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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Steuerung einer Dunstabzugshaube, welche über einem Kochfeld angeordnet ist, unter Verwendung einer Steuervorrichtung, mittels welcher mindestens ein Motor, der mindestens einen Lüfter antreibt, ansteuerbar ist und welche mit in oder an der Dunstabzugshaube angeordneten Sensoren über eine Schnittstelle kommunikativ in Verbindung steht, wobei die Sensoren einen VOC-Sensor, einen IR-Sensor sowie einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtesensor umfassen.
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Die Druckschrift
DE 10 2018 201 047 A1 beschreibt ein Verfahren zur automatisierten Steuerung einer Dunstabzugshaube. Das dort beschriebene Verfahren zielt darauf ab, eine Vorhersage über die Wrasenmenge zu treffen und dementsprechend zu prognostizieren, auf welche Leistung der in der Dunstabzugshaube angeordnete Lüfter optimal einzustellen ist. Hierzu sollen die Umgebungsbedingungen überwacht werden und verschiedene Entscheidungskriterien herangezogen werden. Die Überwachung erfolgt im Wesentlichen mittels bildgebender Sensoren. Über die bildgebenden Sensoren werden Aktivitäten auf dem Kochfeld oder Gesten des Benutzers erfasst. Beispielsweise lässt das Heben des Deckels eines Kochtopfs auf dem Kochfeld darauf schließen, ob kurzfristig mit Wrasenbildung zu rechnen ist und der Lüfter der Dunstabzugshaube entsprechend anzusteuern ist. Zusätzlich wird dort vorgeschlagen, mittels weiterer Sensoren das tatsächliche Wrasenaufkommen zu detektieren und die Leistung des Lüfters entsprechend nachzuregeln, falls sich die Vorhersage über das Wrasenaufkommen als nicht korrekt herausstellt.
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Insgesamt weist das vorbeschriebene Verfahren mehrere Nachteile auf. Durch falsche Vorhersagen wird die Dunstabzugshaube insgesamt nicht effektiv betrieben. Wird die Leistung des Lüfters aufgrund einer falschen Vorhersage zu hoch eingestellt, führt dies zu verringerter Energieeffizienz und unnötiger Geräuschentwicklung. Wird die Leistung des Lüfters dagegen zu niedrig für das tatsächliche Wrasenaufkommen eingestellt, werden die Wrasen nicht ausreichend über die Dunstabzugshaube abgesogen. Schließlich ist auch die Hardware für die Überwachung mit den bildgebenden Sensoren relativ kostenintensiv.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2018 128 934 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Dunstabzugshaube bekannt, bei dem neben vielen anderen Funktionalitäten auch die Steuerung der Leistung des Lüfters auf Basis eines Luftgütesensors vorgeschlagen wird. Die Steuerung der Leistung des Lüfters allein auf Basis des Messwertes eines Luftgütesensors hat sich als unzureichend und wenig effektiv herausgestellt.
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Ein Nachteil bei Luftgütesensoren ist, dass diese starken Schwankungen bei Änderungen der Temperatur und/oder der Feuchte unterliegen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die automatische Steuerung der Leistung einer Dunstabzugshaube weiter zu verbessern, sodass die Dunstabzugshaube besonders effizient und der tatsächlichen Situation hinsichtlich der Luftqualität angepasst betrieben wird.
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Hierzu schlägt die Erfindung ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass
- - mittels des IR-Sensors eine Temperaturerhöhung auf dem Kochfeld über die Steuervorrichtung detektiert wird und der mindestens eine Motor durch die Steuervorrichtung angesteuert wird, sodass der Lüfter angetrieben wird,
- - mittels des VOC-Sensors und des Temperatursensors und/oder des Feuchtesensors eine Wrasenbildung erfasst wird,
- - eine Wrasenanalyse durch logische Verknüpfung der Messwerte des VOC-Sensors sowie des Temperatursensors und/oder des Feuchtesensors durchgeführt wird und
- - die Leistung des mindestens einen Lüfters mittels der Steuervorrichtung über den mindestens einen Motor auf Basis der Wrasenanalyse geregelt wird.
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Durch die Temperaturüberwachung des Kochfeldes mittels des IR-Sensors können die anderen Sensoren frühestmöglich mit dem zu messenden Medium in Kontakt gebracht werden. Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, dass die Steuerungsvorrichtung der Dunstabzugshaube entsprechend dem tatsächlichen Leistungsbedarf auf Basis der Wrasenanalyse arbeitet. Hierdurch kann die Dunstabzugshaube sehr energiesparend betrieben und Geräuschemissionen können minimiert werden. Das Verfahren ist auch unabhängig vom Kochfeld und kann für die unterschiedlichsten Kochfeldhersteller und -typen verwendet werden.
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Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass mindestens ein CO-Sensor, ein Feinstaubsensor und/oder ein CO2-Sensor in oder an der Dunstabzugshaube angeordnet sind und die Messewerte zusätzlich zur Wrasenanalyse herangezogen werden. Durch die Verwendung mindestens eines weiteren Luftgütesensors wird das Verfahren insgesamt noch sensitiver und genauer.
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Zusätzlich kann vorzugsweise mittels des IR-Sensors die Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwertes detektiert werden und über die Steuervorrichtung ein Warnsignal ausgegeben werden. Der Grenzwert wird zweckmäßig auf eine Temperatur festgelegt, die über der eines typischen Garprozesse wie Kochen oder Braten liegt. Wird dieser Grenzwert überschritten, liegen höchstwahrscheinlich eine Fehlfunktion und/oder eine Gefahr vor, die über das Warnsignal an den Anwender übermittelt wird.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn mittels eines Abstandsensors, vorzugsweise eines TOF-Sensors, der Abstand zwischen der Dunstabzugshaube und dem Kochfeld erfasst wird, und der Abstand zwischen der Dunstabzugshaube und dem Kochfeld unter Zugrundelegung der Wrasenanalyse angepasst wird. Die Wrasenerfassung der Dunstabzugshaube kann somit auch durch präzise Einstellung des Abstandes zwischen dem Kochfeld und der Dunstabzugshaube weiter optimiert werden. Hierzu sind geeignete Mittel zur Höhenverstellung der Dunstabzugshaube vorzusehen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messwerte mindestens eines der Sensoren, vorzugsweise aller Sensoren, zeitlich aufgelöst erfasst werden und die zeitlichen Gradienten, d.h. die zeitlichen Veränderungen der Messwerte für die Wrasenanalyse herangezogen werden. Durch die Berücksichtigung der Gradienten der Messwerte lässt sich die Wrasenentwicklung genauer prognostizieren. Ein schnell ansteigender Messwert kann beispielsweise darauf hindeuten, dass kurzfristig mit einer starken Wrasenbelastung zu rechnen ist. Die Leistung des mindestens einen Lüfters wird entsprechend hoch eingestellt, während ein langsamer Anstieg auch auf eine moderat ansteigende Wrasenbelastung hindeutet, sodass die Lüfterleistung nur langsam hochgefahren wird. Prinzipiell ist es auch möglich einzelne Ereignisse durch die Bewertung des Gradienten zu identifizieren und in die Wrasenanalyse mit einzubeziehen, beispielsweise wenn der Deckel des Kochtopfes angehoben wird oder ähnliches. Die Zugrundlegung der zeitlichen Gradienten kann insbesondere hinsichtlich des VOC-Sensors gegenüber der Steuerung auf Basis von Absolutwerten Vorteile haben, da auf diese Weise die Abhängigkeit der Steuerung von der von dem Kochvorgang unbeeinflussten Umgebungsluftqualität reduziert werden kann.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1: schematisch eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube;
- 2: schematisch die Erkennung eines Kochprozesses als Ablaufplan;
- 3: schematisch einen Ablaufplan der Wrasenanalyse;
- 4: schematisch einen Ablaufplan der Lüftersteuerung.
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In 1 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube dargestellt. Die Dunstabzugshaube ist in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Dunstabzugshaube 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Am Gehäuse 2 sind ein Lufteinlass 3 an der Unterseite und Luftauslässe 4 an der Oberseite angeordnet. Im Gehäuse 2 ist über dem Lufteinlass 3 ein Lüfter 5 angeordnet, welcher über einen hier nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Der Motor wird über eine hier ebenfalls nicht dargestellte Steuervorrichtung angesteuert. Zwischen dem Lüfter 5 und dem Lufteinlass 3 ist ein Fettfilter 6 angeordnet. Des Weiteren sind im Gehäuse 2 zwischen dem Lüfter 5 und den Luftauslässen 4 Umluftfilter 7 angeordnet. Zwischen dem Fettfilter 6 und dem Lüfter 5 ist ein Sensormodul 8 platziert, welches einen VOC-Sensor 9, einen Feuchtesensor 10 und einen Temperatursensor 11 aufweist. Schließlich ist an der Unterseite des Gehäuses 2 ein IR-Sensor 12 vorgesehen, dessen Sichtfeld nach unten auf das darunter befindliche, hier nicht dargestellte Kochfeld ausgerichtet ist. Die Sensoren (9-12) stehen kommunikativ mit der Steuervorrichtung in Verbindung, sodass diese ihre Messwerte an die Steuervorrichtung übermitteln können.
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2 zeigt schematisch einen Ablaufplan zur Detektion des Beginns oder des Endes eines Kochvorgangs. Sobald der IR-Sensor 12 einen Anstieg der Temperatur auf dem Kochfeld detektiert, wird der Start des Kochvorgangs festgestellt. Hierzu kann ein Schwellwert von beispielsweise 40°C vorgegeben sein. Die Wrasenbildung wird mittels der Sensoren 9-12 überwacht und analysiert. Die Messwerte des VOC-Sensors 9 werden hier mittels der Messwerte des Feuchtesensors 10 und des Temperatursensors 11 korrigiert. Das bedeutet, dass die temperatur- und feuchtigkeitsbedingten Schwankungen der Messwerte des VOC-Sensors 9 durch einen Korrekturschritt k berücksichtigt werden. Sobald die Wrasenüberwachung ergibt, dass keine Wrasenbildung mehr vorliegt und der IR-Sensor 12 keine erhöhte Temperatur auf dem Kochfeld detektiert, wird das Ende des Kochvorgangs festgestellt.
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In 3 ist ein Ablaufplan zur Durchführung einer Wrasenanalyse 13 während eines Kochvorgangs dargestellt. Mittels des IR-Sensors 9 wird die Kochfeldtemperatur überwacht. Des Weiteren kann mittels des IR-Sensors 9, der beispielsweise als IR-Sensorarray ausgebildet ist, ermittelt werden, welcher Teil der Kochfläche gerade in Betrieb ist. Der VOC-Sensor 9 ermittelt kontinuierlich die Geruchsbelastung durch die Wrasen, während der Feuchtesensor 10 die Feuchte der Wrasen und der Temperatursensor die Wrasentemperatur ermittelt. Die einzelnen Messwerte sowie deren zeitlicher Verlauf werden für die Wrasenanalyse 13 herangezogen. Die Messwerte des VOC-Sensors 9 unterliegen aber, wie beschrieben, relativ starken temperatur- und feuchtigkeitsbedingten Schwankungen. Die Messwerte des VOC-Sensors 9 werden daher in dem Korrekturschritt k unter Berücksichtigung der gemessenen Wrasentemperatur und Wrasenfeuchtigkeit korrigiert. Auf Basis der Wrasenanalyse 13 wird dann die Leistung des Lüfters 5 mittels der Steuerungsvorrichtung eingestellt. In die Wrasenanalyse 13 fließt auch der zeitliche Verlauf der Messwerte mit ein.
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In 4 ist ein schematischer Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lüftersteuerung dargestellt. Die Dunstabzugshaube 1 befindet sich zu Beginn im Standby-Modus SB. Sobald der Start des Kochvorgangs detektiert wird (vgl. 2), wird der Lüfter in eine erste, niedrige Leistungsstufe LS1 versetzt. Die Messwerterfassung aller Sensoren (9-12) wird gestartet. Sofern die Dunstabzugshaube höhenverstellbar ist, kann diese auch aus einer Standby-Position in eine Betriebsposition verfahren werden.
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Auf Basis der Messwerterfassung wird kontinuierlich die Wrasenanalyse 13 durchgeführt. Wird eine höhere Wrasenbelastung detektiert, wird der Lüfter 5 in eine höhere zweite Leistungsstufe LS2 versetzt. Der Lüfter 5 bleibt in der zweiten Leistungsstufe LS2 solange, bis die Wrasenbelastung einen Schwellwert nach oben unten überschreitet. Je nachdem, in welche Richtung sich die Wrasenbelastung verändert, wird entweder eine noch höhere dritte Leistungsstufe LS3 eingestellt oder die Leistung des Lüfters 5 wird auf die erste Leistungsstufe LS1 zurückgefahren. Bei den Schwellwerten kann es sich sowohl um absolute Messwerte der Sensoren handeln als auch durch zeitlich aufgelöste Erfassung ermittelte Änderungen, also den Anstieg oder die Verringerung der Messwerte.
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Wenn der Lüfter 5 sich in der dritten Leistungsstufe LS3 befindet, verläuft das Verfahren genau wie in der zweiten Leistungsstufe LS2. Sodass der Lüfter 5 bei einer weiteren Erhöhung der Wrasenbelastung in eine vierte Leistungsstufe LS4 geschaltet wird und bei einer Verringerung der Wrasenbelastung zurück in die zweite Leistungsstufe LS2 geschaltet wird. In anderen Ausführungsformen ist es möglich, dass der Lüfter noch über weitere Leistungsstufen oder eine stufenlose Leistungseinstellung verfügt. Bei starker kurzfristiger Veränderung der Wrasenbildung ist auch möglich, dass Leistungsstufen übersprungen werden, also beispielsweise direkt von der ersten Leistungsstufe LS1 in die vierte Leistungsstufe LS4.
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Zu jeder Zeit und in jeder Leistungsstufe wird mittels des IR-Sensors 12 die Kochfeldtemperatur überwacht. Sobald eine Grenztemperatur überschritten wird, wird ein Warnsignal WS ausgegeben.
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Sobald das Ende des Kochvorgangs detektiert wird (vgl. 2) wird der Lüfter entweder direkt in den Standby-Modus SB geschaltet oder erst in einen Nachlauf NL um anschließend in den Standby-Modus SB zu wechseln.
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Mittels der Sensoren und deren logischer Verknüpfung können zudem unterschiedliche Prozesse auf dem Kochfeld unterschieden werden, wie beispielsweise Braten, Wasserkochen, Reinigen des Kochfeldes etc. Beispielhafte Prozesse werden im Folgenden beschrieben:
- Bei dem Prozess „Wasserkochen“ detektiert der IR-Sensor 12 eine Kochfeldtemperatur von 80 - 100 °C. Der Feuchtesensor 10 detektiert eine Luftfeuchtigkeit von 80 - 100 %. Der VOC-Sensor detektiert aufgrund des reinen Wasserdampfes nur wenig Belastung. Aus den gewonnen Sensordaten kann die Steuervorrichtung dann den Kochprozess „Wasserkochen“ herleiten und eine für diesen Prozess geeignete Leistungsstufe des Lüfters 5 auswählen.
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Beim Prozess „Braten“ detektiert der IR-Sensor eine Kochfeldtemperatur im Bereich von 150 - 250°C. Der Feuchtesensor 10 detektiert dagegen nur relativ wenig Luftfeuchtigkeit. Der VOC-Sensor 9 detektiert eine hohe Belastung. Die Steuervorrichtung kann aus den gewonnenen Sensordaten den Garprozess „Braten“ herleiten und kann hierfür die entsprechende Leistungsstufe des Lüfters auswählen.
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Beim Prozess „Kochfeldreinigung“ detektiert der IR-Sensor 12 nur eine Temperatur kleiner 40°C. Der Feuchtensensor 10 detektiert nur eine geringe Luftfeuchtigkeit. Der VOC-Sensor 9 detektiert eine hohe Konzentration. Der VOC-Sensor 9 und der Feuchtesensor 10 detektieren also ähnliche Werte wie beim Prozess „Braten“. Weil die Temperatur die 40°C aber nicht überschreitet, kann die Steuerungsvorrichtung daraus herleiten, dass kein Kochprozess gestartet wurde. Der Lüfter 5 verbleibt im Standby-Modus SB.
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An diesen exemplarischen Beispielen wird verdeutlicht, dass die unterschiedlichsten Kochprozesse anhand der Sensordaten genau bestimmt werden können. Die für den jeweiligen Kochprozess und dessen Intensität optimalen Leistungsstufen können durch die Steuervorrichtung eingestellt werden. In Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mittels weiterer Sensoren zusätzliche Daten erfasst. Hierdurch können die Prozesse noch präziser erkannt werden.
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Die Leistungsstufe des Lüfters 5 kann anhand des IR-Sensors 12 auch von der Anzahl der Kochgeschirre und deren Position abhängig gemacht werden.
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Der IR-Sensor 12 kann auch zur Steuerung anderer Funktionen der Dunstabzugshauben genutzt werden, zum Beispiel zum Einschalten und Ausschalten der Dunstabzugshaube, zum Einschalten und dem Ausschalten der Beleuchtung, zur Einstellung der Höhe der Dunstabzugshaube relativ zum Kochfeld.
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Die durch die Sensoren einer Vielzahl von Dunstabzugshauben gewonnenen Messdaten können auch zentral in einer Datenbank zusammengetragen werden. Aus den gesammelten Messdaten können dann weitere Erkenntnisse gezogen werden, um die Wrasenanalyse, die Prozesserkennung und letztendlich die Lüftersteuerung weiter zu optimieren.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Dunstabzugshaube
- 2
- Gehäuse
- 3
- Lufteinlass
- 4
- Luftauslass
- 5
- Lüfter
- 6
- Fettfilter
- 7
- Umluftfilter
- 8
- Sensor-Modul
- 9
- VOC-Sensor
- 10
- Feuchtesensor
- 11
- Temperatursensor
- 12
- IR-Sensor
- 13
- Wrasenanalyse
- LS
- Leistungsstufe
- NL
- Nachlauf
- SB
- Standby-Modus
- WS
- Warnsignal
- k
- Korrekturschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018201047 A1 [0002]
- DE 102018128934 A1 [0004]
