DE19821439A1 - Sensor controlled cooking device with self calibration - Google Patents
Sensor controlled cooking device with self calibrationInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine sensorgesteuerte Garungseinheit, bestehend aus einem Kochfeld, einem Gargerät und einer Sensoreinheit, die die Temperatur des Gargutes im Gargerät mittelbar mißt und entsprechende Signale an eine Steuereinheit des Kochfeldes zum Regeln der Heizleistung eines Heizelementes sendet, welche Sensoreinheit in einem speziellen Kalibriermodus beim Kochen von Wasser den zeitli chen Verlauf der Temperatur registriert und die Steuereinheit eine festgelegte Kon stanz des Temperaturverlaufes als Erreichen des Siedepunktes des Wassers detek tiert und eine Selbstkalibrierung durchführt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfah ren zur Selbstkalibrierung einer sensorgesteuerten Garungseinheit, bestehend aus einem Kochfeld, einem Gargerät und einer Sensoreinheit, die Temperaturwerte er mittelt und entsprechende Signale an eine Steuereinheit des Kochfeldes zum Regeln der Heizleistung eines Heizelementes sendet, wobei beim Kalibriervorgang beim Kochen von Wasser der Temperaturverlauf beim Beheizen des Gargerätes registriert wird und beim Erreichen einer vorgegebenen Konstanz des Temperaturverlaufes der gemessene Temperaturwert als Siedepunkttemperaturwert zur Kalibrierung der Garungseinheit verwendet wird.The present invention relates to a sensor-controlled cooking unit, consisting of from a hob, a cooking device and a sensor unit, which the temperature of the Measures food in the cooking device indirectly and signals to a control unit of the hob to control the heating power of a heating element, which Sensor unit in a special calibration mode when boiling water Chen course of the temperature registered and the control unit a specified con punch of the temperature curve as reaching the boiling point of the water detec animals and carries out a self-calibration. The invention further relates to a method Ren for self-calibration of a sensor-controlled cooking unit, consisting of a hob, a cooking appliance and a sensor unit, the temperature values averages and corresponding signals to a control unit of the hob for regulation the heating power of a heating element sends, during the calibration process at Boiling water registered the temperature curve when heating the cooking device is and when a predetermined constancy of the temperature profile is reached measured temperature value as the boiling point temperature value for calibration of the Cooking unit is used.
Eine derartige Garungseinheit und ein entsprechendes Verfahren zur Selbstkalibrie rung sind bekannt aus der Druckschrift WO 97/16943. Dabei besteht ein Kochsystem aus einem Kochfeld mit einer für elektromagnetische Felder durchlässigen Kochfläche und einem darauf stehenden, durch die Kochfläche hindurch fremdbeheizten Kochge schirr, dessen Bodentemperatur geregelt ist. Dabei wird die Temperatur des Kochge schirrbodens elektromagnetisch drahtlos von unten durch die Kochfläche hindurch ab gefragt und zur thermostatischen Regelung durch Steuerung der Kochleistung einge setzt. Die Kalibrierung dieser Garungseinheit kann vollautomatisch von der Elektronik vorgenommen werden. Dabei registriert die Elektronik bei eingeschalteter Kochleistung den Temperaturanstieg des Bodens eines wassergefüllten Kochgeschirrs in seinem zeitlichen Verlauf. Sobald die Temperatur nicht weiter ansteigt, wird dies als Siede punkt erkannt und die Selbstkalibrierung vorgenommen. So ergibt sich eine Kochstelle, die sich vollautomatisch auf verschiedene Kochgeschirrbodenmaterialien einstellt.Such a cooking unit and a corresponding method for self-calibration tion are known from the publication WO 97/16943. There is a cooking system from a hob with a cooking surface that is permeable to electromagnetic fields and a cooker standing on it and heated externally through the cooking surface dishes whose floor temperature is regulated. The temperature of the cooker the bottom of the dish electromagnetically wirelessly from below through the cooking surface asked and turned on for thermostatic control by controlling the cooking output puts. The calibration of this cooking unit can be done fully automatically by the electronics be made. The electronics register when the cooking power is switched on the temperature rise of the bottom of a water-filled cookware in his temporal course. As soon as the temperature does not rise further, this is called boiling point recognized and self-calibration carried out. So there is a hotplate, which automatically adjusts to different cookware base materials.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Garungseinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein diesbezügliches Verfahren zur Selbstkalibrierung be züglich der Genauigkeit des Selbstkalibrierungsvorganges verbessern.The object of the present invention is a cooking unit according to the preamble of claim 1 and a related method for self-calibration be improve the accuracy of the self-calibration process.
Erfindungsgemäß ist dies bei einer sensorgesteuerten Garungseinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch erreicht, daß die Steuereinheit das Errei chen einer bestimmten Kalibrierkonstanz des Temperaturverlaufes als Ende einer Vor kalibrierphase detektiert, und daß die Steuereinheit das Heizelement während einer darauffolgenden Kalibriermeßphase abgeschaltet hält, in der die Sensoreinheit die Temperatur zur Selbstkalibrierung der Garungseinheit mißt. Entsprechend ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung abge schaltet wird, wenn der Temperaturverlauf eine vorgegebene Kalibrierkonstanz erreicht hat, und erst die danach ermittelten Temperaturwerte als Kalibriermeßwerte für den Siedepunkt von Wasser verwendet werden. Die Genauigkeit des Selbstkalibriervor ganges ist insbesondere dadurch zuverlässig erreicht, daß ein unkontrolliertes Ein- und Ausschalten des Heizelementes während des Selbstkalibriervorganges ausge schlossen ist.According to the invention, this is the case with a sensor-controlled cooking unit according to the Preamble of claim 1 achieved in that the control unit Errei Chen a certain calibration constancy of the temperature curve as the end of a pre detected calibration phase, and that the control unit during a heating element subsequent calibration measurement phase is switched off, in which the sensor unit Measures temperature for self-calibration of the cooking unit. It is accordingly Method according to the invention characterized in that the heating power is abge is switched when the temperature curve reaches a predetermined calibration constancy has, and only the temperature values determined afterwards as calibration measurement values for the Boiling point of water can be used. The accuracy of the self calibration ganges is particularly reliably achieved in that an uncontrolled entry and exit Switching off the heating element during the self-calibration process is closed.
Eine weitere Steigerung der Genauigkeit wird beim Selbstkalibrieren der Garungsein heit dadurch erreicht, daß die Steuereinheit erst nach Ablauf einer Wartezeit in der Ka libriermeßphase die Temperaturmeßwerte der Sensoreinheit zur Selbstkalibrierung auswertet. Nach dem Abschalten des Heizelementes, also mit Beginn der Kalibrier meßphase wird noch eine gewisse Zeit gewartet, um einen stabilen, eingeschwunge nen Zustand der Anordnung im Siedepunkt des Wasser gewährleisten zu können. Wenn beispielsweise auf den Siedepunkt des Wasser durch das Messen der Topf wandtemperatur geschlossen wird, ist es für eine reproduzierbare und genaue Kalibrie rung vorteilhaft, den eingeschwungenen Zustand bei der Zufuhr der Heizenergie durch die Heizplatte in den darauf abgestellten Topf und eine entsprechend ausgewogene Temperaturverteilung in dem Topf selbst abzuwarten.A further increase in accuracy is when self-calibrating the cooking unit achieved in that the control unit only after a waiting time in the Ka libriermeßphase the temperature measurements of the sensor unit for self-calibration evaluates. After switching off the heating element, i.e. at the start of the calibration Measurement phase is still waited for a certain time in order to achieve a stable, steady state to be able to guarantee a state of the arrangement at the boiling point of the water. If, for example, on the boiling point of the water by measuring the pot wall temperature is closed, it is for a reproducible and accurate calibration tion advantageous, the steady state when supplying the heating energy through the heating plate in the pot placed on it and a correspondingly balanced one Wait for temperature distribution in the pot itself.
Vorteilhafterweise startet die Steuereinheit beim Beginn des Kalibriervorganges mit maximaler Heizleistung und reduziert nach Erreichen einer Grenztemperatur von etwa 75°C bis 90°C die Heizleistung des Heizelementes. Diese Maßnahme führt zu einer besseren und insbesondere reproduzierbaren Temperaturverteilung im Topf bzw. Gar gerät bei einem schnellen Ablauf des Kalibriervorganges. Ein Heizen mit maximaler Heizleistung bis zum Beginn der Kalibriermeßphase beim Kochen von Wasser kann zu nicht reproduzierbaren Temperaturverhältnissen im Topf selbst und zu Temperatur unterschieden zwischen dem Topf und dem kochenden Wasser führen. Ein derart durchgeführter Kalibriervorgang würde zu unannehmbaren Meß- bzw. Kalibrierfehlern führen.The control unit advantageously starts at the beginning of the calibration process maximum heating output and reduced after reaching a limit temperature of about 75 ° C to 90 ° C the heating power of the heating element. This measure leads to a better and in particular reproducible temperature distribution in the pot or cook device when the calibration process runs quickly. A heating with maximum Heating output up to the start of the calibration measurement phase when boiling water can increase non-reproducible temperature conditions in the pot itself and to temperature differentiate between the pot and the boiling water. Such a performed calibration process would lead to unacceptable measurement or calibration errors to lead.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Garungseinheit ein Eingabeele ment zum Starten des Kalibriervorganges auf. Damit ist es einer Bedienperson mög lich, bei Bedarf selbst den Selbstkalibriervorgang auszulösen. Dies kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn aufgrund einer ungünstigen werksseitigen Einstellung des Siedepunktes bei einer ungünstigen Höhenlage des Aufstellortes der Garungseinheit der Siedepunkt des Wasser beim Wasserkochen nicht erreicht wird. Andererseits können die erfindungsgemäße Garungseinheit und das diesbezügliche Verfahren zur Selbstkalibrierung auch werksseitig verwendet werden, um eine ausreichende Ge nauigkeit der Garungseinheit im Siedepunkt bei deren Auslieferung sicherstellen zu können.According to a preferred embodiment, the cooking unit has an input element ment to start the calibration process. This enables an operator to do so Lich, trigger the self-calibration process yourself if necessary. In particular, this can be necessary if, due to an unfavorable factory setting of the Boiling point at an unfavorable altitude of the location of the cooking unit the boiling point of water is not reached when boiling water. On the other hand can the cooking unit according to the invention and the related method for Self-calibration can also be used at the factory to ensure adequate Ge ensure the accuracy of the cooking unit at the boiling point when it is delivered can.
Falls ungeeignete Gargeräte auf der Garungseinheit betrieben werden oder beispiels weise ein Fehler im Programm der Steuereinheit auftritt, kann dies vorteilhafterweise durch die Garungseinheit festgestellt werden und ein entsprechender Hinweis an eine Bedienperson gegeben werden. Dies kann dadurch realisiert sein, daß die Steuer einheit eine Fehlermeldung an eine Anzeigeeinheit sendet, wenn im Kalibriervorgang eine Kontrolltemperatur innerhalb eines definierten Zeitbandes über- bzw. unter schritten ist. Da Erfahrungswerte dafür vorliegen, innerhalb welcher Zeiten beim Selbstkalibrieren welche Temperaturen vorliegen müssen, kann eine deutliche Abwei chung von diesen Erfahrungswerten zur Fehlerdetektion verwendet werden. If unsuitable cooking devices are operated on the cooking unit or, for example if an error occurs in the program of the control unit, this can advantageously be determined by the cooking unit and a corresponding message to a Operator are given. This can be achieved in that the tax unit sends an error message to a display unit when in the calibration process a control temperature above or below within a defined time band is stepped. Since there are empirical values for the times within which Self-calibrating which temperatures have to be present can clearly differ of these empirical values can be used for error detection.
Nachfolgend ist anhand schematischer Darstellungen die sensorgesteuerte Garungs einheit und das Verfahren zur Selbstkalibrierung dieser beschrieben.The sensor-controlled cooking is shown below using schematic representations unit and the procedure for self-calibration described.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 stark vereinfacht in einer Seitenansicht die sensorgesteuerte Garungs einheit und Fig. 1 greatly simplified in a side view of the sensor-controlled cooking unit and
Fig. 2 ein Sensorsignal-Zeitdiagramm beim Ablauf des Verfahrens zur Selbst kalibrierung der sensorgesteuerten Garungseinheit. Fig. 2 is a sensor signal timing diagram during the execution of the method for self-calibration of the sensor-controlled cooking unit.
Eine sensorgesteuerte Garungseinheit 1 weist gemäß Fig. 1 ein Glaskeramik-Koch feld 3 auf, auf deren beheizter Kochzone ein Topf 5 abgestellt ist. Eine dem Kochfeld 3 zugeordnete Infrarotsensoreinheit 7 mißt die vom dafür speziell geeigneten Topf 5 ab gestrahlte Wärmestrahlung. In einer mit der Infrarotsensoreinheit 7 verbundenen Verarbeitungselektronik 9 wird der Meßwert, der beispielsweise als Spannungswert vorliegt, in einen Temperaturwert umgerechnet. Der Temperaturwert wird von der Ver arbeitungselektronik 9 an eine Steuereinheit 11 der Garungseinheit 1 weitergegeben. Ebenso kann die Verarbeitungselektronik 9 direkter Bestandteil der Steuereinheit 11 sein. Die Steuereinheit 11 steuert eine Schalteinheit 13 zur gewünschten Einspeisung von Heizleistung in ein Heizelement 15 der Kochzone. Mit einer Bedieneinheit 17 sind die speziellen Programmwünsche einer Bedienperson vorgebbar. Beispielsweise wird beim Warmhalten von Speisen eine Temperatur zwischen 60°C und 70°C vorgegeben. Entsprechend dem durch die Infrarotsensoreinheit 7 festgestellten Temperaturen des Topfes 5 bzw. der Topfwand regelt die Steuereinheit 11 die Heizleistung des Heizelementes 15. Bei Betrieb der Steuereinheit 11 gibt dieses Ausgangssignale 19 beispielsweise zum Ansteuern von nicht dargestellten Anzeigeelementen und insbesondere beim Kalibriervorgang ein Fehlersignal 21 aus. Bei der Eingabe der Betriebsart "Wasserkochen" mit Hilfe der Bedieneinheit 17 überwacht die Infrarotsen soreinheit 7 ebenfalls die Temperatur des Topfes 5. Problematisch hierbei ist ins besondere, daß der Siedepunkt des Wassers deutlich von der Höhe des Aufstellungs ortes der Garungseinheit über Normal Null abhängig ist. Weiterhin kann aufgrund von Streuungen der Komponenten der Infrarotsensoreinheit 7 oder Abweichungen der Ab strahleigenschaften des Topfes 5 oder Variationen des genauen Abstandes des Topfes 5 zur Infrarotsensoreinheit 7 beim Wasserkochen ein Meßfehler auftreten. Dies kann insbesondere dazu führen, daß der Siedepunkt des Wassers nicht oder nur ex trem langsam erreicht wird.A sensor-controlled cooking unit 1 has, as shown in FIG. 1, a glass ceramic cooking field 3 , on the heated cooking zone of which a pot 5 is placed. An infrared sensor unit 7 assigned to the hob 3 measures the heat radiation emitted by the pot 5 which is particularly suitable for this purpose. In processing electronics 9 connected to the infrared sensor unit 7 , the measured value, which is present, for example, as a voltage value, is converted into a temperature value. The temperature value is passed on from the processing electronics 9 to a control unit 11 of the cooking unit 1 . The processing electronics 9 can also be a direct component of the control unit 11 . The control unit 11 controls a switching unit 13 for the desired feeding of heating power into a heating element 15 of the cooking zone. The special program requests of an operator can be specified with an operating unit 17 . For example, when keeping food warm, a temperature between 60 ° C and 70 ° C is specified. The control unit 11 regulates the heating power of the heating element 15 in accordance with the temperatures of the pot 5 or the pot wall determined by the infrared sensor unit 7 . When the control unit 11 is operating, it outputs an output signal 19, for example to control display elements (not shown) and in particular during the calibration process, an error signal 21 . When entering the "water boiling" mode using the control unit 17 , the infrared sensor unit 7 also monitors the temperature of the pot 5 . The particular problem here is that the boiling point of the water is clearly dependent on the height of the location of the cooking unit above normal zero. Furthermore, a measurement error can occur due to scattering of the components of the infrared sensor unit 7 or deviations from the radiation properties of the pot 5 or variations in the exact distance of the pot 5 from the infrared sensor unit 7 when boiling water. In particular, this can lead to the boiling point of the water not being reached or being reached extremely slowly.
Zum Auslösen der Selbstkalibrierung der sensorgesteuerten Garungseinheit 1 ist eine spezielle Betätigungsfolge bzw. -kombination von Elementen der Bedieneinheit 17 er forderlich. Alternativ kann auch ein spezielles Selbstkalibrierungs-Bedienelement vor gesehen sein. Die Bedienperson füllt zunächst den Topf 5 mit ausreichend viel Wasser und stellt diesen dann auf einer Kochzone des Kochfeldes 3 ab. Dann startet die Be dienperson mit Hilfe der Bedieneinheit 17 den Selbstkalibriervorgang. Die Steuerein heit 11 schaltet über die Schalteinheit 13 maximale Heizleistung auf das Heizelement 15. Die Infrarotsensoreinheit 7 ermittelt die von der Topfwandung abgestrahlte Wärme strahlung und errechnet daraus einen entsprechenden Temperaturwert. Falls vor einer gewissen Zeit eine gewisse Temperatur bereits überschritten ist bzw. nach einer gewissen Zeit eine gewisse Temperatur noch nicht erreicht ist, sendet die Steuer einheit 11 ein Fehlersignal 21. Dadurch wird einer Bedienperson optisch und/oder akustisch mitgeteilt, daß beispielsweise der verwendete Topf 5 ungeeignet für die sensorgesteuerte Garungseinheit 1 ist oder ein Fehler in der Elektronik der Garungs einheit 1 vorliegt. Nach Erreichen einer Temperatur von etwa 80°C bis 85°C reduziert die Steuereinheit 11 die Heizleistung des Heizelementes 15. Dies geschieht zum Zeitpunkt t1, bei dem durch die Infrarotsensoreinheit 7 das Signal SG gemessen wird, das der Grenztemperatur entspricht. Im weiteren Zeitverlauf verlangsamt sich insbe sondere infolge der Leistungsreduktion der Anstieg der gemessenen Temperatur bzw. des Sensorsignals S. Die Steuereinheit 11 überprüft die Steigung des Temperatur verlaufes und beendet zum Zeitpunkt t2 die Vorkalibrierphase, wenn innerhalb einer Zeitspanne T der Anstieg des Sensorsignals S unterhalb einer gewissen Grenze bleibt. Zum Zeitpunkt t2 beginnt also die Kalibriermeßphase. Deshalb schaltet die Steuer einheit 11 über die Schalteinheit 13 das Heizelement 15 ab. Zusätzlich wartet die Steuereinheit 11 bis zum Erreichen der Zeit t3. Zwischen der Zeit t3 und der Zeit t4 ermittelt die Infrarotsensoreinheit 7 mehrere einzelne Meßwerte, aus denen in geeigneter Weise der Siedepunkt von Wasser ermittelt wird. Dieser Wert SK wird in der Steuereinheit 11 abgespeichert. Die Selbstkalibrierung der Garungseinheit 1 ist beendet. Falls die Bedienperson mit der derart kalibrierten Garungseinheit 1 zu einem späteren Zeitpunkt Wasser kochen will, wird dazu der ermittelte Wert SK verwendet.To trigger the self-calibration of the sensor-controlled cooking unit 1 , a special actuation sequence or combination of elements of the control unit 17 is required. Alternatively, a special self-calibration control element can also be seen. The operator first fills the pot 5 with sufficient water and then places it on a cooking zone of the hob 3 . Then the operator starts the self-calibration process with the help of the control unit 17 . The control unit 11 switches maximum switching power to the heating element 15 via the switching unit 13 . The infrared sensor unit 7 determines the radiated heat radiation from the pot wall and calculates a corresponding temperature value. If a certain temperature has already been exceeded a certain time or a certain temperature has not yet been reached after a certain time, the control unit 11 sends an error signal 21st This informs an operator optically and / or acoustically that, for example, the pot 5 used is unsuitable for the sensor-controlled cooking unit 1 or there is a fault in the electronics of the cooking unit 1 . After a temperature of approximately 80 ° C. to 85 ° C. has been reached, the control unit 11 reduces the heating power of the heating element 15 . This occurs at time t1, at which the signal SG is measured by the infrared sensor unit 7 and corresponds to the limit temperature. In the further course of time, the rise in the measured temperature or the sensor signal S slows down, in particular as a result of the power reduction. The control unit 11 checks the slope of the temperature curve and ends the pre-calibration phase at the time t2 if the rise in the sensor signal S below a within a period T certain limit remains. The calibration measurement phase therefore begins at time t2. Therefore, the control unit 11 switches off the heating element 15 via the switching unit 13 . In addition, the control unit 11 waits until the time t3 is reached. Between the time t3 and the time t4, the infrared sensor unit 7 determines several individual measured values, from which the boiling point of water is determined in a suitable manner. This value SK is stored in the control unit 11 . The self-calibration of the cooking unit 1 has ended. If the operator wants to boil water with the cooking unit 1 calibrated in this way at a later time, the determined value SK is used for this.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |