heated too much in the cookware. Thus can be realize a so-called speed function, so the ability to adjust the heating power during the heating phase on the individual cookware and the load contained therein, such as a piece of meat or water to be cooked. For cookware with a poorer heat absorption and / or with a large load, the cooking zone is then automatically heated during the heating phase with a larger average heating power than cookware with a better heat absorption and / or a smaller load. Likewise, it is possible by the control / regulation of the heating power of Kochgeschirrbeheizung, ie the heater, directly in dependence of the cookware temperature to improve protection against emptying, overcooking or the like by an automatic safety shutdown upon reaching a predetermined shutdown temperature for the cookware. Due to the direct dependence on the temperature of the cookware, the required safety is ensured, without the heating power being reduced too early and thus unnecessarily for certain cookware, for example cookware with a good heat absorption. In this way, therefore, the heating phase can be shortened without the safety being affected in an undesired manner.

Ferner lässt sich eine sogenannte Hold-Funktion realisieren, bei der auf einen Tastendruck oder dergleichen des Benutzers die augenblickliche Kochgeschirrtemperatur für den weiteren Koch- oder Bratprozess automatisch beibehalten wird. Gleiches gilt für eine sogenannte Warmhaltefunktion, bei der auf die Eingabe des Benutzers hin die mittlere Heizleistung der betreffenden Kochzone automatisch auf einen vorher festgelegten Wert reduziert wird. Denkbar ist hier auch, dass die Kochgeschirrtemperatur auf einen vorher festgelegten, niedrigeren Wert, beispielsweise 30°C, geregelt wird. Dies hat gegenüber den bereits auf dem Markt verfügbaren Lösungen den Vorteil, dass nicht die Temperatur an der Unterseite der Kochfeldplatte, sondern die Temperatur des Kochgeschirrbodens für die Steuerung/Regelung der Heizleistung verwendet wird. Auf diese Weise können die an sich bekannte Hold-Funktion und Warmhaltefunktion bezüglich der Reaktionszeit der Steuerung/Regelung, beispielsweise bei einer Änderung in der Last durch Einfüllen von kaltem Wasser oder das Einlegen von einem großen Stück Fleisch in das Kochgeschirr, verbessert werden. Entsprechend der Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich auch sehr unterschiedliche Solltemperaturen für die Kochfeldplatte und das Kochgeschirr T_Soll.Furthermore, a so-called hold function can be realized, in which the current cookware temperature for the further cooking or frying process is automatically maintained at the push of a button or the like of the user. The same applies to a so-called keep-warm function, in which, based on the input of the user, the average heating power of the relevant cooking zone is automatically reduced to a predetermined value. It is also conceivable that the cookware temperature is regulated to a predetermined, lower value, for example 30 ° C. This has the advantage over the solutions already available on the market that not the temperature at the bottom of the hob plate, but the temperature of the cookware tray is used for controlling the heating power. In this way, the known hold function and warming function with respect to the reaction time of the control, for example, in a change in the load by filling with cold water or the insertion of a large piece of meat in the cookware, can be improved. Depending on the variety of applications, there are also very different set temperatures for the hob plate and cookware T _Soll .

Claims (5)

1. A method for controlling a cooktop comprising a cooktop panel (1), in particular one made of glass-ceramic, further comprising at least one cooking zone (2) which can be heated by an induction heating device (3) that is located below the cooktop panel (1) when the cooktop is in the installed position, further comprising an electrical control system (7) provided with a processing unit (7.1) and a memory (7.2), and further comprising heat sensor units (4.1, 4.2, 4.3) located beneath the cooktop panel (1) in the region of a measuring spot (5) which is delimited from the surroundings, the first heat sensor unit (4.1) measuring substantially a heat flow emanating downward only from the cooktop panel (2) in the area of the cooking zone (2), and the second and third heat sensor units (4.2, 4.3) measuring substantially a heat flow emanating downward, in the area of the cooking zone (2), from the cooktop panel (1) and a cooking utensil (6) placed thereon, and further comprising a light source (9) for performing a reflection measurement via at least one heat sensor to determine the emissivity ε_{cooking utensil} of the bottom (6.1) of a cooking utensil (6) placed on the cooktop panel (1),
   wherein

   - during a heat-up phase during which the cooking utensil (6) is heated up by the induction heating device (3), the cooktop panel (1) is heated to a predetermined desired temperature T_{cooking utensil} in the area of the cooking zone (2);

   - the value for the emissivity ε_{cooking utensil} of the cooking utensil bottom is stored in the memory (7.2);

   - the region of the measuring spot (5) is heated by an auxiliary heater (11) to T_desired, T_desired being at least approximately equal to the desired temperature value T_{cooking utensil} for the cooking utensil; and

   after reaching T_desired for the measuring spot (5) and T_{cooking utensil} for the cooking zone (2), a ratio is calculated from the output signals of the second and third heat sensor units (4.2, 4.3) by the electrical control system (7) in a cooking phase following the heat-up phase, the actual temperature T_{cooking utensil} of the cooking utensil bottom being determined from said ratio by means of the temperature T_{cooktop panel} measured by the first heat sensor unit (4.1) at the lower surface (1.2) of the cooktop panel and the value of the emissivity ε_{cooking utensil} of the cooking utensil bottom, and the heat output of the heating device (3) being controlled as a function thereof.
2. A cooktop for carrying out a method according to claim 1, comprising a cooktop panel (1) which is made, in particular, of glass-ceramic and which has a material thickness s defined by a flat upper surface (1.1) and a flat lower surface (1.2) in a direction perpendicular to the main directions of extension of the cooktop panel, further comprising at least one cooking zone (2) that can be heated by an induction heating device (3) located beneath the cooktop panel (1) when the cooktop is in the installed position, further comprising heat sensor units (4.1, 4.2, 4.3) located beneath the cooktop panel (1) in the region of a measuring spot which is delimited from the surroundings, and further comprising a light source (9) and an electrical control system (7) which is provided with a processing unit (7.1) and a memory (7.2) and in which the temperature T_{cooking utensil} of the cooking utensil bottom can be determined based on the output signals of the heat sensor units (4.1, 4.2, 4.3) and used to control the heat output of the heating device (3),
   wherein the region of the measuring spot (5) can be heated by an auxiliary heater (11), the heat output of the auxiliary heater (11) being controllable via the electrical control system (7).
3. The cooktop as recited in claim 4,
   wherein the auxiliary heater (11) is mounted in thermally conductive contact with the lower surface (1.2) of the cooktop for direct heating of the cooktop panel (1).
4. The cooktop as recited in either claim 4 or 5,
   wherein the optical path between the cooktop panel (1) and the heat sensor units (4.1, 4.2, 4.3) in the form of pyrometers and/or a light source (9) for illuminating the lower surface (1.2) of the cooktop panel (1) is delimited from the surroundings by a waveguide (10), in particular a hollow waveguide.
5. The cooktop as recited in either claim 4 or 5,
   wherein the optical path between the cooktop panel (1) and the heat sensor units (4.1, 4.2, 4.3) in the form of pyrometers and/or a light source (9) for illuminating the lower surface (1.2) of the cooktop panel (1) is delimited from the surroundings by a reflective half shell (12), in particular an Ulbricht sphere, the reflective half shell (12) having apertures (12.1) for the heat sensor units (4.1, 4.2, 4.3) and/or the light source (9).

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