DE10143841B4 - Cooking appliance with humidity measuring device - Google Patents

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DE10143841B4 DE2001143841 DE10143841A DE10143841B4 DE 10143841 B4 DE10143841 B4 DE 10143841B4 DE 2001143841 DE2001143841 DE 2001143841 DE 10143841 A DE10143841 A DE 10143841A DE 10143841 B4 DE10143841 B4 DE 10143841B4
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Abstract

Gargerät
– mit einem Garraum (11) mit einer Garatmosphäre,
– mit einer Temperaturmesseinrichtung (23) zur Bestimmung der Temperatur der Garatmosphäre,
– mit einer Einrichtung (32) zur Erzeugung akustischer Wellen und
– mit einer Einrichtung (30) zur Bestimmung der Feuchte der Garatmosphäre in dem Garraum (11),
– wobei die Schallgeschwindigkeit in dem Garraum (11) zur Bestimmung der Feuchte herangezogen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung (30) zur Bestimmung der Feuchte mit einem Schall- oder Ultraschallsender (31) und einem Schall- oder Ultraschallempfänger (32) und einer Reflektionsfläche (33) sowie einer Laufzeiterfassungseinrichtung (35) ausgerüstet und mit der Temperaturmesseinrichtung (23) verbunden ist,
dass der Schall- oder Ultraschallsender (31) und der Schall- oder Ultraschallempfänger (32) und die Reflektionsfläche (33) in dem Garraum (11) auf der vom Gargut abgewandten Seite eines Luftleitblechs (25) angeordnet sind, und
dass der vom Sender (31) abgestrahlte Schall oder Ultraschall nach Reflektion an...Cooking appliance
- With a cooking chamber (11) with a cooking atmosphere,
With a temperature measuring device (23) for determining the temperature of the cooking atmosphere,
- With a device (32) for generating acoustic waves and
- With a device (30) for determining the humidity of the cooking atmosphere in the cooking chamber (11),
Wherein the speed of sound in the cooking space (11) is used to determine the humidity,
characterized,
in that the device (30) for determining the moisture is equipped with a sound or ultrasonic transmitter (31) and a sound or ultrasonic receiver (32) and a reflection surface (33) and a transit time detection device (35) and connected to the temperature measuring device (23) .
that the sound or ultrasonic transmitter (31) and the sonic or ultrasonic receiver (32) and the reflection surface (33) in the cooking chamber (11) on the side facing away from the food to be arranged a baffle (25), and
that the sound emitted by the transmitter (31) or ultrasound after reflection at ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Gargerät mit einem Garraum mit einer Garatmosphäre, mit einer Temperaturmesseinrichtung zur Bestimmung der Temperatur der Garatmosphäre, mit einer Einrichtung zur Erzeugung akustischer Wellen und mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Feuchte der Garatmosphäre in dem Garraum, wobei die Schallgeschwindigkeit in dem Garraum zur Bestimmung der Feuchte herangezogen wird.The The invention relates to a cooking appliance with a cooking space with a cooking atmosphere, with a temperature measuring device for determining the temperature of the cooking atmosphere, with a device for Generation of acoustic waves and with a device for determination the humidity of the cooking atmosphere in the oven, the speed of sound in the cooking chamber to Determination of moisture is used.

Bei Umluftherden, Heißluftdämpfern, Heißluftgeräten, Mikrowellengeräten oder einer Kombination dieser und ähnlicher Geräte ist es für die Anwendung und die Qualität des Garvorganges vorteilhaft, wenn nicht nur die im Garraum befindliche Temperatur, sondern auch andere Größen bekannt sind. Verschiedentlich, beispielsweise in der EP 0 386 862 B1 , ist schon vorgeschlagen worden, die Feuchtigkeit zu messen und gegebenenfalls außerdem nach einer Sollwertvorgabe zu regeln.For circulating air stoves, combi steamers, hot air devices, microwave ovens or a combination of these and similar devices, it is advantageous for the application and the quality of the cooking process, if not only the temperature in the oven, but also other sizes are known. Occasionally, for example in the EP 0 386 862 B1 , it has already been proposed to measure the humidity and possibly also to regulate according to a setpoint specification.

Hierzu sind unterschiedliche Methoden zur Bestimmung des Wasserdampfanteils einer Garatmosphäre eines Ofens vorgeschlagen worden. So wird nach einem Vorschlag in der DE 200 13 489 U1 die Stromaufnahme des Lüftermotors benutzt, um daraus auf den Wasserdampfgehalt im Garraum eines Umluftofens zu schließen. In der EP 0 517 433 B1 wird eine Einrichtung zur Messung der Dichte in einem Heizgerät mittels eines Gasfühlers beschrieben, der dann elektrische Signale erzeugen soll.For this purpose, different methods for determining the water vapor content of a cooking atmosphere of a furnace have been proposed. Thus, according to a proposal in the DE 200 13 489 U1 the current consumption of the fan motor used to conclude from this on the water vapor content in the cooking chamber of a convection oven. In the EP 0 517 433 B1 a device for measuring the density in a heater by means of a gas sensor is described, which is then to generate electrical signals.

In der DE 41 41 768 A1 wird die Feuchte in einem Mikrowellenherd erfasst, indem elektromagnetische Strahlung insbesondere im sichtbaren oder im kurzwelligen Infrarotbereich eingesetzt wird, bei der dann die Absorptionsbanden des Wassermoleküls einen entsprechenden Effekt haben. Bei einem Vorschlag in der EP 0 701 388 B1 wird die Sauerstoffkonzentration gemessen, um Rückschlösse auf die Feuchtigkeit zuziehen. Als Messfühler wird dabei insbesondere eine Zirkoniumoxidzelle eingesetzt, deren eine Seite nach außen und deren andere Seite nach innen in den Kochraum gerichtet ist.In the DE 41 41 768 A1 the moisture is detected in a microwave oven by electromagnetic radiation is used in particular in the visible or in the short-wave infrared range, in which then the absorption bands of the water molecule have a corresponding effect. For a proposal in the EP 0 701 388 B1 The oxygen concentration is measured to draw conclusions about the humidity. As a sensor, in particular a zirconium oxide cell is used, one side of which is directed outwards and the other side inwards into the cooking space.

Die DE 42 06 845 C2 beschreibt ein weiteres Verfahren, das die Feuchtigkeit misst. Aufgrund thermodynamischer und praktischer Voraussetzungen kann mit diesem Verfahren die Feuchtigkeit, vor allem in den Extrembereichen, verhältnismäßig ungenau bestimmt werden. Des Weiteren ist eine aufwändige und zu wiederholende Kalibrierung erforderlich.The DE 42 06 845 C2 describes another method that measures the humidity. Due to thermodynamic and practical requirements, the moisture can be determined relatively inaccurately, especially in the extreme regions. Furthermore, a complex and repeated calibration is required.

Aus der US-PS 5,689,060 ist eine Anordnung bekannt, bei der die Feuchtigkeit in einem Herd auf der Grundlage der Schallgeschwindigkeit zu ermitteln versucht wird. Hierzu wird eine aufwendige Konstruktion aus zwei Messröhrchen verwendet, die miteinander gekoppelt werden. Ein Messröhrchen ist von der Umwelt hermetisch abgeschirmt, während das andere mit der Garraumatmosphäre in Verbindung steht. In den beiden Messröhrchen werden jetzt mit der gleichen Frequenz Schallwellen erzeugt. Die Phasendifferenz zwischen den beiden Schallwellen in den beiden Messröhrchen wird als Grundlage zur Bestimmung der Feuchte eingesetzt. Dieses Verfahren arbeitet nur im Bereich unterhalb von unter 100°C, da oberhalb dieser Temperatur die Phasenänderung viel zu groß und auch deutlich nicht linear wird.From the U.S. Patent 5,689,060 An arrangement is known in which the humidity in a stove is tried to be determined on the basis of the speed of sound. For this purpose, a complex construction of two measuring tubes is used, which are coupled together. One measuring tube is hermetically sealed from the environment, while the other is connected to the cooking chamber atmosphere. Sound waves are now generated at the same frequency in the two measuring tubes. The phase difference between the two sound waves in the two measuring tubes is used as the basis for determining the humidity. This method works only in the range below 100 ° C, because above this temperature, the phase change is much too large and also not very linear.

Allen Konzeptionen ist gemeinsam, dass recht aufwändige und/oder anfällige Einrichtungen eingesetzt werden müssen. Dies ist insbesondere deshalb von Nachteil, weil die Geräte nicht von technischen Experten im Labor benutzt werden sollen, die mit der Wartung, Pflege und gegebenenfalls Reparatur oder überhaupt Fehlererkennung vertraut sind, sondern durchaus auch von technischen Laien, die diese Gargeräte einfach für ihren eigentlichen Bestimmungszweck, nämlich das Zubereiten von Speisen, benutzen möchten, und zwar ohne Wartung über mehrere Jahre hinweg. Damit ist bereits der Einsatz von Messeinrichtungen kritisch, die bei Verschmutzungen funktionsunfähig werden oder zu Fehlern neigen.all Conceptually, common is that quite elaborate and / or vulnerable facilities must be used. This is particularly disadvantageous because the devices are not to be used by technical experts in the laboratory who are using the maintenance, care and if necessary repair or at all Error detection are familiar, but quite by technical Layman, these cooking appliances easy for their actual purpose, namely the preparation of food, want to use without maintenance over for several years. This is already the use of measuring equipment critical, which become inoperable with dirt or errors tend.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass relativ hohe Temperaturen von ca. 100°C bis 300°C sowie durch die Garvorgänge auch starke Verunreinigungen und Verschmutzungen der Garräume auftreten können. Auch wenn Benutzer diese sicher im Regelfall reinigen, wäre eine Funktionsstörung bei Restschmutz ein erhebliches Problem.there is taken into account, that relatively high temperatures of about 100 ° C to 300 ° C and by the cooking processes too strong contamination and contamination of the cooking chambers occur can. Even if users cleanse them safely as a rule, one would dysfunction at residual dirt a significant problem.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein praxisgerechtes Gargerät vorzuschlagen, um den Wasserdampfgehalt beziehungsweise die Feuchte einer Garatmosphäre festzustellen.task The invention is to propose a practical cooking appliance to the water vapor content or determine the humidity of a cooking atmosphere.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Gargerät dadurch gelöst, dass die Einrichtung zur Bestimmung der Feuchte mit einem Schall- oder Ultraschallsender und einem Schall- oder Ultraschallempfänger und einer Reflektionsfläche sowie einer Laufzeiterfassungseinrichtung ausgerüstet und mit der Temperaturmesseinrichtung verbunden ist,
dass der Schall- oder Ultraschallsender und der Schall- oder Ultraschallempfänger und die Reflektionsfläche in dem Garraum auf der vom Gargut abgewandten Seite eines Luftleitblechs angeordnet sind, und
dass der vom Sender abgestrahlte Schall oder Ultraschall nach Reflektion an der Reflektionsfläche am Luftleitblech zum Empfänger gelangt und dort aufgenommen wird.This object is achieved in a generic cooking appliance in that the device for determining the moisture is equipped with a sound or ultrasonic transmitter and a sound or ultrasonic receiver and a reflection surface and a transit time detection device and connected to the temperature measuring device,
that the sound or ultrasonic transmitter and the sonic or ultrasonic receiver and the reflection surface are arranged in the cooking chamber on the side facing away from the food of a baffle, and
that the sound emitted by the transmitter or ultrasound reaches the receiver after reflection at the reflection surface on the air baffle and is picked up there.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Laufzeiterfassungseinrichtung mit dem Eingang einer elektronischen Schaltung verbunden, wobei ein Ausgang der Schaltung mit einer Gerätesteuerung zur Beeinflussung der Feuchte im Garraum verbunden ist. Dadurch kann mit einer Einrichtung der Dampf erhöht beziehungsweise reduziert und ein Regelkreis aufgebaut werden, um den Wasserdampfgehalt im Garraum nach einer Sollwertvorgabe zu regeln.In a preferred embodiment is the term acquisition device with the input of an electronic Circuit connected, wherein an output of the circuit with a device control is connected to influence the humidity in the cooking chamber. Thereby can be increased or reduced with a device of steam and a control circuit are set up to control the water vapor content in the Cooking chamber to a setpoint specification to regulate.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren macht sich ebenso wie das in der DE 42 06 845 C2 und der US-PS 5,689,060 vorgeschlagene einen physikalischen Effekt zu Nutze, nämlich die Dichteunterschiede zwischen trockener Luft und einer reinen Wasserdampfatmosphäre (ca. 1,2 kg/m3 zu 0,88 kg/m3), arbeitet allerdings auf einem ganz anderen Weg.This inventive method is the same as that in the DE 42 06 845 C2 and the U.S. Patent 5,689,060 The proposed physical effect, namely the density differences between dry air and a pure steam atmosphere (about 1.2 kg / m 3 to 0.88 kg / m 3 ), however, works in a completely different way.

Die Schallgeschwindigkeit in einem Medium ist von dessen Dichte abhängig. Man kann also umgekehrt mit einer Schallgeschwindigkeitsmessung die Dichte eines Gases oder eines Gasgemisches bestimmen. Dieser physikalische Effekt als solcher ist bekannt und wird zum Beispiel genutzt, um eine korrekte Schutzgaszusammensetzung bei Schweißvorgängen zu messen.The The speed of sound in a medium depends on its density. you vice versa with a sound velocity measurement the Determine the density of a gas or gas mixture. This physical Effect as such is known and is used, for example, to a correct inert gas composition during welding operations measure up.

Die Erfindung dagegen besteht nun darin, diesen Effekt zu einem völlig anderen Zweck einzusetzen und durch eine Schallgeschwindigkeitsermittlung die Dichte der Garatmosphäre während des Garvorganges festzustellen und daraus den Anteil an Wasserdampf und damit die Feuchte der Garatmosphäre zu bestimmen. Bei dieser Anwendung wird berücksichtigt, dass die unterschiedliche Gartemperatur (typischerweise zwischen 100°C und 300°C) ebenfalls die Dichte der Garatmosphäre verändert. Daher wird auch die ohnehin in jedem Gargerät vorhandene Temperaturmessung bei der Vorgehensweise mit eingesetzt, was dementsprechend auch nicht zu zusätzlichem apparativen Aufwand führt.The The invention, on the other hand, consists in changing this effect to a completely different one Use purpose and through a sound velocity detection the density of the cooking atmosphere while determine the cooking process and from the proportion of water vapor and thus to determine the humidity of the cooking atmosphere. At this Application is considered, that the different cooking temperature (typically between 100 ° C and 300 ° C) as well the density of the cooking atmosphere changed. Therefore, the already existing in each cooking appliance temperature measurement used in the procedure, which accordingly not to additional expenditure on equipment leads.

Zur Erläuterung des Effektes sei hier kurz auf die physikalischen Zusammenhänge eingegangen. Allgemein gilt:

Figure 00040001
To explain the effect, let us briefly discuss the physical relationships. In general:
Figure 00040001

Dabei ist c die Schallgeschwindigkeit (in m/s), p ist der Luftdruck (in Pa) und δ die Dichte (in kg/m3). χ ist der materialabhängige Adiabatenexponent cp/cv und nimmt bei Luft in der typischen Zusammensetzung aus N2, O2 und Ar den Wert 1,4 an.Where c is the speed of sound (in m / s), p is the air pressure (in Pa) and δ is the density (in kg / m 3 ). χ is the material-dependent adiabatic exponent c p / c v and assumes the value 1.4 for air in the typical composition of N 2 , O 2 and Ar.

Mit der allgemeinen Beziehung δ = p/RT, wobei R die Gaskonstante und T die Temperatur darstellt, kann man Gleichung 1 umformen zu:

Figure 00040002
With the general relationship δ = p / RT, where R is the gas constant and T is the temperature, equation 1 can be transformed into:
Figure 00040002

Diese Gleichung II lässt sich auflösen nach:

Figure 00050001
This equation II can be solved by:
Figure 00050001

Die Temperatur T der Garatmosphäre ist bei Gargeräten ohnehin eine der wichtigsten Daten und wird stets gemessen. Auf sie kann daher problemlos zurückgegriffen werden.The Temperature T of the cooking atmosphere is with cooking appliances anyway one of the most important data and is always measured. On It can therefore easily be used become.

Die mittlere Gaskonstante eines Gasgemisches aus zwei Gasen, hier also aus Luft und aus Wasserdampf, ist definiert durch:

Figure 00050002
The average gas constant of a gas mixture of two gases, in this case air and water vapor, is defined by:
Figure 00050002

Diese Gleichung kann man umformen zu:

Figure 00050003
This equation can be transformed into:
Figure 00050003

Die linke Seite der Gleichung entspricht dem gesuchten Massenverhältnis Wasserdampf zu trockener Luft, das zugleich eine Angabe für die Feuchte oder Feuchtigkeit der Luft darstellt. Die Parameter Rtrockene Luft und RWasserdampf sind bekannt und RAtmosphäre erhält man aus der Messung der Schallgeschwindigkeit c und einsetzen in Gleichung III.The left side of the equation corresponds to the desired mass ratio of water vapor to dry air, which at the same time represents an indication of the humidity or humidity of the air. The parameters R dry air and R water vapor are known and R atmosphere is obtained from the measurement of the speed of sound c and used in Equation III.

Bei der Betrachtung wird zunächst zum leichteren Verständnis von einem konstanten Wert χ ausgegangen. Der Wert ist aber von der Gasart (Atomanzahl des Moleküls) abhängig und liegt bei Wasserdampf bei 1,33. Bei der realen Garatmosphäre mit einer Mischung aus trockener Luft und Wasserdampf wird folglich χ abhängig vom Wasserdampfgehalt zwischen 1,33 und 1,4 variieren. Dieser geringfügige Fehler in den Randwerten kann näherungsweise akzeptiert werden.at the consideration becomes first for easier understanding assumed a constant value χ. The value depends on the type of gas (atomic number of the molecule) and is 1.33 in the case of water vapor. In the real cooking atmosphere with a Mixture of dry air and water vapor thus becomes dependent on Water vapor content vary between 1.33 and 1.4. This slight mistake in the boundary values can approximate be accepted.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auch diese Randbedingung noch berücksichtigt. Dies geschieht dadurch, dass durch ein Iterationsverfahren χ genauer bestimmt wird. Dabei wird der Feuchtegehalt mit einer Annahme von χ berechnet und aufgrund des Ergebnisses eine neues χ berechnet (lineare Interpolation zwischen 1,33 und 1,4 je nach berechnetem Wasserdampfgehalt). Wenn sich der berechnete Wert von χ nicht mehr ändert (Genauigkeitsgrenzwert), wird die Iteration beendet.In a preferred embodiment The invention also takes this boundary condition into account. This happens because by an iterative process χ more accurate is determined. The moisture content is calculated with an assumption of χ and due to the result a new χ is calculated (linear interpolation between 1.33 and 1.4 depending on calculated water vapor content). If the calculated value of χ is not more changes (Accuracy limit), the iteration stops.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Schallgeschwindigkeit relativ einfach und genau bestimmt werden kann, und zwar ohne anfällige oder komplizierte Messinstrumente, ohne Wartung und auch über eine sehr lange Benutzungszeit hinweg.Of the Advantage of the invention is that the speed of sound can be determined relatively easily and accurately, without vulnerable or complicated measuring instruments, without maintenance and also over one very long usage time.

Dazu dienen bei der Erfindung Ultraschallsender beziehungsweise Mikrofone und -Ultraschallempfänger beziehungsweise Detektoren. Dazu wird eine Laufzeitmesseinrichtung (also im Grunde eine vereinfachte Uhr) eingesetzt, die die Signallaufzeit über einen definierten und stets gleichen Weg ermittelt. Durch Teilung von zurückgelegter, bekannter Wegstrecke und Laufzeit wird die Schallgeschwindigkeit in der Atmosphäre ermittelt.To In the invention, ultrasound transmitters or microphones are used and ultrasonic receivers or detectors. For this purpose, a transit time measuring device (So basically a simplified clock) used, the signal transit time over a determined and always the same way determined. By division of distance covered, known distance and running time is the speed of sound in the atmosphere determined.

Vorzugsweise sind Ultraschallquelle und Detektor das gleiche Bauteil, man spricht von einem Multiplexbetrieb. Mit solchen Bauteilen werden üblicherweise Entfernungen gemessen, dabei wird dann die Schallgeschwindigkeit als konstant oder bekannt vorausgesetzt. Bei der vorliegenden Erfindung dagegen ist die Messstrecke bekannt und die Schallgeschwindigkeit ist die zu messende Größe.Preferably the ultrasonic source and the detector are the same component, one speaks from a multiplex operation. With such components are usually Distance measured, then the sound velocity assumed to be constant or known. In the present invention however, the measuring distance is known and the speed of sound is the size to be measured.

Die Qualität der von den Detektoren aufgefangenen Signale ist unerheblich, da ausschließlich der Zeitpunkt des Auffangens beziehungsweise der Zeitunterschied von Senden und Empfangen relevant ist. Das bedeutet, auch bei völlig verschmutztem Innenraum des Gargerätes leidet die Funktionsfähigkeit nicht. Mehrfachreflektionen sind ebenfalls kein Problem, da es nur auf den Zeitpunkt des Empfangs des ersten zurückreflektierten Signals ankommt; die Messstrecke wird dabei entsprechend gelegt.The quality the signals collected by the detectors is insignificant since exclusively the time of interception or the time difference of sending and receiving is relevant. That means, even with completely dirty Interior of the cooking appliance suffers the functionality Not. Multiple reflections are also no problem as it is only arrives at the time of receipt of the first reflected back signal; the measuring section is set accordingly.

Anders als bei quantitativen Bestimmungen, wie sie im Stand der Technik beispielsweise durch Messung der Stromaufnahme oder der Sauerstoffkonzentration stattfinden, gibt es erfindungsgemäß auch keine Messungenauigkeiten oder Fehler durch verschmutzte Sensoren. Selbst dann, wenn nur Bruchteile des ausgestrahlten Signals nach Durchlaufen der Messstrecke empfangen werden, ist immer noch eine exakte Zeitbestimmung und damit auch eine präzise Errechnung der Schallgeschwindigkeit, der Dichte und somit der Feuchte möglich.Different as for quantitative determinations, as in the prior art for example, by measuring the current consumption or the oxygen concentration take place, there are according to the invention also no measurement inaccuracies or errors due to dirty sensors. Even if only fractions the emitted signal after passing through the measuring path is still an exact time determination and therefore also a precise one Calculation of the speed of sound, the density and thus the humidity possible.

Zur zusätzlichen Absicherung könnte das Ultraschallsignal noch eine bestimmte Signalfolge, gewissermaßen also eine „Melodie", erhalten. Diese könnte auch bei extremer Abschwächung über die Messstrecke noch problemlos erkannt und beispielsweise von externen Störungen unterschieden werden.to additional Hedging could the ultrasonic signal still a certain signal sequence, so to speak a "melody" received could even with extreme weakening over the Measuring section still recognized easily and for example by external disorders be differentiated.

Die stärkere Absorption von Schall- oder Ultraschallwellen durch Wasserdampf im Vergleich zu trockener Luft stellt ebenfalls kein Problem dar: Auch das würde nur zu einem schwächeren Signal führen, die Zeitmessung und damit die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit bleibt von diesem Nebeneffekt unbeeinträchtigt und erfolgt nach den oben ausgeführten Gesetzmäßigkeiten.The more Absorption of sound or ultrasonic waves by water vapor Compared to dry air is also no problem: That too would only to a weaker one Lead signal, the time measurement and thus the determination of the speed of sound remains unimpaired by this side effect and takes place after the executed above Laws.

Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:in the Below is an embodiment of the invention with reference to the drawing explained in more detail. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargerätes. 1 a schematic representation of a cooking appliance according to the invention.

Einen schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gargerätes zeigt 1. Ein Gehäuse 10 enthält einen Garraum 11, der mit einer Garatmosphäre während des Garvorganges angefüllt ist. Diese Garatmosphäre besteht in erster Linie aus den für Luft typischen und im Verhältnis zueinander im wesentlichen konstanten Anteilen an Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2) und Argon (Ar) und einem schwankenden, vom Garvorgang und dem Gargut beeinflussten und hier besonders interessierenden Anteil an Wasserdampf (H2O).A schematic structure of an embodiment of a cooking appliance according to the invention shows 1 , A housing 10 contains a cooking space 11 which is filled with a cooking atmosphere during the cooking process. This cooking atmosphere consists primarily of the typical for air and in relation to each other substantially constant proportions of nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ) and argon (Ar) and a fluctuating, influenced by the cooking process and the food and particularly interesting here Proportion of water vapor (H 2 O).

Der Garraum ist von außen durch einen Türbereich 12 zugänglich, der auch ein Fenster aufweisen kann, das für den Benutzer eine optische Verfolgung des Fortschrittes des Garvorganges ermöglicht.The cooking chamber is from the outside through a door area 12 accessible, which may also have a window that allows the user to visually follow the progress of the cooking process.

Er ist mit den für den Garvorgang und die Behandlung und Handhabung des Gargutes erforderlichen beziehungsweise sinnvollen Elementen ausgerüstet, die hier nur teilweise und schematisch angedeutet sind. Dazu gehören zum Beispiel ein Heizkörper 20, ein Gargutträgerblech 21, ein Lüfterrad 22, eine Temperaturmesseinrichtung 23 und unter anderem auch ein Luftleitblech 25.He is equipped with the necessary or useful for the cooking process and the treatment and handling of the food or elements that are indicated here only partially and schematically. These include, for example, a radiator 20 , a Gargutträgerblech 21 , a fan 22 , a temperature measuring device 23 and among other things also an air baffle 25 ,

Außerdem ist auch eine Feuchtemesseinrichtung 30 vorgesehen. Diese enthält in der dargestellten Ausführungsform ein piezokeramisches Bauteil, das gleichzeitig einen kombinierten Ultraschallsender 31 und -empfänger 32 unterstützt.There is also a moisture measuring device 30 intended. This contains in the illustrated embodiment, a piezoceramic component, the same time a combined ultrasonic transmitter 31 and receiver 32 supported.

Der Sender 31 erzeugt dabei einen Ultraschallimpuls, der von einer Reflektionsfläche 33 reflektiert wird. Die Reflektionsfläche 33 ist hier auf einer vom Gargut abgewandten Seite des Luftleitbleches 25 angeordnet. Der zurückkommende Impuls erzeugt im Empfänger 32 eine Kraft auf das Piezoelement, das als Reaktion einen Spannungsimpuls liefert.The transmitter 31 generates an ultrasonic pulse from a reflection surface 33 is reflected. The reflection surface 33 is here on a side facing away from the food of the baffle 25 arranged. The returning pulse is generated in the receiver 32 a force on the piezoelectric element that provides a voltage pulse in response.

Eine nachgeschaltete Laufzeiterfassungseinrichtung 35 ermittelt die Zeitdifferenz zwischen Aussenden des Impulses und dem Empfang desselben. Das Ergebnis wird an eine nachgeschaltete Elektronik 40 übermittelt und von dort ein Steuersignal an die Gerätesteuerung 41 weitergegeben. Auch die Temperaturmesseinrichtung 23 ist mit der nachgeschalteten Elektronik 40 verbunden.A downstream transit time detection device 35 determines the time difference between transmission of the pulse and the reception of the same. The result is to a downstream electronics 40 transmitted and from there a control signal to the device control 41 passed. Also the temperature measuring device 23 is with the downstream electronics 40 connected.

In der Elektronik 40 werden die Messwerte, also die Temperatur T und die Laufzeit, verknüpft mit den bekannten festen Größen wie beispielsweise der Länge der Messstrecke und den oben bereits erörterten Materialkonstanten.In electronics 40 the measured values, ie the temperature T and the transit time, are linked to the known fixed variables such as the length of the measuring path and the material constants already discussed above.

Das Ergebnis kann dann als Ansteuerung der Gerätesteuerung dienen. Durch Vergleich mit der Sollwertgröße wird ein entsprechender Aktor betätigt, um nach der Sollwertvorgabe zu regeln.The Result can then serve as control of the device control. By comparison with the setpoint size a corresponding actuator is actuated, to control according to the setpoint specification.

Es ist im Grunde nicht wesentlich für die Erfindung, wo die Elektronik 40 angeordnet ist, ob es sich um ein einteiliges Bauteil handelt oder ob die einzelnen Berechnungen der Schallgeschwindigkeit beziehungsweise Laufzeit in unterschiedlichen Bereichen erfolgen. Beispielsweise kann die Elektronik 40 auch ein Teil der Sensor- oder der Geräteelektronik sein und die Berechnung bereits dort stattfinden, ohne dass noch separate Leitungen verlegt werden müssen.It's basically not essential to the invention where the electronics 40 is arranged, whether it is a one-piece component or whether the individual calculations of the speed of sound or running time in different areas. For example, the electronics 40 be part of the sensor or the device electronics and the calculation already take place there, without even separate cables must be laid.

Die Schallgeschwindigkeit kann aber auch mit einem niederfrequenten Signal oder auch mit einem Schallimpuls gemessen werden. Entscheidend ist, dass die Laufzeit eines Schallimpulses oder Signals festgestellt wird. Mit Hilfe der bekannten, zurückgelegten Wegstrecke kann die Schallgeschwindigkeit der Garatmosphäre bestimmt werden.The But sound speed can also be low-frequency Signal or with a sound pulse to be measured. critical is that the duration of a sound pulse or signal is detected becomes. With the help of the known, traveled distance can the speed of sound of the cooking atmosphere can be determined.

Diverse Möglichkeiten der Realisierung der Signale bieten sich an (Schalldruckverlauf, Stärke des Signals, Dauer, Impulsanzahl und Frequenz). Die geeignete Wahl kann durch Kostengesichtspunkte oder auch andere Überlegungen beeinflusst werden, beispielsweise weiter Informationen, die zu anderen Zwecken übermittelt werden sollen. Durch geeignete Wahl der Signale kann jedoch die Messgenauigkeit erhöht und die Restfehlerwahrscheinlichkeit reduziert werden.Various options the realization of the signals are appropriate (sound pressure curve, Strength of the signal, duration, number of pulses and frequency). The right choice may be due to cost considerations or other considerations be influenced, for example, further information to transmitted for other purposes should be. By a suitable choice of the signals, however, the Measurement accuracy increased and the residual error probability can be reduced.

1010
Gehäusecasing
1111
Garraumoven
1212
Türbereichdoor area
2020
Heizkörperradiator
2121
GargutträgerblechGargutträgerblech
2222
Lüfterradfan
2323
TemperaturmesseinrichtungTemperature measuring device
2525
LuftleitblechAir baffle
3030
FeuchtemesseinrichtungHumidity measuring device
3131
Schall- oder UltraschallsenderSound- or ultrasound transmitter
3232
Schall- oder UltraschallempfängerSound- or ultrasound receiver
3333
Reflektionsflächereflecting surface
3535
LaufzeiterfassungseinrichtungRuntime detection device
4040
elektronische Schaltungelectronic circuit
4141
Gerätesteuerungdevice control

Claims (4)

Gargerät – mit einem Garraum (11) mit einer Garatmosphäre, – mit einer Temperaturmesseinrichtung (23) zur Bestimmung der Temperatur der Garatmosphäre, – mit einer Einrichtung (32) zur Erzeugung akustischer Wellen und – mit einer Einrichtung (30) zur Bestimmung der Feuchte der Garatmosphäre in dem Garraum (11), – wobei die Schallgeschwindigkeit in dem Garraum (11) zur Bestimmung der Feuchte herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (30) zur Bestimmung der Feuchte mit einem Schall- oder Ultraschallsender (31) und einem Schall- oder Ultraschallempfänger (32) und einer Reflektionsfläche (33) sowie einer Laufzeiterfassungseinrichtung (35) ausgerüstet und mit der Temperaturmesseinrichtung (23) verbunden ist, dass der Schall- oder Ultraschallsender (31) und der Schall- oder Ultraschallempfänger (32) und die Reflektionsfläche (33) in dem Garraum (11) auf der vom Gargut abgewandten Seite eines Luftleitblechs (25) angeordnet sind, und dass der vom Sender (31) abgestrahlte Schall oder Ultraschall nach Reflektion an der Reflektionsfläche (33) am Luftleitblech (25) zum Empfänger (32) gelangt und dort aufgenommen wird.Cooking appliance - with a cooking chamber ( 11 ) with a cooking atmosphere, - with a temperature measuring device ( 23 ) for determining the temperature of the cooking atmosphere, - having means ( 32 ) for the generation of acoustic waves and - with a device ( 30 ) for determining the humidity of the cooking atmosphere in the cooking chamber ( 11 ), - the speed of sound in the cooking chamber ( 11 ) is used to determine the humidity, characterized in that the device ( 30 ) for determining the humidity with a sound or ultrasonic transmitter ( 31 ) and a sonic or ultrasonic receiver ( 32 ) and a reflection surface ( 33 ) and a time-of-flight recording device ( 35 ) and with the temperature measuring device ( 23 ), that the sound or ultrasonic transmitter ( 31 ) and the sonic or ultrasonic receiver ( 32 ) and the reflection surface ( 33 ) in the cooking chamber ( 11 ) on the side facing away from the food of a baffle ( 25 ), and that of the transmitter ( 31 ) radiated sound or ultrasound after reflection at the reflection surface ( 33 ) on the air baffle ( 25 ) to the recipient ( 32 ) and recorded there. Gargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (31) und der Empfänger (32) durch eine gemeinsame Piezokeramik gebildet wird.Cooking appliance according to claim 1, characterized in that the transmitter ( 31 ) and the recipient ( 32 ) is formed by a common piezoceramic. Gasgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeiterfassungseinrichtung (35) mit dem Eingang einer elektronischen Schaltung (40) verbunden ist, wobei ein Ausgang der Schaltung (40) mit einer Gerätesteuerung (41) zur Beeinflussung der Feuchte im Garraum (11) verbunden ist.Gas appliance according to claim 1 or 2, characterized in that the transit time detection device ( 35 ) with the input of an electronic circuit ( 40 ), wherein an output of the circuit ( 40 ) with a device control ( 41 ) for influencing the humidity in the cooking chamber ( 11 ) connected is. Gargerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (40) so ausgebildet ist, dass sie bei der Bestimmung der Feuchte im Garraum (11) aus der Schallgeschwindigkeit den Wert des Adiabatenexponenten χ(cp/cv) iterativ ermittelt.Cooking appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic circuit ( 40 ) is designed so that it is used in the determination of the moisture in the cooking chamber ( 11 ) determines the value of the adiabatic exponent χ (c p / c v ) iteratively from the speed of sound.
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