DE10305789A1

DE10305789A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE10305789A1
Application number: DE2003105789
Authority: DE
Inventors: Martin Baier
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-09-09

Abstract

Bei einem möglichen Verfahren zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einem Strahlungsheizkörper (13) weist dieser einen Temperaturbegrenzer oder einen Temperaturbegrenzer (15) auf, welcher als Übertemperatursicherung dient. In Abhängigkeit von einem Aktivieren oder Ansprechen des Temperaturbegrenzers (15) wird dies von einer Steuerung erkannt. Daraufhin senkt die Steuerung die Leistungszufuhr zu dem Strahlungsheizkörper (13), beispielsweise in dem sie ein dem Strahlungsheizkörper vorgeschaltetes Taktrelais (17) in eine niedrigere Leistungsstufe schaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Leistungszufuhr zu einer Heizeinrichtung sowie eine Ansteuerschaltung für eine Heizeinrichtung, mit der das vorgenannte Verfahren durchgeführt werden kann.
Bei Kochvorgängen an Glaskeramik-Kochfeldern mit einer Strahlungsheizung ist üblicherweise ein Temperaturbegrenzer als Übertemperatursicherung vorgesehen. Der Temperaturbegrenzer soll verhindern, dass die Glaskeramik keinen Schaden durch Übertemperatur nimmt. Somit schaltet er bei einer definierten Maximaltemperatur ab. Sinkt die Temperatur der Glaskeramik deutlich darunter, so schaltet der Temperaturbegrenzer die Leistungszufuhr zur Strahlungsheizung wieder ein. Wird nun eine zu hohe Leistungszufuhr zur Strahlungsheizung gewählt, so überhitzt sich die Glaskeramik. Dadurch spricht der Temperaturbegrenzer relativ oft an und reduziert die Leistungszufuhr. Dies ist ein deutliches Zeichen dafür, dass die eingestellte Leistungsstufe an sich zu hoch ist bzw. sich in dieser Form nicht auswirken kann. Einflussfaktoren hier für können u.a. schlechte Geschirrqualität, nicht zentriert aufgesetztes Geschirr oder Betrieb ohne Geschirr sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie eine Ansteuerschaltung dafür zu schaffen, mit denen eine Verbesserung eines Ansteuerverfahrens zur Leistungszufuhr zu einer Heizeinrichtung möglich ist. Dabei soll das erfindungsgemäße Verfahren nach Möglichkeit weitere Funktionen ermöglichen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie beispielsweise einer Ansteuerschaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Erfindungsgemäß ist bei einem eingangs genannten Verfahren vorgesehen, dass der Heizeinrichtung Übertemperatursicherungs-Mittel räumlich nahe zugeordnet sind. Diese schalten bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur, beispielsweise einer Maximaltemperatur für ein Glaskeramik-Kochfeld, die Leistungszufuhr zu der Heizeinrichtung ab. Dies kann, wie zuvor erwähnt worden ist, beispielsweise ein Temperaturbegrenzer sein. Des weiteren ist der Heizeinrichtung eine Steuereinrichtung zugeordnet, welche die Leistungszufuhr übernimmt. Die Leistungszufuhr kann beispielsweise durch eine von einem Benutzer vorgewählte Heizstufe gewählt werden. In Abhängigkeit von einem Ansprechen oder Aktivieren der Übertemperatursicherungs-Mittel beispielsweise bei dem vorgenannten Überschreiten der bestimmten Temperatur für das Glaskeramik-Kochfeld, erkennt die Steuereinrichtung dieses Aktivieren und senkt die Leistungszufuhr nach Feststellen vorbestimmter Taktzyklen oder -mustern zumindest zeitweise. Die Senkung der Leistungszufuhr erfolgt durch Reduzieren der Leistung oder der Einschaltdauer bei taktenden Leistungsstellern bzw. durch Herabschalten in eine niedrigere Leistungsstufe der Heizeinrichtung. Somit wird nicht nur die Leistungszufuhr zu der Heizeinrichtung von den Übertemperatursicherungs-Mitteln direkt abgeschaltet, sondern die Leistungszufuhr insgesamt zu der Heizungseinrichtung gesenkt. So ist es möglich, das Auftreten einer Übertemperatur an sich zu vermeiden und so unter Umständen einen Verschleiß der Übertemperatursicherungs-Mittel zu vermeiden. Vor allem wird in eine an sich bessere bzw. sinnvollere oder zweckmäßigere Leistungsstufe herabgeschaltet. Weitere, sich hieraus ergebene Möglichkeiten sind nachfolgend beschrieben.

Einerseits ist es möglich, die Leistungszufuhr bereits nach dem aller ersten Ansprechen der Übertemperatursicherungs-Mittel zu senken. So wird eine schnelle Reaktion sichergestellt. Allerdings ist diese Betriebsart des Senkens nach dem ersten Ansprechen der Übertemperatursicherungs-Mittel in der Praxis eher selten.

Eine Absenkung beim ersten Ansprechen ist allerdings in gewisser Hinsicht nachteilig. Es sollte ein eingeschwungener Zustand der Takt- oder Schaltzyklen der Übertemperatursicherungs-Mittel erkennbar sein, bevor eine Aktion daraus abgeleitet wird. Dieser Zustand signalisiert eine stets zu hohe Leistungszufuhr für das Kochsystem bzw. die Heizeinrichtung. Daraus ergibt sich eine erste Absenkung. Werden die registrierten Einzeiten stets kürzer, ist eine viel zu hohe Leistungszufuhr wahrscheinlich. In der Folge wird in kürzeren Intervallen abgesenkt oder gar die Zufuhrabgeschaltet.

Vorteilhafter kann, um beispielsweise Ankochstöße nicht berücksichtigen zu müssen, erst nach einem mehrfachen Ansprechen der Übertem peratursicherungs-Mittel eine Leistungsreduzierung erfolgen. In diesem Fall des nicht idealen Betriebszustands werden die aufeinanderfolgenden Ein-Zeiten der Taktzyklen von der Steuerschaltung registriert. Sind diese nahezu gleich wird die Leistungszufuhr abgesenkt. Werden diese immer kürzer, so kann dies als Indiz gewertet werden, dass beispielsweise ein Geschirr leerkocht, was zur totalen Abschaltung der Leistungszufuhr führen kann.

Das Erkennen des Aktivierens der Übertemperatursicherungs-Mittel kann auf vielfältige Art und Weise erfolgen. Einerseits ist dies möglich durch Spannungsspitzen in der Leistungszufuhr zu der Heizeinrichtung, an welche die Steuerung schließlich angeschlossen ist. Des weiteren ist es möglich, spezielle Detektionsmittel vorzusehen. Auch diese werden nachfolgend an geeigneter Stelle beschrieben.

Es ist möglich, zur Senkung der Leistungszufuhr diese in eine fest vorgegebene und niedrigere Leistungsstufe bzw. auf einen vorgegebenen niedrigeren Wert zu senken. Somit kann beispielsweise bei einer neunstufigen Leistungszufuhr stets auf die Fortkochstufe „5" (fünf) zurückgeschaltet werden.

Alternativ ist es möglich, die Senkung der Leistungszufuhr prozentuell festzulegen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jeweils eine Reduzierung der Leistungszufuhr um einen festen Prozentwert oder stufenweise bzw. schrittweise um feste Wertvorgaben, beispielsweise 30% -20% -10% -5%, erfolgt. Der Prozentwert kann zwischen 5% und 50% liegen. Bei beispielsweise Fortkochstufe „5" wird jedesmal, wenn eine Leistungszufuhr gesenkt werden soll, diese um 20% gesenkt nach dem Ansprechen der Übertemperatursicherungs-Mittel.

Des weiteren ist es möglich, die Art und Höhe der Senkung der Leistungszufuhr abhängig von der Höhe der vorgewählten oder der vorge gebenen Leistungszufuhr zu bestimmen. So kann beispielsweise die Senkung der Leistungszufuhr um so stärker sein, je höher eine vorgewählte Leistungszufuhr ist.

Alternativ dazu können Art und Höhe der Senkung der Leistungszufuhr so ausgebildet sein, dass sie vom Benutzer ausgewählt werden können. Diese Auswahl erfolgt vorteilhaft beim Starten der Leistungszufuhr bzw. beim Einschalten der Heizeinrichtung mit dabei erfolgender Einstellung der Höhe der Leistungszufuhr.

In Erweiterung der Erfindung ist es möglich, nach einem ersten Aktivieren der Übertemperatursicherungs-Mittel oder einer Senkung der Leistungszufuhr dies erneut vorzunehmen, wenn die Übertemperatursicherungs-Mittel noch einmal aktiviert werden. Es ist möglich, diese erneute Reduzierung der Leistungszufuhr nicht gleich nach dem ersten weiteren Mal des Aktivierens, sondern erst nach dem zweiten, dritten oder vierten Mal vorzunehmen. Die Art der Reduzierung der Leistungszufuhr kann auf eine der vorgenannten Arten erfolgen.

Es ist möglich im Rahmen der Erfindung, das Aktivieren der Übertemperatursicherungs-Mittel zu überwachen. Im Falle, dass die Übertemperatursicherungs-Mittel mehrfach aktiviert werden und diese Anzahl oder eine sich daraus ergebende Taktzeit, also der zeitliche Abstand zwischen einem und dem nächsten Aktivieren, einen bestimmten Wert annimmt, kann die Leistungszufuhr komplett abgeschaltet werden. Dies zeigt dem Benutzer an, dass entweder eine starke Überhitzung droht oder aber ein Störfall aufgetreten ist. Hierzu kann auch beispielsweise ein akustisches Signal erfolgen.

Die vorgenannte Steuereinrichtung kann mit einer Anzeige verbunden sein. Über eine solche Anzeige kann die ausgewählte oder die vorhandene, also aktuell eingestellte, Leistungsstufe angezeigt werden. Nach dem Senken der Leistungszufuhr durch Herabschalten kann dies insbesondere als neue niedrigere Leistungsstufe angezeigt werden. So sieht der Benutzer, dass das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt hat und nun im Vergleich zu der von ihm vorgewählten Leistungsstufe eine niedrigere und immer noch ausreichende Leistungsstufe eingestellt ist. Dies zeigt den durch das Reduzieren der Leistungszufuhr erreichten niedrigeren Energieverbrauch an.

Eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorbeschriebenen Möglichkeiten sieht vor, dass die Heizeinrichtung und die Übertemperatursicherungs-Mittel in einem ersten Zweig seriell geschalten sind. Ein Optokoppler ist mit seinem Eingang und einer Diode in einem zweiten Zweig seriell geschaltet. Der erste und der zweite Zweig sind dabei parallel zueinander geschaltet, wobei der Ausgang des Optokopplers mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Wenn die Übertemperatursicherungs-Mittel ansprechen, fließt Strom durch den Optokoppler und dies wiederum erkennt die Steuereinrichtung. Davon ausgehend wird das vorbeschriebene Verfahren gestartet und die Leistungszufuhr reduziert, entweder nach dem ersten Aktivieren der Übertemperatursicherungs-Mittel oder einem nachfolgenden.

Eine alternative Möglichkeit ist die Verwendung einer Strommessung oder einer anderen Auswertung des Aktivierens der Übertemperatursicherungs-Mittel. Diese können auch beispielsweise einen weiteren Schaltkontakt aufweisen.

Wie zuvor erwähnt worden ist, sind die Übertemperatursicherungs-Mittel vorteilhaft als Temperaturbegrenzer oder Stabregler ausgeführt. Sie weisen mechanisch betätigte und thermisch ausgelöste Schalter, insbesondere Schnappschalter, auf. Solche Temperaturbegrenzer sind Stand der Technik und werden beispielsweise bei Strahlungsheizkörpern in äußerst großem Umfang eingesetzt. Ein solcher Temperaturbegrenzer so wie seine Funktion gehen beispielsweise aus der DE 33 33 645 oder der DE 34 23 086 hervor.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhaft sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigt die 1 schematisch eben eine solche Ansteuerschaltung mit einem Strahlungsheizkörper und einem angedeuteten Temperaturbegrenzer.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Ansteuerschaltung 11 schematisch dargestellt. In der Schaltung 11 ist ein durch einen Widerstand symbolisierter Strahlungsheizkörper 13 dargestellt. Er bildet zusammen mit einem ebenfalls symbolisierten Temperaturbegrenzer 15, welcher auf bekannte Art und Weise als Temperaturbegrenzer bzw. Übertemperaturschutz ausgebildet ist, eine Funktions- und Baueinheit.
Angesteuert wird der Strahlungsheizkörper 13 von dem Taktrelais 17, welches bestimmte Einschaltdauern vorgibt, beispielsweise entsprechend der gewählten Leistungsstufe. Dieses ist für den Fachmann bekannt. Des weiteren ist in der Ansteuerung ein Phasentrenn-Relais 19 enthalten, beispielsweise zur völligen sicheren Abschaltung des Strah lungsheizkörpers. Ein Anschluss 20 kann zu einem weiteren Strahlungsheizkörper oder weiteren Heizbereich dieses Strahlungsheizkörpers führen.
In einem Parallelzweig 21 zu dem Temperaturbegrenzer 15 sind eine Diode 23, ein Widerstand 24 und ein Optokoppler 26 geschaltet. Der Ausgang des Optokopplers 26 weist einen Anschluss 28 an eine nicht dargestellte Steuerung auf, beispielsweise als Steuerung mit Mikrocontroller und Bedienelementen, beispielsweise Berührungsschaltern.
Funktion des Ausführungsbeispiels
Aus der Schaltung 11 ist leicht zu erkennen, dass bei einem Öffnen des Temperaturbegrenzers 15 Strom durch den Optokoppler 26 fließt und ein entsprechendes Signal am Anschluss 28 an eine Steuerung gegeben wird. Beginnt nun der Heizbetrieb des Strahlungsheizkörpers in einer sehr hohen Stufe, so wird nach einer gewissen Zeit die Temperatur über dem Strahlungsheizkörper 13 zu groß und der Temperaturbegrenzer 15 öffnet. Dies erfolgt bei üblichen hohen Ankochleistungen zu einer Zeit, zu der wegen eines gewählten Ankochstoßes das Taktrelais 17 noch geschlossen ist, also eigentlich Heizbetrieb vorgegeben ist.
Das Öffnen des Temperaturbegrenzers 15 unterbricht jedoch unabhängig vom Taktrelais 17 den Heizbetrieb des Strahlungsheizkörpers 13. Ist der Temperaturbegrenzer 15 wieder unter seinen Schaltpunkt abgekühlt, schließt er und der Strahlungsheizkörper 13 beginnt wieder zu heizen. Dies kann bei einer entsprechenden Einstellung des Taktrelais 17 für sogenannte Ankochstöße mit hoher Ankochleistung mehrfach geschehen. Das heißt, bevor das Taktrelais 17 von seiner Vorgabe für die Ankochleistung her den Strahlungsheizkörper 13 ausschaltet, tut dies der Temperaturbegrenzer 15 aufgrund zu hoher Temperatur mehrfach.
Jedes Mal, wenn der Temperaturbegrenzer 15 während des Betriebs des Strahlungsheizkörpers 13 öffnet, wird ein entsprechendes Signal über den Optokoppler 26 und den Anschluss 28 an die Steuerung gegeben. In der Steuerung ist eben, wie zuvor beschrieben worden ist, abgelegt, dass in Verbindung mit einer gewählten hohen Ankochleistung als Ankochstoß nach beispielsweise zweimal oder dreimal Abschalten des Temperaturbegrenzers 15 die für den Strahlungsheizkörper 13 vorgegebene Leistungsstufe gesenkt wird. Dies bedeutet, dass in diesem Fall die Steuerung einen Befehl an das Taktrelais 17 gibt und dessen Taktung derart verändert, dass die an den Strahlungsheizkörper 13 gegebene Leistung geringer ist und von daher auch ein Ansprechen des Temperaturbegrenzers 15 nicht so schnell oder gar nicht mehr erfolgt.
Anstelle dieser Schaltung kann auch eine beliebige Stromeßschaltung verwendet werden. Diese kann im Zweig des Strahlungsheizkörpers liegen.
Somit kann mit der Erfindung im Endeffekt erreicht werden, dass wegen temperaturbedingt zu hoher Leistung des Strahlungsheizkörpers 13 seine Leistung nicht mehr durch Takten des Temperaturbegrenzers 15 gesenkt wird, sondern am Taktrelais 17 selber reduziert wird. Dieses wird eben dadurch erkannt, dass der Temperaturbegrenzer 15 als Übertemperatursicherung einmal oder mehrmals anspricht und dies von der Steuerung als entsprechendes Signal an das Taktrelais 17 gegeben wird.
Es ist vorteilhaft, in der Steuerung mehrere verschiedene Ablaufprogramme vorzugeben. Darin kann bestimmt sein, wie in Abhängigkeit von der eingangs gewählten Kochstufe bzw. der Ankochleistung bei einem Ansprechen des Temperaturbegrenzers 15 in bestimmter Art und Weise (Häufigkeit, Schnelligkeit, Dauer) die dem Strahlungsheizkörper 13 über das Taktrelais 17 zugeführte Leistung reduziert werden kann. Dieses braucht hier jedoch nicht weiter ausgeführt zu werden, da es an sich leicht zu realisieren ist.
Des weiteren ist es vorteilhaft möglich, in der Steuerung vorzusehen, dass diese Funktion des Herunterschaltens des Taktrelais 17 aufgrund Ansprechens des Temperaturbegrenzers 15 ausgeschaltet werden kann. Somit kann es einem Bediener überlassen bleiben, ob er diese Funktion realisieren bzw. nutzen will.

Claims

Verfahren zur Steuerung der Leistungszufuhr einer Heizeinrichtung, insbesondere einem flächigen Strahlungsheizkörper (13) für ein Glaskeramik-Kochfeld, wobei der Heizeinrichtung in räumlicher Nähe Übertemperatursicherungs-Mittel (15) zugeordnet sind, die bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur im Bereich der Heizeinrichtung (13) die Leistungszufuhr abschalten, wobei der Heizeinrichtung eine Steuereinrichtung (28) zugeordnet ist für die Steuerung der Leistungszufuhr, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem Aktivieren der Übertemperatursicherungs-Mittel (15) die Steuereinrichtung die Leistungszufuhr zumindest zeitweise senkt durch Herabschalten in eine niedrigere Leistungsstufe.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Senkung der Leistungszufuhr in eine fest vorgegebene, niedrigere Leistungsstufe bzw. auf einen vorgegebenen niedrigeren Wert der Leitungszufuhr.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,. gekennzeichnet durch eine Senkung der Leistungszufuhr um einen fest vorgegebenen Anteil, vorzugsweise um 15% bis 50%.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Senkung der Leistungszufuhr schrittweise um feste Wertvorgaben, vorzugsweise 30% -20% -10% -5%.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Art und Höhe der Senkung der Leis tungszufuhr abhängig von der Höhe der vorgewählten oder vorgegebenen Leistungszufuhr ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Art und Höhe der Senkung der Leistungszufuhr vom Benutzer bei Starten der Leistungszufuhr auswählbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem erneuten Aktivieren der Übertemperatursicherungs-Mittel (15), vorzugsweise nach dem zweiten oder dritten Mal des Aktivierens, die Leistungszufuhr auf eine noch niedrigere Leistungsstufe abgesenkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Überwachung des Aktivierens der Übertemperatursicherungs-Mittel (15), wobei die Leistungszufuhr komplett abgeschaltet wird wenn die Übertemperatursicherungs-Mittel mehrfach aktiviert werden und die Taktzeit dieses Aktivierens einen bestimmten Wert übersteigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit einer Anzeige verbunden ist, über welche die ausgewählte oder vorhandene Leistungsstufe angezeigt wird, wobei nach einem Herabschalten der Leistungszufuhr die niedrigere Leistungsstufe angezeigt wird.
Ansteuerschaltung (11) für eine Heizeinrichtung (13) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (13) und die Übertemperatursicherungs-Mittel (15) in einem ersten Zweig seriell geschaltet sind und ein Optokoppler (26) mit seinem Eingang und eine Diode (23) in einem zweiten Zweig seriell geschal tet sind, wobei der erste und der zweite Zweig parallel zueinander geschaltet sind und wobei der Ausgang (28) des Optokopplers (26) mit der Steuereinrichtung verbunden ist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertemperatursicherungs-Mittel einen Temperaturbegrenzer (15) aufweisen, welcher sich über einen flächigen Strahlungsheizkörper (13) als Heizeinrichtung erstreckt.