背景技术
已知有不同的温度监控烹制食物系统,该系统也以“自动烹饪”的概念被流传。自动烹饪概念的主要部分为测量烹饪容器的温度。从所测得的温度可获知食物的温度和成熟程度。所测得的温度只是被显示和/或用于所设定的相应食物烹饪过程的自动控制,例如保持所预先给出的不同食物的温度状况。
为了该目的,使用了温度感应器,该温度传感器将所测得的温度传输给烹饪容器加热功率控制或调节装置。为了将烹饪容器的温度条件设定在最有利于食物的特征条件,取决于各个不同的温度特征,炉子控制装置基于实际温度值的反馈来增加或减弱烹饪处的加热功率,例如加热盘的加热功率。
测量锅底部区域的温度适用于各种应用,所以可适用于煎烤以及蒸煮。就此而言,结合观察煮锅不同位置的温度也是有好处的,原因在于视食物/锅中物不同,烹饪容器中不同的热分布可能是主要的情况,在控制和调节加热功率时考虑这些热分布。
通常而言,温度信号的质量基本上决定了自动烹饪过程的成功性。
从DE3341234C1中已知的基于温度值来实现自动烹饪过程的方式设有与煮锅有距离间隔并有聚焦装置的辐射传感器,该传感器定向在煮锅上的环状绕行的辐射面上,基于辐射出的电磁辐射来测量温度,该辐射强度与温度有关。
DE3811925C1中已知的加热功率控制装置设有可比的温度测量探头。按辐射接收器方式工作的温度传感器接收来自烹饪容器容器壁辐射的电磁波。该传感器经放大器与设定加热功率的逻辑开关和功率档进行耦合。在加热盘下设置有另一个传感器,该传感器以热传导方式与加热盘的底部接触。第三个传感器设置在烹饪容器的外壁。
根据描述调节压力锅烹饪过程的装置的DE3510542A1公开说明书,温度传感器被集成到锅盖处,通过线缆与烹饪系统的调节装置相连。
DE3928620A1中已知的调节能量输入的烹饪炉设有特殊的炊具,该炊具具有测量烹饪食物温度的外部传感器和设在锅底部测量锅底部温度的传感器。当所述炊具用于自动烹饪程序烹饪时,这些传感器连接到外部端口处,该端口通过电气连接电缆与炉子相连。温度值被传到控制能量输入的电子开关,随后该开关控制加热盘的加热功率,以确定和保持烹饪温度和时间。
DE102006022327A1中已知的加热盘加热功率调节和控制装置尤其还包含安置在烹饪容器下面且通过与烹饪容器底面的接触感应温度的传感器。属于这类传感器的还有无线信号连接手段,通过该手段,传感器与依赖于温度信息设定烹饪区加热功率的调节控制单元相连。
为了测量烹饪容器底部温度,所述的已知系统设有固定在烹饪容器内或者安在容器底部表面的温度传感器。装上的传感器感应相应的各个烹饪容器,因此不可能对简单容器进行改装或者更换损坏的传感器。不是直接安在烹饪容器中的传感器可能容易出现由于接触部位的污垢,结壳,脱落引起的测量错误。因此最终影响了烹饪系统的控制质量和菜肴烹制质量。烹饪炉子在每个烹饪区加装必需的温度传感器以及属于传感器的将测量值传送到加热功率控制装置的电子元件被证明是不利的。这是麻烦且成本高的。
发明内容
本发明的目的是提供一种温度监控烹制在烹饪容器中的食物的高质量温度测量的可能性,其可以降低准备自动烹饪所用的烹饪容器和烹饪炉的花费,以及可灵活地应用于不同的烹饪容器。
根据本发明,通过权利要求1的特征实现了该目的。其中特别地设有,底部传感器具有可从烹饪容器底部凹槽(凹槽e)导入或导出的传感元件,该元件以铰链方式固定在电子模块的壳体处。优选通过线缆将底部感应器与电子模块的通讯装置相连。
这种形式的电子模块是分离的,且随时可从烹饪容器上卸下的单元,只在需要时将其装在烹饪容器上,这时在烹饪容器底部插入了具有传感元件的底部传感器。所述电子模块将底部传感器和必要时的其它传感器所测得的温度传给加热功率控制和调节装置。
通过插入底部传感器的传感元件,电子模块在烹饪容器上进行工作,但在清洁烹饪容器时可以很方便地卸装电子模块。传感元件或底部传感器以铰链方式连接在电子模块上,特别是旋转铰链可使电子模块能够被安装在不同几何形式的锅和平底锅上,范围很广。这些容器只是在锅底部必须设有合适的凹槽。单一电子模块应用于各种不同形式的烹饪容器成为可能。因此装置成本和实现自动烹饪的成本是非常低的。
在测量烹饪容器底部区域以及紧邻食物接触部位处温度时,烹饪容器底部温度测量提供了了高准确性,其中为了在加热功率设定时提供高质量控制,采用传送的测量值和信号值用于调节。应用电子模块可以不依赖于热传入形式。这适合于感应烹饪以及传统的炉子形式,例如陶瓷板或电热板。因此通过高测量准确度可降低能源成本,扩大自动烹饪系统的使用范围。这种形式的电子模块的最佳应用是在煎烤及烹饪极少量的食物时。因此为了避免烹饪时焦糊,测量烹饪容器的底部温度是特别有意义的。
根据本发明的一项优选实施方式,传感元件和/或整个的底部传感器设计为棒状形式。棒状形式的元件或棒状形式的传感器设在横向于棒轴的平面中优选小的这样的形式,即该元件/传感器可被推入到烹饪容器底部的孔状凹部,以及可被取出。
更简单的方式可以是所述棒状传感元件具有圆的横切面。为了同时获得锁扣装置,从横切面看,所述棒状传感元件可以具有至少一个非圆的,特别是非旋转对称的横切面。这可通过设计棒状传感元件的凹口,凹槽,凸起及类似物,或方形例如正方形的凹槽得以实现。
传感元件和底部传感器也可以组合成封装的传感器元件。也可考虑将表面声波传感器作为传感器,例如该声波传感器与公共天线相连。在简化的实施方式中,电子模块也可以只设计为具有传感元件且包括在底部传感器连有天线的套管的底部传感器。
本发明另一有利的实施方式是电子模块以力连接方式(kraftschluessig),特别是通过磁铁,和/或形式连接方式(formschluessig),特别是通过金属紧固件,可被固定在烹饪容器的外壁上。因此电子模块可以简单的方式固定在烹饪容器上且还可以将其从容器上卸装。通过这种固定方式实现了非常简单的锁扣装置,这确保了电子模块中的元件与加热盘之间必要的间隔距离,元件不会受到损坏。同时精确确定了电子元件和加热功率控制及调节装置的接受和发射装置的定向。
所述固定方式以及通过推入与电子模块壳体以铰链方式连接的传感元件和通过电子模块(磁铁,金属紧固件)的固定部分的力连接和/或形式连接方式的连接还使从被加热的烹饪容器到电子模块和装在电子模块壳体中的电子元件的热传导变得极少。这对于电子元件的功能和寿命是有好处的。
为了能够包纳尽可能大范围的烹饪程序以及提供控制准确性,根据本发明的一项特别优选的实施方式可以设有,电子模块具有至少一个具有通讯装置的其它温度传感器。根据本发明所述的其他温度传感器可以设在烹饪容器的外壁上用于测量温度。
优选的方式是,其它温度传感器,例如壁温度传感器,可以配有用于在烹饪容器外壁上固定电子模块的磁铁。如果烹饪容器的外壁不是磁性的,则可在外壁上固定一块磁性的或可磁化的小板,例如铁素体钢,该板通常热传导也不错。当没有给用于在烹饪容器外壁上固定电子模块的磁铁分配传感器时,根据本发明也可以使用这样的小板。
分配给另一传感器的通讯装置也可以是分配给底部传感器的通讯装置。可选的是,也可给一个或每个其它温度传感器分配自己的通讯装置。温度传感器与通讯装置为电传导和/或热传导连接。但也可以用线缆。根据本发明,将温度传感器和所分配的通讯装置设计为集成元件,例如表面声波传感器(SAW)也是有可能的。特别是在后一种情况中,带通讯装置的集成温度传感器优选具有共用天线,可通过该天线传输数据。不依赖于传感器的形式,根据本发明,被分配给一个或多个传感器的通讯装置使用共用天线。
有利的是,设置一个其它的温度传感器或多个其它温度传感器可以组合使用两个或更多的传感器,此外这些传感器可以测量烹饪容器的底部温度,例如。烹饪容器的壁温,在多个传感器的情况下,如可能的话,可测量不同的值。加热功率控制或调节装置可以评估大部分温度信息,于是可以更快和更准确地设定相应食物最优的烹饪温度。整个烹饪过程因此优化。
具有锅底部测量温度装置的自动烹饪系统特别适用于煎烤和蒸煮,原因在于食物的温度大多数情况下是由锅底温度推导出来的。该系统趋向于缓慢加热食物,原因在于它限制了锅底的温度。
这是有好处的,在煎烤和蒸煮时具有极少液体的食物,例如蒸食,不会焦糊。随锅中食物添加量增加以及热传导变差,这样的体系则需要非常长的时间到达所希望的整个食物的目标温度。对于这样的系统,有利的是,还测量了烹饪容器壁的温度以及在加热功率控制或调节时考虑壁温。根据本发明,通过电子模块实现了这点。具有至少两个温度传感器的电子模块也适合于食物添加量多以及食物加热,对此各种温度传感器都是有利的。
本发明的另一实施方式是设有通讯装置用于无线信号传输。所以加热功率控制装置可以设有相应的信号接收器。因此可以放弃使用从电子模块到烹饪炉子的线缆。这使得烹饪过程变简单,烹饪时不会受到烹饪容器线缆的阻碍。因此放弃使用可能会被燃烧的线缆提高了安全性。
根据本发明,最理想的方式是电子模块设为被动式的,即没有自己的供电装置,例如由电池或电线供电。电子模块测量温度所需的能量,在无线传输这种情况下,例如通过感应耦合传递和/或通过表面声波技术(SAW)产生。也可能的是,传感器和通讯装置设计为集成传感器,例如作为表面声波传感器。这样使电子模块可以有简单的电子结构,同时传感器系统可靠性高。
根据本发明的一项优选实施方式,通讯装置可设计为RFID芯片和/或SAW芯片。在该装置中采用了感应耦合或表面声波用于无线传输和传感器的能量获得,该能量用于测量温度和传输信号。
RFID芯片优选通过线缆与温度传感器,特别是与底部温度传感器或壁温度传感器相连。此外RFID芯片本身可以具有监测芯片温度的内部温度传感器。温度传感器,特别是与RFID芯片相连的传感器或集成到芯片内的温度传感器,可以设计为PT1000电阻温度计。但是根据本发明,将传感器,例如壁温度传感器或底部温度传感器设计为热元件或其他传感器也是有可能的。可以通过烹饪区域的发射和接收装置的感应耦合给所述RFID芯片以及在必要时安装上的温度传感器提供能量,所述发射和接收装置例如可设计为读写单元。RFID芯片,优选长于1秒钟,定期发射以温度信号值或传感器信号值方式的传感器测得的温度到烹饪区域的读写单元或发射和接收装置。所述电子模块中也集成了连在该RFID芯片或每个RFID芯片处的天线。该天线可以例如设计为长方形的铜盘以及具有大约电子模块的尺寸。用该天线装置可以实现可靠的信号传输。
因此根据本发明,在烹饪区域可设有环形的天线盘,该天线盘与烹饪区域的读写单元或发射和接收装置相连。优选的是,该天线盘具有大约所使用的最大锅的直径,且与烹饪区域的中心同心。根据本发明,为了在合理散热时获得良好的发射和接收性能,于是在微晶玻璃烹饪区域处安放位置大约位于微晶玻璃盘下面的1cm处,该几何形式和布置是特别优选的,目的是通过所用的RFID芯片获得可靠的无线电通讯。
在根据本发明的SAW芯片应用中,温度传感器,例如底部或壁传感器,完全集成到SAW芯片和它的壳体中。为了与烹饪区域的读写单元或者发射和接收装置进行通讯,该SAW芯片也成为了分配给电子模块中相应传感器的通讯装置,具有与RFID芯片可相比的功能。现有的SAW芯片的电子元件优选通过线缆与共用天线相连。与RFID芯片相比,SAW芯片的优点是,耐高温性明显更好。所以直径约3mm的温度传感器可耐高温达350°C,较大的壁温度传感器可耐高温达180°C到200°C。在烹饪时这些温度都是期望值。
可以通过烹饪处(烹饪区域)的发射和接收装置借助于无线电波查询SAW芯片。在SAW芯片中无线电波转化为表面声波。该声波被芯片的基底反射,再次转化为无线电波。通过电子模块中连接的天线,该无线电波被返回到烹饪区域的发射和接收装置。从回应信号可以推导出基底的温度,例如通过回声的时间间隔。
在接收温度或信号值后读写单元将该信号传送到烹饪处(分别对应的烹饪区域)的加热功率调节或控制装置处,对应于预先设定和/或由使用者选择或设定参数的烹饪过程,所述调节或控制装置对加热区的功率进行调节。因此设定了烹饪容器中所选菜肴的最佳温度。
根据本发明,适合的信号传输频率可以是12到14MHz,例如13.56MHz,或433MHz,也可以在2.4GHz范围。原则上本技术领域专业人员可以在常规技术领域范围内自由选择适合的传输频率。
根据本发明的一项有意义的实施方式,电子模块至少从横切面上看,特别是无线电波的信号接收器和/或烹饪处(使用时远离锅表面的那面)的方向上设计为连续式的,即为了不削弱传导信号,优选不是由导电性金属构成。当电子模块固定在烹饪容器上,烹饪容器位于烹饪处时,有利的方式是,通讯装置和炉子调节/控制装置的信号接收器之间的距离也尽可能的小。这确保了可靠的无线电传输路径。
为了进一步改进自动烹饪以及加热功率的控制或调节装置,电子模块还可以有用于外部温度感应器的接口,外部温度感应器例如为直接测量烹饪容器中食物温度的核心温度计,。该接口可以是线缆连接式接口,但也可以是无线接口。因此进一步改进了自动烹饪的质量。因此温度传感器的信号也通过电子模块传输这一点对于与加热位置的加热功率控制和调节装置的通讯是有好处的,原因在于这样获得了良好的,与其他温度信号可比的接收性。在外部温度传感器与电子模块无线通讯连接情况下,该连接取代路由器的功能,可靠地传递从屏蔽良好的锅内部发出的信号。
本发明还涉及到一种使用前述的根据本发明的电子模块的烹饪容器,该容器在其底部具有用于底部传感器或底部传感器的传感元件的凹槽。该设计可以通过孔5或类似形式以简单的方式得以实现。不可忽略的一点是本发明提所供的改装用于自动烹饪的简单烹饪容器的可能性。不是必须设有电子元件,而是只要设有放置底部传感器的凹槽。这意味着在很大程度上节省了费用,并且也可以例如通过服务措施对现有的烹饪容器进行改装来使用本发明的电子模块。从经济角度看,这点至少对于高档炊具也是有意义的。
凹口深度可为20至70mm,优选30至60mm,其中,凹口的最大深度应不超过锅底部直径的一半,为的是消除由于烹饪容器底部边缘的边缘效应引起的不准确性。这样保证了在炊具足够稳定时容器底部实际温度关系的有效测量。同时电子模块和特别是底部传感器的传感元件可设计成小巧式,且可廉价制造。
当凹槽具有设在容器底部的套管,特别是具有焊接于容器底部的不锈钢套管时,会有特别的好处。对于铝芯的烹饪容器,该形式防止了凹槽的腐蚀,且可以用洗碗机清洗该烹饪容器。
本发明概念的其他方式中,凹槽也可以设有锁扣装置。该锁扣装置可以例如具有方形或导向装置(槽,拴或类似结构),从而确保了电子模块不会向烹饪区域偏转,而且能够防止发生扭转。有利的方式是底部传感器具有与凹槽相对应的形式。
另一有利的实施方式是,烹饪容器外壁具有以力连接和/或形式连接方式固定电子模块的元件,特别是铁素体钢构成的可固定的小板或者金属和/或磁性紧固件。例如可以通过焊接或粘接将小板固定在外壁上。固定元件不仅是锁扣装置,而且同时可以作为烹饪容器外壁上的另一温度传感器测量位置。可以这样设计固定元件,即温度传感器直接安在外壁或小板上或者通过固定元件测量温度。本发明的小板的生产成本很低,能够以很低的花费采用该固定元件改装每个烹饪容器。
还可以在烹饪容器内给其他的外部温度传感器提供连接的可能性,优选以这样的方式将传感器分配给本发明的电子模块,即将外部温度传感器传输信号通过电子模块传输到烹饪处的加热功率控制或调节装置处。这是可能的,例如将煎烤传感器直接插到煎烤食物中或者将传感器浸入液状的食物中。随后温度信号通过电子模块传输到加热功率控制装置处。通过不同温度信号组合实现了特别高质量的烹饪过程。连接可能性可以是用于插入与线缆相连接的温度传感器的接口。但是还可以想到的是,将连接可能性设为透过屏蔽无线信号烹饪容器壁的天线访问,因此可以在电子模块上有其他温度传感器的无线接口。
也可从下列实施方式实例和附图的描述获知本发明的其他特征,有利之处和应用可能性。其中不依赖于权利要求书中的说明或引用,所有描述或图示的特征本身或任意组合方式构成了本发明的主题。
具体实施方式
图1中所示的电子模块1具有细长的壳体2和测量温度的底部传感器3。对此传感器3设有传感元件16,该传感元件设为可放入到容器底部的凹槽内的。为了防止实际的传感器受潮或遭到损坏,底部传感器3或传感元件16设计为折叠的,同样也具有长条形式,可方便地放入烹饪容器的凹槽中以及从凹槽中取出。底部传感器3通过旋转铰链4与壳体2相连。
在电子模块1上面与铰链4相对的区域处,设有其他的温度传感器5,该传感器基本平齐或略高于壳体表面。图1显示电子模块处于折叠状态,其中底部温度传感器3或温度传感器3的传感元件16通过铰链4向壳体2折叠,被装入到壳体2凹槽的中心段中。因此在折叠状态下电子模块1为小而紧凑的形式。
为了烹饪或安装在烹饪容器上,将温度传感器3从凹槽中取出,如图2所示。现在可以将电子模块1安装在烹饪容器上,其中底部温度传感器3或它的传感元件16被推入到烹饪容器底部的凹槽中。
图3的详细视图显示了设为煮锅的的烹饪容器6侧面的底部(下方)区域,该烹饪容器具有锅底7以及从锅底7(向上)延伸出的锅壁8。锅底7中侧向设有为开口或孔的凹槽9用于棒状底部传感器3或它的传感元件16,其在锅底7中径向伸展。在凹槽9上方由铁素体钢或磁性钢构成的小板10被固定在锅壁8上,例如通过焊接或粘接。此外小板10还用于将电子模块1固定在煮锅6上,该电子模块在其他温度传感器5的范围内设计为磁性的,因此可以被同样有磁性的或可磁性化的小板10固定。优选的方式是,从凹槽9出发沿凹槽9上方的垂直方向将小板10这样布置在锅壁8处,即在锅表面运行的凹槽9和小板10的连接线的延长线与锅底面所确定的平面成直角(参照锅表面方向)。
对于烹饪过程,电子模块1如图4所示固定在煮锅6上,其中传感元件16和底部传感器3(底部温度传感器)被插到锅底的凹槽9中。因此锅底7侧壁的凹槽9的孔11沿锅中心径向运行。孔11中安有与锅底7激光焊接的不锈钢套管12,因此可防腐蚀。所以具有凹槽9的锅也适合用洗碗机清洗。
所述温度传感器3与套管12导热接触,因此保证了高的测量准确性。所以通过套管12和底部传感器3或传感元件16之间的装配可垂直也可水平固定电子模块1。
通过铰链4将电子模块1的壳体2折叠安装在锅壁8上,因此温度传感器5(壁传感器)安装在小板10处。在温度传感器5后面,磁铁13被安放在壳体2中。该磁铁与小板10以力连接方式相互作用。因此一方面壳体2固定在锅壁8上,另一方面实现了锁扣,防止壳体2绕孔11和或凹槽9扭转。可选的是,锁扣装置也可通过凹槽9中的导轨和(或)借助于非旋转对称的横切面来实现。
线缆14连接底部传感器和壳体中的RFID芯片15,其中线缆14设有应力消除装置,没有在图中显示该应力消除装置,目的的是为了平衡和确保底部传感器朝向壳体2的摆动。RFID芯片15承担了通讯装置的功能(无线射频芯片),例如在炉子的烹饪区,该芯片被适合的发射和接收装置访问。烹饪区的发射装置对无线芯片15起作用,同时在无线射频芯片15中诱导产生电能,无线射频芯片借助诱导电能通过线缆14访问底部传感器3,并再次发射获得的信号。随后该信号被烹饪区的接收装置接收。
通过共同构成传感元件的温度传感器3或无线芯片15的设计,根据本发明,电子模块1可以设计为被动式元件,没有自身的能量供应,例如电池形式或连接外部电源的接口电缆。
SAW传感器中,传感器3,5和无线射频芯片15集成到壳体中。在图4中没有显示分开的芯片15,该芯片与壳体里的3,5被收到所示的位置中。
不管芯片是否是与传感器3,5集成到壳体中或是如图所示为分开的,在无线射频芯片15处连有传感器3,5共用的天线17。
由于被动式传感器元件只有有限的传输能力,无线射频芯片15和天线17优选被收纳到朝向具有发射和接收装置的烹饪容器的壳体2的区域(和烹饪容器6的容器壁8)中。
对于提到的其他温度传感器5同样适用。该传感器通过相应的线缆14与设计为RFID芯片形式的无线射频芯片15相连。原则上壁温度传感器5可以与所描述的实施方式不同,也通过自己的无线射频芯片或自己的通讯装置起作用,然而该通讯装置优选也是被动式工作,即信号传输以及必要时温度测量所需的能量来源于烹饪区域的发射装置,例如通过烹饪区域内与发射和接收装置的感应耦合,或是通过表面声波传感器技术,没有在图中标示发射和接收装置。
为了保证可靠的信号传输,因此壳体2设在朝向烹饪区域或者它的发射和接收装置的容器壁区域(即与烹饪容器6的壁8相对的容器壁)和/或无线波可穿透的底部区域,其中为了保护电子元件,壳体是耐热和防潮的。因此可使用塑料。所描述的无线射频芯片15的结构以及与信号接收器之间的短间距提供了高的信号质量。
图5显示了装在烹饪锅6上的电子模块5。该电子模块大约是市售USB棒的大小和形状,与图示为烹饪锅的烹饪容器6相比相对较小,但是轻便的,因此可以方便快捷地将其固定在烹饪容器6上并从容器上取走。从图5可明显看出,电子模块1通过铰链4与烹饪容器6的外形相匹配。烹饪容器6的外壁也可以设计成更斜,例如炒锅那样。通过铰链4所述电子模块1也是与烹饪容器的这种外形相配。
当煮锅6放置在为自动烹饪所准备的炉子的烹饪区域上,热被传导到锅底7时,底部传感器3测量锅底7的热量,将测得的温度值形成合适的信号形式无线传给炉子的加热功率控制装置。与此同时,安在锅壁7上的温度传感器5测量锅壁7的热量,其中所测得的温度值也同样被传给炉子的加热功率控制装置。视烹饪程序和期望的烹饪结果不同,加热功率控制或调节装置考虑由电子模块1的温度传感器3,5测得和传输的温度信号调节加热区域的加热功率使其变适合。
自动烹饪过程结束后可以容易地清洗煮锅和烹饪容器6,清洗时电子模块1被取下。可以很方便地将该模块用在其它的烹饪容器上6,只要保持与烹饪位置数量相应的电子模块1的数量就行了,不必每个烹饪容器6本身设有自己的电子模块1。为了避免套管12的腐蚀,根据本发明,在取下电子模块1时,将凹槽9或者还有套管12封闭,例如可通过优选由硅胶构成的塞子。该封闭密封了凹槽9,优选防水,这样在清洗烹饪容器时避免湿气侵入。
附图标记列表:
1 电子模块
2 壳体
3 底部传感器,温度传感器
4 旋转铰链Drehgelenk
5 壁传感器,温度传感器
6 烹饪容器,煮锅
7 锅底
8 锅壁
9 开口凹槽
10 小板
11 孔
12 套管
13 磁铁
14 线缆
15 通讯装置,无线射频芯片
16 传感元件
17 天线