DE102021120797A1 - Verfahren zum Betrieb eines Gargeräts - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines Gargeräts (10) mit einer Mikrowellenquelle (26) ist vorgesehen. Eine erste Temperatur wird mittels eines ersten Temperatursensors (38) erfasst, der im Kerntemperaturfühler (28) integriert ist. Eine zweite Temperatur wird mittels eines zweiten Temperatursensors (40) erfasst, der zum ersten Temperatursensor (38) unterschiedlich ist. Die Temperaturen werden über einen definierten Zeitraum gemessen. Ein erster Parameter der Temperaturveränderung der ersten Temperatur und ein zweiter Parameter der Temperaturveränderung der zweiten Temperatur werden ermittelt. Die beiden Parameter werden gemeinsam ausgewertet, um die Position des Kerntemperaturfühlers (28) innerhalb des Gargeräts (10) zu erkennen. Ein Starten einer Mikrowellenquelle (26) des Gargeräts (10) für einen Mikrowellenbetrieb wird in Abhängigkeit der erkannten Position des Kerntemperaturfühlers (28) innerhalb des Gargeräts (10) zugelassen oder gesperrt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gargeräts mit einer Mikrowellenquelle.
• In Profi- bzw. Großküchen kommen Gargeräte zum Einsatz, die neben einer herkömmlichen Heiz- und/oder Dampfvorrichtung zum Erzeugen eines Garraumklimas noch eine Mikrowellenquelle aufweisen, um zusätzlich Energie mittels Mikrowellen in ein zu garendes Gargut einzubringen. Hierdurch kann das Gargut gezielter gegart werden, sodass das gewünschte Garergebnis schneller und sicherer erreicht wird.
• Des Weiteren ist es bei solchen Gargeräten bekannt, dass ein Kerntemperaturfühler zum Einsatz kommt, mit dem die Kerntemperatur des zu garenden Garguts, also die Temperatur innerhalb des Garguts, gemessen werden kann. In Abhängigkeit von der gemessenen Kerntemperatur kann ein ablaufender Garprozess entsprechend gesteuert bzw. angepasst werden, wodurch sichergestellt wird, dass das gewünschte Garergebnis erreicht wird. Es wird nämlich unter anderem sichergestellt, dass eine gewünschte Kerntemperatur des Garguts nicht überschritten wird, sodass ein Übergaren ausgeschlossen wird. Dies ist insbesondere beim Garen von Fleisch von Bedeutung, um sicherzustellen, dass die gewünschte Garstufe, beispielsweise „medium“, nicht überschritten wird.
• Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass über die Mikrowellenquelle eingespeiste Mikrowellen einen Einfluss auf die vom Kerntemperaturfühler erfasste Temperatur haben können, wodurch das Messsignal verfälscht werden kann, was zu einer falsch erfassten Temperatur führt. Daher ist es unter anderem aus der DE 10 2014 117 693 A1 bekannt, dass die vom Temperatursensor des Kerntemperaturfühlers gemessene Temperatur zusammen mit der erfassten Mikrowellenstrahlung ausgewertet werden, um den Einfluss der Mikrowellen auf den Messwert zu erkennen und entsprechend zu korrigieren, sodass die korrekte Temperatur ermittelt wird.
• Für den Kerntemperaturfühler ist im Gargerät typischerweise eine Aufnahme vorgesehen, in die der Kerntemperaturfühler eingesteckt werden kann und soll, wenn dieser nicht in das zu garende Gargut eingesteckt ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass es zu Beschädigungen am Innenkasten des Garraums des Gargeräts bzw. des Kerntemperaturfühlers kommen kann, wenn aufgrund der Mikrowellen ein Funkenüberschlag zwischen einer Messspitze des Kerntemperaturfühlers und einem metallischen Gegenstand auftritt, beispielsweise einem Innenkasten des Garraums, also der Wandung des Garraums.
• Der Funkenüberschlag tritt beispielsweise dann auf, wenn ein Benutzer des Gargeräts vergessen hat, den Kerntemperaturfühler nach dessen Gebrauch in die vorgesehene Aufnahme einzustecken, weswegen der Kerntemperaturfühler im Garraum an einer nicht definierten Position in der Nähe des Innenkastens bzw. der Wandung des Garraums liegt, zum Beispiel am Boden. Hierdurch kann es zu (optischen) Beschädigungen des Innenkastens durch den Funkenüberschlag kommen, sofern das Gargerät in einem Mikrowellenbetrieb betrieben wird, obwohl der Kerntemperaturfühler weder in der Aufnahme noch im zu garenden Gargut eingesteckt ist.
• Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen sicheren Betrieb des Gargeräts mit Mikrowellen zu gewährleisten, bei dem es zu keinen Beschädigungen des Gargeräts kommt, insbesondere des Innenkastens des Gargeräts.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Gargeräts mit einer Mikrowellenquelle. Das Verfahren umfasst zunächst die Schritte:
• - Erfassen einer ersten Temperatur mittels eines ersten Temperatursensors, der im Kerntemperaturfühler integriert ist, und
• - Erfassen einer zweiten Temperatur mittels eines zweiten Temperatursensors, der zum ersten Temperatursensor unterschiedlich ist.
• Die Temperaturen werden über einen definierten Zeitraum gemessen. Ein erster Parameter der Temperaturveränderung der ersten Temperatur sowie ein zweiter Parameter der Temperaturveränderung der zweiten Temperatur werden ermittelt. Die beiden Parameter werden gemeinsam ausgewertet, um die Position des Kerntemperaturfühlers innerhalb des Gargeräts zu erkennen. Anschließend wird ein Starten einer Mikrowellenquelle des Gargeräts für einen Mikrowellenbetrieb in Abhängigkeit der erkannten Position des Kerntemperaturfühlers innerhalb des Gargeräts zugelassen oder gesperrt.
• Der Grundgedanke der Erfindung ist es also, zunächst die Position des Kerntemperaturfühlers innerhalb des Gargeräts zu ermitteln, indem die beiden Temperaturen durch die beiden unterschiedlichen Temperatursensoren erfasst und entsprechend ausgewertet werden. Dieser Schritt wird auch als Positionserkennung des Kerntemperaturfühlers bezeichnet. In Abhängigkeit von der ermittelten Position des Kerntemperaturfühlers wird dann entschieden, ob die Mikrowellenquelle eingeschaltet werden darf oder nicht, sodass ein Funkenschlag zwischen einem nicht korrekt eingesteckten Kerntemperaturfühler und einem Innenkasten des Gargeräts vermieden wird. Es wird also sichergestellt, dass es zu keinen Beschädigungen am Innenkasten des Garraums aufgrund eines Mikrowellenbetriebs kommen kann.
• Im Gegensatz zur Erfindung ist in der DE 10 2014 117 693 A1 vorgesehen, dass beim Erfassen der Temperatur gleichzeitig ein Mikrowellenbetrieb vorliegt, also Mikrowellen in den Garraum eingespeist werden, um den entsprechenden Einfluss der Mikrowellen auf die erfasste Temperatur überhaupt feststellen zu können. Dies ist erfindungsgemäß aber gerade nicht vorgesehen, da zunächst die Temperaturen über die beiden unterschiedlichen Temperatursensoren gemessen werden, wenn noch kein Mikrowellenbetrieb des Gargeräts vorliegt.
• Erfindungsgemäß werden also zunächst nur die beiden gemessenen Temperaturen ausgewertet, um die Position des Kerntemperaturfühlers innerhalb des Gargeräts zu erfassen. Der Mikrowellenbetrieb kann nur dann gestartet werden, wenn sich der Kerntemperaturfühler an einer definierten Position befindet, beispielsweise in der Aufnahme im Gargerät bzw. im Gargut eingesteckt.
• Der definierte Zeitraum, über den die beiden Temperaturen gemessen werden, kann zwischen 5 und 50 Sekunden betragen. Die Temperaturmessung kann (unmittelbar) nach dem Schließen einer Garraumtür des Gargeräts erfolgen, also dem Beladen bzw. der Beschickung des Gargeräts, sodass die jeweilige Temperaturmessung direkt zu Beginn eines Garprozesses stattfindet bzw. kurz bevor dieser gestartet wird. In jedem Fall findet die Temperaturmessung statt, bevor die Mikrowellenquelle für einen Mikrowellenbetrieb gestartet wird, also einen Garbetrieb mit Mikrowellen. Der Mikrowellenbetrieb bzw. der Garbetrieb mit Mikrowellen unterscheidet sich von einem Sensorbetrieb mittels Mikrowellen, bei dem Mikrowellen mit einer geringen Leistung eingespeist werden, um beispielsweise eine Last im Garraum zu erfassen, also die Beladungsmenge bzw. Beschickung elektromagnetisch zu erfassen.
• Beispielsweise beträgt der definierte Zeitraum 20 Sekunden.
• Es kann eine Pufferzeit vorgesehen sein, beispielsweise von 1 bis 5 Sekunden nach dem Schließen der Garraumtür, sodass die für die Auswertung heranzuziehende Temperaturmessung erst nach Ablauf der Pufferzeit beginnt. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass Einflüsse aufgrund des Schließens der Garraumtür keine falschen Messergebnisse liefern.
• Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich das Garraumklima in der sogenannten Parkposition des Kerntemperaturfühlers, also wenn der Kerntemperaturfühler in der Aufnahme eingesteckt ist, schwächer bzw. träger auf den im Kerntemperaturfühler integrierten Temperatursensor auswirkt, als dies der Fall ist, wenn der Kerntemperaturfühler frei im Garraum liegt und dem Garraumklima ausgesetzt ist. Dies liegt daran, dass der Kerntemperaturfühler, insbesondere die Messspitze einer Messlanze des Kerntemperaturfühlers in der Aufnahme vom umströmenden Klima im Garraum abgeschirmt ist, sodass sich die von dem im Kerntemperaturfühler integrierten Temperatursensor erfasste Temperatur unterschiedlich verändert als die Garraumtemperatur, also die Temperatur im Garraum. Sofern der Kerntemperaturfühler über seine Messspitze in dem zu garenden Gargut eingesteckt ist, kann dies entsprechend erfasst werden, da die Temperaturveränderung des im Kerntemperaturfühler integrierten Temperatursensors dann ebenfalls unterschiedlich zur Temperaturveränderung der Garraumtemperatur ist, was daran liegt, dass sich das Gargut langsamer erwärmt als die Luft im Garraum.
• Insofern kann unterschieden werden, ob sich der Kerntemperaturfühler in seiner Parkposition befindet, also der Aufnahme im Gargerät, bzw. im Gargut eingesteckt oder frei im Garraum liegt.
• Lediglich im letzteren Fall, also wenn der Kerntemperaturfühler frei im Garraum liegt, wird ein Starten der Mikrowellenquelle für den Mikrowellentrieb unterbunden, um zu verhindern, dass ein Funkenüberschlag zwischen der Messspitze des Kerntemperaturfühlers und dem Innenkasten des Garraums erfolgt, der zu (optischen) Beschädigungen des Innenkastens führen kann.
• Ein Aspekt sieht vor, dass der erste Temperatursensor des Kerntemperaturfühlers in einer Messspitze einer Messlanze des Kerntemperaturfühlers oder (mittig) in der Messlanze des Kerntemperaturfühlers angeordnet ist. Typischerweise hat der Kerntemperaturfühler mehrere Temperatursensoren, die räumlich voneinander beabstandet angeordnet sind, insbesondere entlang der Messlanze, die zum Einstechen des Kerntemperaturfühlers in das zu garende Gargut vorgesehen ist. Die Messspitze stellt dabei den Bereich des Kerntemperaturfühlers, insbesondere der Messlanze dar, welcher zuerst in das Gargut eingestochen wird, also das freie Ende der Messlanze. Die Mitte der Messlanze umfasst dabei den Bereich zwischen der Messspitze und einem Übergangsbereich zu einem Griffabschnitt des Kerntemperaturfühlers. Im Griffabschnitt selbst kann auch noch zumindest ein Temperatursensor angeordnet sein.
• Eine Ausführungsform sieht vor, dass der zweite Temperatursensor ein Garraumsensor ist, der eingerichtet ist, die Garraumtemperatur zu erfassen, also die Temperatur innerhalb des Garraums. Wie vorstehend erläutert, verändert sich die Garraumtemperatur im Vergleich zur Temperatur unterschiedlich, welche von dem im Kerntemperaturfühler integrierten Temperatursensor erfasst wird, sofern der Kerntemperaturfühler in seiner Parkposition ist bzw. im Gargut eingesteckt ist. Durch die Auswertung der entsprechenden Temperaturen kann somit darauf geschlossen werden, ob sich der Kerntemperaturfühler in seiner Parkposition bzw. im Gargut oder frei im Garraum befindet.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Temperatursensor in einer Messspitze einer Messlanze des Kerntemperaturfühlers oder (mittig) in der Messlanze des Kerntemperaturfühlers angeordnet ist. In dieser Ausführungsform sind somit beide Temperatursensoren, die zur Erfassung der Position des Kerntemperaturfühlers herangezogen werden, im Kerntemperaturfühler integriert. Die beiden Temperatursensoren sind jedoch unterschiedlich, wobei sie räumlich voneinander getrennt sind, da die beiden Temperatursensoren der Messspitze oder der Messlanze zugeordnet sind, insbesondere deren Mitte.
• Es kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass die beiden Temperatursensoren im Kerntemperaturfühler integriert sind, insbesondere in der Messlanze und/oder der Messspitze.
• Durch die beiden Temperatursensoren des Kerntemperaturfühlers ist gewährleistet, dass eine falsche Messung eines Temperatursensors oder ein Ausreißer bei der Temperaturmessung nicht dazu führt, dass der Mikrowellenbetrieb fälschlicherweise unterbunden bzw. verhindert wird. Es kann also eine redundante Messung erfolgen, um die Position des Kerntemperaturfühlers möglichst sicher korrekt zu erfassen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt ist vorgesehen, dass der jeweilige Parameter der Gradient der Temperaturveränderung der entsprechenden Temperatur ist. Insofern wird die Steigung der erfassten Temperatur innerhalb des definierten Zeitraums ermittelt, sodass die Steigungen der erfassten Temperaturen, also deren Temperaturverläufe, ermittelt und ausgewertet werden, um so die Position des Kerntemperaturfühlers zu ermitteln. Wie vorstehend erläutert, ändert sich die Temperatur des Temperatursensors des Kerntemperaturfühlers träger bzw. langsamer als die Garraumtemperatur, wenn der Kerntemperaturfühler in der Aufnahme oder im Gargut eingesteckt ist. Das trägere Verhalten lässt sich über die Gradienten erfassen, sodass durch die Auswertung der Gradienten festgestellt werden kann, wo der Kerntemperaturfühler positioniert ist.
• Es kann auch vorgesehen sein, dass der jeweilige Parameter berechnet wird, indem ein innerhalb des definierten Zeitraums erfasster Minimalwert von einem innerhalb des definierten Zeitraums erfassten Maximalwert abgezogen wird. Insofern stellt der jeweilige Parameter den Bereich der Temperatur dar, der während des definierten Zeitraums vorliegt, was auch als „range“ bezeichnet wird. Hierdurch kann auch auf die Trägheit der vom jeweiligen Temperatursensor erfassten Temperaturveränderung geschlossen werden. Sollte der ermittelte Bereich klein sein, so ergibt sich, dass der entsprechende Temperatursensor nur langsam auf eine Temperaturveränderung reagiert, weswegen angenommen werden kann, dass sich der Kerntemperaturfühler in der Parkposition bzw. im Gargut befindet, sofern es sich bei dem entsprechenden Temperatursensor um denjenigen handelt, der im Kerntemperaturfühler integriert ist.
• Des Weiteren kann eine dritte Temperatur mittels eines dritten Temperatursensors erfasst werden, wobei insgesamt zwei Temperatursensoren des Kerntemperaturfühlers und ein Garraumsensor verwendet werden. Für die Erkennung der Position des Kerntemperaturfühlers werden somit drei unterschiedliche Temperaturen gemessen und ausgewertet, um sicherzustellen, dass die Position des Kerntemperaturfühlers im Gargerät sicher erkannt werden kann.
• Insbesondere werden die den Temperatursensoren des Kerntemperaturfühlers zugeordneten Parameter jeweils in Relation zum Parameter der vom Garraumsensor erfassten Garraumtemperatur gesetzt, um relative Parameter zu erhalten. Mit anderen Worten wird der jeweilige Parameter, der dem Temperatursensor des Kerntemperaturfühlers zugeordnet ist, durch den entsprechenden Paramater der vom Garraumsensor erfassten Garraumtemperatur dividiert, um so den entsprechenden relativen Parameter zu erhalten. Wie vorstehend beschrieben, können die Parameter der Temperaturveränderung der jeweiligen Temperatur der entsprechende Gradient oder der Bereich sein, also die Differenz des maximal gemessenen Temperaturwerts und des minimal gemessenen Temperaturwerts im definierten Zeitraum.
• Die relativen Parameter können auch als Merkmale bezeichnet werden, die ausgewertet werden, um die Position des Kerntemperaturfühlers zu ermitteln.
• Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein zweidimensionaler Merkmalsraum erzeugt, der zumindest eine Entscheidungsgrenze bezüglich der Position des Kerntemperaturfühlers hat. Der zweidimensionale Merkmalsraum kann die zuvor ermittelten relativen Parameter, also die jeweiligen Merkmale, umfassen und diese zueinander in Relation setzen, sodass hierüber auf die Position des Kerntemperaturfühlers im Garraum geschlossen werden kann.
• Insbesondere kann so unterschieden werden, ob sich der Kerntemperaturfühler in seiner Parkposition, also der Aufnahme, bzw. im Gargut befindet (1. Fall), nur die Messspitze des Kerntemperaturfühlers im Gargut eingesteckt ist (2. Fall), die Messspitze des Kerntemperaturfühlers durch das Gargut durchgestochen worden ist (3. Fall) oder sich der Kerntemperaturfühler weder in seiner Parkposition, also der Aufnahme, noch im Gargut befindet (4. Fall). Im letzteren Fall wird das Starten der Mikrowellenquelle für den Mikrowellenbetrieb gesperrt.
• Die relativen Parameter können verwendet werden, um eine von der Garraumtemperatur unabhängige Entscheidungsschwelle zu definieren, da die beiden Parameter, die über die dem Kerntemperaturfühler zugeordneten Temperatursensoren ermittelt werden, durch den Parameter dividiert werden, der der vom Garraumsensor erfassten Garraumtemperatur zugeordnet ist.
• Beispielsweise ist die Entscheidungsgrenze durch einen Teilkreis um den Ursprung des zweidimensionalen Merkmalsraumes gebildet.
• Die Merkmale des zweidimensionalen Merkmalsraumes können durch die (relativen) Parameter gebildet sein, also die Gradienten der jeweiligen Temperaturveränderung oder der Bereich der jeweiligen Temperatur im definierten Zeitraum.
• Grundsätzlich lässt sich also über den Merkmalsraum eine Klassifizierung vornehmen, beispielsweise im Kerntemperaturfühler in Parkposition bzw. Gargut sowie Kerntemperaturfühler nicht in Parkposition bzw. Gargut.
• Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass eine Lasterkennung mittels Mikrowellen durchgeführt wird, wobei die angewandte Lasterkennung von der erkannten Position des Kerntemperaturfühlers innerhalb des Gargeräts abhängt. Die Lasterkennung kann mit einer sogenannten Lastsensor-Baugruppe erfolgen, die eine Mikrowellenfalle sowie einen der Mikrowellenfalle zugeordneten Temperatursensor umfasst, der eine Temperaturveränderung der Mikrowellenfalle bzw. eine Temperaturveränderung eines der Mikrowellenfalle zugeordneten Bauteils erfasst. Über die Veränderung der Temperatur der Mikrowellenfalle bzw. des zugeordneten Bauteils kann auf die dielektrische Last im Garraum geschlossen werden, da sich innerhalb der Mikrowellenfalle ein zum elektrischen Feld im Garraum proportionales elektrisches Feld ausbildet, was unter anderem zu Verlusten führt, die in Wärme umgewandelt werden. Das elektrische Feld im Garraum hängt wiederum von der im Garraum vorhandenen dielektrischen Last ab, also von der Beladungsmenge bzw. der Beschickung.
• Die angewandte Lasterkennung ist abhängig von der erfassten Position des Kerntemperaturfühlers. Dies bedeutet, dass eine unterschiedliche Lasterkennung in Abhängigkeit von der erfassten Position des Kerntemperaturfühlers angewandt wird. Insofern ist eine erste Lasterkennung für den Fall vorgesehen, dass sich der Kerntemperaturfühler in der Parkposition bzw. im Gargut befindet, und eine zweite Lasterkennung für den Fall, dass sich der Kerntemperaturfühler frei im Garraum befindet. Auch für die weiteren genannten Fälle, also nur Messspitze eingesteckt ins Gargut bzw. Messspitze durch das Gargut durchgesteckt, lassen sich entsprechende Lasterkennungen vorsehen, die dann angewandt werden, um eine möglichst genaue Lasterkennung zu gewährleisten. Mit anderen Worten liegt eine adaptive Lasterkennung vor, die sich adaptiv an die erfasste Position des Kerntemperaturfühlers anpasst.
• Insbesondere wird ein unterschiedliches Modell bzw. ein unterschiedlicher Algorithmus für die unterschiedlichen Fälle herangezogen, um so die Last zu ermitteln. Beispielsweise wird eine unterschiedliche Regressionskurve genutzt, um die im Garraum befindliche Last abzuschätzen.
• Die Lasterkennung wird nachgelagert ausgeführt, also erst nach erfolgter Positionserkennung.
• Bei der Lasterkennung werden beispielsweise Mikrowellen mit einer Energie eingespeist, die hinsichtlich des Funkenüberschlags unkritisch sind, was auch als „low power sensing“ bezeichnet wird, also ein Sensieren mit geringer Leistung.
• Des Weiteren ist die Zeitdauer der Lasterkennung im Vergleich zu einem Garprozess bzw. Garvorgang sehr kurz, sodass die Leistung der Mikrowellen auch bei 100 % liegen kann. Eine etwaige Funkenausbildung würde demnach nur sehr kurzfristig auftreten.
• Die Lasterkennung mittels Mikrowellen ist demnach unkritisch, auch wenn der Kerntemperaturfühler frei im Garraum liegt.
• Insofern unterscheidet sich der Mikrowellenbetrieb des Gargeräts von einer Lasterkennung mittels Mikrowellen.
• Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Warnmeldung oder ein Hinweis an einen Bediener des Gargeräts ausgegeben wird, wonach ein Mikrowellenbetrieb nicht möglich ist, wenn bei der Erkennung der Position des Kerntemperaturfühlers festgestellt wird, dass der Kerntemperaturfühler frei im Garraum liegt.
• Auch für die Fälle, dass die Messspitze durch das Gargut durchgestochen bzw. nur die Messspitze im Gargut eingestochen worden ist, kann ein entsprechender Hinweis an den Bediener erfolgen.
• Auch kann vorgesehen sein, dass der Bediener, beispielsweise mittels eines Codes oder ähnlichem, den Hinweis oder die Warnmeldung quittieren kann, sodass der Betrieb des Gargeräts fortgesetzt wird, insbesondere auch der Mikrowellenbetrieb wieder aktiviert wird, obwohl dieser zunächst automatisiert gesperrt worden war. Mit anderen Worten besteht die Möglichkeit des manuellen Eingriffs, um die automatische Sperrung aufzuheben. Der manuelle Eingriff kann aber protokolliert werden.
• Für eine zuverlässige und einfache Auswertung finden die jeweiligen Temperaturmessungen insbesondere dann statt, wenn das Gargerät bereits aufgeheizt ist, also nicht während einer Aufheiz- bzw. Vorheizphase des Gargeräts.
• Grundsätzlich ist zu beachten, dass der erste Temperatursensor lediglich im Kerntemperaturfühler integriert sein muss, wohingegen der zweite Temperatursensor nur unterschiedlich zum ersten Temperatursensor sein muss. Demnach können die für die Auswertung herangezogenen Temperaturen beispielsweise die von einem der Messspitze oder Messlanze zugeordneten Temperatursensor erfasste Temperatur sowie die von einem Garraumsensor erfasste Temperatur sein, also die Garraumtemperatur. Hierdurch kann beispielsweise ein relativer Parameter ermittelt werden bzw. wird das Verhalten der Temperatur des im Kerntemperaturfühler integrierten Temperatursensors gegenüber dem Verhalten der vom Garraumsensor erfassten Temperatur verglichen.
• Es können aber auch die von einem der Messspitze zugeordneten Temperatursensor erfasste Temperatur sowie die von einem der Messlanze zugeordneten Temperatursensor erfasste Temperatur für die Auswertung herangezogen werden.
• Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
• - 1 eine schematische Darstellung eines Gargeräts, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, mit einer detaillierten Darstellung eines Kerntemperaturfühlers,
• - 2 eine Übersicht aus zwei Diagrammen, die das Temperaturverhalten von zwei im Kerntemperaturfühler integrierten Temperatursensoren, einem Garraumsensor und Türschließungen darstellen,
• - 3 eine schematische Darstellung eines zweidimensionalen Merkmalsraumes, der Merkmale aufweist, die durch Temperaturgradienten von zwei im Kerntemperaturfühler integrierten Temperatursensoren gebildet sind,
• - 4 eine schematische Darstellung eines zweidimensionalen Merkmalsraumes, der Merkmale aufweist, die durch relative Parameter gebildet sind, und
• - 5 eine Übersicht aus drei Diagrammen, die die Lastvorhersage in Abhängigkeit der Position des Kerntemperaturfühlers verdeutlicht.
• In 1 ist ein Gargerät 10 gezeigt, das zum Garen eines Garguts 12 vorgesehen ist.
• Das Gargerät 10 weist ein Gehäuse 14 auf, das einen Garraum 16, in dem das Gargut 12 angeordnet ist, sowie einen Installationsraum 18 umgibt. Der Installationsraum 18 ist vom Garraum 16 thermisch isoliert.
• Im Installationsraum 18 ist unter anderem eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit 20 vorgesehen, die mit einer Heizvorrichtung 22, einer Dampferzeugungsvorrichtung 24 sowie einer Mikrowellenquelle 26 verbunden ist, wobei die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 20 eingerichtet ist, die jeweiligen Komponenten 22-26 anzusteuern.
• Darüber hinaus umfasst das Gargerät 10 einen (separat nochmal dargestellten) Kerntemperaturfühler 28, der in einer Aufnahme 30 eingesteckt werden kann.
• Der Kerntemperaturfühler 28 umfasst eine Messlanze 32, die sich von einem Griffabschnitt 34 aus erstreckt und am entgegengesetzten Ende eine Messspitze 36 aufweist, die somit das freie Ende der Messlanze 32 darstellt.
• Der Kerntemperaturfühler 28 weist zudem einen ersten Temperatursensor 38 auf, der der Messspitze 36 zugeordnet ist, sowie einen zweiten Temperatursensor 40, der in der Messlanze 32 angeordnet ist.
• Darüber hinaus umfasst das Gargerät 10 einen weiteren Temperatursensor 42, der auch als dritter Temperatursensor bezeichnet wird. Der Temperatursensor 42 ist dem Garraum 16 zugeordnet, weshalb dieser auch als Garraumsensor bezeichnet wird, da der dritte Temperatursensor 42 eingerichtet ist, die Garraumtemperatur des Garraums 16 zu erfassen.
• Sowohl der dritte Temperatursensor 42 als auch der Kerntemperaturfühler 28 sind jeweils mit der Steuer- und/oder Auswerteeinheit 20 verbunden, sodass die von den jeweiligen Temperatursensoren 38-42 erfassten Temperaturen an die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 20 übermittelt werden, die eingerichtet ist, die Position des Kerntemperaturfühlers 28 innerhalb des Gargeräts 10 zu erkennen, indem die gemessenen Temperaturen ausgewertet werden.
• Insofern ist die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 20 eingerichtet, um zu erkennen, ob der Kerntemperaturfühler 28 in der Aufnahme 30 eingesetzt, in das Gargut 12 eingesteckt oder frei im Garraum 16 platziert ist.
• In 2 sind zwei Diagramme gezeigt, die während eines Versuchsaufbaus ermittelt worden sind. In den Diagrammen sind unter anderem der Temperaturverlauf der Temperatursensoren 38-42 über einen längeren Zeitraum dargestellt, wenn sich der Kerntemperaturfühler 28 in der Aufnahme 30 befindet (obiges Diagramm) oder nicht (unteres Diagramm). Zudem ist im gezeigten Zeitraum eine Garraumtür des Gargeräts 10 mehrfach geöffnet und geschlossen worden, was durch die senkrechten bzw. vertikalen Striche dargestellt ist. Die Position der Beladung (im Versuch: zwei Referenzobjekte) ist dabei jeweils innerhalb des Garraums 16 verändert worden, um einen entsprechenden Einfluss der Position der Beladung festzustellen bzw. ausschließen zu können.
• Für die Versuche ist ein Garprogramm gewählt worden, bei dem nach dem Schließen der Garraumtür für 60 Sekunden Heißluft bei 180°C mittels der Heizvorrichtung 22 und direkt im Anschluss für 60 Sekunden Heißluft bei 180°C zusammen mit einer Leistung von 100% der Mikrowellenquelle 26.
• Aus dem oberen Diagramm ist zu entnehmen, dass die Temperatur des Garraumsensors 42 nach dem Öffnen der Garraumtür abfällt und nach dem Schließen der Garraumtür wieder stark ansteigt, wohingegen die Temperatur des Temperatursensors 38 des Kerntemperaturfühlers 28, der der Messspitze 36 zugeordnet ist, keine bzw. nur eine minimale Veränderung zeigt, sofern die Vorheiz- bzw. Aufheizphase (> 500 Sekunden) beendet worden ist und die Mikrowellenquelle 26 noch nicht aktiviert worden ist (< 60 Sekunden nach Schließen der Garraumtür). Auch ist zu erkennen, dass der Einsatz der Mikrowellenquelle 26, also 60 Sekunden nach Schließen der Garraumtür, einen Temperaturanstieg der vom Temperatursensor 38 erfassten Temperatur zur Folge hat.
• Aus dem unteren Diagramm ist zu entnehmen, dass die Temperatur des Garraumsensors 42 nach dem Öffnen der Garraumtür abfällt und nach dem Schließen der Garraumtür wieder stark ansteigt. Anders als im oberen Diagramm zeigt die Temperatur des Temperatursensors 38 des Kerntemperaturfühlers 28, der der Messspitze 36 zugeordnet ist, ebenfalls solche Veränderungen.
• Auch ist zu erkennen, dass der Einsatz der Mikrowellenquelle 26, also 60 Sekunden nach Schließen der Garraumtür, einen Temperaturanstieg der vom Temperatursensor 38 erfassten Temperatur zur Folge haben kann, insbesondere einen massiven und sprunghaften Temperaturanstieg aufgrund eines Funkenüberschlags (bei ca. 1000 Sekunden).
• Zudem ist in beiden Diagrammen die Temperatur eines Lastsensors („LS“) bzw. einer Lastsensor-Baugruppe gezeigt, worüber Rückschlüsse auf die dielektrische Last im Garraum 16 möglich ist.
• Ein Vergleich der beiden Diagramme verdeutlicht, dass der Temperatursensor 38 an der Messspitze 36 des sich in der Parkposition befindlichen Kerntemperaturfühlers 28 langsamer auf Veränderungen des Garraumklimas reagiert, beispielsweise durch das Öffnen und Schließen der Garraumtür, im Vergleich zu einer zufälligen Positionierung des Kerntemperaturfühlers 28 im Garraum 16. Dieser Effekt ist besonders gut zu erkennen, wenn das Gargerät 10 schon vorgeheizt bzw. aufgeheizt ist.
• Insofern kann aus dem Temperaturverhalten des im Kerntemperaturfühler 28 integrierten Temperatursensors 38 auf die Position des Kerntemperaturfühlers 28 geschlossen werden.
• Hierzu werden beispielsweise für einen definierten Zeitraum, beispielsweise 20 Sekunden nach der Beladung bzw. Beschickung des Garraums 16, die Temperaturen mittels der Temperatursensoren 38-42 gemessen, sodass eine Temperaturveränderung der jeweils gemessenen Temperaturen festgestellt werden kann.
• Die erfassten Temperaturen werden hierzu von der Steuer- und/oder Auswerteeinheit 20 verarbeitet, um entsprechende Parameter der Temperaturveränderung der jeweiligen Temperatur abzuleiten, die gemeinsam ausgewertet werden, um so die Position des Kerntemperaturfühlers 28 innerhalb des Gargeräts 10 zu bestimmen.
• Bei den jeweiligen Parametern, die ausgehend von der Temperaturveränderung ermittelt werden, kann es sich um die Gradienten der Temperaturveränderungen handeln, also die Steigungen der Temperaturveränderung.
• Insofern ist es möglich, dass festgestellt wird, wie sich die Temperaturen verändern, die die Temperatursensoren 38, 40 des Kerntemperaturfühlers 28 messen, ebenso wie die vom Garraumsensor 42. Es kann zudem festgestellt werden, ob sich die Temperatur schnell oder langsam verändert, insbesondere im Vergleich zur Temperaturveränderung, die über den Garraumsensor 42 ermittelt wird.
• Die so erhaltenen Parameter, welche auch als Merkmale bezeichnet werden, können dann genutzt werden, um eine Klassifizierung durchzuführen hinsichtlich der Position des Kerntemperaturfühlers 28 im Gargerät 10. Hierdurch kann ein zweidimensionaler Merkmalsraum erstellt werden, der für die Klassifizierung herangezogen wird, wie beispielhaft in 3 gezeigt ist.
• Im konkreten Beispiel der 3 sind lediglich die Gradienten der Temperaturveränderungen der durch die Temperatursensoren 38, 40 des Kerntemperaturfühlers 28 erfassten Temperaturen als Merkmale zueinander in Relation gesetzt, um vier Fälle zu unterscheiden, nämlich
• - der Kerntemperaturfühler 28 befindet sich in seiner Parkposition, also der Aufnahme 30, bzw. im Gargut 12 (1. Fall),
• - nur die Messspitze 26 des Kerntemperaturfühlers 28 ist im Gargut 12 eingesteckt (2. Fall),
• - die Messspitze 26 des Kerntemperaturfühlers 28 ist durch das Gargut 12 durchgestochen worden (3. Fall), oder
• - der Kerntemperaturfühler 28 befindet sich weder in seiner Parkposition, also der Aufnahme 30, noch im Gargut 12 (4. Fall).
• Alternativ kann es sich bei den Parametern um Bereiche handeln. Der entsprechende Bereich entspricht dabei der Differenz zwischen der maximal erfassten Temperatur und der minimal erfassten Temperatur in dem definierten Zeitraum. Dies wird auch als „range“ für den entsprechenden Temperatursensor 38, 40, 42 bezeichnet: $$\text{range 38 }=\text{max}\left(38\left(\text{t}=\text{0}\dots \text{20s}\right)-\text{min}\left(38(\text{t}=\text{0}\dots \text{20s}\right)\right)$$

  

  $$\text{range 40 }=\text{max}\left(40\left(\text{t}=\text{0}\dots \text{20s}\right)-\text{min}\left(40(\text{t}=\text{0}\dots \text{20s}\right)\right)$$

  

  $$\text{range 42 }=\text{max}\left(42\left(\text{t}=\text{0}\dots \text{20s}\right)-\text{min}\left(42(\text{t}=\text{0}\dots \text{20s}\right)\right),$$

  

  wobei max (...) und min (...) den jeweils maximal erfassten Temperaturwert bzw. den minimal erfassten Temperaturwert des entsprechenden Temperatursensors 38, 40, 42 im definierten Zeitraum von 0 bis 20 Sekunden darstellt.
• Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass relative Parameter ausgehend von den erfassten Temperaturen ermittelt werden. Hierzu werden beispielsweise die jeweiligen Parameter zueinander in ein Verhältnis gesetzt.
• Insbesondere wird der erste Parameter, der dem ersten Temperatursensor 38 zugeordnet ist, sowie der zweite Parameter, der dem zweiten Temperatursensor 40 zugeordnet ist, also die den beiden Temperatursensoren 38, 40 des Kerntemperaturfühlers 28 zugeordneten Parameter, durch den Parameter des Garraumsensors 42 dividiert. $$\text{FE 38}=\text{range 38/range 42}$$

  

  $$\text{FE 40}=\text{range 40/range 42}$$

  
• Die so erhaltenen relativen Parameter FE 38, FE 40, welche auch als Merkmale bezeichnet werden können, sind unabhängig von der tatsächlichen Garraumtemperatur.
• Die beiden relativen Parameter FE 38, FE 40 bzw. die Merkmale können wiederum gemeinsam ausgewertet werden, indem ein zweidimensionaler Merkmalsraum mit den beiden relativen Parameter FE 38, FE 40 geschaffen wird, wie dies in 4 gezeigt ist.
• In 4 sind unterschiedliche Messungen dargestellt, bei denen die entsprechenden Parameter ermittelt und zueinander in Bezug gesetzt worden sind, um den zweidimensionalen Merkmalsraum auszubilden. Es wird deutlich, dass eine Unterscheidung zwischen der Position des Kerntemperaturfühlers 28 in seiner Parkposition („KT in PP“) und der nicht vorhandenen Parkposition („KT nicht in PP“) im zweidimensionalen Merkmalsraum unterschieden werden kann. Daher kann der zweidimensionale Merkmalsraum auch zur Klassifizierung herangezogen werden.
• Es ist also möglich, anhand des zweidimensionalen Merkmalsraumes eine Klassifizierung der Messergebnisse vorzunehmen, um zu erkennen, ob sich der Kerntemperaturfühler 28 in seiner Parkposition befindet oder nicht. Hierzu kann eine entsprechende Entscheidungsschwelle herangezogen werden, die beispielsweise einen Teilkreis 44 darstellt, welcher um den Ursprung des zweidimensionalen Merkmalsraumes gebildet ist. Der Teilkreis 44 kann einen Radius von 0,3 haben.
• Ebenso lassen sich mit entsprechenden Entscheidungsschwellen dann die Fälle 2 und 3 unterscheiden, also nur die Messspitze 36 des Kerntemperaturfühlers 28 im Gargut 12 eingesteckt (2. Fall) bzw. die Messspitze 36 des Kerntemperaturfühlers 28 durch das Gargut 12 durchgestochen (3. Fall).
• Grundsätzlich ist vorgesehen, dass das Starten der Mikrowellenquelle 26 für den Mikrowellenbetrieb gesperrt wird oder der Kunde zumindest vor der Aktivierung einen Hinweis erhält, wenn sich der Kerntemperaturfühler 28 weder im Gargut 12 noch in der Aufnahme 30 befindet (4. Fall), um eine (optische) Beschädigung einer Wandung des Garraums 16, also des Innenkastens zu vermeiden. In den anderen Fällen wird dagegen der Mikrowellenbetrieb gestattet, da ein Funkenüberschlag ausgeschlossen werden kann.
• Zudem kann eine Warnmeldung oder ein Hinweis an einen Bediener des Gargeräts 10 ausgegeben werden, wonach der Mikrowellenbetrieb nicht möglich ist, wenn erkannt wurde, dass der Kerntemperaturfühler 28 frei im Garraum 16 liegt.
• In 5 ist ferner gezeigt, dass eine von der jeweiligen Position des Kerntemperaturfühlers 28 abhängige Lasterkennung durchgeführt werden kann, um die im Garraum 16 eingebrachte Last, also die jeweilige Beladung, genauer abschätzen zu können. Hierzu wird in Abhängigkeit der erfassten Position des Kerntemperaturfühlers 28 ein entsprechend anderes Modell bzw. eine andere Regressionskurve angewandt, um die eingebrachte Last abzuschätzen.
• Im oberen Diagramm der 5 sind alle Messungen dargestellt, die aufgrund der Erkennung der Position des Kerntemperaturfühlers 28 in zwei Klassen unterschieden werden kann, welche im mittleren Diagramm und im unteren Diagramm gezeigt sind. Aus dem oberen Diagramm der 5 geht insbesondere hervor, dass die Vorhersage der im Garraum 16 befindlichen dielektrischen Last ohne die Erkennung der Position des Kerntemperaturfühlers 28 nur ungenau realisiert werden kann.
• Für die beiden Klassen, die im mittleren Diagramm und im unteren Diagramm gezeigt sind, können daher entsprechend angepasste Lastvorhersagen angewandt werden, um die Beladungsmenge möglichst genau abschätzen zu können.
• Insbesondere wird aus 5 deutlich, dass die Klassifizierung einfacher erfolgen kann, wenn sich der Kerntemperaturfühler 28 in seiner Parkposition befindet.
• Dies wird auch als hierarchische Lasterkennung bezeichnet, da zunächst die Position des Kerntemperaturfühlers 28 ermittelt wird.
• Grundsätzlich kann für die Lasterkennung die Mikrowellenquelle 20 in einem Sensormodus sowie die im Garraum 16 angeordnete Lastsensor-Baugruppe verwendet werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102014117693 A1 [0004, 0011]

Claims (10)

1. Verfahren zum Betrieb eines Gargeräts (10) mit einer Mikrowellenquelle (26), wobei das Verfahren zunächst die Schritte aufweist: - Erfassen einer ersten Temperatur mittels eines ersten Temperatursensors (38, 40), der im Kerntemperaturfühler (28) integriert ist, und - Erfassen einer zweiten Temperatur mittels eines zweiten Temperatursensors (38, 40, 42), der zum ersten Temperatursensor (38, 40) unterschiedlich ist, wobei die Temperaturen über einen definierten Zeitraum gemessen werden, wobei ein erster Parameter der Temperaturveränderung der ersten Temperatur und ein zweiter Parameter der Temperaturveränderung der zweiten Temperatur ermittelt werden, und wobei die beiden Parameter gemeinsam ausgewertet werden, um die Position des Kerntemperaturfühlers (28) innerhalb des Gargeräts (10) zu erkennen, und wobei ein Starten einer Mikrowellenquelle (26) des Gargeräts (10) für einen Mikrowellenbetrieb in Abhängigkeit der erkannten Position des Kerntemperaturfühlers (28) innerhalb des Gargeräts (10) zugelassen oder gesperrt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Temperatursensor (38, 40) des Kerntemperaturfühlers (28) in einer Messspitze (36) einer Messlanze (32) des Kerntemperaturfühlers (28) oder in der Messlanze (32) des Kerntemperaturfühlers (28) angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Temperatursensor (42) ein Garraumsensor ist, der eingerichtet ist, die Garraumtemperatur zu erfassen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Temperatursensor (38, 40) in einer Messspitze (36) einer Messlanze (32) des Kerntemperaturfühlers (28) oder in der Messlanze (32) des Kerntemperaturfühlers (28) angeordnet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Parameter der Gradient der Temperaturveränderung der entsprechenden Temperatur ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Parameter berechnet wird, indem ein innerhalb des definierten Zeitraums erfasster Minimalwert von einem innerhalb des definierten Zeitraums erfassten Maximalwert abgezogen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine dritte Temperatur mittels eines dritten Temperatursensors (38, 40, 42) erfasst wird, wobei insgesamt zwei Temperatursensoren (38, 40) des Kerntemperaturfühlers (28) und ein Garraumsensor (42) verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die den Temperatursensoren (38, 40) des Kerntemperaturfühlers (28) zugeordneten Parameter jeweils in Relation zum Parameter der vom Garraumsensor (42) erfassten Garraumtemperatur gesetzt werden, um relative Parameter zu erhalten.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweidimensionaler Merkmalsraum erzeugt wird, der zumindest eine Entscheidungsgrenze bezüglich der Position des Kerntemperaturfühlers (28) hat, insbesondere wobei die Entscheidungsgrenze durch einen Teilkreis um den Ursprung des zweidimensionalen Merkmalsraumes gebildet ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Lasterkennung mittels Mikrowellen durchgeführt wird, und wobei die angewandte Lasterkennung von der erkannten Position des Kerntemperaturfühlers (28) innerhalb des Gargeräts (10) abhängt.

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