EP1492385B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Erwärmungsvorgängen - Google Patents

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EP1492385B1
EP1492385B1 EP04013591A EP04013591A EP1492385B1 EP 1492385 B1 EP1492385 B1 EP 1492385B1 EP 04013591 A EP04013591 A EP 04013591A EP 04013591 A EP04013591 A EP 04013591A EP 1492385 B1 EP1492385 B1 EP 1492385B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gradient
heating process
energy supply
temperature
during
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04013591A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1492385A2 (de
EP1492385A3 (de
Inventor
Martin Baier
Wolfgang Wittenhagen
Ralf Dr. Dorwarth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Publication of EP1492385A2 publication Critical patent/EP1492385A2/de
Publication of EP1492385A3 publication Critical patent/EP1492385A3/de
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Publication of EP1492385B1 publication Critical patent/EP1492385B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/746—Protection, e.g. overheat cutoff, hot plate indicator
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/04—Heating plates with overheat protection means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting heating processes in a hotplate or a hob according to the preamble of patent claim 1 and a device according to the preamble of patent claim 10.
  • an operating temperature limit to protect the hob.
  • rod expansion controller or electronic Temperaturbegrenzer with temperature sensors.
  • Known operating temperature limiters can also be used to detect disturbed heating processes, such as an empty heating operation, ie heating of an empty hob, and / or a dry heating process. This means that a food in a cooking vessel is completely overcooked and no food is in the cooking vessel.
  • a method and a device for detecting disturbed heating processes in a hob are known in which an evaluation of a power consumption of the heating element is performed to detect a disturbed heating process, in particular a dry heating process, during a limited-power operation.
  • a dry cooking is detected by a sharp drop in power consumption of the heating element and the associated signal.
  • a disturbed heating operation is also detected by evaluating a temperature signal. In this case, such a disturbed heating process is detected when there is a sharp increase in the temperature signal.
  • a method and a device for detecting controlled heating processes in a hob for detecting a faulty heating process, in particular an empty heating process, in which there is no pot on the hob.
  • a disturbed heating process is detected by evaluating a switching temperature-time curve, which is compared with stored switching temperature-time profiles.
  • One of the stored switching temperature-time profiles corresponds to a switching temperature-time profile of an empty cooking process.
  • a method and a device for detecting disturbed heating processes in a hob are known in which an evaluation of a power consumption of a heating element is carried out to detect a disturbed heating process, in particular a dry heating process, in a limited-power operation.
  • a dry cooking is detected by a sharp drop in power consumption of the heating element and the associated signal.
  • For evaluation of the Power consumption signal represented a first and a second derivative of the power consumption signal are determined and evaluated.
  • a faulty heating process is detected when the evaluation of the first and the second derivative indicate a sharp drop in the power consumption signal.
  • a disturbed heating operation is also detected by evaluating a temperature signal. In this case, such a disturbed heating process is detected when the first and second derivative of the temperature signal indicate a sharp rise in the temperature signal.
  • the object of the invention is to provide a method for determining heating processes and an apparatus for performing the method, which are simple in construction and with which disturbed heating operations can be reliably detected even in a power limiting mode.
  • the main idea of the invention is to evaluate a temperature profile of a cover of heaters or a temperature profile of a hotplate or a hob to determine heating operations. This is done when the power supply to at least one heating element is reduced or terminated, especially after each interval. For this purpose will be to evaluate the temperature profile, a gradient of the temperature profile, in particular in the sinking region, determined. In the evaluation, a normal heating process is detected when the gradient is greater than a predetermined threshold. If the gradient is less than or equal to a predetermined threshold value, a faulty heating process or operation is detected during the evaluation.
  • the energy supply to the at least one heating element is interrupted upon reaching a predetermined temperature of the cover and / or after predetermined time intervals. Time intervals in which energy is supplied to the heating element, and time intervals in which no energy is supplied to the heating element, alternate with each other. The time intervals may behave to each other as when clocking radiant heaters.
  • the predetermined temperature may be a maximum temperature at which the cover can be loaded and / or a temperature set by a controller in response to a user input.
  • the evaluation of the temperature profile after the switching off of the energy supply or after the end of an interval to the heating element is based on the idea that a cooking vessel arranged on the cover continues to draw energy for a cooking process even when the energy supply of the cover is switched off. This process causes a drop in the temperature of the cover, which can be evaluated. If the waste is large, it can be concluded that there is still food in the cooking vessel, as both together still take up a lot of energy. If the waste is small, then it can be concluded that little or no food is in the cooking vessel, and the cooking vessel thus takes little or no more energy.
  • a normal heating process can be distinguished from a disturbed heating process.
  • no further components are required, such as an assembly for determining the power consumption.
  • the nature of the curve of the temperature drop is approximately known. For example, it can correspond to a decaying e-function. If this theory is generally known, it can be concluded from two points on the specific curve function, and thus on a further course. From the concrete curve or the function of the course can in turn be concluded on the parameters of the decay process, such as time constants or the like. These give an indication of the nature of the decay process and thus the condition of the cover or of the cooking vessel on top of it.
  • an alarm is triggered or the power supply is reduced and / or switched off after a detected faulty heating process.
  • the currently determined gradient is compared with an earlier gradient determined at an earlier point in the evaluation of the temperature profile.
  • a first heating process is detected in which the cooking vessel with the food still very much Absorbs energy. From this it can be concluded that the food does not yet cook.
  • the cooking vessel consumes less energy with the food. It can be concluded that the food is overcooked or the cooking vessel is empty and a dry-heating process is present. This is mainly regarded as a critical condition.
  • a first point is measured shortly after the end of the energy supply interval and a second point shortly before the energy supply is restarted.
  • a significant advantage of the method according to the invention is the fact that no information or memory of absolute temperature values are necessary to distinguish the different heating processes.
  • the method only evaluates the tendency of "strong” or “weak” drops in the temperature profile during the heating breaks. These are the time intervals during which no energy is supplied to the heating system.
  • the device according to the invention for detecting heating processes in a cooking plate or cooking hob comprises a cover and a heater disposed under the cover for supplying energy to a cooking vessel, which is arranged on the cover. Furthermore, a power source for the power supply to the heater may be provided, which is controlled by a controller.
  • a temperature sensor measures a temperature profile of the cover during a heating process.
  • the controller is designed to evaluate the measured temperature profile such that it evaluates the temperature profile after termination of the energy supply. For evaluation, it determines a gradient of the temperature profile. In the evaluation, as described above, a normal heating operation is recognized when the gradient is larger than a predetermined threshold value. If the gradient is less than or equal to a predetermined threshold value, a disturbed heating process is detected during the evaluation.
  • an alarm device can be provided, which can be activated by the controller after a detected disturbed heating process.
  • the controller can decrease and / or switch off the energy supply after a detected disturbed heating process.
  • the temperature sensor can be arranged on that side of the cover on which the heater is mounted. The temperature sensor can also be attached directly to the cover or rest.
  • the inventive device for detecting heating processes comprises a glass ceramic hob 1 for a cooking plate or hob, a controller 2, a temperature sensor 3, a power source 4, a heater 7 and an operating device 5.
  • the power source 4 is controlled by the controller 2 and supplies the glass ceramic hob 1 via the heater 7 energy that is transmitted to a cooking vessel 6.
  • This energy is supplied clocked, preferably with a predetermined power and with substantially fixed cycle times, which are dependent on the level of each selected energy supply, for example as a cooking stage.
  • the temperature sensor 3 measures during a cooking process a temperature profile of the cover 1, wherein the controller 2 evaluates the measured temperature profile.
  • the temperature sensor 3 is mounted on the side of the cover 1, on which the heater 7 is arranged.
  • the controller 2 determines the evaluation after termination of the power supply, a gradient G N of the temperature profile with the above-described measures and possibilities.
  • a temperature profile of a cover of the hotplate or the hob is determined in step 100 via a temperature measurement performed by a temperature sensor 3.
  • points of the temperature profile are measured at time intervals.
  • step 200 a termination of an energy supply interval for a heating element 3 is detected, for example, because the hob has reached a predetermined temperature, or because a predetermined time interval for the energy supply has expired.
  • step 300 a decrease in the cooktop temperature as a result of the termination of the energy supply is determined as the current gradient G N.
  • the gradient G N several measured points of the temperature profile are used. Preferably, two points are used, one being measured shortly after the end of the energy supply and one shortly before the restart of the energy supply.
  • step 400 the current gradient G N is compared with a predetermined desired value. If the current gradient G N is less than or equal to the predetermined setpoint value, then a faulty heating process is detected.
  • the setpoint may also be an earlier determined gradient G N-1 .
  • the disturbed heating process corresponds in the illustrated embodiment, a dry-heating process, ie a cooking vessel 6 takes up little energy and the food in the cooking vessel 6 is almost completely overcooked. Then, in step 500, an alarm is triggered and / or the power supply is lowered and / or the power source 4 is turned off.
  • step 400 If it is determined in step 400 that the current gradient G N of the temperature profile is greater than the predetermined threshold value, then in steps 600 to 640 the type of a current normal heating process is determined by comparing the current gradient G N with that at an earlier termination Energy supply detected gradient G N-1 is compared.
  • step 600 If the comparison in step 600 reveals that the current gradient G N is greater than the previous gradient G N-1 , then a first heating process 610 is detected. When the food to be cooked in the cooking vessel 4 is not completely cooked, since the cooking vessel 4 still takes a lot of energy from the hob 1 with the food to be cooked, and the process begins again. If the current gradient G N is not greater than the previous gradient G N-1 , then step 620 is proceeded to.
  • step 620 If the comparison in step 620 reveals that the current gradient G N and the former gradient G N-1 are the same, then a second heating process is identified in which the food is cooked 630. This is because the energy consumption of the cooking vessel with the food is almost the same size over a longer period of time. The process begins again.
  • step 640 If the two gradients G N and G N-1 are not the same size, then it is determined in step 640 that the current gradient G N is smaller than the earlier gradient G N-1 . It is detected a third heating process in which the food cooked in the cooking vessel 6, since the cooking vessel 6 with the food to be cooked consumes only little energy. Then the process starts again. This step is omitted if the previous gradient G N-1 is used as the predetermined threshold value.
  • Fig. 3 a diagram is shown in which different temperature curves over time are shown.
  • the temperature of the food to be cooked is shown as a continuous curve. Dotted is the temperature of the pot bottom.
  • the dash-dotted serrated curve corresponds approximately to the temperature of the hob and the dashed jagged curve corresponds approximately to the temperature of the heater.
  • the representation is not to be taken for the absolute temperatures, but above all reflects the schematic course.
  • the horizontal dotted line is the temperature T, which reaches the food after some time. In the case of water as food, these are 100 ° C. Furthermore, with the same time intervals matching intervals, indicated by dashed lines rectangles are located. These represent the operation of a heater, such as a radiant heater. This means that in the illustrated embodiment, a heater with clocking and switching between no power and full power and regular clocking is used.
  • the temperatures of the heater no longer rise and that of the hob only just a little further on.
  • the temperature profile of the pot bottom flattens, while the temperature profile of the food remains substantially unaffected.
  • the temperature curves of the heating and the cooking hob drop markedly, while the temperature of the bottom of the pan still rises slightly, as does that of the food to be cooked.
  • the temperatures of the heating and the hob increase again rapidly and steeply.
  • the one of the bottom of the pot rises a little flatter.
  • the temperature of the food increases even more shallow.
  • the temperature of the cooking product rises substantially uniformly over the course of the entire heating process, in particular independently of the heating intervals.
  • the pot base temperature could rise again or rise above 100 ° C., in particular in the case of heating or boiling processes with water. This in turn would mean that the empty pot can absorb less heat from the heating and the hob. As a result, their temperatures also rise in absolute terms.
  • the curve sections, in which fall off the curves during a non-heated time much flatter, since just absorbed less energy can be and thus the hob temperature drops less.
  • a complete avoidance of the sinking of the hob temperature during a non-heated time is of course hardly technically and physically possible. However, the temperature difference would just be significantly lower.
  • the alarm is triggered at time t n + 1 , since the gradient of the temperature profile in the time interval T N1 between times t n + 1 and t n + 2 is smaller than at the previous time intervals after the termination of the power supply.
  • the power supply is clock-controlled.
  • the control of the time intervals for power supply and the time intervals without power supply is performed via a clock signal from the controller 2.
  • the two intervals are the same length. This could be different, depending on the selected power level.
  • the controller terminates the power supply in the illustrated embodiment, when the hob temperature reaches a predetermined temperature value. The power supply is reactivated at the next turn-on time.
  • the predetermined temperature value is, for example, a maximum possible temperature value. This may be predetermined to protect the cover from permanent damage. Or it may be a predetermined by a user via a control panel 5 temperature value.
  • the illustrated embodiment includes an unillustrated alarm device, which is activated by the controller after a detected faulty heating process. It is arranged for example in the operating device as an acoustic alarm device.
  • the power supply by the power source switches off after a detected disturbed heating process.
  • the control reduces the energy supply even before the predefined threshold value is reached, given a current gradient G N which decreases with respect to an earlier gradient G N-1 .
  • the predetermined threshold value corresponds to the previously determined gradient G N-1 , as already explained.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Erwärmungsvorgängen bei einer Kochplatte oder einem Kochfeld nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
  • Bei Kochfeldern, insbesondere bei Glaskeramikkochfeldern, ist es bekannt, eine Betriebstemperaturbegrenzung zum Schutz des Kochfeldes vorzusehen. Hierzu ist es bekannt, Stabausdehnungsregler oder auch elektronische Betriebstemperaturbegrenzer mit Temperatursensoren zu verwenden. Durch bekannte Betriebstemperaturbegrenzer können auch gestörte Erwärmungsvorgänge wie ein Leer-Erwärmungsvorgang, d.h. ein Beheizen eines leeren Kochfeldes, und/oder ein Trocken-Erwärmungsvorgang erkannt werden. Das bedeutet, dass ein Gargut in einem Kochgefäß vollständig verkocht ist und sich kein Gargut mehr im Kochgefäß befindet.
  • Aus der US 6,469,282 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von gestörten Erwärmungsvorgängen bei einem Kochfeld bekannt, bei dem zur Erkennung eines gestörten Erwärmungsvorganges, insbesondere eines Trocken-Erwärmungsvorgangs, während eines Betriebs mit begrenzter Leistung eine Auswertung einer Leistungsaufnahme des Heizelements durchgeführt wird. Dabei wird ein Trockenkochen durch einen starken Abfall der Leistungsaufnahme des Heizungselements und des zugehörigen Signals erkannt. Wenn das Kochfeld nicht in einer Leistungsbegrenzungsbetriebsart betrieben wird, wird ein gestörter Erwärmungsvorgang auch durch Auswertung eines Temperatursignals erkannt. Dabei wird ein solcher gestörter Erwärmungsvorgang erkannt, wenn ein starker Anstieg des Temperatursignals vorliegt.
  • Aus der DE 101 22 427 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von gesteuerten Erwärmungsvorgängen bei einem Kochfeld bekannt, zur Erkennung eines gestörten Erwärmungsvorganges, insbesondere eines Leer-Erwärmungsvorgangs, bei dem kein Topf auf dem Kochfeld steht. Bei dem beschriebenen Verfahren wird in einem Leistungsbegrenzungsbetrieb ein gestörter Erwärmungsvorgang durch Auswertung eines Schalttemperatur-Zeit-Verlaufs erkannt, der mit gespeicherten Schalttemperatur-Zeit-Profilen verglichen wird. Dabei entspricht eines der gespeicherten Schalttemperatur-Zeit-Profile einem Schalttemperatur-Zeit-Profil eines Leerkochvorgangs.
  • Aus der US 6,384,384 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von gestörten Erwärmungsvorgängen bei einem Kochfeld bekannt, bei dem zur Erkennung eines gestörten Erwärmungsvorganges, insbesondere eines Trocken-Erwärmungsvorgangs, in einem Betrieb mit begrenzter Leistung eine Auswertung einer Leistungsaufnahme eines Heizelements durchgeführt wird. Dabei wird ein Trockenkochen durch einen starken Abfall der Leistungsaufnahme des Heizungselements und des zugehörigen Signals erkannt. Zur Auswertung des die Leistungsaufnahme repräsentierten Signals werden eine erste und eine zweite Ableitung des Leistungsaufnahmesignals ermittelt und ausgewertet. Ein gestörter Erwärmungsvorgang wird dann erkannt, wenn die Auswertung der ersten und der zweiten Ableitung einen starken Abfall des Leistungsaufnahmesignals anzeigen. Wenn das Kochfeld nicht in der Leistungsbegrenzungsbetriebsart betrieben wird, wird ein gestörter Erwärmungsvorgang auch durch Auswertung eines Temperatursignals erkannt. Dabei wird ein solcher gestörter Erwärmungsvorgang erkannt, wenn die erste und zweite Ableitung des Temperatursignals einen starken Anstieg des Temperatursignals anzeigen.
    • Aufgabe und Lösung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ermittlung von Erwärmungsvorgängen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die einfach aufgebaut sind und mit denen gestörte Erwärmungsvorgänge auch in einer Leistungsbegrenzungsbetriebsart zuverlässig erkannt werden können.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Der Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, zur Ermittlung von Erwärmungsvorgängen einen Temperaturverlauf einer Abdeckung von Heizeinrichtungen bzw. einen Temperaturverlauf einer Kochplatte oder eines Kochfeldes auszuwerten. Dies wird dann gemacht, wenn die Energiezufuhr zu mindestens einem Heizelement reduziert wird oder beendet ist, insbesondere jeweils nach einem Intervall. Zu diesem Zweck wird zur Auswertung des Temperaturverlaufs ein Gradient des Temperaturverlaufs, insbesondere im absinkenden Bereich, ermittelt. Bei der Auswertung wird ein normaler Erwärmungsvorgang erkannt, wenn der Gradient größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Wenn der Gradient kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, wird bei der Auswertung ein gestörter Erwärmungsvorgang oder Betrieb erkannt.
  • Die Energiezufuhr an das mindestens eine Heizelement wird dabei bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur der Abdeckung und/oder nach vorgegebenen Zeitintervallen unterbrochen. Zeitintervalle, in denen dem Heizelement Energie zugeführt wird, und Zeitintervalle, in denen dem Heizelement keine Energie zugeführt wird, wechseln sich ab. Die Zeitintervalle können sich wie beim Takten von Strahlungsheizkörpern zueinander verhalten. Die vorgegebene Temperatur kann eine maximale Temperatur sein, mit der die Abdeckung belastet werden kann und/oder eine Temperatur, die von einer Steuerung in Abhängigkeit von einer Benutzereingabe vorgegeben wird.
  • Der Auswertung des Temperaturverlaufs nach dem Abschalten der Energiezufuhr bzw. nach dem Ende eines Intervalls an das Heizelement ist durch die Idee begründet, dass ein auf der Abdeckung angeordnetes Kochgefäß für einen Kochvorgang auch bei abgeschalteter Energiezufuhr der Abdeckung weiterhin Energie entzieht. Dieser Vorgang bewirkt einen Abfall der Temperatur der Abdeckung, der ausgewertet werden kann. Ist der Abfall groß, so kann daraus gefolgert werden, dass sich noch Gargut im Kochgefäß befindet, da beide zusammen noch viel Energie aufnehmen. Ist der Abfall klein, so kann daraus gefolgert werden, dass sich wenig oder kein Gargut mehr im Kochgefäß befindet, und das Kochgefäß somit wenig oder keine Energie mehr aufnimmt.
  • Somit kann in vorteilhafter Weise durch eine Auswertung des Temperaturverlaufs, der ohnehin zur Temperaturregelung ermittelt werden muß, ein normaler Erwärmungsvorgang von einem gestörten Erwärmungsvorgang unterschieden werden. Dazu sind keine weiteren Bauteile erforderlich, wie beispielsweise eine Baugruppe zur Ermittlung der Leistungsaufnahme.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Art des Kurvenverlaufs des Temperaturabfalls in etwa bekannt ist. So kann er beispielsweise einer abklingenden e-Funktion entsprechen. Wenn diese theoretisch allgemein bekannt ist, kann aus zwei Punkten auf die konkrete Kurvenfunktion geschlossen werden, und somit auch auf einen weiteren Verlauf. Aus dem konkreten Kurvenverlauf bzw. der Funktion des Verlaufs kann wiederum auf Parameter des Abklingvorgangs geschlossen werden, wie Zeitkonstanten odgl. Diese geben Rückschluss auf die Art des Abklingvorgangs und damit dem Zustand der Abdeckung bzw. des daraufstehenden Kochgefäßes.
  • Ebenso ist es aber auch möglich, mehrere Punkte der Kurve während des Abfalls zu erfassen. Dies kann dann mit bekannten und abgespeicherten Kurvenverläufen verglichen werden, um auf den vorliegenden zu schließen.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird nach einem erkannten gestörten Erwärmungsvorgang ein Alarm ausgelöst bzw. die Energiezufuhr vermindert und/oder abgeschaltet.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei der Auswertung des Temperaturverlaufs der aktuell ermittelte Gradient mit einem zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten früheren Gradienten verglichen. Bei dem beschriebenen Vergleich wird, wenn der aktuelle Gradient größer als der frühere Gradient ist, ein erster Erwärmungsvorgang erkannt, bei dem das Kochgefäß mit dem Gargut noch sehr viel Energie aufnimmt. Daraus kann gefolgert werden, dass das Gargut noch nicht kocht.
  • Wenn der aktuelle Gradient und der frühere Gradient im wesentlichen gleich groß sind, dann wird bei der Auswertung ein zweiter Erwärmungsvorgang erkannt, bei dem das Kochgefäß mit dem Gargut im aktuellen Zeitintervall nach der Beendigung der Energiezufuhr die gleiche Energie aufnimmt wie in einem früheren Zeitintervall nach einer früheren Beendigung der Energiezufuhr. D.h. die Energieaufnahme des Kochgefäßes mit dem Gargut ist über einen längeren Zeitraum nahezu gleich groß. Daraus kann gefolgert werden, dass das Gargut kocht.
  • Wenn der aktuelle Gradient kleiner als der frühere Gradient ist, dann wird bei der Auswertung ein dritter Erwärmungsvorgang erkannt. Bei diesem nimmt das Kochgefäß mit dem Gargut weniger Energie auf. Daraus kann gefolgert werden, dass das Gargut verkocht bzw. das Kochgefäß leergekocht ist und ein Trocken-Erwärmungsvorgang vorliegt. Dies wird vor allem als kritischer Zustand angesehen.
  • Zur Ermittlung des Gradienten des Temperaturverlaufes werden vorzugsweise mehrere Punkte des Temperaturverlaufs in zeitlichen Abständen gemessen und ausgewertet. Beispielsweise wird ein erster Punkt kurz nach Beendigung des Intervalls der Energiezufuhr und ein zweiter Punkt kurz vor Wiederbeginn der Energiezufuhr gemessen.
  • Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass keine Angaben oder Speicher von absoluten Temperaturwerten notwendig sind um die verschiedenen Erwärmungsvorgänge zu unterscheiden. Das Verfahren wertet nur die Tendenz "starker" oder "schwacher" Abfall des Temperaturverlaufs in den Heizpausen aus. Dies sind die Zeitintervalle, in denen der Heizung keine Energie zugeführt wird. Durch den Vergleich des aktuell ermittelten Gradienten mit einem früher ermittelten Gradienten ist es in vorteilhafter Weise möglich, zusätzlich zur Erkennung von gestörten Erwärmungsvorgängen auch verschiedene normale Erwärmungsvorgänge zu erkennen und zu unterscheiden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Erwärmungsvorgängen bei einer Kochplatte oder einem Kochfeld umfasst eine Abdeckung und eine unter der Abdeckung angeordnete Heizung zur Energiezufuhr an ein Kochgefäß, das auf der Abdeckung angeordnet ist. Des weiteren kann eine Energiequelle für die Energiezufuhr zur Heizung vorgesehen sein, die von einer Steuerung gesteuert wird. Ein Temperatursensor misst während eines Erwärmungsvorgangs einen Temperaturverlauf der Abdeckung. Die Steuerung ist zur Auswertung des gemessenen Temperaturverlaufs ausgebildet derart, dass sie den Temperaturverlauf nach einer Beendigung der Energiezufuhr auswertet. Zur Auswertung ermittelt sie einen Gradienten des Temperaturverlaufs. Bei der Auswertung wird, wie oben beschrieben, ein normaler Erwärmungsvorgang erkannt, wenn der Gradient größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Wenn der Gradient kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, wird bei der Auswertung ein gestörter Erwärmungsvorgang erkannt.
  • Zusätzlich kann eine Alarmvorrichtung vorgesehen sein, die von der Steuerung nach einem erkannten gestörten Erwärmungsvorgang aktivierbar ist. Zudem kann die Steuerung nach einem erkannten gestörten Erwärmungsvorgang die Energiezufuhr vermindern und/oder abschalten. In vorteilhafter Weise kann der Temperatursensor auf derjenigen Seite der Abdeckung angeordnet sein, auf der die Heizung angebracht ist. Der Temperatursensor kann auch direkt an der Abdeckung angebracht sein oder anliegen.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Eine vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    Fig. 2
    ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung von Erwärmungsvorgängen und
    Fig. 3
    ein Temperatur-Zeit-Diagramm.
    Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Erwärmungsvorgängen ein Glaskeramikkochfeld 1 für eine Kochplatte oder ein Kochfeld, eine Steuerung 2, einen Temperatursensor 3, eine Energiequelle 4, eine Heizung 7 und eine Bedieneinrichtung 5. Die Energiequelle 4 wird von der Steuerung 2 gesteuert und führt dem Glaskeramikkochfeld 1 über die Heizung 7 Energie zu, die an ein Kochgefäß 6 übertragen wird. Diese Energiezufuhr erfolgt getaktet, vorzugsweise mit einer vorgegebenen Leistung und mit im wesentlichen festen Taktzeiten, die von der Höhe der jeweils gewählten Energiezufuhr, beispielsweise als Kochstufe, abhängig sind.
  • Der Temperatursensor 3 misst während eines Kochvorgangs einen Temperaturverlauf der Abdeckung 1, wobei die Steuerung 2 den gemessenen Temperaturverlauf auswertet. Der Temperatursensor 3 ist auf derjenigen Seite der Abdeckung 1 angebracht, auf der die Heizung 7 angeordnet ist. Die Steuerung 2 ermittelt zur Auswertung nach einer Beendigung der Energiezufuhr einen Gradienten GN des Temperaturverlaufs mit den oben beschriebenen Maßgaben und Möglichkeiten.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird bei dem dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Erwärmungsvorgängen bei einer Kochplatte oder einem Kochfeld, insbesondere einem Glaskeramikkochfeld, im Schritt 100 ein Temperaturverlauf einer Abdeckung der Kochplatte oder des Kochfeldes über eine von einem Temperatursensor 3 durchgeführte Temperaturmessung ermittelt. Vorzugsweise werden bei der Temperaturmessung in zeitlichen Abständen Punkte des Temperaturverlaufs gemessen.
  • Im Schritt 200 wird eine Beendigung eines Intervalls der Energiezufuhr für ein Heizelement 3 festgestellt, beispielsweise weil das Kochfeld eine vorgegebene Temperatur erreicht hat, oder weil ein vorgegebenes Zeitintervall für die Energiezufuhr abgelaufen ist. Anschließend wird im Schritt 300 ein Abfall der Kochfeldtemperatur als Folge der Beendigung der Energiezufuhr als aktueller Gradient GN ermittelt. Zur Ermittlung des Gradienten GN werden mehrere gemessene Punkte des Temperaturverlaufs benutzt. Vorzugsweise werden zwei Punkte benutzt, wobei einer kurz nach Beendigung der Energiezufuhr und einer kurz vor Wiederbeginn der Energiezufuhr gemessen wird.
  • Im Schritt 400 wird der aktuelle Gradient GN mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Ist der aktuelle Gradient GN kleiner oder gleich dem vorgegebenen Sollwert, dann wird ein gestörter Erwärmungsvorgang erkannt. Der Sollwert kann auch ein früher ermittelter Gradient GN-1 sein. Der gestörte Erwärmungsvorgang entspricht im dargestellten Ausführungsbeispiel einem Trocken-Erwärmungsvorgang, d.h. ein Kochgefäß 6 nimmt wenig Energie auf und das Gargut in dem Kochgefäß 6 ist nahezu vollständig verkocht. Daraufhin wird im Schritt 500 ein Alarm ausgelöst und/oder die Energiezufuhr abgesenkt und/oder die Energiequelle 4 wird abgeschaltet. Wird im Schritt 400 festgestellt, dass der aktuelle Gradient GN des Temperaturverlaufs größer als der vorbestimmte Schwellwert ist, dann wird in den Schritten 600 bis 640 die Art eines aktuellen normalen Erwärmungsvorgangs ermittelt, indem der aktuelle Gradient GN mit dem bei einer früheren Beendigung der Energiezufuhr ermittelten Gradienten GN-1 verglichen wird.
  • Ergibt der Vergleich im Schritt 600, dass der aktuelle Gradient GN größer als der frühere Gradient GN-1 ist, dann wird ein erster Erwärmungsvorgang 610 erkannt. Bei dem kocht das Gargut im Kochgefäß 4 noch nicht vollständig, da das Kochgefäß 4 mit dem Gargut noch sehr viel Energie vom Kochfeld 1 aufnimmt, und der Ablauf beginnt von Neuem. Ist der aktuelle Gradient GN nicht größer als der frühere Gradient GN-1, dann wird mit dem Schritt 620 fortgefahren.
  • Ergibt der Vergleich im Schritt 620, dass der aktuelle Gradient GN und der frühere Gradient GN-1 gleich sind, dann wird ein zweiter Erwärmungsvorgang erkannt, bei dem das Gargut kocht 630. Dies liegt daran, dass die Energieaufnahme des Kochgefäßes mit dem Gargut über einen längeren Zeitraum nahezu gleich groß ist. Der Ablauf beginnt von Neuem.
  • Sind die beiden Gradienten GN und GN-1 nicht gleich groß, dann wird im Schritt 640 festgestellt, dass der aktuelle Gradient GN kleiner als der frühere Gradient GN-1 ist. Es wird ein dritter Erwärmungsvorgang erkannt, bei dem das Gargut im Kochgefäß 6 verkocht, da das Kochgefäß 6 mit dem Gargut nur noch wenig Energie aufnimmt. Anschließend beginnt der Ablauf von Neuem. Dieser Schritt entfällt, wenn als vorgegebener Schwellwert der frühere Gradient GN-1 verwendet wird.
  • In Fig. 3 ist ein Diagramm dargestellt, in dem verschiedene Temperaturverläufe über der Zeit dargestellt sind. Durchgezogen dargestellt ist als ansteigende Kurve die Temperatur des Garguts. Gepunktet dargestellt ist die Temperatur des Topfbodens. Die strichpunktierte gezackte Kurve entspricht in etwa der Temperatur des Kochfeldes und die gestrichelte gezackte Kurve entspricht in etwa der Temperatur der Heizung. Für diese beiden Kurven ist jedoch zu beachten, dass hier die Darstellung nicht für die absoluten Temperaturen zu nehmen ist, sondern vor allem den schematischen Verlauf wiedergibt. Diese Temperaturverläufe werden wie oben beschrieben ausgewertet.
  • Die waagerechte strichpunktierte Linie ist die Temperatur T, welche das Gargut nach einiger Zeit erreicht. Im Falle von Wasser als Gargut sind dies 100°C. Des weiteren sind, mit den gleichen Zeitintervallen übereinstimmenden Abständen, gestrichelt angedeutete Rechtecke eingezeichnet. Diese stellen den Betrieb einer Heizung, beispielsweise eines Strahlungsheizkörpers dar. Dies bedeutet, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Heizung mit Taktbetrieb und Wechsel zwischen keiner Leistung und voller Leistung sowie regelmäßigem Taktbetrieb verwendet wird.
  • Zu Beginn wird während einer Taktzeit bzw. Heizperiode vor allem die Temperatur der Heizung sehr stark ansteigen, ebenso diejenige des Kochfeldes. Die Temperatur des Topfbodens steigt langsamer und diejenige des Gargutes noch langsamer.
  • Nach Beendigung der ersten Taktzeit des Heizens steigen die Temperaturen der Heizung nicht mehr und diejenige des Kochfeldes nur noch ganz kurz ein Stück weiter an. Der Temperaturverlauf des Topfbodens flacht ab, während der Temperaturverlauf des Gargutes im wesentlichen unbeeinflusst bleibt. Während des unbeheizten Intervalls sinken die Temperaturkurven von Heizung und Kochfeld deutlich ab, während die Temperatur des Topfbodens noch leicht ansteigt, ebenso diejenige des Gargutes.
  • Beim Einsetzen des nächsten Heizintervalls steigen die Temperaturen von Heizung sowie Kochfeld erneut rasch und steil an. Diejenige des Topfbodens steigt wiederum etwas flacher an. Die Garguttemperatur steigt noch flacher an. Zu der Garguttemperatur ist allgemein zu sagen, dass sie über den zeitlichen Verlauf des gesamten Erwärmungsvorganges im wesentlichen gleichmäßig ansteigt, insbesondere unabhängig von den Heizintervallen.
  • Nach dem Ende des nächsten Heizintervalls stellt sich im wesentlichen dasselbe Bild dar wie nach dem Ende des ersten Heizintervalls. Dies gilt auch für die folgenden Heizintervalle. Aus der Größe des Abfalls der Kurve der Kochfeldtemperatur kann die jeweilige Steigung berechnet werden. Daraus wiederum kann auf die Kurve insgesamt Rückschluss gezogen werden. Durch weiteren Vergleich kann gesagt werden, ob diese Unterschiede bzw. Differenzwerte noch in einem vorgegebenen Maß liegen.
  • Würde nun der Topf leerkochen, so könnte, insbesondere bei Erwärmungs- oder Kochvorgängen mit Wasser, die Topfbodentemperatur wieder ansteigen bzw. über 100°C steigen. Dies wiederum würde gleichzeitig bedeuten, dass der leere Topf weniger Wärme von der Beheizung und dem Kochfeld aufnehmen kann. So steigen infolgedessen auch deren Temperaturen zum einen absolut gesehen weiter an. Zum anderen sind die Kurvenabschnitte, in denen während einer nicht beheizten Zeit die Kurven abfallen, weitaus flacher, da eben weniger Energie aufgenommen werden kann und somit die Kochfeldtemperatur weniger absinkt. Ein völliges Vermeiden des Absinkens der Kochfeldtemperatur während einer nicht beheizten Zeit ist selbstverständlich technisch und physikalisch kaum möglich. Allerdings würde der Temperaturunterschied eben deutlich geringer werden.
  • Zum zeitlichen Verlauf ist noch zu sagen, dass in Richtung sehr großer Zeiten sich sämtliche Kurven wohl auf einen gleichbleibenden bzw. regelmäßigen Verlauf einlaufen würden. Dies gilt jedenfalls so lange, wie noch Gargut in dem Topf verbleibt.
  • Wird als vorgegebener Schwellwert der früher ermittele Gradient GN-1 verwendet, dann erfolgt die Alarmauslösung schon zum Zeitpunkt tn+1, da der Gradient des Temperaturverlaufs im Zeitintervall TN1 zwischen den Zeitpunkten tn+1 und tn+2 kleiner ist als bei den vorherigen Zeitintervallen nach der Beendigung der Energiezufuhr.
  • Beim in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Energiezufuhr taktgesteuert. Die Steuerung der Zeitintervalle zur Energiezufuhr und der Zeitintervalle ohne Energiezufuhr wird über ein Taktsignal von der Steuerung 2 durchgeführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Intervalle gleich lang. Dies könnte auch anders sein, je nach gewählter Leistungsstufe. Zusätzlich beendet die Steuerung im dargestellten Ausführungsbeispiel die Energiezufuhr, wenn die Kochfeldtemperatur einen vorgegebenen Temperaturwert erreicht. Die Energiezufuhr wird zum nächsten Anschaltzeitpunkt wieder aktiviert.
  • Ist einmal ein Intervall nach der Beendigung der Energiezufuhr zu kurz für die Messung, kann mit einer bestimmten Taktung, also nicht jedes Mal, auch einmal die Aus-Zeit verlängert werden. Diese Verlängerung sollte so lange sein, bis die Aus-Zeit ausreichend lang ist für den Temperaturabfall.
  • Der vorgegebene Temperaturwert ist beispielsweise ein maximal möglicher Temperaturwert. Dieser kann vorgegeben sein, um die Abdeckung vor dauerhaften Schäden zu schützen. Oder er kann ein von einem Benutzer über ein Bedienfeld 5 vorgegebener Temperaturwert sein.
  • Zusätzlich umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eine nicht dargestellte Alarmvorrichtung, die von der Steuerung nach einem erkannten gestörten Erwärmungsvorgang aktiviert wird. Sie ist beispielsweise in der Bedieneinrichtung als akustische Alarmvorrichtung angeordnet.
  • Neben der Aktivierung schaltet die Steuerung beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach einem erkannten gestörten Erwärmungsvorgang die Energiezufuhr durch die Energiequelle ab. Es ist aber auch vorstellbar, dass die Steuerung bei einem gegenüber einem früheren Gradienten GN-1 abnehmenden aktuellen Gradienten GN die Energiezufuhr schon vor Erreichen des vorgegebenen Schwellwertes reduziert. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform entspricht der vorgegebene Schwellwert dem früher ermittelten Gradienten GN-1, wie bereits ausgeführt.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Erkennung von Erwärmungsvorgängen bei einer Kochplatte oder einem Kochfeld, insbesondere einem Glaskeramikkochfeld, mit einer Abdeckung (1) und einer Heizung (7) darunter zur Energiezufuhr an ein Kochgefäß (6) auf der Abdeckung (1), wobei die Energiezufuhr in Intervallen erfolgt, wobei während eines Erwärmungsvorgangs ein Temperaturverlauf für die Abdeckung (1) gemessen und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturverlauf nach einer Beendigung eines Intervalls der Energiezufuhr erfasst und ausgewertet wird, wobei zur Auswertung ein Gradient (GN) des Temperaturverlaufs ermittelt wird, wobei bei der Auswertung ein normaler Erwärmungsvorgang erkannt wird, wenn der Gradient (GN) größer als ein vorbestimmter Schwellwert (S) ist und wobei bei der Auswertung ein gestörter Erwärmungsvorgang erkannt wird, wenn der Gradient (GN) kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert (S) ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezufuhr getaktet in Intervallen erfolgt, vorzugsweise mit vorgegebener Leistung und insbesondere mit im wesentlichen festen Taktzeiten, die von der Höhe der jeweils gewählten Energiezufuhr abhängen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem erkannten gestörten Erwärmungsvorgang ein Alarm ausgelöst wird und/oder die Energiezufuhr vermindert und/oder abgeschaltet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der aktuelle Gradient (GN) mit einem Schwellwert verglichen wird, der aus einem Gradienten (GN-1) einer früheren Beendigung der Energiezufuhr ermittelt worden ist, insbesondere bei der vorhergehenden Beendigung der Energiezufuhr, wobei vorzugsweise der frühere Gradient (GN-1) der Schwellwert ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung ein erster Erwärmungsvorgang erkannt wird, wenn der aktuelle Gradient (GN) größer als der frühere Gradient (GN-1) ist, wobei insbesondere bei diesem ersten Erwärmungsvorgang ein Gargut in dem Kochgefäß (6) noch nicht kocht.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung ein zweiter Erwärmungsvorgang erkannt wird, wenn der aktuelle Gradient (GN) und der frühere Gradient (GN-1) nahezu gleich sind, wobei insbesondere bei diesem zweiten erkannten Erwärmungsvorgang das Gargut in dem Kochgefäß (6) kocht.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung ein dritter Erwärmungsvorgang erkannt wird, wenn der aktuelle Gradient (GN) kleiner als der frühere Gradient (GN-1) ist, wobei insbesondere bei diesem dritten Erwärmungsvorgang ein Gargut in dem Kochgefäß (6) verkocht ist bzw. das Kochgefäß (6) leergekocht ist.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Temperatur mit einem Sensor auf derjenigen Seite der Abdeckung (1) erfolgt, auf der die Heizung (7) angebracht ist.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Gradienten (GN) des Temperaturverlaufs mehrere Punkte in zeitlichen Abständen gemessen werden, insbesondere mindestens zwei Punkte, vorzugsweise einmal kurz nach der Beendigung der Energiezufuhr und einmal kurz vor Wiederbeginn der Energiezufuhr oder eine feste Zeit nach der Beendigung der Energiezufuhr.
  10. Vorrichtung zur Erkennung von Erwärmungsvorgängen bei einer Kochplatte oder einem Kochfeld, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Abdeckung (1) und einer Heizung (7) darunter zur Energiezufuhr an ein Kochgefäß (6) auf der Abdeckung (1), wobei die Heizung von einer Steuerung (2) gesteuert wird, und mit einem Temperatursensor (3), der während eines Erwärmungsvorgangs einen Temperaturverlauf der Abdeckung (1) misst, wobei die Steuerung (2) zur Auswertung des gemessen Temperaturverlaufs ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) derart ausgebildet ist, dass sie den Temperaturverlauf nach einer Beendigung der Energiezufuhr auswertet und zur Auswertung einen Gradienten (GN) des Temperaturverlaufs ermittelt, wobei sie bei der Auswertung einen normalen Erwärmungsvorgang erkennt, wenn der Gradient (GN) größer als ein vorbestimmter Schwellwert (S) ist und, wobei sie bei der Auswertung einen gestörten Erwärmungsvorgang erkennt, wenn der Gradient (GN) kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert (S) ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Alarmvorrichtung, die von der Steuerung (2) nach einem erkannten gestörten Erwärmungsvorgang aktivierbar ist zur Abgabe eines Alarms und/oder zur Verminderung der Energiezufuhr.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (3) auf derjenigen Seite der Abdeckung (1) angebracht ist, auf der die Heizung angeordnet ist.
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