测量金属烧锅温度的方法 【技术领域】
本申请涉及根据权利要求1前序部分所述的在加热器附近测量金属烹调容器或烧锅的温度的方法，和如权利要求17前序部分所述的具有温度测量的电加热装置。
背景技术
已知具有适宜装置测量金属烧锅温度的方法和加热器有很多不同形式。为了以非接触方式测量烧锅的温度并且据此进行温度控制，可以作一种尝试，例如通过和金属烧锅底部连在一起的感应线圈形成谐振电路。这个例子可以用来确定烧锅底部的谐振电路频率。接下来的次序是利用和温度有关的烧锅底部材料的导磁率来确定其温度。因此通过烧锅底部地特性能够得到关于其温度的结论。然而，关于这一点，为了提供相对准确的温度信息，必须以复杂的方式校准系统，因此被认为是不方便的。
【发明内容】
本发明要解决的问题是提供前述方法和具有可以避免现有技术中不便之处的加热装置，并且尤其避免复杂的、容易出错的感应温度检测系统的设置。
该问题通过具有权利要求1特征的方法和具有权利要求17特征的加热装置来解决。本发明的有利的和优选的改善形成从属权利要求的主题，并且在下文得到更详细的解释。通过描述提及权利要求的语句将说明书内容分成几部分。
根据本发明所述的方法，提供感应传感器和估算电路用于检测和控制烧锅温度。感应传感器和金属烧锅是谐振电路的一部分，因此来测量谐振电路的参数。谐振电路参数可以是例如频率、相位角、交流阻尼或传导系数。可以检测时间特性或谐振电路参数的曲线斜坡。本发明特别表示出在常规烹煮过程的特定阶段内，尤其是在烧锅里的水或液体的初始沸腾阶段，烧锅或烧锅底部的温度不再发生大的改变。在通常的烹调容器或烧锅里，沸水不会呈现高于100℃的温度。烧锅温度处于该点，并且因此测量的谐振电路参数例如频率也不再发生大的改变，尤其是曲线斜坡的斜率的明确变化。从所述特征段顺序确定温度，例如在水的初始沸腾期间，温度近似为100℃。
根据本发明，除了如此连贯地确定曲线斜坡的相对变化或测量值，可以把所述测量值的绝对值作为控制中的期望值用于特定阶段的特定点。因而，很方便并且不用复杂地校准，就可能获得用于温度控制的期望值。
作为通常的情况是，加热器具有金属或铁磁体的支架或托架。在加热过程中托架被加热，因此对其导磁率和谐振电路特性来说也发生变化。由于它是感应谐振电路的一部分，支架对谐振电路额外形成变化的干扰影响，并且在此时检测谐振电路参数或温度。根据本发明，测量并处理支架的温度作为修正值。然后测量的谐振电路的参数用所述修正值修正，通过该方式支架不再具有干扰影响。
通过该方式可以减少加热过程中的进一步的影响，例如进一步的装置或元件的加热。因此，利用类似的检测和结果，还有修正值的使用，能够避免干扰和更多的测量误差。
有利的是，降低斜率用作为对于测量值斜坡斜率的变化。这可以是与粗略恒定的烧锅温度相应的基本上恒定测量值的转换。
根据本发明，发现在烧锅里的水或一些其它液体完全蒸发的情况下，可以检测到进一步的温度上升。这表示频率和此时的测量值进一步变化。这可以作为进一步的或斜坡的第二特征段被检测。由于它通常是在执行温度控制或加热的状态，因此可以作为关断加热器的信号使用。
可以存储修正值。这可以和存储支架的温度、能量时间或耦合一起进行。存储修正值可以以曲线或相关值的形式进行。于是可以说修正值被作为具有特定参数的曲线组存储。例如这可以作为在特定时间段的特定能量耦合的函数进行存储。
温度可以利用电阻性测量传感器来测量，该传感器是依特殊应用而定的。温度测量和修正值的确定最好是反复地，特别是连续地进行。
为了处理温度或把支架的温度变化处理为修正值，可以提供一种具有有利的微处理器的控制装置，也可以为修正值提供存储器。然后利用已知的修正值，通过支撑物的温度计算谐振电路参数或频率变化，例如简单地获取和测量温度相应的频率值。然后频率变化用于测量谐振电路的频率。
有利的是，感应传感器是由线圈组成的。在本发明的一个实施例中，该线圈可以是烧锅检测线圈。有利地，线圈具有少许匝数。特别有利的方式是线圈只有一匝，这可以使加工和保持这样的线圈的费用降低。作为具有至少一匝的线圈的替代，可以使用直线的感应传感器或者叫作线性传感器。
根据本发明进一步的改善，有益的方法能用于带感应线圈的感应加热器。好处在于感应线圈被作为温度测量传感器使用。首选地该方法用于感应线圈的加热功能是定时的或轮流操作的类型中。因此，一方面使用感应线圈和时间分段的方式加热烧锅，另一方面检测谐振电路的参数或进行温度测量。
有益的是感应线圈可以在其线匝路径或类似处带有电连接装置。该连接装置按几何学方式安装在对烧锅进行温度测量的感应线圈区域或后者安装的区域。电连接装置可以将感应线圈分为至少两个区域。感应线圈区域的一个部分用于温度测量的目的。因此不再需要将全部感应线圈作为感应传感器控制和操作，这是有利的。
有利的是，在许多情况下感应线圈具有螺旋形结构。在本发明的范围内可以通过这样的电连接装置将感应线圈分出里面的部分。然后所述里面的部分作为感应传感器使用。
还可以将线圈的另一部分短路而不作为传感器使用。从而在传感器工作时不会产生干扰作用。为了保持流经传感器的低电流，传感器可以使用加高的频率工作。
根据本发明的具有温度测量的电加热装置具有加热器、感应传感器和控温用估算电路。特别可取的方式是它是烹调区的加热点，可以在那里加热放在其上的烹调容器或烧锅。使用形成谐振电路部分的加热装置加热感应传感器和金属烧锅。这样，使用传感器，可以确定其谐振电路参数，例如烧锅频率。构造估算电路用于检测谐振电路参数作为时间斜坡曲线或特性上的测量值，并且通过上文中描述的方式从曲线的特征段中确定烧锅的温度。估算电路也构造成用于在测量值曲线的特征段的特定点提取绝对值并且同样用作控制时的期望值。提供温度传感器，它可以测量放置加热器的支架的温度，然后产生修正值。
在本发明的实施例中，可以使用具有感应线圈的感应加热器，该感应线圈形成传感器。它的好处在于可以在感应线圈上提供电连接装置，通过它感应线圈可以至少被细分成第一部分和第二部分。构造感应线圈的一部分用于温度测量。感应线圈具有螺旋形结构也是有利的。线圈里面的部分使用电连接装置被隔离出来并构造成用于温度测量目的。为了该目的，它可连接或已被连接到估算电路上用于控制的目的。感应线圈的另一部分，例如余下的部分，可以被短路。
这些和进一步的特征可以从权利要求书、说明书、附图及单独的特征中总结得出，单独的或从属组合的形式，可以由本发明的实施例实现，并且在其它的领域中能够表现出它的有益之处，在此独立地提出要求保护的可保护结构，通过小标题将本申请分成单独的几部分，但决不限制下文所作的陈述的通常的合法性。
【附图说明】
在下文中联系实施例和相关的附图详细描述本发明，其中：
图1是具有感应传感器和控制装置的玻璃陶瓷烹调区的辐射加热器的图形表示。
图2是在时间特性上的不同频率和温度曲线。
【具体实施方式】
上述的图1表示出玻璃陶瓷烹调区11。在玻璃陶瓷烹调区11的加热点下面放置辐射加热器13，它原则上由已知的形式构成。在薄金属盘或碟15中插入平的、也为盘或碟状的绝缘体17，在绝缘体17上安装加热线圈19。也可以在绝缘体17中嵌入加热线圈19。例如，从辐射加热器13的下面加在玻璃陶瓷烹调区11的底部上，在举例中没有示出其余的装置。
上述加热线圈19直接地提供感应线圈20，如所描述的，感应线圈20可以具有不同的结构，例如可以是单匝的。
上述的辐射加热器13，烹调容器或烧锅21放置在玻璃陶瓷烹调区11上。通过辐射加热器13将能量耦合到烧锅底部22，为了达到该目的，烧锅底部22为铁磁体结构。由于加热烧锅底部22，水23被煮沸。使用所述的装置还有随后描述的方法，其目标是当烧锅21内部的水23开始沸腾时进行检测。
辐射加热器13或加热线圈19和具有微处理器26的控制装置25相连。还有也与微处理器26相连的操作元件28和显示器29。操作元件28和显示器29由通常的形式构成。
控制装置25还具有和微处理器26相连的存储器31。在例子中描述的控制装置25和微处理器负责加热线圈25的能量供应。为了该目的，例如可以提供电源开关或类似物。
直接测量金属盘或碟15的温度，并且为了该目的在其底部作用温度传感器16。作用或安装温度传感器的位置可以变化，但是应按这样的方式选择，即安装在非常具有代表性的点上。温度传感器16可以是例如电阻性测量传感器。在曲线估算期间为了获得金属碟的温度它与控制装置25或微处理器26相连接。
根据本发明上面所描述的测量烧锅21温度的方法，除了作为感应传感器进行感应加热操作以外，还利用控制装置25控制感应线圈20。很明显这里可以使用感应加热器的感应线圈。例如这可以交替控制为加热器和感应传感器。感应线圈作为感应加热器和感应传感器的这种交替控制本身是已知的。
感应线圈20形成和烧锅底部22及金属碟15固定在一起的感应谐振电路部分。金属碟15和烧锅底部22具有依赖温度的导磁率和因此形成的感应系数，它们影响感应谐振电路并且能够通过感应线圈20检测。根据本发明的方法，还特别基于作为感应系数变化的结果，特别是烧锅底部22作为温度结论的函数可以作为温度得出这一因素。
图2绘出了经过时间t的频率F和温度T的不同曲线，尽管没有随所述时间运动的部分。图示的目的是能够说明曲线在60分钟时间内大致的伸展情况。然而，这仅作为自然状态的举例说明和用于图示目的。频率也是变化的。此处示出的频率大致在3.3MHz的范围内。然而，这也只是用来举例并且该频率能在很宽范围内变化。温度曲线在100℃时有一类凹点，并且关于这点进一步的信息将在下文给出。
可以观看虚曲线A，其为整个谐振电路在时间上的未经补偿的频率曲线，整个谐振电路包括感应线圈20、烧锅底部22和金属碟15，还有加热线圈19。
点状曲线B表示的是单独的烧锅21经过时间t的温度T的轨迹。此处没有计入金属碟15的影响。该曲线就好像是由独立的温度测量装置确定的。
类似的方式，点划线C表示金属碟以单独的形式经过时间t的温度T的轨迹。只是由于热量通过绝缘体17转移进入金属碟15相对缓慢的因素，金属碟15缓慢并存在很长的时间延迟的温度上升。
曲线D是除去金属碟15施加的影响后曲线A经补偿后的形式。利用频率曲线D，可以确定烧锅21的温度。
图示时间T1表示水23开始沸腾时的时间特性。此处的开始沸腾意味着烧锅21或烧锅底部22经受的温度不再进一步改变并且大致是由恒定的100℃代替。
在时间特性上，下一个时间T2表示通常的加热或煮沸中，烧锅21中的水23完全蒸发的点。因为从该时间点温度还能上升，因此频率f进一步变化。在时间T3时，关断加热器13然后温度下降。
为了举例，曲线A表明大致在时间T1公认地有确定的结点。然而，这不能完全断言并仅够明确确定水23沸腾的起点。例如，在时间T2，即水23消失时，烧锅底部22的温度再次升高，频率再次下降。其后曲线A的绝对低点短促对于此处描述的控制装置或方法而言是不重要的。T1点可以用作控制温度到100℃的控制点。
在时间T2前后曲线A和D上的小峰表示辐射加热器13在定时方式是如何加热的。这些峰表示定时周期。更显著的上升是由于加热线圈19是金属制成的并且因此在定时加热过程中其温度和随后的导磁率也发生改变这一事实。
联系曲线B，很清楚在时间T1和T2之间烧锅21的温度没有变化。由于从时间T2烧锅开始被空烧，该温度又再升高。
金属碟15的曲线C很明显没有受空烧烧锅21影响。这可以从在时间T1和T2之间金属碟的温度缓慢但连续地上升并且刚好在T2后达到其最大值这一点明确地得出此结论。这种金属碟15的温度的连续上升，尤其是在时间T1和T2之间，就是为什么不用补偿这种影响的原因。对于对于精确的温度估算，已描绘的曲线A的形式是不合适的或导致错误。
曲线B是实际的温度估算曲线。然而，由于金属碟15在感应谐振电路里并因此影响测量曲线A是不可避免的，所以有必要根据曲线C考虑金属碟15对温度的影响。
因此，关于本发明的方法，可以说通过感应传感器19检测得到曲线A。例如，本身已知的曲线C，即用前面提及的测量方法检测得到并随后存储在存储器31中的特定金属碟15的曲线，用来作为修正值并且用已知的方式补偿曲线A。因此，得到曲线D，如图2所示，在时间T1和T2检测相对适当的轨迹变化，并且控制装置可以由此进行相应的估算。
可以归纳出控制装置25的曲线C来实现该方法。通过利用温度传感器16检测金属碟15的温度，在任何时间控制装置25都可以确定曲线C的实际的各点。最后，金属碟15的频率和温度依靠物理环境联系起来。这样，控制装置在任何时间都可以从曲线C采集到用于修正曲线A的所需修正值。结果该修正使控制装置25得到曲线D。如上文所述，它可以从时间T1和T2处准确地确定。这使得检测烧锅21开始沸腾的过程还有烧空情况成为可能。
有利的是，这些曲线在工厂中存储在存储器31中。这样，这种处理就不是针对每一个单独的感应加热器13独自进行。为了节约对金属碟的温度测量及相关的开销，还可以通过加热器13和相关的能量联系起来存储。
本发明基于金属碟15和加热线圈19之间的距离通过设计预先确定并因此总是相同的这一因素。因此，在测量曲线A的频率时可以把金属碟的影响作为能够被检测、确定和归纳的测量温度来测定。该影响还可以随后由曲线A的修正计算并因此获得曲线B。
作为通过温度传感器16测量金属碟15温度的替代，还可以根据曲线C归纳多种曲线。通过利用感应线圈19的耦合确定烹调能量或加热能量，在控制装置25或微处理器26中是容易的，在特定时间或特定时间轮廓耦合特定能量后可以确定金属碟15的温度。
因为基本上不仅是通过煮沸，还有通常的加热，烧锅21中的所有水23都可能消失，根本上还有可能不能确定和T1相应的点。最后，烧锅21不必保持在特定温度。然而，通常可以确定T2，在T2处又有一次快速加热并且因此经补偿的曲线D的斜率显著改变。
可以联系特定的初始温度，例如在装满的烧锅21的周围环境的温度。加之通过达到烹调点T1，频率f可以确定，此时烧锅21的温度将处于相对准确的100℃。最后，对于确定的过程，例如烧锅内容物保温时，可以从低于100℃，例如70或80℃开始。在已知的开始温度和100℃之间对曲线进行内插，属于期望温度的频率可以确定。然后控制装置25可以控制通过加热线圈19耦合的能量，用该方式此频率和因此得到的期望的温度被保持。
例如，利用控制元件28或类似物可以输入此过程的初始温度。可以选择性地假定放入的烧锅21及其内容物总是具有周围环境的温度。