DE19549064B4 - Steuerschaltung zur Durchführung von Garungsvorgängen - Google Patents

Abstract

Steuerschaltung zur Durchführung eines Garungsvorganges, insbesondere auf einer Heizfläche (1) durch Wärmezufuhr an das von einem Gargutträger (3) aufgenommene Gargut (4), mit einem Sensor (7) zur Erfassung eines Temperaturverlaufes beim Garungsvorgang und zur Abgabe von Ist-Werten, und einer Auswertestufe (12) zur Aufnahme der Ist-Werte und zum Vergleichen der Ist-Werte mit einem Soll-Wert, welche Auswertestufe (12) zur Regelung der Wärmezufuhr einen die Wärmezufuhr reduzierenden Stell-Wert oder einen die Wärmezufuhr erhöhenden Stell-Wert erzeugt und abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswertestufe (12) ein Einstellorgan (8) zugeordnet ist, bei dessen Aktivierung die Auswertestufe (12) den vom Sensor (7) erfassten oder einen aus Ist-Werten innerhalb einer der Aktivierung vorangegangenen Zeitspanne gemittelten Wert als Soll-Wert speichert und mit den folgenden Ist-Werten vergleicht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung gemäß dem Oberbegriff nach Patentanspruch 1.
• Aus DE 35 05 233 C1 ist eine gattungsgemäße Anordnung zum Steuern und Regeln einer Heizleistung bekannt, die einem Kochgefäß zugeführt wird. Dabei wird die Temperatur am Kochgefäß erfasst und zur Regelung auf eine vorgebbare Gar- bzw. Warmhaltetemperatur über eine Steuerschaltung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Heizelements ausgenützt.
• Es ist wünschenswert, für bestimmte Garungsprozesse die Garungs- bzw. Kochtemperatur über einen längeren Zeitraum konstant zu halten. Insbesondere bei offenen Heizsystemen, bei denen ein Kochtopf, eine Bratpfanne oder dergleichen auf einem die Energie von unten zuführenden Heizsystem angeordnet ist, ist es problematisch, den Temperaturverlauf und -zustand genügend exakt zu erfassen und danach die Energiezufuhr zu steuern.
• In diesem Zusammenhang ist es bekannt geworden, am oder im Kochtopf einen Temperaturmessfühler anzubringen, der in Ab hängigkeit von der Temperatur ein analoges Meßwertsignal abgibt. Diese Meßwertsignale werden dann zur Regelung der Heizleistung der Heizstelle eingesetzt. Als Heizstelle kann eine Massekochplatte, Strahlungsheizungen oder auch gasbetriebene Heizungen dienen. Dabei bereitet gerade die Übertragung der Meßwertsignale von dem Gargutträger, z.B. dem Kochtopf zu der Steuerschaltung, die in dem Herd oder dergleichen untergebracht ist, erhebliche Schwierigkeiten. Eine Übertragung über eine Leitung vom Gargutträger zur Steuerschaltung scheidet aus Handhabungsgründen praktisch aus. Bekannte Anordnungen sehen daher eine drahtlose Übertragungsstrecke vor, die vorzugsweise als Infrarotstrecke ausgelegt ist. Dazu müßte aber am Gargutträger ein gegebenenfalls batteriegespeister Sender vorgesehen sein, der bei Reinigung des Gargutträgers aus Sicherheitsgründen abgenommen werden müßte.
• Es bietet sich aber auch an, die Temperatur des Garguts oder des Gargutträgers über Infrarotsensoren fern abzufragen. Diese Maßnahme hat sich bisher aber als problematisch herausgestellt, da der Infrarotsender lediglich die Temperatur an der Abstrahl-Oberfläche zu erfassen in der Lage ist und diese Oberfläche je nach Beschaffenheit unterschiedlich den tatsächlichen Temperaturzustand im Gargut repräsentiert. Insbesondere dann, wenn der Infrarotsensor auf die Außenwandung des Gargutträgers ausgerichtet ist, wirkt sich die Beschaffenheit des Gargutträgermaterials und dessen Oberfläche unterschiedlich bei gleichen Garguttemperaturen im Inneren des Garguts aus.
• In diesem Zusammenhang ist es bekannt geworden, den Gargutträger so auszugestalten, daß er wie ein üblicher Gargutträ ger gehandhabt und gereinigt werden kann, keine Batterie für eine Sendeeinrichtung benötigt und dennoch eine ausreichend genaue Messung der Temperatur des im Gargutträger enthaltenen Garguts zulässt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Gargutträger im Übergangsbereich von dem Gargutträgerboden zur Topfwand mit ringförmigen, umlaufenden Abstrahlflächen versehen sind, dass ein Strahlungsfühler mit Fokussiereinrichtung auf die Abstrahlfläche eines von der Heizplatte abgestellten Gargutträgers ausgerichtet und dass der Strahlungsfühler in einem Abstand zu der Abstrahlfläche angeordnet ist, der dem Abstand der Endstelle im Strahlungsmessfeld des Strahlungsmessfühlers von der Eintrittsfläche des Strahlungsfühlers entspricht. Durch die im Übergangsbereich von dem Topfboden zur Topfwand mit ringförmig umlaufenden Abstrahlflächen versehenen Garungsträgern soll erreicht werden, dass der Garungsträger in diesem Bereich einen relativ genauen Temperaturzustand im Inneren des Gargutes repräsentiert, so daß der Infrarotsensor Werte zur Energiezufuhr herzuleiten in der Lage ist. Bei dieser Methode ist es jedoch erforderlich, Spezial-Gargutträger bzw. speziell ausgestattete Gargutträger zu verwenden.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerschaltung zur Durchführung von Garungsvorgängen darzulegen, die mit Hilfe von Sensoren die Möglichkeit bietet, gleichbleibende Garungsprozessabläufe bei unterschiedlichem Gargut und mit unterschiedlichen Gargutträgern durchzuführen.
• Die Aufgabe ist durch eine Steuerschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
• Eine derartige Steuerschaltung ist einsetzbar im Prinzip für Garungsprozesse im Back- oder Bratofen, sie wird aber bevorzugt einzusetzen sein auf Kochfeldern mit Heizflächen, die den ansonsten freistehenden Gargutträger von unten her beheizen. Bei Verwendung dieser erfindungsgemäßen Steuerschaltung wird der Garungsprozess zu beobachten sein – üblicherweise durch eine Bedienungsperson, aber möglicherweise auch unter Einsatz von zusätzlicher Technik – und bei Erreichen eines gewünschten Zustands im Gargut, beispielsweise auch beim Siedezustand, wird der vom Sensor erfasste Wert durch Aktivierung des Einstellorgans durch besagte Bedienungsperson oder gegebenenfalls durch zusätzliche Technik aktiviert und als Soll-Messgröße gespeichert. Die vorliegenden vom Sensor erfassten Ist-Messgrößen werden mit dieser Soll-Messgröße verglichen und das Vergleichsergebnis wird zur Steuerung der Energiezufuhr herangezogen, damit der Zustand des Garguts über eine gewünschte Zeitspanne erhalten bleibt. Diese Zeitspanne kann voreinstellbar sein oder einem Programmspeicher entnommen werden.
• Prinzipiell sind unterschiedliche Sensoren, die in der Lage sind, den Garungszustand zu erfassen, in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Steuerschaltung einsetzbar. Zweckmäßiger weise wird jedoch der Sensor ein Infrarotsensor sein, der bevorzugterweise auf den Gargutträger ausgerichtet ist. Aus aufbautechnischen Gründen wird der Sensor auf die Außenwandung des Gargutbehälters auszurichten sein, und zwar möglichst im Bereich des von diesem aufgenommenen Garguts. Dabei wird zu beachten sein, daß genügend Abstand des Erfassungsbereichs am Gargutträger von der Heizfläche vorhanden ist, um von dort ausgehende Störstrahlungen möglichst auszuschließen.
• Meßwerte getaktet über den Sensor, ausgehend von der Auswertestufe, abzufragen und die Meßwerte als digitalisierte Binärwerte zu speichern und zu verarbeiten.
• Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestattetes Ausführungsbeispiel wird im folgenden näher beschrieben.
• Die Figur zeigt eine Prinzip-Skizze einer Kochzone mit Schaltungseinheiten.
• Auf einer Glaskeramikfläche 1 mit darunter angeordnetem Strahlungsheizkörper 2 ist ein Gargutbehälter 3 mit Gargut 4 aufgestellt. Über einen Leistungssteller 9 wird der Strahlungsheizkörper 2, ausgehend von einer manuell betätigbaren Eingabeschaltung 5 mit Heizleistung beaufschlagt. Die Be dienlogik 6 enthält Displays, über die die Einstell- bzw. Heizwerte ablesbar sind.
• Im Randbereich der Heizfläche ist ein Infrarotsensor 7 angeordnet, welcher in Richtung auf den unteren Bereich der Wandung des Gargutträgers 3 ausgerichtet ist.
• Diese Anordnung geht an sich von einer Einrichtung aus, die wie gewohnt zum Kochen ohne Einschränkungen mit oder ohne der Möglichkeit einer Ankochautomatik einer Zeitsteuerung und einer freien Stufenwahl geeignet ist. Dabei kann die Eingabe der Heizwerte und der sonstigen Werte konventionell über Knebel oder über sogenannte Touch-Control-Felder durchgeführt werden.
• Dieser in bekannter Weise ausgestatteten Garungsprozeßsteuerung ist eine weitere Steuermaßnahme zugeordnet, die bei Aktivierung eines Eingabeorgans 8 die Steuerung des Leistungsstellers 9 für die Heizenergiezufuhr zu den Strahlungsheizkörpern 2 anstelle der Eingabewerte, die konventionell manuell vorgenommen wurden, übernimmt. Wird die erfindungsgemäße Steuermaßnahme aktiviert, so wird am symbolischen Umschalter 10 eine Umschaltefunktion von der manuellen Eingabe zur Regelfunktion durchgeführt und vom Infrarotsensor 7, der in dieser Phase in Abhängigkeit des Temperaturzustands der Gargutträgerwandung ermittelte Meßwert in einen Speicher 11 einer Mikroprozessorschaltung 12 übernommen und als Soll-Meßwert für weitere Meßwertvergleiche gespeichert. Daraufhin werden von der Mikroprozessorschaltung 12 weitere Meßwerte vom Infrarotsender 7 abgegriffen und als Ist-Werte mit dem gespeicherten Soll-Wert verglichen. Repräsentieren nunmehr die Ist-Meßgrößen einen geringeren Temperaturwert als die Soll-Meagröße, so wird die Energiezufuhr erhöht und im umgekehrten Fall wird diese verringert. Die Energiezufuhr-Verringerung bzw. -Erhöhung kann graduell oder aber auch durch völlige kurzzeitige Ein-Aus-Taktung erfolgen. In jedem Fall ist unabhängig vom Gargut und vom Gargutträger ein günstiger, konstanter Garungs-Temperaturverlauf durchführbar. Der Zeitraum der Konstantregelung kann von Hand, aber auch durch eine Timer-Funktion des Mikroprozessors beendet werden.
• Die erfindungsgemäße Steuerschaltung kann bei entsprechender Ausstattung auch die Möglichkeit bieten, für ausgewählte Gargutträger und/oder Gargutarten einmal ermittelte Werte zu speichern, um bei erneuten gleichartigen Bedingungen sofort auf die Konstanthaltesteuerung zurückgreifen zu können. Es kann auch vorgesehen sein, Korrekturwerte für den Soll-Meßwert bedarfsweise eingeben zu können.

Claims (8)

1. Steuerschaltung zur Durchführung eines Garungsvorganges, insbesondere auf einer Heizfläche (1) durch Wärmezufuhr an das von einem Gargutträger (3) aufgenommene Gargut (4), mit einem Sensor (7) zur Erfassung eines Temperaturverlaufes beim Garungsvorgang und zur Abgabe von Ist-Werten, und einer Auswertestufe (12) zur Aufnahme der Ist-Werte und zum Vergleichen der Ist-Werte mit einem Soll-Wert, welche Auswertestufe (12) zur Regelung der Wärmezufuhr einen die Wärmezufuhr reduzierenden Stell-Wert oder einen die Wärmezufuhr erhöhenden Stell-Wert erzeugt und abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswertestufe (12) ein Einstellorgan (8) zugeordnet ist, bei dessen Aktivierung die Auswertestufe (12) den vom Sensor (7) erfassten oder einen aus Ist-Werten innerhalb einer der Aktivierung vorangegangenen Zeitspanne gemittelten Wert als Soll-Wert speichert und mit den folgenden Ist-Werten vergleicht.
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) ein Infrarotsensor ist.
3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) auf den Gargutträger (3) ausgerichtet ist.
4. Steuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) auf eine Außenwandung des Gargutträgers (3) ausgerichtet ist.
5. Steuerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) auf die Außenwandung des Gargutträgers (3) im Bereich des von diesem aufgenommenen Garguts gerichtet ist.
6. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertestufe (12) die Ist-Werte getaktet vom Sensor (7) aufnimmt.
7. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertestufe (12) die Ist-Werte als digitalisierte Binärwerte speichert und verarbeitet.
8. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste und gespeicherte festgelegte Soll-Wert individuell veränderbar ist.