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Patent Searching and Data


Title:
DOMESTIC APPLIANCE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/041312
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention is based on a domestic appliance device (10), in particular an induction hob device, having at least one temperature sensor unit (12), which has at least one photodiode (14) provided for the purpose of detecting incident infrared radiation and converting it into a measurement signal, and having at least one amplifier unit (18) which has at least one amplifier (20) for amplifying the measurement signal. In order to improve measurement accuracy, it is proposed that the domestic appliance device (10) has a compensation unit (22) for at least partially compensating for temperature influences on the conversion and/or amplification of the measurement signal.

Inventors:
ALONSO ESTEBAN RAFAEL (ES)
GARCIA DEL POZO JOSE MARIA (ES)
IMAZ MARTINEZ EDUARDO (ES)
LASOBRAS BERNAD JAVIER (ES)
LLORENTE GIL SERGIO (ES)
PARRA BORDERÍAS MARIA (ES)
RIVERA PEMAN JULIO (ES)
Application Number:
PCT/EP2022/073933
Publication Date:
March 23, 2023
Filing Date:
August 29, 2022
Export Citation:
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Assignee:
BSH HAUSGERAETE GMBH (DE)
International Classes:
H05B6/06; G01J1/44; G01J1/46; G01J5/30; G01J5/70
Foreign References:
JP2012119166A2012-06-21
Other References:
LASOBRAS JAVIER ET AL: "Infrared Sensor-Based Temperature Control for Domestic Induction Cooktops", SENSORS, vol. 14, no. 3, 14 March 2014 (2014-03-14), pages 5278 - 5295, XP055828987, DOI: 10.3390/s140305278
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Claims:
22

Ansprüche

1. Haushaltsgerätevorrichtung (10), insbesondere Kochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Temperatursensoreinheit (12), welche zumindest eine Photodiode (14) aufweist, die dazu vorgesehen ist, auftreffende Infrarotstrahlung zu detektieren und in ein Messsignal zu wandeln und mit zumindest einer Verstärkereinheit (18), welche zumindest einen Verstärker (20) zur Verstärkung des Messsignals aufweist, gekennzeichnet durch eine Kompensationseinheit (22) zur zumindest teilweisen Kompensation von Temperatureinflüssen auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messignals.

2. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Photodiode (14) in einem Hochtemperaturbereich (24) mit Temperaturen von bis zu 250°C angeordnet ist.

3. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinheit (18) in einem Bereich (26) angeordnet ist, dessen Temperaturen gegenüber den Temperaturen in dem Hochtemperaturbereich (24) verringert sind.

4. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (22) in dem Bereich (26) der Verstärkereinheit (18) angeordnet ist.

5. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoreinheit (12) und die Verstärkereinheit (18) über zumindest ein, insbesondere geschirmtes, elektrisches Kabel (28) miteinander verbunden sind. 6. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (22) dazu vorgesehen ist, Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals elektrisch zu kompensieren.

7. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (22) und die Verstärkereinheit (18) zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind.

8. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (22) zur Kompensation der Temperatureinflüsse zumindest einen weiteren Verstärker (30) aufweist.

9. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (20) und der weitere Verstärker (30) zumindest im Wesentlichen baugleich sind.

10. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (20) und der weitere Verstärker (30) Teil eines gemeinsamen symmetrischen elektrischen Schaltkreises sind.

11. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinheit (18) und die Kompensationseinheit (22) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (32) angeordnet sind.

12. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinheit (18) und die Kompensationseinheit (22) als diskrete elektrische Schaltkreise ausgebildet sind.

13. Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinheit (18) und die Kompensationseinheit (22) jeweils einen Rückkopplungskondensator (34, 36) aufweisen. Haushaltsgerät (50), insbesondere Kochfeld, mit einer Haushaltsgerätevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Verfahren zum Betrieb einer Haushaltsgerätevorrichtung (10), insbesondere Kochfeldvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit zu- mindest einer Temperatursensoreinheit (12), welche zumindest eine Photodiode

(14) aufweist, die dazu vorgesehen ist, auftreffende Infrarotstrahlung zu detektie- ren und in ein Messsignal zu wandeln und mit zumindest einer Verstärkereinheit (18), welche zumindest einen Verstärker (20) zur Verstärkung des Messsignals aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatureinflüsse auf die Wand- lung und/oder Verstärkung des Messsignals zumindest teilweise kompensiert werden.

Description:
Haushaltsgerätevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Haushaltsgerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Haushaltsgerät nach Anspruch 14 und ein Verfahren zum Betrieb einer Haushaltsgerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Kochfelder bekannt, die Infrarotsensoren zur Temperaturmessung von Gargeschirr aufweisen. Ein Infrarotsensor kann in einem Kochfeld beispielsweise mittels einer Photodiode realisiert sein, welche auftreffende Infrarotstrahlung in einen Photostrom wandelt. Da Photoströme sehr geringe Stromstärken aufweisen, müssen diese Messsignale zur weiteren Auswertung und Temperaturbestimmung verstärkt werden. Hierfür kommen für gewöhnlich Operationsverstärker, insbesondere Transimpedanzverstärker, zum Einsatz. Es ergibt sich jedoch bisher der Nachteil, dass Temperaturmessungen mittels Photodioden mit zunehmender Temperatur fehleranfälliger werden. Dies liegt darin begründet, dass Photodioden neben dem eigentlichen Photostrom immer auch einen sogenannten Dunkelstrom erzeugen, welcher sich zu dem Photostrom addiert und dessen Betrag mit zunehmender Temperatur exponentiell zunimmt. Somit sind ab einer Umgebungstemperatur oberhalb von etwa 75°C keine hinreichend genauen Temperaturmessungen mehr möglich. Aus diesem Grund können Photodioden bei bisher bekannten Kochfeldern nicht direkt in einem Kochbereich platziert werden, sondern müssen in kühleren Bereichen unterhalb oder neben der Kochfeldplatte angeordnet werden, wobei die zu detektierende Infrarotstrahlung von dem Kochbereich in den kühleren Bereich geleitet werden muss. Hierfür kommen beispielsweise optische Fasern zum Einsatz. Derartige Lösungen sind jedoch aufwendig und teuer in der Herstellung. Hinzu kommt, dass neben Messfehlern, welche durch den Dunkelstrom der Photodiode bedingt sind, welcher auch bei kühleren Umgebungstemperaturen der Photodiode, wenn auch in geringerem Maße, auftritt, auch die Komponenten des Operationsverstärkers temperaturbedingten Einflüssen unterworfen sind und so zusätzliche Messfehler hervorrufen. Diese Temperatureinflüsse addieren sich und führen zu einer sogenannten Offsetspannung am Ausgang des Operationsverstärkers, wodurch eine gewünschte Genauigkeit bei Temperaturmessungen mittels Photodioden in bisher bekannten Kochfeldern nicht oder nur mit sehr hohem technischem Aufwand erreicht werden kann. Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere, aber nicht beschränkt darauf, darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Messgenauigkeit bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Die Erfindung geht aus von einer Kochfeldvorrichtung, insbesondere einer Induktionskochfeldvorrichtung, mit zumindest einer Temperatursensoreinheit, welche zumindest eine Photodiode aufweist, die dazu vorgesehen ist, auftreffende Infrarotstrahlung zu de- tektieren und in ein Messsignal zu wandeln und mit zumindest einer Verstärkereinheit, welche zumindest einen Verstärker zur Verstärkung des Messsignals aufweist.

Es wird vorgeschlagen, dass die Haushaltsgerätevorrichtung eine Kompensationseinheit zur zumindest teilweisen Kompensation von Temperatureinflüssen auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals aufweist.

Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Haushaltsgerätevorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Messgenauigkeit bereitgestellt werden. Es können vorteilhaft temperaturbedingte Störeinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals reduziert, vorzugsweise minimiert werden, wodurch eine Messgenauigkeit signifikant erhöht werden kann. Zudem kann vorteilhaft eine Herstellung vereinfacht werden, beispielsweise indem die Photodiode direkt in einem Hochtemperaturbereich angeordnet und so auf bisher erforderliche Strahlungsleitelemente, wie optische Fasern, zum Transport der Infrarotstrahlung zu der Photodiode verzichtet werden kann. Hierdurch kann ferner vorteilhaft eine Kostenersparnis bei zugleich erhöhter Messgenauigkeit erreicht werden.

Unter einer „Kochfeldvorrichtung“, insbesondere unter einer „Induktionskochfeldvorrichtung“, soll zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Kochfelds, insbesondere eines Induktionskochfelds, verstanden werden, wobei zusätzlich auch Zubehöreinheiten für das Kochfeld umfasst sein können, wie beispielsweise eine Sensoreinheit zur externen Messung einer Temperatur eines Gargeschirrs und/oder eines Garguts. Insbesondere kann die Kochfeldvorrichtung, insbesondere die Induktionskochfeldvorrichtung, auch das gesamte Kochfeld, insbesondere das gesamte Induktionskochfeld, umfassen. Unter einer „Haushaltsgerätevorrichtung“, insbesondere unter einer „Gargerätevorrichtung“, vorteilhaft unter einer „Kochfeldvorrichtung“ und besonders vorteilhaft unter einer „Induktionskochfeldvorrichtung“ soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Haushaltsgeräts, insbesondere eines Gargeräts, vorteilhaft eines Kochfelds und besonders vorteilhaft eines Induktionskochfelds, verstanden werden. Beispielsweise könnte es sich bei einem die Haushaltsgerätevorrichtung aufweisenden Haushaltsgerät um eine Spülmaschine und/oder eine Waschmaschine und/oder einen Trockner handeln. Vorteilhaft handelt es sich bei einem die Haushaltsgerätevorrichtung aufweisenden Haushaltsgerät um ein Gargerät. Ein als Gargerät ausgebildetes Haushaltsgerät könnte beispielsweise ein Backofen und/oder eine Mikrowelle und/oder ein Grillgerät und/oder ein Dampfgargerät sein. Vorteilhaft ist ein als Gargerät ausgebildetes Haushaltsgerät ein Kochfeld und vorzugsweise ein Induktionskochfeld.

Vorzugsweise weist die Haushaltsgerätevorrichtung eine Kochfeldplatte zum Aufstellen von Gargeschirr auf. Alternativ ist auch denkbar, dass die Kochfeldplatte Teil des die Haushaltsgerätevorrichtung umfassenden, als Kochfeld ausgebildeten Haushaltsgeräts ist.

Vorzugsweise weist die Haushaltsgerätevorrichtung eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist dazu vorgesehen, die Temperatursensoreinheit und/oder die Verstärkereinheit und/oder die Kompensationseinheit und/oder weitere Einheiten, insbesondere die Heizeinheit, zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuereinheit weist zumindest eine Recheneinheit, welche bevorzugt als ein Mikroprozessor ausgebildet ist, auf. Zusätzlich zur Recheneinheit weist die Steuereinheit eine Speichereinheit mit zumindest einem darin gespeicherten Programm, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden, auf.

Die Temperatursensoreinheit ist zur Detektion von Infrarotstrahlung und Wandlung der detektierten Infrarotstrahlung in zumindest ein Messsignal, welches zumindest eine Temperaturkenngröße zumindest eines Gargeschirrs und/oder der Kochfeldplatte charakterisiert, vorgesehen. Die Temperaturkenngröße könnte beispielsweise zumindest eine Temperatur des Gargeschirrs und/oder der Kochfeldplatte umfassen und/oder charakterisieren. Die Temperatursensoreinheit weist zur Detektion der Infrarotstrahlung und Wandlung in das Messsignal die zumindest eine Photodiode auf und kann darüber hinaus weitere Photodioden aufweisen. Vorteilhaft weist die Temperatursensoreinheit eine Anzahl von Photodioden auf, welche einer Anzahl von Heizelementen, insbesondere Induktionsheizelementen, der Heizeinheit entspricht. In einem Betriebszustand der Temperatursensoreinheit detektiert die Photodiode auftreffende Infrarotstrahlung und wandelt diese, an zumindest einem p-n-Übergang und/oder pin-Übergang, aufgrund des inneren Photoeffekts, in das Messsignal, welches an einem Ausgang der Photodiode in Form eines, nachfolgend als Photostrom bezeichneten, elektrischen Stroms fließt. Das Messsignal beinhaltet die zumindest eine Temperaturkenngröße.

Die Verstärkereinheit weist zumindest einen Verstärker zum Verstärken des Messsignals auf und kann darüber hinaus mehrere, insbesondere im Wesentlichen baugleiche, Verstärker aufweisen. Vorzugsweise entspricht eine Anzahl von Verstärkern der Verstärkereinheit einer Anzahl von Photodioden der Temperatursensoreinheit, wobei jeder Verstärker zur Verstärkung jeweils eines durch eine Photodiode gewandelten Messsignals vorgesehen ist. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Verstärkereinheit eine gegenüber der Anzahl von Photodioden der Temperatursensoreinheit geringere Anzahl von Verstärkern aufweist, wobei in diesem Fall zumindest einer der Verstärker dazu vorgesehen ist, zumindest zwei verschiedene Messsignale von zumindest zwei verschiedenen Photodioden, insbesondere zueinander zeitversetzt, zu verstärken. Der Verstärker verstärkt das in Form des Photostroms an einem Eingang des Verstärkers anliegende eingangsseitige Messsignal in ein ausgangsseitiges verstärktes Messsignal mit einem gegenüber dem eingangsseitigen Messsignal größeren Effektivwert. Der Verstärker könnte als ein Stromverstärker ausgebildet sein und dazu vorgesehen sein, das eingangsseitig in Form des Photostroms vorliegende Messsignal in ein ausgangsseitig in Form eines elektrischen Stroms vorliegendes verstärktes Messsignal mit einem gegenüber dem Photostrom größeren Effektivwert zu wandeln. Vorzugsweise ist der Verstärker als eine stromgesteuerte Spannungsquelle ausgebildet und dazu vorgesehen, das eingangsseitig in Form des Photostroms vorliegende Messsignal in ein ausgangsseitiges verstärktes Messsignal, welches in Form einer zu dem Photostrom proportionalen elektrischen Spannung vorliegt, zu wandeln. Der Verstärker könnte zumindest einen Transistor, insbesondere einen Bipolartransistor, aufweisen und insbesondere als ein Transistor ausgebildet sein, dessen Basisstrom das in Form des Photostroms vorliegende eingangsseitige Messsignal und dessen Kollektorstrom das ausgangsseitige verstärkte Messsignal ist. Vorzugsweise ist der Verstärker als ein Operationsverstärker, insbesondere als ein Transimpedanzverstärker, ausgebildet. Der Verstärker weist zumindest einen Eingang auf, über weichen das ein- gangsseitige Messsignal eingespeist werden kann. Vorzugsweise weist der Verstärker zwei Eingänge und zwar einen negativen Eingang und einen positiven Eingang auf. Die Photodiode ist mit zumindest einem der Eingänge des Verstärkers, vorzugsweise über ein geschirmtes elektrisches Kabel, elektrisch leitend verbunden. Der Verstärker weist zumindest einen, vorzugsweise genau einen Ausgang, auf, an welchem das ausgangsseitige verstärkte Messsignal abgegriffen werden kann. Der Verstärker könnte als ein nichtinvertierender Verstärker ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Verstärker als ein invertierender Verstärker ausgebildet, wobei einer der Eingänge als ein invertierender Eingang und einer der Eingänge als ein nichtinvertierender Eingang ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Verstärker zu einem Parallel-Spannungs-Gegenkopplungs-Betrieb vorgesehen. Vorzugsweise ist der negative Eingang als der invertierende Eingang und der positive Eingang als der nichtinvertierende Eingang ausgebildet. Vorzugsweise ist die Photodiode elektrisch leitend mit dem invertierenden Eingang verbunden. Vorzugsweise weist der Verstärker zumindest einen Rückkopplungswiderstand auf. Der Rückkopplungswiderstand ist vorzugsweise elektrisch parallel zu dem Ausgang und dem invertierenden Eingang geschaltet. In dem Parallel-Spannungs-Gegenkopplungs-Betrieb wird zumindest ein Teil einer an dem Ausgang abfallenden Spannung über den Rückkopplungswiderstand auf den invertierenden Eingang zurückgeführt. Ein Verstärkungsfaktor des Verstärkers ist durch den Rückkopplungswiderstand charakterisiert. Insbesondere entspricht der Verstärkungsfaktor, welcher auch als Transimpedanz bezeichnet wird, in einem idealen Gleichstromfall, also wenn das eingangsseitige Messsignal ein reiner Gleichstrom ist, im Wesentlichen einem Betrag des Rückkopplungswiderstands. Je nach gewünschtem Verstärkungsfaktor des Verstärkers kann der Rückkopplungswiderstand Beträge zwischen 10 kQ und 1 GQ aufweisen. Vorzugsweise weist der Rückkopplungswiderstand Beträge zwischen 100 kQ und 100 MQ auf.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit mit der Verstärkereinheit, insbesondere zumindest mit dem Ausgang des Verstärkers, elektrisch leitend verbunden. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, das ausgangsseitige Messsignal an dem Ausgang des Verstärkers abzugreifen und die Temperaturkenngröße aus dem Messsignal zu bestimmen und zwar insbesondere mittels zumindest eines dafür vorgesehenen und von der Recheneinheit ausführbaren Programms. Die Kompensationseinheit ist zur zumindest teilweisen Kompensation von Temperatureinflüssen auf die Wandlung der Infrarotstrahlung durch die Photodiode in das Messsignal und/oder auf die Verstärkung des Messsignals durch den Verstärker der Verstärkereinheit vorgesehen. Ein Temperatureinfluss auf die Wandlung der Infrarotstrahlung durch die Photodiode in das Messsignal und/oder auf die Verstärkung des Messsignals durch den Verstärker ist insbesondere durch eine Offsetspannung charakterisierbar, um deren Betrag das an dem Ausgang des Verstärkers anliegende reale Messsignal von einem idealen Messsignal abweicht. Bedingt durch die Abweichung zwischen dem realen Messsignal und dem idealen Messsignal ist auch die Temperaturkenngröße, welche aus dem realen Messsignal ableitbar ist, gegenüber einer tatsächlichen Temperaturkenngröße, welche aus dem idealen Messsignal ableitbar wäre, verfälscht. Die Offsetspannung setzt sich aus einem an dem Eingang des Verstärkers anliegenden ersten Offsetspannungsanteil und einem zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verstärkers abfallenden zweiten Offsetspannungsanteil zusammen. Der erste Offsetspannungsanteil ist insbesondere durch einen Dunkelstrom der Photodiode bedingt, welcher zusammen mit dem Photostrom mit verstärkt wird. Der Dunkelstrom ist dabei exponentiell von einer Temperatur der Photodiode abhängig und kann sich über einen Temperaturbereich von 100°C um bis zu drei Größenordnungen ändern. Der zweite Offsetspannungsanteil ist insbesondere durch temperaturbedingte Änderungen von Kenngrößen der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile des Verstärkers bestimmt, beispielsweise temperaturbedingte Änderungen von elektrischen Widerständen, insbesondere temperaturbedingte Änderungen des Rückkopplungswiderstands. Gegenüber dem ersten Offsetspannungsanteil ist der zweite Offsetspannungsanteil vernachlässigbar klein und verursacht über einen Temperaturbereich von 100°C einen Fehler von kleiner 1 %. Vorzugsweise ist die Kompensationseinheit zur zumindest teilweisen Kompensation von Temperatureinflüssen auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals durch Reduzierung und/oder Ausgleich der Offsetspannung vorgesehen. Insbesondere ist die Kompensationseinheit dazu vorgesehen, einen Betrag der Offsetspannung an dem Ausgang des Verstärkers um zumindest 50 %, vorteilhaft zumindest 65 %, besonders vorteilhaft zumindest 80 %, vorzugsweise um zumindest 95 % und besonders bevorzugt um zumindest 99 % zu reduzieren.

In dem vorliegenden Dokument dienen Zahlwörter, wie beispielsweise „erste/r/s“ und „zweite/r/s“, welche bestimmten Begriffen vorangestellt sind, lediglich zu einer Unterscheidung von Objekten und/oder einer Zuordnung zwischen Objekten untereinander und implizieren keine vorhandene Gesamtanzahl und/oder Rangfolge der Objekte. Insbesondere impliziert ein „zweites Objekt“ nicht zwangsläufig ein Vorhandensein eines „ersten Objekts“.

Unter „vorgesehen“ soll speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem An- wendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

Die Photodiode könnte in einem Niedrigtemperaturbereich, beispielsweise in einem Bereich unterhalb der Kochfeldplatte, welcher in einem Betriebszustand Temperaturen von maximal 125°C aufweist, angeordnet sein. Die Haushaltsgerätevorrichtung könnte zumindest ein Strahlungsleitelement aufweisen, welches für Infrarotstrahlung durchlässig ist und sich von einer Oberseite zu einer Unterseite der Kochfeldplatte erstreckt, um die Infrarotstrahlung von der Oberseite der Kochfeldplatte zu der Photodiode in dem Niedrigtempera- turbereich zu leiten. Das Strahlungsleitelement könnte beispielsweise als eine optische Faser oder als ein transparenter, für Infrarotstrahlung durchlässiger Abschnitt der Kochfeldplatte, ausgebildet sein. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Photodiode in einem Hochtemperaturbereich mit Temperaturen von bis zu 250°C angeordnet ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine kostengünstige Haushaltsgerätevorrichtung bereitgestellt werden, insbesondere indem auf ein Strahlungsleitelement verzichtet werden kann. Zudem kann vorteilhaft ein Herstellungs- und/oder Montageaufwand reduziert werden. Der Hochtemperaturbereich weist in zumindest einem Betriebszustand der Kochfeldvorrichtung, insbesondere in einem Betriebszustand der Heizeinheit, Temperaturen von bis zu 250°C auf. Der Hochtemperaturbereich kann zumindest einen Teilbereich der Kochfeldplatte, insbesondere zumindest einen Teilbereich einer, insbesondere in einem montierten Zustand einem Nutzer zugewandten, Oberfläche der Kochfeldplatte umfassen. Die Photodiode kann beispielsweise innerhalb der Kochfeldplatte integriert oder an der Oberfläche der Kochfeldplatte angeordnet sein.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Verstärkereinheit in einem Bereich angeordnet ist, dessen Temperaturen, insbesondere in zumindest einem Betriebszustand, gegenüber den Temperaturen in dem Hochtemperaturbereich verringert sind. Hierdurch kann vorteilhaft eine Messgenauigkeit weiter verbessert werden. Vorzugsweise sind die Temperaturen des Bereichs, in welchem die Verstärkereinheit angeordnet ist, in dem Betriebszu- stand gegenüber den Temperaturen in dem Hochtemperaturbereich um zumindest 20 %, vorteilhaft um zumindest 30 %, vorzugsweise um zumindest 40 % und besonders bevorzugt um zumindest 50 % verringert. Vorzugsweise weist der Bereich, in welchem die Verstärkereinheit angeordnet ist, in dem Betriebszustand eine Temperatur von maximal 125°C auf. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Kompensationseinheit in dem Bereich der Verstärkereinheit angeordnet ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Messgenauigkeit weiter verbessert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Temperatursensoreinheit und die Verstärkereinheit über zumindest ein, insbesondere geschirmtes, elektrisches Kabel miteinander verbunden sind. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine kostengünstige Haushaltsgerätevorrichtung bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist das elektrische Kabel als ein geschirmtes elektrisches Kabel ausgebildet. Hierdurch kann vorteilhaft eine Messgenauigkeit weiter verbessert werden, insbesondere indem Störeinflüsse, beispielsweise Störeinflüsse durch in dem Betriebszustand durch die Heizeinheit erzeugte elektromagnetische Felder, auf das Messsignal reduziert werden können.

Die Kompensationseinheit könnte dazu vorgesehen sein, Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals thermisch, beispielsweise mittels aktiver Kühlung der Verstärkereinheit und/oder der Temperatursensoreinheit, zu kompensieren. Hierzu könnte die Kompensationseinheit zumindest ein Kühlelement, beispielsweise einen Lüfter und/oder einen Wärmetauscher oder dergleichen, aufweisen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Kompensationseinheit dazu vorgesehen ist, Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals elektrisch zu kompensieren. Hierdurch kann vorteilhaft eine kostengünstige Haushaltsgerätevorrichtung bereitgestellt werden. Zudem kann vorteilhaft eine Messgenauigkeit verbessert werden. Die Kompensationseinheit könnte beispielsweise eine elektrische Messeinheit, welche dazu vorgesehen ist, die Temperatureinflüsse in Form der bei der Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals auftretenden Offsetspannung zu messen, und eine elektrische Fehlerkorrektureinheit, welche einen Digital- Analog-Wandler zur Wandlung der gemessenen Offsetspannung in ein digitales Signal und eine Recheneinheit zur Korrektur des Messsignals um den durch die Offsetspannung hervorgerufenen Fehler umfasst, aufweisen. Vorzugsweise ist die Kompensationseinheit dazu vorgesehen, Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung auf das Messsignal elektrisch analog zu kompensieren. Die Kompensationseinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, ein analoges elektrisches Kompensationssignal, dessen Betrag zumindest im Wesentlichen einem Betrag der Offsetspannung entspricht und welches ein gegenüber der Offsetspannung entgegengesetztes Vorzeichen aufweist, zu erzeugen, um Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung elektrisch analog zu kompensieren. Hierdurch kann vorteilhaft eine Kompensationseinheit zur elektrischen Kompensation von Temperatureinflüssen auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals mit besonders einfachen technischen Mitteln realisiert werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kompensationseinheit und die Verstärkereinheit zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind. Hierdurch kann vorteilhaft eine Messgenauigkeit weiter verbessert werden, insbesondere indem kurze Wege zur Übertragung von Signalen zwischen der Kompensationseinheit und der Verstärkereinheit realisiert werden. Die zumindest teilweise einstückig miteinander ausgebildete Kompensationseinheit und die Verstärkereinheit weisen zumindest ein gemeinsames Bauteil, beispielsweise eine gemeinsame elektrische Verbindungsleitung, auf. Vorzugsweise ist die Kompensationseinheit Teil der Verstärkereinheit.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Kompensationseinheit zur Kompensation der Temperatureinflüsse zumindest einen weiteren Verstärker aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Kompensationseinheit mit einfachen technischen Mitteln realisiert werden. Der weitere Verstärker der Kompensationseinheit ist dazu vorgesehen, Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals elektrisch zu kompensieren. Insbesondere ist der weitere Verstärker dazu vorgesehen, das analoge elektrische Kompensationssignal, dessen Betrag zumindest im Wesentlichen einem Betrag der Offsetspannung entspricht und welches ein gegenüber der Offsetspannung entgegengesetztes Vorzeichen aufweist, zu erzeugen, um Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung elektrisch analog zu kompensieren.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Verstärker und der weitere Verstärker zumindest im Wesentlichen baugleich sind. Hierdurch kann vorteilhaft eine Messgenauigkeit verbessert werden. Vorzugsweise sind der Verstärker und der weitere Verstärker jeweils derart im Wesentlichen baugleich, dass ihre jeweiligen elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, beispielsweise elektrische Widerstände und/oder Transistoren und/oder dergleichen, mit Ausnahme von fertigungsbedingten Abweichungen und/oder Toleranzen, identisch zueinander ausgebildet sind, jeweils annähernd identische Kenngrößen aufweisen und jeweils auf die gleiche Art und Weise miteinander verschaltet sind.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Verstärker und der weitere Verstärker Teil eines gemeinsamen symmetrischen elektrischen Schaltkreises sind. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Messgenauigkeit noch weiter verbessert werden. Vorzugsweise bilden der Verstärker und der weitere Verstärker zusammen mit der Photodiode den symmetrischen elektrischen Schaltkreis aus. Vorzugsweise sind ein nichtinvertierender Eingang des Verstärkers und ein weiterer nichtinvertierender Eingang des weiteren Verstärkers miteinander verbunden, ein invertierender Eingang des Verstärkers ist mit einem ersten Anschluss der Photodiode und ein weiterer invertierender Eingang des weiteren Verstärkers ist mit einem zweiten Anschluss der Photodiode verbunden, sodass der Verstärker und der weitere Verstärker in Bezug auf die Photodiode symmetrisch, insbesondere spiegelsymmetrisch, zueinander angeordnet sind.

Die Verstärkereinheit und die Kompensationseinheit könnten zueinander beabstandet, insbesondere auf verschiedenen Leiterplatten, angeordnet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Verstärkereinheit und die Kompensationseinheit auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders kompakte Haushaltsgerätevorrichtung bereitgestellt werden. Zudem kann vorteilhaft ein Einfluss von Störfaktoren weiter reduziert und somit eine Messgenauigkeit weiter verbessert werden, insbesondere in dem der Verstärker der Verstärkereinheit und der weitere Verstärker der Kompensationseinheit ein möglichst homogenes Temperaturprofil aufweisen.

Die Verstärkereinheit und/oder die Kompensationseinheit könnte(n) als integrierte(r) Schaltkreis(e) ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Verstärkereinheit und die Kompensationseinheit als diskrete elektrische Schaltkreise ausgebildet sind. Hierdurch können die Verstärkereinheit und die Kompensationseinheit vorteilhaft mit einfachen technischen Mitteln realisiert werden. Zudem kann vorteilhaft eine gewünschte Verstärkerleistung und gewünschte Kompensation besonders einfach an verschiedene Bedürfnisse, beispielsweise verschiedene Typen von Photodioden oder unterschiedliche Temperaturbedingungen, angepasst werden. Zudem kann vorteilhaft eine Abhängigkeit von einzelnen Zulieferern reduziert werden, da be- stimmte integrierte Schaltkreise oftmals nur von wenigen Zulieferern erhältlich sind, wohingegen einzelne elektrische und/oder elektronische Komponenten, wie Widerstände, Transistoren und dergleichen, zur Herstellung der Verstärkereinheit und der Kompensationseinheit in der Regel über eine Vielzahl von verschiedenen Zulieferern und somit besonders preiswert erhältlich sind.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Verstärkereinheit und die Kompensationseinheit jeweils einen Rückkopplungskondensator aufweisen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Messgenauigkeit noch weiter verbessert werden. Es kann vorteilhaft eine Rauschreduzierung erreicht werden. Vorzugsweise weist die Verstärkereinheit einen Rückkopplungskondensator auf, welcher elektrisch parallel zu dem Rückkopplungswiderstand des Verstärkers geschaltet ist. Vorzugsweise weist die Kopplungseinheit einen weiteren Rückkopplungskondensator auf, welcher elektrisch parallel zu einem Rückkopplungswiderstand des weiteren Verstärkers geschaltet ist. Die Rückkopplungskondensatoren der Verstärkereinheit und der Kompensationseinheit sind jeweils dazu vorgesehen, die Rückkopplungswiderstände des Verstärkers und des weiteren Verstärkers für hochfrequente Wechselstromsignale kurzzuschließen und so die Bandbreite des Verstärkers und des weiteren Verstärkers zu reduzieren. Vorzugsweise sind Rückkopplungskondensatoren der Verstärkereinheit und der Kompensationseinheit zueinander, mit Ausnahme fertigungsbedingter Abweichungen, im Wesentlichen identisch ausgebildet und weisen zumindest im Wesentlichen identische elektrische Kapazitäten auf.

Die Erfindung betrifft ferner ein Haushaltsgerät, insbesondere ein Kochfeld, mit einer Haushaltsgerätevorrichtung nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen. Ein derartiges Haushaltsgerät zeichnet sich insbesondere durch die mittels der Haushaltsgerätevorrichtung erreichbaren vorteilhaften Eigenschaften im Hinblick auf eine Messgenauigkeit bei Temperaturmessungen aus.

Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Kochfeldvorrichtung, insbesondere einer Kochfeldvorrichtung, insbesondere nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen, mit zumindest einer Temperatursensoreinheit, welche zumindest eine Photodiode aufweist, die dazu vorgesehen ist, auftreffende Infrarotstrahlung zu detektieren und in ein Messsignal zu wandeln und mit zumindest einer Verstärkereinheit, welche zumindest einen Verstärker zur Verstärkung des Messsignals aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals zumindest teilweise kompensiert werden. Durch ein derartiges Verfahren kann vorteilhaft ein besonders zuverlässiger Betrieb der Haushaltsgerätevorrichtung erreicht werden. Es kann insbesondere eine hohe Messgenauigkeit erreicht werden.

Die Haushaltsgerätevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Haushaltsgerätevorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Draufsicht auf ein Haushaltsgerät mit einer Haushaltgerätevorrichtung, umfassend eine Temperatursensoreinheit, eine Verstärkereinheit und eine Kompensationseinheit,

Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild der Verstärkereinheit und der Kompensationseinheit,

Fig. 3 ein schematisches Diagramm zur Darstellung von Temperatureinflüssen auf die Verstärkereinheit und die Kompensationseinheit und

Fig. 4 ein schematisches Verfahrensfließbild zur Darstellung eines Verfahrens zum Betrieb der Haushaltsgerätevorrichtung.

Figur 1 zeigt ein Haushaltsgerät 50 in einer schematischen Draufsicht. Das Haushaltsgerät 50 ist als ein Kochfeld und zwar als ein Induktionskochfeld ausgebildet. Das Haushaltsgerät 50 umfasst eine Heizeinheit 38 mit einer Vielzahl von Induktionsheizelementen 40.

Das Haushaltsgerät 50 umfasst eine Kochfeldplatte 42 zum Aufstellen von Gargeschirr, welches in der Figur 1 beispielhaft als ein Kochtopf 44 dargestellt ist, auf einer Oberfläche 46 der Kochfeldplatte 42. Die Kochfeldplatte 42 ist in einem montierten Zustand oberhalb der Heizeinheit 38 angeordnet. Auf der Kochfeldplatte 42 aufgestelltes Gargeschirr, beispielsweise der Kochtopf 44, kann mittels eines oder mehrerer der Induktionsheizelemente 40 der Heizeinheit 38 des Haushaltsgeräts 50 induktiv beheizt werden. Die Kochfeldplatte 42 bildet zumindest einen Hochtemperaturbereich 24 mit Temperaturen von bis zu 250°C aus. In einem Betriebszustand, in welchem Gargeschirr, beispielsweise der Kochtopf 44, auf der Aufstellplatte 42 aufgestellt und mittels der Heizeinheit 38 beheizt wird, kann eine Temperatur der Oberfläche 46 in dem Hochtemperaturbereich 24 bis zu 250°C annehmen.

Von mehrfach vorhandenen Objekten ist in den Figuren jeweils lediglich eines mit einem Bezugszeichen versehen.

Das Haushaltsgerät 50 weist eine Haushaltsgerätevorrichtung 10 auf. Die Haushaltsgerätevorrichtung 10 ist als eine Kochfeldvorrichtung und zwar als eine Induktionskochfeldvorrichtung ausgebildet.

Die Haushaltsgerätevorrichtung 10 weist zumindest eine Temperatursensoreinheit 12 auf. Die Temperatursensoreinheit 12 ist zur Detektion von auftreffender Infrarotstrahlung (nicht dargestellt) und Wandlung in ein Messsignal (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Haushaltsgerätevorrichtung 10 weist eine Steuereinheit 16 auf, welche dazu vorgesehen ist, aus dem Messsignal zumindest eine Temperaturkenngröße zu bestimmen. Die Temperaturkenngröße charakterisiert eine Temperatur zumindest eines Gargeschirrs, beispielsweise des Kochtopfs 44, und/oder der Kochfeldplatte 42.

Die Temperatursensoreinheit 12 weist zumindest eine Photodiode 14 auf. Die Photodiode 14 ist dazu vorgesehen, auftreffende Infrarotstrahlung zu detektieren und in das Messsignal zu wandeln. Vorliegend ist die Photodiode 14 in der Kochfeldplatte 42 integriert und schließt bündig mit der Oberfläche 46 der Kochfeldplatte 42 ab und zwar derart, dass zumindest ein Gargeschirrabschnitt eines Gargeschirrs, beispielsweise ein Topfboden des Kochtopfes 44, beim Aufstellen auf die Kochfeldplatte 42 wenigstens abschnittsweise mit der Photodiode 14 kontaktiert werden kann. Die Photodiode 14 ist in dem Hochtemperaturbereich 24 mit Temperaturen von bis zu 250°C angeordnet.

Alternativ könnte die Photodiode 14 jedoch vollständig in der Kochfeldplatte 42 integriert oder unterhalb der Kochfeldplatte 42 angeordnet sein, wobei ein Bereich der Kochfeldplat- te 42 oberhalb der Photodiode 14 in diesen beiden hier nicht dargestellten Fällen zumindest teilweise transparent und für Infrarotstrahlung durchlässig ausgebildet sein müsste, sodass diese auf die Photodiode 14 auftreffen kann.

Die Haushaltsgerätevorrichtung 10 weist zumindest eine Verstärkereinheit 18 auf. Die Verstärkereinheit 18 weist zumindest einen Verstärker 20 (vgl. Figur 2) zur Verstärkung des Messsignals auf. Die Verstärkereinheit 18 ist in einem Bereich 26 angeordnet, dessen Temperaturen gegenüber dem Hochtemperaturbereich 24 verringert sind. Eine Temperatur in dem Bereich 26 beträgt vorliegend maximal 125°C. Der Bereich 26 ist unterhalb der Kochfeldplatte 42 auf einer gegenüberliegenden Seite der Oberfläche 46 angeordnet.

Die Temperatursensoreinheit 12 und die Verstärkereinheit 18 sind über zumindest ein elektrisches Kabel 28 (vgl. Figur 2) miteinander verbunden. Vorliegend sind die Photodiode 14 und der Verstärker 20 über das elektrische Kabel 28 miteinander verbunden. Das elektrische Kabel 28 ist als ein geschirmtes Kabel ausgebildet, um Störeinflüsse, welche in dem Betriebszustand insbesondere durch von den Induktionsheizelementen 40 zur induktiven Beheizung erzeugten elektromagnetischen Feldern hervorgerufen werden könnten, auf die Übertragung des Messsignals von der Photodiode 14 zu dem Verstärker 20 zu reduzieren.

Die Haushaltsgerätevorrichtung 10 weist eine Kompensationseinheit 22 auf. Die Kompensationseinheit 22 ist zur zumindest teilweisen Kompensation von Temperatureinflüssen auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals vorgesehen. Vorliegend ist die Kompensationseinheit 22 dazu vorgesehen, Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung elektrisch zu kompensieren.

Die Verstärkereinheit 18 und die Kompensationseinheit 22 sind vorliegend auf einer gemeinsamen Leiterplatte 32 angeordnet.

Figur 2 zeigt ein schematisches elektrisches Schaltbild der Verstärkereinheit 18 und der Kompensationseinheit 22. Die Kompensationseinheit 22 und die Verstärkereinheit 18 sind als diskrete elektrische Schaltkreise ausgebildet. Die Kompensationseinheit 22 und die Verstärkereinheit 18 sind zumindest teilweise einstückig ausgebildet. Vorliegend ist die Kompensationseinheit 22 Teil der Verstärkereinheit 18. Der Verstärker 20 der Verstärkereinheit 18 ist als ein Transimpedanzverstärker ausgebildet. Der Verstärker 18 weist zwei Eingänge auf und zwar einen invertierenden Eingang 52 und einen nichtinvertierenden Eingang 54. Der Verstärker 18 weist einen Ausgang 56 auf. Die Photodiode 14 ist in Sperrrichtung elektrisch leitend mit dem invertierenden Eingang 52 des Verstärkers 20 verbunden und zwar über das elektrische Kabel 28. Der Verstärker 20 weist einen Rückkopplungswiderstand 58 auf. Der Rückkopplungswiderstand 58 ist elektrisch parallel zu dem invertierenden Eingang 52 und dem Ausgang 56 angeordnet. Der Verstärker 20 weist einen Rückkopplungskondensator 34 auf. Der Rückkopplungskondensator 34 ist elektrisch parallel zu dem Rückkopplungswiderstand 58 angeordnet. In dem Betriebszustand stellt der Rückkopplungskondensator 34 für hochfrequente elektrische Wechselströme einen sehr geringen Wechselstromwiderstand dar und überbrückt daher den Rückkopplungswiderstand 58, sodass hochfrequente Störsignale nicht durch den Verstärker 20 verstärkt werden.

Die Kompensationseinheit 22 weist zur zumindest teilweisen Kompensation von Temperatureinflüssen auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals zumindest einen weiteren Verstärker 30 auf. Der weitere Verstärker 30 ist als ein Transimpedanzverstärker ausgebildet. Der weitere Verstärker 30 weist zwei weitere Eingänge, und zwar einen weiteren invertierenden Eingang 60 und einen weiteren nichtinvertierenden Eingang 62 auf. Der weitere Verstärker 30 weist einen weiteren Ausgang 64 auf. Die Photodiode 14 ist in Durchlassrichtung elektrisch leitend mit dem weiteren invertierenden Eingang 60 verbunden, und zwar durch ein geschirmtes weiteres elektrisches Kabel 48. Der weitere Verstärker 30 weist einen weiteren Rückkopplungswiderstand 66 auf. Der weitere Rückkopplungswiderstand 66 ist elektrisch parallel zu dem weiteren invertierenden Eingang 60 und dem weiteren Ausgang 64 angeordnet. Der weitere Verstärker 30 weist einen weiteren Rückkopplungskondensator 36 auf. Der weitere Rückkopplungskondensator 36 ist elektrisch parallel zu dem weiteren Rückkopplungswiderstand 66 angeordnet. Der nichtinvertierende Eingang 54 des Verstärkers 20 und der weitere nichtinvertierende Eingang 62 des weiteren Verstärkers 30 sind elektrisch leitend miteinander verbunden.

Der Verstärker 20 und der weitere Verstärker 30 sind zumindest im Wesentlichen baugleich. Insbesondere weisen der Verstärker 20 und der weitere Verstärker 30 die gleiche Anzahl von jeweils im Wesentlichen baugleichen Elementen auf. Für jedes Element des Verstärkers 20 existiert ein entsprechendes Element des Verstärkers 30, wobei einander entsprechende Elemente jeweils zumindest im Wesentlichen gleiche Kenngrößen, das heißt mit Ausnahme minimaler fertigungsbedingter Schwankungen gleiche Kenngrößen, aufweisen. Beispielsweise weisen der Rückkopplungskondensator 34 des Verstärkers 20 und der weitere Rückkopplungskondensator 36 des weiteren Verstärkers 30 jeweils eine zumindest im Wesentlichen gleiche elektrische Kapazität auf. Der Verstärker 20 und der weitere Verstärker 30 sind Teil eines gemeinsamen symmetrischen elektrischen Schaltkreises. Vorliegend bilden der Verstärker 20 und der weitere Verstärker 30 zusammen mit der Photodiode 14 den symmetrischen elektrischen Schaltkreis aus und sind in Bezug auf die Photodiode 14 spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet.

In dem Betriebszustand der Haushaltsgerätevorrichtung 10 wandelt die Photodiode 14 auftreffende Infrarotstrahlung aufgrund des inneren Photoeffekts in ein eingangsseitiges Messsignal in Form eines Photostroms. Der Photostrom fließt in Sperrrichtung zu dem invertierenden Eingang 52 des Verstärkers 20. Der Verstärker 20 wird in dem Betriebszustand in einem Parallel-Spannungs-Gegenkopplungs-Betrieb betrieben, wobei zumindest ein Teil einer Ausgangsspannung an dem Ausgang 56 über den Rückkopplungswiderstand 58 auf den invertierenden Eingang zurückgeführt wird. Ein Verstärkungsfaktor des Verstärkers ist daher maßgeblich durch den Wert des Rückkopplungswiderstands 58 gekennzeichnet und kann durch geeignete Wahl des Rückkopplungswiderstands 58 variiert werden. Zwischen dem Ausgang 56 des Verstärkers 20 und dem weiteren Ausgang 64 des weiteren Verstärkers 30 kann ein verstärktes ausgangsseitiges Messsignal in Form einer Spannung, welche proportional zu dem Photostrom ist, abgegriffen werden. Der Verstärker 20 kann daher als eine stromgesteuerte Spannungsquelle angesehen werden.

Zusätzlich zu dem Photostrom erzeugt die Photodiode 14 in dem Betriebszustand einen Dunkelstrom, dessen Betrag mit steigender Temperatur zunimmt. In einem elektrischen Ersatzschaltbild (nicht dargestellt) der Photodiode 14 könnten der Dunkelstrom, sowie gegebenfalls weitere Störeffekte der Photodiode 14, beispielsweise ein Rauschstrom, durch einen Ersatzwiderstand (nicht dargestellt), welcher zu der Photodiode 14 in Reihe geschaltet ist, beschrieben werden. Eine über diesem Ersatzwiderstand abfallende Spannung wird als eingangsseitige Offsetspannung bezeichnet. Mit steigender Temperatur nimmt ein Betrag des Ersatzwiderstandes ab und ein Betrag der eingangsseitige Offsetspannung steigt. Die eingangsseitige Offsetspannung liegt an dem invertierenden Eingang 52 an und wird daher mitverstärkt. Um diesen durch die eingangsseitige Offset- Spannung beschreibbaren Temperatureinfluss auf das Messsignal zumindest teilweise zu kompensieren weist die Kompensationseinheit 22 den weiteren Verstärker 30 auf, welcher in dem Betriebszustand genau wie der Verstärker 20 in dem oben beschriebenen Parallel- Spannungs-Gegenkopplungs-Betrieb betrieben wird. Die eingangsseitige Offsetspannung liegt in dem Betriebszustand mit gleichem Betrag und umgekehrtem Vorzeichen auch an dem weiteren invertierenden Eingang 60 an und wird durch den weiteren Verstärker 30 verstärkt. Da der Photostrom nur in Sperrrichtung der Photodiode 14 fließt, fließt dieser nicht zu dem weiteren invertierenden Eingang 60. Der weitere Verstärker 30 verstärkt in dem Betriebszustand daher nur die eingangsseitige Offsetspannung, nicht jedoch den Photostrom. Da der Verstärker 20 und der weitere Verstärker 30 zumindest im Wesentlichen baugleich sind und folglich zumindest im Wesentlichen gleiche Verstärkungsfaktoren aufweisen, wird die eingangseitige Offsetspannung durch den Verstärker 20 und den weiteren Verstärker 30 gleichermaßen verstärkt. An dem Ausgang 56 des Verstärkers 20 fällt eine elektrisch negative verstärkte Offsetspannung und an dem weiteren Ausgang 64 des weiteren Verstärkers 30 eine elektrisch positive verstärkte Offsetspannung an, welche sich gegenseitig aufheben, wenn das verstärkte ausgangsseitige Messsignal zwischen den beiden Ausgängen 56, 64 abgegriffen wird. Die in der Figur 2 gezeigte symmetrische Verstärkerschaltung aus dem Verstärker 20 und dem weiteren Verstärker 30 weist daher, zumindest theoretisch, für beliebige Temperaturen eine ausgangsseitige Offsetspannung von Null auf. Neben der vorhergehend beschriebenen eingangsseitigen Offsetspannung, welche durch den Dunkelstrom der Photodiode 14 bedingt ist, weisen auch die Elemente des Verstärkers 20 und des weiteren Verstärkers 30, insbesondere der Rückkopplungswiderstand 58 und der weitere Rückkopplungswiderstand 66, eine Temperaturabhängigkeit auf, durch welche sich zusätzliche Offsetspannungen ergeben. Da ein Temperaturprofil des Bereichs 26 nicht vollkommen homogen ist und die Bauteile des Verstärkers 20 und des weiteren Verstärkers 30 herstellungsbedingt nicht vollkommen identisch sind, können diese zusätzlichen Offsetspannungen durch die Kompensationseinheit 22 jedoch nicht vollständig kompensiert werden, wie nachfolgend in der Figur 3 gezeigt.

Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung von Temperatureinflüssen auf die Verstärkereinheit 18 und die Kompensationseinheit 22. Auf einer horizontalen Skala 68 ist eine Zeit in Minuten aufgetragen. Auf einer linken vertikalen Skala 70 ist eine Offsetspannung in Volt aufgetragen, wobei die linke vertikale Skala 70 von 0 V bis 0,015 V reicht. Auf einer rechten vertikalen Skala 72 ist eine Umgebungstemperatur in dem Be- reich 26, in welchem die Verstärkereinheit 18 und die Kompensationseinheit 22 angeordnet sind, in Grad Celsius aufgetragen, wobei eine Skala von 0°C bis 150°C reicht. Eine erste Kurve 74 zeigt einen Verlauf der Umgebungstemperatur in dem Bereich 26. Über den auf der horizontalen Skala 68 aufgetragenen zeitlichen Verlauf, welcher sich über insgesamt 7 Stunden erstreckt, steigt die Umgebungstemperatur in dem Bereich 26 von einem Anfangswert von ca. 20°C auf einen Maximalwert von 125°C an. Eine zweite Kurve 76 zeigt einen ersten Verlauf einer Offsetspannung. Für die Messung der zweiten Kurve 76 wurde für den Rückkopplungswiderstand 58 und den weiteren Rückkopplungswiderstand 66 jeweils ein Wert von 1 GQ gewählt wurde. Eine dritte Kurve 78 zeigt einen weiteren Verlauf einer Offsetspannung, wobei für die Messung der dritten Kurve 78 für den Rückkopplungswiderstand 58 und den weiteren Rückkopplungswiderstand 66 jeweils ein Wert von 100 MQ gewählt wurde. Eine vierte Kurve 80 zeigt einen weiteren Verlauf einer Offsetspannung an dem Ausgang 56 des Verstärkers 20 an, wobei für die Messung der vierten Kurve 80 für den Rückkopplungswiderstand 58 und den weiteren Rückkopplungswiderstand 66 jeweils ein Wert von 10 MQ gewählt wurde. Es zeigt sich, dass die gemessenen Offsetspannungen für alle drei Kurven 76, 78, 80 sehr gering sind, was durch die teilweise Kompensation der Temperatureinflüsse durch die Kompensationseinheit begründet ist. Für Umgebungstemperaturen des Bereichs 26 von bis zu 75°C ist die Offsetspannung kaum messbar und liegt unterhalb 0,01 V. Der Verlauf der zweiten Kurve 76 steigt ab einer Umgebungstemperatur von 75°C zunächst leicht und ab einer Umgebungstemperatur von 100°C stärker an, wobei die Offsetspannung einen Wert von 0,015 V nicht überschreitet. Der Verlauf der dritten Kurve 78 steigt ab einer Umgebungstemperatur von 100°C leicht an und erreicht im Maximum Werte von ca. 0,03 V. Der Verlauf der vierten Kurve 80 zeigt sehr geringe Offsetspannungen unterhalb von 0,01 V über den gesamten Temperaturbereich der Umgebungstemperatur in dem Bereich 26.

Figur 4 zeigt ein schematisches Verfahrensfließbild eines Verfahrens zum Betrieb der Haushaltsgerätevorrichtung 10. In dem Verfahren werden Temperatureinflüsse auf die Wandlung und/oder Verstärkung des Messsignals zumindest teilweise kompensiert. Das Verfahren umfasst zumindest zwei Verfahrensschritte. In einem ersten Verfahrensschritt 82 des Verfahrens wird auftreffende Infrarotstrahlung mittels der Photodiode 14 in das eingangsseitige Messsignal in Form des Photostroms gewandelt. In einem zweiten Verfahrensschritt 84 wird das eingangsseitige Messsignal durch den Verstärker 20 wie vorhergehend in Bezug auf Figur 2 beschrieben verstärkt. Bei der Wandlung der Infrarot- Strahlung in den Photostrom und/oder der Verstärkung auftretende Temperatureinflüsse, welche als Offsetspannungen beschrieben werden können, werden in dem zweiten Verfahrensschritt 84 zumindest teilweise kompensiert und zwar, wie vorhergehend in Bezug auf Figur 2 beschrieben, mittels des weiteren Verstärkers 30 der Kompensationseinheit 22.

Bezugszeichen

10 Haushaltsgerätevorrichtung

12 Temperatursensoreinheit

14 Photodiode

16 Steuereinheit

18 Verstärkereinheit

20 Verstärker

22 Kompensationseinheit

24 Hochtemperaturbereich

26 Bereich

28 elektrisches Kabel

30 weiterer Verstärker

32 Leiterplatte

34 Rückkopplungskondensator

36 weiterer Rückkopplungskondensator

38 Heizeinheit

40 Induktionsheizelement

42 Kochfeldplatte

44 Kochtopf

46 Oberfläche

48 weiteres elektrisches Kabel

50 Haushaltsgerät

52 invertierender Eingang

54 nichtinvertierender Eingang

56 Ausgang

58 Rückkopplungswiderstand

60 weiterer invertierender Eingang

62 weiterer nichtinvertierender Eingang

64 weiterer Ausgang weiterer Rückkopplungswiderstand horizontale Skala linke vertikale Skala rechte vertikale Skala erste Kurve zweite Kurve dritte Kurve vierte Kurve erster Verfahrensschritt zweiter Verfahrensschritt