CN112304432A - 用于获知容器的内含物的温度的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于获知容器（104）的内含物（204）的内含物温度（T_I）的估计值的设备（200）。设备（200）包括具有至少部分包围内含物（204）的容器壁的容器（104）。此外，设备（200）包括红外线传感器（110），其朝容器壁指向并且设置用于检测关于容器壁的壁温度（T_W）的传感器数据（210）。设备此外包括计算单元（101），计算单元设置用于根据传感器数据（210）并且根据修正数据（300）获知容器（104）的内含物（204）的内含物温度（T_I）的估计值。

Description

用于获知容器的内含物的温度的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于获知容器的内含物、尤其家用器具的容器的内含物的温度的设备和相应的方法。

背景技术

家用器具、尤其是厨房机器包括容器，在容器中可以容纳有内含物、例如食物，以便处理或加工容器内的内含物。在加工内含物的范围内可以调温（尤其是冷却或加热或温暖）内含物。在该关系下可能需要的是，获知内含物的温度的估计值（例如以便将内含物的温度调节到特定的额定值）。

发明内容

本发明致力于如下技术任务，即以有效的和精确的方式获知容器的内含物、尤其是容器中的食物的温度。

该任务相应通过独立权利要求的主题解决。有利的实施方式尤其是在从属权利要求中限定，在随后的说明书中描述或在附图中示出。

根据本发明的一个方面描述了用于获知容器的内含物的（内含物）温度T_I的估计值的设备。容器和/或设备可以是家用器具的一部分。内含物温度T_I的获知的估计值可以用于，实现家用器具的可靠的和精确的运行。

该设备包括具有至少部分包围内含物的容器壁的容器。容器例如可以由塑料和/或玻璃和/或金属（例如不锈钢）构成。容器壁可以具有特定的厚度和/或强度。

此外，该设备包括红外线（IR）传感器，其朝容器壁指向并且设置用于检测关于容器壁的（壁）温度T_W的传感器数据。IR传感器在此优选布置在容器以外（以便确保IR传感器没有通过容器的内含物污染）。IR传感器尤其可以设置用于检测关于红外线频谱范围内的来自于容器壁的辐射的强度的传感器数据。换言之，IR传感器可以设置用于检测关于容器壁的红外线辐射的发射的传感器数据。

此外，设备包括计算单元（例如微处理器），其设置用于，根据传感器数据并且根据修正数据获知容器的内含物的内含物温度T_I的估计值。通过考虑修正数据，可以以有效的和精确的方式获知内含物温度T_I的估计值。

修正数据在此可以通过试验提前获知。此外，修正数据可以存储在设备的存储单元上（并且因此通过存储器访问对于计算单元来说是可接近的）。修正数据可以构造用于修正（尤其标度和/或移动）容器壁的壁温度T_W的（基于传感器数据获知的）估计值，以便提供容器的内含物的内含物温度T_I的精确的估计值。

设备的计算单元可以设置用于根据修正数据调整容器壁的发射率，以便获知调整的发射率。在此，针对不同的类型的容器（例如由不同的材料构成和/或具有容器壁的不同的颜色和/或具有容器壁的不同的强度）必要时可以使用不同的发射率（和/或必要时不同的修正数据或修正值）。

修正数据可以包括至少一个修正值。针对不同的类型的容器必要时可以提供不同的修正值。计算单元可以设置用于利用（必要时与容器类型相关的）修正值移动和/或标度容器壁的发射率。因此可以以有效的和精确的方式提供调整的发射率。在此，通常通过修正值减小容器壁的发射率，从而调整的发射率通常小于容器壁的初始的发射率。

内含物温度T_I的估计值则可以以精确的方式根据调整的发射率获知。

计算单元尤其可以设置用于基于如下计算式获知内含物温度T_I的估计值：

，

在此，T_{raw sensor}是通过传感器数据示出的传感器温度T_S（其例如直接从传感器数据取得）。T_ambient是容器的周围环境的环境温度T_U，并且在所谓的计算式中，ε是调整的发射率。内含物温度T_I的估计值可以相应于计算式的值。因此，可以以特别精确的方式获知内含物温度T_I的估计值。

计算单元可以设置用于获知容器的周围环境的（环境）温度T_U的值。必要时可以假设针对环境温度T_U的值的估计值（例如典型的室温）。备选地，设备可以包括温度传感器，温度传感器设置用于检测关于环境温度T_U的温度数据。内含物温度T_I的估计值则可以以精确的方式（例如借助上述的计算式）基于环境温度T_U的值获知。

修正值可以针对传感器温度T_S的不同的值示出不同的修正值。在此，传感器温度T_S可以是仅可以基于传感器数据获知的温度。（用于获知内含物温度T_I的估计值的）修正数据可以通过试验提前获知。

计算单元可以设置用于，（必要时仅）基于由IR传感器检测的传感器数据获知传感器温度T_S的值。此外，可以基于传感器温度T_S的获知的值、从修正数据获知修正值，利用修正值获知内含物温度T_I的估计值。通过考虑与温度相关的修正值可以进一步提高内含物温度T_I的获知的估计值的精度。

修正数据可以针对容器的内含物的不同类型（例如针对不同的类型的液体和/或食物）示出不同的修正值。修正数据可以通过试验提前获知。

计算单元可以设置用于获知容器中的内含物的类型。例如可以向设备的用户进行查询（例如通过用户界面），并且内含物的类型可以基于用户的响应获知。备选地或补充地，内含物的类型可以尤其在具有存储的菜谱数据的厨房机器中基于用于食物的菜谱数据获知，食物在厨房机器中被制作。

可以基于容器的内含物的获知的类型从修正数据获知修正值，利用修正值获知内含物温度的估计值。通过考虑内含物的类型可以进一步提高内含物温度T_I的获知的估计值的精度。

计算单元可以设置用于，在时间点序列中（例如周期性地、例如以1Hz或更大的频率）获知相应的传感器数据序列，并且据此获知内含物温度T_I的相应的估计值序列。因此可以准连续地监控容器的内含物的内含物温度T_I（例如以便将内含物温度T_I的实际值调设、尤其调节为特定的额定值）。

根据本发明的另一方面描述了一种家用器具（尤其是厨房机器）。家用器具包括在本发明中描述的设备，该设备设置用于获知容器的内含物的内含物温度T_I的估计值。此外，家用器具包括控制单元（例如与设备的计算单元组合），控制单元设置用于根据内含物温度T_I的获知的估计值运行家用器具。因此能够实现家用器具（尤其是家用器具、例如炉子、厨房机器、冰箱、洗衣机、洗碗机和/或干燥机）的精确的运行。

家用器具（尤其是厨房机器）可以包括调温单元（例如加热元件），调温单元设置用于调温、尤其是冷却或温暖容器。控制单元可以设置用于根据内含物温度T_I的获知的估计值运行高温单元，尤其是以便将内含物温度T_I的实际值调设（例如调节）为额定值。因此例如可以导致对厨房机器中的食物（例如液体）的精确的调温，以便提高制作的食物的品质。

根据本发明的另一方面描述了用于获知容器的内含物的内含物温度T_I的估计值的方法。该方法可以通过计算单元或控制单元实施。该方法包括借助红外线传感器检测和/或获知关于容器104的容器壁的壁温度T_W的传感器数据。此外，该方法包括基于传感器数据并且基于修正数据获知容器的内含物的内含物温度T_I的估计值。

要注意的是，在本发明内描述的方法和/或描述的家用器具和/或描述的设备的每个方面可以以各种方式相互组合。权利要求的特征尤其可以以各种方式相互组合。

附图说明

此外，本发明根据在附图中示出的实施例详细描述。在此：

图1a示出了作为用于家用器具的示例的厨房机器的框图；

图1b以立体图示出了厨房机器；

图1c示出了没有容器的厨房机器的基座；

图2示出了用于获知容器的内含物温度的估计值的示例性的设备；

图3a示出了容器的壁温度、IR传感器的测得的传感器温度与容器的内含物的内含物温度之间的关系；

图3b示出了用于修正IR传感器的测得的温度的示例性的修正数据；并且

图4示出了用于获知容器内含物的温度的示例性的方法的流程图。

具体实施方式

如开头说明的那样，本发明致力于以有效的和精确的方式获知容器内含物的温度。在该关系下，图1a示出了示例性的厨房机器100（作为用于家用器具的示例）。图1a所示的厨房机器100包括容器104，容器布置在厨房机器100的基座103上，并且在容器中可以例如借助工具或嵌件107处理用于要制作的食物的配料，工具或嵌件必要时通过马达102驱动。在此，必要时不同的工具107（例如刀具、揉捏钩（Knethaken）或搅拌器）可以安装在马达102上。厨房机器100可以设置用于借助调温单元105调温、例如冷却或加热容器104。

此外，厨房机器100可以包括一个或多个传感器106、111，传感器设置用于检测关于厨房机器100（尤其是关于厨房机器100的状态）和/或关于要制作的食物的传感器数据。示例性的传感器是温度传感器111，其设置用于检测关于容器104和/或包含在容器中的食物的温度的温度数据。温度传感器111可以包括与温度相关的测量电阻。另外的示例性的传感器106是重量传感器或天平，重量传感器或天平设置用于检测关于容器104和/或包含在容器中的食物的重量的重量数据。

此外，厨房机器100可以包括用户界面108，用户界面能够针对用户（例如通过一个或多个按钮）实现至厨房机器100的控制输入，和/或用户界面能够针对厨房机器100实现将反馈（例如通过屏幕和/或通过显示）输出给厨房机器100的用户。用户界面108尤其可以用于，将关于用于制作特定的食物的菜谱的工作步骤的信息输出给用户。

此外，厨房机器100包括控制单元101，其可以设置用于，获知（例如从厨房机器100的存储单元读出或从数据库下载）用于制作特定的食物的菜谱的菜谱数据。此外，控制单元101可以设置用于，至少部分根据菜谱数据自动运行厨房机器100，以便在制作特定的食物时支持用户。

厨房机器100可以具有用于覆盖容器104的盖子109。在此，盖子109可以必要时借助锁定设备（未示出）锁定，以便在需要时禁止通向容器104。

图1b以立体图示出了示例性的厨房机器100。

图1c示出了没有容器104的示例性的厨房机器100的基座103。

厨房机器100包括红外线（IR）传感器110，其设置用于检测关于容器104的表面或壁的传感器数据。IR传感器110可以布置在厨房机器100的基座103内，并且朝（可取出的）容器104的位置指向。IR传感器110设置用于在红外线的范围内检测从表面射出的（电磁）辐射。在此尤其可以检测辐射的强度。基于检测的辐射强度，可以推断出容器104的表面或壁的温度。

图2示出了设备200、例如厨房机器100的一个片段，其具有容器104和布置在容器104以外的IR传感器110。IR传感器110设置用于检测关于容器104的温度和/或布置在容器104内的内含物204的传感器数据210。容器104中的内含物204具有内含物温度T_I，容器104的壁具有壁温度T_W，并且在容器104周围的环境具有环境温度T_U。通过传感器数据210示出的传感器温度T_S通常与内含物温度T_I、壁温度T_W和/或环境温度T_U相关。另一方面，壁温度T_W例如可以基于通过传感器数据210示出的传感器温度T_S和环境温度T_U，例如在使用Stefan-Boltzmann定律的情况下通过如下公式获知：

，

其中T_{target surface}是壁温度T_W，其中T_{raw sensor}是传感器温度T_S，其中T_ambient是环境温度T_U，并且其中ε是容器104的壁的发射率。上述的公式然而不能够实现，基于通过传感器数据210示出的传感器温度T_S获知容器104的内含物204的内含物温度T_I。

图3a示出了传感器温度T_S、内含物温度T_I和壁温度T_W的相应的随时间的变化过程（在随时间t改变的温度的情况下）。借助上述的公式，基于传感器温度T_S的（通过传感器数据210示出的）值可以相对精确地获知壁温度T_W的估计值。壁温度T_W然而通常不相应于内含物温度T_I。当在上述的公式中调整、尤其减小容器104的壁的发射率时，然而可以精确地获知内含物温度T_I的估计值。作为结果，可以获知容器104的内含物204的内含物温度T_I的相对精确的估计值。

容器104的发射率尤其可以借助修正值或修正因子300（通常被称为修正数据）修正（参见图3b）。修正因子在此可以必要时与传感器温度T_S有关。备选地，针对不同的传感器温度T_S（例如在特定的温度范围内）的修正因子可以是恒定的。

修正因子300可以通过试验提前获知。内含物温度T_I例如可以（如在图3a中示出的那样）改变，并且可以针对不同的内含物温度T_I分别检测通过传感器数据210示出的传感器温度T_S。可以获知修正因子或修正值300，通过修正因子或修正值减小、尤其最小化内含物温度T_I的估计值与内含物温度T_I的（必要时平均的）实际值之间的（平方或绝对的）差。

修正因子或修正值300可以与容器104中的内含物204的类型相关。针对容器104中的不同的类型的内含物204尤其可以通过试验获知不同的修正因子300。

厨房机器100的控制单元101可以设置用于，基于IR传感器110的传感器数据210并且基于（与温度和/或内含物相关的）修正值300获知容器104中的内含物204的内含物温度T_I的估计值。容器104（通过调温单元105）的调温则可以根据内含物温度T_I的获知的估计值进行。因此能够实现厨房机器100的精确的运行。

图4示出了用于获知容器104的内含物204的内含物温度T_I的估计值的示例性的方法400的流程图。方法400例如可以由家用器具100、尤其厨房机器实施。方法400包括借助红外线传感器110（其朝容器壁指向）检测和/或获知401关于容器104的容器壁的壁温度T_W的传感器数据210。

此外，方法400包括基于传感器数据210并且在考虑到（通过试验获知的）修正数据300的情况下获知402容器104的内含物204的内含物温度T_I的估计值。修正数据300在此可以示出至少一个修正值，利用该修正值可以调整容器104的容器壁的发射率，以便可以获知内含物温度T_I的精确的估计值。

本发明并不局限于所示的实施例。尤其要注意的是，说明书和附图仅说明了提出的设备和/或提出的方法的原理。

Claims (14)

1.用于获知容器（104）的内含物（204）的内含物温度（T_I）的估计值的设备（200）；其中所述设备（200）包括：

- 具有至少部分包围内含物（204）的容器壁的容器（104）；

- 红外线传感器、简称为IR传感器（110），其朝容器壁指向并且设置用于检测关于容器壁的壁温度（T_W）的传感器数据（210）；和

- 计算单元（101），所述计算单元设置用于根据传感器数据（210）并且根据修正数据（300）获知容器（104）的内含物（204）的内含物温度（T_I）的估计值。

2.根据权利要求1所述的设备（200），其中所述计算单元（101）设置用于

- 根据修正数据（300）调整容器壁的发射率，以便获知调整的发射率；并且

- 根据调整的发射率获知内含物温度（T_I）的估计值。

3.根据权利要求2所述的设备（200），其中所述计算单元（101）设置用于

- 基于如下计算式获知内含物温度（T_I）的估计值：

；

其中T_{raw sensor}是通过传感器数据（210）示出的传感器温度（T_S），其中T_ambient是容器（104）的周围环境的环境温度（T_U），并且其中ε是调整的发射率。

4.根据权利要求3所述的设备（200），其中所述内含物温度（T_I）的估计值相应于计算式的值。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备（200），其中

- 修正数据（300）包括修正值；并且

- 计算单元（101）设置用于利用修正值移动和/或标度容器壁的发射率。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备（200），其中所述计算单元（101）设置用于

- 获知容器（104）的周围环境的环境温度（T_U）的值；并且

- 基于环境温度（T_U）的值获知内含物温度（T_I）的估计值。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备（200），其中

- 修正数据（300）通过试验提前获知；和/或

- 修正数据（300）存储在设备（200）的存储单元上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备（200），其中

- 修正数据（300）针对传感器温度（T_S）的不同的值的示出了不同的修正值；并且

- 计算单元（101）设置用于

- 基于传感器数据（210）获知传感器温度（T_S）的值；并且

- 基于传感器温度（T_S）的获知的值从修正数据（300）获知修正值，利用修正值获知内含物温度（T_I）的估计值。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备（200），其中

- 修正数据（300）针对容器（104）的内含物（204）的不同的类型示出了不同的修正值；并且

- 计算单元（101）设置用于

- 获知容器（104）的内含物（204）的类型；并且

- 基于内含物（204）的获知的类型从修正数据（300）获知修正值，利用修正值获知内含物温度（T_I）的估计值。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备（200），其中所述IR传感器布置在容器（104）以外。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备（200），其中所述IR传感器设置用于检测关于红外线频谱范围内的来自于容器壁的辐射的强度的传感器数据（210）。

12.家用器具（100），包括：

- 根据前述权利要求中任一项所述的设备（200），所述设备设置用于获知容器（104）的内含物（204）的内含物温度（T_I）的估计值；并且

- 控制单元（101），所述控制单元设置用于根据内含物温度（T_I）的所获知的估计值来运行家用器具（100）。

13.根据权利要求12所述的家用器具（100），其中

- 家用器具（100）包括调温单元（105），所述调温单元设置用于调温、尤其是冷却或温暖容器（104）；并且

- 控制单元（101）设置用于，根据内含物温度（T_I）的所获知的估计值来运行调温单元（105），尤其是以便将内含物温度（T_I）的实际值调设为额定值。

14.用于获知容器（104）的内含物（204）的内含物温度（T_I）的估计值的方法（400）；其中所述方法（400）包括：

- 借助红外线传感器（110）检测（401）关于容器（104）的容器壁的壁温度（T_W）的传感器数据（210）；并且

- 基于传感器数据（210）并且基于修正数据（300）获知（402）容器（104）的内含物（204）的内含物温度（T_I）的估计值。

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