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Dokumentenidentifikation DE69835946T2 13.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000962706
Titel ELEKTRISCHER KOCHER
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder KIKUOKA, Mitsuhiko, Yawata-shi, Kyoto 614-8173, JP;
SHIBATA, Satoru, Yawata-shi, Kyoto 614-8326, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69835946
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.11.1998
EP-Aktenzeichen 989547286
WO-Anmeldetag 18.11.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/JP98/05187
WO-Veröffentlichungsnummer 1999027306
WO-Veröffentlichungsdatum 03.06.1999
EP-Offenlegungsdatum 08.12.1999
EP date of grant 20.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse F24C 7/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H05B 3/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen wärmegeregelten elektrischen Kocher mit einer Mehrzahl von Heizungen.

Technischer Hintergrund

9 zeigt den Aufbau eines allgemein bekannten wärmegeregelten elektrischen Kochers mit einer Mehrzahl von Heizungen.

Der Kocher in 9 umfasst Heizungen 31 und 38, Heizregler 32 und 39 mit Bimetallstreifen für die Wärmeregelung, Netzspannung 33, eine Warnlampe 34, um anzuzeigen, dass die Heizung eingeschaltet ist, in den Heizregler eingebaute Schalter 35 und 40, Bimetallschalter 36 und 41 steuerseitig sowie mit den Heizungen 31 und 38 in Reihe geschaltete Nebenheizungen 37 und 42, um die Bimetallstreifen zu erhitzen. Die Nebenheizungen 37 und 42 sind steuerseitig in die Schalter 36 und 41 integriert.

Die Wärme dieses elektrischen Kochers wird wie folgt eingestellt. Die Bimetallschalter 36 und 41 werden durch die Nebenheizungen 37 und 42 erhitzt, und die Schalter 36 und 41 blockieren die Schalter 35 und 40 in der geöffneten bzw. geschlossenen Stellung.

Der herkömmliche Aufbau mit Bimetallstreifen hat die folgenden Probleme: a) ein breiter Streubereich der Arbeit von Bimetallstreifen wird in den jeweiligen Erzeugnissen erwartet, b) um die Unterschiede im Wärmewert zu minimieren, müssen verschiedene Typen von Bimetallstreifen bereitgestellt werden, die auf die Wattleistung der jeweiligen Heizungen ansprechen, c) und daher ist eine Feineinstellung erforderlich, d) wegen einer langen Einschaltdauer wird eine grosse Wärmemenge abgeleitet und verschwendet, e) Hitze wird der Nahrung mit geringem Wirkungsgrad zugeführt, f) was die Lebensdauer des elektrischen Kochers anlangt, so müssen die Schaltkontakte wegen ungenügender Lebensdauer periodisch ersetzt werden, und g) im Falle von Grossgeräten wie Einbaukochern in Systemküchen ist der Austausch wegen einer grossen Anzahl von Heizungen mühsame und zeitraubende Arbeit, was ernste Probleme bei der Instandhaltung erzeugt.

Es kann auf das Dokument DE-A-3 308 826, das die Merkmale des Oberbegriffs der vorliegenden Erfindung offenbart, sowie auf das Dokument JP-A-09 293 440 Bezug genommen werden.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert.

Vorteile der vorliegenden Erfindung und/oder ihrer beispielhaften Ausführungsform sind u.a.:

  • 1. Die oben erörterten Probleme werden angesprochen. Ein elektrischer Kocher kann zur Verfügung gestellt werden, der die folgenden Vorteile hat: eine gleichbleibende Leistung kann in jedem Erzeugnis erwartet werden, ein Erzeugnis, das nicht an eine Heizung angepasst zu werden braucht, und ein Erzeugnis, das Schaltkontakte von ausgezeichneter Lebensdauer und leichter Austauschbarkeit besitzt oder das wartungsfrei ist.
  • 2. Die Steuereinheit des elektrischen Kochers kann die Möglichkeiten der Bildung von Ablagerungen auf den Schaltkontakten des Relais verringern.
  • 3. Der elektrische Kocher, der Nahrung wirksam erhitzen und die Hitze fein steuern kann.
  • 4. Der elektrische Kocher, der den Betrieb des Kochers zwangsweise anhalten kann, wenn der Schaltkontakt eine Wartungswarnung ausgibt oder das Ende seiner Lebensdauer anzeigt, so dass die Sicherheit des Kochers gewährleistet werden kann.
  • 5. Der elektrische Kocher kann eine preiswerte Speichereinheit enthalten, die den Sicherheitsstatus vor einem Stromausfall speichert.

Die beispielhafte Ausführungsform beschreibt einen elektrischen Kocher, der die folgenden Elemente umfasst:

eine Mehrzahl von Heizungen;

eine Mehrzahl von Relais für die Steuerung der Heizungen an ihren Schaltkontakten;

einen Ablagerungsdetektor, um an jedem Schaltkontakt Ablagerungen zu erkennen;

eine Steuereinheit, um auf der Grundlage eines Signals, das der Detektor beim Vorliegen von Ablagerungen auf dem Schaltkontakt aussendet, ein Relaissteuersignal in ein kurzes Stromstosssignal umzuschalten;

einen Heizregler, um die Wärme der jeweiligen Heizungen zu regeln und die Signale in die Steuereinheit einzugeben.

Die Steuereinheit steuert die Mehrzahl von Relais auf der Grundlage eines Signals vom Nullspannungsdetektor. Das Signal wird verwendet, um die Schaltkontakte in der Nähe der Nullspannung ein- und auszuschalten. Die Steuereinheit steuert auch die Wärme der jeweiligen Heizungen. Da die EIN/AUS-Steuerung der Relais und die Wärmesteuerung der Mehrzahl von Heizungen auf der Grundlage des Signals vom Nullspannungsdetektor erfolgen, kann über eine lange Zeit hinweg eine gleichbleibende und zuverlässige Steuerung erfolgen.

Der elektrische Kocher enthält einen Polaritätsschalter, der das Ein- und Ausschalten des Schaltkontakts steuert, indem er auf der Grundlage eines Signals vom Ablagerungsdetektor, der Ablagerungen an den jeweiligen Enden der Schaltkontakte erkennt, die Plus-Minus- und Minus-Plus-Übergänge der Netzspannung verwendet. Das positive und negative Potential eines Wechselstromes kann verwendet werden, um die Schaltkontakte ein- und auszuschalten, wodurch Ablagerungen auf den Schaltkontakten in Grenzen gehalten können und die Lebensdauer der Schaltkontakte wesentlich verlängert werden kann.

Der elektrische Kocher der beispielhaften Ausführungsform umfasst einen automatischen Zyklenschalter, der eine Mehrzahl von Steuerzyklen im Prozess der Wärmeregelung schaltet, sowie auch einen manuellen Wählschalter für schwache Wärme. Dieser manuelle Wählschalter funktioniert nur während einer gegebenen Zeitdauer im Wärmeregelungsprozess. Der Wählschalter für schwache Wärme hat einen automatischen Annullierer, der die schwache Wärme automatisch annulliert, wenn die gegebene Zeit abgelaufen ist. Die Wärmeregelungszyklen werden also automatisch auf die Wärme ansprechend geschaltet, um verschwenderische Wärmeverluste zu verringern. Ausserdem kann der Wärmesteuerzyklus durch den Wählschalter für schwache Wärme weiter verkürzt werden, wenn die Wärme irgendwo zwischen „hoch" (HMD) und „niedrig" (LOW) liegt, so dass eine Feineinstellung möglich ist.

Der elektrische Kocher der beispielhaften Auführungsform enthält einen Berechnungsverarbeitungsabschnitt (CPS: calculation processing section), der zwei Arten von Daten verarbeitet. Die einen sind Daten von einem Zähler, der die Anzahl von kurzen Stromstosssignalen von der Steuereinheit zählt, die anderen sind die EIN/AUS-Daten der Schaltkontakte vom Ablagerungsdetektor. Der Kocher enthält auch eine Entscheidungseinheit, die auf der Grundlage eines Rechenergebnisses vom CPS eine Warnung ausgibt oder den Kocher zwangsweise anhält. Ein sich verschlechternder Zustand der Schaltkontakte kann überwacht werden, indem die von der Steuereinheit erzeugten kurzen Stromstosssignale und die Signaldaten vom Ablagerungsdetektor im CPS berechnet werden. Eine Warnung oder ein zwangsweises Abschalten erfolgen als Reaktion auf die Rechenergebnisse. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass der Kocher eine Wartungswarnung ausgibt und zwangsweise aufhört zu arbeiten, ehe die Schaltkontakte eine Blockierung oder eine leichte Ablagerung erfahren, selbst wenn ein Benutzer den Kocher weiter benutzt, ohne die Warnung zu beachten.

Der elektrische Kocher der beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Speichereinheit, die elektrische Ladungen von Kondensatoren ausnutzt, die das Signal für zwangsweises Anhalten oder das von der Entscheidungseinheit ausgegebene Warnsignal halten. Der Zustand, in dem das Signal für zwangsweises Anhalten ausgegeben wurde, kann in diesem Speicher selbst dann gespeichert werden, wenn der Kocher einem plötzlichen Spannungsverlust, einem Stromausfall oder einem versehentlichen Stromunterbruch begegnet, so dass die Sicherheit des Kochers garantiert werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Schaltdiagramm eines elektrischen Kochers gemäss einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 veranschaulicht eine sequentielle Operation der Neutralisierung von Ablagerungen auf einem Schaltkontakt eines Relais gemäss der beispielhaften Ausführungsform.

3 veranschaulicht eine sequentielle Operation der Schaltkontakte des Relais gemäss der beispielhaften Ausführungsform.

4a zeigt den Aufbau eines Knopfes am Heizregler des elektrischen Kochers gemäss der beispielhaften Ausführungsform.

4b veranschaulicht die Operationsmerkmale des Knopfes.

5 ist ein Ablaufdiagramm des Heizreglers und eines Modus bei schwacher Wärme gemäss der beispielhaften Ausführungsform.

6 ist ein Blockdiagramm des Heizreglers gemäss der beispielhaften Ausführungsform.

7 ist ein Blockdiagramm eines Ablagerungsdetektors und einer Entscheidungseinheit gemäss der beispielhaften Ausführungsform.

8 ist ein Blockdiagramm einer Speichereinheit gemäss der beispielhaften Ausführungsform.

9 ist ein Schaltdiagramm eines herkömmlichen elektrischen Kochers.

Eingehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt den Aufbau eines elektrischen Kochers mit zwei Heizplatten. Wie in 1 gezeigt, umfasst der elektrische Kocher die folgenden, mit Bezugszahlen bezeichneten Elemente:

erste Heizung 1;

erstes Relais 2;

Schaltkontakt 3 des ersten Relais 2;

Transistor 4 zur Ansteuerung des ersten Relais 2, der Transistor 4 hat einen eingebauten Widerstand und umfasst einen eingebauten Basiswiderstand 4a und einen eingebauten Widerstand 4b zwischen Basis und Emitter;

erster Ablagerungsdetektor 5 zur Erkennung von Ablagerungen auf dem Schaltkontakt 3;

Pullup-Widerstand 7 zum Anziehen eines Ausgangssignals vom Detektor 5;

der erste Ablagerungsdetektor 5 umfasst einen Transistor 5a, einen Widerstand 5b zur Begrenzung eines Basisstromes, eine Diode 5c zum Schutz vor einer umgekehrten Spannung zwischen Basis und Emitter,

Steuereinheit 8, in dieser Ausführungsform wird ein Mikrocomputer verwendet;

Detektor 9 zur Erkennung der Nullspannung in der Netzspannung; der Detektor 9 erkennt die Nullspannung mit dem Transistor 9a, an den die durch Widerstände 10 und 11 geteilte Netzspannung angelegt ist,

Diode 9b zum Schutz vor einer umgekehrten Spannung am Transistor 9a;

Pullup-Widerstand 12 zum Anziehen eines Ausgangssignals vom Nullspannungsdetektor 9;

zweite Heizung 13;

zweites Relais 14;

Schaltkontakt 15 des zweiten Relais 14;

Transistor 16 zur Ansteuerung des zweiten Relais 14, der Transistor 16 hat einen eingebauten Widerstand und umfasst einen eingebauten Basiswiderstand 16a und einen eingebauten Widerstand 16b zwischen Basis und Emitter;

zweiter Ablagerungsdetektor 17 zur Erkennung von Ablagerungen auf dem Schaltkontakt 15;

Pullup-Widerstand zum Anziehen eines Ausgangssignals vom Detektor 17;

der zweite Ablagerungsdetektor 17 umfasst einen Transistor 17a, einen Widerstand 17b zur Begrenzung des Basisstromes, eine Diode 17c zum Schutz gegen umgekehrte Spannung zwischen Basis und Emitter;

erster Heizregler 19 und zweiter Heizregler 20 zur Steuerung der Wärme der ersten und zweiten Heizung, diese Regler umfassen variable Widerstände; und

Netzspannung 21.

Das erste Relais 2 und das zweite Relais 14 werden in 1 nicht gezeigt; sie sind jedoch austauschbar gemeinsam in einer Steuertafel des Kochers versenkt, so dass die beiden Relais zusammen oder voneinander unabhängig ausgetauscht werden können. Sie können auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden, ohne den Kocher zu bewegen.

Die Relais können nicht nur in der Steuertafel versenkt sein, sondern in der gleichen Weise auch in einer Seitenwand oder einer Abdeckung, oder die Relais können mit gleicher Wirkung an einer Stelle nahe einem Abteil im Kocher versenkt werden.

Die Relais werden mit einem Verriegelungsmechanismus oder in einer solchen Weise versenkt, dass ein Spezialwerkzeug für ihren Austausch erforderlich ist, damit Kinder oder mit dem Austausch nicht vertraute Personen die Tafel nicht öffnen oder abmontieren können.

Die Arbeitsweise gemäss der Ausführungsform wird hiernach unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.

Wenn ein Signal zur Ansteuerung des ersten Relais von dem das Relais ansteuernden Ausgang 8a des Mikrocomputers 8 abgegriffen wird, schaltet der Transistor 4 ein und steuert das erste Relais 2 zum Schliessen des Schaltkontakts 3, wodurch die erste Heizung 1 mit Strom versorgt wird. Eine (geteilte) Spannung, die durch den Drehwinkel eines variablen Widerstandes am Heizregler 19 bestimmt wird, wird in den Eingangsabschnitt 8c eines A/D-Wandlers des Mikrocomputers 8 eingespeist. Ein Relais-Steuersignal, das einer Einschaltdauer-Kontrolle unterworfen worden ist, wird vom Ausgang 8a abgegriffen. Dieses Relais-Steuersignal wird auch so gesteuert, dass der Schaltkontakt auf der Grundlage eines Eingangssignals 8g vom Nullspannungsdetektor 9 und eines Eingangssignals vom ersten Ablagerungsdetektor 5 nahe der Nullspannung ein- bzw. ausgeschaltet werden kann (Verdoppelung der Funktionen des Ablagerungsdetektors und des Ein-/Aus-Detektors des Schaltkontakts). Die Nullspannungserkennung erfolgt mit der Netzspannung 21, die durch die Widerstände 10 und 11 geteilt wird. Die zweite Heizung 13 wird auf der Grundlage der Eingangs- bzw. Ausgangssignale 8d, 8e und 8f des Mikrocomputers 8 gesteuert. Die Wärme der zweiten Heizung 13 wird durch eine Arbeitseinschaltdauer des zweiten Relais 14 bestimmt, die durch den zweiten Heizregler 20 eingestellt wird.

Die Arbeit des ersten Ablagerungsdetektors 5 wird hiernach beschrieben.

Wenn das das Relais ansteuernde Ausgangssignal 8a ausgeschaltet ist, aber der Schaltkontakt 3 des ersten Relais 2 nicht trennt, da die Basis und der Emitter des Transistors 5a am Ablagerungsdetektor 5 durch den Schaltkontakt kurzgeschlossen sind, schaltet der Transistor 5a ab. Ein Ablagerungserkennungssignal des Niveaus HI (hoch) wird durch den Pullup-Widerstand 7 in den Eingang 8b des Mikrocomputers 8 eingespeist. Dann ermittelt der Mikrocomputer 8, dass eine Ablagerung auftritt. Ablagerung auf dem Schaltkontakt des zweiten Relais 14 erfolgt in der gleichen Weise; daher entfällt die Beschreibung.

Die Arbeitsweise, wenn der Schaltkontakt Ablagerung antrifft, wird unter Bezugnahme auf das Zeitablaufdiagramm in 2 beschrieben.

Modus 1 in 2 zeigt die normale Arbeit des Relais, d.h. das das Relais ansteuernde Ausgangssignal 8a steuert das erste Relais 2 mit dem Transistor 4, der einen eingebauten Widerstand besitzt. Wenn die Bewegungsverzögerung des Relais 2 vernachlässigt wird, dann kann die Arbeit der ersten Heizung 1 mit der gleichen Signalwellenform gezeigt werden. Das Ausgangssigal 8a des Mikrocomputers 8 wird daher direkt als Arbeitszeit der ersten Heizung 1 betrachtet.

Modus 2, wenn der Schaltkontakt Ablagerung antrifft, wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Das Ausgangssignal 8a wechselt am Punkt A von Ein nach Aus, zur gleichen Zeit schaltet die Spulenspannung des ersten Relais 2 aus. Die erste Heizung 1 schaltet aber nicht aus. Wenn der Eingang 8b des Mikrocomputers 8 ein Ablagerungserkennungssignal empfängt, verändert sich das Ausgangssignal 8a am Punkt B zu einem kurzen Stromstosssignal. Wenn das kurze Stromstosssignal an die Spule des ersten Relais 2 angelegt wird, empfängt der Schaltkontakt 3 einen Stromstoss, der die Ablagerung am Punkt C neutralisiert. Nachdem die Ablagerung entfernt worden ist, arbeitet das Relais normal und trifft Ablagerung weniger oft an.

Modus 3, wo die Ablagerung nicht durch Beaufschlagung mit einem einzelnen kurzen Stromstoss neutralisiert werden kann, wird als Nächstes beschrieben.

Wenn ein einzelner, dem Schaltkontakt auferlegter Stromstoss die Ablagerung nicht neutralisieren kann, wird die Ablagerung am Punkt A1 erkannt, und das das Relais ansteuernde Ausgangssignal 8a gibt einen ersten Stromstoss auf den Schaltkontakt am Punkt B1, obwohl es ihm nicht gelingt, die Ablagerung zu entfernen. Dann wird der zweite Stromstoss am Punkt B2 angelegt. Wenn dieser wiederum versagt, wird ein weiterer Stromstoss am Punkt B3 angelegt, und diese Schritte werden wiederholt, bis die Ablagerung am Punkt BN entfernt worden ist.

So werden die Stromstösse vom Mikrocomputer wiederholt auf den Schaltkontakt gelegt, bis die Ablagerung entfernt ist, dann ist die Ablagerung am Punkt CN neutralisiert, und die Arbeit kehrt zur normalen Folge zurück.

Wenn das Relais wegen der Ablagerung blockiert ist, dann wird ein vom Relais gesteuertes Signal in ein kurzes Stromstosssignal umgewandelt, das den Schaltkontakt mit der Ablagerung beaufschlagt und dadurch die Ablagerung entfernt. Diese Selbstentfernungsfunktion des Relais kann die Lebensdauer des Schaltkontakts, der die Heizung steuert, wesentlich verlängern. Im Ergebnis kann die Wartungsarbeit zur Entfernung von Ablagerungen wesentlich verringert werden.

Wenn des Weiteren die Ablagerung mit einer gegebenen Anzahl von Stromstössen nicht entfernt worden ist, gibt der Kocher ein Warnsignal aus, wodurch eine Steuereinheit in die Lage versetzt wird, den Strom abzuschalten, oder das Warnsignal meldet einer in der Nähe befindlichen Person die Situation, wodurch die Sicherheit des Kochers gewährleistet ist.

Das Zeitablaufdiagramm in 3 veranschaulicht die unter Timesharing erfolgende sequentielle Steuerung der beiden Relais und gleichzeitige wechselweise Ein-/Aus-Steuerung der Schaltkontakte entsprechend dem Übergang vom/zum positiven Bereich zum/vom negativen Bereich beim Nulldurchgang der Netzspannung.

Der obere Abschnitt von 3 zeigt die Wellenform eines Ausgangssignals des Nullspannungsdetektors 9, die durch einen Wellenform-Ausbildungsprozess aus der Netzspannung 21 umgeformt worden ist. Die Nullspannung entspricht einer Kante, wo sich das Signal der Nullspannungserkennung ändert. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den Kantenbereich.

Der Schaltkontakt des ersten Relais 2 schaltet in der Vorwärtsrichtung der Netzspannung 21 (von negativ nach positiv) EIN, was beim Punkt ➀ angedeutet ist. Auf die gleiche Weise schaltet der Schaltkontakt des zweiten Relais 14 nach drei Zyklen des Signals der Nullspannungserkennung in der Vorwärtsrichtung der Netzspannung 21 EIN, was beim Punkt ➁ angedeutet ist. Der Schaltkontakt des zweiten Relais 14 schaltet in der Vorwärtsrichtung auch AUS, was beim Punkt ➂ angedeutet ist. Auf die gleiche Weise schaltet der Schaltkontakt des ersten Relais 2 nach drei Zyklen in der Vorwärtsrichtung AUS, was bei Punkt ➃ angedeutet ist.

Nach den bisherigen Schritten ist aber der Betrieb des Relais ein anderer. Der Schaltkontakt des zweiten Relais 14 schaltet in der umgekehrten Richtung (von positiv zu negativ) EIN, was beim Punkt angedeutet ist. Auf die gleiche Weise schaltet der Schaltkontakt des ersten Relais 2 nach drei Zyklen in der umgekehrten Richtung EIN, was beim Punkt ➅ angedeutet ist. Der Punkt ➆ zeigt das AUSschalten des ersten Relais 2 an, während der Punkt ➇ das AUSschalten des zweiten Relais 14 andeutet. Beide Vorgänge geschehen bei der umgekehrten Richtung, und das zweite Relais 14 schaltet nach drei Zyklen AUS.

Des Weiteren ist es erwünscht, dass die erste und zweite Heizung 1, 13 bei der Nullspannung sehr genau gesteuert werden, weshalb Ein- und Ausschalten der beiden Relais 2, 14 zeitverschoben gesteuert werden, so dass Störungen durch Rauschen und gegenseitige Störung vermieden werden können. Diese An der Steuerung ist im Mikrocomputer 8 programmiert.

Lichtbogenentladung übt beim Betrieb des Schaltkontakts einen thermischen Einfluss auf den Metallkontakt aus, weil die Lichtbogenentladung auch bei niedriger Spannung auftritt, wenn grosse Ströme fliessen. Dieser thermische Einfluss lässt das Metall des einen Schaltkontakts zum gegenüberliegenden Schaltkontakt wandern, wodurch Berge und Täler zwischen den beiden Schaltkontakten erzeugt werden. Dabei verschlechtert sich nicht nur der Kontakt, sondern die beiden Kontakte lassen sich manchmal wegen des Eingreifens der Berge in die Täler (Blockierung) auch nicht trennen. Da diese Erscheinung der Metallwanderung die Lebensdauer der Schaltkontakte verschlechtert, ist es wünschenswert, sie zu verhindern, um die Lebensdauer der Schaltkontakte von Relais zu stärken. Daher werden in dieser Ausführungsform die Schaltkontakte bei der Nullspannung gesteuert, und das Ein- und Ausschalten wird so gesteuert, dass die Dispersion bei der Nullspannung berücksichtigt wird. In anderen Worten erfolgt, wenn der Schaltkontakt in der Vorwärtsrichtung ein-/ausschaltet, das nächste Ein-/Ausschalten in der umgekehrten Richtung. Dadurch wird die Erscheinung der Metallwanderung minimiert.

Die einzelnen Arbeitsschritte der betreffenden Relais werden im Timesharing gesteuert, d.h. das Ein- und Ausschalten der betreffenden Schaltkontakte ist zeitlich verschoben, wodurch der einzelne Ein- und Ausschaltvorgang des betreffenden Schaltkontakts bei Nullspannung genau erfolgen kann. In anderen Worten steuert der Mikrocomputer die betreffenden Relais richtig, so dass jeder Schaltkontakt bei der Nullspannung frei von Störungen durch Rauschen und von gegenseitigen Störungen genau gesteuert werden kann. Im Ergebnis kann man ein gleichbleibendes Ein- und Ausschalten der Schaltkontakte erwarten.

In dieser Ausführungsform wird das Beispiel von zwei Kochplatten angeführt; die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern ist auf Kocher mit mehr als zwei Kochplatten anwendbar.

Die Arbeitsweise eines automatischen Zyklenschalters, der eine Mehrzahl von Steuerzyklen in der Wärmeregelung schaltet, wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.

4 zeigt einen Knopf am Wärmeregler des elektrischen Kochers mit zwei Kochplatten, während die Auftragung in 4 den EIN/AUS-Zyklus in Abhängigkeit von der Verdrehung des Knopfes und das Leistungsverhältnis bei Einschaltdauer-Steuerung veranschaulicht.

4(a) ist der Knopf des Wärmereglers, der sich im AUS-Zustand (OFF) befindet. Eine Drehung im Uhrzeigersinn verändert die Wärme in Übereinstimmung mit den betreffenden Markierungen, d.h. HI (maximale Wärme im Zustand ununterbrochener Stromspeisung), HMD (hohe Wärme bei einem hohen Ein-/Aus-Verhältnis), MED (mittlere Wärme bei einem mittleren Ein-/Aus-Verhältnis), LMD (geringere mittlere Wärme bei einem geringeren mittleren Ein-/Aus-Verhältnis) und LOW (geringes Heizen bei einem niedrigen Ein-/Aus-Verhältnis). Der Knopf kann im Gegenuhrzeigersinn verdreht werden. 4b ist eine graphische Darstellung, die die Knopfpositionen, die ihnen entsprechenden Ein-/Aus-Zyklen (links aufgetragen) und das Leistungsverhältnis (rechts aufgetragen) veranschaulicht. Der Ein-/Aus-Zyklus ist auf 10 s/Zyklus bei LOW und MED, auf 20 s/Zyklus zwischen MED und einem Punkt gerade unterhalb von HI angesetzt. In der HI-Position wird die Heizung ununterbrochen mit Strom versorgt.

Die Einteilung auf der rechten Seite zeigt das Leistungsverhältnis bei den verschiedenen Knopfpositionen. Während die fette Linie von LOW nach HI gerade Linien bildet, verändert sich das Leistungsverhältnis linear mit den Ein-/Aus-Verhältnissen, die den Knopfpositionen entsprechen.

Eine manuelle Steuerung des Wählschalters für schwache Wärme, die nur über einen gegebenen Teil des Wärmereglers wirksam ist, wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.

5 ist ein Ablaufdiagramm, und „S" zeigt eine Drehposition des Knopfes an. Bei Y (YES) für S = OFF befindet sich die Heizung in einer Aus-Schleife und ohne Strom. Bei S = HI oder S > HI wird die Speichereinheit zurückgesetzt und die Heizung ununterbrochen mit Strom versorgt. Bei MED < S < HI wird die Speichereinheit zurückgesetzt und die Heizung in einem 20-Sekunden-Zyklus mit Strom versorgt. Wenn eine Ein-Periode (ON) von den 20 Sekunden 10 Sekunden beansprucht, ist das Leistungsverhältnis somit 50%.

Bei N (NO) für schwache Wärme SW = ON wird die Speichereinheit zurückgesetzt und die Heizung während 10 Sekunden pro Zyklus mit Strom versorgt. Bei Y für S = ON wird die schwache Wärme SW aus der Speichereinheit ausgewählt und liefert eine Feineinstellung mit zwei Sekunden pro Zyklus. Wenn der Strom irrtümlich abgeschaltet wird oder in diesem Zustand ein Stromausfall auftritt, wird diese Bedingung in der Speichereinheit gespeichert und nach Wiederherstellung der Stromversorgung aktiviert. Wenn der Knopf zu anderen Stellungen als schwache Wärme SW = ON verdreht worden ist, wird aus der Speichereinheit eine andere Schleife ausgewählt und aktiviert, und die Auswahl schwacher Wärme SW wird in der Speichereinheit gelöscht.

6 zeigt ein Blockdiagramm, das wie oben erörtert funktioniert. In 6 sind die folgenden Elemente mit Bezugszahlen vorhanden:

erste Heizung 51;

erstes Relais 52 zur Steuerung der ersten Heizung;

Schaltkontakt 53 des ersten Relais;

erster Ablagerungsdetektor 54 zur Erkennung des Zustandes des Schaltkontakts;

erster Heizregler 55 zur Einstellung der Heizleistung; in der gleichen Weise wie oben erörtert, wird ein weiterer Satz wie folgt vorbereitet:

zweite Heizung 56;

zweites Relais 57;

Schaltkontakt 58 des zweiten Relais;

zweiter Ablagerungsdetektor 59 zur Erkennung des Zustandes des Schaltkontakts;

zweiter Heizregler 60;

erster Wählschalter 61 für schwache Wärme, der nur über einen gegebenen Teil des ersten Heizreglers wirksam ist;

erste LED 62 für schwache Wärme, die anzeigt, dass die erste schwache Wärme ausgewählt worden ist;

zweiter Wählschalter 63 für schwache Wärme, der nur über einen gegebenen Teil des zweiten Heizreglers wirksam ist;

zweite LED 64 für schwache Wärme, die anzeigt, dass die zweite schwache Wärme ausgewählt worden ist;

Mikrocomputer 65 funktioniert als Steuereinheit;

Nullspannungsdetektor 66 zur Erkennung des Nulldurchgangs der Netzspannung, um den Schaltkontakt des Relais bei der Nullspannung zu steuern;

Systemtaktgeber 67;

VDD 68 der Gleichstromquelle;

VSS 69; und

Netzspannung 70.

Der oben erörterte Aufbau ermöglicht es, dass der Kocher den Nachteil überwindet, dass beim Kochen mit verhältnismässig schwacher Wärme die EIN-Periode kurz ist und daher eine grössere Wärmemenge nicht zum Kochen verwendet, sondern gestreut wird, was eine schlechte Energieausnutzung zur Folge hat.

Wenn Ablagerungen auf dem Schaltkontakt angetroffen werden, werden die Arbeitsgänge im Berechnungsverarbeitungsabschnitt (CPS: calculation processing section) und der Entscheidungseinheit, die das Heizen zwangsweise unterbricht, unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm in 7 beschrieben. In einem geschlossenen Kreis des Kochers, der die Heizung 72, den Schaltkontakt 73 und die Netzspannung 71 umfasst, sind Ablagerungsdetektoren 74, die Ablagerungen erkennen, an den beiden Enden des Schaltkontakts angeordnet. Wenn am Schaltkontakt ein abnormaler Zustand auftritt, wird dieser durch die folgenden Arbeitsschritte behandelt.

Wenn am Schaltkontakt eine Ablagerung auftritt und ein Schaltkontakt-Erkennungssignal durch den Punkt ➀. läuft, wird der Relaiszyklus-Schaltzeitgenerator 75, der normal gearbeitet hat, durch den Schaltkreis 76 für das die Relaisspule antreibende Signal zum Klopfimpulsgenerator 77 umgeschaltet. Das Klopfimpulssignal läuft durch die Steuerverhinderungslogik 78, dann wird das Signal in den Relaistreiberkreis 79 eingespeist, wo das Signal zu einem kurzen Stosssignal umgewandelt wird, durch das das Relais 80 betrieben wird. Im Ergebnis wird die Ablagerung auf dem Schaltkontakt durch das Relais selbst entfernt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Klopfimpulszähler 81 die Anzahl der Impulse zu zählen, wenn ein Klopfimpuls durch den Punkt ➁ läuft, und der Zähler 81 hört auf zu zählen, wenn das Signal für Schaltkontaktablagerung am Punkt ➀ annulliert wird.

Die Zähldaten ➂ werden in eine Berechnung des CPS 82 einbezogen. Nachdem die Ablagerung entfernt worden ist, verändert der Ablagerungsdetektor 74 seine Funktion und erfasst die Ein-/Aus-Daten des Schaltkontakts. Die Verzögerungszeitdaten 83 des Schaltkontakts bezüglich der das Relais antreibenden Ein-/Aus-Signale werden durch die Schaltkontakt-Ein-/Aus-Daten 83 zu Datencode umgewandelt. Dann werden das Ausgangssignal ➂ des Klopfimpulszählers und die Daten ➃ der Schaltkontakt-Ein/Aus-Daten im CPS 82 mit der folgenden Gleichung berechnet, und das Ergebnis ➎ wird in der Entscheidungseinheit 84 mit einem gegebenen Wert X (XA, XB) verglichen, und die beiden Ergebnisse ➅ und ➆ werden ausgegeben.

Berechnungsgleichung:

  • Schaltkontakt-Ein-/Aus-Daten/T × Anzahl der Klopfimpulse ≥ X,

  • wobei XA = Entscheidungsnorm des Ergebnisses ➅

    XB = Entscheidungsnorm des Ergebnisses ➆

    T = Zeitkonstante.

Das Ausgangssignal ➅ treibt den Warnungsausgang 85, der Wartung anfordert, während das Ausgangssignal ➆ das schlechtere Ergebnis anzeigt, nämlich, dass der Schaltkontakt dem Ende seiner Lebensdauer nahe ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein STOP-Signal an die Steuerverhinderungslogik 78 geliefert, so dass das Relais 80 zwangsweise angehalten wird. Der in gestrichelten Linien gezeichnete Block 86 stellt einen Mikrocomputer dar, der in dieser Ausführungsform als Steuereinheit funktioniert.

Unter Verwendung der Anzahl der kurzen Stromstösse und der Ein-/Aus-Daten des Schaltkontakts wird in der oben erörterten Berechnung herausgefunden, wann der Schaltkontakt das Ende seiner Lebensdauer erreicht. Inzwischen können die kurzen Stromstösse die Ablagerung entfernen, die auftreten kann, wenn der Schaltkontakt nahe seinem Lebensende ist. Da so das Lebensende des Schaltkontakts vorhergesagt werden kann, kann eine geeignete Wartungswarnung ausgegeben oder der elektrische Kocher zwangsweise angehalten werden, wodurch die Sicherheit des elektrischen Kochers wesentlich verbessert wird.

Der Speicherbetrieb, d.h. die Möglichkeit, den Zustand der Ausgabe einer Wartungswarnung bzw. des zwangsweisen Anhaltens aufrechtzuerhalten, selbst wenn die Stromversorgung irrtümlich abgeschaltet worden ist oder ein Stromausfall aufgetreten ist, wird unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm in 8 beschrieben.

Die früher beschriebene Beschreibung wird hier unterlassen, und die Aufmerksamkeit wird auf den Speicherbetrieb, der den Zustand der Wartungswarnung oder des zwangsweisen Anhaltens aufrecht erhält, nachdem die Stromversorgung wiederhergestellt ist, gerichtet.

Nehmen wir an, dass die Wartungswarnung ➅ von der Entscheidungseinheit 84 ausgegeben wird, dann liefert der erste Speicher-Einstellabschnitt (SET) 88 ein Ladesignal ➇ an den ersten Ladungsspeicher 89, der einen Kondensator und dergleichen umfasst. Das Wartungswarnungssignal wird durch Laden des Kondensators gespeichert. Zuerst würde der Speicherdetektor 90, der einen Komparator mit hoher Eingangsimpedanz umfasst, den im Kondensator während einer langen Zeit gespeicherten Zustand erkennen, selbst wenn der Strom ausgefallen ist. Wenn die Stromversorgung wiederhergestellt ist und der erste geladene Speicher 89 noch elektrische Ladung enthält, gibt der erste Speicherdetektor 90 das Signal ➈ aus, so dass die Wartungswarnung 96 geliefert werden kann. Auf die gleiche Weise sei angenommen, dass das Signal ➆ für zwangsweises Anhalten ausgegeben wird, dann liefert der zweite Speicher-Einstellabschnitt (SET) 91 das Ladesignal ➉ an den zweiten Ladungsspeicher 92. Wenn die Stromversorgung wiederhergestellt ist und sofern der zweite Ladungsspeicher 92 noch elektrische Ladung enthält, gibt der zweite Speicherdetektor 93 das Signal

aus und löst eine zwangsweise Verhinderungslogik aus, die den elektrischen Kocher zwangsweise anhält. Die Speicherfunktion kann so realisiert werden.

Die erste Diode 94 und die zweite Diode 95 verhindern, dass die Kondensatoren des ersten und zweiten Speichereinstellabschnitts (SET) 88 und 91 entladen werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Die oben erörterte Ausführungsform beweist, dass der elektrische Kocher der vorliegenden Erfindung es ermöglicht, dass eine Mehrheit von Heizungen ihre Schaltkontakte nahe der Nullspannung ein- und ausschalten, und Funktionen besitzt, um Ablagerungen auf den Schaltkontakten zu erkennen und die Ablagerung selbsttätig zu entfernen. Die Sicherheit des elektrischen Kochers wird dadurch wesentlich verbessert.

Der Schaltkontakt wird so definiert, dass er in der Nähe der Nullspannung wechselweise am Übergangspunkt vom/zum positiven Gebiet zum/vom negativen Gebiet ein- und ausschaltet, was die Möglichkeit der Bildung von Ablagerungen auf den Schaltkontakten verringert. Die Lebensdauer des Schaltkontakts des Relais wird dadurch wesentlich verlängert. Die Ein-/Aus-Steuerung der Schaltkontakte von mehreren Relais und die Steuerung der Wärmeeinstellung kann während einer langen Zeit fehlerfrei ausgeführt werden. Im Ergebnis kann ein elektrischer Kocher von hoher Zuverlässigkeit, gleichbleibender Leistung und Wartungsfreiheit erreicht werden.

Wenn schwache Wärme gewählt wird, wird ein besonderer Abschnitt der Wärmeeinstellung mit einem kurzen Zyklus gesteuert, so dass eine gedünstete Speise mit weniger Wärmeverlust gekocht werden kann. Wenn der Wärmeeinsteller zu einem anderen Bereich bewegt wird, wo die schwache Wärme nicht mehr gebraucht wird, oder wenn er am Ende des Kochens abgestellt wird, wird der Modus der schwachen Wärme automatisch zurückgesetzt, was nützliche Vorteile für Benutzer bewirkt.

Durch eine Berechnung unter Verwendung der Ein-/Aus-Daten des Schaltkontakts und der Anzahl von Stromstössen, die gezählt werden, wenn Ablagerung erkannt wird, kann das Lebensende eines Schaltkontakts vorhergesagt werden. Auf der Grundlage dieses Ergebnisses wird eine Warnung ausgegeben oder der Kocher wird zwangsweise angehalten, so dass ein plötzliches Versagen oder eine gefährliche Situation verhindert werden können.

Diese ermittelten Informationen können in einer Speicherfunktion gespeichert werden, die einfach und billig definiert ist, so dass die Informationen einen Stromausfall oder eine Stromabschaltung überleben können. Die Sicherheit des Kochers wird somit vorteilhaft mit Leichtigkeit gesichert.

1
Erste Heizung
2
Erstes Relais
3
Schaltkontakt
4
Transistor mit eingebautem Widerstand
5
Erster Ablagerungsdetektor
6
Zweite Heizung
7
Pullup-Widerstand
8
Mikrocomputer
9
Nullspannungsdetektor
10
Widerstand
11
Widerstand
12
Pullup-Widerstand
13
Zweite Heizung
14
Zweites Relais
15
Schaltkontakt
16
Transistor mit eingebautem Widerstand
17
Zweiter Ablagerungsdetektor
18
Pullup-Widerstand
19
Erster Heizregler
20
Zweiter Heizregler
21
Stromnetz


Anspruch[de]
Elektrischer Kocher, umfassend:

eine Mehrzahl von Heizungen (1, 13; 51, 56);

eine Mehrzahl von Relais (2, 14; 52, 57) zur Steuerung der Heizungen mit ihren Schaltkontakten (3, 15; 53, 58);

einen Heizregler (19, 20; 55, 60) zur Wärmeregelung der Heizungen;

eine Steuereinheit (8; 65) zur Steuerung der Relais auf der Grundlage eines Signals vom Heizregler;

gekennzeichnet durch

einen Ablagerungsdetektor (5, 17; 54, 59) zur Erkennung einer Ablagerung auf dem Schaltkontakt;

einen Nullspannungsdetektor (9; 66) zur Erkennung einer Nullspannung einer Wechselstromquelle (21; 70);

worin die Steuereinheit (8; 65) so konfiguriert ist, dass sie auf der Grundlage eines die Ablagerung erkennenden Signals ein Steuersignal des Relais in ein kurzes Stromstosssignal umwandelt; und

worin-die Steuereinheit auf der Basis eines Signals vom Nullspannungsdetektor das EIN/AUS-Schalten der betreffenden Schaltkontakte so steuert, dass

1) das Schalten der Schaltkontakte in den EIN/AUS-Zustand nahe der Nullspannung der Stromquelle (21, 70) erfolgt und

2) für das Einschalten der Schaltkontake zwischen Übergängen der Stromquelle (21; 70) in der positiven und negativen Richtung nahe der Nullspannung abgewechselt wird; und

3) für das Ausschalten der Schaltkontake zwischen Übergängen der Stromquelle (21; 70) in der positiven und negativen Richtung nahe der Nullspannung abgewechseit wird.
Elektrischer Kocher nach Anspruch 1, weiter umfassend:

einen automatischen Zyklenschalter (65) zum Schalten einer Mehrzahl von Steuerzyklen in einem Wärmeregelprozess; und

einen manuellen Wählschalter (61; 63) für schwache Wärme, der nur für einen im Voraus festgelegten Teil des Wärmereglers wirksam ist,

worin der Wählschalter für schwache Wärme einen automatischen Annullierer zur automatischen Annullierung eines Betriebsmodus mit schwacher Wärme bei Umstellen des Wärmereglers zu einer anderen Position umfasst.
Elektrischer Kocher nach Anspruch 1, weiter umfassend:

einen Berechnungsverarbeitungsabschnitt (82) zur Verarbeitung von Zähldaten eines Zählers (81) für die Zählung der durch die Steuereinheit erzeugten kurzen Stromstosssignale und von EIN/AUS-Daten des Ablagerungsdetektors; und

eine Entscheidungseinheit (84), die auf der Grundlage eines Berechnungsergebnisses des Berechnungsverarbeitungsabschnitts entweder eine Warnung ausgibt oder den Kocher zwangsweise abstellt.
Elektrischer Kocher nach Anspruch 1, weiter eine Speichereinheit (89, 92) umfassend, die die elektrischen Ladungen eines Signals für das zwangsweise Abstellen bzw. eines Warnsignals benutzt, die durch eine Entscheidungseinheit erzeugt wurden, wobei die elektrischen Ladungen in einem Kondensator gehalten werden. Elektrischer Kocher nach Anspruch 1, worin die benannte Mehrzahl von Relais (2, 14; 52, 57) beieinander und austauschbar angeordnet sind. Elektrischer Kocher nach Anspruch 1, worin die Steuereinheit (8; 65) die Mehrheit von Relais so steuert, dass erste und zweite Relais (2, 14; 52, 57) aus der Mehrheit von Relais immer zu voneinander verschiedenen Schaltzeiten geschaltet werden.






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