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 Pulsweitenmodulation Ceran Kochfeld

 

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Ceran Kochfeld

Klasse-D-Verstärker

Heizungsventil

  Obwohl im allgemeinen Sprachgebrauch nicht so bezeichnet, sind Ceran-Kochfelder das beste Beispiel für Pulsweitenmodulation.
 

 

Am Beispiel Cerankochfeld lässt sich auch recht gut verstehen, warum man Pulsweitenmodulation überhaupt macht.
Bei Ceran Kochfeldern fällt durch den rot glühenden Heizwiderstand unmittelbar auf, dass sie entweder mit voller Kraft, oder gar nicht heizen. Je höher man das Kochfeld schaltet, desto länger sind die Heizphasen und desto kürzer die Aus-Phasen.

Theoretisch könnte man Ceran Kochfelder elektrisch ähnlich aufbauen wie herkömmliche Stahl-Herdplatten, indem man die Heizleistung über die Stromstärke reguliert. Praktisch geschieht das durch mehrere unterschiedliche Heizwiderstände, die durch geschicktes Verschalten sinnvoll abgestufte Gesamtwiderstände ergeben, die wiederum sinnvoll abgestufte Heizleistungen (und damit Temperaturen) zur Folge haben. Nichts spräche dagegen, es bei Ceran Kochfeldern genauso zu machen.
Das Verschalten sinnvoll abgestufter Gesamtwiderstände ist technisch einfach und war daher vor vielen Jahrzehnten schon gut und zuverlässig zu realisieren. Deshalb sind klassische Stahlherdplatten so aufgebaut wie wir sie kennen.

Eine Herdplatte ist ein relativ grosser Stromverbraucher. Dies in variablen Pulsweiten automatisch an und auszuschalten, stellt
1. relativ hohe Anforderungen an Starkstromtechnik, und vor allem
2. benötigt man dazu überhaupt Elektronik.
Beide Punkte sprachen vor Jahrzehnten grundsätzlich gegen diese Technik.

Heute sieht das ganz anders aus. Starke Ströme automatisch zu schalten sowie Elektronik überhaupt sind seit längerem kein besonderes Thema mehr.
Damit einher gehen aber auch neue Möglichkeiten, die man mit klassischen Stahlherdplatten kaum realisieren kann, nämlich viel feinere Abstufungen.
Bei klassischen Stahlherdplatten bräuchte man immer mehr auf spezielle Weise verschaltbare Heizwiderstände; der Drehschalter würde sehr schnell ziemlich komplex werden, das Ganze ergäbe ein regelrechtes Netz. Die Komplexität (und damit die Kosten) würde mit der Anzahl Abstufungen überproportional steigen.
Entsprechende Starkstromtechnik und Elektronik dagegen benötigt man nur einmal, und die vielen Abstufungen realisiert man einfach über die Pulsweite. 
Selbst unendlich viele Abstufungen (also kontinuierlich einstellbar) könnte man so realisieren, bei fast gleichbleibendem Schaltungsaufwand.

Man sieht, dass die Eigenschaft "Ceran" mit der Eigenschaft Pulsweitenmodulation eigentlich gar nichts zu tun hat.
Allerdings korrelieren beide Eigenschaften mit einer dritten Variablen, nämlich dem technischen Fortschritt.

Welche Vorteile haben eigentlich Cerankochfelder, abgesehen von den (durch PWM realisierten) feinen Abstufungen?
- Ceran ist für den Infrarotbereich fast 100% durchlässig. Dadurch wird der Kochtopfboden direkt angestrahlt, die Wärme geht nahezu verlustfrei und ohne Zeitverzug in den Kochtopf über. Aus dem selben Grund kann der Temperaturfühler die Temperatur des Topfbodens ohne nennenswerten Zeitverzug erfassen.
- Ceran ist ein sehr schlechter Wärmeleiter, das bedeutet, unmittelbar neben einem Kochfeld bleibt die Herdoberfläche kalt.

Kein Vorteil, sondern notwendige Eigenschaft:
Ceran dehnt sich im Temperaturbereich von einigen 100 °C so gut wie gar nicht aus; dadurch werden solche Kochfelder technisch überhaupt erst realisierbar.
  

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