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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Betätigen eines beheizbaren Gargeräts nach dem
Oberbegriff der Ansprüche
1 und 8 und von einem Verfahren zum Betätigen eines beheizbaren Gargeräts nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Aus
der
US 4,914,277 ist
eine Vorrichtung zum Betätigen
eines Haushaltsbackofens bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Speichereinheit
zum Speichern zumindest eines Garprogramms, eine Aufnahmeeinheit
zum Aufnehmen eines während
einer Lernphase durchgeführten
Garprozessablaufs und zum Abspeichern des aufgenommenen Garprozessablaufs
als abrufbares Garprogramm in der Speichereinheit und eine Steuer-
und Regeleinheit zum selbsttätigen
Beheizen des Gargeräts
gemäß dem abrufbaren
Garprogramm. Ferner ist es bekannt, einen Haushaltsbackofen mit
einer Sensoreinheit zum Erfassen einer Temperatur des Haushaltsbackofens auszustatten,
und zwar insbesondere einer Innentemperatur eines Garraums des Haushaltsbackofens.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung
bereitzustellen, die einen gemäß eines
gespeicherten Garprogramms durchgeführten Garprozess selbsttätig an eine
Anfangsbedingung des Garprozesses anpasst und die einen hohen Bedienkomfort
bietet.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche
1, 8 und 10 gelöst,
während
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den
Unteransprüchen
entnommen werden können.
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Betätigen eines beheizbaren Gargeräts, insbesondere
eines Haushaltsbackofens, mit einer Speichereinheit zum Speichern
zumindest eines Garprogramms, mit einer Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen eines
während
einer Lernphase durchgeführten
Garprozessablaufs und zum Abspeichern des aufgenommenen Garprozessablaufs
als abrufbares Garprogramm in der Speichereinheit, mit einer Steuer- und
Regeleinheit zum selbsttätigen
Beheizen des Gargeräts
gemäß dem abrufbaren
Garprogramm und mit einer Sensoreinheit zum Erfassen einer Temperatur
des Gargeräts.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und Regeleinheit dazu vorgesehen
ist, zumindest eine Vorheizphase des abgespeicherten Garprogramms abhängig von
einer durch die Sensoreinheit erfassten Ausgangstemperatur zu modifizieren.
Dadurch kann eine Anpassung des Garprogramms an die beim Start des
Garprogramms vorliegenden Anfangsbedingungen erreicht werden, unter
denen die Wichtigste die Ausgangstemperatur ist. Die Steuer- und
Regeleinheit kann dabei beispielsweise die Dauer der Vorheizphase
oder die während
der Vorheizphase angesteuerte Heizleistung abhängig von der Ausgangstemperatur
bestimmen. Neben der Ausgangstemperatur kann die Steuer- und Regeleinheit weitere
Ausgangskenngrößen auswerten
und zur Steuerung eines von dem abgespeicherten Garprogramm ausgehenden
modifizierten Garprogramms nutzen, das an die Anfangskenngrößen angepasst ist.
Die Vorheizphase kann vollständig
entfallen, wenn die Starttemperatur der Ausgangstemperatur entspricht.
Bei überhöhter Ausgangstemperatur
kann die Steuer- oder Regeleinheit den Start des Garprogramms aufschieben
oder das Garprogramm vollständig
abbrechen. Ein Verbrennen eines Garguts aufgrund einer überhöhten Ausgangstemperatur kann
vermieden werden. Die Steuer- und Regeleinheit kann entweder eine
im ausgeführten
Garprogramm dem gespeicherten Programmablauf vorgeschaltete Vorheizphase
oder aber das gesamte Garprogramm abhängig von der Ausgangstemperatur modifizieren.
Prinzipiell ist die erfindungsgemäße Lösung auch für Ausgangswerte anderer, einen
Garprozess beeinflussender Kenngrößen analog anwendbar. Beispielsweise
könnte
zum Vermeiden eines Überhitzens
einer Elektronik des Gargeräts
eine Elektroniktemperatur erfasst und der Verlauf des Garprogramms
dahingehend modifiziert werden, dass die Elektronik vor einem Überhitzen
geschützt ist.
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Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang
auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Speichereinheit
zum Speichern einer Starttemperatur des Garprozessablaufs vorgesehen
ist. Während
der Vorheizphase kann die Steuer- und Regeleinheit dann die Starttemperatur ansteuern,
um dann in einem Hauptteil des Garprozesses gemäß dem gespeicherten Garprogramm vorgehen
zu können.
Die Lernphase kann bei einer beliebigen Starttemperatur begonnen
werden, wodurch ein erhöhter
Bedienkomfort erreicht werden kann.
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Eine überhöhte Ausgangstemperatur
kann vorteilhaft vor einem Start des abgespeicherten Garprogramms
erkannt werden, wenn die Vorrichtung eine Vergleichseinheit zum
Vergleichen einer zu Beginn des Garprogramms von der Sensoreinheit
erfassten Ausgangstemperatur mit der gespeicherten Starttemperatur
umfasst.
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Dabei
kann ein Verbrennen von Gargut vermieden werden, wenn die Steuer-
und Regeleinheit dazu vorgesehen ist, den Ablauf des Garprogramms zu
unterbrechen, wenn die von der Sensoreinheit erfasste Temperatur
eine Maximaltemperatur übertrifft. Die
Steuer- und Regeleinheit
kann das Garprogramm entweder vorübergehend unterbrechen oder vollständig abbrechen.
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Ein
Start des Garprogramms bei überhöhter Ausgangstemperatur
kann vermieden werden, wenn zumindest zu Beginn des Garprogramms
die Maximaltemperatur gleich der gespeicherten Starttemperatur ist.
Im weiteren Verlauf des Programms kann die Minimaltemperatur einen
von der gespeicherten Starttemperatur verschiedenen Wert annehmen.
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Eine
Störung
des Garprogramms kann deutlich für
einen Bediener wahrnehmbar sein, wenn die Vorrichtung eine Signaleinheit
zum Erzeugen eines Warnsignals abhängig von einer von der Sensoreinheit
erfassten Temperatur umfasst. Dabei kann der Bediener von einer
dem ungestörten
Programmablauf abträglichen
Ausgangstemperatur in Kenntnis gesetzt werden, wenn die Signaleinheit
dazu vorgesehen ist, ein Warnsignal zu erzeugen, wenn die von der
Sensoreinheit erfasste Ausgangstemperatur die gespeicherte Starttemperatur übertrifft.
Die Signaleinheit kann beispielsweise akustische oder optische Signale
erzeugen. Besonders vorteilhaft kann die Signaleinheit zur Darstellung
von Fehlermeldungen und/oder Aufforderungen an einen Bediener im
Klartext ausgelegt sein – beispielsweise
als LCD- oder TFT-Display.
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Zudem
wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Eingabeeinheit zum
Speichern eines dem abrufbaren Garprogramm zugeordneten, frei wählbaren
Programmnamens aufweist. Dadurch kann ein Bedienkomfort erhöht werden
und eine selbsterklärende
Benutzung des abrufbaren Garprogramms auch durch Personen, die an
der Lernphase nicht beteiligt waren, ist erreichbar. Die Eingabeeinheit
kann als mechanische oder mechatronische Eingabeeinheit ausgebildet
sein oder rein elektronisch funktionieren. Beispielsweise wäre neben
einer Tastatur, einem Touchscreen, einem Trackball oder Cursortasten
auch eine Spracheingabeeinheit mit einer in der Steuer- und Regeleinheit
implementierten Spracherkennungssoftware als Eingabeeinheit nutzbar.
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Der
Bedienkomfort kann weiter erhöht
werden, wenn die Vorrichtung eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines
dem gespeicherten Garprogramm zugeordneten Namens im Klartext aufweist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 ein
Gargerät
mit einer Speichereinheit zum Speichern eines Garprogramms in einer
Frontansicht,
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2 das
Gargerät
aus 1 in einer schematisierten Schnittdarstellung,
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3 eine
Solltemperatur und eine Isttemperatur des Gargeräts während einer Lernphase,
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4 ein
Ablaufdiagramm eines Lernprogramms des Gargeräts aus den 1 und 2,
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5 ein
Ablaufdiagramm zur Ausführung eines
gespeicherten Garprogramms des Gargeräts aus den 1 und 2 und
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6 eine
Solltemperatur und eine Isttemperatur des Gargeräts während der Ausführung des gespeicherten
Garprogramms.
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1 zeigt
ein als Haushaltsbackofen ausgebildetes Gargerät 10 mit einer als
universell programmierbarer Mikrocomputer ausgebildeten Steuer-
und Regeleinheit 18, die eine Speichereinheit 12 zum
Speichern einer Vielzahl von Garprogrammen umfasst. Die Gar programme
sind in der Speichereinheit 12 als Datenstrukturen mit
jeweils einer diskretisierten Solltemperaturkurve, mit einer zum
Erreichen der Solltemperatur zu verwendenden Heizart und mit einem
als String gespeicherten Namen abgelegt. Unterschiedlichen Zeitabschnitten
der Solltemperaturkurve können
verscheidene Heizarten zugeordnet sein. Die Speichereinheit 12 speichert
serienmäßig eine
Anzahl von vorgegebenen Garprogrammen und verfügt zudem über freie Speicherplätze zum
Speichern von benutzerdefinierten Garprogrammen. Zudem bildet die
Steuer- und Regeleinheit 18 eine Aufnahmeeinheit 14 zum
Aufnehmen eines während
einer Lernphase durchgeführten
Garprozessablaufs und zum Speichern eines sich aus diesem Garprozessablauf
ergebenden Garprogramms auf einem der freien Speicherplätze der
Speichereinheit 12.
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Zum
Bedienen des Gargeräts 10 weist
dieses einen um eine horizontale Drehachse 32 drehbar gelagerten
Bedienknopf 34 auf, der in einer Halterung 36 mit
einem integrierten Druckschalter 38 gelagert ist. Ein in
die Halterung 36 integrierter Rotationssensor 40 übermittelt über eine
Kommunikationsleitung 42 Schaltimpulse an die Steuer- und
Regeleinheit 18, wenn ein Bediener den Bedienknopf 34 dreht,
wobei eine Frequenz der Schaltimpulse durch eine Drehgeschwindigkeit
bestimmt ist. Übt
ein Bediener in einer horizontalen, senkrecht zur Drehachse 32 verlaufenden
Richtung 44 einen Druck auf den Bedienknopf 34 oder
auf die Halterung 36 aus, löst der Druckschalter 38 einen
von den Schaltimpulsen des Rotationssensors 40 verschiedenen
Schaltimpuls aus, den die Steuer- und Regeleinheit 18 über die
Kommunikationsleitung 42 empfängt. Der Bedienknopf 34,
die Halterung 36, der Druckschalter 38 und der
Rotationssensor 40 bilden eine Eingabeeinheit 28 zum
Eingeben von Bedienerbefehlen an die Steuer- und Regeleinheit 18.
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Die
Steuer- und Regeleinheit 18 ist mit hier nicht dargestellten
Signalleitungen mit einem Heiz- und Lüftersystem des Gargeräts 10 verbunden
und ist daher zum selbsttätigen
Betätigen
bzw. Beheizen und Lüften
des Gargeräts 10 gemäß eines
vorgegebenen Garprogramms ausgelegt. Dazu gibt die Steuer- und Regeleinheit 18 die
zeitabhängige
Solltemperatur des auszuführenden
Garprogramms als Führungsgröße in einen
Regelkreis, der die Solltemperatur durch die ebenfalls im Garprogramm
gespeicherten Heizmittel einstellt. Das Gargerät 10 umfasst insbesondere
einen Grillheizkörper,
einen Umluftheizkörper,
einen Unterhitzeheizkörper
und einen Mikrowellengenerator als Heizmittel.
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Zudem
umfasst das Gargerät 10 eine
Sensoreinheit 20 zum Erfassen einer Innentemperatur eines
Garraums 46 des Gargeräts 10.
Die Sensoreinheit 20 ist über eine Sensorlei tung 48 mit
der Steuer- und Regeleinheit 18 verbunden, so dass letztere
den Wert der Innentemperatur von der Sensoreinheit 20 abgreifen
kann.
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Zur
Ausgabe von Signalen umfasst das Gargerät 10 eine als Flüssigkristalldisplay
ausgebildete Signaleinheit 26, die von der Steuer- und
Regeleinheit 18 als Anzeigeeinheit zum Anzeigen von relevanten
Informationen für
den Bediener genutzt wird.
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Durch
eine geeignete Signalfolge kann der Bediener über die Eingabeeinheit 28 jederzeit
und in jedem Betriebszustand des Gargeräts 10 eine Lernphase
starten, in der die Aufnahmeeinheit 14 eine zeitliche Abfolge
von Bedienersignalen bzw. eine sich aus dieser Abfolge ergebende
Solltemperaturkurve zusammen mit den gewählten Heizmitteln aufnimmt
und in einem Arbeitsspeicher ablegt. Möchte der Bediener die Lernphase
beenden, kann er dies über
eine geeignete Signalfolge mit einem abschließenden Drücken auf die Eingabeeinheit 28 in
der Richtung 44 tun. Der Druck löst eine Betätigung des Druckschalters 38 aus,
der die Aufnahmeeinheit 14 zum Speichern des Garprogramms
in der Speichereinheit 12 veranlasst.
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2 zeigt
skizzenhaft einen zeitlichen Verlauf einer von der Steuer- und Regeleinheit 18 als Führungsgröße in den
Regelkreis gegebenen Solltemperatur 50 und einer von der
Sensoreinheit 20 erfassten Isttemperatur 52 während der
Lernphase.
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In
einem Zeitpunkt t1 startet der Bediener
die Lernphase in einem Startschritt 56 (3)
in dem die Steuer- und Regeleinheit 18 einem zu speichernden Garprogramm
einen freien Speicherplatz in der Speichereinheit 12 zuordnet.
Verfügt
die Speichereinheit 12 über
keinen freien Speicherplatz für
eine Datenstruktur eines Garprogramms mehr, ermittelt die Steuer-
und Regeleinheit 18 in einem hier nicht dargestellten Abfragemodus
durch entsprechende, in der Signaleinheit 26 dargestellte
Anweisungen eine zu überschreibende
Datenstruktur gemäß den Vorgaben
des Bedieners.
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Die
Aufnahmeeinheit 14 speichert in einem ersten Lernschritt 54 die
im Zeitpunkt t, vorliegende Isttemperatur 52 als Starttemperatur
T0 in der Datenstruktur des zu lernenden
Garprogramms der Speichereinheit 12. In einem Hauptteil 58 der
Lernphase speichert die Aufnahmeeinheit 14 jeweils die
vom Bediener über
die Eingabeeinheit 28 angesteuerte Solltemperatur 50 zusammen
mit einem Code für
das gewählte
Heizmittel. In einem Zeitpunkt t2 beendet
der Bediener durch die Benutzung der Eingabeeinheit 28 bzw.
des Druckschalters 38 als Speicherschaltelement den Hauptteil 58 der
Lernphase. In einem Schritt 60 fordert die Steuer- und
Regeleinheit 18 den Bediener über die Signaleinheit 26 zur
Eingabe eines frei wählbaren
Namens für
das Garprogramm auf, den der Bediener Buchstabe für Buchstabe
in einem Auswahlschritt 68 bestimmen kann, indem er durch eine
Drehung des Bedienknopfs 34 eine Vorauswahl aus einer in
der Signaleinheit 26 dargestellten Liste von Buchstaben
trifft und die Vorauswahl durch ein Drücken auf die Eingabeeinheit 28 bestätigt. Neben Buchstaben
enthält
die Liste auch Einträge
für einen Abbruch
und für
ein Beenden des Eingabemodus. Wählt
der Bediener den Abbruch, verwirft die Steuer- und Regeleinheit 18 das
in der Lernphase aufgenommene Garprogramm. Wählt der Bediener den Eintrag für Ende,
speichert die Steuer- und Regeleinheit 18 in einem Speicherschritt 70 das
Garprogramm bzw. die dem Garprogramm zugeordnete Datenstruktur mit dem
zeitlichen Verlauf der Solltemperatur 50, der Starttemperatur
T0 und den Codes für das gewählte Heizmittel bzw. für eine Folge
von gewählten
Heizmitteln in der Speichereinheit 12. Gibt der Bediener
im Schritt 60 keinen Namen für das Garprogramm ein, speichert
die Steuer- und Regeleinheit 18 das Garprogramm nach einer
vorbestimmten Zeit unter einem Standardnamen mit einer fortlaufenden
Nummer.
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Es
sind auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen an Stelle
der Solltemperatur ein zeitlicher Verlauf einer Heizleistung gespeichert
ist.
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Zum
Abrufen bzw. Ausführen
des gespeicherten Garprogramms wählt
der Bediener in einem Auswahlschritt 64 das gewünschte Garprogramm aus.
Dazu zeigt die Steuer- und Regeleinheit 18 auf der in diesem
Zusammenhang als Anzeigeeinheit genutzten Signaleinheit 26 eine
Auswahlliste mit den Namen der gespeicherten Garprogramme im Klartext an,
wobei der Bediener eine Vorauswahl durch Drehen des Bedienknopfs 34 treffen
kann und die Vorauswahl durch Drücken
der Eingabeeinheit 28 bestätigen kann.
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In
einem ersten Programmschritt 30 (5) vergleicht
die Steuer- und Regeleinheit 18 mit Hilfe einer Vergleichseinheit 24 die
in der Datenstruktur des ausgewählten
Garprogramms gespeicherte Ausgangstemperatur T1 mit
einer aktuell von der Sensoreinheit 20 erfassten Starttemperatur
T0 (6) und modifiziert
abhängig
von einem Ergebnis des Vergleichs einen Programmablauf des Garprogramms.
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Ist
der Wert der Ausgangstemperatur T1 höher als
der Wert der Starttemperatur T0 des ausgewählten Garprogramms,
so ist das Gargerät 10 überhitzt
und die Steuer- und Re geleinheit 18 erzeugt in einem Ausgabeschritt 62 ein
Warnsignal, das sie über
die Signaleinheit 26 für
den Bediener sichtbar macht. Die Steuer- und Regeleinheit 18 teilt
dem Bediener im Klartext mit, dass das gewählte Garprogramm zur Zeit wegen überhöhter Temperatur
nicht ausgeführt
werden kann. Gleichzeitig beginnt ein Zeitzähler zu laufen, bis nach einer
vorgegebenen Zeitspanne die Steuer- und Regeleinheit 18 zurück in den
Programmschritt 30 springt.
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Die
Starttemperatur T0 bildet daher eine Maximaltemperatur
für die
im Programmschritt 30 erfasste Ausgangstemperatur T1. Übertrifft
die Ausgangstemperatur T1 die Starttemperatur
T0, so unterbricht die Steuer- und Regeleinheit 18 den
Ablauf des Garprogramms in der oben beschriebenen Weise.
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Ist
der Wert der Ausgangstemperatur T1 dagegen
geringer als der Wert der Starttemperatur T0 des
ausgewählten
Garprogramms, so schaltet die Steuer- und Regeleinheit 18 einem
Hauptteil 66 des Garprogramms selbsttätig eine Vorheizphase 22 vor, während der
die Steuer- und Regeleinheit 18 den Garraum 46 heizt,
bis die über
die Sensoreinheit 20 erfasste Isttemperatur 52 in
einem Zeitpunkt t3 den Wert der Starttemperatur
T0 erreicht hat. Ist der Wert der Ausgangstemperatur
T1 dagegen bis auf eine Toleranz gleich
dem Wert der Starttemperatur T0, entfällt die
Vorheizphase 22 vollständig.
Die Steuer- und Regeleinheit 18 modifiziert daher die Vorheizphase 22 und
den Ablauf des Garprogramms abhängig
von dem Wert der Ausgangstemperatur T1.
Im Hauptteil 66 reproduziert die Steuer- und Regeleinheit 18 den im
Lernmodus aufgenommenen Temperaturverlauf möglichst identisch.
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Während der
Vorheizphase 22 signalisiert die Steuer- und Regeleinheit 18 dem
Bediener den Vorheizprozess über
die Signaleinheit 26.
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In
einem Zeitpunkt t4 endet die Vorheizphase 22 und
die Steuer- und Regeleinheit 18 erwartet ein Startsignal
vom Bediener, das sie in einem Zeitpunkt t5 empfängt, in
dem die Steuer- und Regeleinheit 18 mit dem Abspielen des
im Lernmodus aufgezeichneten Programmablaufs beginnt. In einem Zeitpunkt
t6 endet schließlich das Garprogramm.
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- 10
- Gargerät
- 12
- Speichereinheit
- 14
- Aufnahmeeinheit
- 18
- Steuer-
und Regeleinheit
- 20
- Sensoreinheit
- 22
- Vorheizphase
- 24
- Vergleichseinheit
- 26
- Signaleinheit
- 28
- Eingabeeinheit
- 30
- Programmschritt
- 32
- Drehachse
- 34
- Bedienknopf
- 36
- Halterung
- 38
- Druckschalter
- 40
- Rotationssensor
- 42
- Kommunikationsleitung
- 44
- Richtung
- 46
- Garraum
- 48
- Sensorleitung
- 50
- Solltemperatur
- 52
- Isttemperatur
- 54
- Lernschritt
- 56
- Startschritt
- 58
- Hauptteil
- 60
- Schritt
- 62
- Ausgabeschritt
- 64
- Auswahlschritt
- 66
- Hauptteil
- 68
- Auswahlschritt
- 70
- Speicherschritt
- T1
- Ausgangstemperatur
- T0
- Starttemperatur
- t1
- Zeitpunkt
- t2
- Zeitpunkt
- t3
- Zeitpunkt
- t4
- Zeitpunkt
- t5
- Zeitpunkt
- t6
- Zeitpunkt