DE60029600T2

DE60029600T2 - Verfahren und gerät zur magnetischen induktionserwärmung, versehen mit einer funkidentifikationseinheit zur identifikation des zu erwärmenden gutes

Info

Publication number: DE60029600T2
Application number: DE60029600T
Authority: DE
Inventors: L. Brian Wichita CLOTHIER
Original assignee: Thermal Solutions Inc
Current assignee: Thermal Solutions Inc
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: CA2384169C; EP1212925B1; EP1212925A1; CA2384169A1; JP2003529184A; HK1052433A1; ATE334568T1; US20030095034A1; ES2269179T3; HK1052433B; WO2001019141A1; AU7477100A; US6320169B1; US20020008632A1; JP4316637B2; EP1212925A4; CN1168354C; CN1387743A; DE60029600D1; JP2007266004A

Description

Hintergrund der Erfindung
Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein magnetische Induktionserwärmungssysteme und -verfahren, wobei ein induktionserwärmbares Objekt, das physisch nicht mit einem magnetischen Induktionserwärmer verbunden ist, erwärmt werden und seine Temperatur geregelt werden kann, wobei Radiofrequenzidentifizierungs-(RFID)Technologie verwendet wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche Systeme wie auch individuellen Komponenten davon, bei denen die zu erwärmenden Objekte mit RFID-Etiketten ausgestatten sind und die Induktionserwärmer RFID-Lesegeräte umfassen; wenn ein solches mit einem Etikett markiertes Objekt, wie etwa ein Serviergeschirrstück, auf einem Erwärmer platziert wird, überträgt das Etikett Informationen, wie etwa die Klasse des erwärmten Objekts, und die Steuerschaltungen des Erwärmers verwenden die Informationen, um einen geeigneten Erwärmungszyklus zum Erwärmen und Temperaturregeln des Objektes einzuleiten und auszuführen. In bevorzugten Ausführungsformen werden Zweiweg-Übertragungen zwischen dem Etikett und einem Leseschreibgerät ausgeführt, wobei jede Komponente einen elektronischen Speicher hat, um die relevanten Erwärmungsinformationen zu speichern. Eine präzisere Temperaturregelung wird erreicht, indem ein RFID-Etikett verwendet wird, das einen zugeordneten Schalter hat, der auf eine Umgebungsbedingung wie etwa die Temperatur, der der Schalter ausgesetzt ist, reagiert. Die Erfindung ist auf fast jeden Typ von induktionserwärmbaren Objekten anwendbar, wie etwa Serviergeschirrstücke für Speisen.
Beschreibung des Standes der Technik
WO 99/41950 A offenbart eine Induktionserwärmungsvorrichtung, die eine Komponente zum Erzeugen eines Magnetfeldes zum Erwärmen eines Gefäßes und Schaltungen aufweist, die in dem Griff des zu erwärmenden Gefäßes eingekapselt sind und dazu geeignet sind, um Temperaturbedingungen zu erfassen und Steuersignale zu der Vorrichtung zu übertragen.
GB 2 308 947 A offenbart lediglich ein RFID-Etikett, das einen Umgebungssensor mit Speicherfähigkeit hat, um die Sensorauslesewerte aufzuzeichnen. Das Dokument legt lediglich nahe, Sensorinformationen in dem RFID-Etikett zu speichern.
US Patente 5,951,900 von Smrke, 4,587,406 von Andre und 3,742,178 von Harnden, J. R. beschreiben kontaktlose Temperaturregelverfahren und -geräte, die magnetische Induktionserwärmung einsetzen. Bei diesen bekannten Geräten werden Radiofrequenzübertragungen zwischen einem zu erwärmenden Objekt und dem Induktionsgerät mit der Absicht eingesetzt, den Induktionserwärmungsprozess zu steuern.
Bei Smrke, Andre und Harnden wird ein Temperatursensor irgendeiner Art an dem zu erwärmenden Objekt angebracht, um Rückkopplungsinformation zu liefern, die zu dem Informationsgerät übertragen wird. In jedem Fall werden Änderungen der Leistungsabgabe von dem Induktionsgerät, durch seine Steuereinheit ausschließlich auf Basis von Informationen durchgeführt, die von dem Temperatursensor gesammelt und übertragen werden. Da die meisten Objekte, deren Temperatur zu regeln ist, nicht homogen sind, führt die einzige Abhängigkeit von der Rückkopplung von dem Temperatursensor oft zu unerwünschten Temperaturen innerhalb bestimmter Bereiche des Objektes. Wenn beispielsweise eine Pfanne, die mit dichten Speisen gefüllt ist, auf einer Induktionskochplatte platziert wird und die Leistung auf einem konstanten Niveau gehalten wird, steigt die Pfannenoberflächentemperatur schnell an, während die Lebensmittelschicht, die am weitesten von der Pfanne entfernt ist, sich immer noch auf Umgebungstemperatur befindet. Wenn ein Temperatursensor an einer Oberfläche der Pfanne angeordnet ist, kann die an diesem Punkt gemessene Temperatur eine unbekannte oder variable Abhängigkeit von der Temperatur von entfernten Speiseschichten haben. Wenn der Sensor eine vorbestimmte Temperatur erreicht, die die Steuereinheit des Induktionsgerätes aufrechtzuerhalten versucht, kann daher ein Großteil der Speisen noch kalt sein. Wenn demgegenüber der Temperatursensor an der Oberflächenschicht der Speisen platziert wird, kann die Pfannenoberfläche übermäßig heiß werden, was zum Anbrennen von Speisen nahe der Pfannenoberfläche führt.
Smrke versucht dieses Problem zu lösen, indem er fordert, das der Temperatursensor am Deckel eines Topfes platziert wird. Harnden lehrt, einen Temperatursensor in direktem thermischen Kontakt mit der ferromagnetischen Innenwand eines Gefäßes anzuordnen. Unabhängig von der Positionierung des Sensors bleiben jedoch die mit der Erwärmung eines nicht-homogenen Objektes verbundenen Probleme bestehen. Ferner kann keine der vorgeschlagenen Lösungen vermeiden, dass ein Temperatursensor einen ungenügenden thermischen Kontakt mit der ihm zugeordneten Oberfläche hat, was ein wahrscheinlicher Zustand ist, der zu großen Ungenauigkeiten bei der Temperatursteuerung führt. Es ist oft schwierig, ein Gerät so herzustellen, dass ein oder mehrere Temperatursensoren mit perfektem thermischen Kontakt platziert werden können. Auch führen im Verlaufe der Zeit thermische Expansionen und Kontraktionen dazu, dass die Grenzfläche zwischen Sensor und Objekt einen nicht perfekten thermischen Kontakt erhält.
Zusätzlich zur Notwendigkeit eines Temperatursensors an oder benachbart zu dem zu erwärmenden Objekt erfordern die bekannten Geräte auch eine periodische oder kontinuierliche Temperaturmessung des Objektes und daher periodische oder kontinuierliche Übertragungen von dem Objekt zu einem Empfänger, der mit dem Induktionsgerät verbunden ist. Weder Harnden, Andre noch Smrke lehren irgendein praktisches Mittel, um Störungen zwischen diesen periodischen oder kontinuierlichen RF-Übertragungen und dem von dem Induktionsgerät erzeugten Hauptmagnetfeld zu vermeiden, um so einen ordnungsgemäßen Empfang der Rückkopplungsinformationen sicherzustellen.
Bei Harnden liefert ein Temperatursensor wie etwa ein Thermistor ein kontinuierliches, variables Spannungssignal, das der erfassten Temperatur entspricht, an einen Spannungssteueroszillator, der innerhalb des Objekts angeordnet ist. Der Spannungssteueroszillator erzeugt ein Signal mit variabler Frequenz, die der erfassten Temperatur entspricht. Dieses variable Radiofrequenzsignal wird zu einer Empfangseinheit übertragen, das mit dem Induktionskochabschnitt verbunden ist. Bei Andre werden Temperaturmessungen des Objektes zu einer Empfangs/Steuereinheit periodisch in konstanten Zeitintervallen übertragen. Jeder Temperaturwert wird in dem Speicher der Steuereinheit gespeichert. Eine Differenzschaltung berechnet dann die Temperaturdifferenz und verwendet diese Information zur Steuerung eines Heizelements.
Um einen ordnungsgemäßen Empfang solcher Radiofrequenz-Rückkopplungsinformation auf Temperaturbasis sicherzustellen, lehrt Harnden, dass die Ausgabefrequenz des Rückkopplungssignals wenigstens ein Megaherz oder ein Vielfaches davon betragen sollte. Das ist keine praktische Lösung für ein emissionsgeregeltes Gerät. Bei Andre und Smrke werden keine Überlegungen angestellt, um auf irgendeine Weise die Störung zwi schen dem RF-Temperatursignal und dem Hauptmagnetfeld zu verhindern.
Ferner ist, obwohl die Temperaturinformation von dem Objekt wichtig ist, diese oft nicht ausreichend, um eine ordnungsgemäße Erwärmungsoperation auf eine gewünschte Regeltemperatur innerhalb einer gewünschten Zeitperiode auszuführen. Zum Beispiel ist es wohl bekannt, dass die an ein Objekt, das auf einer Induktionskochmulde platziert ist, übertragene Energie stark von dem Abstand zwischen dem ferromagnetischen Material des Objektes und der Arbeitsspule der Kochmulde abhängt. Sollte ein Objekt eine bestimmte abgestufte Energiezufuhr erfordern, um eine Überhitzung einiger Teile des Objektes beim Erreichen der gewünschten Regeltemperatur über das Objekt zu vermeiden, wie in dem oben angegebenen Beispiel der Pfanne, ist es wesentlich, dass während jedes Schrittes die richtige Leistung an das Objekt übertragen wird. Ferner erfordern die meisten Erwärmungsoperationen, dass die vorgeschriebene Regeltemperatur innerhalb einer maximalen vorgeschriebenen Zeit erreicht wird. Diese Beschränkung macht es noch wichtiger, dass während jedes Temperaturschrittes die richtige Leistung zugeführt wird. Ein Mittel zur Korrektur von inkonsistenter Leistungskopplung, das auf Vergleichen zwischen Leistungsmessungen und gespeicherten Leistungskopplungsdaten basiert, ist wesentlich dafür, um konsistente Erwärmungsoperationen und präzise Temperaturregelung zu erreichen. Weder Smrke, Andre noch Harnden sprechen die Übertragung oder Verwendung von anderen Informationen als der Temperaturinformation an.
Obwohl Smrke und Andre versuchen, eine Operation mit mehreren Induktionsgeräten mit Objekten gleichen Typs bereitzustellen, lehrt keiner von ihnen, wie ein einzelnes Induktionsgerät automatisch zwischen verschiedenen Typen von darauf platzierten Objekten unterscheiden kann, um so für jeden Typ eine einzigartige Erwärmungsoperation auszuführen. Andre setzt eine Dif ferenztemperaturmessung ein, um Überhitzung eines Objektes, das auf ein anderes, nicht beabsichtigtes Heizelement platziert ist, zu vermeiden. Bei Smrke kann, wenn mehr als ein Induktionsgerät vorhanden ist, eine zentrale Elektronikeinheit, die mit allen Induktionsgeräten verbunden ist, Signale von jedem Sender empfangen, die an dem jeweiligen Topf angebracht sind, und diese dazu verwenden, um festzustellen, auf welchem Induktionsgerät der Topf steht. In keinem der Fälle kann ein einzelnes Induktionsgerät vor dem Beginn der Erwärmung zwischen den verschiedenen Typen von Objekten für jeden Objekttyp unterscheiden.
RFID ist eine automatische Identifizierungstechnik, die der Barcode-Technik ähnelt, aber statt optischen Signalen Radiofrequenz verwendet. RFID-Systeme können entweder nur lesende oder lesende und schreibende Systeme sein. Für ein nur lesendes System, wie etwa das Motorola OMR-705 + Lesegerät und das IT-254E Etikett, besteht ein RFID-System aus zwei Hauptkomponenten – ein Lesegerät und ein spezielles "Etikett". Das Lesegerät führt verschiedene Funktionen aus, wobei eine davon ist, ein schwaches Radiofrequenzmagnetfeld zu erzeugen, typischerweise entweder bei 125 kHz oder bei 13,56 MHz. Das RF-Magnetfeld tritt von dem Lesegerät mittels einer Übertragungsantenne, typischerweise in Form einer Spule, aus. Eine Lesegerät kann in zwei separaten Teilen verkauft werden: Ein RFID-Koppler, einschließlich einer Radioprozesseinheit und einer digitalen Prozesseinheit, und eine abnehmbare Antenne. Ein RFID-Etikett enthält ebenfalls eine Antenne, gleichfalls typischerweise in Form einer Spule, und eine integrierte Schaltung (IC). Lese/Schreib-Systeme erlauben eine Zweiwegkommunikation zwischen dem Etikett und dem Lese/Schreibgerät und beide dieser Komponenten enthalten typischerweise elektronische Speicher zum Speichern von empfangenen Informationen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionserwärmungsvorrichtung wie in Patentanspruch 1 beansprucht und ein Verfahren zum Erwärmen eines Objektes wie in Patentanspruch 8 beansprucht.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Induktionserwärmungsgerät eine Komponente (zum Beispiel einen Ultraschallfrequenzinverter) zum Erzeugen eines magnetischen Feldes, um das Objekt induktiv zu erwärmen, zusammen mit Kontrollschaltungen auf Mikroprozessorbasis, die mit der Generatorkomponente gekoppelt sind, um die Magnetfelderzeugung selektiv zu beginnen und beenden. Die informationsempfangende Einrichtung ist mit der Steuerschaltung operativ verbunden und umfasst normalerweise ein RFID-Signallesegerät (vorzugsweise ein Leseschreibgerät) und eine RFID-Engergieübertragungsantenne. Dass dem zu erwärmenden Objekt zugeordnete RFID-Etikett enthält eine Übertragungsschaltung und eine Antenne. In den bevorzugten Zweiwegesystemen der Erfindung haben sowohl das Leseschreibgerät als auch das RFID-Etikett elektronische Speicher zum Speichern von Informationen. Die Steuerschaltung der Erwärmungsvorrichtung umfasst vorteilhafterweise auch einen Sensor, der dazu betreibbar ist, um einen mit der Impedanz der durch das Gerät erfahrenen Last in Beziehung stehenden Parameter messen; ein solcher Sensor erfasst periodisch oder kontinuierlich einen solchen Parameter (wie etwa den Strom), um festzustellen, ob das zu erwärmende Objekt innerhalb des Magnetfelds platziert ist.
Eine besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die einer jeweiligen Klasse von zu erwärmenden Objekten zugeordneten RFID-Etiketten die Verwendung von verschiedenen Induktionserwärmungsgeräten ermöglichen, so lange die letzteren mit RFID-Lesegeräten und zugeordneten Schaltungen ausgerüstet sind. Ferner kann eine Induktionserwärmungsvorrichtung mehrere Erwärmungsalgorithmen speichern, die zum Erwärmen von verschiedenen Klassen von Objekten konzipiert sind; wenn ein Objekt einer gegebenen Klasse auf der Vorrichtung platziert wird, überträgt das Etikett des Objektes die Identität der Klasse zu dem Lesegerät, was den Erwärmungsalgorithmus für diese Klasse einleitet. Ferner enthält das Etikett des Objektes in bevorzugten Systemen der Erfindung gespeicherte Informationen, die durch Übertragungen von dem Leseschreibgerät periodisch aktualisiert wird, wodurch in dem Etikett die relevante Induktionserwärmungshistorie des bestimmten Objektes gespeichert wird. Wenn ein bestimmtes Objekt von der Induktionswärmevorrichtung für eine kurze Zeitperiode entfernt wird und dann wieder aufgestellt wird, kann auf diese Weise die aktualisierte RFID-Etiketteninformation an die Induktionserwärmungsvorrichtung mitgeteilt werden, um so den richtigen Erwärmungsalgorithmus wieder aufzunehmen.
Um sehr sichere, störungsfreie Übertragungen zwischen dem RFID-Etikett und dem Leseschreibgerät sicherzustellen, ist die Induktionserwärmungsvorrichtung so konstruiert, dass diese Übertragungen während zwischenzeitlichen Unterbrechungen des Betriebs des primäre Magnetfeldgenerators der Erwärmungsvorrichtung stattfinden.
Um eine bessere Temperaturregelung zu bieten, enthalten die den Objekten zugeordneten RFID-Etiketten einen Schalter, der zwischen Schaltungsverbindungs- und Schaltungsunterbrechungsstellungen in Reaktion auf eine externe Bedingung schaltbar ist, der der Schalter ausgesetzt ist, wodurch die Betriebsweise des RFID-Etiketts veränderbar ist. Zum Beispiel können ein oder mehrere Thermoschalter funktionsmäßig mit dem Etikett verbunden sein (gewöhnlich der Antenne oder dem EEPROM des Etiketts), so dass, wenn der Thermoschalter einer vorgegebenen Temperaturbedingung ausgesetzt ist, der(die) Schalter in Reak tion darauf so wirken, um die Informationsübertragung von dem Etikett zu verhindern oder zu ändern.
Induktionserwärmbare Objekte, die mit RFID-Etiketten der Erfindung ausgestattet sind, wie auch Induktionserwärmungsvorrichtungen mit geeigneten Steuerschaltungen und Einrichtungen zum Empfangen von Informationen des RFID-Etiketts, entsprechende Verfahren und Aufbauten aus RFID-Etikett-Schalter sind auch separate, individuelle Aspekte der Erfindung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht einer Induktionserwärmungsvorrichtung gemäß der Erfindung, die ein Serviergeschirr trägt, das zur Erwärmung unter Verwendung der Vorrichtung gestaltet ist;
2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Keramikplattenkörpers, der mit einer Metallschicht an seiner unteren Oberfläche und einem mittig angeordneten RFID-Etikett ausgestattet ist, das an der Metallbeschichtung haftet;
3 ist eine schematische vertikale Schnittansicht eines Porzellankörpers in Form einer Espressotasse mit einer Metallbeschichtung an seiner Bodenoberfläche und einem mittig angeordneten RFID-Etikett, das an der Bodenoberfläche haftet;
4 ist eine perspektivische Ansicht mit weggebrochenen Teilen, die eine Wärmespeicherplatte mit einem zentral an der oberen Oberfläche davon befestigten RFID-Etikett illustriert;
5 ist ein Graph, der die Kochmuldenleistung gegen die Zeit aufträgt, wobei die Sequenz von idealen Leistungsschritten illustriert ist, die einen Teil des Erwärmungsalorithmus für das in 1 dargestellte Serviergeschirr darstellt, und mit einer graphischen Überlagerung der mittleren Oberflächentemperatur des Serviergeschirrs, die über der gleichen Zeitskala aufgetragen ist;
6 ist ein Graph der mittleren Oberflächentemperatur des in 1 gezeigten Serviergeschirrs gegen die Zeit, der ein ideales Abkühlungsverhalten illustriert;
7 ist ein Flussdiagramm eines bevorzugten übergeordneten Software-Algorithmus für die Erwärmungsvorrichtung der Erfindung;
8 ist ein Flussdiagramm eines speziellen Software-Erwärmungsalgorithmus, der sich auf das in 1 dargestellte Serviergeschirr bezieht;
9 ist eine schematische Darstellung einer RFID-Antenne mit einem angebrachten Thermoschalter;
10 ist eine schematische Darstellung ähnlich der aus 9, die aber eine RFID-Antenne mit zwei seriell angeschlossenen Thermoschaltern zeigt; und
11 ist eine Liste von beispielhaften Instruktionen, die den Erwärmungsbetrieb für ein Objekt illustrieren, das ein RFID-Etikett mit ein oder zwei daran angeschlossenen Thermoschaltern einsetzt, wobei die Temperaturinformation dazu verwendet wird, um eine Temperaturregelung zu definieren.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Ausführungsform aus 1
Allgemein ausgedrückt umfasst die Erwärmungsvorrichtung der Erfindung eine spezielle magnetische Induktionserwärmungsvor richtung zusammen mit einem induktionserwärmbaren Objekt, das dadurch temperaturgeregelt werden soll und das ein RFID-Schreiblese-Etikett hat. Zu diesem Zweck ist die Erwärmungsvorrichtung vorzugsweise dazu in der Lage, auf dem RFID-Etikett gespeicherte digitale Informationen zu lesen, und kann periodisch neue digitale Informationen auf das Etikett schreiben. Geeignete Software-Algorithmen für eine Mikroprozessorsteuerung der Erwärmungsvorrichtung werden bereitgestellt und können aufgrund von dem RFID-Etikett gelesenen Informationen und/oder von gemessenen Schaltungsparametern der Induktionserwärmungsvorrichtung modifiziert werden.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die sich auf Kochgeschirr und dessen gesteuerte Induktionserwärmung beziehen, beinhalten einige der Merkmale, die in U.S. Patent 5,954,984 und in der anhängigen Anmeldung U.S. 09/314824 eingereicht am 19. Februar 1999, beschrieben sind, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen werden.
1 zeigt eine bevorzugte Induktionserwärmungsvorrichtung in Form einer Kochmulde 20, mit einem beispielhaften, induktionserwärmbaren Serviergeschirr 22 darauf, in diesem Fall eine so genannte "Heizplatte" (sizzle plate) wie sie in Restaurants verwendet wird. Die Vorrichtung 20 umfasst einen Gleichrichter 24, der mit kommerziell verfügbaren Wechselstrom aus einer Ausgabe 26 gekoppelt ist, um den Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Der Gleichrichter ist mit einem Festkörperinverter 28 verbunden, um den Gleichstrom in Ultraschallfrequenz-Strom (vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 100 kHz, gerichtet durch die Induktionsarbeitsspule 30, umzuwandeln. Eine Steuerschaltung auf Mikroprozessorbasis, die einen Mikroprozessor 32 enthält, ist funktionsmäßig mit dem Inverter 28 verbunden und steuert ihn; diese Schaltung kann auch verschiedene andere interne Funktionen und Benutzerschnittstellenfunktionen der Kochmulde steuern. Die Steuerschaltung umfasst auch einen Sen sor 31 für Steuerungsschaltungsparameter, der mit dem Mikroprozessor 32 verbunden ist, um einen Parameter zu messen, der abhängt von oder in Beziehung steht mit der Last, die die Vorrichtung 20 im Betrieb erfährt; in der Praxis kann das ein Stromsensor innerhalb des Inverters 28 sein, der den Strom durch einen der Schalttransistoren des Inverters misst. Die Vorrichtung 20 enthält auch einen Objektträger 34 über der Spule 30. Die Komponenten 24, 28, 30, 32 und 34 umfassen die Hauptkomponenten von vielen, kommerziell erhältlichen Induktionskochmulden. Eine besonders bevorzugte Induktionskochmulde, die im Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendbar ist, ist CookTek Model CD-1800, obwohl eine Vielzahl von anderen kommerziell erhältlichen Geräten auch verwendet werden können.
Die Vorrichtung 20 enthält auch einen RFID-Leseschreibgerät-Koppler 36, der mit dem Mikroprozessor 32 verbunden ist; diese Verbindung erlaubt vorzugsweise Kommunikationen nach dem RS-232-Protokoll. Der bevorzugte Koppler 36 ist Gemplus' GemWave^TM Medio SO13. Dieser Koppler hat RS-232, RS485 und TTL-Kommunikationsprotokolle und kann Daten mit bis zu 26 kb/s übertragen. Zusätzlich bildet eine RFID-Antenne 38 ein Teil der Vorrichtung 20 und ist mit dem Koppler 36 über Koaxialkabel 40 verbunden. Die Antenne des Gemplus-Modells 1'' wird bevorzugt verwendet aufgrund ihrer geringen Größe, das Fehlen einer Erdebene und einer Schreiblesereichweite von etwa zwei Zoll; das Gemplus-Modell Medio A-SA arbeitet auch zufriedenstellend.
Die Vorrichtung 20 umfasst normalerweise auch eine Echtzeituhr 42, die eine genaue Zeit über lange Perioden bereithalten kann. Die Uhr ist mikroprozessorkompatibel und enthält vorzugsweise eine Notenergieversorgung, die für längere Perioden arbeiten kann, wenn die Induktionserwärmungsvorrichtung 20 nicht mit dem Netz verbunden ist. Kompatible Uhren umfassen National Semiconductor Model MM58274C oder Dallas Semiconductor Model DS-1286.
Die Vorrichtung 20 hat vorzugsweise einen zusätzlichen Speicher 44, auf dem von dem Mikroprozessor 32 zugegriffen werden kann. Der Speicher 44 sollte die Eigenschaft haben, dass in ihm einfach geschrieben werden kann oder er einfach ersetzt werden kann, um es dem Benutzer so zu erlauben, Softwarealgorithmen hinzuzufügen, wenn immer ein neuer Typ eines Objektes, das zuvor nicht programmiert war, unter Verwendung der Vorrichtung 20 erwärmt werden soll. Eine bevorzugte Speichereinheit ist eine Flash-Speicherkarte wie etwa Micron's CompactFlash card; eine andere ist eine EEPROM-Einheit oder eine Flash-Speichereinheit, die mit einer Modemverbindung ausgerüstet ist, um so ein Neuprogrammieren aus der Ferner über eine Telefonleitung zu erlauben.
Das beispielhafte Serviergeschirr in der Form einer "Heizplatte" umfasst eine metallische (zum Beispiel Gusseisen) Pfanne 46, die in einer Basis 48 platziert ist, die typischerweise aus Holz, Kunststoff oder Keramikmaterialien gebildet ist. Ein RFID-Etikett 50 ist funktionsmäßig mit dem Serviergeschirr 22 in einer in der Basis 48 gebildeten Vertiefung verbunden und ist mit Klebstoff 51 oder durch ein anderes geeignetes Verbindungsmedium befestigt. Ein bevorzugtes RFID-Etikett ist Gemplus GemWave Ario 40-SL Stamp mit Abmessungen von 17 × 17 × 1,6 mm, das dazu konstruiert ist, um extremen Temperatur-, Feuchtigkeits- und Druckbedingungen standzuhalten. Dieses Etikett hat einen in der Fabrikationsstätte eingebetteten 8 Byte-Code in Block null, Seite 0 seines Speichers und hat zwei kB EEPROM-Speicher, der in vier Blöcken geordnet ist, wobei jeder Block vier Seiten mit Daten enthält. Jede Seite von 8 Byte kann durch das Schreibgerät separat beschrieben werden. Andere geeignete RFID-Etiketten umfassen Gemplus Ario 40-SL Module und das ultra-kleine Gemplus Ario 40-SDM.
Wie gezeigt muss das RFID-Tag 50 nicht in direktem thermischen Kontakt mit dem Teil des Objektes sein, in dem Strom induziert wird, wie nämlich der metallischen Platte 46 des Serviergeschirrs 22. Tatsächlich ist es bevorzugt, aufgrund der begrenzten Betriebstemperaturen der meisten RFID-Etiketten (das Motorola IT-254E-Etikett kann kontinuierlichen Betriebstemperaturen von bis zu 200°C widerstehen und das Gemplus Ario-40SL Stamp-Etikett kann Temperaturen von bis zu 350°F widerstehen), dass das Etikett von solchen metallischen Heizelementen thermisch etwas isoliert ist. Der wichtige Punkt ist, dass das Etikett 50 Informationen über die Identität des Objekts und seine Induktionserwärmungshistorie in sich trägt. Ferner überträgt das Etikett diese Information zu jedem RFID-Leseschreibgerät, das es abfragt. Wenn das Etikett magnetische Feldenergie des Lesegerätes empfängt, überträgt es in dem IC programmierte Speicherinformationen zu dem Lesegerät, das dann das Signal verifiziert, die Daten dekodiert und die Daten zu einer gewünschten Ausgabevorrichtung in einem gewünschten Format überträgt. Diese programmierte Speicherinformation umfasst typischerweise einen digitalen Code, der das Objekt eindeutig identifiziert. Das RFID-Etikett kann mehrere Zoll entfernt von der Antenne des RFID-Lesegerätes sein und immer noch mit dem Lesegerät kommunizieren.
Das in 2 dargestellte Serviergeschirr 22 illustriert auch die Verwendung eines optionalen Thermoschalters 52. Ein solcher Schalter ist nicht notwendig, aber oft bevorzugt. Das spezifische Design und die Anwendung eines Thermoschalters in diesem Zusammenhang wird noch detaillierter beschrieben.
In der folgenden Diskussion wird der Hardware-Aufbau und die Software-Steuerung der beispielhaften Induktionserwärmungsvorrichtung 20 und des Heizplatten-Serviergeschirrs 22 detaillierter beschrieben. Es ist so zu verstehen, dass diese Dis kussion natürlich gleichermaßen (mit geeigneten Änderungen basierend auf den gewünschten Endanwendungen) auf alle anderen Typen von Serviergeschirren als das in 2 und 3 dargestellte anwendbar ist und auch auf eine große Vielfalt von anderen induktionserwärmbaren Objekten anwendbar ist, wie etwa die in 4 dargestellte Wärmeplatte. Daher sollte diese Beschreibung in einem breiten Sinne als nur eine mögliche Anwendung der Erfindung verstanden werden.
Hardware-Integration – RFID-Leseschreibgerät
Wie zuvor bemerkt ist das RFID-Leseschreibgerät 36 funktionsmäßig mit der Steuerschaltung der Induktionserwärmungsvorrichtung 20 auf Mikroprozessorbasis verbunden. Die Antenne 38 des RFID-Leseschreibgerätes 36 sollte so angeordnet sein, dass das Serviergeschirr 22 innerhalb der Leseschreibreichweite des RFID-Leseschreibgerätes liegt, wenn das Serviergeschirr 22 erwärmt wird. In einer bevorzugten Antennengestaltung befindet sich eine flache Spiralantennenspule der RFID-Antenne in planarer Beziehung mit und innerhalb der zentralen Öffnung der Arbeitsspule 30. Mit Bezug auf 1 haben Tests gezeigt, dass die RFID-Antenne auch zwischen der Ebene der Induktionsarbeitsspule 30 und der Kochmuldenauflagefläche 34 platziert werden kann, ohne nachteilige Ströme in der RFID-Antenne während des Betriebs der Kochmulde zu induzieren.
Unabhängig von der präzisen Orientierung der Antenne ist es bevorzugt, dass die Antenne 38 in dem Zentrum der Arbeitsspule 30 platziert ist. Um verschiedene Typen von Objekten auf derselben Arbeitsspule 30 zu erwärmen, ist es bevorzugt, jeden Gegenstand über der Arbeitsspule 30 zu zentrieren. Weiterhin sollte eine einzelne RFID-Antenne 38 vorzugsweise mit einem Etikett 50 Verbindung herstellen, das auf einen von vielen verschiedenen Typen von induktionskompatiblen Objekten wie möglich anbringbar ist.
Das RFID-Leseschreibgerät- und Etiketten-System, das aus dem Leseschreibgerät 36, der Antenne 38 und dem RFID-Etikett 50 aufgebaut ist, sollte wenigstens die folgenden Typen von Informationen übertragen und empfangen: 1) den Typ oder die-Klasse des Objektes (im Folgenden als COB bezeichnet), 2) den letzten bekannten Leistungsschritt des Erwärmungsalgorithmus für das Objekt (im Folgenden bezeichnet als LKPS), und 3) die letzte bekannte Zeit der Anwendung des letzten bekannten Leistungsschritts des Erwärmungsalgorithmus (im Folgenden bezeichnet als t(LKPS)). Diese Information sollte durch das RFID-Etikett 50 übertragen werden und durch das RFID-Leseschreibgerät 36 bei Plazierung eines Objektes wie des Serviergeschirrs 20 auf der Vorrichtung 20 gelesen werden. Ferner sollten vorzugsweise diese Information (mit Ausnahme von COB) und möglicherweise andere Information einmal in jedem gewählten Zeitintervall Δt_{zwischen Übertragungen} während der gesamten Zeit, in der das Serviergeschirr 22 auf die ausgewählte Regeltemperatur durch die Vorrichtung 20 gebracht wird, in das RFID-Etikett 50 zurückgeschrieben werden. Die Zeitdauer, die zur Ausführung der Schreibleseoperation benötigt wird, wird als Δt_Übertragung bezeichnet. Bei Verwendung eines Schreib/Lesesystems wie das Gemplus GemWave Medio^TM SO13 Schreib/Lesegerät und Ario 40-S1 Schreib/Lese-Etikett wurde Δt_Übertragung für Vorproduktionsprototypen bei 150 Millisekunden liegend gefunden.
Vorzugsweise findet die Kommunikation zwischen dem Leseschreibgerät 36 und dem Etikett 50 während Unterbrechungen in der Magnetfelderzeugung durch die Vorrichtung 20 statt. Das heißt, es ist erwünscht, die Erzeugung des Hauptmagnetfeldes gerade vor der Übertragung von Informationen zwischen dem RFID-Leseschreibgerät 36 und dem Etikett 50 zu unterbrechen und die Erzeugung des Hauptmagnetfeldes nach Beendigung der RFID-Übertragung wieder aufzunehmen. Diese Unterbrechung kann ausgelöst werden, indem ein 5 Volt Ausgangssignal verwendet wird, das aus einem der drei eingebauten Ausgangsanschlüsse an dem Gemplus Medio SO-13 Koppler ausgegeben wird, um den Inverter der Kochmulde auszulösen. Alternativ kann aufgrund der Mikroprozessorsteuerung der meisten Kochmulden und der zur Verfügung stehenden Kommunikation zwischen dem RFID-Koppler und dem Mikroprozessor, die Unterbrechung durch den Mikroprozessor 32 synchronisiert werden.
Sogar während der normalen Operation ist der Inverter einer Kochmulde CookTek Model C-1800 nur bei 59 von 60 Netzspannungszyklen "an" (Strom fließt durch die Schaltelemente zu Arbeitsspule, um so auf die Last übertragene Energie nachzuliefern), auch wenn die höchste Leistungsstufe verwendet wird. Bei niedrigeren Ausgabestufen während des Normalbetriebs werden weniger als 59 "an"-Zyklen des Inverters verwendet.
Während der "aus"-Zeiten des Inverters darf kein gleichgerichteter Strom aus der Wechselspannungsquelle durch die Schaltelemente zu der Arbeitsspule 30 fließen. Während dieser "aus"-Zeiten erzeugt die nahe bei null liegende Intensität des ausgesandten Magnetfelds keine Störungen mit den Übertragungen zwischen dem RFID-Etikett 50 und dem Leseschreibgerät 36. Der Mikroprozessor 32 kann daher die Anzahl und die Zeitpunkte der "an" und "aus" Zyklen des Inverters steuern und auch die Zeit steuern, zu der das RFID-Leseschreibgerät 36 Informationen zu dem RFID-Etikett 50 überträgt und davon empfängt. Daher ist es möglich, während der "aus"-Zeiten des Inverters, wenn Magnetfeldstörungen minimal sind, auch ohne die Normalbetrieb-Lastzyklen zu modifizieren, Informationen von dem RFID-Leseschreibgerät 36 zu dem RFID-Etikett 50 erfolgreich zu lesen und zu schreiben.
Wegen der Flexibilität und der Einfachheit der Programmierung des Mikroprozessors 32 können die "normalen Operationen" der Leistungsschritt-Arbeitszyklen modifiziert werden, um den Inverter dazu zu veranlassen, für jede Zahl von Zyklen während einer ausgewählten 60 Zyklenperiode oder während irgendeines anderen Zeitintervalls "aus" zu bleiben. Diese "aus"-Zyklen können zeitlich so gesteuert werden, dass sie periodisch beginnend zu jedem gewünschten Zeitintervall auftreten. Bei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, die hier als "vergangene Zeit zwischen dem Start von Übertragungen" oder Δt_{zwischen Übertragungen} bezeichnet werden, kann der Mikroprozessor sicherstellen, dass der durch die Schalttransistoren zu der Arbeitsspule 30 fließende Strom für eine Zeitdauer Δt_Übertragung unterbrochen wird. In diesem Beispiel beträgt der maximal mögliche effektive Prozentsatz von "an"-Zeit des Inverters (Δt_{zwischen Übertragungen} – Δt_Übertragung)/(Δt_{zwischen Übertragungen}). Es ist zubemerken, dass, weil Δt_Übertragung konsistent ist, Δt_{zwischen Übertragungen} auch die vergangene Zeit zwischen Beendigungen von Übertragungen ist. Unabhängig von der gewählten Periodizität kann eine hinreichende störungsfreie Sende/Empfangsperiode erreicht werden, indem die Übertragungs/Empfangsperiode des RFID Schreiblese-Etiketten-Systems 36, 38, 50 mit den Zeiten nahe bei null liegender Erzeugung von Magnetfeld durch die Arbeitsspule 30 synchronisiert wird.
Software-Integration
Der vornehmliche Zweck der Software-Integration liegt darin, einen Software-Algorithmus zu implementieren, dem die magnetische Induktionserwärmungsvorrichtung 20 zu folgen hat und der es ermöglicht, ein Objekt zu erwärmen und der einen Erwärmungszyklus bei jeder gegebenen Temperatur bis auf die gewünschte Regeltemperatur beginnen läßt und sie dort über eine unbegrenzte Zeitperiode hält. "Software-Integration" bezieht sich auf die Tatsache, dass der Software-Algorithmus es dem Mikroprozessor 32 vorzugsweise erlauben sollte, die folgenden drei Informationsquellen zu verwenden, um einen vorprogrammierten Erwärmungsalgorithmus auf die spezifischen Anfangsbedingungen, die bei Beginn der Erwärmung vorliegen, maßzuschneidern: 1) Informationen, die aus dem RFID-Etikett 50 abgerufen werden, 2) Informationen von den Schaltungssensoren der Vorrichtung 20, die Schaltungsparameter überwachen, wie Strom und Spannung, und 3) Informationen, die in einem dem Mikroprozessor 32 zugänglichen Speicher gespeichert sind.
Ein anderer Zweck des Software-Algorithmus besteht darin, es zu ermöglichen, dass viele verschiedene Typen von Objekten unter Verwendung derselben Vorrichtung 20 temperaturengeregelt werden können, wobei jeder Objekttyp eine unterschiedliche Regeltemperatur und Erwärmungserfordernisse hat. Dies kann leicht erreicht werden, wenn das RFID-Etikett 50 Identitätsinformation speichert, die, sobald sie von dem RFID-Leseschreibgerät 36 gelesen wird, durch den Software-Algorithmus dazu verwendet wird, den richtigen vorprogrammierten Erwärmungsalgorithmus, der für diesen spezifischen Typ eines Objektes konzipiert worden ist, aufzurufen und zu modifizieren.
Zusammenfassend hat der Mikroprozessor 32 der Vorrichtung 20 einen übergeordneten Software-Algorithmus, der auf Basis der Indentitätsinformation aus einem bestimmten RFID-Etikett, einen von vielen vorprogrammierten Erwärmungsalgorithmen aufruft. Ein vorprogrammierter Erwärmungsalgorithmus, der hiernach als "Erwärmungsalgorithmus für eine spezifische Klasse eines Objekts" oder HA(COB) bezeichnet wird, ist ein bestimmter Satz von Daten, Formeln zum Berechnen der notwendigen Variablen und Befehlen, die im Speicher gespeichert sind und von der Kochmulde verwendet werden, um eine spezifische "Klasse von Objekten" (COB) zu erwärmen und deren Temperatur zu regeln. Die Hauptaufgaben des HA(COB) sind:
Aufgabe 1: Abschätzung der gegenwärtigen Temperatur des Objektes, EPT.
Aufgabe 2: Verwenden des berechneten Wertes von EPT, Beginn der Erwärmung des Objektes unter Verwendung von "korrigierten" Leistungsstufen für bestimmte vergangene Zeiten (beginnend mit einer richtigen "korrigierten" Leistungsstufe und für die richtige vergangene Zeit bei der Leistungsstufe), um das Objekt so von seiner EPT auf die gewünschte Regeltemperatur zu bringen und dort zu halten.
Aufgabe 3: Aktualisieren des an dem Objekt befestigten RFID-Etiketts 50 mit der letzten bekannten Leistungsstufe des Erwärmungsalgorithmus, LKPS, und der Zeit der Anwendung dieser Stufe des Erwärmungsalgorithmus, t(LKPS), einmal pro Zeitintervall Δt_{zwischen Übertragungen}, bis die gewünschte Regeltemperatur erreicht wird.
Um diese Grundaufgaben zu erfüllen kann ein HA(COB) entwickelt und in der unten beschriebenen Weise implementiert werden. Für die Zwecke dieses Beispiels wird die Software beschrieben, die benötigt wird, um die in 1 dargestellte "Heizplatte" unter Verwendung der Vorrichtung 20 richtig zu erwärmen, wobei die Lebensmittel-kontaktierende Oberfläche der Gusseisenpfanne 46 eine gewünschte Regeltemperatur von 250°F plus oder minus 20°F haben sollte.
Erwärmungsalgorithmus
Um die Aufgaben 1 und 2 auszuführen, sollten zunächst "dauerhaft gespeicherte" Daten gesammelt werden, die benötigt werden, um die Temperatur des Objekts unter "idealen" Betriebsbedingungen zu regeln. Diese Daten umfassen sowohl Erwärmungs- als auch Abkühlungsinformationen, die unter "idealen" Betriebsbedingungen gesammelt sind. Dauerhaft gespeicherte Daten werden nicht periodisch aktualisiert, sondern sind in einem Speicherplatz entsprechend oder leicht zugänglich für HA(Heizplatte) permanent gespeichert. Obwohl es bevorzugt ist, dass die dauerhaft gespeicherten Daten in einer Speichereinrichtung gespeichert sind, die Teil der Induktionserwärmungsvorrichtung ist (wie etwa einer zusätzlichen Speichereinrichtung 44 aus 1), ist es auch möglich, dass diese Informationen innerhalb des EEPROM-Speichers des RFID-Etiketts gespeichert werden. In diesem Fall können die den permanent gespeicherten Daten entsprechenden Speicherplätze des EEPROM-Speichers nicht wieder überschrieben werden, sobald das RFID-Etikett in Betrieb genommen wird. Unabhängig von physischen Lokalisierung der dauerhaft gespeicherten Daten müssen diese vor und während der Erwärmungsoperation den Mikroprozessor 32 zur Verfügung stehen.
In Kenntnis der Tatsache, dass ideale Betriebsbedingungen fast nie auftreten, werden "ändernde" Befehle und Formeln, die mit dem Erwärmungsalgorithmus zu verwenden sind, entwickelt, um es dem System zu ermöglichen, unter den "tatsächlichen" Betriebsbedingungen zu arbeiten. Schließlich werden für diese "ändernden" Befehle und Formeln, die mit dem Erwärmungsalgorithmus verwendet werden sollen, periodisch Informationen durch das RFID-Leseschreibgerät 36 und durch die Schaltungssensoren der Kochmulde gesammelt. Diese gesammelten Informationen werden in einem "temporären Speicher" gespeichert und werden während der Erwärmungsoperation periodisch aktualisiert.
Der resultierende Satz von "ändernden" Befehlen und Formeln, die gespeicherten "dauerhaft gespeicherten" Informationen und die "temporär gespeicherten" Informationen umfassen die "Bausteine" des Erwärmungsalgorithmus, der zur Anwendung durch den integrierten Mikroprozessor 32 programmiert ist. Ein tatsäch licher Software-Algorithmus und der HA(Heizplatte)-Algorithmus werden Zeile für Zeile beschrieben, sobald diese "Bausteine" im Folgenden beschrieben sind.
"Baustein" 1: "Permanentspeicher-Daten unter "idealen" Bedingungen
Angenommene "ideale" Betriebsbedingungen für eine Heizplatte sind, dass die Heizplatte: 1) nie von einer Anfangsplattentemperatur aus erwärmt wird, die niedriger als die Raumtemperatur ist, 2) immer ohne Speisen auf ihrer oberen Oberfläche erwärmt wird, 3) immer auf der Vorrichtung 20 so platziert ist, um magnetisch mit Spitzeneffektivität gekoppelt zu sein, und 4) von der Kochmulde nur dann entfernt wird, wenn sie ihre gewünschte Regeltemperatur erreicht hat. Bei Einhaltung dieser idealen Bedingungen wird eine beispielhafte Heizplatte auf einer beispielhaften magnetisch induktiven Kochmulde erwärmt. An der Heizplatte werden Thermoelemente angebracht und ihre Messungen werden als Rückkopplung für den Mikroprozessor der Kochmulde verwendet, um so das Objekt auf die gewünschte Regeltemperatur in der gewünschten Zeitperiode zu bringen. Dieselbe Rückkopplung wird verwendet, um die gewünschte Regeltemperatur für eine Zeitperiode aufrechtzuerhalten, bis ein Gleichgewicht vorliegt und ein anderes Muster von benötigten Erwärmungsoperationen der Kochmulde auftaucht. Sobald die Kochmulde arbeitet, um die Heizplatte innerhalb der Spezifikationen zu erwärmen, werden Messungen aller signifikanten Objekttemperaturen und Kochmuldenschaltungsparameter aufgenommen, während die Heizplatte auf ihre Regeltemperatur erwärmt und dort gehalten wird.
Die folgenden Informationen werden gesammelt und im "Permanentspeicher" gespeichert, auf den der Mikroprozessor der Kochmulde zur Verwendung im HA(Heizplatte) Zugriff hat.
Tabelle 1
Die Zeitskala für den Erwärmungsprozess, was effektiv Δt_{zwischen Übertragungen} ist, wird abhängig von den Forderungen des Kunden gewählt. Es wird angenommen, dass der Kunde will, dass die obere, mit den Speisen in Kontakt kommenden Oberfläche der Heizplatte von Raumtemperatur innerhalb von 25 Sekunden auf 250°F ± 20°F kommt, nachdem sie auf die Kochmulde gestellt ist.
Durch Berechnung und Experimentieren wurde festgestellt, dass eine 5,0 kW Induktionskochmulde, die die Leistungssteuerungsmethode der Kochmulde CookTek Model CD-1800 anwendet, diese Aufgabe erfüllen kann. Es ist zu bemerken, dass der Wert von Δt_{zwischen Übertragungen} die Genauigkeit und Präzision einer gegebenen Temperaturregeloperation für dieses bevorzugte Regelverfahren bestimmt, bei dem kein Temperatursensor eingesetzt wird. Je kleiner die effektive Erwärmungszeitskala gewählt wird, desto genauer ist die Regeltemperatur und desto geringer sind die Variationen der Temperatur um diese Regeltemperatur. Andererseits wird, je kleiner die Wärmezeitskala ist, das RFID-Etikett eine desto geringerer Anzahl von vollständigen Erwärmungszyklen aushalten, bevor es ersetzt werden muss. Ein typisches RFID-Etikett ist dazu konstruiert, für wenigstens 100.000 Schreibleseoperationen zu arbeiten, bevor es ausfällt. Da die zur Aufheizung der Heizplatte aus 1 von Raumtemperatur auf eine mittlere Oberflächentemperatur von 250°F benötigte Zeit wenigstens 10 Schreibleseoperationen erfordert, kann nicht garantiert werden, dass das an der Heizplatte befestigte RFID-Etikett mehr als 10.000 Erwärmungszyklen übersteht.
Auf Grundlage der angenommenen Kundenforderungen und einer ausgewählten Balance zwischen Genauigkeit, Präzision und Systemlanglebigkeit wird Δt_{zwischen Übertragungen} für die Heizplattenanwendung auf 2,0 Sekunden festgelegt. Dieser Wert wird im Permanentspeicher gespeichert, der für den Mikroprozessor der Kochmulde zur Anwendung in EA (Heizplatte) zur Verfügung steht.
Es würde erscheinen, dass die einfachste Weise, die Heizplatte durch Induktion so zu erwärmen, dass die obere Oberfläche in Lebensmittelkontakt eine gleichmäßige Temperatur von 250°F erreicht, darin bestünde, alle verfügbare gekoppelte Leistung von der Kochmulde für die gesamte Erwärmungsperiode anzuwen den. Für viele Objekte, einschließlich der Heizplatte, bewirkt jedoch der Skin-Effekt kombiniert mit der endlichen thermischen Leitfähigkeit des Objektes selbst eine Verzögerung in der Temperaturgleichgewichtseinstellung zwischen der Temperatur der speisenkontaktierenden Oberfläche und der Oberfläche, die der Induktionsarbeitsspule am nächsten liegt. Daher findet man in diesem Fall, dass die beste Weise, eine gleichmäßig 250°F warme Speisenkontaktoberfläche am Ende des Erwärmungszyklus zu erreichen, ohne die Temperatur erheblich zu überschreiten oder ohne die der Arbeitsspule am nächsten liegende Oberfläche auf viel höhere Temperaturen als 250°F zu erwärmen, den Stufen der auf die Heizplatte angewendeten Leistungsstufen zu erniedrigen, wenn die Temperatur der Lebensmittelkontaktoberfläche ansteigt.
5 zeigt graphisch die gewünschte Sequenz von "idealen" Leistungsstufen, die auf die Heizplatte bei Raumtemperatur anzuwenden sind, um eine gleichmäßig 250°F warme Lebensmittelkontaktoberfläche innerhalb von 25 Sekunden zu erreichen. Jede ideale Leistungsstufenanwendung für eine Zeiteinheit gleich einem Zeitintervall Δt_{zwischen Übertragungen} wird im Folgenden als "idealer Leistungsschritt" bezeichnet. In diesem Beispiel sind 10 ideale Leistungsschritte erforderlich, um die Heizplatte von Raumtemperatur auf eine gleichmäßige Oberflächentemperatur von 250°F zu bringen. Es ist zu bemerken, dass die mittlere Speisenkontaktoberflächentemperatur der Heizplatte tatsächlich 250°F nur am Ende des idealen Leistungsschritts 10 erreicht, aber dass sich der Anstieg danach fortsetzt. Tabelle 2 ist eine Liste der Sequenz von idealen Leistungsschritten wie in 5 gezeigt. Diese Sequenz von idealen Leistungsschritten wird als Vorlage zur Steuerung des Betriebs der Kochmulde während einer Erwärmungsoperation der Heizplatte verwendet, außer dass die "idealen" Leistungsstufen innerhalb jedes idealen Leistungsschrittes durch "korregierte" Leistungsstufen ersetzt werden. Tabelle 2

* Während der letzten 0,15 Sekunden jedes idealen Leistungsschrittes kommuniziert das RFID-Leseschreibgerät mit dem RFID-Etikett.
** Der Wert von LKPS wird nie größer als die Zahl 10 gesetzt. Jedoch wird die tatsächliche Zeit zur Beendigung von jedem aktuellen Leistungsschritt 11 verwendet, um t(LKPS) zu aktualisieren.

Die Amplitude jeder idealen Leistungsstufe innerhalb der Sequenz der idealen Leistungsschritte ist "ideal", weil er auf einer gewünschten ("idealen") Leistungskopplungseffizienz zwischen dem Objekt und der Arbeitsspule der Induktionskochmulde basiert, d.h. er basiert darauf, dass der Gusseisenbereich der Heizplatte über der Arbeitsspule zentriert ist, dass der Gusseisenbereich der Heizplatte eine Standardhöhe über der Arbeitsspule hat und dass die Versorgungsspannung der kommerziellen Spannungsversorgung bei einem als Standard gewählten Wert liegt. Obwohl die Leistungsstufe einer Kochmulde wie der CookTek Model CD-1800 Kochmulde oder ihrem 5 kW Gegenstück, 59 "an" Zyklen von 60 Leitungszyklen sein kann, kann die tatsächlich an die Heizplatte gekoppelte Leistung für eine nicht über der Arbeitsspule zentrierte Heizplatte geringer sein als für eine Heizplatte mit idealer Kopplungseffizienz auf der gleichen Kochmulde, die nur 40 "an" Zyklen von 60 verfügbaren Zyklen anwendet. Daher ist es wichtig, zwischen einer "Leistungsstufe" und der auf die Last (Heizplatte) tatsächlich gekoppelten Leistung zu unterscheiden. Für dieses Beispiel, bei dem die Leistungsausgabe der Kochmulde durch den Prozentsatz der "an"-Zeiten des Inverters gesteuert wird, wird ein "Leistungspegel" als Prozentsatz von "an"-Zeiten des Inverters angegeben. Die für eine gegebene "Leistungsstufe" tatsächlich auf die Heizplatte gekoppelte Leistung kann durch Messung von einem oder mehreren von verschiedenen Kochmuldenschaltungsparametern abgeleitet werden (und wird nachfolgend nur dadurch ausgedrückt).
Der höchste ideale Leistungsstufe, die während der letzten Modellbildung (ideale Leistungsstufe 1, im Folgenden als IPL 1 bezeichnet) zum Bestimmen dieser Sequenz von idealen Leistungsschritten verwendet wird, ist die höchste, die während des Erwärmungsalgorithmus unter idealen Bedingungen zur Verfügung steht. Daher ist es die Leistungsstufe, für die der effektive Prozentsatz von "an"-Zeiten des Inverters (Δt_{zwischen Übertragungen} – Δt_Übertragung)/(Δt_{zwischen Übertragungen}) ist. Alle nachfolgend angewandten niedrigeren idealen Leistungsstufen (ideale Leistungsstufe 2 (IPL 2), ideale Leistungsstufe 3 (IPL 3), ideale Leistungsstufe 4 (IPL 4) und ideale Leistungsstufe 5 (IPL 5)) werden auch nach Maßgabe des Prozentsatzes von "an"-Zeiten des Inverters beschrieben. Diese Prozentsätze werden für das Beispiel der Heizplatte später in dieser Beschreibung beschrieben.
5 zeigt auch die ersten aus einer Sequenz von idealen Leistungsschritten, die auf die Heizplatte bei Erreichen von 250°F anzuwenden sind, um sie auf dieser Temperatur (innerhalb von 20°F) für unbegrenzte Zeit zu halten. Der ideale Leistungsschritt 11 ist eine kurze Abgabe von Energie, die auf das Objekt über ein Zeitintervall Δt_{zwischen Übertragungen} angewendet wird, die Energie hinzufügt, um Verluste an die Umgebung auszugleichen, während das Objekt auf Verwendung wartet. Bei der Heizplatte wird der ideale Leistungsschritt 11 bei einem idealen Leistungspegel von 55% "an"-Zeit des Inverters und für eine Dauer von einer Zeitperiode Δt_{zwischen Übertragungen} angewendet. Es ist zu bemerken, dass nach Abschluss des idealen Leistungsschrittes 10 Übertragungen zwischen dem RFID-Leseschreibgerät und dem RFID-Etikett zum Aktualisieren von t(LKPS), aber nicht des tatsächlichen Wertes von LKPS, immer noch vorgenommen werden. Daher bleibt der Wert von LKPS während Anwendung des idealen Leistungsschrittes 11 bei 10, aber der Wert von t(10) wird aktualisiert, um die Abschlusszeit des letzten idealen Leistungsschrittes 11 wiederzugeben.
Der ideale Leistungsschritt 11 wird zeitlich unbegrenzt wiederholt, bis das Objekt aus der Kochmulde entfernt wird. Jedoch wird der ideale Leistungsschritt nicht unbedingt bei gleichen Zeitintervallen zwischen den Anwendungen wiederholt. Das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Anwendungen des idealen Leistungsschritts 11 wird im Folgenden als Verzögerungszeit oder DT bezeichnet. Obwohl die Verzögerungszeit variabel sein kann, wird eine maximale Verzögerungszeit, die im Folgenden als MXDT bezeichnet wird, festgelegt und in dem Permanentspeicher gespeichert. Für die Heizplatte dieses Beispiels wird MXDT auf 2 Minuten festgelegt. Für die Heizplatte wird der ideale Leistungsschritt 11 zunächst nach einer Verzögerungszeit von MXDT nach der Beendigung des idealen Leistungsschrittes 10 angewendet. Danach wird ein identischer Leistungsschritt 11 auf die Heizplatte bei aufeinanderfolgenden Verzögerungszeiten von (50% MXDT) oder 1 Minute angewendet.
Um die Ergebnisse der oben genannten Sequenz von Anwendungen von idealen Leistungsschritten auf die Heizplatte unter idealen Bedingungen zusammenzufassen, um sie von Raumtemperatur auf eine mittlere Oberflächentemperatur von 250°F ± 20°F zu bringen und auf dieser Temperatur zu halten, geschieht Folgendes: Bei IPL 1 wird der ideale Leistungsschritt 1 angewendet. Während des idealen Leistungsschrittes 1 steigt die mittlere Speisenkontaktflächentemperatur der Heizplatte von Raumtemperatur (bezeichnet als T(0)) auf die Temperatur T1 = 100°F. Bei IPL 1 wird dann unmittelbar der ideale Leistungsschritt 2 angewendet. Während des Leistungsschrittes 2 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von der Temperatur T(1) = 100°F auf die Temperatur T(2) = 130°F. Dann wird unmittelbar der ideale Leistungsschritt 3 mit IPL 1 angewendet. Während des idealen Leistungsschrittes 3 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von der Temperatur T(2) = 130°F auf die Temperatur T(3) = 160°F. Dann wird unmittelbar der ideale Lei stungsschritt 4 mit IPL 1 angewendet. Während des idealen Leistungsschrittes 4 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von der Temperatur T(3) = 160°F auf die Temperatur T(4) = 190°F. Dann wird unmittelbar der ideale Leistungsschritt 5 mit IPL 2 angewendet. Während des idealen Leistungsschrittes 5 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von der Temperatur T(4) = 190°F auf die Temperatur T(5) = 210°F. Der ideale Leistungsschritt 6 wird dann unmittelbar mit IPL 2 angewendet. Während des idealen Leistungsschrittes 6 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von der Temperatur T(5) = 210°F auf die Temperatur T(6) = 224°F. Dann wird unmittelbar der Leistungsschritt 7 mit IPL 3 angewendet. Während des idealen Leistungsschrittes 7 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von der Temperatur T(6) = 224°F auf die Temperatur T(7) = 232°F. Dann wird unmittelbar der ideale Leistungsschritt 8 mit IPL 3 angewendet. Während des idealen Leistungsschrittes 8 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von der Temperatur T(7) = 232°F auf die Temperatur T(8) = 240°F. Dann wird unmittelbar der ideale Leistungsschritt 9 mit IPL 4 angewendet. Während des idealen Leistungsschrittes 9 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von der Temperatur T(8) = 240°F auf die Temperatur T(9) = 246°F. Dann wird unmittelbar der ideale Leistungsschritt 10 angewendet mit IPL 4. Während des idealen Leistungsschrittes 10 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von der Temperatur T(9) = 246°F auf die Temperatur T(10) = 250°F.
An diesem Punkt wird der Inverter in dem Aus-Zustand gehalten, außer für kurze Arbeitszyklus-Testpulse des Magnetfeldes, um für eine Zeitperiode von MXDT nach einer geeigneten Last zu suchen. Diese kurzen Arbeitszyklus-Testpulse (gewöhnlich ein Zyklus auf 60 verfügbare) zur Suche nach einer geeigneten Last auf der Kochmulde werden während des Standby-Betriebsmodus eingeführt und sind eine Standardbetriebsprozedur für die meisten Kochmulden. Nachdem 1 Minute von MXDT vergangen sind, hat sich die mittlere Oberflächentemperatur der Heizplatte auf bis 255°F gesteigert, wenn die Temperaturen innerhalb der Dicke der Gusseisenwände der Heizplatte ins Gleichgewicht kommen. Nach MXDT wird dann der erste in einer Sequenz von idealen Leistungsschritten 11 mit IPL 5 angewandt. Während des idealen Leistungsschrittes 11 steigt die Heizplattenoberflächentemperatur von etwa 245°F auf 255°F. Unmittelbar nach der ersten Anwendung des idealen Leistungsschrittes 11 wird der Inverter wieder in dem "aus" Zustand über eine Verzögerungszeit DT von (0,5)(MXDT) gehalten, wonach der ideale Leistungsschritt 11 wieder angewendet wird. Danach wird, solange die Heizplatte auf der Kochmulde bleibt, der ideale Leistungsschritt 11 nach einer DT von (0,5)(MXDT) angewendet. Sollte die Heizplatte entfernt werden, kehrt die Kochmulde in einen Standby-Modus zurück und zur Erzeugung von periodischen, niedrigen Arbeitszyklus-Testpulsen, wobei es auf ein Objekt mit einer geeigneten Lastimpedanz und einem richtigen RFID-Etikett wartet, bevor sie den Standby-Modus verlässt und mit einer anderen Erwärmungsoperation beginnt.
Wie in 5 illustriert erfolgen die Lese/Schreib-Übertragungen zwischen dem RFID-Leseschreibgerät und dem RFID-Etikett, das an dem Objekt befestigt ist, während des Zeitintervalls Δt_Übertragung, das am Ende von, aber innerhalb von jedem Zeitintervall Δt_{zwischen Übertragungen} auftritt. Ferner umfasst eine Zeitperiode gleich Δt_{zwischen Übertragungen} die volle Zeitperiode jedes idealen Leistungsschrittes. Jeder Anstieg in der Anzahl von "an"-Zyklen des Inverters wegen der Anwendung von IPL 2, IPL 3, IPL 4 oder IPL 5, reduziert nicht die vorhandene "aus"-Periode Δt_übertragen des Inverters, sondern fügt nur mehr "aus"-Perioden hinzu.
Die oben beschriebene Sequenz von idealen Leistungsschritten wird als Vorlage verwendet, um den Kochmuldenbetrieb während einer Erwärmungsoperation der Heizplatte zu bestimmen, außer dass die "idealen" Leistungsstufen innerhalb jedes idealen Leistungsschrittes durch "korrigierte" Leistungsstufen ersetzt werden. Um die richtigen "korrigierten" Leistungsstufen zu berechnen, sind jedoch die "idealen" Leistungsstufen in dem Permanentspeicher zur Verwendung in den Rechnungen gespeichert.
Für das vorliegende Beispiel der Heizplatte werden unter idealen Betriebsbedingungen 5 ideale Leistungsstufen verwendet: Von der höchsten IPL 1 bis zu der niedrigsten IPL 5. IPL 1 ist die Leistungsstufe, für die der effektive Prozentsatz von "an"-Zeiten des Inverters {(Δt_{zwischen Übertragungen} – Δt_Übertragung)/(Δt_{zwischen Übertragungen})} ist, während die tatsächliche auf die Heizplatte magnetisch gekoppelte Leistung von den oben diskutierten Faktoren abhängt. Bei diesem Heizplattenbeispiel ist Δt_{zwischen Übertragungen} gleich 2,0 Sekunden, während Δt_Übertragung gleich 0,150 Sekunden ist. Daher ist der effektive Prozentsatz von "an"-Zeiten des Inverters für IPL 1 93%. Um IPL 1 anzuwenden, veranlasst der Kochmulden-Mikroprozessor (oder der Ausgangsanschluss des RFID-Koppelgerätes) den Inverter dazu, für 111 von 120 Zyklen "an" zu bleiben (d.h. es wird zugelassen, dass Strom durch den/die Schalttransistor(en) zu der Arbeitsspule fließt), und dann in einem "aus" Zustand für die verbleibenden 9 Zyklen zu bleiben. Während dieser 9 "aus" Zyklen geschehen die Übertragungs- und Empfangsoperationen des RFID-Systems.
IPL 2 ist die Leistungsstufe mit einem effektiven Prozentsatz von "an"-Zeiten des Inverters von 83%. Um IPL 2 auszuführen, veranlasst der Kochmulden-Mikroprozessor (oder der Ausgangsanschluss des RFID-Kopplers) den Inverter, für 100 von 120 Zyklen "an" zu bleiben (d.h. es wird zugelassen, dass Strom durch den(die) Schalttransistor(en) zu der Arbeitsspule fließt), und dann in einem "aus" Zustand für die verbleibenden 20 Zyklen zu bleiben. Während der letzten 9 "aus"-Zyklen die ser 20 "aus"-Zyklen treten die Übertragungs- und Empfangsoperationen des RFID-Systems auf.
IPL 3 ist die Leistungsstufe mit einem effektiven Prozentsatz von "an"-Zeiten des Inverters von 74%. Um IPL 3 auszuführen, veranlasst der Kochmulden-Mikroprozessor (oder der Ausgangsanschluss des RFID-Kopplers) den Inverter, für 89 von 120 Zyklen "an" zu bleiben (d.h. es wird zugelassen, dass Strom durch den (die) Schalttransistor(en) zu der Arbeitsspule fließt), und dann in einem "aus" Zustand für die verbleibenden 31 Zyklen zu bleiben. Während der letzten 9 "aus"-Zyklen dieser 31 "aus"-Zyklen treten die Übertragungs- und Empfangsoperationen des RFID-Systems auf.
IPL 4 ist die Leistungsstufe mit einem effektiven Prozentsatz von "an"-Zeiten des Inverters von 65%. Um IPL 2 auszuführen, veranlasst der Kochmulden-Mikroprozessor (oder der Ausgangsanschluss des RFID-Kopplers) den Inverter, für 78 von 120 Zyklen "an" zu bleiben (d.h. es wird zugelassen, dass Strom durch den(die) Schalttransistor(en) zu der Arbeitsspule fließt), und dann in einem "aus" Zustand für die verbleibenden 42 Zyklen zu bleiben. Während der letzten 9 "aus"-Zyklen dieser 42 "aus"-Zyklen treten die Übertragungs- und Empfangsoperationen des RFID-Systems auf.
IPL 5 ist die Leistungsstufe mit einem effektiven Prozentsatz von "an"-Zeiten des Inverters von 55%. Um IPL 5 auszuführen, veranlasst der Kochmulden-Mikroprozessor (oder der Ausgangsanschluss des RFID-Kopplers) den Inverter, für 66 von 120 Zyklen "an" zu bleiben (d.h. es wird zugelassen, dass Strom durch den(die) Schalttransistor(en) zu der Arbeitsspule fließt), und dann in einem "aus" Zustand für die verbleibenden 54 Zyklen zu bleiben. Während der letzten 9 "aus"-Zyklen dieser 54 "aus"-Zyklen treten die Übertragungs- und Empfangsoperationen des RFID-Systems auf.
Um "ändernde" Formeln und Befehle zu implementieren, die es den HA(Heizplatte) erlauben, die nicht-ideale Leistungskopplung zu kompensieren, wird ein Kochmuldenschaltungsparameter, der für die an die Heizplatte unter idealen Kopplungsbedingungen tatsächlich gekoppelte Leistung repräsentativ ist, im Permanentspeicher gespeichert. Der bevorzugte Speicherplatz für diesen Speichergegenstand ist das RFID-Etikett, aber es können auch der Speicher des Kochmulden-Mikroprozessors oder die zusätzliche Speichereinrichtung verwendet werden.
Der Schaltungsparameter, der die auf die Heizplatte bei IPL 1 und idealen Bedingungen gekoppelte Leistung repräsentiert, kann aus vielen Möglichkeiten ausgewählt werden: Die Amplitude des Stroms, der durch die Schaltungstransistoren der Kochmulde während der an-Zeiten des Inverters bei angekoppelter Last fließt (im Folgenden als I_{Transistor ideal} bezeichnet), die Amplitude des Resonanzstroms während der an-Zeiten des Inverters bei gekoppelter Last (im Folgenden als I_Resonanz bezeichnet), die Amplitude des gleichgerichteten Leitungsstroms, der aus der kommerziellen Spannungsversorgung bei angekoppelter Last zu den Schalttransistoren fließt (im Folgenden als I_Leitung bezeichnet), oder andere Parameter. Der für IPL 1 repräsentative Kochmuldenschaltungsparameter wird als I_{Transistor
max ideal} bezeichnet, obwohl dies so zu verstehen ist, dass jeder andere Kochmuldenschaltungsparameter, der die bei IPL 1 gekoppelte Leistung anzeigt, für diese Erfindung ausreichend wäre. Der Wert I_{Transistor max ideal} kann über einen Transformator gemessen werden, durch dessen Primärwicklung der durch einen der Schalttransistoren während eines mittleren "an"-Zyklus des Inverters fließt und durch dessen Sekundärwicklung der induzierte Strom fließt. Dieser induzierte Strom wird dann gleichgerichtet und der Mikroprozessor-Steuereinheit der Kochmulde zugeführt. Die Amplitude dieses induzierten, gleichgerichteten Sekundärstroms, der auf die Heizplatte bei IPL 1 und idealen Bedingungen gekoppel ten Leistung entspricht, wird in dem Permanentspeicherplatz gespeichert, der in Tabelle 1 als Wert I_{Transistor max ideal} gezeigt ist.
Mit Bezug auf 5 ist dort die mittlere Temperatur der Lebensmittelkontaktoberfläche der Heizplatte als Funktion der Zeit dem Graphen überlagert, der die Sequenz der idealen Leistungsschritte zeigt. Am Ende jedes idealen Leistungsschrittes wird die mittlere Temperatur der Speisenkontaktoberfläche der Heizplatte gemessen und im Permanentspeicher gespeichert. Der Wert T(0) entspricht der niedrigsten normalen Betriebstemperatur, die im Fall der Heizplatte die Raumtemperatur 72°F ist. T(1) die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 1, ist 100°F. T(2), die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 2, ist 130°F. T(3), die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 3, ist 160°F. T(4), die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 4, ist 190°F. T(5), die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 5, ist 210°F. T(6), die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 6, ist 224°F. T(7), die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 7, ist 232°F. T(8), die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 8, ist 240°F. T(9), die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 9, ist 246°F. T(10), die Temperatur nach dem idealen Leistungsschritt 10, ist die gewünschte Regeltemperatur von 250°F.
Die maximale Verzögerungszeit zwischen identischen Leistungsanwendungen, bezeichnet als MXDT, ist die Zeit zwischen dem Ende des idealen Leistungsschritts 10 und dem Beginn der ersten Anwendung des idealen Leistungsschrittes 11. Für das Beispiel der Heizplatte ist MXDT gleich 120 Sekunden.
Um die gegenwärtige Temperatur der Heizplatte zu schätzen, wird das Abkühlverhalten der Heizplatte unter idealen Bedingungen bestimmt. Informationen aus resultierenden Temperatur-Zeit-Kurve wird dann später in einem "ändernden" Schritt ver wendet. 6 ist ein Graph des Temperatur-Zeit-Profils einer mittleren Heizplatte, die nach erfolgreicher Erwärmung auf 250°F aus der Kochmulde entnommen wird und die man dann unter idealen Bedingungen abkühlen lässt. Die in diesem Graphen aufgezeichneten Daten werden einfach durch Benutzen einer Heizplatte gesammelt, an der an verschiedenen Stellen der Speisenkontaktoberfläche Thermoelemente angebracht sind und die auf ihre gewünschte Regeltemperatur erwärmt worden ist und dann während ihres Abkühlens "idealen" Bedingungen ausgesetzt wird. Ideale Bedingungen für die Heizplatte sind solche, die am häufigsten im Normalbetrieb auftreten. In diesem Beispiel: Keine Speisenauflage während der ersten paar Minuten, eine abnehmende Speisenauflage für die nächsten 20 Minuten, und dann keine Lebensmittelauflage für die nächsten 40 Minuten, bis die mittlere Lebensmittelkontaktoberflächentemperatur der Heizplatte wieder auf Raumtemperatur ist. Die Heizplatte hat eine so große Oberfläche, hohe thermische Leitfähigkeit und hohes thermisches Emmissionvermögen, dass eine externe Speisenauflage in weitem Rahmen variieren kann, ohne das Temperatur-Zeit-Profil der Heizplatte beim Abkühlen wesentlich zu verändern.
Sobald die Daten gesammelt und gezeichnet sind, werden die für die Heizplatte benötigten Zeiten zum Abkühlen von der Temperatur T(10) auf die Temperaturen T(9), T(8), T(0) aufgezeichnet. Diese Zeiten sind in 6 gezeigt. Als nächstes wird die Abkühlungskurve mit einem Modell von drei Linien angepasst, die die tatsächliche Abkühlungskurve bei Temperaturen aus der Gruppe von T(0) bis T(9) schneiden. In diesem Beispiel schneidet das erste lineare Segment, dessen Steigung als "Abkühlungsrate 1, CR₁, bezeichnet ist, die Abkühlungskurve bei T(10) und T(6). Das zweite lineare Segment, dessen Steigung als CR₂ bezeichnet ist, schneidet die Abkühlungskurve bei T(6) und T(2). Schließlich schneidet das dritte lineare Segment, dessen Steigung als CR₃ bezeichnet ist, die Abkühlungskurve bei T(2) und T(0).
Je realistischer die angepasste Abkühlungskurve ist, desto genauer ist die daraus abgeleitete, geschätzte gegenwärtige Temperatur, EPT, der Heizplatte. Je stärker die Abweichung von einer idealen thermischen Belastung während des Abkühlens ist, desto weniger genau sind die abgeleiteten EPT Werte. Wie zu sehen sein wird, ist der vorgeschlagene "ändernde" Schritt, der zum Bestimmen der EPT der Heizplatte konzipiert ist, sehr konservativ.
"Baustein" 2: "Ändernde Schritte", die es HA(Heizplatte) erlauben, unter nicht idealen Bedingungen zu arbeiten.
Da eine gegebene Heizplatte fast nie unter idealen Bedingungen wie oben beschrieben arbeiten wird, werden die Formeln und Befehle, die als "ändernde Schritte" bezeichnet werden und die in dem idealen Algorithmus anzuwenden sind, so konzipiert, dass jede Erwärmungsoperation der Heizplatte das Ziel erreichen wird, 250°F plus minus 20°F innerhalb von 25 Sekunden der Kochmuldenerwärmung zu erreichen, unabhängig von den Ausgangsbedingungen oder Arbeitsbedingungen der Heizplatte. Im alltäglichen Betrieb kann man einer sehr großen Zahl von nicht-idealen Bedingungen begegnen. Jedoch können in jedem System die nicht-idealen Bedingungen, die den stärksten Einfluss auf das Ergebnis der Erwärmungsoperation haben, normalerweise identifiziert werden. In dem Beispiel der Heizplatte werden "ändernde Schritte" vorgesehen, die versuchen für die folgenden nicht-idealen Bedingungen zu korrigieren:

1) Nicht-ideale Leistungskopplung zwischen der Kochmulde und der Heizplatte, und
2) Starten der Erwärmungsoperation mit einer Heizplatte bei einer Temperatur, die sich von der Raumtemperatur unterscheidet.

Um nicht-ideale Leistungskopplung zu kompensieren, wird ein Kochmulden-Schaltungsparameter im Permanentspeicher gespeichert, der repräsentativ ist für die bei IPL 1 und idealen Kopplungsbedingungen tatsächlich auf die Heizplatte magnetisch gekoppelte Leistung. Dieser Schaltungsparameter ist I_{Transistor
max ideal}, der zuvor durch Testen unter Idealbedingungen bestimmt worden ist.
Ein anderer Wert, der repräsentativ ist für die Amplitude des durch den Schalttransistor der Kochmulde fließenden Stroms wird zu Beginn jeder Erwärmungsoperation der Heizplatte gemessen und in einem "Temporärspeicher" gespeichert. Dieser Wert wird im Folgenden als _{Transistor max real} bezeichnet. I_{Transistor max real} wird in der gleichen Weise wie I_{Transistor max ideal} gemessen, außer dass I_{Transistor max real} während eines Testpulses des Magnetfeldes am Ende jedes Standby-Modus der Kochmulde gemessen wird und folglich zu Beginn jeder Erwärmungsoperation.
"Beginn jeder Erwärmungsoperation" bedeutet, dass die Kochmulde, die zuvor in dem Standby-Betriebsmodus war (in dem sie Testpulse des Magnetfeldes sendete, um nach einer geeigneten Impedanzlast zu suchen), ein Objekt aufgestellt bekommt, das nicht nur eine Impedanzlast besitzt, die bewirkt, dass ein Wert von I_{Transistor
max ideal} innerhalb vorgeschriebener Grenzen erfasst wird, sondern auch ein RFID-Etikett besitzt, das ein richtiges Identifizierungssignal zu dem RFID-Lesegerät sendet, das in die Kontrollschaltungen der Kochmulde integriert ist. Sowohl eine richtige Impedanzlast als auch ein richtiges RFID-Identifizierungssignal werden von der Kochmulde vor dem Beginn einer Induktionserwärmung des Objekts erfasst. Eine gegebene Heizplatte kann von der Kochmulde entfernt und wieder darauf platziert werden, und zwar für viele Male bevor sie ihre 250°F Temperatur erreicht, und dann wird, jedes Mal wenn sie wieder darauf platziert wird, ein neuer Wert von I_{Transistor
max real} im Speicher gespeichert.
Weil dieser Wert von I_{Transistor max real} für den Mikroprozessor der Kochmulde zur Verfügung steht, werden ein Satz von korrigierten Leistungsstufen in Echtzeit zu Beginn jeder Erwärmungsoperation berechnet, die die idealen Leistungsstufen als ihre Grundwerte verwenden. In dem Beispiel der Heizplatte werden fünf korrigierte Leistungspegel in Echtzeit berechnet: Korrigierter Leistungspegel 1, CPL 1, korrigierter Leistungspegel 2, CPL 2, korrigierter Leistungspegel 3, CPL 3, korrigierter Leistungspegel 4, CPL 4, und korrigierter Leistungspegel 5, CPL 5. Die folgende Tabelle 3 illustriert die Formeln, die verwendet werden, um den Prozentsatz von "an"-Zeiten des Inverters für jeden dieser korrigierten Leistungspegel zu berechnen.
Tabelle 3
CPL 1 ist gleich IPL 1, weil alle verfügbare gekoppelte Leistung die Erwärmungsoperation beginnen soll. Keine Formel zur Korrektur von IPL 1 könnte je mehr gekoppelte Leistung ergeben, als bei Verwendung von 93% "an"-Zeit des Inverters verfügbar ist. Während CPL 1 gleich IPL 1 ist, kann jeder der übrigen CPL-Werte entweder auf einen höheren Prozentsatz von "an"-Zeit oder einem niedrigeren Prozentsatz von "an"-Zeit als der jeweilige IPL-Wert korrigiert sein.
Die Anzahl von "an"-Zyklen pro Δt_{zwischen Übertragungen} wird dann in der zuvor beschriebenen Weise berechnet. Nach der Berechnung werden die Leistungsstufenwerte und die Befehle zur Ausführung jeder Leistungsstufe der Kochmulde im Temporärspeicher gespeichert. Sobald die Werte von CPL 1 bis CPL 5 zu Beginn jeder Erwärmungsoperation berechnet und im Temporärspeicher gespeichert worden sind, werden sie verwendet, um die tatsächliche Sequenz von Leistungsschritten auszuführen, die im Folgenden als "tatsächliche Leistungsschritte" bezeichnet werden. Die Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ist in Tabelle 4 unten gezeigt. Tabelle 4

* Während der letzten 0,15 Sekunden jedes tatsächlichen Leistungsschrittes kommuniziert das RFID-Leseschreibgerät mit dem RFID-Etikett.
** Dem Wert von LKPS wird nie eine Zahl größer als 10 zugeordnet. Jedoch wird die tatsächliche Zeit zum Abschluss jedes Leistungsschrittes 11 verwendet, um t(LKPS) zu aktualisieren.

Daher werden alle Aspekte der Sequenz der idealen Leistungsschritte (Dauer der Leistungsschritte, Anzahl der Leistungsschritte, Verzögerungszeiten etc.) angewendet, außer die Werte von IPL. Das Ziel des Einsatzes einer Sequenz von idealen Leistungsschritten mit CPL-Werten anstelle der IPL-Werte liegt darin, sicherzustellen, dass praktisch die gleiche Temperatur-Zeit-Kurve, die in 5 überlagert gezeigt worden ist, erreicht wird, wenn der Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten unter allen anderen idealen Operationsbedingungen außer idealer Leistungskopplung gefolgt wird. Obwohl die tatsächliche Temperatur am Ende jedes tatsächlichen Leistungsschrittes, der unter ansonsten idealen Leistungsbedingungen angewendet wird, sich von T(1) bis T(10) unterscheiden kann aufgrund der Unmöglichkeit, IPL 1 auf eine niedrigere Leistungskopplungseffizienz zu korrigieren, wären die jeweils erreichten Temperaturen niemals höher und sehr nahe.
Die oben umrissenen Prozeduren korrigieren auch auf eine nicht-ideale Leitungsspannung der kommerziellen Spannungsversorgung, da I_{Transistor max real} sich auch aufgrund dieses Faktors von I_{Transistor max ideal} Unterscheidet.
Um HA(Heizplatte) in die Lage zu versetzen, die Heizplatte trotz ihrer tatsächlichen Temperatur zu Beginn der Erwärmungsoperation auf die gewünschte Regeltemperatur zu bringen, wird zunächst die gegenwärtige Temperatur geschätzt, und dann muss die Kochmulde die Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten bei dem richtigen tatsächlichen Leistungsschritt beginnen. Es wird auch angenommen, dass die Heizplatte niemals unter Raumtemperatur abgekühlt wird. Sollte die Heizplatte unterhalb der Raumtemperatur sein, wenn sie auf der Kochmulde platziert wird, wird HA(Heizplatte) sie auf eine Temperatur niedriger als die gewünschten 250°F bringen, was ein sicheres Ergebnis ist. Es wird auch angenommen, dass die Heizplatte nie einer anderen Wärmequelle (von den auf ihrer Oberfläche liegenden Speisen abgesehen) außer der Kochmulde dieser Erfindung ausgesetzt ist.
Die Temperaturen T(1) bis T(10), von denen angenommen wird, dass die nach Abschluss der tatsächlichen Leistungsschritte 1 bis 10 erreicht werden, sind die gleichen Temperaturen, die in 6 bei verschiedenen Positionen entlang der idealen Abkühlkurve gezeigt sind. Jeder dieser Temperaturen T(0) bis T(10) auf der Abkühlkurve entspricht einer Zeit in Sekunden, die die voll erwärmte Heizplatte braucht, um auf die entsprechende Temperatur abzukühlen. Der erste Schritt in diesem Abschnitt des Erwärmungsalgorithmus HA(Heizplatte), der zum Bestimmen der gegenwärtigen Temperatur EPT konzipiert ist, be steht darin, dem als "n" bezeichneten Speicherplatz einen Wert zuzuweisen, der der Zahl von Sekunden entspricht, die die Heizplatte zum Abkühlen von T(10) (die gleiche Temperatur, von der man annimmt, dass sie nach dem tatsächlichen Leistungsschritt 11 vorhanden ist) auf eine gegebene Temperatur T(LKPS) benötigt.
Tabelle 5 unten beschreibt die Maßnahmen zum Zuweisen von Werten für "n". Der Wert "n" wird einem variablen Speicher zugeordnet, unmittelbar nachdem die Heizplatte auf der Kochmulde platziert worden ist und die erste Übertragung des RFID-Etiketts die Werte LKPS und t(LKPS) zu dem RFID-Leseschreibgerät und mithin zu ihren jeweiligen Speicherplätzen übertragen hat. Auf Grundlage des Wertes von LKPS, der aus dem RFID-Etikett abgerufen worden ist (wobei daran zu erinnern ist, dass ein Wert größer als 10 nicht als LKPS in dem Speicher des RFID-Etiketts gespeichert werden darf), wird die Anzahl Sekunden, die zum Abkühlen von T(10) auf die Temperatur T(LKPS) unter idealen Bedingungen benötigt wird, als "n" gespeichert.
Tabelle 5
Der zweite Schritt in diesem Abschnitt des Erwärmungsalgorithmus HA(Heizplatte), der zur Bestimmung von EPT konzipiert ist, besteht darin, die vergangene Abkühlzeit ELCLT zu bestimmen und ihren Wert in Sekunden in ihrem temporären Speicherplatz abzuspeichern. ELCLT ist einfach gleich der gegenwärtigen Zeit Pt, wie durch eine Echtzeituhr festgelegt oder wie durch die Uhr des Mikroprozessors der Kochmulde wiedergegeben, minus der Zeit der Anwendung des letzten bekannten Leistungsschritts t (LKPS).
Der letzte Schritt in diesem Abschnitt des Erwärmungsalgorithmus HA(Heizplatte), der zur Bestimmung von EPT konzipiert ist, besteht darin, den in Tabelle 6 beschriebenen "wann, dann" Fallunterscheidungen zu folgen.
Tabelle 6

Wenn 6 ≤ LKPS ≤ 10, dann
wenn 0 ≤ ELCLT ≤ (1200 – n), dann EPT = T(LKPS) – [(CR₁)·(ELCLT)], und
wenn (1200 – n) < ELCLT ≤ (2400 – n), dann EPT = T(LKS) – {[(CR₁)·(1200 – n) ] + [(CR₂)·([ELCLT – (1200 – n)])} und
wenn (2400 – N) < ELCLT ≤ (3600 – n), dann EPT = T(LKS) – {[(CR₁)·(1200 – n) ] + [(CR₂)·(1200)] + [(CR₃)·(ELCLT – (2400 – n)]},
und wenn (3600 – n) < ELCLT, dann EPT = T(0)
wenn 2 ≤ LKPS < 6, dann:
wenn 0 ≤ ELCLT ≤ (2400 – n), dann EPT = T(LKS) – [(CR₂)·(ELCLT)], und
wenn (2400 – n) ≤ (3600 – n), dann EPT = T(LKS) – {[(CR₂)·(2400 – n)] + [(CR₃)·([ELCLT – (2400 – n)])},
und wenn (3600 – n) < ELCLT, dann EPT = T(0).
wenn 0 ≤ LKPS < 2, dann
wenn 0 ≤ ELCLT ≤ (3600 – n), dann EPT = T(LKS) – [(CR₃)·(ELCLT)], und
und wenn (3600 – n) < ELCLT, dann EPT = T(0).

Die Formel zur Bestimmung von EPT benötigt daher die Werte ELCLT, n, t(LKPS) und die linearen Abkühlungsgeschwindigkeiten CR₁, CR₂ und CR₃. Zum Beispiel für einen LKPS-Wert von 8, der aus dem an der Heizplatte angebrachten RFID-Etikett abgerufen wird, wäre der entsprechende Wert von EPT gleich {T(8) – [(CR₁) (Pt – t(8))]}.
Sobald unter Verwendung des Abschnitts des Erwärmungsalgorithmus, der in Tabelle 6 gezeigt ist, EPT festgelegt worden ist, werden Befehle in den Mikroprozessor der Kochmulde einprogrammiert, die diesen Wert von EPT benutzen, um die Erwärmungsope rationen bei dem richtigen tatsächlichen Leistungsschritt der in Tabelle 4 gezeigten Sequenz zu beginnen. Tabelle 7 unten zeigt die in den Mikroprozessor der Kochmulde programmierten Befehle, die es erlauben, die Erwärmungsoperation bei einem tatsächlichen Leistungsschritt entsprechend EPT beginnen zu lassen. Sollte zu Beginn einer gegebenen Erwärmungsoperation ein Wert von EPT errechnet werden, der kleiner als T(LKPS) ist, wird die Kochmulde die Erwärmungsoperation bei einem tatsächlichen Leistungsschritt entsprechend der Annahme beginnen lassen, dass die Heizplatte tatsächlich sehr nahe bei T(LKPS) sein kann. Auf diese Weise sollte jede tatsächliche Regeltemperatur der Heizplatte immer kleiner oder gleich der gewünschten Regeltemperatur sein, was der sicherste Ansatz ist. Sollte EPT zum Beispiel als Temperatur berechnet werden, die größer als T(3) aber kleiner als T(4) ist, wird der Erwärmungsalgorithmus HA(Heizplatte) die Erwärmungsoperation bei dem tatsächlichen Leistungsschritt 5 beginnen.
Tabelle 7

Wenn EPT = T(0), dann gehe zu dem tatsächlichem Leistungsschritt 1 und schließe verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T(0) < EPT ≤ T(1), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 2 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T(1) < EPT ≤ T(2), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 3 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T(2) < EPT ≤ T(3), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 4 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T(3) < EPT ≤ T(4), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 5 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T (4) < EPT ≤ T(5), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 6 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T(5) < EPT ≤ T(6), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 7 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T(6) < EPT ≤ T(7), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 8 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T(7) < EPT ≤ T(8), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 9 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T(8) < EPT ≤ T(9), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 10 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab;
wenn T(9) < EPT ≤ T(10), dann gehe zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 11 und schließe die verbleibende Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten ab.

"Baustein 3": "Temporärspeicher" – Speicherplätze und Maßnahmen zur Eingabe von aktueller Information in jeden Platz.
Wie oben bemerkt werden verschiedene Informationsgrößen entweder aus den an der Heizplatte befestigten RFID-Etikett abgerufen oder aus Messungen bestimmt, die von den Schaltungssensoren der Kochmulde durchgeführt werden, um es dem Erwärmungsalgorithmus HA(Heizplatte) zu ermöglichen, korrekt zu arbeiten. Die meisten dieser erforderlichen Informationsgrößen, die Maßnahmen, um sie zu bestimmen, und die ihnen gegebenen Namen sind beschrieben worden. Tabelle 8 listet jeden dieser erforderlichen Datengegenstände auf, die in einem Temporärspeicherplatz gespeichert werden müssen, der für den Mikroprozessor der Kochmulde zugänglich ist.
Tabelle 8
Implementierung des übergeordneten Software-Algorithmus und von HA(Heizplatte)
7 ist ein Flussdiagramm, das den bevorzugten übergeordneten Software-Algorithmus zeigt, der die Kochmulde steuert, um HA(Heizplatte) aufzurufen, wobei angenommen wird, dass wenigstens die drei zwingenden Informationsgrößen wie in Tabelle 9 unten aufgeführt in dem Speicher des RFID-Etiketts gespeichert sind.
Tabelle 9 Zwingend erforderliche Informationen
Optionale Informationen
Der erste von den drei benötigten Informationsgrößen ist "Objektklasse" oder COB. Diese Informationsgröße ist permanent in dem Mikroprozessorspeicher des RFID-Etiketts gespeichert und wird niemals mit Informationen aus dem RFID-Leseschreibgerät der Kochmulde überschrieben. Für einen an einer Heizplatte befestigtes RFID-Etikett wird der COB Digitalcode eindeutig für die Klasse von Heizplatten sein. Für eine andere Objektklasse, zum Beispiel eine Tischplatte, wird ein anderer Digitalcode auf dem RFID-Etikett vorhanden sein. COB kann auch einen Code-Abschnitt enthalten, der die damit verbundene Heizplatte eindeutig gegenüber allen anderen Heizplatten identifiziert.
Die beiden anderen Elemente benötigter Informationen, letzter bekannter Leistungsschritt des Erwärmungsalgorithmus, LKPS, und Zeit des letzten bekannten Leistungsschrittes des Algorithmus, t(LKPS), haben entsprechende Speicherplätze in dem Temporärspeicher von HA(Heizplatte) (und bei anderen Objektklassen in entsprechenden Speicherplätzen des Temporärspeichers solcher HA(COB)). LKPS und t(LKPS) werden auf neu hergestellten RFID-Etiketten, die an einer neuen Heizplatte angebracht werden als 0 programmiert. Danach werden diese Werte periodisch durch das RFID-Leseschreibgerät überschrieben.
In Tabelle 9 sind optionale Informationen wiedergegeben, die auf dem RFID-Etikett gespeichert werden können. Zum Beispiel kann jede der Variablen des Permanentspeichers auf den RFID-Etikett gespeichert werden. Weiterhin kann die Gesamtzahl von vollständigen Erwärmungszyklen, die das RFID-Etikett durchlaufen hat, gespeichert werden. Diese Information könnte dazu eingesetzt werden, um den Benutzer zu benachrichtigen, wenn es Zeit zur Ersetzung des Etiketts ist.
Der in 7 gezeigte übergeordnete Steueralgorithmus arbeitet folgendermaßen, wobei angenommen wird, dass die Leistungsversorgung für die Kochmulde "an" ist, Schritt 54. Zunächst kehrt die Kochmulde in den Standby-Modus zurück, Schritt 56, und es wird jede Sekunde ein Testpuls gesendet, um festzustellen, ob ein Objekt auf der Kochmulde platziert ist; zu diesem Zweck wird I_Transistor bei jedem Puls gemessen, wobei zu diesem Zweck der Sensor 31 verwendet wird. Als nächstes wird in Schritt 58 festgestellt, ob I_Transistor größer oder gleich I₁ und kleiner oder gleich I₂ ist (diese Stromwerte sind für die spe zifische Kochmulde vorher festgesetzt, auf Grundlage ihrer Effizienz bei niedrigen und hohen Transistorströmen). Ferner wird allen Temporärspeicherelementen im Mikroprozessorspeicher wie in Tabelle 8 wiedergegeben der Wert 0 zugewiesen, außer für Pt(gegenwärtige Zeit), die immer die aktuelle Zeit registriert aus einer Echtzeituhr oder der Zeitbasis des Mikroprozessors enthält. Wenn die Antwort auf die Frage 58 "nein" ist, was bedeutet, dass kein geeignetes induktionserwärmbares Objekt auf der Kochmulde ist, kehrt das Programm zu Schritt 56 zurück. Wenn die Antwort in Schritt 58 "ja" ist, geht das Programm zu Schritt 60 über, bei dem das RFID-Leseschreibgerät ein Signal sendet, um nach einer Antwort von einem kompatiblen RFID-Etikett zu suchen. Im folgenden Schritt 62 wird eine Feststellung getroffen, ob das RFID-Leseschreibgerät einen gültigen COB-Code von einem RFID-Etikett empfängt. Wenn die Antwort auf diese Frage "nein" ist (was passieren kann, wenn zum Beispiel eine Gusseisenplatte ohne ein RFID-Etikett auf der Kochmulde platziert ist), kehrt das Programm zu Schritt 56 zurück und die Kochmulde bleibt im Standby-Modus. Daher wird niemals ein unerwünschtes Objekt in einem signifikanten Umfang erwärmt.
Wenn ein gültiger COB-Code empfangen wird, ist die Antwort in Schritt 62 "ja" und das Programm geht zu Schritt 64 über, woraufhin das Leseschreibgerät den richtigen COB-Code zu dem Mikroprozessor der Kochmulde sendet; dies führt den Sofware-Algorithmus zu dem richtigen HA(COB), in diesem Fall HA(Heizplatte). Während der Ausführung von HA(Heizplatte) fährt die Kochmulde in Schritt 66 fort, periodisch die Lastimpedanz zu messen und sicherzustellen, dass sie innerhalb von Grenzen liegt, wie in Schritt 68 dargestellt. Solange der Wert von I_Transistor innerhalb der Grenzen liegt, laufen die Schritte des Algorithmus von HA(Heizplatte) ordnungsgemäß fort. Wenn jedoch der Wert von I_Transistor außerhalb dieser Grenzen liegt (was passieren würde, wenn die Heizplatte von der Kochmulde entfernt wird), wird der Algorithmus HA(Heizplatte) verlassen und der übergeordnete Algorithmus aus 7 wird zu Schritt 56 zurückkehren, in dem die Kochmulde im Standby-Modus ist.
Es wird nun die Aufmerksamkeit auf 8 gerichtet, die die wichtigen Algorithmenbefehle für HA(COB) illustriert, und insbesondere HA(Heizplatte). In dieser Diskussion wird angenommen, dass Schritt 64 aus 7 den Algorithmus aus 8 eingeleitet hat und dass ferner eine neue Heizplatte mit Raumtemperatur auf die Erwärmungsvorrichtung platziert ist und dort über zwei tatsächliche Leistungsschritte 11 hinaus verbleibt. Daher haben, wenn das Leseschreibgerät das RFID-Etikett an der Heizplatte abfragt, in Schritt 70, LKPS und t(LKPS) die Werte null und die Temporärspeicherplätze entsprechend LKPS und t(LKPS) innerhalb von HA(Heizplatte) erhalten Nullwerte. Als nächstes wird in Schritt 72 der Wert I_Transistor gemessen und in dem Temporärspeicherplatz von I_{Transistor max real} von HA(Heizplatte) gespeichert (zu diesem Zeitpunkt ist die Kochmulde noch im Standby-Modus). Unter Verwendung der in Tabelle 3 beschriebenen Formeln werden die CPL Werte für die Erwärmungsoperation berechnet, Schritt 74. Wenn der Benutzer die Heizplatte in ihrer richtigen Stellung auf der Kochmulde platziert hat, sollten diese CPL Werte näherungsweise gleich ihren entsprechenden IPL Werten sein. Bei Schritt 76 wird n ein Wert von 3600 zugewiesen, da LKPS gleich null ist. In Schritt 78 wird der Wert von ELCLT als viel größer als 3600 berechnet und in dem Temporärspeicher gespeichert. Als nächstes wird in Schritt 80 EPT als gleich T(0) oder 72°F berechnet. Dieser Wert von EPT wird auch in dem Temporärspeicher gespeichert. In Schritt 82 folgt, unter Verwendung dieses gespeicherten EPT Wertes, der Mikroprozessor den in Tabelle 7 angegebenen Befehlen und startet die Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten beim tatsächlichen Leistungsschritt 1 wie in Tabelle 4 beschrieben.
In Schritt 84 wird die Kochmulde angewiesen, alle verbleibenden tatsächlichen Leistungsschritte abzuschließen (1–10 und die beiden Schritte 11). Am Ende von jedem tatsächlichen Leistungsschritt überträgt das RFID-Leseschreibgerät die Werte von dem gerade abgeschlossenen LKPS (bis zum Wert 10). Zum Beispiel überträgt das RFID-Leseschreibgerät am Ende des tatsächlichen Leistungsschrittes 1 während des Zeitintervalls Δt_übertragen den Wert 1 als LKPS, und das RFID-Etikett speichert diesen Wert in dem LKPS zugeordneten Speicherplatz. Gleichzeitig überträgt das RFID-Leseschreibgerät die Übertragungszeit, vorzugsweise in UTC-Format. Diese Information wird in dem Speicherplatz des RFID-Etiketts gespeichert, der für t(LKPS) vorgesehen ist. Am Ende jedes aufeinanderfolgenden tatsächlichen Leistungsschritts erhalten die für LKPS und t(LKPS) reservierten Speicherplätze in dem RFID-Etikett zwei neue Werte.
Es ist auch ersichtlich, dass in Schritt 84 die Frage des Schritts 68 (7) wiederholt wird, um sicherzustellen, dass I_Transistor zwischen I₁ und I₂ liegt; solange dies der Fall ist fährt Schritt 84 fort und die verbleibende tatsächlichen Leistungsschritte werden ausgeführt. Wenn jedoch die Antwort auf die Frage des Schrittes 68 "nein" ist, werden die Temporärspeicherwerte auf Null gesetzt (Schritt 86) und das Programm kehrt zum Standby-Modus (d.h. der Inverter ist aus, außer für Testpulse) des Schrittes 56 in 7.
In diesem Szenario wird die Heizplatte nicht von der Kochmulde entfernt, bis sie zwei volle Anwendungen des tatsächlichen Leistungsschrittes 11 abgeschlossen hat, und daher wird die Platte ihre gewünschte Regeltemperatur von 250°F ± 20°F erreicht haben. Nach dem Entfernen hat das RFID-Etikett der Platte die folgenden Informationen in seinem Speicher gespeichert: LKPS = 10, t(LKPS) = die Zeit, bei der die zweite Anwendung des tatsächlichen Leistungsschrittes 11 abgeschlossen wurde, COB = Heizplatte. Insofern 1 der höchste zulässige Wert von LKPS 10 ist, während der Speicher des RFID-Etiketts mit t(LKPS) aktualisiert ist, um die Zeit der letzten Anwendung eines tatsächlichen Leistungsschrittes 11 wiederzugeben, ist die Heizplatte mit Informationen ausgerüstet, die ihre vergangene Betriebshistorie betrifft.
Es wird als nächstes angenommen, dass die Heizplatte einem Kunden serviert wird, danach abgewaschen, und ins Regal gestellt wird und nach einer Zeit von 60 Minuten dann wieder auf die Kochmulde gestellt wird, aber nach 6 Sekunden wieder entfernt wird. Wie oben bemerkt hat der RFID-Etikettenspeicher der Platte einen Wert von 10 für LKPS und einen Wert von t(LKPS), der dem Ende der Anwendung des zweiten tatsächlichen Leistungsschrittes 11 eine Stunde vor der Zeit entspricht, zu der das RFID-Leseschreibgerät das RFID-Etikett in Schritt 70 in 8 abfragt.
Daher halten die Speicherplätze des Temporärspeichers, die LKPS und t(LKPS) innerhalb von HA(Heizplatte) entsprechen und die für den Mikroprozessor der Kochmulde zugänglich sind, diese Werte 10 und den Wert von t(LKPS) wie gerade beschrieben. Als nächstes wird bei Schritt 72, zur Zeit des nächsten Testpulses des Magnetfelds von der Kochmulde (zu dieser Zeit ist die Kochmulde noch in ihrem Standby-Betriebsmodus), der Wert von I_Transistor gemessen und in dem Temporärspeicherplatz von I_{Transistor max real} in HA(Heizplatte) gespeichert. Unter Anwendung der Formeln aus Tabelle 3 werden die CPL Werte für diese Erwärmungsoperation bei Schritt 74 berechnet. Sollte der Benutzer die Heizplatte in ihrer richtigen Position auf der Kochmulde platziert haben, sollten diese CPL Werte beinahe gleich ihren entsprechenden IPL Werten sein. Bei Schritt 76 wird n der Wert Null zugewiesen, da LKPS gleich 10 ist. Bei Schritt 78 wird der Wert von ELCLT zu 3600 Sekunden berechnet und wird im Temporärspeicher gespeichert. Mithin wird bei Schritt 80 der Wert von EPT (über die Befehle aus Tabelle 6) als gleich T(0) oder 72°F berechnet. Der Wert von EPT wird im Temporärspeicher gespeichert. Unter Verwendung des gespeicherten Wertes von EPT folgt der Mikroprozessor der Kochmulde den in Tabelle 7 beschriebenen Befehlen und startet die Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten, wie in Tabelle 4 beschrieben, beim tatsächlichen Leistungsschritt 1.
Schritt 84 weist die Kochmulde an, alle verbleibenden tatsächlichen Leistungsschritte (1–10 und die beiden Schritte 11) abzuschließen. Am Ende jedes tatsächlichen Leistungsschrittes überträgt das RFID-Leseschreibgerät den Wert von LKPS, der gerade abgeschlossen ist (der aber den Wert 10 nicht übersteigen darf). Zum Beispiel überträgt am Ende des tatsächlichen Leistungsschrittes 4 während des Zeitintervalls Δt_übertragen das RFID-Leseschreibgerät den Wert 4 als LKPS, und das RFID-Etikett speichert den Wert in seinem LKPS zugewiesenen Speicherplatz. Gleichzeitig überträgt das RFID-Leseschreibgerät auch die Tageszeit der Übertragung. Diese Information wird in dem Speicherplatz des RFID-Etiketts gespeichert, der für t(LKPS) reserviert ist. Am Ende von jedem aufeinanderfolgenden tatsächlichen Leistungsschritt erhält der Speicher des RFID-Etiketts zwei neue Werte für LKPS (bis zum Wert 10) und t (LKPS).
Im Hinblick auf die Tatsache, dass die Heizplatte nach 6 Sekunden von der Kochmulde entfernt wird, wird sie gerade die Anwendung des tatsächlichen Leistungsschrittes 3 abgeschlossen haben. Daher wird sie eine Temperatur von etwa T(3) erreicht haben. Ferner hat dann das RFID-Etikett die folgenden Informationen in seine Speicher gespeichert, wenn die Platte von der Kochmulde entfernt wird: LKPS = 3, t(LKPS) = Zeit, zu der die Anwendung des tatsächlichen Leistungsschrittes 3 gerade abgeschlossen war, COB = Heizplatte. Daher ist die Heizplatte mit Informationen ausgerüstet, die ihre vergangene Betriebshisto rie betreffen, und ist breit, wieder auf die Erwärmungsvorrichtung gesetzt zu werden.
Wenn als nächstes angenommen wird, dass die Heizplatte mit ungefähr der Temperatur T(3) unmittelbar wieder auf die Kochmulde gestellt wird, dann hat die Heizplatte den Wert 3 für LKPS und einen Wert von t(LKPS), der dem Ende der Anwendung des dritten tatsächlichen Leistungsschrittes 3 entspricht. Angenommen, dass der Wert von t(LKPS) zu der des Mikroprozessors passt, sobald die Heizplatte wieder auf die Kochmulde gestellt wird, dann empfangen bei Schritt 70 die Speicherplätze entsprechend LKPS und t(LKPS) innerhalb von HA(Heizplatte), die dem Mikroprozessor der Kochmulde zugänglich sind, diesen Wert 3 und den Wert von T(3) wie gerade beschrieben. Als nächstes wird bei Schritt 72, zur Zeit des nächsten Testpulses des Magnetfeldes von der Kochmulde (zu dieser Zeit ist die Kochmulde immer noch in ihrem Standby-Betriebsmodus), der Wert von I_Transistor gemessen und an dem Platz von I_{Transistor max real} im Temporärspeicher in HA(Heizplatte) gespeichert. Unter Anwendung der Formeln aus Tabelle 3 werden die CPL Werte für diese Erwärmungsoperation in Schritt 74 berechnet. Falls der Benutzer die Heizplatte in ihrer richtigen Position auf die Kochmulde gestellt hat, sollten diese Wert von CPL näherungsweise gleich den entsprechenden IPL Werten sein. Bei Schritt 76 wird n der Wert 2100 zugewiesen, da LKPS gleich 3 ist. Bei Schritt 78 wird der Wert von ELCLT als gleich 1 Sekunde oder dergleichen berechnet und wird im Temporärspeicher gespeichert. Daher wird bei Befehlsschritt 80 der Wert von EPT (über die Befehle aus Tabelle 6) als eine Temperatur geringfügig unterhalb von T(3), aber größer als T(2) berechnet. Dieser Wert von EPT wird im Temporärspeicher gespeichert. Unter Verwendung des gespeicherten Wertes von EPT folgt der Mikroprozessor der Kochmulde den in Tabelle 7 beschriebenen Befehlen und startet die Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten, wie in Tabelle 4 beschrieben, bei dem tatsächlichen Leistungsschritt 4.
Bei Schritt 84 wird die Kochmulde angewiesen, alle verbleibenden tatsächlichen Leistungsschritte abzuschließen (Schritt 4 bis 10 und die Schritte 11). Am Ende jedes tatsächlichen Leistungsschrittes überträgt das Leseschreibgerät die Werte von LKPS, der gerade abgeschlossen ist (bis es den Wert 10 erreicht). Beispielsweise am Ende des tatsächlichen Leistungsschrittes 4 überträgt das RFID-Leseschreibgerät während des Zeitintervalls Δt_übertragen den Wert 4 als LKPS und das RFID-Etikett speichert diesen Wert in seinem LKPS zugewiesenen Speicherplatz. Gleichzeitig überträgt das RFID-Leseschreibgerät auch die Tageszeit der Übertragung. Diese Information wird in dem Speicherplatz des RFID-Etiketts gespeichert, der für t(LKPS) reserviert ist. Am Ende jedes erfolgreichen tatsächlichen Leistungsschrittes empfängt der RFID-Etikettenspeicher zwei neue Werte für LKPS (der 10 nicht übersteigen darf) und t(LKPS).
In diesem Szenario hält die Kochmulde die Heizplatte unbegrenzt auf etwa 250°F. Der Wert von LKPS in dem RFID-Speicher bleibt 10 und der Wert von t(LKPS) wird kontinuierlich am Ende jedes tatsächlichen Leistungsschrittes 11 aktualisiert.
Wie zuvor beschrieben kann die in 1 dargestellte Servier-Heizplatte 22 als zusätzliches Merkmal einen Thermoschalter 52 aufweisen. Außerdem illustrieren 9 und 10 RFID-Etiketten mit einem beziehungsweise zwei Thermoschaltern. Im Fall der Ausführungsform aus 1 ist der Thermoschalter 52 vorzugsweise in Kontakt mit der Unterseite der Gusseisenplatte 46.
Der Zweck eines Thermoschalters besteht in diesem Zusammenhang darin, die Übertragung von Daten von dem Etikett in irgendeiner Weise bei einer spezifischen Temperatur zu ändern, wobei der Thermoschalter aktiviert wird, so dass das RFID-Lesegerät, nachdem der Thermoschalter aktiviert ist, andere Informationen von dem Etikett empfängt als vor der Aktivierung empfangen wurden. Im Wesentlichen wird die Kombination von einem oder mehreren Thermoschaltern und einem RFID-Etikett selbst ein Schalter, der ein Radiofrequenzantwortsignal zu dem RFID-Leseschreibgerät übertragen kann, wodurch das RFID-Leseschreibgerät weiß, dass der Schaltvorgang aufgetreten ist. Jedoch ist dieser neue Kombinationschalter "intelligent", weil er auch alle digitalen Informationen, wie sie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, speichern kann, wobei diese Informationen von dem RFID-Leseschreibgerät gelesen und aktualisiert werden können.
Wendet man sich nun 9 zu, so ist eine Kombination 88 von RFID-Etikett und Thermoschalter illustriert. In diesem Fall das RFID-Etikett 90 ein Gemplus ARIO 40-SL Stamp, das auf einer Epoxybasis 92 mit einer darauf eingravierten Kupferantenne 94 hergestellt ist. Die Antenne 94 ist mit einer integrierten Schaltung verbunden (die in 9 aufgrund der Tatsache, dass sie auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Etiketts liegt, nicht gezeigt ist). Die Kupferantenne 94 endet bei zwei "Endplatten" 96 und 98, die rechteckige Kupferstücke mit weit größere Abmessungen als die übrigen Antennenleitungen sind. Diese ARIO 40-SL Stamp Architektur, die die gleiche wie die des ARIO 40-SM Moduls und des kleineren ARIO 40-SMD ist, nach dem Anschluss eines Thermoschalters zu einer einfachen Aufgabe. Jedoch ist jedes RFID-Etikett geeignet, um einen Aufbau gemäß der Erfindung zu machen, weil alle solchen Etiketten sowohl eine Antenne als auch eine integrierte Schaltung umfassen.
Die andere Komponente der Kombination aus RFID-Etikett/Thermoschalter oder "intelligenter Schalter" ist der Thermoschalter 100 selbst. Jeder herkömmliche Schalter, der bei einer vorgegebenen oder variablen Temperatur von offenen Kontakten zu geschlossenen oder von geschlossenen Kontakten zu offenen übergeht, ist geeignet. Geeignete Schalter haben die folgenden Eigenschaften: Geringe Größe, Formbarkeit, hohe Betriebstemperatur, Fähigkeit, in Magnetfeldern zu arbeiten, kleine Toleranz der vorgegebenen Schalttemperatur und kleine Differenz. Ein Thermoschalter, der bei Fabrikation eingestellt ist, um bei einer Temperatur von 150°F mit einer Toleranz von ±5°F von offenen Kontakten zu geschlossenen überzugehen, wird irgendwo zwischen 145°F und 155°F zu geschlossenen Kontakten übergehen. Nachdem der Schalter geschlossen ist, bleibt er jedoch für eine endliche Zeit bei geschlossenen Kontakten und daher auch über eine endlichen Temperaturbereich, bis er wieder auf eine Temperatur abkühlt, bei der der Schalter wieder öffnet. Der endliche Temperaturbereich wird als Differenz bezeichnet. Beispielsweise öffnet sich ein perfekter 150°F Schalter (normalerweise offen) wie oben beschrieben mit einer Differenz von 40°F ± 20°F nicht eher als bei 130°F und könnte sogar bis 90°F abkühlen, bevor er wieder öffnet.
Der bevorzugte Thermoschalter 100 zur Verwendung in dieser Erfindung ist ein Miniatur-Bimetall-Thermostat, der gelegentlich auch als Thermosicherung bezeichnet wird. Diese werden gewöhnlich für Steuerzwecke oder zu Zwecken der Temperaturgrenzung eingesetzt. Sie sind in zwei Konfigurationen erhältlich: 1) (normalerweise offen) Schließen bei Anstieg, oder 2) (normalerweise geschlossen) Öffnen bei Anstieg. Das bevorzugte Schaltermodell für diese Erfindung ist der Miniatur-Bimetall-Thermostat der 5003 Serie, der von Airpax^® Thermal Sensing Products hergestellt wird. Dieser Thermostat hat eine Differenz von 15°F für die Schalttemperaturbereiche, die für die vorliegende Erfindung von Interesse sind. Andere geeignete Thermoschalter umfassen die Thermostaten der Klixon^® Reihe mit Bimetall-Schnappwirkung, die von Texas Instruments hergestellt werden, der Airpax-Serie 6600 Miniatur-Bimetall-Thermostat mit Schnappwirkung und die Bimetall-Thermosicherungen der OP6 und UP7 Serie die von UCHIYA hergestellt und von Selco Products Company aus Kalifornien vertrieben werden. Diese zuletzt genannten Schalter haben typischerweise eine Differenz von 50°F, obwohl sie kleiner als die der 5003 Serie sind.
Es wurde experimentell gefunden, dass das einfachste Verfahren, ein RFID-Etikett in einen intelligenten Radiofrequenzschalter oder eine intelligente Radiofrequenzkombination umzuwandeln, darin besteht, jedes Ende des Thermoschalters mit einem entsprechenden Ende der Antenne an Endplatten 96 und 98 zu verbinden. Eine einfache Lötverbindung ist ausreichend. Natürlich kann diese Verbindung durch den Benutzer nach der Herstellung geschaffen werden oder durch den Hersteller des RFID-Etiketts.
Wenn ein einzelner Thermoschalter 100 in dieser Weise eingeschlossen wird, sollte es ein (normalerweise offener) Schalter sein, der sich bei Anstieg schließt. Dies erlaubt es dem RFID-Etikett bei Temperaturen unterhalb der Schalttemperatur (im Folgenden als TS1 bezeichnet) normal mit dem RFID-Lesegerät zu kommunizieren, da die Antenne 94 ihre ursprünglichen Impedanzeigenschaften behält. Bei Temperaturen oberhalb von TS1 ist der Schalter 100 geschlossen. Dadurch wird die Antenne 94 kurzgeschlossen, was ihre Impedanzeigenschaften verändert und verhindert, dass sie mit dem RFID-Leseschreibgerät kommuniziert. Während des "Differenz"-Temperaturbereichs, der während des Abkühlens für einen Bimetall-Thermostat vorliegt (zum Beispiel 15°F unterhalb TS1 für ein Thermostat der Serie Airpax 5003), ist die RFID-Antenne 94, die wie in 9 dargestellt gestaltet ist, nicht in der Lage, mit dem RFID-Leseschreibgerät zu kommunizieren. Für einen Thermoschalter mit einer kleinen Differenz schadet dies der Genauigkeit und Präzision der alternativen Temperaturregelverfahren wie unten beschrieben nicht wesentlich. Für Thermoschalter mit höherer Differenz ist der viel größere Temperaturbereich, in dem die Antenne "stumm" ist, ein Nachteil.
10 zeigt eine Kombination 102 von RFID-Etikett/Thermoschalter, die das Problem der "Stummheit" überwindet, das durch einen einzelnen Bimetallschalter mit einer großen Differenz verursacht werden kann. Die Kombination 102 umfasst ein identisches RFID-Etikett 90 mit einer Basis 92, einer Antenne 94 und Platten 96, 98. Jedoch sind in diesem Fall zwei in Reihe verbundene Thermoschalter 104, 106 wie dargestellt mit den Endplatten verbunden. Der Schalter 106 ist ein normalerweise offener, bei Anstieg schließender Schalter, während der andere Schalter 104 ein normalerweise geschlossener, bei Anstieg sich öffnender Schalter ist. Der Schalter 106 sollte eine Schalttemperatur TS1 haben, die niedriger als die Schalttemperatur TS2 des normalerweise geschlossenen Schalters 104 ist. Während des Erwärmens, bevor TS1 erreicht wird, kann daher das RFID-Etikett normal mit dem RFID-Lesegerät kommunizieren. Zwischen TS1 und TS2 kann das RFID-Etikett nicht mit dem RFID-Lesegerät kommunizieren. Oberhalb von TS2 ist die Kommunikation wieder normal. Während des Abkühlens ist der "stumme" Temperaturbereich nicht größer als die Differenz eines einzelnen Bimetall-Thermostaten, aber ist nun die Temperaturdifferenz zwischen TS1 und TS2. Dieses Temperaturintervall kann durch den Konstrukteur klein gewählt werden, wenn der Wert von TS2 als die Regeltemperatur gewählt wird. Es kann jedoch auch ein großes Temperaturintervall zwischen TS1 und TS2 gewählt und dazu verwendet werden, um nicht-ideale Kühllasten zu kompensieren, wenn TS1 als eine Kalibrationstemperatur und nicht als die Regeltemperatur gewählt wird.
Ungeachtet der Tatsache, dass der einfachste Weg, einen oder mehrere Thermoschalter an das RFID-Etikett anzuschließen, um so einen "intelligenten" Schalter oder Verbund zu schaffen, darin besteht, ihn so anzuschließen, um die Antenne kurzzu schließen, ist es auch möglich, einen oder mehrere Thermoschalter mit dem RFID-Etikett so zu verbinden, um nur den EEPROM-Abschnitt des Etiketts kurzzuschließen. Bei dieser Anschlussweise hat das RFID-Etikett volle Kommunikationsfähigkeit mit dem RFID-Leseschreibgerät, d.h. die Fähigkeit, zu lesen und zu schreiben, unterhalb der Schalttemperatur TS1 (oder oberhalb von TS2 für die Doppelschalter-Konfiguration). Oberhalb von TS1 (oder zwischen TS1 und TS2 für die Doppelschalter-Konfiguration) würde sich das Etikett jedoch als reines Leseetikett verhalten. Das RFID-Leseschreibgerät und daher die Induktionserwärmungsvorrichtung der Erfindung wäre dazu in der Lage, zu allen Zeiten, zu denen sich das Etikett in dem Feld des Leseschreibgeräts befindet, Informationen von dem Objekt zu lesen wie etwa seine COB. Es können auch andere Verbindungsverfahren angewendet werden. Unabhängig von den Maßnahmen oder dem Ort der Verbindung der(des) Thermoschalter(s), ist das RFID-Leseschreibgerät in der Lage, einen Unterschied zwischen einem Etikett, dessen Schalter in einem Zustand gegenüber einem anderen sind, zu erfassen.
In der folgenden Diskussion wird die Verwendung einer Kombination 88 wie in 9 gezeigt, oder eines Doppelschalter-Kombination 102, wie in 10 dargestellt, erläutert. Die Kombination von RFID-Etikett/Thermoschalter erscheint, während ihres "geänderten" Zustands (wenn einer oder mehr Thermoschalter die RFID-Antenne wie in 9 und 10 kurzschließt), dem RFID-Leseschreibgerät als wenn kein Etikett in dem Feld vorhanden wäre, aber erscheint ansonsten als ein normales Lese/Schreib-RFID-Etikett. Während des "geänderten Zustands" der Kombination aus RFID-Etikett/Thermoschalter sind keine Kommunikationen zwischen dem Etikett und dem Lesegerät möglich. Jedoch funktionieren die unten beschriebenen alternativen Verfahren für andere Kombinationsstrukturen von RFID-Etikett/Thermoschalter, bei denen das RFID-Etikett ebenfalls während eines geänderten Zustands noch kommunikationsfähig ist.
Temperaturregelung unter Einsatz von Informationen, die von einem RFID-Etikett übertragen werden, das mit einem oder mehreren Thermoschaltern verbunden ist, wobei der oder die Thermoschalter die Regeltemperatur definieren
Es wird zunächst die in 1 gezeigte Vorrichtung betrachtet, wobei das Serviergeschirr 22 einen einzelnen Thermoschalter 52 hat, wobei eine beispielhafte Schalttemperatur des Schalters 52 (TS1) gleich T(10) ausgewählt ist, nämlich die in 5 gezeigte vorprogrammierte Regeltemperatur. Der übergeordnete Software-Algorithmus aus 7 erlaubt die Verwendung einer solchen Konstruktion ohne Änderung. Jedoch werden Veränderungen in der Software HA(COB), in diesem Fall HA(Heizplatte), vorgenommen. Daher werden beim Hochfahren der Induktionserwärmungsvorrichtung alle Schritte aus 7 wie zuvor beschrieben durchlaufen. Es ist nur innerhalb von Schritt 66, wo HA(COB) ausgeführt wird, dass der Mikroprozessor einem anderen Algorithmus folgt.
Der Objektklasse-Code (COB) auf dem RFID-Etikett, das mit einem Thermoschalter versehen ist, leitet den Mikroprozessor der Induktionserwärmungsvorrichtung dazu an, den Algorithmus HA(COB mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) zu folgen, der schematisch in 11 gezeigt ist. Dieses Flussdiagramm aus 11 hat nur einen Unterschied zu dem aus 8, nämlich in Schritt 84a. Der Unterschied ist einfach folgender: Wenn, während einer während der letzten 0,15 Sekunden eines Leistungsschrittes gemachten Schreiblese-Operation ein RFID-Etikett in "geänderten Zustand" detektiert wird, kehrt das Programm durch die Schritte 86 und 56 für eine Zeitperiode gleich (0,5) (MXDT) zu dem Standby-Betriebsmodus zurück, woraufhin das Programm dann zu dem tatsächlichen Leistungsschritt 11 fortschreitet.
Um diesen Unterschied klarzumachen, sei angenommen, dass die Heizplatte mit der angebrachten Kombination aus RFID-Etikett/Thermoschalter (dessen Schalttemperatur TS1 mit T(10) zusammenfällt) auf die Induktionserwärmungsvorrichtung 20 gestellt wird. Es wird angenommen, dass das RFID-Etikett neu ist. Mit Bezug auf 7 wird der Mikroprozessor der Kochmulde beginnen, HA(Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) bei Schritt 66 einzuleiten. Mit Bezug auf 11 hat die Heizplatte die Werte 0 für LKPS und t(LKPS), wenn das RFID-Leseschreibgerät das RFID-Etikett in Schritt 70 abfragt. Daher erhalten die Temporärspeicherplätze, die LKPS und t(LKPS) innerhalb von HA(Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) entsprechen und die dem Mikroprozessor der Kochmulde zugänglich sind, die Werte 0. Als nächstes, zu dem Zeitpunkt des nächsten Testpulses des Magnetfeldes von der Kochmulde (zu dieser Zeit ist die Kochmulde noch in ihrem Standby-Betriebsmodus), bei Schritt 72, wird der Wert von I_Transistor gemessen und in dem Temporärspeicherplatz von I_{Transistor max real} von HA (Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) gespeichert. Unter Verwendung der Formeln in Tabelle 3 werden die CPL-Werte für diese Erwärmungsoperation berechnet. Wenn der Benutzer die Heizplatte in ihrer richtigen Position auf die Kochmulde gestellt hat, sollten diese Werte von CPL näherungsweise gleich ihren entsprechenden IPL Werten sein. Bei Schritt 76 wird n der Wert 3600 zugewiesen, da LKPS gleich 0 ist. Bei Schritt 78 wird der Wert von ELCLT als wesentlich größer als 3600 berechnet und in dem Temporärspeicher gespeichert. Dann wird bei Schritt 80 der Wert von EPT (über die letzten beiden Zeilen von Tabelle 6) als gleich T(0) oder 72°F berechnet. Dieser Wert von EPT wird im Temporärspeicher gespeichert. Unter Verwendung dieses gespeicherten Wertes von EPT folgt der Mikroprozessor der Kochmulde den in Tabelle 7 beschriebenen Instruktionen und startet die Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten wie in Tabelle 4 beschrieben beim tatsächlichen Leistungsschritt 1.
Bei Schritt 84a (11) wird die Kochmulde angewiesen, alle verbleibenden tatsächlichen Leistungsschritte (Schritt 1 bis 10 und die Schritte 11) abzuschließen. Am Ende jedes tatsächlichen Leistungsschrittes überträgt das Leseschreibgerät den Wert von LKPS, der gerade abgeschlossen ist (bis zu dem Wert 10). Es gibt jedoch einen möglichen Unterschied zwischen dieser Betriebsweise und der zuvor in Verbindung mit 8 beschriebenen. Während die Heizplatte das Ende des tatsächlichen Leistungsschrittes 10 erreicht und versucht die neuen Werte von LKPS und t(LKPS) auf das RFID-Etikett zu schreiben, kann sie herausfinden, dass das RFID-Etikett sich nicht zurückmeldet, da es sich in einem geänderten Zustand befindet. Dies wäre der Fall, wenn der Thermoschalter vor dem Ende des tatsächlichen Leistungsschrittes 10 TS1 erreicht (in dem Fall, dass das Ende des tatsächlichen Leistungsschrittes 10 vor TS1 erreicht wird, würde sich die Kochmulde genauso verhalten, als wenn das RFID-Etikett gar keinen Thermoschalter daran befestigt hätte). Unter der Annahme, dass dies geschieht, wüsste das RFID-Leseschreibgerät dann, das die Heizplatte noch auf der Induktionsvorrichtung ist, weil die Antwort auf die Frage in Schritt 68 noch "ja" ist. Daher wird der Mikroprozessor der Kochmulde den Instruktionen aus Schritt 84a folgen und wird die Kochmulde veranlassen, für eine Zeitperiode gleich (0,5) (MXDT) zum Standby-Modus zurückzukehren. Zu dieser Zeit würde die Kochmulde den tatsächlichen Leistungsschritt 11 anwenden wodurch sie, gemäß Tabelle 4, CPL5 für 2 Sekunden anwenden würde. Während der letzten 0,15 Sekunden von CPL5 würde jedoch das Leseschreibgerät wiederum feststellen, dass das RFID-Etikett in einem geänderten Zustand ist und würde daher die (0,5) (MXDT) Periode wiederholen und die Anwendung des tatsächlichen Leistungsschrittes 11 zum zweiten Mal bewirken.
Da in diesem Fall die Heizplatte nicht von der Kochmulde entfernt wird, bis sie zwei Anwendungen des tatsächlichen Leistungsschrittes 11 abgeschlossen hat, wird sie ihre gewünschte Regeltemperatur von 250°F ± 20°F erreicht haben. Anders als bei dem Verfahren von 8, wird das RFID-Etikett jedoch die folgenden Informationen in seinem Speicher gespeichert haben: LKPS = 9, t(LKPS) = Zeit zu der der tatsächliche Leistungsschritt 9 abgeschlossen war, COB = Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert. Daher ist die Heizplatte mit Informationen ausgerüstet, die ihre vergangene Betriebshistorie betreffen, und ist bereit, wieder auf die Induktionsvorrichtung platziert zu werden.
Als nächstes sei angenommen, dass die Heizplatte zur Kundenbedienung verwendet wird und dann gewaschen und ins Regal gestellt wird, und daraufhin wieder für eine Zeitperiode von 60 Minuten auf der Kochmulde platziert und nach 6 Sekunden entfernt wird. In diesem Fall hat die Heizplatte den Wert 9 für LKPS und einen Wert von t(LKPS), der dem Ende der Anwendung des tatsächlichen Leistungsschrittes 9 entspricht. Dieser Wert von t(LKPS) liegt etwas mehr als eine Stunde vor der Zeit, zu der das RFID-Leseschreibgerät das RFID-Etikett in Schritt 70 abfragt. Daher erhalten die Speicherplätze im Temporärspeicher, die LKPS und t(LKPS) in HA(Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) entsprechen und dem Mikroprozessor der Kochmulde zugänglich sind, diese Werte von 9 und dem Wert von t(LKPS) wie gerade beschrieben. Als nächstes wird bei Schritt 72, zu der Zeit des nächsten Testpulses des Magnetfelds aus der Kochmulde (zu dieser Zeit ist die Kochmulde in ihrem Standby-Betriebsmodus), der Wert von I_Transistor gemessen und in HA (Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) an dem Temporärspeicherplatz von I_{Transistor max real} gespeichert. Unter Anwendung der Formeln aus Tabelle 3 werden die CPL Werte für diese Erwärmungsoperation in Schritt 74 berechnet. Wenn der Benutzer die Heizplatte in ihrer richtigen Position auf die Kochmulde gestellt hat, sollten diese Werte von CPL näherungsweise gleich ihren entsprechenden IPL Werten sein.
Bei Schritt 76 wird n der Wert 120 zugeordnet, da LKPS = 9 ist. Bei Schritt 78 wird der Wert von ELCLT zu 3700 Sekunden berechnet und im Temporärspeicher gespeichert. Mithin wird bei Schritt 80 der Wert von EPT (mittels der Befehle aus Tabelle 6) als gleich T(0) oder 72°F berechnet. Dieser Wert von EPT wird im Temporärspeicher gespeichert. Unter Verwendung dieses gespeicherten Wertes von EPT folgt der Mikroprozessor der Kochmulde den in Tabelle 7 beschriebenen Befehlen und startet die Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten, wie in Tabelle 4 beschrieben, beim tatsächlichen Leistungsschritt 1.
Schritt 84a weist die Kochmulde an, alle verbleibenden tatsächlichen Leistungsschritte (1 bis 10 und die Schritte 11) abzuschließen. Am Ende jedes tatsächlichen Leistungsschrittes überträgt das RFID-Leseschreibgerät den Wert von LKPS, der gerade abgeschlossen ist (der den Wert 10 nicht übersteigt). Zum Beispiel überträgt das RFID-Leseschreibgerät am Ende des tatsächlichen Leistungsschrittes 1, während des Zeitintervalls Δt_Übertragen, den Wert 1 als LKPS und das RFID-Etikett speichert diesen Wert in seinem LKPS zugewiesenen Speicherplatz. Gleichzeitig überträgt das RFID-Leseschreibgerät auch die Tageszeit der Übertragung. Diese Information wird in dem Speicherplatz des RFID-Etiketts gespeichert, der für t(LKPS) reserviert ist. Am Ende von jedem aufeinanderfolgenden tatsächlichen Leistungsschritt erhält der Speicher des RFID-Etiketts zwei neue Werte für LKPS (bis zum Wert 10) und t(LKPS).
Insofern die Heizplatte nach 6 Sekunden von der Kochmulde entfernt wird, hat sie gerade die Anwendung des tatsächlichen Leistungsschrittes 3 abgeschlossen. Daher hat sie eine Temperatur von etwa T(3) erreicht. Ferner hat das RFID-Etikett nun, nach Entfernung von der Kochmulde, die folgenden Informationen in seinem Speicher gespeichert: LKPS = 3, t(LKPS) = Zeit, zu der die Anwendung des tatsächlichen Leistungsschrittes 3 gerade abgeschlossen war, COB = Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert. Daher ist die Heizplatte mit Informationen ausgerüstet, die ihre vergangene Betriebshistorie betreffen, und ist bereit, wieder auf die Erwärmungsvorrichtung gesetzt zu werden.
Als nächstes wird angenommen, das die Heizplatte unmittelbar wieder auf die Kochmulde gestellt wird und dort unbegrenzte Zeit verbleiben kann. Da die Heizplatte gerade die Temperatur von etwa T(3) erreicht hat, hat die Heizplatte den Wert 3 für LKPS und einen Wert t(LKPS), das dem Ende der Anwendung des zweiten tatsächlichen Leistungsschrittes 3 nur Sekunden vor dieser Zeit entspricht. Wenn der Wert von t(LKPS) zu dem des Computers passt, sobald die Heizplatte wieder auf der Kochmulde platziert wird, erhalten die Temporärspeicherplätze, die LKPS und t(LKPS) innerhalb von HA(Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) entsprechen und die den Mikroprozessor der Kochmulde zugänglichen sind, diesen Wert 3 und den Wert T(3) wie gerade beschrieben. Als nächstes wird bei Schritt 72, zur Zeit des nächsten Testpulses des Magnetfeldes von der Kochmulde (zu dieser Zeit ist die Kochmulde immer noch in ihrem Standby-Betriebsmodus), der Wert von I_Transistor gemessen und an dem Platz von I_{Transistor max real} im Temporärspeicher in HA(Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) gespeichert. Unter Anwendung der Formeln aus Tabelle 3 werden die CPL Werte für diese Erwärmungsoperation in Schritt 74 berechnet. Falls der Benutzer die Heizplatte in ihrer richtigen Position auf die Kochmulde ge stellt hat, sollten dieser Werte von CPL näherungsweise gleich den entsprechenden IPL Werten sein. Bei Schritt 76 wird n der Wert 2100 zugeordnet, da LKPS = 3 ist. Bei Schritt 78 wird der Wert von ELCLT als gleich 1 Sekunde oder dergleichen berechnet und wird im Temporärspeicher gespeichert. Daher wird bei Befehlsschritt 80 der Wert von EPT berechnet (über die Befehle aus Tabelle 6) als eine Temperatur geringfügig unterhalb von T(3), aber größer als T(2). Dieser Wert von EPT wird im Temporärspeicher gespeichert. Unter Verwendung des gespeicherten Wertes von ETP folgt der Mikroprozessor der Kochmulde den in Tabelle 7 beschriebenen Befehlen und startet die Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten, wie in Tabelle 4 beschrieben, bei dem tatsächlichen Leistungsschritt 4.
Bei Schritt 84 wird die Kochmulde angewiesen, alle verbleibenden tatsächlichen Leistungsschritte abzuschließen (Schritt 4 bis 10 und die Schritte 11). Am Ende jedes tatsächlichen Leistungsschrittes überträgt das RFID-Leseschreibgerät die Werte von LKPS, der gerade abgeschlossen ist (bis es den Wert 10 erreicht). Beispielsweise überträgt das RFID-Leseschreibgerät am Ende des tatsächlichen Leistungsschrittes 4, während des Zeitintervalls Δt_Übertragen, den Wert 4 als LKPS und das RFID-Etikett speichert diesen Wert in seinem LKPS zugewiesenen Speicherplatz. Gleichzeitig überträgt das RFID-Leseschreibgerät auch die Tageszeit der Übertragung. Diese Information wird in dem Speicherplatz des RFID-Etiketts gespeichert, der für t(LKPS) reserviert ist. Am Ende jedes aufeinanderfolgenden tatsächlichen Leistungsschrittes empfängt der RFID-Etikettenspeicher zwei neue Werte für LKPS (der 10 nicht übersteigen darf) und t(LKPS).
Es ist wahrscheinlich, dass alle tatsächlichen Leistungsschritte bis zur Nummer 11 abgeschlossen werden. Es ist auch wahrscheinlich, dass der Thermoschalter das RFID-Etikett nicht dazu veranlasst, in einen geänderten Zustand einzutreten. Da her wird die bevorzugte Verfahrenssequenz von Aktivierungen des Leistungsschrittes 11 exakt wie Tabelle 4 gezeigt befolgt. Die Kochmulde wird die Heizplatte bei 250°F ohne Zeitbegrenzung halten. Der Wert von LKPS im Speicher des RFID-Etiketts wird 10 bleiben und der Wert von t(LKPS) wird kontinuierlich am Ende von jeden tatsächlichen Leistungsschritt 11 aktualisiert.
Als nächstes sei angenommen, dass die Heizplatte von der Kochmulde entfernt, gewaschen und in einem Ofen auf 150°F erwärmt wird und dann zurück auf die Kochmulde nach einer Zeitperiode von 60 Minuten gestellt und dort für unbegrenzte Zeit belassen wird.
In diesem Fall kommt das durch den Thermoschalter hinzugefügte Sicherungsmerkmal in Spiel. Die Heizplatte hat einen Wert von 10 für LKPS und einen Wert von t(LKPS), der dem letzten tatsächlichen Leistungsschritt 11 entspricht. Der Wert von t(LKPS) wird etwa 1 Stunde vor der Zeit liegen, zu der das RFID-Leseschreibgerät das RFID-Etikett in Schritt 70 abfragt. Daher erhalten die Speicherplätze im Temporärspeicher, die LKPS und t(LKPS) in HA(Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) entsprechen und dem Mikroprozessor der Kochmulde zugänglich sind, den Wert 10 und den Wert von t(LKPS), der gerade beschrieben wurde. Als nächstes wird bei Schritt 72, zur Zeit des nächsten Testpulses des Magnetfeldes von der Kochmulde (zu dieser Zeit ist die Kochmulde immer noch in ihrem Standby-Betriebsmodus), der Wert von I_Transistor gemessen und an dem Speicherplatz I_{Transistor max real} des Temporärspeichers in HA(Heizplatte mit einem Thermoschalter, der die Regeltemperatur definiert) gespeichert. Unter Anwendung der Formeln aus Tabelle 3 werden die CPL Werte für diese Erwärmungsoperation bei Schritt 74 berechnet. Falls der Benutzer die Heizplatte in ihrer richtigen Position auf die Kochmulde gestellt hat, sollten diese Werte von CPL näherungsweise gleich den entsprechenden IPL Werten sein. Bei Schritt 76 wird n der Wert 0 zugeordnet, da LKPS gleich 10 ist. Bei Schritt 78 wird der Wert von ELCLT als gleich 3600 Sekunden berechnet und wird im Temporärspeicher gespeichert. Daher wird bei Schritt 80 der Wert von EPT (über die Befehle aus Tabelle 6) als gleich T(0) oder 72°F berechnet. Dieser Wert von EPT wird im Temporärspeicher gespeichert.
Wegen der nicht autorisierten Erwärmung der Heizplatte in einem Ofen auf eine Temperatur von 150°F ist dieser Wert von EPT nicht korrekt. Gleichwohl wird den in Tabelle 7 aufgeführten Befehlen gefolgt. Daher folgt der Mikroprozessor der Kochmulde, unter Verwendung dieses gespeicherten Wertes von EPT, den in Tabelle 7 beschriebenen Befehlen und beginnt die Sequenz von tatsächlichen Leistungsschritten, wie in Tabelle 4 beschrieben, bei dem tatsächlichen Leistungsschritt 1.
Schritt 84a weist die Kochmulde an, alle verbleibenden tatsächlichen Leistungsschritte (1 bis 10 und die Schritte 11) abzuschließen. Jedoch wird der Thermoschalter TS1 deutlich vor dem tatsächlichen Leistungsschritt 10 erreichen. Daher wird während der letzten 0,15 Sekunden irgendeines tatsächlichen Leistungsschrittes das RFID-Etikett keine Rückmeldung zu dem RFID-Lesegerät geben, da es sich in einem geänderten Zustand befindet. Das RFID-Lesegerät weiß, dass sich die Heizplatte noch auf der Kochmulde befindet, da die Antwort in Schritt 68 noch "ja" ist. Daher wird der Mikroprozessor der Kochmulde den Befehlen von Schritt 84 folgen und die Kochmulde dazu veranlassen, in den Standby-Modus für eine Zeitperiode gleich (0,5) (MXDT) zurückzukehren. Gleichzeitig wird die Kochmulde den tatsächlichen Leistungsschritt 11 anwenden, wobei, gemäß Tabelle 4, sie CPL5 für 2 Sekunden anwenden würde. Während der letzten 0,1 Sekunden von CPL5 würde das Lesegerät jedoch wieder feststellen, dass das RFID-Etikett in einem geänderten Zustand ist und würde daher die Periode (0,5) (MXDT) und die An wendung des tatsächlichen Leistungsschrittes 11 für ein zweites Mal wiederholen.
Es ist ersichtlich, dass der an dem RFID-Etikett angebrachte Thermoschalter eine Überhitzung der Heizplatte verhindert, falls die Heizplatte unbeabsichtigt durch ein anderes Gerät als die Induktionserwärmungsvorrichtung dieser Erfindung erwärmt worden ist, bevor sie auf diese Induktionserwärmungsvorrichtung gestellt wird. Es sollte ersichtlich sein, dass ein RFID-Etikett mit zwei Thermoschaltern, wie in 10 gezeigt, mit nur geringfügigen Modifikationen verwendet werden könnte, um die gleichen Ziele zu erreichen. Der geänderte Zustand des RFID-Etiketts mit zwei Thermoschaltern, wenn er durch das RFID-Lesegerät erfasst wird, würde dazu verwendet, um die Regeltemperatur zu definieren. Daher wäre die Regeltemperatur eine Temperatur zwischen TS1 und TS2.
Im Detail ist das folgende ein anderes Temperaturregelschema, das eine Zusammenstellung aus RFID-Etikett mit zwei Schaltern, wie in 10 gezeigt, verwendet. Dieses Schema erreicht zwei Ziele: 1) es misst eine Zwischentemperatur eines Objektes während des Erwärmens, um dem Erwärmungsalgorithmus zu dem richtigen Erwärmungsschritt zu leiten, um den Erwärmungsalgorithmus im Wesentlichen "zu kalibrieren", und 2) es misst die Zeit zwischen TS1 und TS2, vergleicht sie mit einer im Speicher gespeicherten Idealzeit und passt demgemäß die verbleibenden CPL Werte an, um die gewünschte Regeltemperatur genauer zu erreichen.
Das Objekt, dessen Temperatur zu regeln ist, muss ein daran angebrachtes RFID-Etikett mit zwei oder mehr damit verbundenen Thermoschaltern, wie oben beschrieben, haben. Um die folgende Diskussion zu vereinfachen, wird die Heizplatte aus 1 eingesetzt, aber mit einer Zusammenstellung aus RFID-Etikett und Doppelschalter anstelle des einzelnen Thermoschalters 52.
Die Schalttemperatur des Thermoschalters 106 (TS1) wird gleich T(2) gewählt, während die Schalttemperatur des Thermoschalters 104 (TS2) gleich T(4) gewählt wird. Diese beiden Temperaturen liegen innerhalb der Region, in der CPL1, das IPL1 gleich ist, angewendet wird.
Vorzugsweise ist die Induktionserwärmungsvorrichtung 20 dazu in der Lage, automatisch zwischen Objekten ohne Temperatursensoren zu unterscheiden, und daher das bevorzugte Temperaturregelverfahren anzuwenden, und solchen Objekten zu unterscheiden, die Thermoschalter einsetzen, um automatisch die geeignete Temperaturregelmethode zum Einsatz zu bringen.
Mithin erlaubt der übergeordnete Software-Algorithmus aus 7, dass alternative Regelschemata zum Einsatz kommen und demgemäß sind alle Unterschiede mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform nur in HA(COB) selbst zu finden (in Schritt 66 des übergeordneten Algorithmus in 7). Daher werden beim Starten der Induktionserwärmungsvorrichtung alle Schritte aus 7 identisch befolgt. Nur innerhalb von Schritt 66, wo HA(COB) ausgeführt wird, folgt der Mikroprozessor einem anderen Algorithmus. Der Objektklasse-Code (COB) in dem RFID-Etikett, das mit zwei Thermoschaltern verbunden ist, leitet den Mikroprozessor der Induktionserwärmungsvorrichtung dazu an, dem Algorithmus Ha(Heizplatte mit zwei Thermoschaltern, die die Zwischentemperaturen definieren) zu folgen.
In diesem Fall werden drei neue Permanentspeichergrößen zu der Speicherliste des RFID-Etiketts hinzugefügt. Mit Bezug auf Tabelle 9 sind diese Speichergrößen TS1, TS2 und TS1/TS2_Zeit. TS1 ist die Temperatur, bei der der Schalter Nr. 1 schaltet und einen geänderten Übertragungszustand des angeschlossenen RFID-Etiketts bewirkt. TS2 ist die Temperatur, bei der der zweite Thermoschalter Nr. 2 schaltet und das RFID-Etikett dazu veranlasst, von dem geänderten Zustand wieder zurück in den normalen Kommunikationsmodus zu wechseln. TS1/TS2_Zeit ist die Zeit, die für die Heizplatte unter idealen Betriebsbedingungen zwischen TS1 und TS2 vergeht. Diese Größen müssen in dem RFID-Etikettenspeicher gespeichert werden, weil sie spezifisch für die Heizplatte selbst sind und daher für jede individuelle Induktionserwärmungsvorrichtung lesbar sein sollten.
Der Wert von TS2, der in diesem Beispiel gleich T(4) ist, wird als Kalibrationstemperatur verwendet, so dass der Mikroprozessor der Kochmulde den tatsächlichen Leistungsschritt # 5 startet, immer wenn das RFID-Leseschreibgerät feststellt, dass der Thermoschalter # 2 während des Erwärmens aktiviert wird. Sollte zum Beispiel eine brandneue Heizplatte, die versehentlich in einem aufwärmenden Ofen gestellt wurde, um sie auf 135°F zu erwärmen, auf die Induktionserwärmungsvorrichtung gestellt werden, wird HA(Heizplatte mit zwei Thermoschaltern, die die Zwischentemperaturen definieren) die geschätzte vorliegende Temperatur (EPT) als 72°F berechnen und daher den Erwärmungsalgorithmus bei dem tatsächlichen Leistungsschritt # 1 starten. Sobald das RFID-Lesegerät feststellt, dass TS2 aufgetreten ist (bei 190°F), wird der Mikroprozessor der Kochmulde jeden dazwischenliegenden tatsächlichen Leistungsschritt umgehen und automatisch den tatsächlichen Leistungsschritt 5 starten. Dieses Merkmal der alternativen Methode # 2 "kalibriert" daher den Erwärmungsalgorithmus auf die wahren Anfangsbedingungen der Heizplatte.
Um das erste Ziel zu erreichen (Messung einer Zwischentemperatur während des Erwärmens, um so den Erwärmungsalgorithmus zu dem richtigen Erwärmungsschritt gehen zu lassen), ist nur die Fähigkeit notwendig, festzustellen, wenn das RFID-Etikett aus einem geänderten Zustand zu einem normalen Kommunikationszustand übergeht, was bei TS2 geschieht. Um jedoch das zweite Ziel zu erreichen (Messung der Zeit zwischen TS1 und TS2 und Vergleich dieser Zeit mit einer im Speicher gespeicherten idealen Zeit), ist es notwendig, die durch die Echtzeituhr gemessene vergangene Zeit zu bestimmen, die die Heizplatte für den Übergang von TS1 zu TS2 benötigt, sowohl für eine experimentelle Erwärmung unter Idealbedingungen, wobei die vergangene Zeit nachfolgend als TS1/TS2-Zeit definiert ist, als auch für jede tatsächliche Erwärmungsoperation, wobei diese Zeit hiernach als TS1/TS2_Zeit_Real definiert ist.
Es muss ein entsprechender Temporärspeicherplatz vorgesehen werden, der mit TS1/TS2_Zeit_Real bezeichnet ist. Dieser Wert wird von dem Mikroprozessor der Kochmulde während jeder Erwärmungsoperation gemessen und in dem Temporärspeicher in HA(Heizplatte mit zwei Thermoschaltern, die die Zwischentemperaturen definieren) gespeichert. Ferner müssen zwei Temporärspeicherplätze bereitgestellt werden für: TS1_Zeit (die Zeit, gemessen durch die Echtzeituhr, zu der das RFID-Leseschreibgerät zuerst feststellt, dass das RFID-Etikett aus einem normalen Kommunikationszustand in einen geänderten Kommunikationszustand übergeht), und TS2_Zeit (die Zeit, gemessen durch die Echtzeituhr, zu der das RFID-Lesegerät zuerst feststellt, dass das RFID-Etikett aus einem geänderten Kommunikationszustand in einen normalen Kommunikationszustand übergeht). Jeder dieser drei zusätzlichen Temporärspeicherplätze muss für den Mikroprozessor der Kochmulde während einer Erwärmungsoperation zugänglich sein.
Schließlich ist der Mikroprozessor der Kochmulde mit einem Änderungsschritt programmiert, der die Werte von TS1/TS2_Zeit und TS1/TS2_Zeit_Real verwendet, um eine Korrektur der falschen Wärmelast während des Erwärmens zu versuchen. Diese neuen Änderungsschrittbefehle werden in HA(Heizplatte mit zwei Thermoschaltern, die die Zwischentemperaturen definieren) bei einem neuen Schritt 48b angewendet, wobei Schritt 48b mit Schritt 84 aus 8 identisch ist, außer dass die Änderungsschrittbefehle hinzugefügt sind. Diese neuen Änderungsschrittbefehle dienen dazu, die Werte von CPL2, CPL3, CPL4 und CPL5 auf Basis eines Vergleichs des gemessenen Wertes von TS1/TS2_Zeit_Real mit dem Idealwert TS1/TS2_Zeit zu ändern. Es ist zu bemerken, dass die Änderung auf die korrigierten Leistungsstufen 2 bis 5 angewendet wird, da der Erwärmungsalgorithmus bereits die idealen Leistungsstufen vor dem Beginn der Erwärmungsoperation korrigiert hat, wie zuvor in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist. Diese neue Korrektur für CPL2, CPL3, CPL4 und CPL5 wird zu der Zeit durchgeführt, wenn Mikroprozessor der Kochmulde den tatsächlichen Leistungsschritt # 5 einleitet.
Der Zweck dieses neuen Änderungsschrittes besteht darin, die angewendeten Leistungsstufen im Hinblick auf nicht ideale Speiseladungen zu korrigieren, denen man beim Erwärmen begegnet. Zum Beispiel sind bei dem bevorzugten Erwärmungsalgorithmus der Heizplatte die korrigierten Leistungsstufen auf einer Heizplatte ohne Speisen auf ihrer Oberfläche basiert. Sollte die Heizplatte versehentlich mit einer erheblichen Speiseladung auf ihrer Oberfläche erwärmt werden, würde der bevorzugte Erwärmungsalgorithmus bewirken, dass die Heizplatte eine mittlere Oberflächentemperatur deutlich unterhalb von 250°F, der Zielregeltemperatur, erreicht. Durch Vergleich der tatsächlichen Zeit, die zum Übergang der Temperatur von T(2) bis T(4) benötigt wird, mit der Idealzeit, die zum Durchlaufen desselben Temperaturbereichs benötigt wird, kann näherungsweise festgestellt werden, ob die Kühllast der Heizplatte ideal ist oder nicht. Wenn beispielsweise der Wert von TS1/TS2_Zeit_Real viel größer als TS1/TS2_Zeit ist, dann befinden sich Speisen oder eine andere Wärmesenke in Kontakt mit der Heizplatte. Um die gewünschte Oberflächentemperatur zu erreichen, müssen daher CPL2 bis CPL5 in ihrer Leistung erhöht werden. Das umgekehrte wäre der Fall, wenn TS1/TS2_Zeit_Real erheblich kleiner als TS1/TS2_Zeit gefunden wird.
Um diese Leistungskorrektur zu erreichen, ist die bevorzugte Formel des Änderungsschritts für das Beispiel der Heizplatte folgende, wobei darauf als auf Gleichung 1 Bezug genommen wird: CPL(n) = CPL(n)·{1 + (0,1·((TS1/TS2_Zeit_Real) – (TS1/TS2_Zeit)))}wobei in unserem Heizplattenbeispiel n = 2, 3, 4 und 5 ist.
Natürlich können für andere Objekte andere Änderungsschrittgleichungen geeigneter sein, aber sie werden gleichwohl dieselben Vergleichswerte beinhalten.
Die folgende beispielhafte Erwärmungsoperation illustriert die vorliegende Ausführungsform, wobei zwei Thermoschalter Zwischentemperaturen definieren. Betrachtet werde eine neue Heizplatte gleichen Typs, nachdem sie in einem Ofen auf 125°F erwärmt und Speisen darauf gelegt worden sind, sie auf Kochmulde gestellt wird und dort ohne zeitliche Begrenzung verbleiben soll. Für die folgende Diskussion wird auf 8 Bezug genommen, wobei in Erinnerung zu rufen ist, dass ein neuer Schritt 84b, der alle Befehle aus Schritt 84 ausführt, aber den oben beschriebenen Änderungsschritt hinzufügt, den Schritt 84 aus 8 ersetzt.
In diese Fall hat die Heizplatte den Wert 0 für LKPS und t(LKPS), wenn das RFID-Leseschreibgerät das RFID-Etikett in Schritt 70 abfragt. Ferner liest das RFID-Leseschreibgerät einen Wert für TS1/TS2_Zeit ein, der in dem RFID-Etikett gespeichert worden ist. Daher erhalten die LKPS und t(LKPS) entsprechenden Temporärspeicherplätze in HA(Heizplatte mit zwei Thermoschaltern, die Zwischentemperaturen definieren), die dem Mikroprozessor der Kochmulde zugänglich sind, den Wert 0. Ferner erhält der dem Mikroprozessor der Kochmulde zugängliche, TS1/TS2_Zeit entsprechende Temporärspeicherplatz den auf dem Chip gespeicherten Wert. Für unser Heizplattenbeispiel beträgt dieser Wert 4 Sekunden. Als nächstes wird bei Schritt 72, zur Zeit des nächsten Testpulses des Magnetfeldes von der Kochmulde (zu dieser Zeit ist die Kochmulde noch in ihrem Standby-Betriebsmodus), der Wert I_Transistor gemessen und in dem Temporärspeicherplatz von I_{Transistor max real} in HA (Heizplatte mit zwei Thermoschaltern, die die Zwischentemperaturen definieren) gespeichert. Unter Anwendung der Formeln aus Tabelle 3 werden die CPL Werte für diese Erwärmungsoperation bei Schritt 74 berechnet. Sollte der Benutzer die Heizplatte in ihrer richtigen Position auf die Kochmulde gestellt haben, sollten diese CPL Werte beinahe gleich ihren entsprechenden IPL Werten sein. Bei Schritt 76 wird n der Wert 3600 zugewiesen, da LKPS gleich 0 ist. Bei Schritt 78 wird der Wert von ELCLT als viel größer als 3600 Sekunden berechnet und im Temporärspeicher gespeichert. Mithin wird bei Schritt 80 der Wert von EPT (über die Befehle aus den letzten beiden Zeilen aus Tabelle 6) als etwa gleich T(0) oder 72°F berechnet. Dieser Wert von EPT wird im Temporärspeicher gespeichert. Unter Verwendung des gespeicherten Wertes von EPT folgt der Mikroprozessor der Kochmulde den in Tabelle 7 beschriebenen Befehlen und startet die Sequenz der tatsächlichen Leistungsschritte, wie in Tabelle 4 beschrieben, beim tatsächlichen Leistungsschritt 1. Leider befindet sich die obere Oberfläche der Heizplatte tatsächlich 125°F und es liegen Speisen darauf.
Glücklicherweise weist Schritt 84b die Kochmulde an, alle verbleibenden tatsächlichen Leistungsschritte (1 bis 10 und die Schritte 11) abzuschließen, falls das RFID-Leseschreibgerät nicht feststellt, dass das RFID-Etikett aus einem geänderten Zustand in seinen normalen Zustand bei TS2 übergeht, wobei der Mikroprozessor der Kochmulde zu dieser Zeit den tatsächlichen Leistungsschritt 5 einleiten wird. Ferner weist Schritt 84b den Mikroprozessor der Kochmulde und das RFID- Leseschreibgerät an, die Zeiten TS1_Zeit und TS2_Zeit zu lesen und zu speichern und sie dann dazu zu verwenden, um TS1/TS2_Zeit_Real zu berechnen, wenn sowohl TS1_Zeit und TS2_Zeit während derselben Erwärmungsoperation aufgezeichnet werden. Schließlich weist Schritt 84b den Mikroprozessor der Kochmulde an, die Gleichung 1 anzuwenden, um die Werte CPL2, CPL3, CPL4 und CPL5 zu modifizieren, falls ein Wert TS1/TS2_Zeit_Real erfolgreich berechnet werden konnte.
Daher erreicht die Heizplatte, kurz nach Anwenden des tatsächlichen Leistungsschrittes 1, 130°F, wobei zu dieser Zeit der Thermoschalter # 1 geschlossen wird und einen geänderten Kommunikationszustand zwischen dem RFID-Etikett und dem Leseschreibgerät bewirkt, wenn das Leseschreibgerät versucht, neue Werte von LKPS und t(LKPS) zu schreiben. Daher weiß der Mikroprozessor der Kochmulde, dass TS1 erreicht worden ist, und speichert die gegenwärtige Zeit als TS1_Zeit. Der tatsächliche Leistungsschritt # 2 wird angewendet, gefolgt vom tatsächlichen Leistungsschritt # 3. Am Ende des tatsächlichen Leistungsschrittes # 3 wird die Oberfläche der Heizplatte wahrscheinlich eine Temperatur von 180°F erreicht haben, was immer noch unter von TS2 liegt. Daher wird der tatsächliche Leistungsschritt # 4 angewendet. Während der letzten 0,15 Sekunden des tatsächlichen Leistungsschrittes # 4 versucht das RFID-Leseschreibgerät, neue Werte von LKPS und t(LKPS) zu übertragen. Jedoch wird das RFID-Leseschreibgerät feststellen, dass das RFID-Etikett nun von dem geänderten Zustand in den normalen Kommunikationszustand übergegangen ist. Daher weiß der Mikroprozessor der Kochmulde, dass TS2 erreicht worden ist, und speichert die gegenwärtige Zeit als TS2_Zeit. Daher berechnet der Mikroprozessor TS1/TS2_Zeit_Real und fährt fort, die Änderungsgleichung 1 anzuwenden. Die Gleichung 1 wird jeden der gegenwärtigen Werte CPL2, CPL3, CPL4 und CPL5 mit 1,2 multiplizieren und diese neuen Werte von CPL2, CPL3, CPL4 und CPL5 speichern. Schließlich wird der Mikroprozessor der Kochmulde den tatsächlichen Leistungsschritt 5 einleiten und diesen neuen Wert von CPL2 anwenden.
Die Kochmulde geht nun zur Anwendung der tatsächlichen Leistungsschritte # 5 bis 10 über und wendet dann eine unbegrenzte Anzahl von tatsächlichen Leistungsschritten # 11 an, wie oben beschrieben. Am Ende jedes tatsächlichen Leistungsschrittes überträgt das RFID-Leseschreibgerät den Wert von LKPS, der gerade abgeschlossen ist (bis zu dem Wert 10), und überträgt jeden entsprechenden Wert von t(LKPS).
Ausführungsformen der 2 bis 4
Während die vorhergehende Diskussion aus Beispielgründen den Aufbau und die Betriebsweise der Servier-Heizplatte 22 beschrieb, ist die Erfindung nicht auf irgendeine Art von Serviergeschirr oder andere zu erwärmende Objekte beschränkt. Beispielsweise zeigt 2 eine Platte 108 mit herkömmlicher Gestaltung, mit Ausnahme des Vorhandenseins einer Metallschicht 110 an deren Unterseite zusammen mit einem RFID-Etikett 112, wobei dieses in Epoxydharz oder in einen anderen Kunstharzkörper 114 eingekapselt ist. In ähnlicher Weise illustriert 3 eine Espressotasse 116, die an ihrem Boden eine Metallschicht 118 und ein RFID-Etikett 120 hat, wobei das RFID-Etikett mit einer Kunstharzmatrix 122 an Ort und Stelle gehalten wird. Schließlich illustriert 4 einen Erwärmungsuntersetzer 124, der dazu gestaltet ist, induktiv erwärmt zu werden und mit Lebensmittellieferbehältern oder dergleichen (wie etwa Pizzakartons) verwendet zu werden. Der Untersetzer 124 umfasst einen induktionserwärmbaren Kern 126 und einen umgebenden Kunstharzkörper 128. Der Untersetzer hat auch ein zentral angeordnetes RFID-Etikett 130. Es wird anzuerkennen sein, dass diese Geräte wie auch eine Vielzahl von anderen Typen von induktionserwärmbaren Objekten im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.

Claims

Induktionserwärmungsvorrichtung (20), die eine Komponente zum Erzeugen eines Magnetfeldes (28) zur Erwärmung eines Objektes (22), eine Steuerschaltung, die funktional mit der Erzeugungskomponente (28) zum wahlweisen Betrieb von dieser gekoppelt ist, und eine Empfangsschaltung (36, 38, 40) zum Empfangen gespeicherter Informationen von einem RFID-Etikett (50) enthält, das dem Objekt zugeordnet ist, wobei die Informationen das Objekt betreffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung einen Mikroprozessor (32) mit einem elektronischen Speicher zum Speichern der von dem RFID-Etikett empfangenen Informationen enthält und dass die Empfangsschaltung ein RFID-Lesegerät (36) enthält, um zu veranlassen, dass das RFID-Etikett die Informationen überträgt, wobei der Betrieb der Vorrichtung zumindest teilweise in Abhängigkeit von den von dem Etikett empfangenen Informationen erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Empfangsschaltung ferner ein RFID-Schreibgerät (36) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Empfangsschaltung eine RFID-Antenne (38) enthält, die keine ihr zugeordnete Masseebene aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuerschaltung ferner funktional mit dem Mikroprozessor (32) gekoppelten zusätzlichen Speicher (44) zum Speichern von von dem RFID-Etikett (50) empfangenen Informationen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuerschaltung einen Sensor (31) enthält, der betrieben werden kann, um einen Schaltungsparameter zu messen, der mit der Impedanz der Last in Zusammenhang steht, die von der Vorrichtung wahrgenommen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Sensor (31) einen Stromsensor aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Komponente einen Wechselrichter (28) aufweist.
Verfahren zum Erwärmen eines Objektes mit den Schritten: Bereitstellen eines Objektes (22), mit dem ein RFID-Etikett (50) funktional gekoppelt ist, Anordnen des Objektes (22) benachbart zu einer Magnetinduktionserwärmungsvorrichtung (20), die eine Komponente zum Erzeugen eines Magnetfeldes (28) zur Erwärmung des Objektes, eine Steuerschaltung (32), die einen Speicher hat und funktional mit der Erzeugungskomponente zum wahlweisen Betrieb von dieser gekoppelt ist, und eine mit der Steuerschaltung gekoppelte Empfangsschaltung (36, 38, 40) zum Empfangen gespeicherter Informationen von dem RFID-Etikett (50) aufweist, das dem Objekt zugeordnet ist, wobei die Informationen das Objekt betreffen, und Veranlassen, dass das RFID-Etikett (50) Informationen an die Empfangsschaltung (36, 38, 40) überträgt, Speichern der Informationen in dem Speicher der Steuerschaltung (32) und Steuern der Komponente (28) zumindest teilweise in Abhängigkeit von den von dem RFID-Etikett übertragenen Informationen.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Informationen eine Erwärmungseigenschaft des Objektes (22) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Informationen eine Identität des Objektes (22) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Informationen die Induktionserwärmungshistorie umfassen, die das Objekt (22) zuvor erfahren hat.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Informationen mindestens eine gewünschte Objekttemperatur umfassen.