DE19533971A1 - Verfahren zur Temperaturregelung für eine sensorgesteuerte Garungseinheit - Google Patents
Verfahren zur Temperaturregelung für eine sensorgesteuerte GarungseinheitInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Temperatur
regelung für eine sensorgesteuerte Garungseinheit, bestehend
aus Gargerät, Sensorik und Kochfeld, beispielsweise Glaske
ramik-Kochfeld, wobei sowohl das Kochfeld als auch das Gar
gerät sensorspezifische Ausgestaltungen enthalten kann.
Es ist üblich, die Wärmezufuhr in Gargeräten zur Erwärmung
von Gütern in Abhängigkeit einer zu erreichenden Mindesttem
peratur zu regeln. Insbesondere sind für Haushaltsgeräte
einfache Zweipunktregler im Gebrauch, wobei die Erwärmung
der Gargüter nicht immer optimierbar ist. Es ist daher be
kannt, die Wärmezuführung für Gargeräte durch Temperatursen
soren zu überwachen und zu steuern. Es ist zudem bekannt,
auf Kochmulden plazierte Kochgeschirre durch Infrarotsenso
ren temperaturmäßig zu überwachen und zu regeln. Konventio
nelle Lösungen des Regelproblems, gemäß derer die Leistungs
zufuhr zur geregelten Kochstelle abgeschaltet wird, wenn die
Ist-Temperatur die Solltemperatur erreicht oder überschrei
tet, gehören zum Stand der Technik. Diese konventionellen
Regelsysteme neigen besonders beim Anfahren bzw. Erreichen
des Sollwertes zu mehr oder weniger starkem Über- und Unter
schwingern des Sollwertes der Erwärmungsendtemperatur. Durch
dieses Verhalten ist es schwierig, mit einem konventionellen
Regler beispielsweise Milch, gebundene Suppen, Gulasch, Ein
töpfe aller Art und weitere den vorgenannten Speisen ent
sprechende Gerichte in einem kalten Kochgeschirr durch Er
wärmen auf Kochmulden auf eine Solltemperatur zu bringen,
ohne daß dabei aufgrund des ersten Überschwingers das Koch
gut im Kochgeschirr ansetzt und möglicherweise auch an
brennt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Temperatur von Koch
gut in Kochgeschirr auf Mulden durch einen Infrarotsensor
berührungslos zu messen, wobei die Signale dieses Sensors zu
einem Regler geführt werden, durch den die Kochguttemperatur
möglichst genau zu einem Sollwert geführt und dort gehalten
werden soll.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Tem
peraturregelungsverfahren aus einem Anfahrvorgang und einem
Haltevorgang, bezogen auf den jeweils zu erreichenden Tempe
ratur-Sollwert, besteht, wobei das Anfahren des Sollwertes
aus der Differenz von Sollwert und Start-Wert mit einer
ersten Zieltemperatur folgt und in den Haltevorgang des
Soll-Wertes überleitet, wobei der Haltevorgang durch Soll-
Ist-Wertvergleich der Garguttemperaturen schrittweise opti
miert wird. Andere vorteilhafte Lösungsvarianten sind den
Unteransprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Er
findung ist im folgenden anhand der Zeichnungen näher be
schrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Regelungsverlauf bei relativ konventionel
ler Regelung im Diagramm,
Fig. 2 einen Regelungsverlauf bei idealer Regelung im
Diagramm,
Fig. 3 ein spezielles Ablaufprogramm für die Temperatur
regelung und
Fig. 4 eine Sollwertvorgabe für verschiedene Garverfah
ren.
Aus den Fig. 1, 2 sind sowohl der Anfahrvorgang als auch
der Haltevorgang der Regelung im Falle konventioneller Rege
lung und nahezu idealer Regelung erkennbar. Zu Beginn des
Anfahrens des Sollwertes schätzt der Regler aus der Diffe
renz des Startwertes und des Sollwertes eine erste Zieltem
peratur ab, bis zu der das Kochgeschirr aufgeheizt wird,
ohne daß die Heizung der Kochstelle getaktet wird. Damit
wird ein schnellstmögliches Aufheizen erreicht. Ist die er
ste Zieltemperatur erreicht, wird die Kochstelle abgeschal
tet. Aufgrund einer möglichen Wärmekapazität der Kochstelle
kann die Temperatur des Kochgeschirres kurze Zeit nachge
heizt werden und etwas ansteigen, wobei sich die Temperatur
des Kochgeschirrs so der eigentlichen Solltemperatur des
Kochgeschirrs nähert. Der Regler, der mit Intelligenz ausge
stattet ist, kann durch experimentell bestimmte Zeiten zum
Abschalten der Kochstelle nach dem Anfahrvorgang umgeschal
tet werden, auf den Betrieb Heizen des Sollwertes.
Der Haltevorgang des Sollwertes setzt sich zusammen aus zwei
Abschnitten. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die Tem
peratur des Kochgutes über lange Zeit relativ konstant ge
halten werden muß. Zunächst wird auf den Haltevorgang I
durch die Regeleinrichtung umgeschaltet. Mit Hilfe des Hal
tevorganges I geschieht das Halten des Sollwertes durch ein
faches Vergleichen der Temperaturen TSoll und TIst mit ent
sprechendem Schalten der Regeleinrichtung bezüglich der
Heizeinrichtung der Kochstelle. Die Regelung kann auch Ein- und
Auszeiten für Schaltzyklen der Kochstellenheizung intel
ligent berücksichtigen, womit der aktuelle Energiebedarf des
Kochgeschirres definiert ist. Dadurch kann der Haltevorgang
I weiterhin optimiert werden. Auf der Basis des Haltevorgan
ges I werden unter Beachtung der zulässigen Flicker- und
Knackraten, die durch die Belastungsgrenzen des Versorgungs
netzes bestimmt sind, die minimalen Ein- und Auszeiten der
Kochstelle bestimmt, und der Haltevorgang II eingeleitet. Ab
jetzt taktet der Regler von sich aus mit den zuvor ermittel
ten Schaltzeiten. Wenn die Temperatur des Kochgutes abdrif
tet, dann werden die Schaltzeiten so korrigiert, daß die
Ein- bzw. Auszeiten der Kochstelle minimal bleiben. Gemäß
Fig. 3 sind die strengen Programmablauf folgen einer Regelung,
bestehend aus dem Anfahrvorgang, dem Haltevorgang I und dem
Haltevorgang II festgelegt. Fig. 3 entnehmbar ist über den
Start der Regelung 31 der nachfolgende Schritt, den die Re
gelung im Regelverfahren geht, 32, nämlich erstens Schätzen
der ersten Zieltemperatur, zweitens Einschalten der Koch
stelle. Dieses geschieht im Anfahrvorgang. Stellt die Rege
lung fest, daß die angestrebte Zieltemperatur erreicht ist,
so schaltet sie im Schritt 34 die Kochstelle aus und wartet
auf ein Einschwingen der Temperatur des Gargutes. Im Schritt
33 wird mit Verneinung der Position Zieltemperatur erreicht,
die Kochstelle weiterbetrieben, solange, bis die Zieltempe
ratur des Gargutes erreicht ist. Nach Abarbeitung des Ver
fahrensschrittes 34 gemäß Fig. 3 folgt die nach dem Ein
schwingvorgang vergleichende Auswertung von Isttemperatur zu
Solltemperatur. Die im Schritt 35 so erfolgte Vergleichstem
peraturkontrolle führt im Fall, daß die Isttemperatur die
Solltemperatur bereits überschritten hat, zum Ausschalten
der Kochstelle und Registrieren der notwendigen Schaltzeit.
Hat die Isttemperatur die Solltemperatur noch nicht er
reicht, dann bleibt die Kochstelle eingeschalten und die
notwendige Einschaltzeit bis zum Erreichen der Solltempera
tur wird von der intelligenten Regelung registriert. Das
führt schließlich dazu, daß die Regelung minimale Schaltzei
ten bestimmt hat, mit deren Hilfe künftige Prozesse der
gleichen Art ad hoc bearbeitet werden können. Dieser Schritt
36 führt dazu, daß im Reglerschritt 37 die Kochstelle mit
den ermittelten Schaltzeiten ständig getaktet wird, wobei
die Schaltzeiten falls notwendig, weiterhin laufend korri
giert werden müssen.
Um Anhaltspunkte für die Sollwerte verschiedener Garungspro
zesse zu gewinnen, ist durch Kochbuchsoftware eine Sollwert
tabelle erstellt, die aus Fig. 4 ersichtlich ist. Man erkennt
Sollwerte für Erwärmungsvorgänge, die zwischen 60°C und 80°C
im allgemeinen liegen, Sollwerte für sogenanntes Garziehen,
die unterhalb der 100°-Temperaturgrenze von 90° an positio
niert sind und weitere spezielle Sollwertangaben für unter
schiedliche Garverfahren. So wird für Dampfkochtöpfe und
Dampfgaren in zwei typischen Temperaturintervallen gearbei
tet, einmal von 105° an und einmal ab 115°C. Das gern ausge
übte Fritieren-, beispielsweise beim Herstellen von pommes
frites, liegt zwischen Solltemperaturvorgaben von 180°C und
200°C.
Vorteile der erfindungsgemäßen Regelung liegen besonders
darin, daß durch die Aufteilung des Regelvorganges in ein
Anfahren zum Sollwert hin und den Etappen des Haltens des
Sollwertes der Temperatur Überschwinger und Unterschwinger
in erträglichen Grenzen gehalten, gegebenenfalls wirksam
vermieden können. Dies ist insofern für Kochvorgänge von Be
deutung, als es insbesondere Überschwinger sind, die ein An
brennen, Verkochen und Überkochen des Gargutes zur Folge ha
ben. Die Aufteilung des Haltevorganges in der oben darge
stellten Form gemäß Fig. 4 gestattet eine Regelung des Tempe
ratur-Sollwertes TSoll mit einer minimal möglichen Regelam
plitude.
Claims (5)
1. Verfahren zur Temperaturregelung für eine sensorgesteu
erte Garungseinheit, bestehend aus Gargerät, Sensorik
und Kochfeld, beispielsweise Glaskeramik-Kochfeld, wo
bei sowohl das Kochfeld als auch das Gargerät sensor
spezifische Ausgestaltungen enthalten kann,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Temperaturregelungsverfahren aus einem Anfahrvorgang
und einem Haltevorgang, bezogen auf den jeweils zu er
reichenden Temperatursollwert, besteht, wobei das An
fahren des Temperatursollwertes aus der Differenz von
Temperatursollwert und Temperaturstartwert mit einer
ersten Zieltemperatur erfolgt und in den Haltevorgang
für das Temperaturverhalten des Sollwertes überleitet,
wobei der Temperaturhaltevorgang durch einen Soll-Ist-Wert
vergleich der Garguttemperaturen schrittweise opti
miert wird.
2. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Kochstelle im ersten An
fahrvorgang ungetaktet betrieben wird.
3. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß der Temperaturhaltevorgang in
zwei Etappen erfolgt.
4. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß im Temperaturhaltevorgang (1)
die Regelung das Halten des Sollwertes dadurch reali
siert, daß sie einen Vergleich von Soll- und Isttempe
ratur mit dem Schalten der Kochstelle kombiniert.
5. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß beim Temperaturhaltevorgang (2)
die Regelung mit bereits ermittelten Schaltzeiten die
Heizleistung taktet.
Priority Applications (4)
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BSH BOSCH UND SIEMENS HAUSGERAETE GMBH, 81669 MUEN |
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8125 | Change of the main classification |
Ipc: H05B 1/02 |
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8141 | Disposal/no request for examination |