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    重庆时时彩排行APP: 温度测量设备、具有其的电装置以及用于测量温度的方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201310252694.3

    申请日:

    2013.05.15

    公开号:

    CN103424205A

    公开日:

    2013.12.04

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G01K 7/16申请公布日:20131204|||实质审查的生效IPC(主分类):G01K7/16申请日:20130515|||公开
    IPC分类号: G01K7/16 主分类号: G01K7/16
    申请人: E.G.O.电气设备制造股份有限公司
    发明人: H·弗卢雷尔; G·克纳佩; E·拜尔
    地址: 德国奥伯德丁根
    优先权: 2012.05.15 DE 102012208125.9
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 毛立群;李浩
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310252694.3

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.10.13|||2015.04.15|||2013.12.04

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及温度测量设备、具有其的电装置以及用于测量温度的方法。用于电装置(诸如油炸锅)的温度测量设备包括以电气电阻器形式的至少一个温度传感器,能以测量电压之间的循环切换将至少两个不同的测量电压施加到所述温度传感器。所述温度传感器连接到控制装置,其包括微控制器并且其被配置用于向所述温度传感器施加至少两个不同的测量电压。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种用于电装置的温度测量设备,其包括以电气电阻器形式的至少一个温度传感器,能够以测量电压之间的循环切换将至少两个不同的测量电压施加到所述温度传感器,其中所述温度传感器连接到控制装置,其包括微控制器并且其被配置用于向所述温度传感器施加至少两个不同的测量电压。

    2.  根据权利要求1所述的设备,其中至少两个温度传感器在每个情况中配备有至少一个电气电阻器。

    3.  根据权利要求2所述的设备,其中温度传感器是不同的或者不相同的。

    4.  根据权利要求2所述的设备,其中提供了不同厂商的温度传感器。

    5.  根据权利要求2或3所述的设备,其中温度传感器或其电气电阻器在每个情况中具有不同的电阻值。

    6.  根据权利要求2所述的设备,其中温度传感器在电阻器值的温度相关性方面具有不同的特性。

    7.  根据权利要求6所述的设备,其中提供了非线性电阻器和线性电阻器,其中两个温度传感器的电气电阻器之一是作为非线性电阻器的NTC或PTC电阻器。

    8.  根据权利要求1所述的设备,其中,提供了在一个或多个温度传感器的上游的至少两个不同的串联电阻器。

    9.  根据权利要求1所述的设备,其中作为电气电阻器的参考电阻器被提供用于温度传感器,所述参考电阻器是针对温度传感器的参考值。

    10.  根据权利要求9所述的设备,其中提供了多个不同的参考电阻器并且提供了用于在参考电阻器之间转接的切换设备。

    11.  根据权利要求1所述的设备,其中提供了用于温度测量设备的电路的积分电容器、作为温度传感器的电气电阻器、参考电阻器以及计数电路。

    12.  根据权利要求1所述的设备,其中在控制装置中或者在微控制器中提供了集成的多路复用器。

    13.  根据权利要求1所述的设备,其中控制装置或微控制器包括存储器,在所述存储器中至少存储了在电装置的操作期间针对温度传感器的将被期待的期望温度特性,其中所述设备或所述微控制器被配置用于将在温度传感器处测 量的实际温度特性与存储在所述控制装置或微控制器中的期望温度特性相比较。

    14.  根据权利要求1所述的设备,其中提供了以自持方式操作的安全电子设备的情况中的自诊断的实现。

    15.  根据权利要求14所述的设备,其中用于自诊断的信息来自温度控制器。

    16.  一种具有根据权利要求1的温度测量设备的电装置,其中它包括用于要被加热的空间的电加热,其中如与在要被加热的空间中的诸如流体之类的介质一起所需要的在要被加热的空间中的温度通过温度传感器被测量或监视。

    17.  一种具有根据权利要求1的设备的用于测量温度的方法,其中,以测量电压之间的循环切换向温度传感器施加至少两个不同的测量电压,其中温度传感器连接到控制装置,所述控制装置包括微控制器并且用于向所述温度传感器施加至少两个不同的测量电压。

    18.  根据权利要求17所述的方法,其中温度传感器与两个不同的串联电阻器一起进行操作。

    19.  根据权利要求17所述的方法,其中,用至少一个温度传感器以及用至少一个参考电阻器来进行温度测量,其中所述参考电阻器被用作针对温度传感器的电气电阻的参考值,并且在该情况中温度传感器或参考电阻器以测量电压之间的循环切换进行操作而另一个以恒定测量电压进行操作以用于直接的温度测量。

    20.  根据权利要求19所述的方法,其中在微控制器中实现两个所测量的实际温度特性的比较。

    21.  根据权利要求17所述的方法,其中将在温度传感器处测量的实际温度特性与保存在微控制器中的期望温度特性相比较,作为叠加。

    22.  根据权利要求21所述的方法,其中所述叠加的幅度被评估,以便推断绝对温度。

    说明书

    说明书温度测量设备、具有其的电装置以及用于测量温度的方法
    技术领域
    本发明涉及一种用于电装置(例如烹饪用具(诸如油炸锅))的温度测量设备,以及涉及具有温度测量设备的这样的电装置并且涉及用于通过这样的设备来测量温度的方法。
    背景技术
    在具有温度测量的电装置(诸如例如上述的烹饪用具)中,温度测量可以关于安全性非常相关,特别是在上述油炸锅的情况下。温度传感器意图避免过高的温度,其存在事故危险。在该环境中,温度传感器可能有故障,例如由于测量电阻器中的制造误差,由于老化或其它类型的损坏。
    从US5713668中已知的是,可以这么说,温度传感器更喜欢在温度测量设备中自测试并且为此目的提供了两个热电偶和一个电阻传感器。
    从DE102004035014A1和DE202009003889U1中已知另外的温度测量设备。
    发明内容
    蕴含在本发明之下的目的在于,提供一种上述的温度测量设备,配备有温度测量设备的电装置以及用于使用这样的温度测量设备来测量温度的方法,通过其,现有技术的问题可以被避免,并且特别是,由于简单的构造以及容易的评估使得安全和精确的温度测量是可能的。
    通过具有权利要求1的特征的温度测量设备、通过具有权利要求16的特征的电装置以及通过具有权利要求21的特征的方法来实现该目的。本发明的有利以及优选实施例是另外的权利要求的主题,并且将在下面对这些实施例更详细地进行解释。在此,结合所述温度测量设备、所述装置或所述方法仅描述在下面列举的特征中的一些。然而,与此无关,它们应当可适用于所述温度测量设备、所述电装置以及所述方法。通过明确引用而将权利要求的措词结合到说明书的内容中。
    提供了一种温度测量设备,其包括如电气电阻器那样的至少一个温度传感 器。所述温度传感器被施加有至少两个不同的测量电压,其中,有利地通过循环或周期切换,将所述温度传感器在测量电压之间转接。在特别有利的配置中,用两个测量电压在每个情况中达类似时段或相同时段来实现测量。温度传感器连接到控制装置,其包括微控制器,并且其此外被配置为向温度传感器施加至少两个不同的测量电压。在该情况中,温度传感器可以直接连接到微控制器的输入。
    在此,微控制器可以计算不同测量电压之间的差,其中所述微控制器包括内部存储器。一方面,在所述存储器中存储将被期待的期望差特性,微控制器将所述特性与测量的差相比较,而另一方面,存储校正参数,通过其,微控制器然后通过测量的电压差来计算实际温度。
    通过所述利用两个不同的测量电压的施加,实现的是,所谓的自加热的确定被准改善。即,作为所施加的测量电压的结果,温度传感器受到自加热,所述加热加到实际的周围温度。对于精确的温度测量,所述自加热要被减去,这在微控制器中有利地被实现。在利用针对电阻传感器的两个不同的测量电压的操作期间,要被测量的实际温度叠加有自加热特性,该自加热特性根据所施加的测量电压而改变。自加热的幅度除了测量电流之外还取决于要被测量的温度或温度传感器的环境。在要被测量的低温处,自加热特性的幅度或偏移更大,而在高温处,相应地更小。在实际温度特性T或要被测量的温度与所测量的温度特性T1和T2之间,存在函数关系T=f(T1,T2)或ΔT2=f(ΔT1),其参数被存储在微控制器的存储器中,并且因此可以精确地计算T。此外,可以根据将在下面解释的测量电压Uref1和Uref2的差来推断差异温度ΔT1的期待值。差异温度特性的期待值被保存在微控制器中。现在,如果所测量的温度特性(即,包括自加热)相应地被重新测量,则可以做出推断的是,一方面在给定环境中的温度传感器以及另一方面还有相关的评估或电路分别正确地执行。
    可以这么说,在每个情况中在温度传感器的具体组装和操作情形中的加热特性例如可以在室温和最大温度的主状态下被检测以用于所谓的主控设备中的操作,即,作为参考。所述加热特性然后被保存在微控制器的存储器中作为期望温度特性,其对应于期待值,并且用作参考值以用于对使用期间实际测量的温度特性的随后的合理性测试。如果在所述期待值或期望温度之间的比较分别是不合理的或者如果存在太大的过度偏差,则微控制器执行安全性功能并且加 热设备等被关闭,可能甚至是整个电装置被关闭(在需要的情况下)。特别是当仅检测到小的温度移动时,即当温度传感器处的要被测量的温度近似固定时,进行这样的合理性测试。
    在本发明的有利实施例中,可以提供冗余设计,即至少两个温度传感器在每个情况中配备有不同的电气电阻器。一方面,这增加了可靠性,而另一方面,可以进行用于增加的安全性的参考测量,如将在下面所解释的那样。在有利的配置中,温度传感器是不同的或者不相同的。因此,第一选项是使用不同厂商的温度传感器,即使所述传感器是类似的或根据相同的原理工作。第二选项是温度传感器或其电气电阻在每个情况中具有不同的电阻值。因而,分别地,受限制的结果在每个传感器处是不同的特性或仅电压特性是不同的。并且因而,如果两者看来都正在正确地工作,则可以避免系统误差。当使用具有相等值、相同生产技术和相同生产批次的两个相同的电阻传感器时,不利的是,可以这么说,由于两个传感器都正以相同方式“老化”,所以由于老化和/或漂移的温度变形未被检测到。为了避免这样的问题,如果从相同厂商购买电阻传感器,则可以选择来自不同批次的电阻传感器。
    根据又一个选项,温度传感器可以具有不同的特性,特别是在电阻值的温度相关性方面。它们在温度敏感性方面可以显著不同,例如至少是2.5乃至10倍。作为替换方案,两个温度传感器的电气电阻器中的至少一个是非线性电阻器而另一个是线性电阻器,例如,它们中的一个是负温度系数(NTC)电阻器或正温度系数(PTC)电阻器而另一个是铂薄膜(PT)电阻器。通过所述显著不同的配置,误差也可以被避免并且可以增加评估准确度和可靠性。优选地,使用NTC传感器和PT传感器,例如PT1000传感器。
    在涉及两个温度传感器的方法中,一个选项是向所述传感器之一施加在前面描述的交变测量电压,而向另一个传感器仅施加单一、恒定的测量电压,其拟用于精确的温度检测。只要比较两个温度特性并且其差异是交变加热特性,就可以在微控制器中实现合理性测试。
    在本发明的又一个实施例中,可以在温度传感器或其电阻器的上游提供不同的串联电阻器,以增加操作安全。
    在本发明的又一个实施例中,可以提供用于温度传感器的参考电阻器,其也有利地是电气电阻器。例如,所述电阻器可以对应于不用交变测量电压进行 操作的上述其它温度传感器。作为替换方案,这样的参考电阻器可以用作针对温度传感器的参考值。在此,附加地可能的是,提供多个不同的参考电阻器并且存在相应的切换设备以在不同的参考电阻器之间切换。然后,可以在多个电阻器处测量温度,或者可以获得在温度传感器处所测量的温度的合理性。
    在本发明的另外的实施例中,所述设备的电路可以包括积分电容器、作为上述温度传感器的电气电阻器、参考电阻器或上述的串联电阻器以及计数电路用于温度测量电路。这将在下面更详细地进行解释。
    在本发明的又一个实施例中,分别地,多路复用器存在于或集成在用于温度传感器的控制装置中或微控制器中。因此,可以评估多个温度传感器或测量电阻器。因此,例如,测量范围切换也是可能的。
    因而,测量设备可以以自持的方式工作,即,它可以进行操作而不用积分温度控制。然后,在所述装置处的关于预定义热容量的信息或期待值分别丢失。
    在用于工业厨房或餐馆的设备的情况中,需要如DC(诊断覆盖率)的自诊断来用于安全电子设备。在包括安全电气系统和温度控制器(即,包括两个通道)的温度测量设备的电子系统的情况中,可以做出结论,该结论关于借助于通过温度控制器所供给的加热功率所测量的温度值的合理性。如果安全电子设备分别以自持的方式(即没有来自温度控制器的信息或者也就是说仅具有一个通道)进行操作,则所述推断是不可能的。因此,在本情况中,通过两个测量电压,温度传感器的诊断将被实现。因而,主要的焦点与其说在可以构造更简单的测量电路的优点上,不如说是在以自持的方式(即没有来自温度控制器的信息)进行操作的安全电子设备的情况中对自诊断的实现上。
    有利地,例如在控制装置中或有利地在微控制器中提供了存储器,其中在所述存储器中,至少存储有针对温度传感器的将被期待的期望温度特性,所述特性将在电装置的操作期间应用。在该情况中,温度测量设备或微控制器被配置为将使用温度传感器测量的实际温度特性与存储的期望温度特性相比较。因此,可以确定当前的温度并且特别是,可以检测到过高温度的存在,于是所述装置应当被关闭。
    有利地,提供这样的装置,如上所述,具有电加热设备,其在要被加热的空间中可以是有效的,所述空间例如可以是烘箱的箱罩或上述油炸锅的油箱。在要被加热的空间中,可以存在要被加热的介质,诸如在油炸锅的情况中的油 炸锅油脂。
    在本发明的又一个实施例中,可以基于上述情形对绝对温度做出推断,该上述情形是根据要被测量的温度,自加热的幅度是更大或者更小。为此目的,分别通过有利地存储在微控制器或控制装置中的参考值来计算所述幅度并确定绝对温度。对所测量的温度值的校验也可以基于此。
    这些特征以及另外的特征不仅从权利要求中出现而且从说明书和附图中出现,其中各个特征可以在本发明的实施例中和在其它领域中在每个情况中独立地或以其子组合被实现,并且可以表示本身可?;さ挠欣凳├?,因此所述?;け灰?。将本申请划分成各个部分以及文内小标题(cross heading)不限制其中所做出的陈述的一般有效性。
    附图说明
    在附图中示意性地示出了本发明的示例实施例,并且将在下面对其更详细地进行解释。附图示出了:
    图1是用于根据本发明的第一实施例的温度测量设备的电路概念,
    图2a-c是在不同图示中的加热过程期间相对于时间绘制的温度特性,
    图3是图1的电路概念的实施例,
    图4是在两个测量电压的情况中针对权重的温度传感器处的相对于时间绘制的电压特性,
    图5是类似于图1的布置中的具有两个温度传感器和接近微控制器的多路复用器的电路概念的可替换实施例,
    图6是图5的电路概念的实施例,
    图7是作为时间的函数的针对权重绘制的温度传感器的电压的图示,
    图8是具有集成在微控制器中的多路复用器的电路概念的又一个可替换实施例,
    图9是根据图8的电路概念中的相对于时间绘制的微控制器的输入电压特性,以及
    图10是根据本发明的作为电装置的油炸锅,其具有加热设备和用于监视后者的温度传感器,包括根据图1的温度测量设备。
    具体实施方式
    在图1中,示出了用于本发明的第一一般实施例中的温度测量设备11的根 据本发明的一般电路概念。该温度测量设备11包括温度传感器13,在本情况中是依赖于温度的电阻器,其可以形成以虚线示出的温度检测器。在温度传感器13的上游连接有串联电阻器15,并且在所述电阻器的上游又连接有开关17,其经由微控制器19的选择输出端被控制。该开关17在两个测量电压Uref1和Uref2之间切换。先于串联电阻器15,向微控制器19的输入端之一供给各个测量电压,并且所述电压也经由温度传感器13。URT是依赖于温度的电压,其由串联电阻器15的比例因子和温度传感器13的电阻值产生。同时,电压Uref是分压器15和13的操作电压或电源电压,通过其,电流I1和I2被预先确定。温度传感器13的自加热取决于电流I1或I2的大小,其通过经由输出选择和开关17的Uref1和Uref2的转接而被预定义。当转接开关17时,Uref和URT之间的电压比率保持相同,并且因而微控制器19中的模拟到数字(AD)转换器的URT1的测量结果也保持相同。
    在微控制器19中,除了别的以外,提供了存储器21,在所述存储器21中存储了将被期待的特定温度特性或期望温度特性以用于温度传感器13或温度测量设备11。微控制器19的一个输出安全温度限制器(STB)通向作为开关的晶体管24,其又控制用于负载切换的继电器25。由此,加热设备27被控制或被接通和关闭,其在该情况中被示出为加热电阻器,并且将关于图10给出关于其的更多的细节。
    在图10中,示出油炸锅30作为示例电装置,其包括温度测量设备11。加热设备27定位在油炸锅30的内部中,在该情况中以示例方式被示出为传统的管状加热元件。所述元件(对应于图1)可通过继电器25控制,所述继电器25又由微控制器19控制。
    此外,温度测量设备11的温度检测器或温度传感器13被布置在油炸锅30中。所述温度传感器13检测油炸锅30中的温度或其中的油炸锅油脂的温度以便避免由于加热设备27的过热。
    在图2a中,绘制了相对于时间t的温度T的特性。实线示出了温度传感器13的位置处的实际温度特性,如果所述传感器将不被操作。虚线示出了温度传感器13中的温度,其由于不同的测量电压而具有在前面所描述的波浪类型特性,所述波浪类型特性具有不同幅度。所述波浪类型曲线在图2b中单独地被示出为实线。在测量时间1处,用第一测量电压Uref1进行温度传感器13处的温度测量, 因为由微控制器19控制的开关17经由串联电阻器15向温度传感器13施加所述测量电压Uref1。然后,在测量时间2处,开关17被转换并且测量电压Uref2被施加到温度传感器13。由于测量电压Uref1大于测量电压Uref2,所以在测量时间1和测量时间2之间的温度传感器13中的温度增加略微更显著。
    然后,随着从测量时间2起,通过测量电压Uref2检测温度特性一直到新的测量时间1。由于第二测量电压Uref2现在更小,所以从测量时间2一直到测量时间1温度再次略微减少。因而,在每个情况中在测量时间1处,可以测量实际温度,视情况而定采用上述的校正值。在测量时间2处,实现检查测量。在此,温度必定比测量时间1之前和之后处更高,即,继而,当用略微更低的测量电压Uref2进行测量时。这就是温度测量设备11中的上述合理性测试。
    图2c示出了温度特性,其中最低的特性是图2a的特性。在中间的温度特性是Uref2处的特性,而最上的特性是Uref1处的特性。两个较高的曲线之间的温度差是ΔT1,而两个较低的特性之间的温度差是ΔT2,也可参见在上面提到的评论。
    图3示出了在实践中的图1的电路概念的实现方式。由晶体管Tu1和Tu2以及Tr1和Tr2代替开关17。所述四个晶体管在每个情况中都由微控制器19的相应输出端切换。晶体管Tr1和Tr2经由电阻器Rref1和Rref2控制微控制器19的输入端处的各个测量电压。此外,提供电容器Cint以及晶体管Tc用于转换时间。经由放电开关Tc,积分电容器Cint被放电达时段tclear。然后,Uref1经由Tr1被接通并且经由参考电阻器Rref1将Cinf充电一直到预定义电压阈值Uc(Rref1)=U1。充电时间t1被存储在微控制器19中。
    在放电后,Uref1经由Tu1被接通并且经由温度传感器13将Cint充电,直到达到电压阈值Uc(RRT)=U1。充电时间t2也被存储在微控制器19中。现在可以通过比率Rref1*t2/t1在微控制器19中计算温度传感器13的依赖于温度的电阻。相同的过程被施加到分支Uref2和Rref2,即,第二测量电压。
    在图4中,示出了微控制器19的输入端处的电压特性,即针对这两个电压U1和U2并且在各个测量时间t1和t2期间。
    事实上,对于微控制器19的输入端处的恒定电压,温度传感器13的电阻值表现为乘以测量时间2对测量时间1的比率的各个参考电阻器Rref1或Rref2的电阻值。如果选择具有22μF的电容器Cint并且如果将PT1000用作温度传感器 13,则54ms的切换阈值发生在400℃处。
    在那里示出的用于温度测量设备111的图5的可替换的一般电路概念包括第一温度传感器113以及第二温度传感器113’??梢酝ü孕橄呤境龅牡ジ鑫露燃觳馄骼锤爬ㄋ隽礁鑫露却衅?,并且,根据图10,所述两个温度传感器可以被布置在油炸锅中,有利地还可以被布置在彼此的空间附近,以便测量相同的温度。
    根据图1,针对两个测量电压Uref1和Uref2提供串联电阻器115和开关117。再者,开关117由还包含存储器121的微控制器119切换。根据图1,可切换的加热设备在微控制器119的STB输出的右侧处邻近地延伸,然而为了清楚的原因,未在此处示出所述加热设备。
    温度测量设备111包括又一个室温传感器114,其还包括依赖于温度的电阻值。它起通过确定室温来复查温度传感器113的值的作用。将温度传感器113和114的电压经由多路复用器122供给到微控制器119的各个输入端。
    这两个温度传感器113和113’形成传感器对,其在温度检测器中最初以电学上非连接的方式被布置在一起。必须分别检测每个温度测量。室温传感器114用作参考电阻传感器,通过其,可以进行温度传感器113和113’的校准和性能检查。为此目的,可以将所述传感器分配给作为其它电路部件(例如作为微控制器119)的相同的部件载体。多路复用器112起转接各个传感器113、113’和114的作用并且还可以是微控制器119的一部分。
    对应于图3,图6示出了在实践中的温度测量设备111的电路概念的实现方式。在该情况中,对应于图3,还提供了两个另外的晶体管Tu3和Tu4以用于第二温度传感器113’。对于温度传感器113’,仅仅在每个情况中需要具有晶体管Tu3和Tu4的一个附加的晶体管分支。
    在图7中,根据图4示出了在两个测量时间t1和t2期间在微控制器119的输入端处的电压的相应时间特性。
    在根据图8的另外的可替换实施例中,对于温度测量设备211,与图6中类似,提供了两个温度传感器213和213’。它们经由晶体管Tr1和Tr2被供给有测量电压,即9V和3.3V。在微控制器219中,除了存储器221以外,集成了多路复用器222以及包括内部运算(OP)放大器的另外的晶体管232。再者,未示出根据图1的包括开关的所连接的加热设备。用于切换传感器电压Uref1和 Uref2的多路复用器222和放电开关232这两者都可以集成在微控制器219中。
    在图9中,针对该情况示出了微控制器219处的输入电压的特性,即针对两个测量时间t1和t2的两个电压U2和U1。
    可以根据以上提到的准则选择一方面图5/6的两个温度传感器以及另一方面图8的两个温度传感器,即它们应当以不同的方式彼此不同。此外,为此目的,将要被考虑的是,在微控制器中,在每个情况中,用于加热设备的仅一个控制装置被连接,特别是参见图1。
    总是以相同时间间隔(即在测量时间1和2处),有利地确实实现了在测量电压Uref1和Uref2之间的根据图2的循环转接。然而,这通常也可以是可变的。

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