DE3410465A1

DE3410465A1 - Method and device for determining the boiling of liquids and/or foods

Info

Publication number: DE3410465A1
Application number: DE19843410465
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8540 Schwabach Klapper; Reinhard Dipl.-Ing. 6054 Rodgau Seyer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1984-03-22
Filing date: 1984-03-22
Publication date: 1985-10-03
Also published as: DE3410465C2

Abstract

The invention relates to a method for determining the boiling of liquids and/or foods. A signal is required for the beginning of the boiling of a liquid or an object to be cooked located in a container, which signal can be used to control the energy supply so that the boiling can be interrupted or just maintained. According to the invention, the boiling movement of the liquid or the object to be cooked is recorded and a signal is derived therefrom. The recording can take place by means of ultrasonic Doppler radar; ultrasound at a fixed frequency is radiated into the object and the radiation reflected from the object is received. During boiling, the frequency of the reflected radiation changes in relation to the frequency of the incoming radiation; a signal is derived from the change in frequency. <IMAGE>

Description

Verfahren und Einrichtung zur ErmIttlung desProcedure and facility for determining the

Kochens on Flüssigkeiten und/oder Speisen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 zur Durchführung des Verfahrens.Cooking liquids and / or meals The invention relates to to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 2 for carrying out the method.

Bekannte elektrische Haushaltsherde weisen bereits Vorrichtungen zur Leistungssteuerung und zur TemperaturrrgelIJng auf. Die Leistungssteuerung erlaubt es einem Benutzer, die Leistungsabgabe einer Kochstelle so einzustellen, daß sie dem von ihm geschätzten Bedarf entspricht.Known electrical household stoves already have devices for Power control and temperature regulation. The power control allows it a user to adjust the power output of a hotplate so that they corresponds to the needs estimated by him.

Bei temperaturgeregelten Koch stellen wird mittels eines Temperaturfühlers die Temperatur des Bodens eines aurgesetzten Behälters (Topf oder dergleichen) als Regelgröße herangezogen. Über ein Stellglied kann die gewünschte Temperatur vorgegeben werden.With temperature-controlled cooking areas, a temperature sensor is used the temperature of the bottom of an attached container (pot or the like) as Control variable used. The desired temperature can be specified via an actuator will.

Seide Verfahren vermeiden weder das Überkochen noch Elias Ansetzen eines im Behälter befindlichen Gargutes. Es ist daher eine ständige Überwachung der Garung durch den Benutzer notwendig. Es ist weiterhin eine Einrichtuig OE-kannt, bei der die Einregelung des Fortkochvorganges von der Größe der Amplitude von Schwingungen des Flüssigkeitsbehälters abhängig gemacht ist, die angeregt werden durch die Entstehung von Dampfbläschen im flüssigen Gargut; die Schwingungen des Flüssigkeitsbehälters werden von einem an diesem angebrachten Körperschallsensor detektiert (DE-OS 31 46 638). Das Maß der Anregung von Schwingungen ist stark abhängig von der Konsistenz des Gargutes und der Topfbeschaffenheit. Das Kbrperschallsignal des Siedevorganges kann ungewollt beeinflußt werden durch störende Nebengeräusche.Silk procedures do not avoid boiling over or Elijah's preparation an item to be cooked in the container. It is therefore a constant surveillance cooking by the user. It is still a facility OE-knows, in which the regulation of the continued cooking process depends on the magnitude of the amplitude of vibrations of the liquid container is made dependent on being stimulated due to the formation of vapor bubbles in the liquid food to be cooked; the vibrations of the The liquid container is controlled by a structure-borne sound sensor attached to it detected (DE-OS 31 46 638). The level of excitation of vibrations is highly dependent the consistency of the food and the quality of the pot. The structural sound signal the boiling process can be unintentionally influenced by annoying background noises.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung des Kochens einer Flüssigkeit oder eines Gargutes (Speise) zu schaffen, durrh weiches das Kuchen sjnahhängig von der Konsistenz des Gargutes, des Topfmaterials, der Beschaffenheit des Topfbodens und geräuschunabhängig erfaßt wird.The invention is based on the object of a method for determining of cooking a liquid or a food to be cooked, to create softness The cake depends on the consistency of the food, the pan material and the texture the bottom of the pot and is recorded independently of the noise.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelost.This object is achieved by the features characterized in claim 1 solved.

Verteilhafte. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Distributable. Further developments of the invention are in the subclaims marked.

Durch die Erfindung werden fclgende Vorteile erzielt.The invention provides the following advantages.

Es wird auch das Kochen von viskosen Flüssigkeiten selbsttätig erfaßt, so daß visuelle Beobachtungen der Flüssigkeit entfallen und der Kochvorgang energiesparend hei ständig geschlossenem Garungsbehälter erfolgt kann.The boiling of viscous liquids is also automatically recorded, so that visual observations of the liquid are not necessary and the cooking process saves energy hot permanently closed cooking container can take place.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung zur Ermittlung des Kochens, Fig. 2 die genauere Ausbildung Einer in der Einrichtur,g nach Fig. 1 verwendeten Auswerteelektronikschaltung, Fig. 3 ein Signaldiagramm mit Spannungsverläufen an bestimmten Punkten der Einrichtung nach Fig. 2.The invention is illustrated schematically below with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. 1 shows one for implementation of the method suitable device for determining the boiling, Fig. 2 the more precise Formation of an evaluation electronic circuit used in the facility, g according to FIG. 1, Fig. 3 shows a signal diagram with voltage profiles at certain points in the device according to Fig. 2.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, macht das Verfahren Gebrauch von einem Ultraschallsender 1, einem Ultraschallempfänger 6 und einer diesen nachgeordneten Auswerteschaltung 7.As can be seen from Fig. 1, the method makes use of one Ultrasonic transmitter 1, an ultrasonic receiver 6 and one downstream of these Evaluation circuit 7.

Mittels des von einem Taktgenerator 8 erregten Ultraschallsenders 1 wird ein akustisches Signal A in einen Behälter 3 (Topf) und damit in ein Gargut 4 eingekoppelt.By means of the ultrasonic transmitter excited by a clock generator 8 1 is an acoustic signal A in a container 3 (pot) and thus in a food 4 coupled.

Die reflektierten Anteile B des Signals gelangen über das Gargut 4, den 3ehälterboden 5 und eine Herdplatte 2 on don Ultraschallempfänger 6. Das reflektierte Signal B setzt sich zusammen aus Anteilen, die in den Behälter 3 gelangen und vom Gargut 4 reflektiert werden,sowie von Anteilen, die über das Metall des Behälterbodens 5 und die Herdplatte 2 direkt zum Ultraschallemptänger 6 gelangen. Eine dem Ultiaschallempfänger G nachgeschaltete r'uswerteschaltung 7 hat die aufgabe, die Signalanteile, die durch das Metall des Behälterbodens 5 und die Herdplatte 2 zum Ultraschallempfänger 6 gelangen, von denen zu trennen, die im Behälter 3 vom Gargut 4 reflektiert werden. Bewegt sich das Gargut 4 im Behälter 3 durch Kochen, so wird aufgrund des Ultraschall-Doppler-Effektes die Frequenz des reflektierten Signalanteils C leicht verändert. Gegenüber der Sendefrequenz des Ultraschallsenders 1 tritt eine Frequenzverschiebung auf, die es ermöglicht, diesen Signalanteil C von allen anderen zu trennen. Das Ergebnis der Auswertung wird einer Schaltung 9 zugeführt, die die Wärmezufuhr der Herdplatte 2 steuert.The reflected components B of the signal reach the food 4, the 3ehältboden 5 and a hotplate 2 on the ultrasonic receiver 6. The reflected Signal B is composed of parts that get into the container 3 and from The food to be cooked 4 is reflected, as well as portions that are on the metal of the container bottom 5 and the hotplate 2 go directly to the ultrasonic emitter 6. One of the ultrasonic receivers G downstream r'uswerteschaltung 7 has the task of the signal components that through the metal of the container bottom 5 and the hotplate 2 to the ultrasonic receiver 6 reach, to be separated from those that are reflected in the container 3 from the food 4. If the food to be cooked 4 moves in the container 3 as a result of the boiling process, the ultrasonic Doppler effect the frequency of the reflected signal component C changed slightly. Compared to the transmission frequency of the ultrasonic transmitter 1 occurs a frequency shift, which makes it possible to separate this signal component C from all others. The result of the evaluation is fed to a circuit 9 which controls the supply of heat to the hotplate 2.

Die Trennung der Signale kann beispielsweise mittels der in Fig. 2 dargestellten Auswerteschaltung 7 erfolgen.The signals can be separated, for example, by means of the method shown in FIG evaluation circuit 7 shown take place.

Im Diagramm nach der Fig. 3 ist mit UB das Sendesignal, mit U14 das Abtastsignal der Impulsstufe 14 bezeichnet; mit U6 das reflektierte Empfangssignal, wobei dessen Frequenz mit der des Sendesignals UB übereinstimmt; mit U13 ist die sich aus der Abtastung ergebende Spannung am Kondensator 13 bezeichnet; mit U6' ist das reflektierte Signal bezeichnet, dessen Frequenz gegenüber der des Sendesignals UB verändert ist; mit U13' ist wieder das Signal am Kondensator 13 bezeichnet, das sich aus der Differenz der Frequenzen der Signale U14 und U6' ergibt.In the diagram according to FIG. 3, UB denotes the transmit signal, U14 denotes that Denotes the sampling signal of the pulse stage 14; with U6 the reflected received signal, the frequency of which corresponds to that of the transmission signal UB; with U13 is the denotes the voltage across the capacitor 13 resulting from the sampling; with U6 ' denotes the reflected signal, its frequency compared to that of the transmitted signal UB is changed; with U13 'the signal on the capacitor 13 is again referred to, the results from the difference between the frequencies of the signals U14 and U6 '.

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, gelangt das Signal U6 bzw. U6' vom Ultraschallempfänqer 6 über einen elektronisch gesteuerten Schalter 12 an einen nachgeordneten Kondensator 13. Der Schalter 12 wird über eine Impulsformerstufe 14 vom Taktgenerator 8 gesteuert, der gleichzeitig den Ultraschallsender 1 erregt. Die Impulsformerstufe 14 bildet aus der Sendefrequenz des Täktgenrators 8 Inon 'rru~zzn Impuls U14, der dazu herangezogen wird, den Schalter 12 im Takt der Sendefrequenz UB kurzzeitig zu schließen. Dadurch wird das Signal U6 bzw. U6' des Ultraschallempfängers 6 vom Signal lJ14 abgetastet. Das abgetastete Signal U13 bzw.As can be seen from FIGS. 2 and 3, the signal U6 or U6 'comes from Ultrasound receiver 6 via an electronically controlled switch 12 to one downstream capacitor 13. The switch 12 is via a pulse shaper 14 controlled by the clock generator 8, which simultaneously excites the ultrasonic transmitter 1. The pulse shaping stage 14 forms Inon 'rru ~ zzn from the transmission frequency of the clock generator 8 Pulse U14, which is used for this, the switch 12 in the cycle of the transmission frequency UB to close briefly. As a result, the signal U6 or U6 'of the ultrasonic receiver 6 sampled by the signal lJ14. The sampled signal U13 or

U13' entsteht am Kondensator 13 und gelangt über einen dynamisch gekoppelten (Kondensator 20) Verstärker 17 an eine Auswerteschaltung 18. Die Abtastung der Signale U6,US' kombiniert mit dem Verstärker 17 unterdrückt vollständig alle vom Ultraschallempfänger 6 detektierten Signalanteile mit der Frequenz des Ultraschallsenders 1. Es treten damit am Ausgang des Verstärkers 17 nur die Signalanteile auf, die aufgrund der Bewegung im Kochgut 4 eine Frequenzverändsrung gegenüber ihrer Ausgar,gsfrequenz erfahren haben.U13 'arises at the capacitor 13 and passes through a dynamically coupled (Capacitor 20) amplifier 17 to an evaluation circuit 18. The sampling of the signals U6, US 'combined with amplifier 17 completely suppresses all from the ultrasonic receiver 6 detected signal components with the frequency of the ultrasonic transmitter 1. Kick thus at the output of the amplifier 17 only the signal components that are due to the Movement in the food 4 a frequency change compared to their Ausgar, gsfrequenz have experienced.

Ist das vom Schallempfänger 6 ausgegebene reflektierte Signal in der Frequenz gleich der Frequenz des Sendesignals, U6 gleich US, was der Fall ist, solange die Flüssigkeit oder das Gargut nicht kochen, so ergibt sich ein Gleichspannungssignal U13, das nicht über den Kondensator 20 ge- langen kann, so daß auch kein Ausgangssignal an der Auswerteschaltung 18 auftritt.Is the reflected signal emitted by the sound receiver 6 in the Frequency equal to the frequency of the transmission signal, U6 equal to US, which is the case as long as the liquid or the food does not boil, this results in a DC voltage signal U13, which is not via the capacitor 20 long, so that too no output signal occurs at the evaluation circuit 18.

Geht die Flüssigkeit oder das Gargut dagegen in den Kochzustand, so ändert sich die Frequenz des reflektierten Signals U6' gegenüber der Frequenz des Sendesignals U8 und am Kondensator 13 ergibt sich eine Wechselspannung U13', die über den Kondensator 20 gelangen kann und von der Auswerte schaltung 18 erfaßt und zu einem Ausgangssignal gewandelt wird. Dieses Signal repräsentiert die Stärke der Bewegung der im Inneren des Behälters 3 befindlichen Flüssigkeit oder des Gargutes und kann mit einer Sollwertvorgabeschaltung 19 verglichen werden und zur Steuerung der Kochstelle 2 dienen.If, on the other hand, the liquid or the food is in the boiling state, so changes the frequency of the reflected signal U6 'compared to the frequency of the Transmission signal U8 and the capacitor 13 results in an alternating voltage U13 ', the can pass through the capacitor 20 and detected by the evaluation circuit 18 and is converted to an output signal. This signal represents the strength of the Movement of the liquid or the food inside the container 3 and can be compared with a setpoint presetting circuit 19 and used for control the hotplate 2 serve.

Die Differenzfrequenz (U13') repräsentiert die Geschwindigkeit der Gargutbewegung, während die Amplitude des Signals U13 ein Maß für die Menge der bewegten Gargutanteile beifl kann.The difference frequency (U13 ') represents the speed of the Food movement, while the amplitude of the signal U13 is a measure of the amount of moving portions of the food.

Claims

Method and device for determining the boiling of liquids and / or meals Patent claims 1. Method for determining the boiling of liquids and / or food.

characterized by the d. movement caused by cooking the liquid or the food to be cooked is used and a signal is generated from this movement is derived.

2. The method according to claim 1, characterized in np, d.3 the detection the cooking movement of the liquid or the food by means of an ultrasonic Doppler radar he follows.

3. Device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized by the following features: a) an ultrasonic transmitter (1), whose Radiation (A) is coupled into the liquid or the food (4), b) an ultrasound receiver (6), which is used when the liquid or food is boiling the reflected, due to the occurring Doppler effect, compared to the irradiated Frequency receives changed frequency.

4. Device according to claim 3, characterized by an electronic Circuit (7), which the transmission frequency of the ultrasonic transmitter (1) and the reflected Frequency of the ultrasonic receiver (6) is fed and a frequency evaluation performs in such a way that a signal is output when the frequency is calibrated.

5. Device according to claim 4, characterized in that the reflected Signal (U6, U6 ') by means of a switch controlled by the transmission frequency (U8) (12) is scanned and that after the switch iZ) a capacitor weighed in the signal (20) is attached, which is responsible for forwarding the frequency when the frequency is the same (e = US) O-occurring DC voltage (13) to an evaluation circuit (18) prevented.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the ultrasonic transmitter (1) and the ultrasonic receiver (6) are below the ground (5) a container (3) containing the liquid or the food to be cooked are.

7. device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the ultrasonic transmitter (1) and the ultrasonic receiver (6) below the stove top (2) the hotplate are arranged.