DE102009000270A1

DE102009000270A1 - Hausgerät mit einem Lichtleiter

Info

Publication number: DE102009000270A1
Application number: DE102009000270A
Authority: DE
Inventors: Peter Vetterl; Uwe Has; Dimitar Wassilew
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-22

Abstract

Es wird ein Hausgerät, insbesondere ein Herd, mit einem Lichtleiter angegeben zur Übertragung einer Wärmeinformation an ein Sensorelement, wobei der Lichtleiter eine erste lichtleitende Komponente aufweist zur Übertragung der Wärmeinformation und wobei der Lichtleiter eine zweite lichtleitende Komponente aufweist, die gegenüber der ersten lichtleitenden Komponente isoliert ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Temperaturbestimmung mittels eines Lichtleiters angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hausgerät mit einem Lichtleiter und ein Verfahren zur Temperaturbestimmung mittels eines Lichtleiters.
Lichtleiter sind aus der Lichttechnik im sichtbaren Wellenlängenbereich bekannt. Derartige Lichtleiter werden als Fasern aus transparenten Materialien geformt (üblicherweise transparente Gläser oder Kunststoffe). Diese Fasern sind mit einem Material ummantelt, das einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als das Material der Faser selbst. Diese Ummantelung kann bei sichtbarem Licht auch Luft sein. Licht wird bei solchen Fasern durch eine Stirnfläche der Faser in deren Kern mit hohem Brechungsindex eingeleitet, an den Wänden (dem ”Mantel”) der Faser durch Totalreflexion in der Faser gehalten und so bis zu dem Ende der Faser geführt. An diesem anderen Ende tritt das Licht wieder aus der dortigen Stirnfläche aus.
Aus EP 1 583 396 A2 ist eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Temperatur einer Kochmulde mit einem IR-Sensormodul bekannt. Es wird beispielsweise eine Wärmestrahlung eines Kochtopfs detektiert, aus der detektierten Wärmestrahlung werden Signale generiert und an die Regelung weiterleitet. Hierbei wird ein Lichtwellenleiter vorgestellt zur Übertragung der Wärmestrahlung an ein Sensormodul. Hierbei kann das Sensormodul von dem Ort der Wärmestrahlung so weit entfernt angeordnet sein, dass keine negativen Einflüsse der Wärmestrahlung für das Sensormodul zu befürchten sind.
Bei Temperaturmessungen mittels IR-Strahlung wird die von einem IR-Sensor zu erfassende Energie durch den Lichtleiter auf ein Sensorelement projiziert. Die Genauigkeit der Messung kann dabei durch Fremdstrahlung verfälscht werden, z. B. durch Fremdstrahlung, die besonders im Bereich einer Krümmung der Faser von außen in die Faser gelangt, bis zur Austrittseite der Faser geführt wird und dort untrennbar verbunden mit dem eigentlichen Nutzsignal das von dem IR-Sensor detektierte Messergebnis verfälscht. Zusätzlich wird das Messergebnis verfälscht durch eine ggf. hohe Eigentemperatur der Faser, die zu einer Eigenstrahlung der Faser beiträgt. Dieser Effekt der Eigenstrahlung ist insbesondere in der Umgebung der Kochmulde stark ausgeprägt, so dass das von dem IR-Sensor detektierte Signal schon deshalb einen beträchtlichen Fehler aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine verbesserte, fehlertolerante und stabile Möglichkeit zur Temperaturmessung anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Hausgerät, insbesondere in Herd, mit einem Lichtleiter angegeben zur Übertragung einer Wärmeinformation an ein Sensorelement,

– wobei der Lichtleiter eine erste lichtleitende Komponente aufweist zur Übertragung der Wärmeinformation und
– wobei der Lichtleiter eine zweite lichtleitende Komponente aufweist, die gegenüber der ersten lichtleitenden Komponente isoliert ist.

Entsprechend sind die beiden lichtleitenden Komponenten mit dem Sensorelement verbunden, die erste lichtleitenden Komponente liefert eine Wärmeinformation (umfassend ein Nutzsignal, d. h. die am Ort der Entstehung aufgenommene Wärme, sowie ein Störsignal), die zweite lichtleitende Komponente liefert ein Störsignal.
Hierbei ist die zweite lichtleitende Komponente vorteilhaft als eine vergleichende lichtleitende Komponente ausgeführt, die insbesondere ein Störsignal entlang der Strecke der ersten lichtleitenden Komponente ”sammelt”. Das Störsignal kann z. B. von einer Eigenstrahlung der lichtleitenden Komponente(n) stammen, verursacht beispielsweise durch die Temperatur in und in der Nähe der Kochmulde. Auch kann das Störsignal durch Strahlungseinwirkung von außen aufgrund eines beispielsweise gebogenen Lichtleiters stammen. Hierbei ist es von Vorteil, dass das mittels der zweiten lichtleitenden Komponente gesammelte Störsignal subtrahiert werden kann von dem Signal, dass die erste lichtleitende Komponente dem Sensorelement bereitstellt. Da die erste lichtleitende Komponente nahezu den gleichen Störungen unterliegt wie die zweite lichtleitende Komponente, umfasst die Wärmeinformation in etwa den gleichen Anteil Störsignal wie er von der zweiten lichtleitenden Komponente ermittelt und dem Sensorelement bereitgestellt wird. Somit kann durch Subtraktion des Störsignals ein nahezu störungsfreies Nutzsignal (die benötigte Wärmeinformation) ermittelt werden.
Somit kann das Sensorelement entfernt von der Wärmequelle, z. B. von einer Kochmulde, angeordnet sein. Entsprechend geringer sind die Anforderungen an die Temperaturstabilität des Sensorelements selbst.
Hierbei sei angemerkt, dass auch mehr als zwei lichtleitenden Komponenten vorgesehen sein können. Insbesondere können mehrere lichtleitende Komponenten vorgesehen sein, die jeweils ein Nutzsignal übertragen. Entsprechend kann mindestens eine lichtleitende Komponente zur Aufnahme eines Störsignals als vergleichende lichtleitende Komponente zu den mehreren nutzsignalübermittelnden lichtleitenden Komponenten vorgesehen sein.
Eine Weiterbildung ist es, dass ein um einen Störanteil reduziertes Nutzsignal ermittelbar ist, indem ein von der zweiten lichtleitenden Komponente übertragenes Störsignal von der an das Sensorelement übertragenen Wärmeinformation der ersten lichtleitenden Komponente abgezogen wird.
Durch diese Subtraktion kann mit einer hohen Genauigkeit sowie mit einer hohen Zuverlässigkeit die tatsächlich von der ersten lichtleitenden Komponente aufgenommene Wärme festgestellt werden.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass mindestens eine der lichtleitenden Komponenten eine optische Sperre gegenüber der mindestens einen anderen lichtleitenden Komponente aufweist.
Vorteilhaft kann somit bei zwei lichtleitenden Komponenten nur eine optische Sperre vorgesehen sein. Als optische Sperre kann z. B. eine Kunststoffummantelung eingesetzt werden.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass die erste lichtleitenden Komponente die Wärmestrahlung einer Wärmequelle detektiert und die zweite lichtleitende Komponente gegenüber der Wärmestrahlung der Wärmequelle im wesentlichen isoliert ist.
Somit ist sichergestellt, dass die zweite lichtleitende Komponente keinen signifikanten Anteil der Wärmeinformation (des Nutzsignals) detektiert und im wesentlichen nur Störsignale auf dem Weg zum Sensorelement einsammelt.
Bei der Wärmestrahlung handelt es sich bevorzugt um eine IR-Wärmestrahlung, das Sensorelement ist beispielsweise ein IR-Sensorelement.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Wärmequelle ein Gargeschirr und/oder eine Glaskeramik eines Herdes umfasst.
Somit kann vorteilhaft die Temperatur des Gargeschirrs und damit in etwa die Temperatur des Inhalts des Gargeschirrs ermittelt werden. Entsprechen ist es möglich, abhängig von dieser Temperatur den Herd bzw. die Kochmulde entsprechend anzusteuern, z. B. im Hinblick auf ein bestimmtes Koch- oder Garprogramm. Damit kann effizient festgestellt werden, welche Wärme zu welcher Temperatur des Topfes führt und dahingehend eine direktere Regelung im Hinblick auf das Gargut erfolgen als dies z. B. bei einer Temperaturmessung der Kochmulde der Fall wäre.
Insbesondere kann der Lichtleiter unterhalb der Glaskeramik angeordnet sein, dass dieser von unten in Richtung der Glaskeramik gerichtet ist, also z. B. mindestens eine Glasfaser in Richtung des Glaskeramik ”blickt” und somit die Wärme des Glaskeramik aufnehmen kann. Vorzugsweise ist der Lichtleiter dabei abgeschirmt von dem Heizelement, so dass der Lichtleiter nicht direkt die Wärme des Heizelements, sondern die Wärme der Glaskeramik detektieren kann. Dies hat den Vorteil, dass das Sensorelement nicht in der Nähe des Heizelements angeordnet werden muss, sondern entfernt von dem Heizelement vorgesehen sein kann, die aufgenommene Wärmeinformation wird über den Lichtleiter zu dem Sensorelement übermittelt. In der Nähe des Heizelements sind beispielsweise Temperaturen von ca. 200°C möglich, die die Funktionsweise des Sensorelements beeinträchtigen würden. Durch den Lichtleiter kann das Sensorelement in einen Bereich verlegt werden, der deutlich geringere Umgebungstemperaturen aufweist und somit eine dauerhaft stabile Funktion des Sensorelements ermöglicht.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass der Lichtleiter so angeordnet ist, dass über die erste lichtleitende Komponente die Wärmestrahlung aufnehmbar ist und eine zugehörige Wärmeinformation zu dem Sensorelement übertragbar ist.
Beispielsweise ist der Lichtleiter so angeordnet, dass die erste lichtleitende Komponente im wesentlichen in Richtung der Wärmestrahlung ausgerichtet ist. So kann effizient die Wärme eines Gargeschirrs von der ersten lichtleitenden Komponente erfasst und an das Sensorelement übertragen werden.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung sind die erste lichtleitende Komponente und die zweite lichtleitenden Komponente im wesentlichen nebeneinander, insbesondere im wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
Hierbei ist es möglich, dass der Lichtleiter zwei isolierte Stränge aufweist, die parallel und/oder miteinander verdrillt angeordnet sind. Somit kann vorteilhaft weitgehend sichergestellt sein, dass auf beide lichtleitenden Komponenten die gleichen Störungen wirken.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die erste lichtleitende Komponente und die zweite lichtleitende Komponente im wesentlichen ineinander, insbesondere konzentrisch zueinander, angeordnet sind.
Hierbei kann ein Faserkern eines mehrschichtigen Lichtleiters die erste lichtleitende Komponente oder die zweite lichtleitende Komponente darstellen. Entsprechend können mehrere Ummantelungen des Faserkerns vorgesehen sein, von denen mindestens ein Mantel die zweite lichtleitende Komponente bzw. die erste lichtleitenden Komponente darstellt. Eine derartige Anordnung weist den Vorteil auf, dass der Lichtleiter die beiden lichtleitenden Komponenten (optional auch mehrere lichtleitende Komponenten) umfasst und somit mit Verlegen des Lichtleiters weitgehend sichergestellt ist, dass auf beide lichtleitende Komponenten (oder entsprechend auf mehrere lichtleitende Komponenten) die gleichen Störungen wirken. Somit kann effizient z. B. am Ort des Sensorelements ein Großteil der Störung bestimmt und von am Sensorelement vorliegenden Wärmeinformation subtrahiert werden.
Eine Ausgestaltung ist es, dass die erste lichtleitende Komponente von einer Mantelschicht mit einem höheren Brechungsindex umgeben ist und die zweite lichtleitende Komponente mit einer Mantelschicht mit einem höheren Brechungsindex umgeben ist.
Somit wird vorteilhaft eine Lenkung des Lichts entlang der jeweiligen lichtleitenden Komponente erreicht.
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass die erste lichtleitende Komponente und die zweite lichtleitende Komponente Teile eines einzigen Kabelstrangs oder als separate Kabelstränge ausgeführt sind.
Der hier beschriebene Lichtleiter kann demnach mehrere Stränge oder Kabel aufweisen. Vorzugsweise werden die mehreren Kabel gleich, d. h. z. B. parallel zueinander also an nahezu identischem Ort mit nahezu identischen Krümmungen, etc. verlegt. Umfasst der hierin erwähnte Lichtleiter ineinander geschachtelte lichtleitende Komponenten, so kann dieser wie ein Kabel verlegt werden. Auch hier wirken auf die z. B. in Schichten angeordneten lichtleitenden Komponenten in etwa die gleichen Störungen.
Eine nächste Ausgestaltung ist es, dass das Hausgerät eine Steuerung und/oder Regelung zur Einstellung einer Temperatur einer Kochmulde abhängig von der von dem Sensorelement bereitgestellten Wärmeinformation aufweist.
Insofern kann eine z. B. programmgesteuerte Steuerung/Regelung vorgesehen sein, die abhängig von einem Koch- oder Garprogramm die Kochmulde ansteuert. Hierbei ist es von Vorteil, dass die Temperatur des Gargeschirrs ermittelbar ist und somit eine hohe Effizienz bzw. Genauigkeit der Steuerung/Regelung erreicht werden kann.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass die Steuerung und/oder Regelung an einem Ort vorgesehen ist, der im Vergleich zu der Kochmulde geringen Temperaturschwankungen unterliegt.
Beispielsweise kann die Steuerung/Regelung in einer Entfernung zu der Kochmulde bzw. zu dem Herd angeordnet sein, wo z. B. lediglich Temperaturschwankungen im Bereich von in einer Küche üblichen Schwankungen der Raumtemperatur herrschen. Diese Temperaturänderungen sind deutlich geringer als Temperaturschwankungen in unmittelbarer Nähe der Kochmulde. Dies ist von Vorteil, weil dann z. B. die Bauteile der Steuerung/Regelung nur für einen schmaleren Temperaturbereich ausgelegt sein müssen. Dies ist insbesondere für Sensoren vorteilhaft, die vielfach stark von Temperaturschwankungen abhängig sind.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Temperaturbestimmung einer Komponente einer Kochmulde,

– bei dem anhand eines Lichtleiters eine Wärmeinformation mittels eines Sensorelements detektiert wird,
– bei dem abhängig von der detektierten Wärmeinformation die Temperatur der Kochmulde eingestellt wird,
– wobei der Lichtleiter eine erste lichtleitende Komponente aufweist zur Übertragung der Wärmeinformation und
– wobei der Lichtleiter eine zweite lichtleitende Komponente aufweist, die gegenüber der ersten lichtleitenden Komponente und gegenüber der Kochmulde isoliert ist.

Bei der Komponente der Kochmulde handelt es sich beispielsweise um eine Kochplatte, um ein Gargeschirr oder um ein sonstiges Element, dessen Temperatur durch die Kochmulde veränderbar ist.
Eine Weiterbildung ist es, dass ein um einen Störanteil reduziertes Nutzsignal ermittelt wird, indem ein von der zweiten lichtleitenden Komponente übertragenes Störsignal von der Wärmeinformation der ersten lichtleitenden Komponente abgezogen wird.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass eine Temperatur der Kochmulde einstellbar ist aufgrund der bestimmten Temperatur der Komponente der Kochmulde.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1 eine Anordnung umfassend zwei im wesentlichen parallel geführte Lichtleiter, die jeweils mit einem Sensorelement verbunden sind, wobei ein Lichtleiter eine Wärmeinformation als Nutzsignal transportiert und der andere Lichtleiter ein Störsignal an das Sensorelement überträgt;
2 eine alternative Ausführungsform für zwei Lichtleiter bzw. für einen kombinierten Lichtleiter in einer Schnittansicht längs des Lichtleiters sowie in einer Schnittansicht quer durch den Lichtleiter;
3 eine schematische Schnittansicht eines Kochtopfes mit einer Außenwand und einem Boden, der auf einer Kochstelle in einer Kochmulde eines Herdes steht, wobei die Temperatur des Kochtopfs mittels einer optischen Einrichtung erfasst wird;
4 eine schematische Darstellung der optischen Einrichtung aus 3.
Es wird vorgeschlagen, den Lichtwellenleiter mindestens mit zwei lichtleitenden Komponenten, insbesondere mindestens zweiadrig, auszuführen.
Beispielsweise können zwei Fasern nebeneinander ”parallel” angeordnet werden. Zwischen den beiden Fasern ist vorzugsweise eine optische Sperre vorgesehen, so dass Licht aus der einen Faser nicht in die andere Faser übertreten kann. Diese optische Sperre kann z. B. für jede Faser in Form einer besonderen Kunststoffummantelung vorgesehen sein. Insbesondere ist es möglich, dass nur eine der beiden Fasern eine solche optische Sperre aufweist.
1 zeigt beispielhaft eine Anordnung umfassend zwei parallele Lichtleiter 101 und 102, die jeweils mit einem Sensorelement 103 verbunden sind.
Der Lichtleiter 101 wird als vergleichender Lichtleiter genutzt, über ihn wird kein Nutzsignal transportiert. Der Lichtleiter 102 transportiert das Nutzsignal.
Dadurch, dass beide Lichtleiter 101 und 102 zusammen verlegt sind, sind sie nahezu im gleichem Maße störenden Einflüsse, z. B. einer Fremdstrahlung und/oder einer Eigenstrahlung auf Grund unterschiedlicher Umgebungstemperaturen, ausgesetzt. Derartige Störungen werden für jeden Lichtleiter 101 und 102 in dem Sensorelement 103 gemessen und z. B. durch Differenzbildung des gemessenen Signals des Lichtleiters 101 und des gemessenen Signals des Lichtleiters 102 kann das tatsächlich aufgenommene Nutzsignal nahezu ohne Störung bestimmt werden.
Beispielsweise ist der das Nutzsignal transportierende Lichtleiter 102 wie folgt aufgebaut: Ein Faserkern 104 dient der Aufnahme des Nutzsignals. Der Faserkern 104 ist von einem Mantel 105 mit einem geringeren Brechungsindex n als der Faserkern 104 umgeben. Der Faserkern 104 und der Mantel 105 sind von einer Abschirmung 106, z. B. aus Kunststoff, umgeben.
Einen ähnlichen Aufbau zeigt der Lichtleiter 101. Dieser dient als vergleichender Lichtleiter und transportiert kein Nutzsignal. Stattdessen nimmt der Lichtleiter 101 lediglich die Störungen auf dem Weg zum Sensor 103 auf. Der Lichtleiter 101 hat einen Faserkern 107, der von einem Mantel 108 mit geringerem Brechungsindex n als der Faserkern 107 umgeben ist. Der Faserkern 107 und der Mantel 108 sind von einer Abschirmung 109, z. B. aus Kunststoff, umgeben. Insbesondere weist der Lichtleiter 101 keine Eintrittsöffnung für den Faserkern 107 auf, sondern ist an der dem Sensorelement 103 abgewandten Seite vollständig von der Abschirmung 109 umgeben.
Vorzugsweise sind im praktischen Einsatz beide Lichtleiter 101 und 102 im wesentlichen gleich lang ausgeführt. Insbesondere kann der Lichtleiter 101 an der dem Sensorelement 103 abgewandten Seite geringfügig kürzer als der Lichtleiter 102 sein. Es ist von Vorteil, wenn das Ende des Lichtleiters 101 isoliert ist, so dass keine Strahlung unmittelbar auf einen offen zugänglichen Faserkern 107 wirken kann.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform für zwei Lichtleiter bzw. für einen kombinierten Lichtleiter in einer Schnittansicht längs des Lichtleiters sowie in einer Schnittansicht quer durch den Lichtleiter.
Der Lichtleiter zum Transport des Nutzsignals sowie ein zur vergleichenden Messung herangezogener Lichtleiter sind ineinander (z. B. konzentrisch zueinander) angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die beiden Lichtleiter als eine funktionale Komponente z. B. in Form eines Kabels oder Strangs zusammen verlegt werden können.
2 zeigt einen solchen kombinierten Lichtleiter mit einem Faserkern 201, dem ein Nutzsignal über eine Eintrittsöffnung zugeführt wird. Der Faserkern ist von einem Mantel 202 umgeben. Die nächste Schicht stellt ein Mantel 203 dar, der den Mantel 202 umgibt und von einem Vergleichsmantel 204 umgeben ist. Der Vergleichsmantel stellt funktional diejenige vergleichende lichtleitende Komponente bereit, die zur Bestimmung der Störung genutzt wird und selbst kein Nutzsignal transportiert. Der Vergleichsmantel 204 ist umgeben von einem Mantel 205, der schließlich von einer Abschirmung 206 umgeben ist.
Auf einer der Nutzsignaleinspeisung zugewandten Seite 207 sind alle Mantelschichten des kombinierten Lichtleiters isoliert, nur der Faserkern 201 ist nach außen geführt zur Aufnahme des Nutzsignals.
Auf einer dem Sensorelement (in 2 nicht dargestellt) zugewandten Seite 208 des kombinierten Lichtleiters wird der Faserkern 201 nach außen geführt ebenso wie der Vergleichsmantel 204.
Somit verfügt der kombinierte Lichtleiter über eine mehrlagige Mantelstruktur. Wie beispielhaft beschrieben, kann der Faserkern 201 zum Transport des Nutzsignals (Messsignals) dienen, der Mantel 202 schirmt das Nutzsignal ab. Der Mantel 203 und der Mantel 205 schirmen den Vergleichsmantel 204 ab. Entsprechend dem hier vorgestellten Ansatz können weitere Mäntel vorgesehen sein und mehrere Nutzsignale in mehreren Nutzsignalmänteln transportiert werden. Vorzugsweise ist jeder Nutzsignalmantel bzw. jeder Vergleichsmantel jeweils durch zwei Mäntel abgeschirmt.
Auf der Seite 208 können zwei räumlich getrennte Infrarot-Sensoren vorgesehen sein, zur Detektion des Signals von dem Faserkern 201 sowie zur Detektion des Signals von dem Vergleichsmantel 204. Vorzugsweise sind die Austrittswinkel der Strahlungen gering, so dass eine Beeinflussung des jeweiligen Sensor durch das für den anderen Sensor vorgesehene Signal vernachlässigt werden kann.
Die Mantel 202, 203, 204 und 205 können auf der Seite 207 jeweils von innen nach außen stufenweise gegenüber dem jeweils letzten inneren Mantel zurückversetzt sein, um ein Übersprechen über die Stirnseite der einzelnen Mäntel zu vermeiden.
Auch ist es möglich, dass ein Lichtleiter ähnlich zu dem in 2 gezeigten kombinierten Lichtleiter eingesetzt wird, wobei der Faserkern 201 zur Vergleichsmessung eingesetzt wird und der Mantel 204 das Nutzsignal transportiert. In diesem Falle müsste auf der Seite 207 der Mantel 204 aus dem kombinierten Lichtleiter herausgeführt werden und der Faserkern wäre auf dieser Seite 207 vorzugsweise isoliert abgeschlossen.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Kochtopfes 1 mit einer Außenwand 2 und einem Boden 3, der auf einer Kochstelle 4 in einer Kochmulde 5 eines Herdes steht.
Die Kochstelle 4 kann von einer Heizwendel 6 erhitzt werden; sie wird dabei über eine Zuleitung 7 mit Strom versorgt, der von einem Bediener über eine nicht dargestellte Bedieneinrichtung eingestellt werden kann.
In der Kochmulde 5 und neben der Kochstelle 4 ist ein Dom 8 angeordnet, der eine optische Einrichtung 9 enthält, die in Richtung auf die Außenwand 2 des Kochtopfes 1 gerichtet ist. Die optische Einrichtung 9 ist dafür ausgelegt, eine Infrarot-Strahlung und damit eine Erwärmung der Außenwand 2 zu detektieren und weiterzuleiten. Dafür kann die optische Einrichtung 9 mit einem geringen Öffnungswinkel von etwa ±6° auf die Außenwand 2 des Kochtopfs 1 gerichtet sein.
Die optische Einrichtung 9 ist über einen Lichtleiter 11 mit einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 verbunden. Diese Einrichtung 12 kann zwischen der nicht dargestellten Bedienungseinrichtung und der Heizwendel 6 auf die Zuleitung 7 und damit auf das Heizprogramm des Kochfeldes 4 einwirken, was in 3 durch einen Schalter 13 symbolisiert ist.
Bei dem Lichtleiter 11 handelt es sich beispielsweise um einen kombinierten Lichtleiter umfassend mindestens zwei lichtleitende Komponenten, insbesondere mindestens zwei Fasern und/oder mindestens eine Faser und mindestens einen Mantel und/oder mindestens zwei Mäntel, wobei funktional eine lichtleitende Komponente (Faser oder Mantel) das Nutzsignal von der optischen Einrichtung 9 zu der Einrichtung 12 transportiert und mindestens eine weitere lichtleitende Komponente das Störsignal auf dem Weg von der optischen Einrichtung 9 zu der Einrichtung 12 sammelt und einem Sensor der Einrichtung 12 bereitstellt.
Somit kann einerseits die Einrichtung 12 an einem Ort vorgesehen sein, der keinen starken Temperaturschwankungen unterliegt oder über zentrale Komponenten zur Steuerung und/oder Regelung verfügt. Andererseits ermöglicht eine Differenzbetrachtung des Nutzsignals umfassend die Störung und des Vergleichssignals von der weiteren lichtleitenden Komponente eine Kompensation der Störung, Nutzsignal (mit Störung) – Vergleichssignal (Störung) = Nutzsignalso dass das Nutzsignal im wesentlichen ohne Störung der Einrichtung 12 bereitgestellt werden kann.
Stellt nun ein Bediener eine gewünschte Wärmestufe ein, so wird die Heizwendel 6 über die Zuleitung 7 mit elektrischer Energie versorgt und erhitzt die Koststelle 4. Ein im Kochtopf 1 befindliches Gargut wird daraufhin über einen Boden 3 des Kochtopfes 1, der in unmittelbarem Kontakt mit dem Kochfeld 4 steht, erhitzt. Das Gargut gibt seinerseits Wärme an die Außenwand 2 des Kochtopfes 1 ab. Von dort wird die Wärme weiter nach außen abgestrahlt und ermöglicht es der optischen Einrichtung 9, die Erwärmung der Außenwand 2 aufzunehmen und über den Lichtleiter 11 entsprechende Signale an die Steuer- und Regelungseinrichtung 12 weiterzuleiten. Basierend auf derartigen Signalen erfolgt eine entsprechende Regelung oder Steuerung.
Die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 schaltet die Stromzufuhr zum Beispiel ab oder drosselt die Heizleistung, sobald die einer eingestellten Heizstufe entsprechende Temperatur erreicht ist.
Steht kein Kochtopf 2 auf der Kochstelle 4, ist aber dennoch die Kochstelle 4 über die Bedieneinrichtung eingeschaltet worden, so kann die optische Einrichtung 9 keine Wärmestrahlung detektieren. Ein entsprechendes Signal leitet diese Information an die Steuer- und Regelungseinrichtung 12 weiter, woraufhin diese die Stromzufuhr zur Kochstelle 4 unterbricht. Steht ein Kochtopf 1 auf die Kochstelle 4 und wird erhitzt, empfängt die optische Einrichtung eine Wärmestrahlung und signalisiert diese an die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 12, die daraufhin den Erwärmungsprozess aktiviert.
4 stellt einen schematischen Ausschnitt aus 3 dar und zeigt die optische Einrichtung 9, den daran angeschlossenen Lichtleiter 11 und ein IR-Sensormodul 14, das ein Teil der Steuer- und Regelungseinrichtung 12 gemäß 3 ist.
Die optische Einrichtung 9 umfasst beispielhaft ein Siliziumfilter 15 und einen Parabolspiegel 17, an dessen Scheitelpunkt 18 ein Ende des Lichtleiters 11 angeschlossen ist. An seinem anderen Ende ist der Lichtleiter 11 mit dem IR-Sensormodul 14 verbunden. Das IR-Sensormodul 14 umfasst eine Hülle 19 und ein Thermopile 20, das über elektrische Leiter 21 mit der übrigen Steuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 verbunden ist.
Die optische Einrichtung 9 nimmt die IR-Strahlung durch das Siliziumfilter 15 auf. Für diesen Einsatzzweck sind seine hohe Transmission von IR-Strahlung bei gewöhnlichen Temperaturen von Bedeutung. Damit dient das Siliziumfilter 15 als der Kochstelle 4 zugewandter Abschluss eines Innenraums, den der Parabolspiegel 17 umschließt, und verhindert Verschmutzungen des Spiegels 17. Es ist zusätzlich mit einer kratzfesten Oberfläche 16 ausgestattet, damit seine Durchlässigkeit für die IR-Strahlung nicht infolge Verkratzens bei der Benutzung des Herdes und insbesondere bei seiner Reinigung vermindert wird.
Weitere Vorteile:
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht insbesondere, die Sensorik mit der an den Sensor angeschlossenen Elektronik in (kühlere) Bereiche zu verlegen, die keine besonderen Anforderungen an die Bauteile im Hinblick auf deren Umgebungstemperatur stellen.

1: Kochtopf
2: Außenwand
3: Boden
4: Kochstelle
5: Kochmulde
6: Heizwendel
7: Zuleitung zur Heizwendel
8: Dom
9: optische Einrichtung
10: Emaillierung
11: (Licht-)Leiter
12: Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung
13: Schalter
14: IR-Sensormodul
15: Siliziumfilter
16: Kratzfeste Oberfläche
17: Parabolspiegel
18: Scheitelpunkt des Parabolspiegels 16
19: Hülle
20: Thermopile
21: Leiter
101: Lichtleiter
102: Lichtleiter
103: Sensorelement
104: Faserkern
105: Mantel
106: Abschirmung
107: Faserkern
108: Mantel
109: Abschirmung
201: Faserkern
202: Mantel
203: Mantel
204: Vergleichsmantel
205: Mantel
206: Abschirmung
207: Seite zur Einspeisung des Nutzsignals
208: dem Sensorelement zugewandte Seite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1583396 A2 [0003]

Claims

Hausgerät mit einem Lichtleiter (11, 102, 103) zur Übertragung einer Wärmeinformation an ein Sensorelement (14, 103), – wobei der Lichtleiter (101) eine erste lichtleitende Komponente (104, 201) aufweist zur Übertragung der Wärmeinformation und – wobei der Lichtleiter (102) eine zweite lichtleitende Komponente (107, 204) aufweist, die gegenüber der ersten lichtleitenden Komponente isoliert ist.
Hausgerät nach Anspruch 1, bei dem ein um einen Störanteil reduziertes Nutzsignal ermittelbar ist, indem ein von der zweiten lichtleitenden Komponente (107, 204) übertragenes Störsignal von der Wärmeinformation der ersten lichtleitenden Komponente (104, 201) abgezogen wird.
Hausgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine der lichtleitenden Komponenten eine optische Sperre gegenüber der mindestens einen anderen lichtleitenden Komponente aufweist.
Hausgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste lichtleitenden Komponente die Wärmestrahlung einer Wärmequelle detektiert und bei dem die zweite lichtleitende Komponente gegenüber der Wärmestrahlung der Wärmequelle isoliert ist.
Hausgerät nach Anspruch 4, bei dem die Wärmequelle ein Gargeschirr (1) und/oder eine Glaskeramik eines Herdes umfasst.
Hausgerät nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem der Lichtleiter so angeordnet ist, dass über die erste lichtleitende Komponente die Wärmestrahlung aufnehmbar ist und eine zugehörige Wärmeinformation zu dem Sensorelement übertragbar ist.
Hausgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste lichtleitende Komponente (104) und die zweite lichtleitenden Komponente (107) im wesentlichen nebeneinander, insbesondere im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Hausgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste lichtleitende Komponente (201) und die zweite lichtleitende (204) Komponente im wesentlichen ineinander, insbesondere konzentrisch zueinander, angeordnet sind.
Hausgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste lichtleitende Komponente von einer Mantelschicht mit einem höheren Brechungsindex umgeben ist und bei dem die zweite lichtleitende Komponente mit einer Mantelschicht mit einem höheren Brechungsindex umgeben ist.
Hausgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste lichtleitende Komponente und die zweite lichtleitende Komponente Teile eines einzigen Kabelstrangs oder als separate Kabelstränge ausgeführt sind.
Hausgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Steuerung und/oder Regelung (12) zur Einstellung einer Temperatur einer Kochmulde (5) abhängig von der von dem Sensorelement (14) bereitgestellten Wärmeinformation.
Haushaltsgerät nach Anspruch 11, bei dem die Steuerung und/oder Regelung an einem Ort vorgesehen ist, der im Vergleich zu der Kochmulde geringen Temperaturschwankungen unterliegt.
Verfahren zur Temperaturbestimmung einer Komponente einer Kochmulde, – bei dem anhand eines Lichtleiters eine Wärmeinformation mittels eines Sensorelements detektiert wird, – bei dem abhängig von der detektierten Wärmeinformation die Temperatur der Kochmulde eingestellt wird, – wobei der Lichtleiter eine erste lichtleitende Komponente aufweist zur Übertragung der Wärmeinformation und – wobei der Lichtleiter eine zweite lichtleitende Komponente aufweist, die gegenüber der ersten lichtleitenden Komponente und gegenüber der Kochmulde isoliert ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem ein um einen Störanteil reduziertes Nutzsignal ermittelt wird, indem ein von der zweiten lichtleitenden Komponente übertragenes Störsignal von der Wärmeinformation der ersten lichtleitenden Komponente abgezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem eine Temperatur der Kochmulde einstellbar ist aufgrund der bestimmten Temperatur der Komponente der Kochmulde.