Vorrichtung zum Schalten eines Kochfeldes und Verfahren zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs eines Kochfeldes

Abstract

 Es wird eine Vorrichtung zum Schalten eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle, mit einem Takt-Relais (12) zum Takten des Betriebs einer Heizeinrichtung (10) einer Kochstelle und einer Steuereinrichtung (14) zum Ansteuern (16) des Takt-Relais (12) vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine Relaisspulenstrom-Messeinrichtung (18) zum Messen des Stroms durch eine Relaisspule des Takt-Relais (12) und eine Auswerteeinrichtung (14) zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs des Kochfeldes auf der Basis des von der Relaisspulenstrom-Messeinrichtung (18) gemessenen Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais (12).

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 3 sowie ein Verfahren zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 bzw. 7.

[0002] Üblicherweise werden die elektrischen Heizeinrichtungen von Kochstellen eines Kochfeldes jeweils über ein Takt-Relais geschaltet, um die Heizeinrichtungen mit einer gewünschten Heizleistung im Taktbetrieb zu betreiben. Ferner ist es üblich, ein Phasentrenn-Relais zum gleichzeitigen Trennen mehrerer Heizeinrichtungen von der Betriebsspannung einzusetzen.

[0003] Um bei solchen Relaisansteuerungen einen Fehler durch Verkleben der Relaiskontakte oder in der Ansteuerung zu vermeiden, wird häufig ein zweiter Relaiskontakt von einem zusätzlichen Relais zur Sicherheit mit eingebaut. Problematisch bei dieser Methode ist es, dass ein Fehler in der Ansteuerung des Relais oder ein Verkleben des Relaiskontakts zum Teil nicht erkannt werden können, da diese noch nicht notwendigerweise sofort zu einer merklichen Fehlfunktion führen müssen. Wenn dann ein weiterer Fehler auftritt, ist eine Fehlfunktion gegeben, die unter Umständen nicht mehr abgestellt werden kann.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schalten eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle vorzusehen, die einen fehlerhaften Betrieb des Kochfeldes sicher beurteilen kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum sicheren Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle vorzusehen.

[0005] Die obigen Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 3 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 oder 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0006] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung zum Schalten eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle ein Takt-Relais zum Takten des Betriebs einer Heizeinrichtung einer Kochstelle sowie eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Takt-Relais auf. Die Vorrichtung ist ferner versehen mit einer Relaisspulenstrom-Messeinrichtung zum Messen des Stroms durch eine Relaisspule des Takt-Relais und einer Auswerteeinrichtung zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs des Kochfeldes auf der Basis des von der Relaisspulen-Messeinrichtung gemessenen Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais. Mit einer solchen Vorrichtung kann zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle ein Strom durch eine Relaisspule des Takt-Relais gemessen und ein fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais beurteilt werden.

[0007] Diese Methode stellt eine besonders einfache und damit kostengünstige Möglichkeit zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle dar. Als Möglichkeit eines fehlerhaften Betriebs des Kochfeldes ist hier insbesondere eine fehlerhafte Ansteuerung des Takt-Relais zu nennen.

[0008] Die Relaisspulenstrom-Messeinrichtung ist bevorzugt in einem Ansteuerzweig des Takt-Relais vorgesehen.

[0009] Unter einem Takt-Relais wird ein mechanisches Relais, ein elektronisches Relais und ein elektronischer Leistungsschalter verstanden.

[0010] Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung zum Schalten eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle ein Takt-Relais zum Takten des Betriebs einer Heizeinrichtung einer Kochstelle, ein Phasentrenn-Relais zum Trennen der Heizeinrichtung der Kochstelle von der Spannungsversorgung und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Takt-Relais und des Phasentrenn-Relais auf. Die Vorrichtung ist ferner gekennzeichnet durch eine Verbraucherstrom-Messeinrichtung zum Messen des Stroms durch die Heizeinrichtung der Kochstelle und eine Auswerteeinrichtung zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs des Kochfeldes auf der Basis des von der Verbraucherstrom-Messeinrichtung gemessenen Stroms durch die Heizeinrichtung. Mit einer solchen Vorrichtung kann zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs des Kochfeldes ein Strom durch die Heizeinrichtung der Kochstelle gemessen und ein fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms durch die Heizeinrichtung beurteilt werden.

[0011] Alternativ zur Strommessung kann die am Verbraucher anliegende Spannung gemessen werden.

[0012] Neben der Detektion einer fehlerhaften Ansteuerung des Takt-Relais wie im ersten Aspekt können mit dieser Methode auch Fehler im Takt-Relais selbst (z.B. verklebte Relaiskontakte) erfasst werden. Weiter ist es mit dieser Methode auch möglich, zu erkennen, welche Last an den einzelnen Zweigen betrieben wird, sodass sich die Elektronik selbständig auf verschiedene Lastbedingungen einstellen und eine Überlast einzelner Phasen verhindern kann. Außerdem ist es möglich, eine maximale Strombelastung sicherzustellen.

[0013] Die Verbraucherstrom-Messeinrichtung ist bevorzugt in einer Betriebsstromleitung der Heizeinrichtung vorgesehen.

[0014] Falls diese Methode auf ein Kochfeld mit mehreren Heinzeinrichtungen für mehrere Kochstellen angewendet wird, bei welchem das Phasentrenn-Relais dem Trennen aller Heizeinrichtungen einer Gruppe von Heizeinrichtungen der Kochstellen von der Spannungsversorgung dient, wird ein Strom in einer gemeinsamen Betriebsstromleitung aller Heizeinrichtungen der Gruppe von Heizeinrichtungen gemessen und ein fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms in der gemeinsamen Betriebsstromleitung beurteilt.

[0015] Es ist selbstverständlich auch möglich, den ersten und den zweiten Aspekt, wie oben beschrieben, in beliebiger Weise miteinander zu kombinieren.

[0016] Mit der oben beschriebenen Erfindung können Fehler, die sich bereits in einer Relaissteuerung eines Kochfeldes eingeschlichen haben, bereits bemerkt werden, ohne dass es schon zu einer Fehlfunktion des Kochfeldes oder zu einem kritischen zustand kommt. Die Betriebssicherheit des Kochfeldes kann somit erhöht werden.

[0017] Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:

Fig. 1

ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Steuerung eines Kochfeldes mit mehreren Kochstellen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 2

ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Steuerung eines Kochfeldes mit mehreren Kochstellen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

[0018] Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezug auf Fig. 1 bzw. Fig. 2 näher erläutert. Dabei sind gleiche oder ähnliche Komponenten in beiden Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugsziffern versehen und auf unnötige Wiederholungen von Beschreibungen solcher Komponenten wird verzichtet.

[0019] Fig. 1 zeigt ein stark vereinfachtes Blockschaltbild der Ansteuerung eines Kochfeldes gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Kochfeld umfasst hier zwei Kochstellen mit jeweils einer elektrischen Heizeinrichtung 10; die Erfindung ist aber selbstverständlich analog auch auf andere Kochfelder mit anderen Anzahlen von Kochstellen anwendbar.

[0020] Die elektrischen Heizeinrichtungen 10 sind jeweils mit einer Spannungsversorgung verbunden, die von einer Betriebsspannung Ub und einem Nullleiter Uo gebildet ist. Der Betrieb einer Heizeinrichtung 10 wird jeweils durch ein Takt-Relais 12 getaktet mit einer gewünschten Heizleistung durchgeführt. Das Takt-Relais 12 wird wiederum von einer Steuerung 14, der Steuer- und Auswerteeinrichtung der Erfindung, über ein Ansteuerelement 16 angesteuert. Der Ansteuerzweig des Takt-Relais 12 liegt zwischen einer Versorgungsspannung Uv und dem Nullleiter Uo.

[0021] In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist ferner im Ansteuerzweig des Takt-Relais 12 eine Relaisspulenstrom-Messeinrichtung 18 vorgesehen, die den Strom durch die Relaisspule des Takt-Relais 12 erfasst und das Messsignal an die Steuerung 14 leitet.

[0022] Die Steuerung 14 kann dann Fehler, die sich auf den Ansteuerzweig beziehen beurteilen.

[0023] Auch wenn dies in Fig. 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, ist natürlich für jede elektrische Heizeinrichtung 10 des Kochfeldes ein eigenes Takt-Relais 12 mit einem eigenen Ansteuerzweig vorgesehen, die alle von der Steuerung 14 angesteuert und überwacht werden.

[0024] Bei diesem sehr einfachen und damit kostengünstigen Aufbau der gesamten Steuervorrichtung 12-18 mit wenigen zusätzlichen Bauteilen kann auf einfache Weise ein fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes auf der Basis des von der Relaisspulenstrom-Messeinrichtung 18 gemessenen Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais 12 beurteilt werden. Als fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes kann hier insbesondere ein Fehler in der Ansteuerung des Takt-Relais 12 detektiert werden.

[0025] Alternativ zu einem mechanischen Relais als Takt-Relais 12 kann ein elektronisches Relais oder ein elektronischer Leistungsschalter, wie beispielsweise ein Triac oder ein IGBT verwendet werden.

[0026] Fig. 2 zeigt ein stark vereinfachtes Blockschaltbild der Ansteuerung eines Kochfeldes gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Kochfeld umfasst auch hier zwei Kochstellen mit jeweils einer elektrischen Heizeinrichtung 10.

[0027] Zusätzlich zu der Steuerschaltung der elektrischen Heizeinrichtungen 10 des ersten Ausführungsbeispiels weist diese Steuerschaltung von Fig. 2 ein Phasentrenn-Relais 20 auf, das alle Heizeinrichtungen 10 bzw. alle Heizeinrichtungen 10 einer Gruppe von Heizeinrichtungen von der Spannungsversorgung, d.h. von der Betriebsspannung Ub oder vom Nullleiter Uo trennen kann. Das Phasentrenn-Relais 20 wird ebenfalls von der Steuerung 14 über ein entsprechendes Ansteuerelement 22 angesteuert.

[0028] Weiter ist eine Verbraucherstrom-Messeinrichtung 24 in der gemeinsamen Betriebsstromleitung 26 angeordnet, um den Strom durch alle Heizeinrichtungen 10 bzw. alle Heizeinrichtungen 10 einer Gruppe von Heizeinrichtungen zu erfassen. Das von der Verbraucherstrom-Messeinrichtung 24 erzeugte Messsignal wird der Steuerung 14 zur Auswertung zugeführt, die dann einen fehlerhaften Betrieb der Kochstelle basierend auf dem Strom durch die Heizeinrichtungen 10 beurteilen kann.

[0029] Im Unterschied zum obigen ersten Ausführungsbeispiel kann hier als fehlerhafter Betrieb der Kochstelle neben der Detektion einer fehlerhaften Ansteuerung des Takt-Relais 12 (wenn das Phasentrenn-Relais 20 zugeschaltet ist) auch ein Fehler im Takt-Relais 12 oder im Phasentrenn-Relais 20 selbst (z.B. verklebte oder klemmende Kontaktstellen) erfasst werden. Bei einer ordnungsgemäß betriebenen Kochstelle muss sich ein entsprechender Stromfluss in der Betriebsstromleitung 26 ergeben, wenn beide Relais 12, 20 eingeschaltet sind.

[0030] Ferner kann die Steuerung 14 in diesem Ausführungsbeispiel auch erkennen, welche Last an den einzelnen Zweigen, d.h. in den einzelnen Gruppen von Heizeinrichtungen 10 betrieben wird. Hierdurch ist es möglich, dass sich die Elektronik selbständig auf verschiedene Varianten und Lastbedingungen einstellen kann. Eine Überlast einzelner Phasen kann so zum Beispiel verhindert werden.

[0031] Außerdem kann eine maximale Strombelastung in der gemeinsamen Betriebsstromleitung 26 sichergestellt werden. Die Steuerung 14 kann anhand des Messsignals von der Verbraucherstrom-Messeinrichtung 24 beispielsweise erkennen, dass bereits zwei große Verbraucher 10 eingeschaltet sind, und kann nun verhindern, dass zur gleichen Zeit ein weiterer Verbraucher 10 zugeschaltet wird. Sind nur kleinere Verbraucher 10 eingeschaltet, so kann die Steuerung 14 zulassen, dass weitere Verbraucher zugeschaltet werden dürfen.

[0032] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen vollständig beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen definierten Schutzumfang zu verlassen.

[0033] Beispielsweise können die beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von Fig. 1 und 2 auch beliebig miteinander kombiniert werden. So ist es zum Beispiel denkbar, in der Steuerschaltung des zweiten Ausführungsbeispiels zusätzlich die Relaisspulenstrom-Messeinrichtung 18 des ersten Ausführungsbeispiels im Ansteuerzweig des Takt-Relais 12 vorzusehen und ihr Messsignal entsprechend von der Steuerung 14 auswerten zu lassen.

[0034] Weiter wurden in den obigen Ausführungsbeispielen der Relaisspulenstrom und/oder der Verbraucherstrom jeweils während des Betriebs der Kochstelle gemessen und ausgewertet. Alternativ ist es auch möglich, die Relais 12, 20 in einem entsprechenden Testmodus anzusteuern, um etwaige Fehler erfassen zu können.

[0035] Obwohl die Erfindung anhand des Beispiels eines Kochfeldes mit mehreren Kochstellen erläutert worden ist, ist die vorliegende Erfindung analog auch auf Steuervorrichtungen anderer elektronischer Haushaltsgeräte mit mehreren Verbrauchern, wie beispielsweise Backöfen, Waschmaschinen, usw., übertragbar.

BEZUGSZIFFERNLISTE

[0036] 

10

Heizeinrichtung einer Kochstelle

12

Takt-Relais

14

Steuer- und Auswerteeinrichtung

16

Ansteuerelement

18

Relaisspulenstrom-Messeinrichtung

20

Phasentrenn-Relais

22

Ansteuerelement

24

Verbraucherstrom-Messeinrichtung

26

gemeinsame Betriebsstromleitung

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Schalten eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle, mit einem Takt-Relais (12) zum Takten des Betriebs einer Heizeinrichtung (10) einer Kochstelle und einer Steuereinrichtung (14) zum Ansteuern (16) des Takt-Relais (12),
gekennzeichnet durch
eine Relaisspulenstrom-Messeinrichtung (18) zum Messen des Stroms durch eine Relaisspule des Takt-Relais (12); und
eine Auswerteeinrichtung (14) zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs des Kochfeldes auf der Basis des von der Relaisspulenstrom-Messeinrichtung (18) gemessenen Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais (12).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Relaisspulenstrom-Messeinrichtung (18) in einem Ansteuerzweig des Takt-Relais (12) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung zum Schalten eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle, mit einem Takt-Relais (12) zum Takten des Betriebs einer Heizeinrichtung (10) einer Kochstelle, einem Phasentrenn-Relais (20) zum Trennen der Heizeinrichtung (10) der Kochstelle von der Spannungsversorgung und einer Steuereinrichtung (14) zum Ansteuern (16) des Takt-Relais (12) und des Phasentrenn-Relais (20),
gekennzeichnet durch
eine Verbraucherstrom-Messeinrichtung (24) zum Messen des Stroms durch die Heizeinrichtung (10) der Kochstelle; und
eine Auswerteeinrichtung (14) zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs des Kochfeldes auf der Basis des von der Verbraucherstrom-Messeinrichtung (24) gemessenen Stroms durch die Heizeinrichtung (10).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbraucherstrom-Messeinrichtung (24) in einer Betriebsstromleitung (26) der Heizeinrichtung (10) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Heizeinrichtungen (10) für mehrere Kochstellen vorgesehen sind; dass das Phasentrenn-Reiais (20) dem Trennen aller Heizeinrichtungen (10) einer Gruppe von Heizeinrichtungen der Kochstellen von der Spannungsversorgung; und
dass die Verbraucherstrom-Messeinrichtung (24) in einer gemeinsamen Betriebsstromleitung (26) aller Heizeinrichtungen (10) der Gruppe von Heizeinrichtungen vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass ferner eine Relaisspulenstrom-Messeinrichtung (18) zum Messen des Stroms durch eine Relaisspule des Takt-Relais (12) vorgesehen ist; und
dass die Auswerteeinrichtung (14) ferner zum Beurteilert eines fehlerhaften Betriebs des Kochfeldes auf der Basis des von der Relaisspulenstrom-Messeinrichtung (18) gemessenen Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais (12) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Relaisspulenstrom-Messeinrichtung (18) in einem Ansteuerzweig des Takt-Relais (12) vorgesehen ist.

8. Verfahren zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle, einem Takt-Relais (12) zum Takten des Betriebs einer Heizeinrichtung (10) der Kochstelle und einer Steuereinrichtung (14) zum Ansteuern (16) des Takt-Relais (12),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Strom durch eine Relaisspule des Takt-Relais (12) gemessen und ein fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais (12) beurteilt wird.

9. Verfahren zum Beurteilen eines fehlerhaften Betriebs eines Kochfeldes mit wenigstens einer Kochstelle, einem Takt-Relais (12) zum Takten des Betriebs einer Heizeinrichtung (10) der Kochstelle, einem Phasentrenn-Relais (20) zum Trennen der Heizeinrichtung (10) der Kochstelle von der Spannungsversorgung und einer Steuereinrichtung (14) zum Ansteuern (16) des Takt-Relais (12) und des Phasentrenn-Relais (20),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Strom durch die Heizeinrichtung (10) der Kochstelle gemessen und ein fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms durch die Heizeinrichtung (10) beurteilt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9 für ein Kochfeld mit mehreren Heinzeinrichtungen (10) für mehrere Kochstellen, bei welchem das Phasentrenn-Relais (20) dem Trennen aller Heizeinrichtungen (10) einer Gruppe von Heizeinrichtungen der Kochstellen von der Spannungsversorgung dient,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Strom in einer gemeinsamen Betriebsstromleitung (26) aller Heizeinrichtungen (10) der Gruppe von Heizeinrichtungen gemessen und ein fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms in der gemeinsamen Betriebsstromleitung (26) beurteilt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass ferner ein Strom durch eine Relaisspule des Takt-Relais (12) gemessen und ein fehlerhafter Betrieb des Kochfeldes auf der Basis des gemessenen Stroms durch die Relaisspule des Takt-Relais (12) beurteilt wird.

Zeichnung