DE3883417T2 - Automatischer Heizapparat. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung des Erhitzens bzw. Erwärmens eines Gegenstandes in einem automatischen Heiz- oder Kochgerät mit einem Steuerabschnitt zur Steuerung einer Heizeinrichtung, einem ersten Sensor zum Messen des Gewichtes des Gegenstandes, einem zweiten Sensor zum Messen von durch den Gegenstand erzeugtem Gas oder Dampf.
• Aus US-A-45 90 350 ist es bekannt, das Erhitzen eines in einem Mikrowellenherd zu erhitzenden Gegenstandes im wesentlichen automatisch zu steuern, indem ein Gewichtssensor zum Messen des Gewichtes des zu erhitzenden Gegenstandes eingesetzt wird, um aus dem gemessenen Gewicht die erforderliche Heizzeit zu errechnen, sowie einen Sensor für Gase oder Dampf, der das Vorhandensein von Gasen oder Dampf feststellt, die von dem zu erhitzenden Gegenstand erzeugt wurden. Die Meßwerte werden entweder getrennt oder gemeinsam verwendet, um den Heizbetrieb des Mikrowellenherdes nach Erreichen der errechneten Heizzeit und/oder nachdem sich eine bestimmte Gas- oder Dampfmenge entwickelt hat, zu beenden. Es ist allgemein bekannt, daß kalte (nicht jedoch tiefgekühlte) Produkte gut und gleichmäßig in einem Mikrowellenherd bei ununterbrochenem Heizbetrieb erhitzt werden können; Tiefkühlprodukte müssen hingegen mit intermittierendem Mikrowellenheizbetrieb erwärmt werden, weil sonst die Tiefkühlprodukte nicht gleichmäßig durchwärmt würden, insbesondere der innere Bereich bliebe ziemlich kühl. Darum war es nicht nur erforderlich, zwischen unterschiedlichen Nahrungsmittelarten zu unterscheiden und unterschiedliche Wahltasten zu betätigen, sondern es war zusätzlich nötig, eine Wahl zu treffen und manuell entweder eine Heiztaste (für kalte, jedoch nicht tiefgekühlte Produkte) oder eine Auftau-Heiz-Taste (für tiefgekühlte Produkte) zu betätigen.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Heizsequenzen zum Erwärmen von kalten (jedoch nicht tiefgekühlten) Produkten einerseits und tiefgekühlten Produkten andererseits richtig auszuwählen, ohne zwischen zwei verschiedenen Heizprogrammen wählen zu müssen.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren automatischer Steuerung in einem automatischen Heizgerät gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Steuerabschnitt des Gerätes folgende Schritte ausführt:
• a) Messen des Gewichtes des in der Heizeinrichtung liegenden Gegenstandes durch den ersten Sensor;
• b) Berechnen eines Identifizierungszeitraumes zum Identifizieren der Art des zu erhitzenden Gegenstandes auf der Basis des gemessenen Gewichtes;
• c) Messen einer Änderung des Gas- oder Dampfwertes am Ende des Identifizierungszeitraumes durch den zweiten Sensor;
• d) Vergleichen der gemessenen Änderung des Gas- oder Dampfwertes mit einem vorbestimmten Wert und
• e) Auswählen einer aus einer Mehrzahl von Erhitzungsfolgen abhängig von dem Vergleichsergebnis.
• Bevorzugte Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen definiert.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben; die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
• Fig. 1 eine vergrößerte Vorderansicht eines Bedienungsfeldes eines Gerätes zum automatischen Erwärmen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
• Fig. 2(a) u. 2(b) graphische Darstellungen, aus denen die Relation von Messungen und Steuerung bei Verwendung einer automatischen Erwärmtaste des Gerätes zum automatischen Erwärmen nach Figur 1 hervorgeht,
• Fig. 3(a) u. 3(b) graphische Darstellungen zum Erkennungsvorgang der in dem Gerät zum automatischen Erwärmen nach Figur 1 zu erwärmenden Nahrungsmittelgruppe,
• Fig. 4 ein Diagramm, das den Aufbau des Gerätes nach Figur 1 darstellt,
• Fig. 5 ein Schaltdiagramm des Gerätes nach Figur 1 und
• Fig. 6 u. 7 Flußdiagramme des Steuerprogrammes des Gerätes nach Figur 1.
• Die Figur 1 zeigt im wesentlichen ein Bedienungsfeld 3 eines Gerätes zum automatischen Erwärmen nach der vorliegenden Erfindung mit Wahltasten 4. Das Bedienungsfeld ist so angeordnet, daß ein Heizbetrieb durch Niederdrücken einer einzigen Heiztaste 5 ausgeführt wird. Dagegen waren bei den bekannten Geräten zwei Heiztasten erforderlich, einer für die Gruppe der kalten Lebensmittel und einer für die Gruppe der tiefgekühlten Lebensmittel. Nach der vorliegenden Erfindung reicht eine einzige Heiztaste 5 sowohl für die Gruppe der kalten als auch für die der tiefgekühlten Nahrungsmittel aus. Der Grund wird nachfolgend erläutert.
• Das Gerät zum automatischen Erwärmen nach der vorliegenden Erfindung ist mit zwei Sensoren ausgerüstet. Ein erster Sensor ist ein Gewichtssensor, der das Gesamtgewicht (einschließlich Verpackung) des Nahrungsmittels feststellt. Ein Beispiel für einen solchen Sensor ist ein Gewichtssensor, wie er von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd, hergestellt wird; es handelt sich um einen Luftkondensator mit zwei keramischen Basisplatten, die einen Metallfilm tragen, so daß die Metallfilme sich einander gegenüber angeordnet befinden und durch eine Luftschicht getrennt sind. Die Kapazität des Kondensators wird entsprechend dem Gewicht verändert. Das Gesamtgewicht des zu erhitzenden Nahrungsmittels wird von dem ersten Sensor bei Beginn des Erhitzungsvorganges festgestellt, und ein Zeitwert Tw wird auf der Basis des festgestellten Gewichtes errechnet. Der zweite Sensor ist ein Gassensor, der von dem Nahrungsmittel erzeugtes Gas oder erzeugten Dampf feststellt.
• In Figur 2 sind Meßpunkte des Gassensors und Lebensmittel-Meßzeiten des Gewichtssensors usw. dargestellt. In Figur 2(a) wird das Erwärmen kalter und in Figur 2(b) das Erwärmen tiefgekühlter Nahrungsmittel dargestellt. Für beide Gruppen gilt, daß das Nahrungsmittelgesamtgewicht festgestellt wird, wenn der Erwärmungsvorgang beginnt; anschließend wird sequentiell überwacht, ob sich die von dem Lebensmittel vor dem Zeitpunkt Tw - errechnet auf der Basis des festgestellten Gesamtgewichtes des Nahrungsmittels - erzeugte Menge Dampf verändert hat, und zwar festgestellt anhand einer Änderung des Signalpegels des Gassensors von einem Ausgangswert V um einen Wert Δg bder einen Wert Δh.
• Wird eine Änderung um den Wert Δh zum Zeitpunkt Tw beobachtet, wird angenommen, daß es sich um ein Lebensmittel aus der Gruppe der kalten Lebensmittel handelt; es wird, so wie es ist, fortlaufend erwärmt. Wird zum Zeitpunkt Tw jedoch keine Änderung um den Wert Δh beobachtet, ist damit festgestellt, daß es sich um tiefgekühltes Nahrungsmittel handelt, und der Heizwärmewert wird umgeschaltet und das Lebensmittel erwärmt. Lebensmittel können in kalte und tiefgekühlte Nahrungsmittelgruppen eingeteilt werden, indem der Zeitraum Tw, der sich aus dem Nahrungsmittelgesamtgewicht bestimmt, festgestellt wird, denn aus Versuchen ist bekannt, daß, wie in Figur 3(a) dargestellt, die Änderung um den Wert Δh bei kalten Lebensmitteln früher auftritt als der errechnete Zeitpunkt Tw = A x W + B, während die Änderung um den Wert Δh bei tiefgekühlten Lebensmitteln später als der Zeitpunkt Tw = A x W + B auftritt. Selbst wenn kalte Lebensmittel und tiefgekühlte Lebensmittel mit dem gleichen Gewicht und dem gleichen Heizwärmewert erwärmt werden, so sind doch die Ausgangstemperaturen der Lebensmittel unterschiedlich, d.h. die anfängliche Temperatur des tiefgekühlten Nahrungsmittels liegt unter dem Gefrierpunkt, während die Temperatur des kalten Nahrungsmittels über 0ºC liegt. Selbst wenn das kalte Nahrungsmittel aus dem Kühlschrank kommt, liegt die Temperatur zu Beginn des Erwärmvorganges um 5ºC. Der akkumulative Heizwärmewert, der zum Anheben der anfänglichen Temperatur des Nahrungsmittels auf eine Gartemperatur, bei der von dem Nahrungsmittel Dampf erzeugt wird, erforderlich ist, ist für die beiden Gruppen unterschiedlich, und der Zeitraum, der den Unterschied zwischen den akkumulativen Heizwärmewerten darstellt, ist für tiefgekühlte Lebensmittel länger als für kalte. In der beschriebenen Weise können nach der vorliegenden Erfindung zu erhitzende Lebensmittel automatisch während der gleichen Heizsequenz in die Gruppe kalter Lebensmittel und in die Gruppe tiefgekühlter Lebensmittel eingeteilt werden. Aus dem Grunde kann mit einer einzigen Wahltaste ein automatisches Erwärmen unterschiedlicher Nahrungsmittel wie kalter, gekochter Reis, Suppe, Eintopf oder Gulasch, tiefgekühlter Reis oder tiefgekühlter Eintopf oder Gulasch durchgeführt werden.
• Experimente haben ergeben, daß die Rechenformel für die Identifizierung des zu erhitzenden Nahrungsmittels auf der Basis seines Gewichtes durch einen linearen Ausdruck wiedergegeben werden kann: Tw = A x W + B, wobei die Konstante A bei etwa 0,25 Sekunden/Gramm optimal ist und die Konstante B bei etwa 30 Sekunden, wobei Tw Sekunden und W Gramm sind. Selbst wenn sich aufgrund von Verpackungsunterschieden das Gesamtgewicht des kalten Nahrungsmittels von dem des tiefgekühlten um ±200 Gramm unterscheidet, wird das Lebensmittel korrekt identifiziert. Das Lebensmittel kann darum entsprechend dem linearen Ausdruck in geeigneter Weise erwärmt werden.
• Nachfolgend wird der Aufbau des automatischen Heiz- oder Kochgerätes nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• Durch Niederdrücken einer Wahltaste 4 in einem Bedienungsfeld 3 werden verschiedene Befehle in einen Steuerabschnitt 6 eingelesen und auf vorbestimmte Weise angezeigt; auf diese Weise wird die fortschreitende Erwärmung geregelt. Mit 5 ist eine Erwärm-Kombinationstaste bezeichnet.
• Ein zu erwärmendes Nahrungsmittel 8 wird in eine Heizkammer 7 gebracht und über ein Magnetron 9, ein Hochfrequenz erzeugendes Mittel, erhitzt. Die Stromzufuhr an das Magnetron 9 wird von dem Steuerabschnitt 6 über einen Treiber 10 gesteuert. Ein Lüfter 11 ist vorgesehen, um das Magnetron 9 zu kühlen und gleichzeitig für eine Belüftung der Heizkammer 7 zu sorgen. In einer Wrasenführung 12, die den Wrasen aus dem Apparat hinausführt, ist ein zweiter Sensor, ein Gassensor 13 vorgesehen, der von dem Lebensmittel erzeugte Gase oder Dampf feststellt und Informationen über den Erwärmungszustand über einen Detektorkreis 14 an den Steuerabschnitt 6 gibt.
• Das automatische Heiz- oder Kochgerät nach der vorliegenden Erfindung ist auch mit einem ersten Sensor, einem Gewichtssensor 15, ausgerüstet, der das Gesamtgewicht des Nahrungsmittels 8 auf einer Platte 16 feststellt. Der Steuerabschnitt 6 wird aus Mikrocomputern gebildet. Der Gassensor 13 nutzt die Tatsache, daß ein elektrisches Charakteristikum wie z.B. der Widerstandswert eines Sensorelementes oder die Kapazität eines Kondensators sich ändert, wenn sich die Dichte oder die Menge flüssiger Bestandteile des Dampfes und ein aromatisches organisches Gas oder ein aromatisches anorganisches Gas oder dergl. in der Luft ändert. Es kann sich um einen besonderen Feuchtigkeitssensor handeln, wie er von Matsushita Electric lndustrial Co., Ltd oder Tokyo Shibauro Co., Ltd, oder um einen Gassensor handeln, wie er von Le Figaro hergestellt wird.
• Obgleich die Formel zum Berechnen der Meßzeit des Nahrungsmittels oder Kochgutes durch den Gewichtssensor bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein linearer Ausdruck ist, T2 = A x W + B (wobei A und B Konstante sind), kann auch eine Gleichung höheren Grades eingesetzt werden. Selbstverständlich richtet sich der Wert Δh nach dem jeweilig verwendeten Apparat, für den der am besten geeignete Wert gewählt werden kann.
• Figur 5 stellt einen Schaltplan des Steuerkreises dar, der von einem Mikrocomputer 17 gesteuert wird. Ein über die Wahltaste 4 an die Eingänge 10-13 des Mikrocomputers 17 gegebener Befehl wird im Mikrocomputer 17 so dekodiert, daß ein vorbestimmtes Ausgangssignal erzeugt wird. Z.B. erzeugt, wenn die Erwärm-Kombinationstaste gedrückt wird, der Mikrocomputer 17 im Anzeigeabschnitt 18 eine Anzeige "Al". Der Anzeigeabschnitt 18 wird dynamisch angetrieben, um die Zahl der Signalleitungen zu reduzieren. Anzeigedaten werden an die Datenausgänge D0-D7 und ein Ziffernsteuersignal wird an die Ziffernausgänge S0-S4 gegeben. Das Ziffernsteuersignal wird ebenfalls zum Abtasten der Schaltermatrix 4 verwendet. Ein Ausgangssignal des Gassensors 13 wird an einen A/D-Wandler-Eingang A/D des Mikrocomputers l7 gegeben, in dem die aufgrund der Dampfmengenänderung eingetretene Änderung des Widerstandswertes gemessen wird. Außerdem wird ein Ausgangssignal des Gewichtssensors 15 über einen Meßkreis 19 an den Eingangsanschluß 14 des Mikrocomputers 17 gegeben. Der Meßkreis 19 wird aus einer Oszillatorschaltung, einer Brückenschaltung usw. gebildet.
• Nach Beginn des Erhitzens werden vom Mikrocomputer 17 über einen Treiber 20 Relaissteuerausgangssignale R0 und R1 ausgegeben. Ein Relaiskontakt 21 steuert die Mikrowellenenergieabgabe durch intermittierenden Betrieb, und ein Relaiskontakt 22 steuert die Zufuhr elektrischen Stroms an den Heizapparat. Das Magnetron 9 liefert Mikrowellenenergie an die Heizkammer. Weiterhin sind in dem automatischen Heiz- oder Kochgerät ein Motor 23 für den kühlenden Lüfter usw. eine Glühlampe 24, ein Türkontakt 25, der gleichzeitig mit dem Öffnen oder Schließen der Tür betätigt wird, und eine Glocke oder ein Schallgeber 26 zum Anzeigen des Endes der Heizperiode oder dergleichen vorgesehen.
• In den Figuren 6 und 7 sind Flußdiagramme des Steuer-Programms dargestellt. Der Mikrocomputer 17 und der Steuerkreis werden über eine Anfangseinstellung initialisiert. Dann wird der Anzeigedekoder, wie im Zusammenhang mit Figur 5 erläutert, gesteuert. Daraufhin wird festgestellt, ob ein Kochvorgang abläuft. Ist dies nicht der Fall, dann wird eine niedergedrückte Taste abgelesen. Ist die Heiztaste gedrückt, das zu erhitzende Kochgut befindet sind in der Heizkammer und die "Heizbeginn"-Taste ist niedergedrückt, dann beginnt das Erwärmen. Gleichzeitig werden das Gewicht (Wg) und der anfängliche Feuchtigkeitszustand (VO-Pegel) des zu erhitzenden Nahrungsmittels vom Gewichtssensor bzw. dem Gassensor gemessen. Dann werden drei Heizstopp-Zeiten, TL1, TL2 und TL3 sowie eine Identifikationszeit Tw zum Beenden des Heizens entsprechend den Kochgutzuständen berechnet (a). Nach Beginn des Erwärmens wird der Feuchtigkeitszustand (V) fortlaufend beobachtet, wie auch die abgelaufene Zeit (T) fortlaufend gemessen wird (b) . Um das Erwärmen von Kochgut aus der Gruppe der kalten Lebensmittel, z.B. von kaltem Reis, also von Kochgut, das leicht zu erwärmen ist und in der auf der Grundlage des Nahrungsmittelgewichtes berechneten Heizstoppzeit TL1 schnell Dampf entwickelt, zu beenden, ist es vorgesehen, daß festgestellt wird, ob der vom Kochgut erzeugte Dampf um einen Wert g verändert ist, der der Änderung des Signalpegels des Gassensors entspricht. Wird eine Veränderung der Feuchtigkeit um g festgestellt, wenn die Zeit TL1 verstrichen ist, wird das Aufheizen sofort beendet (c). Ist zu diesem Zeitpunkt die eine oder andere der oben genannten Bedingungen nicht erfüllt, d.h. eine Feuchtigkeitsänderung um g wird nicht festgestellt oder die Zeit TL1 ist nicht verstrichen, dann wird das Aufheizen nicht beendet; es wird jedoch festgestellt, ob die vergangene Zeit T der Zeitabschnitt Tw ist, der auf der Grundlage des Nahrungsmittelgewichtes (1-3 Pegel sind für g vorgesehen) berechnet wird (d). Ist der vergangene Zeitabschnitt T länger als der Zeitabschnitt T2, wird ein Vergleich angestellt und festgestellt, ob das Lebensmittel so weit erwärmt ist, daß der vom Nahrungsmittel erzeugte Dampf entsprechend dem Signalpegel des Gassensors um den Wert h verändert ist oder ob der erzeugte Dampf zu geringfügig ist, um den Wert h zu erreichen. Daraus resultiert die Wahl eines ersten Erwärmungsvorganges für die Gruppe kalter Lebensmittel und eines zweiten Erwärmungsvorganges für die Gruppe tiefgekühlter Lebensmittel als Heizsequenz (e) (5-12 Pegel sind für h vorgegeben). Eine Identifizierung des Nahrungsmittel wird also anhand der in dem auf der Basis des Nahrungsmittelgewichtes errechneten Zeitabschnitt Tw eingetretenen oder nicht eingetretenen Änderung des Gassensorsignalpegels gegenüber dem Anfangswert um den Wert h vorgenommen.
• Der zweite Erwärmungsvorgang für die Gruppe tiefgekühlter Lebensmittel wird von Mikrowellenenergie intermittierend durchgeführt, wie dies aus Figur 7 hervorgeht. Es werden der Feuchtigkeitszustand (V), die vergangene Zeit (T) usw. gemessen (g). Es wird festgestellt, ob die vergangene Zeit (T) über die Heizstoppzeit TL2 hinausgeht, die auf der Grundlage des Nahrungsmittelgewichtes W berechnet wurde (h). Der Wert für f wird so bestimmt, daß kein Kochgut über den Zeitabschnitt TL2 hinaus erwärmt und erneut erhitzt wird, wenn eine zu geringe Menge Dampf erzeugt wurde, um f zu verändern. Mit anderen Worten, der Wert für f wird so eingestellt, daß der gefährliche Zustand vermieden wird, wo das Lebensmittel zu trocken oder sonstwie ungeeignet zum Erhitzen ist, weiterhin bis zum Verbrennen oder Brennen aufgeheizt wird. In dem Fall, wo der Signalpegel des Gassensors um den Wert f verändert ist, wird das Erwärmen fortgesetzt. Ändert sich der Signalpegel des Gassensors jedoch nicht um den Wert f, wird angenommen, daß das Nahrungsmittel sich in einem gefährlichen Zustand befindet und das Heizen wird beendet (i) (2-5 Pegel sind für f vorgesehen). Auch für das Erhitzen tiefgekühlter Lebensmittel wird der Zeitabschnitt, der bei Eintreten der Pegeländerung des Gassensorsignales um den Wert h während des Erwärmens des Nahrungsmittels vergangen ist, als erster Zeitmeßpunkt T1 (j) gespeichert, um, wenn die vergangene Zeit über die auf der Basis des Nahrungsmittelgewichtes errechnete Zeit TL3 hinausgeht, entweder festzustellen, daß das Lebensmittel vollständig erwärmt ist, um automatisch weiter erhitzt und gegart zu werden, oder daß das Lebensmittel sich in einem Zustand befindet, wo es nicht genug Dampf erzeugt hat, um für ein automatisches Weitererhitzen und Garen bereit zu sein, trotz der im Signalpegel des Gassensors beobachteten Änderung um den Wert h. Wird keine ausreichende Menge Dampf vom Lebensmittel erzeugt, wird das Heizen beendet, um das Lebensmittel vor Überhitzung, Verbrennen oder Brennen zu schützen (k). Danach wird das Lebensmittel vor dem zweiten Meßpunkt, wenn der Signalpegel des Gassensors α-mal so groß ist wie der Anfangswert V0 und der erzeugte Dampf die Heizkammer füllt (1), ausreichend erhitzt. Die vor dem zweiten Meßpunkt verstrichene Zeit wird als T2 gespeichert. Der Zeitfaktor K zum Einstellen einer zusätzlichen Heizzeit wird auf der Grundlage des Verhältnisses vom Zeitabschnitt (T2-T1) zwischen dem ersten Meßpunkt T1 und dem zweiten Meßpunkt T2 bei Einbeziehung der vergangenen Zeit T2 errechnet, so daß die zusätzliche Heizzeit das Produkt aus vergangener Zeit T2 und dem Faktor K ist (m). Die Heizzeit wird also für einen zusätzlichen Zeitabschnitt K x T2 fortgesetzt, um das Erwärmen des tiefgekühlten Nahrungsmittels im zweiten Erwärmungsvorgang zu vollenden.
• Obgleich das Erwärmen über die intermittierende Zufuhr von elektromagnetischen Wellen im zweiten Erwärmungsvorgang langsam erfolgt, kann selbstverständlich dem Kochgut eine geringe Wärmemenge über ein Elektro- oder Gasheizgerät zugeführt werden, um dadurch ein etwas schnelleres Erwärmen des gesamten tiefgekühlten Kochgutes zu erreichen.
• Beim Erwärmen von kalten Lebensmitteln im ersten Erwärmungsvorgang wird, zur Identifikation der Art der Speise, ein zusätzlicher Erwärmungszeitfaktor K errechnet, und zwar basierend auf dem Verhältnis der Zeitspanne (T2-T1) zwischen dem ersten Meßpunkt T1, wenn die aufgrund des vom Kochgut erzeugten Dampfes eingetretene Änderung im Signalpegel des Gassensors um den Wert h festgestellt wird, und dem zweiten Meßpunkt T2, wenn die aufgrund des von der Speise erzeugten Dampfes eingetretene Änderung im Signalpegel des Gassensors α-mal dem Anfangswert V ist, unter Berücksichtigung der Zeitspanne T2, die vor dem zweiten Meßpunkt verstrichen ist. Dann erhält man die zusätzliche Erwärmungszeit K x T2 aus dem Produkt des errechneten zusätzlichen Erwärmungszeitfaktors K und der verstrichenen Zeitspanne T2. Nachdem das Erwärmen um die zusätzliche Zeit fortgesetzt wurde, wird es endlich beendet.
• Da die zusätzliche Erwärmungszeit K x T2 auf der Basis der Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten Meßpunkt errechnet wird, welche Zeitspanne sich abhängig von der Art und Menge des Nahrungsmittels und dem Zustand des Nahrungsmittelbehälters ändert, kann die zusätzliche Erwärmungszeit K x T2 entsprechend dem Zustand des Nahrungsmittels, ob kalt oder tiefgekühlt, bestimmt werden.
• Der Faktor K für die zusätzliche Erwärmungszeit, der basierend auf dem Verhältnis (T2-T1)/T2 berechnet wird, gibt den Zustand des Nahrungsmittels wie folgt wieder. Die Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten Meßpunkt gibt die Unterschiede der Nahrungsmittelarten wieder, d.h. ob das zu erhitzende Nahrungsmittel eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat und eine lange Zeit braucht, um vollständig erwärmt zu werden, oder ob das Nahrungsmittel in kurzer Zeit zu erwärmen ist. Ist das Nahrungsmittel mit einer Abdeckung aus Kunststoffolie versehen, wird eine gewisse Zeitspanne benötigt, bevor sich auf dem sich erwärmenden Nahrungsmittel soviel Dampf gesammelt hat, daß die Abdeckung zerreißt; dann bildet sich plötzlich viel Dampf. Dementsprechend ist die Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten Meßpunkt klein. Wird das Nahrungsmittel jedoch ohne solche Folie erhitzt, bildet sich entsprechend dem Temperaturanstieg des Nahrungsmittels Dampf aus; der erste Meßpunkt ist also nach kurzer Erwärmungszeit erreicht. Das führt zu einer großen Zeitspanne zwischen dem ersten Meßpunkt und dem zweiten. Die Zeitspanne hängt also unter anderem davon ab, ob das Nahrungsmittel abgedeckt ist oder nicht und wie seine Wärmeleitfähigkeit ist. Ist das Gesamtgewicht des Nahrungsmittels hoch, ist die Zeit bis zur Dampferzeugung aus der gesamten Speise lang. Wird also lediglich die Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten Meßpunkt berücksichtigt, so ist schwer zu beurteilen, worauf die Zeitspanne beruht, also welcher Art das Nahrungsmittel ist, ob es pro Gewichtseinheit schnell Dampf erzeugt oder leicht zu erwärmen ist. Darum wird die vor dem zweiten Meßpunkt verstrichene Zeitspanne T2 verwendet, um das Gesamtgewicht des Nahrungsmittels darzustellen, und das Verhältnis der Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten Meßpunkt wird unter Berücksichtigung der vor dem zweiten Meßpunkt verstrichenen Zeit errechnet. Das Verhältnis kann also als ein charakteristischer Wert des Nahrungsmittels hinsichtlich Art, Zustand und Gesamtgewicht angenommen werden.
• Aus dieser Beschreibung geht hervor, daß das automatische Heizgerät nach der Erfindung folgende Wirkungen und Vorzüge aufweist.
• 1.) In dem automatischen Heizgerät werden ein Gassensor und ein Gewichtssensor eingesetzt. Es wird festgestellt, um wieviel sich der Signalpegel des Gassensors in der aufgrund des Nahrungsmittelgewichtes (einschließlich Verpackung) errechneten Zeit gegenüber dem Anfangswert bei Beginn der Erwärmungszeit ändert, um so eine große Veränderung des Signalpegels über einen vorbestimmten Wert festzustellen. Das Erwärmen kann dadurch über das Betätigen einer einzigen Erwärm-Kombinationstaste in Gang gesetzt werden. Der Anwender eines solchen Gerätes braucht sich also keine Gedanken zu machen, welche Tasten zu betätigen sind, weil er keine Fehler machen kann. Die Bedienung wird wesentlich erleichtert. Die erwärmten Speisen sind trotzdem genau so gut wie die in einem konventionellen Gerät mit 4 bis 5 Wahltasten erwärmten Speisen.
• 2.) Die geringe Berücksichtigung des Nahrungsmittelgewichtes im Ansprechverhalten des Gassensors wird durch den Gewichtssensor verbessert. Das Erwärmen kann damit so gesteuert werden, daß es auch dann beendet wird, wenn nur eine geringe Zunahme des vom Kochgut erzeugten Dampfes in der auf der Basis des vom Gewichtssensor ermittelten Kochgutgesamtgewichtes errechneten Zeit festgestellt wird, so daß ein zu starkes Erhitzen von wenig Dampf erzeugenden Nahrungsmitteln vermieden wird.
• 3.) Selbst wenn die vom Nahrungsmittel erzeugte Dampfmenge nicht so groß ist, daß sie den Signalpegel des Gassensors um einen vorbestimmten Wert ändert, obwohl das Gewicht des Nahrungsmittels dafür hoch genug ist, oder der Signalpegel des Gassensor aufgrund eines Ausfalls des Gassensors sich nicht ändert, also auch unter Bedingungen, die beim automatisches Erwärmen außergewöhnlich sind, kann verhindert werden, daß das Nahrungsmittel zu stark erhitzt oder verbrannt wird. Auch wenn das Gerät eingeschaltet wird, ohne daß ein Nahrungsmittel in der Heizkammer ist, wird das Heizen in sehr kurzer Zeit sicher beendet, da im Signalpegel des Gassensors keine Veränderung auftritt, die einem vor Heizbeginn auf der Basis des vom Gewichtssensor festgestellten Wertes vorbestimmten Wert entspricht.
• 4.) Selbst wenn das Gewicht des Nahrungsmittels hoch genug ist und der Signalpegel des Gassensors durch den erzeugten Dampf auf einen vorbestimmten ersten Pegelstand verändert wird, jedoch nicht auf einen zweiten Pegelstand, wenn also trockenes Kochgut erhitzt wird oder ein tiefgekühltes Stück Fleisch in einem großen, schweren Behälter, wird verhindert, daß das Nahrungsmittel überhitzt oder verbrannt wird, da in einem solchen Fall das Erwärmen nach der auf der Grundlage des Nahrungsmittelgewichtes errechneten Zeit beendet wird. Auch wenn Störungen von außen auftreten, wenn also beispielsweise Mikrowellen des Heizgerätes, Entladungsstörungen eines Relaiskontaktes oder Induktionsstoßstörungen eines Transformators oder eines Motors während des Heizens an den Steuerabschnitt gelangen und folglich die normale Änderung des Signalpegels des Gassensors nicht an den Steuerabschnitt weitergeleitet wird, wird das Heizen nach der auf der Basis des Nahrungsmittelgewichtes ermittelten Zeit beendet, ohne daß ein Erhitzen fortgesetzt würde, bis der Signalpegel des Gassensors den Pegel des zweiten Meßpunktes (nicht zu erreichender Pegel) erreicht. Das automatische Heizgerät nach der Erfindung ist also ein sicheres Gerät.
• Aus dieser Beschreibung geht hervor, daß es nach der vorliegenden Erfindung möglich ist, die Betätigungstasten für mehrere Funktionen eines mit Gassensor und Gewichtssensor ausgestatteten Heizgerätes wie z.B. eines elektronischen oder elektrischen Herdes oder Backofens oder eines Kombinations- oder Gasherdes oder -backofens zu vereinfachen. Außerdem ist das Heizgerät nach der Erfindung mit einer Mehrzahl von Sensoren ausgestattet, um den Zustand des zu erwärmenden Nahrungsmittels nach bestimmten Zeitabständen festzustellen und die Zeit des Erwärmens danach in geeigneter Weise zu steuern, um ein zu starkes Erhitzen des Kochgutes zu verhindern. Das Heizgerät nach der vorliegenden Erfindung bietet dadurch eine große Verbesserung der Sicherheit.

Claims (6)

1. Verfahren zur automatischen Steuerung des Erhitzens eines Gegenstandes (8) in einem automatischen Heiz- oder Kochgerät, mit einem Steuerabschnitt (6) zur Steuerung einer Heizeinrichtung (9), einem ersten Sensor (15) zum Messen des Gewichtes (W) des Gegenstandes (8), einem zweiten Sensor (13) zum Messen von durch den Gegenstand (8) erzeugtem Gas oder Dampf;

dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerabschnitt (6) folgende Schritte ausführt:

a) Messen des Gewichtes (W) des in der Heizeinrichtung liegenden Gegenstandes (8) durch den ersten Sensor (15),

b) Berechnen eines Identifizierungszeitraumes (Tw) zum Identifizieren der Art des zu erhitzenden Gegenstandes (8) auf der Basis des gemessenen Gewichtes (W),

c) Messen einer Änderung des Gas- oder Dampfwertes (V) am Ende des Identifizierungszeitraumes (Tw) durch den zweiten Sensor (13),

d) Vergleichen der gemessenen Änderung des Gas- oder Dampfwertes (V) mit einem vorbestimmten Wert (Δg, Δh) und

e) Auswählen einer aus einer Mehrzahl von Erhitzungsfolgen abhängig von dem Vergleichsergebnis.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Sensor (13) ein spezieller Feuchtigkeitssensor ist, der den absoluten Feuchtigkeitsgehalt mißt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht (W) des zu erhitzenden Gegenstandes (8) das Gesamtgewicht einschließlich Verpackung ist.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Auswahl einer aus zwei Haupt-Erhitzungsfolgen, insbesondere zum Erhitzen von kalten Nahrungsmitteln oder tiefgekühlten Nahrungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (d) entschieden wird, ob die gemessene Änderung des Gas- oder Dampfwertes (V) den vorbestimmten Wert (Δh) erreicht oder nicht, und daß im Falle des Erreichens des vorbestimmten Wertes (Δh) am Ende des Identifizierungszeitraumes (Tw) eine zum Erhitzen kalter Nahrungsmittel geeignete Erhitzungsfolge ausgewählt wird (Fig. 2a), während im Fall des Nichterreichens des vorbestimmten Wertes (Δh) eine zum Erhitzen tiefgekühlter Nahrungsmittel geeignete Erhitzungsfolge ausgewählt wird (Fig. 2b).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Identifizierungszeitraum (Tw) durch die Gleichung Tw = A x W + B berechnet wird (wobei A und B Konstante und W das Gewicht des zu erhitzenden Gegenstandes sind).

6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß

A = 0,25 Sekunden pro Gramm und

B = 30 Sekunden

betragen (wobei Tw in Sekunden und W in Gramm ausgedrückt werden).