DE19821439A1

DE19821439A1 - Sensorgesteuerte Garungseinheit mit Selbstkalibrierung

Info

Publication number: DE19821439A1
Application number: DE1998121439
Authority: DE
Inventors: Andreas Marbach; Peter Vetterl
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 1999-11-18
Also published as: FR2778814A1

Abstract

Bekannt ist eine sensorgesteuerte Garungseinheit, bestehend aus einem Kochfeld, einem Gargerät und einer Sensoreinheit, die die Temperatur des Gargutes im Gargerät mittelbar mißt und entsprechende Signale an eine Steuereinheit des Kochfeldes zum Regeln der Heizleistung eines Heizelementes sendet, welche Sensoreinheit in einem speziellen Kalibriermodus beim Kochen von Wasser den zeitlichen Verlauf der Temperatur registriert und die Steuereinheit eine festgelegte Konstanz des Temperaturverlaufes als Erreichen des Siedepunktes des Wassers detektiert und eine Selbstkalibrierung durchführt. Um eine möglichst genaue Selbstkalibrierung durchführen zu können, detektiert die Steuereiheit das Erreichen einer bestimmten Kalibrierkonstanz des Temperaturverlaufes als Ende einer Vorkalibrierphase und hält das Heizelement während einer darauffolgenden Kalibriermeßhpase abgeschaltet, in der die Sensoreinheit die Temperatur zur Selbstkalibrierung der Garungseinheit mißt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine sensorgesteuerte Garungseinheit, bestehend aus einem Kochfeld, einem Gargerät und einer Sensoreinheit, die die Temperatur des Gargutes im Gargerät mittelbar mißt und entsprechende Signale an eine Steuereinheit des Kochfeldes zum Regeln der Heizleistung eines Heizelementes sendet, welche Sensoreinheit in einem speziellen Kalibriermodus beim Kochen von Wasser den zeitli chen Verlauf der Temperatur registriert und die Steuereinheit eine festgelegte Kon stanz des Temperaturverlaufes als Erreichen des Siedepunktes des Wassers detek tiert und eine Selbstkalibrierung durchführt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfah ren zur Selbstkalibrierung einer sensorgesteuerten Garungseinheit, bestehend aus einem Kochfeld, einem Gargerät und einer Sensoreinheit, die Temperaturwerte er mittelt und entsprechende Signale an eine Steuereinheit des Kochfeldes zum Regeln der Heizleistung eines Heizelementes sendet, wobei beim Kalibriervorgang beim Kochen von Wasser der Temperaturverlauf beim Beheizen des Gargerätes registriert wird und beim Erreichen einer vorgegebenen Konstanz des Temperaturverlaufes der gemessene Temperaturwert als Siedepunkttemperaturwert zur Kalibrierung der Garungseinheit verwendet wird.

Eine derartige Garungseinheit und ein entsprechendes Verfahren zur Selbstkalibrie rung sind bekannt aus der Druckschrift WO 97/16943. Dabei besteht ein Kochsystem aus einem Kochfeld mit einer für elektromagnetische Felder durchlässigen Kochfläche und einem darauf stehenden, durch die Kochfläche hindurch fremdbeheizten Kochge schirr, dessen Bodentemperatur geregelt ist. Dabei wird die Temperatur des Kochge schirrbodens elektromagnetisch drahtlos von unten durch die Kochfläche hindurch ab gefragt und zur thermostatischen Regelung durch Steuerung der Kochleistung einge setzt. Die Kalibrierung dieser Garungseinheit kann vollautomatisch von der Elektronik vorgenommen werden. Dabei registriert die Elektronik bei eingeschalteter Kochleistung den Temperaturanstieg des Bodens eines wassergefüllten Kochgeschirrs in seinem zeitlichen Verlauf. Sobald die Temperatur nicht weiter ansteigt, wird dies als Siede punkt erkannt und die Selbstkalibrierung vorgenommen. So ergibt sich eine Kochstelle, die sich vollautomatisch auf verschiedene Kochgeschirrbodenmaterialien einstellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Garungseinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein diesbezügliches Verfahren zur Selbstkalibrierung be züglich der Genauigkeit des Selbstkalibrierungsvorganges verbessern.

Erfindungsgemäß ist dies bei einer sensorgesteuerten Garungseinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch erreicht, daß die Steuereinheit das Errei chen einer bestimmten Kalibrierkonstanz des Temperaturverlaufes als Ende einer Vor kalibrierphase detektiert, und daß die Steuereinheit das Heizelement während einer darauffolgenden Kalibriermeßphase abgeschaltet hält, in der die Sensoreinheit die Temperatur zur Selbstkalibrierung der Garungseinheit mißt. Entsprechend ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung abge schaltet wird, wenn der Temperaturverlauf eine vorgegebene Kalibrierkonstanz erreicht hat, und erst die danach ermittelten Temperaturwerte als Kalibriermeßwerte für den Siedepunkt von Wasser verwendet werden. Die Genauigkeit des Selbstkalibriervor ganges ist insbesondere dadurch zuverlässig erreicht, daß ein unkontrolliertes Ein- und Ausschalten des Heizelementes während des Selbstkalibriervorganges ausge schlossen ist.

Eine weitere Steigerung der Genauigkeit wird beim Selbstkalibrieren der Garungsein heit dadurch erreicht, daß die Steuereinheit erst nach Ablauf einer Wartezeit in der Ka libriermeßphase die Temperaturmeßwerte der Sensoreinheit zur Selbstkalibrierung auswertet. Nach dem Abschalten des Heizelementes, also mit Beginn der Kalibrier meßphase wird noch eine gewisse Zeit gewartet, um einen stabilen, eingeschwunge nen Zustand der Anordnung im Siedepunkt des Wasser gewährleisten zu können. Wenn beispielsweise auf den Siedepunkt des Wasser durch das Messen der Topf wandtemperatur geschlossen wird, ist es für eine reproduzierbare und genaue Kalibrie rung vorteilhaft, den eingeschwungenen Zustand bei der Zufuhr der Heizenergie durch die Heizplatte in den darauf abgestellten Topf und eine entsprechend ausgewogene Temperaturverteilung in dem Topf selbst abzuwarten.

Vorteilhafterweise startet die Steuereinheit beim Beginn des Kalibriervorganges mit maximaler Heizleistung und reduziert nach Erreichen einer Grenztemperatur von etwa 75°C bis 90°C die Heizleistung des Heizelementes. Diese Maßnahme führt zu einer besseren und insbesondere reproduzierbaren Temperaturverteilung im Topf bzw. Gar gerät bei einem schnellen Ablauf des Kalibriervorganges. Ein Heizen mit maximaler Heizleistung bis zum Beginn der Kalibriermeßphase beim Kochen von Wasser kann zu nicht reproduzierbaren Temperaturverhältnissen im Topf selbst und zu Temperatur unterschieden zwischen dem Topf und dem kochenden Wasser führen. Ein derart durchgeführter Kalibriervorgang würde zu unannehmbaren Meß- bzw. Kalibrierfehlern führen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Garungseinheit ein Eingabeele ment zum Starten des Kalibriervorganges auf. Damit ist es einer Bedienperson mög lich, bei Bedarf selbst den Selbstkalibriervorgang auszulösen. Dies kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn aufgrund einer ungünstigen werksseitigen Einstellung des Siedepunktes bei einer ungünstigen Höhenlage des Aufstellortes der Garungseinheit der Siedepunkt des Wasser beim Wasserkochen nicht erreicht wird. Andererseits können die erfindungsgemäße Garungseinheit und das diesbezügliche Verfahren zur Selbstkalibrierung auch werksseitig verwendet werden, um eine ausreichende Ge nauigkeit der Garungseinheit im Siedepunkt bei deren Auslieferung sicherstellen zu können.

Falls ungeeignete Gargeräte auf der Garungseinheit betrieben werden oder beispiels weise ein Fehler im Programm der Steuereinheit auftritt, kann dies vorteilhafterweise durch die Garungseinheit festgestellt werden und ein entsprechender Hinweis an eine Bedienperson gegeben werden. Dies kann dadurch realisiert sein, daß die Steuer einheit eine Fehlermeldung an eine Anzeigeeinheit sendet, wenn im Kalibriervorgang eine Kontrolltemperatur innerhalb eines definierten Zeitbandes über- bzw. unter schritten ist. Da Erfahrungswerte dafür vorliegen, innerhalb welcher Zeiten beim Selbstkalibrieren welche Temperaturen vorliegen müssen, kann eine deutliche Abwei chung von diesen Erfahrungswerten zur Fehlerdetektion verwendet werden.

Nachfolgend ist anhand schematischer Darstellungen die sensorgesteuerte Garungs einheit und das Verfahren zur Selbstkalibrierung dieser beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 stark vereinfacht in einer Seitenansicht die sensorgesteuerte Garungs einheit und

Fig. 2 ein Sensorsignal-Zeitdiagramm beim Ablauf des Verfahrens zur Selbst kalibrierung der sensorgesteuerten Garungseinheit.

Eine sensorgesteuerte Garungseinheit 1 weist gemäß Fig. 1 ein Glaskeramik-Koch feld 3 auf, auf deren beheizter Kochzone ein Topf 5 abgestellt ist. Eine dem Kochfeld 3 zugeordnete Infrarotsensoreinheit 7 mißt die vom dafür speziell geeigneten Topf 5 ab gestrahlte Wärmestrahlung. In einer mit der Infrarotsensoreinheit 7 verbundenen Verarbeitungselektronik 9 wird der Meßwert, der beispielsweise als Spannungswert vorliegt, in einen Temperaturwert umgerechnet. Der Temperaturwert wird von der Ver arbeitungselektronik 9 an eine Steuereinheit 11 der Garungseinheit 1 weitergegeben. Ebenso kann die Verarbeitungselektronik 9 direkter Bestandteil der Steuereinheit 11 sein. Die Steuereinheit 11 steuert eine Schalteinheit 13 zur gewünschten Einspeisung von Heizleistung in ein Heizelement 15 der Kochzone. Mit einer Bedieneinheit 17 sind die speziellen Programmwünsche einer Bedienperson vorgebbar. Beispielsweise wird beim Warmhalten von Speisen eine Temperatur zwischen 60°C und 70°C vorgegeben. Entsprechend dem durch die Infrarotsensoreinheit 7 festgestellten Temperaturen des Topfes 5 bzw. der Topfwand regelt die Steuereinheit 11 die Heizleistung des Heizelementes 15. Bei Betrieb der Steuereinheit 11 gibt dieses Ausgangssignale 19 beispielsweise zum Ansteuern von nicht dargestellten Anzeigeelementen und insbesondere beim Kalibriervorgang ein Fehlersignal 21 aus. Bei der Eingabe der Betriebsart "Wasserkochen" mit Hilfe der Bedieneinheit 17 überwacht die Infrarotsen soreinheit 7 ebenfalls die Temperatur des Topfes 5. Problematisch hierbei ist ins besondere, daß der Siedepunkt des Wassers deutlich von der Höhe des Aufstellungs ortes der Garungseinheit über Normal Null abhängig ist. Weiterhin kann aufgrund von Streuungen der Komponenten der Infrarotsensoreinheit 7 oder Abweichungen der Ab strahleigenschaften des Topfes 5 oder Variationen des genauen Abstandes des Topfes 5 zur Infrarotsensoreinheit 7 beim Wasserkochen ein Meßfehler auftreten. Dies kann insbesondere dazu führen, daß der Siedepunkt des Wassers nicht oder nur ex trem langsam erreicht wird.

Zum Auslösen der Selbstkalibrierung der sensorgesteuerten Garungseinheit 1 ist eine spezielle Betätigungsfolge bzw. -kombination von Elementen der Bedieneinheit 17 er forderlich. Alternativ kann auch ein spezielles Selbstkalibrierungs-Bedienelement vor gesehen sein. Die Bedienperson füllt zunächst den Topf 5 mit ausreichend viel Wasser und stellt diesen dann auf einer Kochzone des Kochfeldes 3 ab. Dann startet die Be dienperson mit Hilfe der Bedieneinheit 17 den Selbstkalibriervorgang. Die Steuerein heit 11 schaltet über die Schalteinheit 13 maximale Heizleistung auf das Heizelement 15. Die Infrarotsensoreinheit 7 ermittelt die von der Topfwandung abgestrahlte Wärme strahlung und errechnet daraus einen entsprechenden Temperaturwert. Falls vor einer gewissen Zeit eine gewisse Temperatur bereits überschritten ist bzw. nach einer gewissen Zeit eine gewisse Temperatur noch nicht erreicht ist, sendet die Steuer einheit 11 ein Fehlersignal 21. Dadurch wird einer Bedienperson optisch und/oder akustisch mitgeteilt, daß beispielsweise der verwendete Topf 5 ungeeignet für die sensorgesteuerte Garungseinheit 1 ist oder ein Fehler in der Elektronik der Garungs einheit 1 vorliegt. Nach Erreichen einer Temperatur von etwa 80°C bis 85°C reduziert die Steuereinheit 11 die Heizleistung des Heizelementes 15. Dies geschieht zum Zeitpunkt t1, bei dem durch die Infrarotsensoreinheit 7 das Signal SG gemessen wird, das der Grenztemperatur entspricht. Im weiteren Zeitverlauf verlangsamt sich insbe sondere infolge der Leistungsreduktion der Anstieg der gemessenen Temperatur bzw. des Sensorsignals S. Die Steuereinheit 11 überprüft die Steigung des Temperatur verlaufes und beendet zum Zeitpunkt t2 die Vorkalibrierphase, wenn innerhalb einer Zeitspanne T der Anstieg des Sensorsignals S unterhalb einer gewissen Grenze bleibt. Zum Zeitpunkt t2 beginnt also die Kalibriermeßphase. Deshalb schaltet die Steuer einheit 11 über die Schalteinheit 13 das Heizelement 15 ab. Zusätzlich wartet die Steuereinheit 11 bis zum Erreichen der Zeit t3. Zwischen der Zeit t3 und der Zeit t4 ermittelt die Infrarotsensoreinheit 7 mehrere einzelne Meßwerte, aus denen in geeigneter Weise der Siedepunkt von Wasser ermittelt wird. Dieser Wert SK wird in der Steuereinheit 11 abgespeichert. Die Selbstkalibrierung der Garungseinheit 1 ist beendet. Falls die Bedienperson mit der derart kalibrierten Garungseinheit 1 zu einem späteren Zeitpunkt Wasser kochen will, wird dazu der ermittelte Wert SK verwendet.

Claims

1. Sensorgesteuerte Garungseinheit, bestehend aus einem Kochfeld, einem Gargerät und einer Sensoreinheit, die die Temperatur des Gargutes im Gar gerät mittelbar mißt und entsprechende Signale an eine Steuereinheit des Kochfeldes zum Regeln der Heizleistung eines Heizelementes sendet, welche Sensoreinheit in einem speziellen Kalibriermodus beim Kochen von Wasser den zeitlichen Verlauf der Temperatur registriert und die Steuereinheit eine festgelegte Konstanz des Temperaturverlaufes als Erreichen des Siedepunk tes des Wassers detektiert und eine Selbstkalibrierung durchführt, da durch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (11) das Erreichen einer bestimmten Kalibrierkonstanz des Temperaturverlaufes als Ende einer Vorkalibrierphase detektiert, und daß die Steuereinheit (11) das Heizelement (15) während einer darauffolgenden Kalibriermeßphase abgeschaltet hält, in der die Sensoreinheit (7, 9) die Temperatur zur Selbstkalibrierung der Garungseinheit (1) mißt.

2. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Steuereinheit (11) erst nach Ablauf einer Wartezeit in der Kali briermeßphase die Temperaturmeßwerte der Sensoreinheit (7, 9) zur Selbst kalibrierung auswertet.

3. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereinheit (11) beim Beginn des Kalibriervorganges mit maximaler Heizleistung startet und nach Erreichen einer Grenztemperatur von etwa 75°C bis 90°C die Heizleistung des Heizelementes (15) reduziert.

4. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Garungseinheit (1) ein Eingabeele ment (17) zum Starten des Kalibriervorganges aufweist.

5. Sensorgesteuerte Garungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (11) eine Fehlermel dung (21) an eine Anzeigeeinheit sendet, wenn im Kalibriervorgang eine Kon trolltemperatur innerhalb eines definierten Zeitbandes über- bzw. unterschrit ten ist.

6. Verfahren zur Selbstkalibrierung einer sensorgesteuerten Garungseinheit, bestehend aus einem Kochfeld, einem Gargerät und einer Sensoreinheit, die Temperaturwerte ermittelt und entsprechende Signale an eine Steuereinheit des Kochfeldes zum Regeln der Heizleistung eines Heizelementes sendet, wobei beim Kalibriervorgang beim Kochen von Wasser der Temperaturverlauf beim Beheizen des Gargerätes registriert wird und beim Erreichen einer vor gegebenen Konstanz des Temperaturverlaufes die gemessenen Temperatur werte als Siedepunkttemperaturwerte zur Kalibrierung der Garungseinheit verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung abge schaltet wird, wenn der Temperaturverlauf eine vorgegebene Kalibrierkon stanz erreicht hat, und erst die danach ermittelten Temperaturwerte als Kalibriermeßwerte für den Siedepunkt von Wasser verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibriervor gang mit maximaler Heizleistung gestartet wird und bei Erreichen einer Grenztemperatur zwischen etwa 75°C und 90°C die Heizleistung reduziert wird.