DE3529699A1 - Anordnung zum braten mit einem bratgefaess - Google Patents

Anordnung zum braten mit einem bratgefaess

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Braten mit einem Bratgefäß, bei der die Temperatur am bzw. im Bratgefäß erfaßt und zur programmgesteuerten Regelung auf eine vorgebbare Brattemperatur mittels einer Steuerschaltung zur Ein- und Ausschaltung eines elektrischen Heizelementes ausgenützt wird.
Unter Braten wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung auch das Kochen ohne Wasser verstanden, wobei das Kochgut bzw. Bratgut mitunter mit Fett behandelt wird.
Eine zum Kochen verwendete Anordnung der eingangs erwähnten Art ist durch die DE-OS 29 32 039 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird in Abhängigkeit von der Temperatur bzw. dem Druck im Kochgefäß ein Zeitglied automatisch angepaßt, um den Koch- bzw. Garvorgang entsprechend den Verhältnissen im Kochgefäß zu beeinflussen. Damit soll erreicht werden, daß bei schwankenden Verhältnissen im Kochgefäß die Koch- bzw. Garzeit entsprechend verändert wird. Diese Regelung ist nur dann von Bedeutung, wenn während des Koch- bzw. Garvorganges die Verhältnisse im Kochgefäß nicht konstant sind.
Aus der DE-PS 33 42 416 ist es auch bekannt, bei einer zum Kochen verwendeten Anordnung in der Aufheizphase die Zeitspanne zwischen zwei Temperaturen, die kleiner als die Siedetemperatur des Wassers sind, zu messen und außerdem den Temperaturanstieg in einem vorgegebenen Zeitintervall zu erfassen. Die Heizleistung des Heizelementes wird dann in Abhängigkeit von diesen ermittelten Werten und vorgegebenen Programmen verändert.
Diese programmgesteuerte Regelung der Heizleistung ist für Anordnungen zum Kochen geeignet, da die Aufheizphase doch verhältnismäßig große Zeiten in Anspruch nimmt. Der Aufwand in der Steuerschaltung ist dabei beachtlich, da mit dieser Regelung auch automatisch die Art und die Menge des Kochgutes berücksichtigt wird.
Beim Braten sind jedoch die Verhältnisse ganz anders. Die Aufheizphase ist sehr kurz und die Regelung muß daher viel eher einsetzen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der mit einfachstem Aufwand in der Steuerschaltung ein Einregeln der vorgegebenen Brattemperatur ohne große Überschwinger erreicht wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Temperaturabstand zwischen der vorgegebenen Brattemperatur und der Isttemperatur ermittelt und mit einem vorgegebenen Temperaturabstand verglichen wird, der mit etwa 30° bis etwa 50° C gewählt ist, daß beim Überschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes die mit einer an sich bekannten Periodengruppensteuerung arbeitende Steuerschaltung das Heizelement in allen Zeitintervallen des Zyklus der Periodengruppensteuerung mit voller Heizleistung einschaltet, daß beim Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes die Temperaturdifferenz in einem konstanten Zeitintervall erfaßt wird und daß die Steuerschaltung in Abhängigkeit von dem ermittelten Temperaturabstand und der ermittelten Temperaturdifferenz nach einem vorgegebenen Programm eines Programmspeichers das Heizelement im folgenden Zyklus nur für eine Anzahl von Zeitintervallen einschaltet, die mit kleiner werdendem Temperaturabstand abnimmt und mit kleiner werdender Temperaturdifferenz zunimmt.
Der vorgegebene Temperaturabstand wird mit ausreichend großem Wert gewählt, so daß die Regelung der Heizleistung schon sehr früh einsetzt. Die Mitverwendung der Steuerschaltung zum Ableiten der Temperaturdifferenz vereinfacht die Anordnung. Dies ist besonders einfach, wenn die Steuerschaltung nach der an sich bekannten Periodengruppensteuerung arbeitet, bei der die Heizleistungsvariation durch Verlängerung oder Verkürzung der Einschaltzeit erfolgt, das Heizelement jedoch jeweils mit voller Heizleistung betrieben wird.
Nach einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Temperaturabstand nach dem Einschalten der Anordnung dauernd gemessen und mit dem vorgegebenen Temperaturabstand verglichen wird.
Die Anordnung kann jedoch auch so ausgeführt sein, daß nach dem Einschalten der Anordnung die Steuerschaltung das Heizelement dauernd einschaltet und daß erst mit dem Erreichen des vorgegebenen Temperaturabstandes zur vorgegebenen Brattemperatur mit der Messung des Temperaturabstandes begonnen und der Vergleich mit dem vorgegebenen Temperaturabstand durchgeführt wird.
In jedem Fall bleibt bis zum Erreichen des vorgegebenen Temperaturabstandes das Heizelement auf volle Heizleistung geschaltet, da es in allen Zeitintervallen des Zyklus der Periodensteuerschaltung eingeschaltet bleibt.
Für die Ableitung der Temperaturdifferenz im Zyklus ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß die Temperaturdifferenz aus den Temperaturmeßwerten zu Beginn und am Ende des Zyklus der Periodengruppensteuerung ermittelt wird. Dabei kann zur Verminderung des Einflusses von kurzzeitigen Temperaturschwankungen vorgesehen sein, daß zu Beginn und am Ende eines Zyklus die Temperaturmeßwerte in mehreren Zeitintervallen gemessen und aus den Temperaturmeßwerten jeweils ein Temperaturmittelwert gebildet wird und daß die Temperaturdifferenz aus diesen Temperaturmittelwerten abgeleitet wird.
Damit in der Steuerschaltung mit digitalen Signalen gearbeitet werden kann, sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß der Temperaturabstand in einer Anzahl von vorgegebenen Temperaturstufen erfaßt wird, daß auch die Temperaturdifferenz in einer Anzahl von Temperaturstufen ermittelt wird und daß mit diesen digitalen Werten der Programmspeicher angesteuert wird und mit einem Digitalsignal die Anzahl der Zeitintervalle des Zyklus angibt, in denen das Heizelement mit voller Heizleistung einzuschalten ist. Für eine Heizleistung von z. B. 2 KW ist die Auslegung so, daß eine Periodengruppensteuerung mit einem Zyklus von 12 × 12 sec gewählt istund daß der Programmspeicher Steuerbefehle mit den Wertigkeiten von 0 bis 12 an die Steuerschaltung abgibt, dann können Heizelemente bis zu 2 KW Heizleistung ein- und ausgeschaltet werden, ohne mit dem Auge wahrnehmbare Rückwirkungen auf das speisende Wechselstromnetz zu bekommen.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die Temperatur-Zeit-Kennlinie des gesamten aus Heizelement, Bratgefäß und Bratgut bestehenden Systems,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und
Fig. 3 das im Programmspeicher gespeicherte Programm.
Die in Fig. 1 gezeigte Temperatur-Zeit-Kennlinie T = f(t) läßt den Temperaturanstieg des Systems aus Heizelement, Bratgefäß und Bratgut erkennen. Die Brattemperatur Tk wird vorgegeben und konstant gehalten. Es wird der Temperaturabstand Ta zwischen der vorgegebenen Brattemperatur Tk und der Isttemperatur Tx ermittelt. Es wird gleichzeitig ein vorgegebener Temperaturabstand Tav von etwa 30° C bis etwa 50° C gewählt und als Bezugswert genommen. Ist der ermittelte Temperaturabstand Ta größer als der vorgegebene Temperaturabstand Tav, dann wird das Heizelement mit voller Heizleistung betrieben. Wird zum Zeitpunkt t 1 der vorgegebene Temperaturabstand Tav erreicht und unterschritten, dann ist die Heizleistung entsprechend einem vorgegebenen Programm zu reduzieren, das den ermittelten Temperaturabstand Ta und die Temperaturdifferenz Δ T berücksichtigt, die in einem Zyklus mit der Dauer to der Periodengruppensteuerung ermittelt wird. Auf diese Weise wird die Annäherung an die vorgegebene Brattemperatur Tk verzögert und so eingeregelt, daß kein Überschwingen der Temperatur übe die vorgegebene Brattemperatur Tk eintritt.
Anhand des Blockschaltbildes nach Fig. 2 wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung näher erläutert. Der Temperaturfühler TF erfaßt die Temperatur am oder im Bratgefäß. Der Meßwert wird über den Analog- Digital-Wandler AD in ein Digitalsignal umgewandelt, das über die Übertragungsstrecke Ue zum Empfänger E gelangt.
Der empfangene Temperaturmeßwert entspricht daher der Isttemperatur Tx. Die Isttemperatur Tx wird der Vergleichsschaltung V zugeführt, der über die Vorwahleinrichtung VW die Temperatur Tv eingegeben wird, die zur vorgegebenen Brattemperatur Tk den vorgegebenen Temperaturabstand Tav von etwa 30° bis etwa 50° C einnimmt. Die Brattemperatur Tk wird über den Wahlschalter WS vorgewählt.
Die Vergleichsschaltung V ermittelt den tatsächlichen Temperaturabstand Ta. Ist der ermittelte Temperaturabstand Ta größer als der vorgegebene Temperaturabstand Tav zwischen der vorgegebenen Brattemperatur Tk und der Temperatur Tv, dann steuert die Vergleichsschaltung V die Steuerschaltung St über den Eingang a an, was zu einer dauernden Einschaltung des Heizelementes HE führt. Die Steuerschaltung St arbeitet nach der an sich bekannten Periodengruppensteuerung mit einem Zyklus der Dauer to, die z. B. zwölf Zeitintervalle mit jeweils zwei Sekunden umfaßt. Bei der Ansteuerung der Steuerschaltung St über den Eingang a wird das Heizelement HE in allen zwölf Zeitintervallen des folgenden Zyklus to mit voller Heizleistung eingeschaltet.
Ermittelt die Vergleichsschaltung V einen Temperaturabstand Ta, der kleiner ist als der vorgegebene Temperaturabstand Tav, dann muß die Heizleistung im folgenden Zyklus to reduziert werden und zwar nach einem Programm, das im Programmspeicher PS gespeichert ist und den tatsächlich ermittelten Temperaturabstand Ta und eine Temperaturdifferenz Δ T berücksichtigt, die im Zyklus to erfaßt wird, wie die Differenzschaltung D in Fig. 2 zeigt. Dabei wird zu Beginn und am Ende des Zyklus to die vorliegende Isttemperatur Tx jeweils in mehreren Zeitintervallen gemessen und ermittelt. Aus den so gewonnenen Temperaturmittelwerten wird dann die Temperaturdifferenz Δ T gebildet, um den Einfluß von kurzzeitigen Temperaturänderungen zu eliminieren oder zumindest stark zu reduzieren.
Dem Programmspeicher PS wird der ermittelte Temperaturabstand Ta und die ermittelte Temperaturdifferenz Δ T zugeführt.
Dabei ist es von Vorteil, wenn der Temperaturabstand Ta und die Temperaturdifferenz Δ T in ganzzahligen Vielfachen von Temperaturstufen, z. B. 1,1° bzw. 1°C, vorgegeben werden, um eine digitale Steuerung zu erhalten. Wie die Tabelle nach Fig. 3 zeigt, gibt der Programmspeicher PS bei entsprechender Ansteuerung eine Anzahl zwischen 0 und 12 aus, die die Anzahl der Zeitintervalle angibt, in der im folgenden Zyklus to das Heizelement HE auf volle Heizleistung geschaltet werden muß. Beträgt der Temperaturabstand Ta z. B. 4 Temperaturstufen = 4,4°C und die ermittelte Temperaturdifferenz Δ T ist mit 1 Temperaturstufe fallend, dann gibt der Programmspeicher PS die Anzahl 4 an den Eingang b der Steuerschaltung St weiter. Die Steuerschaltung St schaltet im folgenden Zyklus to das Heizelement HE vier Zeitintervalle ein und demzufolge acht Zeitintervalle aus.
Aus der Tabelle nach Fig. 3 kann für jedes Wertepaar aus dem Temperaturabstand Ta und der Temperaturdifferenz Δ T die Anzahl der Zeitintervalle im folgenden Zyklus to abgelesen werden, in denen das Heizelement HE eingeschaltet sein muß. Dabei zeigt sich, daß die Anzahl der Zeitintervalle bei kleiner werdendem Temperaturabstand Ta abnimmt und bei kleiner werdender oder fallender Temperaturdifferenz Δ T mehr und mehr zunimmt.
Der Steuerschaltung St ist der Taktgeber TG zugeordnet, der die Zeitintervalle im Zyklus to kennzeichnet und auch die Ableitung der Temperaturdifferenz Δ T durch die Differenzschaltung D steuert.

Claims (7)

1. Anordnung zum Braten mit einem Bratgefäß, bei der die Temperatur am bzw. im Bratgefäß erfaßt und zur programmgesteuerten Regelung auf eine vorgebbare Brattemperatur mittels einer Steuerschaltung zur Ein- und Ausschaltung eines elektrischen Heizelementes ausgenützt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturabstand (Ta) zwischen der vorgegebenen Brattemperatur (Tk) und der Isttemperatur (Tx) ermittelt und mit einem vorgegebenen Temperaturabstand (Tav) verglichen wird, der mit etwa 30° bis etwa 50° C gewählt ist,
daß beim Überschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes (Tav) die mit einer an sich bekannten Periodengruppensteuerung arbeitende Steuerschaltung (St) das Heizelement (HE) in allen Zeitintervallen des Zyklus (to) der Periodengruppensteuerung mit voller Heizleistung einschaltet,
daß beim Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes (Tav) die Temperaturdifferenz (Δ T) in einem konstanten Zeitintervall erfaßt wird und
daß die Steuerschaltung (St) in Abhängigkeit von dem ermittelten Temperaturabstand (Ta) und der ermittelten Temperaturdifferenz (Δ T) nach einem vorgegebenen Programm (Fig. 3) eines Programmspeichers (PS) das Heizelement (HE) im folgenden Zyklus (to) nur für eine Anzahl von Zeitintervallen einschaltet, die mit kleiner werdendem Temperaturabstand (Ta) abnimmt und mit kleiner werdender Temperaturdifferenz (Δ T) zunimmt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturabstand (Ta) nach dem Einschalten der Anordnung dauernd gemessen und mit dem vorgegebenen Temperaturabstand (Tav) verglichen wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Einschalten der Anordnung die Steuerschaltung (St) das Heizelement (HE) dauernd einschaltet und
daß erst mit dem Erreichen des vorgegebenen Temperaturabstandes (Ta) zur vorgegebenen Brattemperatur (Tk) mit der Messung des Temperaturabstandes (Ta) begonnen und der Vergleich mit dem vorgegebenen Temperaturabstand (Tav) durchgeführt wird.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz (ΔT) aus den Temperaturmeßwerten zu Beginn und am Ende des Zyklus (to) der Periodengruppensteuerung ermittelt wird.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zu Beginn und am Ende eines Zyklus (to) die Temperaturmeßwerte in mehreren Zeitintervallen gemessen und aus den Temperaturmeßwerten jeweils ein Temperaturmittelwert gebildet wird und
daß die Temperaturdifferenz (Δ T) aus diesen Temperaturmittelwerten abgeleitet wird.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturabstand (Ta) in einer Anzahl von vorgegebenen Temperaturstufen (z. B. 1,1°C) erfaßt wird,
daß auch die Temperaturdifferenz (Δ T) in einer Anzahl von Temperaturstufen (z. B. 1°C) ermittelt wird und
daß mit diesen digitalen Werten der Programmspeicher (PS) angesteuert wird und mit einem Digitalsignal die Anzahl der Zeitintervalle des Zyklus (to) angibt, in denen das Heizelement (HE) mit voller Heizleistung einzuschalten ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Periodengruppensteuerung mit einem Zyklus (to) von 12
daß der Programmspeicher (PS) Steuerbefehle mit den Wertigkeiten von 0 bis 12 an die Steuerschaltung (St) abgibt.
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