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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Muffeltemperatur
in einem Backofen mit mehreren Heizeinrichtungen nach Anspruch 1.
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Es
ist bei Backöfen
bekannt, zum Beispiel in einer Ecke einer Wand des Backofens einen
Temperatursensor anzubringen. Dieser Temperatursensor erfasst die
Temperatur nur punktuell, nicht aber in der Mitte der Backofenmuffel,
d.h. im Muffelschwerpunkt. Es ist deshalb erforderlich, diesen Temperatur-Offset messtechnisch
zu ermitteln und als Gerätekonstante entsprechend
vorzuhalten. Dieses Problem wird im Allgemeinen dadurch verstärkt, dass
dieser Temperatur-Offset
bei jeder Betriebsart des Backofens unterschiedlich ist. Bei der
Entwicklung eines Backofens ist deshalb ein sehr zeitintensiver
Prozess notwendig, um für
den Temperatursensor einen geeigneten Anbringungsort zu finden,
bei dem die Temperatur-Offsets derart sind, dass sie für jede Betriebsart des
Backofens in vertretbaren Grenzen liegen.
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Aus
der
US 4,369,352 ist
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln einer Muffeltemperatur
in einem Backofen bekannt. Es handelt sich hierbei um ein von der
Heizbetriebsart des Backofens unabhängigen Verfahren. Der über die
Offset-Korrektureinrichtung
eingestellte Offset-Temperaturwert hängt ausschließlich von
der Konstruktion des Backofens ab und wird einmal werksseitig eingestellt,
wobei er ggf. bei Wartungsarbeiten nachjustiert werden kann. Um
die Korrektur zu realisieren werden verschiedene Widerstandswerte über eine
einzige Leitung übertragen
und in einer Steuerung ausgewertet, nämlich indem ein voreingestelltes
Offset-Signal der Steuereinrichtung parallel zum Temperaturmesswert eingege ben
und von der Steuereinrichtung anhand einer Tabelle erst in einen
Offset-Korrekturwert
umgesetzt wird. Dieser Offset-Korrekturwert wird dann zum Temperaturmesswert
hinzuaddiert.
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Es
sind bereits Backöfen
mit aufwändigeren Steuereinrichtungen
bekannt, in denen die Temperatur-Offsets für jede Betriebsart des Backofens
in einer Programmtabelle hinterlegt sind oder Temperaturkennlinien
für jede
Betriebsart des Backofens im Programmcode abgelegt sind. Eine derartige
Steuereinrichtung ist zum Beispiel in der Patentschrift
DE 42 17 749 C2 beschrieben.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Regeln der Muffeltemperatur in einem Backofen mit mehreren Heizeinrichtungen
vorzusehen, für
die eine einfache Steuereinrichtung ausreichend ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche
2 bis 7.
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Die
Vorrichtung zum Regeln der Muffeltemperatur in einem Backofen mit
mehreren Heizeinrichtungen weist eine Betriebsarten-Eingabevorrichtung zum
Eingeben einer Betriebsart der mehreren Heizeinrichtungen, eine
Temperatur-Eingabevorrichtung zum
Eingeben einer Solltemperatur in einer Muffel des Backofens, einen
Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur in der Muffel des
Backofens und eine Steuereinrichtung zum Regeln der Leistungen der
mehreren Heizeinrichtungen in Abhängigkeit von der durch die
Betriebsarten-Eingabevorrichtung eingegebenen
Betriebsart, der durch die Temperatur-Eingabevorrichtung eingegebenen Solltemperatur
und der durch den Temperatursensor erfassten Temperatur auf. Die
Vorrichtung weist ferner eine Offset-Korrektureinrichtung zum Ausgleichen
eines Offsets zwischen der Temperatur im Muffelschwerpunkt und der
durch den Temperatursensor erfassten Temperatur auf, die mit mehreren
Verbindungsleitungen zwischen dem Temperatursensor und der Steuereinrichtung
versehen ist, wobei die mehreren Verbindungsleitungen unterschiedliche
elektronische Eigenschaften besitzen und selektiv in Abhängigkeit von
der durch die Betriebsarten-Eingabevorrichtung eingegebenen Betriebsart
schaltbar sind.
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Die
Offset-Korrektureinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt eine
Hardwarelösung
mit einfachem Aufbau dar, um den Offset zwischen der tatsächlichen
Temperatur im Muffelschwerpunkt und der durch den Temperatursensor erfassten
Temperatur auszugleichen. Die unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften
der mehreren Verbindungsleitungen dieser Offset-Korrektureinrichtungen werden so eingestellt,
dass sie die im Voraus messtechnisch ermittelten Temperatur-Offsets
für die
verschiedenen Betriebsarten ausgleichen können. Aufgrund der Hardwarelösung der
Erfindung ist eine relativ einfache Steuereinrichtung zum Regeln
der Leistungen der mehreren Heizeinrichtungen ausreichend.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die mehreren
Verbindungsleitungen der Offset-Korrektureinrichtung unterschiedliche
Widerstände
auf, die in Reihe oder parallel zu dem Temperatursensor geschaltet
sein können.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die mehreren Verbindungsleitungen
der Offset-Korrektureinrichtung mit Kontakten versehen, die selektiv über einen
Schalter kontaktierbar sind, der in Abhängigkeit von der durch die
Betriebsarten-Eingabevorrichtung eingegebenen Betriebsart, bevorzugt
direkt durch die Betriebsarten-Eingabevorrichtung steuerbar ist.
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Die
Offset-Korrektureinrichtung kann sowohl mit der Steuereinrichtung
als auch mit der Betriebsarten-Eingabevorrichtung integriert sein.
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Ein
geeignetes Verfahren zum Regeln der Muffeltemperatur in einem Ofen
mit mehreren Heizeinrichtungen enthält die Schritte des Eingebens
einer Betriebsart der mehreren Heizeinrichtungen, des Eingebens
einer Solltemperatur in einer Muffel des Backofens, des Erfassens
einer Temperatur in der Muffel des Backofens mit einem Temperatursensor und
des Regelns der Leistungen der mehreren Heizeinrichtungen in Abhängigkeit
von der eingegebenen Betriebsart, der eingegebenen Solltemperatur
und der durch den Temperatursensor erfassten Temperatur. Vor dem
Regeln der Leistungen der mehreren Heizeinrichtungen wird die durch
den Temperatursensor erfasste Temperatur zum Ausgleichen eines Offsets
zwischen der Temperatur im Muffelschwerpunkt und der durch den Temperatursensor
erfassten Temperatur über
mehrere Verbindungsleitungen mit dem Temperatursensor ausgewertet,
wobei die mehreren Verbindungsleitungen unterschiedliche elektronische
Eigenschaften besitzen und selektiv in Abhängigkeit von der eingegebenen
Betriebsart ausgewählt werden.
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Mit
diesem Verfahren können
die gleichen Wirkungen und Vorteile wie mit der oben beschriebenen
Vorrichtung erzielt werden.
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Obige
sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der
nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Darin zeigt die einzige Figur ein schematisches Blockschaltbild
einer Vorrichtung zum Regeln der Muffeltemperatur in einem Backofen mit
mehreren Heizeinrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Es
wird nun anhand der Figur ein bevorzugtes, nicht-einschränkendes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Unter den Begriff „Backofen" sollen sowohl Backöfen als auch Mikrowellen-Kombinationsgeräte verstanden
werden.
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Der
Backofen weist eine Backofenmuffel 10 zum Aufnehmen und
Garen auf, die durch verschiedene Heizeinrichtungen 12a, 12b, 12c und 12d geheizt
werden kann. Diese Heizeinrichtungen 12a..d umfassen beispielsweise
Unterhitze, Oberhitze, Umluft und Grill. Die Leistungen dieser Heizeinrichtungen 12a..d
werden durch eine Steuereinrichtung 16, einen so genannten
Backofenregler in Abhängigkeit von
einer gewählten
Betriebsart, einer gewählten Solltemperatur
und einer tatsächlichen
Temperatur in der Backofenmuffel 10 geregelt.
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Zur
Erfassung der Temperatur in der Backofenmuffel 10 ist ein
Temperatursensor 14 vorgesehen. Die vorliegende Erfindung
ist dabei auf keine spezielle Art eines Temperatursensors und auf
keinen speziellen Anbringungsort des Temperatursensors in der Backofenmuffel 10 beschränkt. Die
gewünschte
Betriebsart wird über
eine Betriebsarten-Eingabevorrichtung 18, zum Beispiel
einen Betriebsarten-Wahlschalter, eingegeben und die Solltemperatur
wird durch eine Temperatur-Eingabevorrichtung 20, zum Beispiel
ein Temperatur-Stellelement, eingegeben. Je nach Ausführungsform
des Backofens können
die gewünschte
Betriebsart und die gewünschte
Solltemperatur auch über
eine Steuerung eingegeben werden, welche die Betriebsart und die
Solltemperatur in Abhängigkeit
von einem ausgewählten
Garprogramm automatisch auswählt. Unter
den Begriffen „Betriebsarten-Eingabevorrichtung" und „Temperatur-Eingabevorrichtung" werden daher sowohl
Betätigungselemente
zum Eingeben der Betriebsart bzw. der Solltemperatur durch einen Benutzer
als auch Automatiksteuerungen zum automatischen Auswählen der
Betriebsart und der Solltemperatur entsprechend einem durch einen
Benutzer über
ein Betätigungselement
eingegebenen Garprogramm.
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Da
die tatsächliche
Temperatur in der Mitte der Backofenmuffel 10, d.h. im
Muffelschwerpunkt von der durch den Temperatursensor 14 erfassten Temperatur
abweicht, muss dieser Temperatur-Offset für eine richtige Regelung der
Leistungen der Heizeinrichtungen 12a..d ausgeglichen werden.
Hierzu ist erfindungsgemäß eine Offset-Korrektureinrichtung 22 vorgesehen,
die zwischen den Temperatursensor 14 und die Steuereinrichtung 16 geschaltet ist.
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Wie
in der Figur angedeutet, weist die Offset-Korrektureinrichtung 22 mehrere
Verbindungsleitungen mit jeweils einem Widerstand 24 und
einem Kontakt 25 auf. Die Kontakte 25 der mehreren
Verbindungsleitungen sind über
einen Schalter 26 selektiv kontaktierbar. Dieser Schalter 26 ist
in Abhängigkeit
von der durch die Betriebsarten-Eingabevorrichtung 18 eingegebenen
Betriebsart, zum Beispiel direkt durch die Betriebsarten-Eingabevorrichtung 18 steuerbar.
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Die
Offset-Korrektureinrichtung 22 enthält wenigstens für jede vorgesehene
Betriebsart zumindest eine Verbindungsleitung mit einem speziellen Widerstand 24.
Die Widerstandswerte der Verbindungsleitungen sind dabei im Voraus
entsprechend den messtechnisch ermittelten Temperatur-Offsets zwischen
der tatsächlichen
Temperatur im Muffelschwerpunkt und der durch den Temperatursensor 14 erfassten
Temperatur in den einzelnen Betriebsarten eingestellt.
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Die
Offset-Korrektureinrichtung 22 kann wahlweise auch mit
der Steuereinrichtung 16 oder mit der Betriebsarten-Eingabevorrichtung 18 integriert
sein.
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Während in
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die mehreren Verbindungsleitungen der Offset-Korrektureinrichtung 22 jeweils
mit einem Widerstand 24 versehen sind, ist die vorliegende
Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Die mehreren Verbindungsleitungen können auch andere unterschiedliche
elektronische Eigenschaften, wie beispielsweise Induktivitäts- oder
Kapazitätswerte
besitzen. Auch ist es denkbar, für
eine vorgesehene Betriebsart mehrere Verbindungsleitungen mit unterschiedlichen
elektronischen Eigenschaften, zum Beispiel für verschiedene Temperaturbereiche
der Betriebsart vorzusehen.
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Im
Fall von Widerständen 24 in
den mehreren Verbindungsleitungen der Offset-Korrektureinrichtung 22 können diese
Widerstände
entweder in Reihe oder parallel zu dem Temperatursensor 14 geschaltet
sein. Ein in Reihe zu dem Temperatursensor 14 geschalteter
Widerstand 24 hebt die Temperaturkennlinie um einen konstanten
Betrag an, während ein
parallel zu dem Temperatursensor 14 geschalteter Widerstand 24 die
Temperaturkennlinie um einen konstanten Betrag absenkt. Die Offset-Korrektureinrichtung 22 kann
sowohl Verbindungsleitungen mit einem in Reihe zu dem Temperatursensor 14 geschalteten
Widerstand 24 als auch Verbindungsleitungen mit parallel
zu dem Temperatursensor 14 geschalteten Widerstand 24 aufweisen.
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Die
Widerstände 24 der
mehreren Verbindungsleitungen sind vorzugsweise auf einer Leiterplatte
aufgebracht, welche die zusätzlichen
Schleiferkontaktierungen 25 aufweist. Diese Leiterplatte
kann dann an den Betriebsarten-Wählschalter 18 adaptiert werden
und je nach Stellung des Betriebsarten-Wählschalters 18 über die
Schleiferkontakte 25 die entsprechenden Offset-Ausgleichswiderstände 24 schalten.
Alternativ lassen sich die Widerstände 24 auch über zusätzliche
Kontakte an dem Betriebsarten-Wählschalter 18 selbst
zu schalten. In diesem Fall ist aber der Kostenaufwand deutlich
höher,
da jeder Vorwiderstand 24 einzeln verdrahtet werden muss.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung wird nun ein beispielhaftes Zahlenbeispiel
angegeben.
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Zum
Beispiel beträgt
die Temperatur im Muffelschwerpunkt 220°C. In diesem Fall würde ein
als Temperatursensor 14 verwendeter Messfühler PT500
einen Widerstandswert von 916 Ω aufweisen. An
der Messstelle des Temperatursensors 14 existiert jedoch
zum Beispiel ein Offset von –20°C in der Betriebsart 1,
weshalb der Temperatursensor 14 nur 879 Ω misst.
Durch Vorschalten eines Widerstandes 24 mit 37 Ω kann dieser
Offset zwischen der tatsächlichen
Temperatur im Muffelschwerpunkt und der durch den Temperatursensor 14 erfassten
Temperatur ausgeglichen werden. Wenn in der Betriebsart 2 dieser
Offset zum Beispiel nur –10°C beträgt, müsste für den Offset-Ausgleich nur ein
Widerstand 24 mit 19 Ω vorgeschaltet
werden.
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Aufgrund
der oben beschriebenen und in der Figur veranschaulichten Hardwarelösung für die Offset-Korrektureinrichtung 22 ist
keine hochentwickelte Steuereinrichtung 16 erforderlich,
wie dies zum Beispiel bei herkömmlichen
Regelungsvorrichtungen mit entsprechenden Offset-Datentabellen für die unterschiedlichen
Betriebsarten notwendig ist. Die vorliegende Erfindung eignet sich
daher vorteilhafterweise auch für
einfache elektronische Backofenregler.
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- 10
- Backofenmuffel
- 12a..d
- Heizeinrichtungen
- 14
- Temperatursensor
- 16
- Steuereinrichtung
- 18
- Betriebsarten-Eingabevorrichtung
- 20
- Temperatur-Eingabevorrichtung
- 22
- Offset-Korrektureinrichtung
- 24
- Widerstände
- 25
- Kontakte
- 26
- Schalter