专利名称：用于加热装置的传感器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于在盖板下的加 热装置的传感器装置，该传感器装置具有传感器信号处理装置。所述 加热装置例如可以是在玻璃陶瓷烹饪区之下的辐射加热装置，在所述 玻璃陶瓷烹饪区上放有装有内容物的要加热的锅罐。具有信号处理装 置的传感器装置在一个结构单元里、优选在一个壳体里具有至少两个 不同的传感器用于不同的物理参数如温度和电感。
背景技术：
由WO 99/34178已知将温度传感器作为由铂制成的测量电阻设置 在陶瓷基底上。此外由EP 933 626 A2已知将传感器设置在支架上，该 支架形成了用于传感器的外罩的至少一个部分。该外罩的任务是保护 传感器。由EP 1 215 940 A2已知，在玻璃陶资烹饪区之下在辐射加热体上 设置具有热膨胀的管子形状的电磁过热保护器。它搭接加热面的至少 一个部分并阻止玻璃陶瓷烹饪区的底面太热。由WO 03/081952 Al已知将用来测定玻璃陶瓷烹饪区温度的温 度传感器作为电阻线路构造在支架上，其中支架在辐射加热体上延伸。 为了避免由于辐射加热体的温度影响到对玻璃陶瓷烹饪区的温度的检 测，向下设有隔热装置或热屏蔽。此外还已知将上述传感器安置在辐射加热体中，并且通过电导 体与分析处理电子装置相连接。由于有许多电导体、由于它们的长度 和位置以及小的传感器信号，因此可靠地进行分析处理是困难的、费 事的而且是易受干扰的。发明内容本发明的任务是提出一种开头所述的传感器装置，利用该传感器 装置可以避免现有技术中所存在的缺点并且在该传感器装置中尤其可 以将传感器装置的多种功能组合在小的空间上。此任务通过一种具有权利要求1所述特征的传感器装置来解决。 本发明的有利的或优选的设计方案是其它权利要求的主题并在以下进行详细说明。权利要求的条文通过详细引用成为说明书的内容。按照本发明规定传感器装置具有一个传感器壳体，在该传感器 壳体中在加热装置和盖板之间设置所述温度传感器，尤其用于保护该 温度传感器。此外传感器装置具有电磁式或感应式测量的传感器，该 传感器可以实现不同的功能，如以下要叙述的。传感器壳体至少被用 作为电磁式传感器的一部分。因此传感器壳体可以承担双重功能，也 就是一方面保护温度传感器，另一方面作为电磁式传感器的传感元件。 用于传感器装置或传感器的信号处理装置或电子的传感器信号处理装 置布置成靠近或者甚至非常靠近至少一个传感器或者说温度传感器。 该距离有利地只是少数几个厘米，因此可以使测量失真最小化。尤其 是通过短的信号行程减小了对于可能微弱的电测量信号的干扰。传感 器信号处理装置的主要功能是准备纯粹的传感器信号，从而使它们即 使通过较长的距离也可以抗干扰地被输送至电气设备的分析处理电子 装置。温度传感器有利地设计用于防止盖板尤其是玻璃陶瓷烹饪区过 热。例如对于玻璃陶乾烹饪区来说表面上的最高温度不应超过大约600 °C.传感器信号处理装置优选具有一个电子集成电路(IC)。为了优选地 只需i殳置一个唯一的电路，该电路可以i殳计成ASIC(专用集成电路)。 它特别优选地用SOI-工艺(绝缘体上硅片)构造。这种工艺的电路适 合于在250。C的环境温度下运行。在此由于温度问题可以将芯片壳体去 掉或者说使用无壳体的电路，例如作为所谓的由半导体材料制成小片。 另一方面可以使用耐高温的壳体，例如陶资壳体，用于更好地处理芯 片。传感器信号处理装置有利地设计用于无干扰地模拟式和/或数字式 传输至分析处理单元或者设备控制装置或电气设备的类似装置。这可 以首先通过传感器信号处理装置在空间上靠近于传感器布置来达到。传感器信号处理装置可以通过串行总线与分析处理单元连接。串 行总线优选设计用于以单向法、半双向法、双向法或者全双向法来传 输数据。此外它可以设计成同步总线或异步总线。在同步总线中时钟 线优选同时为用于传感器信号处理装置的系统时钟。在本发明的一种设计方案中，传感器信号处理装置可以由数据总线供能。传感器信号处理装置或者相应的用于传感器装置或传感器的部件 有利地设置在传感器壳体中。因此它同样也可以受到保护并使距离或 信号流程保持得尽可能短。传感器装置的或温度传感器的上迷传感器信号处理装置特别有利 地设置在传感装置的支架上。由此就可以更方便地实现空间上的靠近 和电连接。通过传感器的特殊设计，传感器信号处理装置虽然布置在 加热装置之外，但可以布置在其附近。在支架上可以设有接触面等，通过接触面，传感器信号处理装置 在其设置在支架上之后与传感器、尤其是温度传感器和/或电磁式传感 器连接。优选通过丝焊进行连接。在支架上也可以设有其它的接触面 用于将其它传感器连接于传感器信号处理装置上，尤其是连接于其它 的温度传感器上。这些其它的传感器在此可以布置在另一个支架上， 但在一定情况下可以布置在相同的壳体里。除此之外可以通过钎焊法、 导电胶法或者熔焊法将其它部件固定在支架上。电磁式或感应式传感器按照本发明的一种设计可以是锅罐识别传 感器，用该锅罐识别传感器可以确定锅罐、锅罐大小和/或置于盖板上 的容器或锅罐的底部的磁性能。通过对锅罐、锅罐大小和/或锅罐位置 的识别可以避免在上面根本没有锅罐或者是错误的锅罐时加热装置运 行。由于安全性以及节能的原因这是值得追求的。按照本发明的另 一种设计方案，电磁式传感器可以用于求出位于 盖板上的待加热的锅罐的温度。例如锅底的温度可以通过检测其物理 性能的变化来进行测量。随着锅罐温度的变化，导磁性和导电性也发 生变化。传感器壳体有利地是细长的，尤其是管子。它可以是能导电的， 其中有利地应用金属管。在本发明的另一种设计方案中，可以在传感 器壳体的面向盖板的那一面上设有开口或槽缝。由此通过温度传感器 在盖板上测量温度的灵敏度可以发生改变。作为开口的替代方案，传感器壳体在这个区域中的壁厚可以设计得较薄。另外还可以使传感器壳体尤其是当它是具有圆形基本形状的管子时在指向盖板的那一侧压扁或者是直的。由此传感器壳体以及包含在 里面的温度传感器还可以更靠近于盖板。作为替代方案可以设计一种用于传感器壳体的角形断面，例如三角形或四角形断面。传感器壳体应具有一定的长度，因此它从加热装置的边缘一直至 少够到加热装置的中心区域。在此它可以优选地基本为直的或者说杆 状的。传感器壳体可以伸出超过中心区域，尤其是一直到另一侧，特 别是当传感器壳体同时被用作感应式传感器时是这种情况。如果加热 装置分成多个区域，这些区域可以被独立地加以触发，那么传感器壳 体优选地至少局部搭接这些加热区域中的每个加热区域。同样也可以 构造弧形的传感器壳体，尤其是作为按照单圏环线形式的部分圓或者 甚至作为整圆。在另一种设计方案中，传感器壳体可以被用作感应式传感器，此 时传感器壳体从加热装置的一个边缘一直够到另一个边缘。在那里它 可以与加热装置的零件电连接。此外可以设计使温度传感器布置在加热装置的边缘区域上或者说 在中心区域以外，也就是说偏心布置。这优选地甚至可以是在侧面上， 如杲加热装置只具有一个加热区域的话，尤其是这样。在本发明的另一种设计方案中，可以将温度传感器分成两个或更 多个区域或者设有两个或者更多个温度传感器。这种多重结构形式的优点是由此加热装置的各个不同的区域分别可以配有一个独立的温 度传感器或者温度传感器的至少一个自身的区域。因此可以对加热装 置的不同区域分开地或者说相互独立地进行监测。在此加热装置可以 分成多个加热区&戈，它们可以分开地进4亍触发。为每个加热区fe戈配有 至少一个自身的温度传感器或者这样的传感器的一个区域。有利地通 过空间接近的布置来实现这配置，尤其是在加热区域和盖板之间。也 可以使温度传感器布置在加热区域之外，例如在加热装置的托架或者 承接盘上。为了进行分析处理可以将温度传感器的区域或者各个温度传感器 布线连接为测量电桥。由此即使对于电阻以及温度的小的差别也可以 更准确地进行分析处理。对于温度传感器所有与温度有关的适合于所 述温度范围的材料都在考虑之列。作为温度传感器的材料有利地使用 铂。传感器可以根椐要求伸出加热体表面的远近不同，或者说覆盖住 加热体表面的一个较大的区域。关于温度传感器的设计方案可以将传感器布置在支架上。支架有利地是一种陶瓷支架。传感器例如可以用薄层或者厚层技术涂覆在支 架上。它可以至少局部为曲折形或成回线状布置，以便在有限的面积 上达到较大的长度。支架除了有温度传感器之外也可以具有接触面用 于连接于分析处理装置或者控制装置上。这些接触面例如可以这样设 计，使它们可以通过插入座架中与多个接点弹簧接通。支架例如也可以布置在另一个座架上或者布置在由绝缘材料制成 的壳体里。用于此的有陶瓷材料，尤其是滑石。也可以设计成使上述 接触面与座架上或者壳体上的电接头共同作用，尤其是通过在组装时 形成的接触。如杲传感器装置的信号处理装置设置于座架上或者壳体 中，那么也是有利的。由此信号行程又是短的而且可以将传感器装置 加工成一个结构单元，该结构单元输出可以容易地进行处理的信号。座架或壳体可以设计成使它们可以比较容易地设置在加热装置上 或加热装置的托架上。为此设有一种可松开的固定，例如通过夹紧， 拧紧或者插上可旋转的固定夹板。得知，其中各个特征可以单独地或者:乂多个组合"形式在本发明的实 施方式中和其它领域中得以实现，并且可以是有利的并且能够得到保 护的实施方式，对于这些实施方式这里需要进行保护。专利申请文件分成各个部分以及中间标题并没有限制以这些部分和标题所作i兌明的通用性。
本发明的实施例在附图中示意示出，并在下面进行详细说明。附图所示为图1:在支架上具有接触面、电路和电阻线路的传感器装置的俯视图；图2:在玻璃陶瓷烹饪区之下在辐射加热装置之上的管子状的传感 器壳体的剖视图，其中在该管子里设有按图1的传感器装置，以及图3:辐射加热体的斜视图，在该辐射加热体上在侧面设有托架， 该托架具有细长的、管状的传感器壳体，该传感器壳体够到加热面上。
具体实施方式
图1中示出了一个传感器11,它设置于支架13上。传感器具有四 个接触面14a-14d、作为传感器信号处理装置的电子电路16和电阻线路18。接触面14由通常的材料设置在支架13上，该支架13可以是陶 瓷基底。借助于丝焊20使电子电路16与接触面14并与电阻线路18 导电连接。电路16或者说传感器信号处理装置在此也可以构造成没有 对于例如IC (集成电路)典型的壳体并直接设置在支架13上。电阻线路18在左面具有直线的引线，而在右面具有曲折形的反馈 线，以便产生尽可能大的总长度。作为温度传感器工作的电阻线路18 本身借助于电阻测量设计成如同通常的温度传感器。它例如可以由具 有不同的冷态电阻的铂制成，尤其是具有Pt-1000-特点。这种材料也以 其本身通常的形式和方式被涂覆在支架13上，例如用薄层-或厚层技 术。此外用虚线示出了一个管子状的壳体22，支架13布置在该壳体里。 通过伸出壳体22的接触面14例如借助于连接线的夹紧接触、钎焊或 熔焊实现传感器11或传感器信号处理装置16与触发装置或者分析处 理装置或者说烹饪区控制装置以及可能的其它传感器电接触。由图2可以看出壳体22如何在玻璃陶瓷烹饪区24之下和辐射加热 装置26之上延伸，所述辐射加热装置26由加热导体27和加热导体支 架28组成。可以见到管子状的壳体22具有三角形的横截面。这可 以使得布置在里面的具有指向上面的电阻线路18的传感器11安置地 尽可能靠近玻璃陶瓷烹饪区24的底面。在圆形的传感器壳体中该距离 则由于成圆形而不得不更大。此外还可看出壳体22在其上面具有槽缝23。该槽缝23可以或 者在整个长度上延伸。作为替代方案它可以被连接片中断，以保持壳 体22的机械连接。槽缝23的优点在于玻璃陶瓷烹饪区24的热辐射 可以直接向下作用到传感器11上，通过热辐射可以推断出玻璃陶瓷的 温度。也就是说并没有由于位于之间的壳体壁而引起的绝缘作用或滞 后。此外该壳体22的底面用于保护作为温度传感器的传感器11或电 阻线路18以防止受到加热导体27的直接热辐射。在图3中示出了按照本发明的作为替代方案的设计方案或改进方 案的盘状的辐射加热装置26，在该辐射加热装置的边缘上安置了托架 30。该托架30具有用于加热导体27电连接的接点片。此外在托架30 上设有管子状的壳体22,它够到超出辐射加热装置26的中心并突出于 加热导体27或者i兌突出于由此形成的加热面。在壳体22中在虚线所示的支架13上相互有间距地设有三个虚线 示出的温度传感器lla至llc。由此可以相应地监测设置在上面的玻璃 陶瓷烹饪区24的不同区域。至温度传感器11的输入电线在壳体22中 延伸至托架30。在该托架30中示意示出了传感器信号处理装置16, 该传感器信号处理装置16对传感器Ua至llc的信号进行分析处理并 继续输送给辐射加热装置26的控制装置。托架30的结构如同目前应 用于所谓的杆式调节器的那样，这种杆式调节器在辐射加热体中作为 玻璃陶覺的过热保护器使用。此外该壳体22可以被用作为所谓的锅罐识别传感器。为此它应该 是能够导电的，尤其是一种金属管。这样的直线形状的锅罐识别传感 器例如已在DE 101 35 270 Al中公开，关于此可以详细地参考该公开 文献。传感器11和壳体22与例如在电路16中的适合的控制装置或传 感器信号处理装置相结合形成了按照本发明的传感器装置。作为替代 方案也可以在一个唯一的长支架上设计有多个在电和空间上分开的温 度传感器，它们在空间上分布如同图3中的温度传感器lla至llc。因 此可以设置一个唯一的支架，它具有一个唯一的电路或者说一个唯一 的传感器信号处理装置16和多个温度传感器，其中支架极大程度上在 壳体22中延伸，并且支架13的具有传感器信号处理装置16的部分位 于托架30中。因此防止了传感器信号处理装置16的过热并且同时传 感器信号处理装置16比较靠近传感器11。通过错位布置的传感器和因此而可能实现的局部温度测量，在所 述两种实施方式中一方面可以在多个位置上确定在玻璃陶瓷上的局部 温度升高，并通过断开加热装置26来避免局部温度升高。另一方面由 于在玻璃陶瓷上放置了锅罐而使玻璃陶瓷上的热量减小就可以识别出 锅罐位置或者说通过锅罐一般所覆盖的位置识别出锅罐大小。也就是 说如果传感器lla上的温度极快地升高，而在传感器llb和llc上则相 反升高地比较慢，那么由此可以推断出在传感器lla之上没有使玻 璃陶资24的由加热装置26所产生的热量降低的锅罐。如果这对应于 一种并不希望的运行状态的话，那么或者可以将这一点通报于使用者 或者使加热装置26断开 。作为替代方案在将加热导体27分成多个烹 饪区时可以分别使被覆盖的烹饪区激活并使未被覆盖的烹饪区去除激 活。此外，如果传感器11或者说支架13并且由此设于其上的电阻线 路18非常长，使得它们基本上覆盖住加热导体27的整个表面，那么 可以在辐射加热装置26上进行整体的温度测量。也可以使这样的被测 量的区域设计得远小于整个加热面积，例如只是在几个厘米上延伸。因此在本发明的一种实施例中，可以提供一种传感器，它在支架 上具有接点、作为传感器信号处理装置的电子电路和用于测量温度的 取决于温度的电阻线路。该传感器或者说支架布置在辐射加热装置上 方的管状的壳体里。壳体作为以电磁方式工作的锅罐识别传感器使用。 因此可以使温度测量和/或锅罐识別的功能组合在特别有利的传感器装 置中。由于将传感器信号处理装置设置得靠近传感器，可以使预先处 理过的传感器信号实现更简单和更加抗干扰的传输。
权利要求
1.用于布置在盖板之下的加热装置(26)的传感器装置，优选布置在玻璃陶瓷烹饪区(24)之下的辐射加热装置上，所述玻璃陶瓷烹饪区用来加热位于盖板上的容器或锅罐中的食品以烹制食品，其中传感器装置布置在加热装置和盖板之间并具有传感器壳体(22)，在该传感器壳体里面具有温度传感器(11)，其特征在于，所述传感器装置附加地具有电磁式传感器，其中所述传感器壳体(22)是电磁式传感器的一部分，而且其中所述传感器装置或者说温度传感器(11)的传感器信号处理装置(16)布置得靠近于至少这个温度传感器，优选地以少数几个厘米的距离布置。
2. 按权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，该传感器装置 形成一个结构单元，其中传感器信号处理装置(16)优选布置在传感 器壳体(22)之外。
3. 按权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述传感 器装置或者说温度传感器(11)的传感器信号处理装置(16)布置在 与温度传感器(11)相同的支架(13)上并且尤其是布置在由加热装 置(26)直接加热的区域之外。
4. 按权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，在所述支架(13 ) 上设有接触面(14a-14d),其中传感器信号处理装置(16)在设置之 后与接触面连接，优选通过丝焊(20),并且尤其也与温度传感器(ll) 和/或电> 兹式传感器连接。
5. 按权利要求4所述的传感器装置，其特征在于，在所述支架(13 ) 上设有接触面(14a-14d),用于与外部的设备控制装置连接和/或用于 将其它的传感器连接于传感器信号处理装置(16),尤其是连接于温 度传感器的传感器信号处理装置(16)。
6. 按权利要求3至5中之一所述的传感器装置，其特征在于，在 所述支架(13)上设有其它部件，尤其是温度传感器，用于连接于传 感器信号处理装置(16)。
7. 按上述权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于，所述传 感器信号处理装置具有电子电路(16)，优选是一个唯一的电子电路， 它尤其是以绝缘体上硅片工艺构成。
8. 按上述权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器信号处理装置(16)设计用来使传感器信号无干扰地模拟地和/或 数字地传输至分析处理单元或者设备控制装置或类似装置上。
9. 按权利要求8所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器信 号处理装置(16)通过串行总线与分析处理单元相连，其中串行总线 优选设计用于以单向法、半双向法、双向法或全双向法实现数据传输 并且/或者尤其是同步的或异步的总线。
10. 按权利要求8或9所述的传感器装置，其特征在于，在同步总 线中时钟线同时是传感器信号处理装置(16)的系统时钟。
11. 按权利要求9或IO所述的传感器装置，其特征在于由数据总 线对传感器信号处理装置(16)进行供能。
12. 按上述权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于，所述电 磁式或感应式传感器(22)是用于尤其在锅罐大小和/或锅罐位置方面 识别锅罐的锅罐识别传感器。
13. 按权利要求1至11中之一所述的传感器装置，其特征在于， 所述电磁传感器(22)是温度测定传感器用于求出位于盖板(24)上 的待加热的锅罐的温度，尤其是用于通过在相对磁导性和比电阻方面 检测锅底的性能变化来检测锅底的温度。
14. 按上迷权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于，所述传 感器壳体是能导电的管子(22),尤其是金属管，其中向着盖板(24) 那一侧优选具有开口 (23),尤其是切有槽，用于改善至温度传感器(11)的热量传入。
15. 按上述权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于，所述传 感器壳体(22)至少在指向盖板(24)的一侧上压扁，其中该传感器 壳体优选是具有角形断面的管子，尤其是具有三角形或者四角形断面 的管子。
16. 按上述权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于，所述传 感器壳体(22)是细长的或者说是直线形的，并且至少一直够到加热 装置(26)的中心区域，优选还要超过该中心区域。
17. 按上述权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于，所述温 度传感器(11)偏心于加热装置(26)的中心点或者说中心区域布置， 优选布置在一側。
18. 按上述权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于，所述温度传感器分成两个或更多个区域或者设有两个或更多个温度传感器Ula-llc),它们分别配属于加热装置(26)的不同的表面区域，其 中加热装置优选分成多个可以分开触发的加热区域，而且对每个加热 区域通过空间上靠近布置配有温度传感器的至少一个区域或者一个温 度传感器。
19. 按权利要求1至17中之一所述的传感器装置，其特征在于， 设有多个温度传感器(lla-llc)，它们分别布置在自己的支架上，尤 其是在相同的传感器壳体(22)中。
20. 按权利要求18或19所述的传感器装置，其特征在于，温度传 感器(11 )具有铀的温度系数，其中它优选具有PtlOO或Pt 1000-特性。
21. 按上述权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于，温度传 感器(11)布置在陶瓷支架(13)上，其中它尤其是用薄层技术设置 和/或曲折形延伸。
22. 按上述权利要求之一所述的传感器装置，其特征在于电接头， 所述电接头布置在托架(30)上或者由绝缘材料制成的壳体上，其中 控制装置(16)尤其设于托架或壳体上或者在其里面并且优选将托架(30)或者壳体设计成用于通过可松开的固定设置在加热装置(26) 上。
全文摘要
在烹饪区里的传感器装置的传感器(11)中，在支架(13)上设有接点(14)、作为传感器信号处理装置的电子电路(16)和用于温度测量的电阻线路(18)。该传感器在管子状的壳体(22)中布置在辐射加热装置(26)之上。金属的壳体(22)作为以电磁方式工作的锅罐识别传感器被触发。由此可以将测量温度和识别锅罐的功能有利地组合在一个传感器装置里并作为结构单元。通过传感器信号处理装置(16)空间上接近传感器(11)就可以实现传感器信号的良好传输。
文档编号H05B3/74GK101283625SQ200680022339
公开日2008年10月8日 申请日期2006年6月20日 优先权日2005年6月22日
发明者L·奥塞, M·拜尔, W·威滕哈根 申请人:E.G.O.电气设备制造股份有限公司