專利名稱：用于加熱裝置的傳感器裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1前序部分所述的用于在蓋板下的加 熱裝置的傳感器裝置，該傳感器裝置具有傳感器信號處理裝置。所述 加熱裝置例如可以是在玻璃陶瓷烹飪區之下的輻射加熱裝置，在所述 玻璃陶瓷烹飪區上放有裝有內容物的要加熱的鍋罐。具有信號處理裝 置的傳感器裝置在一個結構單元里、優選在一個殼體里具有至少兩個 不同的傳感器用于不同的物理參數如溫度和電感。
背景技術：
由WO 99/34178已知將溫度傳感器作為由鉑制成的測量電阻設置 在陶瓷基底上。此外由EP 933 626 A2已知將傳感器設置在支架上，該 支架形成了用于傳感器的外罩的至少一個部分。該外罩的任務是保護 傳感器。由EP 1 215 940 A2已知，在玻璃陶資烹飪區之下在輻射加熱體上 設置具有熱膨脹的管子形狀的電磁過熱保護器。它搭接加熱面的至少 一個部分并阻止玻璃陶瓷烹飪區的底面太熱。由WO 03/081952 Al已知將用來測定玻璃陶瓷烹飪區溫度的溫 度傳感器作為電阻線路構造在支架上，其中支架在輻射加熱體上延伸。 為了避免由于輻射加熱體的溫度影響到對玻璃陶瓷烹飪區的溫度的檢 測，向下設有隔熱裝置或熱屏蔽。此外還已知將上述傳感器安置在輻射加熱體中，并且通過電導 體與分析處理電子裝置相連接。由于有許多電導體、由于它們的長度 和位置以及小的傳感器信號，因此可靠地進行分析處理是困難的、費 事的而且是易受干擾的。發明內容本發明的任務是提出一種開頭所述的傳感器裝置，利用該傳感器 裝置可以避免現有技術中所存在的缺點并且在該傳感器裝置中尤其可 以將傳感器裝置的多種功能組合在小的空間上。此任務通過一種具有權利要求1所述特征的傳感器裝置來解決。 本發明的有利的或優選的設計方案是其它權利要求的主題并在以下進行詳細說明。權利要求的條文通過詳細引用成為說明書的內容。按照本發明規定傳感器裝置具有一個傳感器殼體，在該傳感器 殼體中在加熱裝置和蓋板之間設置所述溫度傳感器，尤其用于保護該 溫度傳感器。此外傳感器裝置具有電磁式或感應式測量的傳感器，該 傳感器可以實現不同的功能，如以下要敘述的。傳感器殼體至少被用 作為電磁式傳感器的一部分。因此傳感器殼體可以承擔雙重功能，也 就是一方面保護溫度傳感器，另一方面作為電磁式傳感器的傳感元件。 用于傳感器裝置或傳感器的信號處理裝置或電子的傳感器信號處理裝 置布置成靠近或者甚至非常靠近至少一個傳感器或者說溫度傳感器。 該距離有利地只是少數幾個厘米，因此可以使測量失真最小化。尤其 是通過短的信號行程減小了對于可能微弱的電測量信號的干擾。傳感 器信號處理裝置的主要功能是準備純粹的傳感器信號，從而使它們即 使通過較長的距離也可以抗干擾地被輸送至電氣設備的分析處理電子 裝置。溫度傳感器有利地設計用于防止蓋板尤其是玻璃陶瓷烹飪區過 熱。例如對于玻璃陶乾烹飪區來說表面上的最高溫度不應超過大約600 °C.傳感器信號處理裝置優選具有一個電子集成電路(IC)。為了優選地 只需i殳置一個唯一的電路，該電路可以i殳計成ASIC(專用集成電路)。 它特別優選地用SOI-工藝(絕緣體上硅片)構造。這種工藝的電路適 合于在250。C的環境溫度下運行。在此由于溫度問題可以將芯片殼體去 掉或者說使用無殼體的電路，例如作為所謂的由半導體材料制成小片。 另一方面可以使用耐高溫的殼體，例如陶資殼體，用于更好地處理芯 片。傳感器信號處理裝置有利地設計用于無干擾地模擬式和/或數字式 傳輸至分析處理單元或者設備控制裝置或電氣設備的類似裝置。這可 以首先通過傳感器信號處理裝置在空間上靠近于傳感器布置來達到。傳感器信號處理裝置可以通過串行總線與分析處理單元連接。串 行總線優選設計用于以單向法、半雙向法、雙向法或者全雙向法來傳 輸數據。此外它可以設計成同步總線或異步總線。在同步總線中時鐘 線優選同時為用于傳感器信號處理裝置的系統時鐘。在本發明的一種設計方案中，傳感器信號處理裝置可以由數據總線供能。傳感器信號處理裝置或者相應的用于傳感器裝置或傳感器的部件 有利地設置在傳感器殼體中。因此它同樣也可以受到保護并使距離或 信號流程保持得盡可能短。傳感器裝置的或溫度傳感器的上迷傳感器信號處理裝置特別有利 地設置在傳感裝置的支架上。由此就可以更方便地實現空間上的靠近 和電連接。通過傳感器的特殊設計，傳感器信號處理裝置雖然布置在 加熱裝置之外，但可以布置在其附近。在支架上可以設有接觸面等，通過接觸面，傳感器信號處理裝置 在其設置在支架上之后與傳感器、尤其是溫度傳感器和/或電磁式傳感 器連接。優選通過絲焊進行連接。在支架上也可以設有其它的接觸面 用于將其它傳感器連接于傳感器信號處理裝置上，尤其是連接于其它 的溫度傳感器上。這些其它的傳感器在此可以布置在另一個支架上， 但在一定情況下可以布置在相同的殼體里。除此之外可以通過釬焊法、 導電膠法或者熔焊法將其它部件固定在支架上。電磁式或感應式傳感器按照本發明的一種設計可以是鍋罐識別傳 感器，用該鍋罐識別傳感器可以確定鍋罐、鍋罐大小和/或置于蓋板上 的容器或鍋罐的底部的磁性能。通過對鍋罐、鍋罐大小和/或鍋罐位置 的識別可以避免在上面根本沒有鍋罐或者是錯誤的鍋罐時加熱裝置運 行。由于安全性以及節能的原因這是值得追求的。按照本發明的另 一種設計方案，電磁式傳感器可以用于求出位于 蓋板上的待加熱的鍋罐的溫度。例如鍋底的溫度可以通過檢測其物理 性能的變化來進行測量。隨著鍋罐溫度的變化，導磁性和導電性也發 生變化。傳感器殼體有利地是細長的，尤其是管子。它可以是能導電的， 其中有利地應用金屬管。在本發明的另一種設計方案中，可以在傳感 器殼體的面向蓋板的那一面上設有開口或槽縫。由此通過溫度傳感器 在蓋板上測量溫度的靈敏度可以發生改變。作為開口的替代方案，傳感器殼體在這個區域中的壁厚可以設計得較薄。另外還可以使傳感器殼體尤其是當它是具有圓形基本形狀的管子時在指向蓋板的那一側壓扁或者是直的。由此傳感器殼體以及包含在 里面的溫度傳感器還可以更靠近于蓋板。作為替代方案可以設計一種用于傳感器殼體的角形斷面，例如三角形或四角形斷面。傳感器殼體應具有一定的長度，因此它從加熱裝置的邊緣一直至 少夠到加熱裝置的中心區域。在此它可以優選地基本為直的或者說桿 狀的。傳感器殼體可以伸出超過中心區域，尤其是一直到另一側，特 別是當傳感器殼體同時被用作感應式傳感器時是這種情況。如果加熱 裝置分成多個區域，這些區域可以被獨立地加以觸發，那么傳感器殼 體優選地至少局部搭接這些加熱區域中的每個加熱區域。同樣也可以 構造弧形的傳感器殼體，尤其是作為按照單圏環線形式的部分圓或者 甚至作為整圓。在另一種設計方案中，傳感器殼體可以被用作感應式傳感器，此 時傳感器殼體從加熱裝置的一個邊緣一直夠到另一個邊緣。在那里它 可以與加熱裝置的零件電連接。此外可以設計使溫度傳感器布置在加熱裝置的邊緣區域上或者說 在中心區域以外，也就是說偏心布置。這優選地甚至可以是在側面上， 如杲加熱裝置只具有一個加熱區域的話，尤其是這樣。在本發明的另一種設計方案中，可以將溫度傳感器分成兩個或更 多個區域或者設有兩個或者更多個溫度傳感器。這種多重結構形式的優點是由此加熱裝置的各個不同的區域分別可以配有一個獨立的溫 度傳感器或者溫度傳感器的至少一個自身的區域。因此可以對加熱裝 置的不同區域分開地或者說相互獨立地進行監測。在此加熱裝置可以 分成多個加熱區&戈，它們可以分開地進4亍觸發。為每個加熱區fe戈配有 至少一個自身的溫度傳感器或者這樣的傳感器的一個區域。有利地通 過空間接近的布置來實現這配置，尤其是在加熱區域和蓋板之間。也 可以使溫度傳感器布置在加熱區域之外，例如在加熱裝置的托架或者 承接盤上。為了進行分析處理可以將溫度傳感器的區域或者各個溫度傳感器 布線連接為測量電橋。由此即使對于電阻以及溫度的小的差別也可以 更準確地進行分析處理。對于溫度傳感器所有與溫度有關的適合于所 述溫度范圍的材料都在考慮之列。作為溫度傳感器的材料有利地使用 鉑。傳感器可以根椐要求伸出加熱體表面的遠近不同，或者說覆蓋住 加熱體表面的一個較大的區域。關于溫度傳感器的設計方案可以將傳感器布置在支架上。支架有利地是一種陶瓷支架。傳感器例如可以用薄層或者厚層技術涂覆在支 架上。它可以至少局部為曲折形或成回線狀布置，以便在有限的面積 上達到較大的長度。支架除了有溫度傳感器之外也可以具有接觸面用 于連接于分析處理裝置或者控制裝置上。這些接觸面例如可以這樣設 計，使它們可以通過插入座架中與多個接點彈簧接通。支架例如也可以布置在另一個座架上或者布置在由絕緣材料制成 的殼體里。用于此的有陶瓷材料，尤其是滑石。也可以設計成使上述 接觸面與座架上或者殼體上的電接頭共同作用，尤其是通過在組裝時 形成的接觸。如杲傳感器裝置的信號處理裝置設置于座架上或者殼體 中，那么也是有利的。由此信號行程又是短的而且可以將傳感器裝置 加工成一個結構單元，該結構單元輸出可以容易地進行處理的信號。座架或殼體可以設計成使它們可以比較容易地設置在加熱裝置上 或加熱裝置的托架上。為此設有一種可松開的固定，例如通過夾緊， 擰緊或者插上可旋轉的固定夾板。得知，其中各個特征可以單獨地或者:乂多個組合"形式在本發明的實 施方式中和其它領域中得以實現，并且可以是有利的并且能夠得到保 護的實施方式，對于這些實施方式這里需要進行保護。專利申請文件分成各個部分以及中間標題并沒有限制以這些部分和標題所作i兌明的通用性。
本發明的實施例在附圖中示意示出，并在下面進行詳細說明。附圖所示為圖1:在支架上具有接觸面、電路和電阻線路的傳感器裝置的俯視圖；圖2:在玻璃陶瓷烹飪區之下在輻射加熱裝置之上的管子狀的傳感 器殼體的剖視圖，其中在該管子里設有按圖1的傳感器裝置，以及圖3:輻射加熱體的斜視圖，在該輻射加熱體上在側面設有托架， 該托架具有細長的、管狀的傳感器殼體，該傳感器殼體夠到加熱面上。
具體實施方式
圖1中示出了一個傳感器11,它設置于支架13上。傳感器具有四 個接觸面14a-14d、作為傳感器信號處理裝置的電子電路16和電阻線路18。接觸面14由通常的材料設置在支架13上，該支架13可以是陶 瓷基底。借助于絲焊20使電子電路16與接觸面14并與電阻線路18 導電連接。電路16或者說傳感器信號處理裝置在此也可以構造成沒有 對于例如IC (集成電路)典型的殼體并直接設置在支架13上。電阻線路18在左面具有直線的引線，而在右面具有曲折形的反饋 線，以便產生盡可能大的總長度。作為溫度傳感器工作的電阻線路18 本身借助于電阻測量設計成如同通常的溫度傳感器。它例如可以由具 有不同的冷態電阻的鉑制成，尤其是具有Pt-1000-特點。這種材料也以 其本身通常的形式和方式被涂覆在支架13上，例如用薄層-或厚層技 術。此外用虛線示出了一個管子狀的殼體22，支架13布置在該殼體里。 通過伸出殼體22的接觸面14例如借助于連接線的夾緊接觸、釬焊或 熔焊實現傳感器11或傳感器信號處理裝置16與觸發裝置或者分析處 理裝置或者說烹飪區控制裝置以及可能的其它傳感器電接觸。由圖2可以看出殼體22如何在玻璃陶瓷烹飪區24之下和輻射加熱 裝置26之上延伸，所述輻射加熱裝置26由加熱導體27和加熱導體支 架28組成。可以見到管子狀的殼體22具有三角形的橫截面。這可 以使得布置在里面的具有指向上面的電阻線路18的傳感器11安置地 盡可能靠近玻璃陶瓷烹飪區24的底面。在圓形的傳感器殼體中該距離 則由于成圓形而不得不更大。此外還可看出殼體22在其上面具有槽縫23。該槽縫23可以或 者在整個長度上延伸。作為替代方案它可以被連接片中斷，以保持殼 體22的機械連接。槽縫23的優點在于玻璃陶瓷烹飪區24的熱輻射 可以直接向下作用到傳感器11上，通過熱輻射可以推斷出玻璃陶瓷的 溫度。也就是說并沒有由于位于之間的殼體壁而引起的絕緣作用或滯 后。此外該殼體22的底面用于保護作為溫度傳感器的傳感器11或電 阻線路18以防止受到加熱導體27的直接熱輻射。在圖3中示出了按照本發明的作為替代方案的設計方案或改進方 案的盤狀的輻射加熱裝置26，在該輻射加熱裝置的邊緣上安置了托架 30。該托架30具有用于加熱導體27電連接的接點片。此外在托架30 上設有管子狀的殼體22,它夠到超出輻射加熱裝置26的中心并突出于 加熱導體27或者i兌突出于由此形成的加熱面。在殼體22中在虛線所示的支架13上相互有間距地設有三個虛線 示出的溫度傳感器lla至llc。由此可以相應地監測設置在上面的玻璃 陶瓷烹飪區24的不同區域。至溫度傳感器11的輸入電線在殼體22中 延伸至托架30。在該托架30中示意示出了傳感器信號處理裝置16, 該傳感器信號處理裝置16對傳感器Ua至llc的信號進行分析處理并 繼續輸送給輻射加熱裝置26的控制裝置。托架30的結構如同目前應 用于所謂的桿式調節器的那樣，這種桿式調節器在輻射加熱體中作為 玻璃陶覺的過熱保護器使用。此外該殼體22可以被用作為所謂的鍋罐識別傳感器。為此它應該 是能夠導電的，尤其是一種金屬管。這樣的直線形狀的鍋罐識別傳感 器例如已在DE 101 35 270 Al中公開，關于此可以詳細地參考該公開 文獻。傳感器11和殼體22與例如在電路16中的適合的控制裝置或傳 感器信號處理裝置相結合形成了按照本發明的傳感器裝置。作為替代 方案也可以在一個唯一的長支架上設計有多個在電和空間上分開的溫 度傳感器，它們在空間上分布如同圖3中的溫度傳感器lla至llc。因 此可以設置一個唯一的支架，它具有一個唯一的電路或者說一個唯一 的傳感器信號處理裝置16和多個溫度傳感器，其中支架極大程度上在 殼體22中延伸，并且支架13的具有傳感器信號處理裝置16的部分位 于托架30中。因此防止了傳感器信號處理裝置16的過熱并且同時傳 感器信號處理裝置16比較靠近傳感器11。通過錯位布置的傳感器和因此而可能實現的局部溫度測量，在所 述兩種實施方式中一方面可以在多個位置上確定在玻璃陶瓷上的局部 溫度升高，并通過斷開加熱裝置26來避免局部溫度升高。另一方面由 于在玻璃陶瓷上放置了鍋罐而使玻璃陶瓷上的熱量減小就可以識別出 鍋罐位置或者說通過鍋罐一般所覆蓋的位置識別出鍋罐大小。也就是 說如果傳感器lla上的溫度極快地升高，而在傳感器llb和llc上則相 反升高地比較慢，那么由此可以推斷出在傳感器lla之上沒有使玻 璃陶資24的由加熱裝置26所產生的熱量降低的鍋罐。如果這對應于 一種并不希望的運行狀態的話，那么或者可以將這一點通報于使用者 或者使加熱裝置26斷開 。作為替代方案在將加熱導體27分成多個烹 飪區時可以分別使被覆蓋的烹飪區激活并使未被覆蓋的烹飪區去除激 活。此外，如果傳感器11或者說支架13并且由此設于其上的電阻線 路18非常長，使得它們基本上覆蓋住加熱導體27的整個表面，那么 可以在輻射加熱裝置26上進行整體的溫度測量。也可以使這樣的被測 量的區域設計得遠小于整個加熱面積，例如只是在幾個厘米上延伸。因此在本發明的一種實施例中，可以提供一種傳感器，它在支架 上具有接點、作為傳感器信號處理裝置的電子電路和用于測量溫度的 取決于溫度的電阻線路。該傳感器或者說支架布置在輻射加熱裝置上 方的管狀的殼體里。殼體作為以電磁方式工作的鍋罐識別傳感器使用。 因此可以使溫度測量和/或鍋罐識別的功能組合在特別有利的傳感器裝 置中。由于將傳感器信號處理裝置設置得靠近傳感器，可以使預先處 理過的傳感器信號實現更簡單和更加抗干擾的傳輸。
權利要求
1.用于布置在蓋板之下的加熱裝置(26)的傳感器裝置，優選布置在玻璃陶瓷烹飪區(24)之下的輻射加熱裝置上，所述玻璃陶瓷烹飪區用來加熱位于蓋板上的容器或鍋罐中的食品以烹制食品，其中傳感器裝置布置在加熱裝置和蓋板之間并具有傳感器殼體(22)，在該傳感器殼體里面具有溫度傳感器(11)，其特征在于，所述傳感器裝置附加地具有電磁式傳感器，其中所述傳感器殼體(22)是電磁式傳感器的一部分，而且其中所述傳感器裝置或者說溫度傳感器(11)的傳感器信號處理裝置(16)布置得靠近于至少這個溫度傳感器，優選地以少數幾個厘米的距離布置。
2. 按權利要求1所述的傳感器裝置，其特征在于，該傳感器裝置 形成一個結構單元，其中傳感器信號處理裝置(16)優選布置在傳感 器殼體(22)之外。
3. 按權利要求1或2所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳感 器裝置或者說溫度傳感器(11)的傳感器信號處理裝置(16)布置在 與溫度傳感器(11)相同的支架(13)上并且尤其是布置在由加熱裝 置(26)直接加熱的區域之外。
4. 按權利要求3所述的傳感器裝置，其特征在于，在所述支架(13 ) 上設有接觸面(14a-14d),其中傳感器信號處理裝置(16)在設置之 后與接觸面連接，優選通過絲焊(20),并且尤其也與溫度傳感器(ll) 和/或電> 茲式傳感器連接。
5. 按權利要求4所述的傳感器裝置，其特征在于，在所述支架(13 ) 上設有接觸面(14a-14d),用于與外部的設備控制裝置連接和/或用于 將其它的傳感器連接于傳感器信號處理裝置(16),尤其是連接于溫 度傳感器的傳感器信號處理裝置(16)。
6. 按權利要求3至5中之一所述的傳感器裝置，其特征在于，在 所述支架(13)上設有其它部件，尤其是溫度傳感器，用于連接于傳 感器信號處理裝置(16)。
7. 按上述權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳 感器信號處理裝置具有電子電路(16)，優選是一個唯一的電子電路， 它尤其是以絕緣體上硅片工藝構成。
8. 按上述權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳感器信號處理裝置(16)設計用來使傳感器信號無干擾地模擬地和/或 數字地傳輸至分析處理單元或者設備控制裝置或類似裝置上。
9. 按權利要求8所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳感器信 號處理裝置(16)通過串行總線與分析處理單元相連，其中串行總線 優選設計用于以單向法、半雙向法、雙向法或全雙向法實現數據傳輸 并且/或者尤其是同步的或異步的總線。
10. 按權利要求8或9所述的傳感器裝置，其特征在于，在同步總 線中時鐘線同時是傳感器信號處理裝置(16)的系統時鐘。
11. 按權利要求9或IO所述的傳感器裝置，其特征在于由數據總 線對傳感器信號處理裝置(16)進行供能。
12. 按上述權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于，所述電 磁式或感應式傳感器(22)是用于尤其在鍋罐大小和/或鍋罐位置方面 識別鍋罐的鍋罐識別傳感器。
13. 按權利要求1至11中之一所述的傳感器裝置，其特征在于， 所述電磁傳感器(22)是溫度測定傳感器用于求出位于蓋板(24)上 的待加熱的鍋罐的溫度，尤其是用于通過在相對磁導性和比電阻方面 檢測鍋底的性能變化來檢測鍋底的溫度。
14. 按上迷權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳 感器殼體是能導電的管子(22),尤其是金屬管，其中向著蓋板(24) 那一側優選具有開口 (23),尤其是切有槽，用于改善至溫度傳感器(11)的熱量傳入。
15. 按上述權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳 感器殼體(22)至少在指向蓋板(24)的一側上壓扁，其中該傳感器 殼體優選是具有角形斷面的管子，尤其是具有三角形或者四角形斷面 的管子。
16. 按上述權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于，所述傳 感器殼體(22)是細長的或者說是直線形的，并且至少一直夠到加熱 裝置(26)的中心區域，優選還要超過該中心區域。
17. 按上述權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于，所述溫 度傳感器(11)偏心于加熱裝置(26)的中心點或者說中心區域布置， 優選布置在一側。
18. 按上述權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于，所述溫度傳感器分成兩個或更多個區域或者設有兩個或更多個溫度傳感器Ula-llc),它們分別配屬于加熱裝置(26)的不同的表面區域，其 中加熱裝置優選分成多個可以分開觸發的加熱區域，而且對每個加熱 區域通過空間上靠近布置配有溫度傳感器的至少一個區域或者一個溫 度傳感器。
19. 按權利要求1至17中之一所述的傳感器裝置，其特征在于， 設有多個溫度傳感器(lla-llc)，它們分別布置在自己的支架上，尤 其是在相同的傳感器殼體(22)中。
20. 按權利要求18或19所述的傳感器裝置，其特征在于，溫度傳 感器(11 )具有鈾的溫度系數，其中它優選具有PtlOO或Pt 1000-特性。
21. 按上述權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于，溫度傳 感器(11)布置在陶瓷支架(13)上，其中它尤其是用薄層技術設置 和/或曲折形延伸。
22. 按上述權利要求之一所述的傳感器裝置，其特征在于電接頭， 所述電接頭布置在托架(30)上或者由絕緣材料制成的殼體上，其中 控制裝置(16)尤其設于托架或殼體上或者在其里面并且優選將托架(30)或者殼體設計成用于通過可松開的固定設置在加熱裝置(26) 上。
全文摘要
在烹飪區里的傳感器裝置的傳感器(11)中，在支架(13)上設有接點(14)、作為傳感器信號處理裝置的電子電路(16)和用于溫度測量的電阻線路(18)。該傳感器在管子狀的殼體(22)中布置在輻射加熱裝置(26)之上。金屬的殼體(22)作為以電磁方式工作的鍋罐識別傳感器被觸發。由此可以將測量溫度和識別鍋罐的功能有利地組合在一個傳感器裝置里并作為結構單元。通過傳感器信號處理裝置(16)空間上接近傳感器(11)就可以實現傳感器信號的良好傳輸。
文檔編號H05B3/74GK101283625SQ200680022339
公開日2008年10月8日 申請日期2006年6月20日 優先權日2005年6月22日
發明者L·奧塞, M·拜爾, W·威滕哈根 申請人:E.G.O.電氣設備制造股份有限公司