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Die
Erfindung geht aus von einer Sensorvorrichtung mit einer Datenverarbeitungseinheit
zum Bestimmen eines Bräunungsgrads
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie von einem Verfahren zum
Bestimmen eines Bräunungsgrads
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
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Aus
der WO 01 035 58 A1 ist ein Toaster bekannt, der eine Sensorvorrichtung
mit einer Datenverarbeitungseinheit zum Bestimmen eines Bräunungsgrads
eines in einem Garraum des Toasters angeordneten Garguts, und zwar
von Toastbrot, umfasst. Die Sensorvorrichtung umfasst mehrere Sensoren
zum Erfassen jeweils einer vom Gargut reflektierten Strahlungsintensität. Abhängig von
einem zeitlichen Verlauf der Strahlungsintensitäten erkennt die Datenverarbeitungseinheit
selbständig,
ob ein Gargut im Garraum angeordnet ist oder nicht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensorvorrichtung für Gargeräte bereitzustellen, mittels
der ein Bräunungsgrad
eines Garguts sicher, zuverlässig
und insbesondere unabhängig
von einer Größe und Form
des Garguts bestimmt werden kann.
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Die
Erfindung geht aus von einer Sensorvorrichtung mit einer Datenverarbeitungseinheit
zum Bestimmen eines Bräunungsgrads
eines in einem Garraum angeordneten Garguts und mit zumindest einem
Sensor zum Erfassen einer vom Gargut reflektierten Strahlungsintensität.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Datenverarbeitungseinheit zum Bestimmen
eines Relevanzparameters für
eine Kenngröße der erfassten
Strahlungsintensität
abhängig
von dem zeitlichen Verlauf der erfassten Strahlungsintensität vorgesehen
ist. Es kann sicher erkannt werden, welche der erfassten Strahlungsintensitäten eine
Reflexion vom Gargut darstellt und bei welcher der erfassten Strahlungsintensitäten es sich
um eine reine Reflexion von metallischen, nicht bräunenden
Gegenständen
handelt. Es können
diejenigen Sensoren als relevant ausgewählt werden, die auf das Gargut
fokussiert sind. Dadurch ist ein zuverlässiges Bestimmen des Bräunungsgrads
eines im Garraum angeordneten Gar guts möglich, und zwar zumindest weitgehend
unabhängig von
einer Größe und einer
Form des Garguts. Neben dem zeitlichen Verlauf kann natürlich auch
ein Momentanwert der erfassten Strahlungsintensitäten in die
Ermittlung des Bräunungsgrads
eingehen.
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Als „Bräunungsgrad" wird in diesem Zusammenhang
insbesondere eine Rechengröße bezeichnet,
die aus der Auswertung einer Oberflächenreflexion gewonnen wird.
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Wegen
der auftretenden Formen- und Größenvielfalt
ist die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung
besonders gewinnbringend in Backöfen
einsetzbar. Prinzipiell ist jedoch auch ein Einsatz in Toastern, Mikrowellengeräten oder
Grillgeräten
denkbar.
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Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang
auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden.
Der Bräunungsgrad
eines Garguts ist durch Reflexions- und Absorptionseigenschaften des
Garguts im Bereich einer Oberfläche,
insbesondere innerhalb einer Eindringtiefe von sichtbarem Licht,
bestimmt. Dabei beeinflussen neben den Reflexions- und Absorptionseigenschaften
im gesamten sichtbaren Spektrum auch räumliche Farbvariationen einen
subjektiv von einem Betrachter erfassten bzw. empfundenen Bräunungsgrad.
Als Kenngröße für die Strahlungsintensitäten kommt
jede, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, abhängig von
den Strahlungsintensitäten
bestimmte Kenngröße in Betracht.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Datenverarbeitungseinheit dazu
vorgesehen ist, ein Verhältnis
zwischen der erfassten Strahlungsintensität und wenigstens einem Referenzsignal
zu bilden. Es kann erreicht werden, dass sich störende Einflüsse, wie beispielsweise ein Aufgehen
von Teig während
des Garens und damit ein sich während
der Garphase verringernder Abstand zwischen dem Gargut und den Sensoren,
aus dem Verhältnis
herauskürzen
und den erfassten Bräunungsgrad
nicht beeinflussen.
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Ein
besonders zuverlässiges
Erfassen des Bräunungsgrads
kann erreicht werden, wenn die Sensoren zum Erfassen von zumindest
zwei Strahlungsintensitäten
aus unterschiedlichen Spektralbereichen vorgesehen sind. Dadurch
kann insbesondere ein das menschliche Empfinden in guter Näherung reproduzierender
Bräunungsgrad
bestimmt werden. Ein Einfluss des Abstands zwischen dem Gargut und den
Sensoren kann vollständig
elimi niert werden, wenn das Referenzsignal durch eine erfasste Strahlungsintensität in einem
Referenzspektralbereich gebildet ist.
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Ein
besonders stabiles Referenzsignal ist erreichbar, wenn der Referenzspektralbereich
Wellenlängen
zwischen 800 nm und 1000 nm umfasst bzw. knapp unterhalb des sichtbaren
Spektralbereichs liegt. Während
bei kürzeren
Wellenlängen
die Bräunung
des Garguts das Referenzsignal stark beeinflussen würde, würde bei
größeren Wellenlängen die Wärmestrahlung
des Garguts das Referenzsignal verfälschen.
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Als
Messspektralbereich zum Bestimmen des Bräunungsgrads ist insbesondere
ein Spektralbereich geeignet, der Wellenlängen zwischen 400 und 500 nm
umfasst. Besonders vorteilhaft ist wenigstens einer der Sensoren
zum Erfassen von blauem Licht ausgelegt. In einer besonders kostengünstigen
Ausgestaltung der Erfindung sind die Sensoren als Breitband-Sensoren
ausgelegt, die sensibel auf ein breites Band von Wellenlängen sind.
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Ist
die Datenverarbeitungseinheit dazu vorgesehen, aus einer Vielzahl
von Kenngrößen für erfasste
Strahlungsintensitäten
eine Kenngröße mit einer
maximalen Änderungsrate
auszuwählen,
kann unabhängig
von einer Art und von einer Position des Garguts flexibel eine Bezugsgröße zum Ermitteln
einer Relevanz der Kenngrößen bestimmt
werden.
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Umfasst
die Datenverarbeitungseinheit eine Vergleichseinheit zum Vergleichen
eines erfassten Bräunungsgrads
mit einem Soll-Bräunungsgrad, kann
ein Garprozess abhängig
von einem Ergebnis des Vergleichs vorteilhaft bestimmt werden. Beispielsweise
kann die Datenverarbeitungseinheit über eine Displayeinheit ein
Signal an einen Bediener erzeugen, oder die Datenverarbeitungseinheit
kann beim Erreichen des Soll-Bräunungsgrads
eine Heizphase des Gargeräts
selbsttätig
unterbrechen.
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Ein
Einfluss von Licht, das durch eine Sichtscheibe des Gargeräts eindringt,
und Einflüsse
von Geschirr bzw. von Backformen und einem Backblech, die im Garraum
angeordnet sind, können
vermieden werden, wenn die Datenverarbeitungseinheit eine Differenzbildungseinheit
zum Bilden einer Differenz zwischen der erfassten Strahlungsintensität und einer
Referenzstrahlungsintensität
aufweist.
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Beispielsweise
kann eine zu Beginn eines Garprozesses erfasste Strahlungsintensität als Referenzstrahlungsintensität vorteilhaft
genutzt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden störende Strahlungseinflüsse durch eine
Kopplung zwischen Sender und Empfänger eliminiert, wobei die
vom Sender emittierte Strahlung gepulst sein kann und der Strahlungsempfänger mit dem
Sender synchronisiert ist.
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Eine
noch weiter gehende Unabhängigkeit von äußeren Einflüssen kann
erreicht werden, wenn die Sensorvorrichtung eine Vielzahl von an
einer Decke des Garraums angeordneten Strahlereinheiten aufweist.
Ein Spektralbereich der Strahleneinheiten kann vorteilhaft auf einen
Spektralbereich der Sensoren abgestimmt sein.
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Eine
stabile und insbesondere temperaturunabhängige von den Strahlereinheiten
emittierte Strahlungsintensität
kann gewährleistet
werden, wenn die Strahlereinheiten über einen Regelkreis zum Regeln
der emittierten Strahlungsintensität verfügen. Kostengünstige und
stabile Strahlereinheiten können
durch den Einsatz von Leuchtdioden, und zwar insbesondere von farbigen
Leuchtdioden, realisiert werden. Die von den Strahlereinheiten erzeugte Strahlung
kann vorteilhaft durch ein Lichtleitmittel auf das Gargut fokussiert
sein.
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Eine
zumindest weitgehende Unabhängigkeit
des erfassten Bräunungsgrads
von einer Position des Garguts im Garraum kann erreicht werden, wenn
die Sensoren linienförmig
in einer Decke des Garraums angeordnet sind. Dabei können in
jedem Gitterpunkt mehrere, verschiedenen Spektralbereichen zugeordnete
Sensoren und/oder Breitbandsensoren angeordnet sein, oder die verschiedenen Spektralbereichen
zugeordneten Sensoren und/oder Breitbandsensoren können gleichmäßig über die
lineare Ausdehnung des Sensorarrays verteilt sein.
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Ein
besonders symmetrisches Sensorarray ist erreichbar, wenn die Sensorvorrichtung
zumindest 16 Sensoren zum Erfassen jeweils einer vom Gargut reflektierten
Strahlungsintensität
umfasst. Ein Einfluss irrelevanter Messgrößen kann vermieden werden,
wenn die Datenverarbeitungseinheit zum Bestimmen des Bräunungsgrads
die erfassten Strahlungsintensitäten
mit dem Relevanzparameter gewichtet. Die Gewichte der verschiedenen
Strahlungsintensitäten
können
entweder diskret bestimmt werden, d.h. nur die Werte null oder eins
annehmen, oder aber kontinuierlich variieren. Dabei ist die oder eins
annehmen, oder aber kontinuierlich variieren. Dabei ist die Summe
der Gewichte vorteilhaft einer Erhaltungsgröße.
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Eine
Konzentration der Datenverarbeitungseinheit auf relevante Strahlungsintensitäten kann
erreicht werden, wenn die Datenverarbeitungseinheit dazu vorgesehen
ist, eine der erfassten Strahlungsintensitäten abhängig von dem Relevanzparameter von
der Bestimmung des Bräunungsgrads
auszuschließen.
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Ferner
geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Bestimmen eines Bräunungsgrads
eines in einem Garraum angeordneten Garguts aus zumindest einer
von wenigstens einem Sensor erfassten und vom Gargut reflektierten
Strahlungsintensität.
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Es
wird vorgeschlagen, dass ein Relevanzparameter für eine Kenngröße der erfassten
Strahlungsintensität
abhängig
von dem zeitlichen Verlauf der erfassten Strahlungsintensität bestimmt
wird. Dadurch kann der Bräunungsgrad
sicher und insbesondere unabhängig
von einer Größe und Form
des im Garraum angeordneten Garguts bestimmt werden.
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Produktionskosten
können
eingespart werden, wenn die Sensoren und die Strahlereinheiten zu einer
Baugruppe zusammengefasst sind.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
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 Sensorvorrichtung und mit einer Datenverarbeitungseinheit
zum Bestimmen eines Bräunungsgrads,
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2 eine
Decke eines Garraums des Gargeräts
aus 1 mit Sensoren und Strahlereinheiten in einer
Ansicht von unten,
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3 ein
Backblech mit einem Gargut in einer Ansicht von oben,
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4 ein
Ablaufdiagramm zur Bestimmung eines Bräunungsgrads des Garguts aus
den 1–3,
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5 einen
zeitlichen Verlauf zweier Strahlungsintensitäten und eines Verhältnisses
der beiden Strahlungsintensitäten
sowie einen zeitlichen Verlauf eines Bräunungsgrads,
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6 ein
Spektrum reflektierter Strahlungsintensitäten eines Garguts in verschiedenen
Phasen eines Garprozesses und
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7 eine
Decke eines Garraums eines alternativen Gargeräts.
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1 zeigt
ein als Haushaltsbackofen ausgebildetes Gargerät 42 mit einem durch
eine Backofentür
verschlossenen Garraum 12. Der Garraum 12 ist
nach oben durch eine Decke 40 begrenzt, in der sechs in
einer Reihe angeordnete Strahlereinheiten 38 eingelassen
sind. Ferner weist die Decke 40 insgesamt 16, als Fotodioden
ausgebildete Sensoren 16 auf, die in einem Array aus zwei
Plättchen
mit jeweils 8 Einzelelementen angeordnet sind (2). Durch
die Anordnung der Sensoren 16 im Array kann eine Integralbildung über mehrere
Messpunkte der Oberfläche
eines Garguts 14 erfolgen.
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Das
Gargerät 42 umfasst
eine als universell programmierbare Recheneinheit ausgebildete Datenverarbeitungseinheit 10,
die die Signale der Sensoren 16 abgreift und aus den von
den Sensoren 16 erfassten Strahlungsintensitäten 18 einen
Bräunungsgrad 24 des
im Garraum 12 angeordneten Garguts 14 bestimmt.
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Um
sicherzustellen, dass das von den Sensoren 16 erfasste
Licht zumindest in der Hauptsache vom Gargut 14 reflektiert
wurde und nicht von nicht bräunenden
Gegenständen
im Garraum 12, bestimmt die Datenverarbeitungseinheit 10 einen
Relevanzparameter 22 für
eine Kenngröße der jeweiligen erfassten
Strahlungsintensitäten 18 abhängig von
einem zeitlichen Verlauf der erfassten Strahlungsintensitäten 18.
Dazu speichert die Datenverarbeitungseinheit 10 in einer
Speichereinheit 44 Kenngrößen für den erfassten zeit lichen
Verlauf, beispielsweise für eine
zeitliche Ableitung der erfassten Strahlungsintensität 18.
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Neben
den Sensoren 16 weist die Decke 40 sechs in einer
Reihe angeordnete Strahlereinheiten 38 auf, die das Gargut 14 mit
elektromagnetischen Wellen bestrahlen. Jede der Strahlereinheiten 38 umfasst
eine erste Leuchtdiode, die infrarotes Licht in einem Wellenlängenbereich
von 880 nm emittiert, und eine zweite Leuchtdiode, die blaues Licht
in einem Wellenlängenbereich
von 470 nm emittiert.
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Die
Strahlereinheiten 38 umfassen jeweils einen um 25° zur Decke 40 geneigten
Lichtleiter, in den die zwei Leuchtdioden eingekoppelt sind.
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Zudem
umfasst jede der Strahlereinheiten 38 an einem hinteren
Ende des Lichtleiters einen Sensor zum Erfassen der von der im infraroten
Bereich arbeitenden Leuchtdiode emittierten Strahlungsintensität. Das von
den Sensoren erfasste Signal wird der Datenverarbeitungseinheit 10 zugeführt, welche
die emittierte Strahlungsintensität in einem Regelkreis mit Hilfe
des von dem Sensor erfassten Signals auf einen Sollwert regelt.
Dadurch kann eine Temperaturabhängigkeit
der infraroten Leuchtdiode kompensiert werden und Alterungseinflüsse können herausgeregelt
werden.
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Die
Strahlung der Strahlereinheiten 38 wird vom Gargut 14 teilweise
reflektiert und von den Sensoren 16 erfasst. Um einen Einfluss
von Strahlung, die von außen
in den Garraum 12 des Gargeräts 42 eindringt, zu
eliminieren, schaltet die Datenverarbeitungseinheit 10 die
Strahlereinheiten 38 in abwechselnden Phasen ein und aus.
Nur in Phasen, in denen die Strahlereinheiten 38 aktiv
sind, sind auch die Sensoren 16 aktiv.
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3 zeigt
ein Backblech 48 mit einem als Pizza ausgebildeten Gargut 14.
Als gestrichelte Kreise sind die Bereiche dargestellt, in denen
die Sensoren 16 sensibel sind. Um die Sensibilität der Sensoren 16 zu
fokussieren, sind diese mit einer Linsenoptik ausgestattet. Es ist
erkennbar, dass einige, irrelevante Sensoren 16 hauptsächlich Strahlung
auffangen, die vom Backblech 48 reflektiert wird, während andere,
relevante Sensoren 16 auf eine Bräunung des Garguts 14 ansprechen.
Zweck der unten beschriebenen Sensorvorrichtung ist es unter anderem, während des
Garprogramms die relevanten Sensoren 16 von den irrelevanten
Sensoren 16 selbsttätig zu
unterscheiden.
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines in der Datenverarbeitungseinheit 10 implementierten
Programms zur Bestimmung des Bräunungsgrads 24 des
Garguts 14. In einem Schritt 60 bildet die Datenverarbeitungseinheit 10 ein
Verhältnis
aus der erfassten Strahlungsintensität 18 und einer Referenz-Strahlungsintensität 36.
Die erfasste Strahlungsintensität 18 hat
ihren Schwerpunkt im Bereich von 470 nm, d.h. bei blauem Licht.
Zudem weisen die Sensoren 16 jeweils eine als Photodiode
ausgebildete Untereinheit auf, die insbesondere auf infrarotes Licht
mit einer Wellenlänge
von 880 nm empfindlich ist. Das Signal dieser Untereinheiten, die
hier nicht explizit dargestellt sind, bildet das Referenzsignal 20. In
den folgenden Differenzbildungsschritt 46 geht eine normierte
Strahlungsintensität
in Form des Verhältnisses 26 und
eine in gleicher Weise normierte Referenz-Strahlungsintensität 36 ein. Die ermittelte Differenz 50 ist
weitgehend unabhängig
von äußeren Strahlungseinflüssen sowie
von einem Abstand zwischen dem Gargut 14 und den Sensoren 16.
Die Differenz 50 wird in einem Multiplikationsschritt 52 mit dem
Relevanzparameter 22 multipliziert, der in einer weiter
unten beschriebenen Weise von der Datenverarbeitungseinheit 10 bestimmt
ist.
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Durch
den Einsatz von infrarotem Licht als Referenzsignal können neben
den Einflüssen
einer Höhenänderung
des Garguts 14 auch störende
Atmosphäreneinflüsse von
Dampf, Dunst, Fetten und/oder Wrasen eliminiert werden.
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Eine
Normierung der Sensoren 16 bzw. eine Nullmessung erfolgt
zu Beginn jedes Garvorgangs. Damit liegen unmittelbar nach der Normierung
die von den Sensoren 16 ermittelten Strahlungsintensitäten alle
auf einem Niveau.
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Die Übertragung
der Messsignale der Sensoren 16 zur Datenverarbeitungseinheit 10 erfolgt
mit Hilfe eines Vorverstärkers
und eines hier nicht dargestellten Multiplexers über einen Hochpassfilter. Um eine Übersprechung
zwischen dem Signal der Referenz-Strahlungsintensität 36 und
der Strahlungsintensität 18 zu
vermeiden, werden die beiden Signale mit unterschiedlichen Frequenzen
(33 kHz und 49,5 kHz) synchronisiert und über separate Lock-In-Verstärker verstärkt. Schließlich gibt
eine Empfangselektronik der Datenverarbeitungseinheit 10 die
Messsignale als Messspannung U aus.
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Das
Multiplexen und Pulsen der Signale dient insbesondere dem Eliminieren
von Fremdlicht, dessen Einflüsse über den
Hochpassfilter ausgeschaltet werden. Das Umgebungs licht und die
Strahlung der Beheizung des Gargeräts 42 ist in Phase und
Frequenz ungerichtet und wird daher eliminiert.
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Die
Datenverarbeitungseinheit 10 wendet das bisher beschriebene
Verfahren auf alle 16 von den Sensoren 16 ermittelten Strahlungsintensitäten 18 an.
In einem Zusammenfassungsschritt 54 addiert die Datenverarbeitungseinheit 10 die
im Multiplikationsschritt 52 ermittelten, gewichteten Strahlungsintensitäten 56 und
dividiert das Ergebnis durch die Summe aller 16 Relevanzparameter 22.
Ist die Summe der Relevanzparameter 22 gleich null, gibt
die Datenverarbeitungseinheit über
eine als Display ausgebildete Anzeigeeinheit 58 eine Fehlermeldung
aus und unterbricht das Garprogramm. Als Ergebnis des Zusammenfassungsschritts 54 gibt
die Datenverarbeitungseinheit 10 den Bräunungsgrad 24 als
Eingangssignal in eine Vergleichseinheit 32, in der die Datenverarbeitungseinheit 10 in
einem Schritt 62 den Bräunungsgrad 24 mit
einem Soll-Bräunungsgrad 34 vergleicht.
Der Soll-Bräunungsgrad 34 ist
einem von einem Bediener ausgewählten
Garprogramm zugeordnet und ist in der Speichereinheit 44 angelegt.
In einem hier nicht näher
dargestellten Lernmodus kann der Bediener einen Soll-Bräunungsgrad 34,
der seinen Wünschen
entspricht, zusammen mit einer Kennung als neues Garprogramm speichern.
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Der
im Zusammenfassungsschritt 54 ermittelte Bräunungsgrad 24 ist
gegeben durch B = 1 – (Fmess/FRef)·(FPower).
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Dabei
bezeichnet B den Bräunungsgrad 24, Fmess gibt das Verhältnis der Strahlungsintensität 18 zum
Zeitpunkt der Messung zu der Strahlungsintensität 18 zu Beginn des
Garprogramms an, FRef gibt das Verhältnis der
Referenz-Strahlungsintensität 36 zum
Zeitpunkt der Messung zu der Referenz-Strahlungsintensität 36 zu
Beginn des Garprogramms an und FPower ist
ein Korrekturfaktor, in den die von den in den Strahlereinheiten 38 integrierten
Sensoren erfassten Strahlungsleistungen in den verschiedenen Spektralbereichen 28, 30 zu
Beginn des Garprogramms und zum Zeitpunkt der Messung eingehen.
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Der
Bräunungsgrad 24 wird
mit einer Abtastfrequenz von 12 s von Komplettmessung zu Komplettmessung
bestimmt. Ein Empfänger
der Datenverarbeitungseinheit 10 befindet sich in einem
geschlossenen Gehäuse
zur Abschirmung von elektromagnetischen Wellen.
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5 zeigt
den zeitlichen Verlauf der von einem der Sensoren 16 erfassten
Strahlungsintensität 18 und
der entsprechenden Referenz-Strahlungsintensität 36. Ein anfänglicher
Anstieg der Referenz-Strahlungsintensitäten 36 rührt von
einem Aufgehen des Garguts 14 und einer damit einhergehenden
Verringerung des Abstands zwischen dem Gargut 14 und dem
entsprechenden Sensor 16 her. Dieser Anstieg ist in dem
ebenfalls in 5 dargestellten Verhältnis 26 nicht
mehr sichtbar. Ebenfalls dargestellt ist die Strahlungsintensität 18 eines
Sensors 16, dessen Sensibilitätsbereich außerhalb
des Garguts 14 liegt.
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Zur
Kalibrierung der Sensoren 16 wird in einem Kalibrierungsverfahren,
auf das hier nicht im Detail eingegangen werden soll, weißes Papier
in den Garraum eingebracht und zu jedem der 16 Sensoren 16 in
der Speichereinheit 44 ein Kalibrierungswert gespeichert,
der umgekehrt proportional zu den im Kalibrierungsverfahren ausgegebenen
Messsignalen der Sensoren 16 ist. Die Messsignale der Sensoren 16 werden
im Normalbetrieb mit dem Kalibrierungswert multipliziert.
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Die
Datenverarbeitungseinheit 10 bildet für jeden der Sensoren 16 eine über eine
Anfangsphase eines Garprozesses gemittelte relative Änderungsrate
bzw. logarithmische Ableitung der von dem entsprechenden Sensor 16 erfassten
Strahlungsintensität 18.
Die gemittelte Änderungsrate
dient als Kenngröße für eine Änderungsrate
der Strahlungsintensität 18.
Anschließend
bestimmt die Datenverarbeitungseinheit 10 aus den ermittelten Änderungsraten ein
Betragsmaximum und vergleicht die übrigen 15 Werte der Änderungsraten
mit dem Wert der maximalen Änderungsrate.
Durch das Bilden des Betragsmaximums wählt die Datenverarbeitungseinheit 10 aus
einer Vielzahl von Kenngrößen für erfasste Strahlungsintensitäten 18 eine
Kenngröße mit einer maximalen Änderungsrate
aus.
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Macht
die betrachtete relative Änderungsrate
weniger als 20 % der ausgewählten
maximalen Änderungsrate
aus, erkennt die Datenverarbeitungseinheit 10, dass der
entsprechende Sensor 16 hauptsächlich Strahlung erfasst, die
vom Backblech 48 reflektiert wurde. Die Datenverarbeitungseinheit 10 setzt
den Relevanzparameter 22 der entsprechenden Strahlungsintensität 18 dann
auf den Wert null. Liegt der Wert der betrachteten Änderungsrate
dagegen oberhalb des in der Speichereinheit 44 gespeicherten
Schwellenwerts von 20 %, setzt die Datenverarbeitungseinheit 10 den
Relevanzparameter 22 der entsprechenden Strahlungsintensität 18 auf
den Wert eins.
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Eine
Gesamtbräunung
des Garguts 14 wird schließlich als Mittel der von den
Sensoren 16 ermittelten Bräunungsgrade bestimmt, wobei
in die Mittelung nur diejenigen Werte mit den Relevanzparametern 22 mit
dem Wert 1 einbezogen werden. Ist eine gewünschte Soll-Bräunung
erreicht, deaktiviert sich das Gargerät 42 selbsttätig und/oder
gibt dem Bediener ein Signal. Der Bediener kann die Soll-Bräunung während des
Betriebs modifizieren bzw. in Richtung heller oder dunkler verstellen.
Die vom Bediener eingestellte Soll-Bräunung
kann auch gespeichert werden. Neben der Soll-Bräunung können auch Bräunungskurvenverläufe gespeichert
werden.
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6 zeigt
verschiedene Spektren einer vom Gargut 14 diffus reflektierten
elektromagnetischen Strahlung bzw. eine spektrale diffuse Reflexion R
in Prozent in Abhängigkeit
von einer Wellenlänge λ in Nanomenter.
Es ist erkennbar, dass die Strahlungsintensität 18 in einem blauen
Spektralbereich 28 der Messstrahlung starke relative Änderungen
erfährt,
während
eine relative Änderung
einer Referenz-Strahlungsintensität 36 in einem infraroten Spektralbereich 30 vergleichsweise
gering ist, auch wenn die absoluten Änderungen der Strahlungsintensitäten 18, 36 sich
eher umgekehrt verhalten. Der Graph 64 zeigt das Spektrum
der diffusen Reflexion R eines Flachkuchens nach 7 Minuten Garzeit,
der Graph 66 zeigt das entsprechende Spektrum nach 18 Minuten
Garzeit, und der Graph 68 zeigt das entsprechende Spektrum
nach 23 Minuten Garzeit. Es wird deutlich, dass die Absorption mit
der Garzeit zunimmt, das Gargut 14 also dunkler erscheint.
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7 zeigt
eine Decke 40a eines alternativen Gargeräts in einer
Ansicht von unten. Analoge Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen, wobei zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele im alternativen
Gargerät
der Buchstabe a hinzugefügt
wurde. Die Beschreibung beschränkt sich
auf Unterschiede zu dem in den 1–6 dargestellten
Ausführungsbeispiel.
Im Hinblick auf gleich bleibende Merkmale wird auf die Beschreibung
zu den 1–6 verwiesen.
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In
die Decke 40a ist eine Baugruppe 70a eingelassen,
die Sensoren 16a und Strahlereinheiten 38a umfasst.
Die Sensoren 16a und die Strahlereinheiten 38a sind
auf einer gemeinsamen Trägerplatine aufgebracht.
Ferner ist eine Garraumbeleuchtung in die Baugruppe 70a integriert.
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- 10
- Datenverarbeitungseinheit
- 12
- Garraum
- 14
- Gargut
- 16
- Sensor
- 18
- Strahlungsintensität
- 20
- Referenzsignal
- 22
- Relevanzparameter
- 24
- Bräunungsgrad
- 26
- Verhältnis
- 28
- Spektralbereich
- 30
- Spektralbereich
- 32
- Vergleichseinheit
- 34
- Soll-Bräunungsgrad
- 36
- Referenz-Strahlungsintensität
- 38
- Strahlereinheit
- 40
- Decke
- 42
- Gargerät
- 44
- Speichereinheit
- 46
- Differenzbildungsschritt
- 48
- Backblech
- 50
- Differenz
- 52
- Multiplikationsschritt
- 54
- Zusammenfassungsschritt
- 56
- Strahlungsintensität
- 58
- Anzeigeeinheit
- 60
- Schritt
- 62
- Schritt
- 64
- Graph
- 66
- Graph
- 68
- Graph
- 70
- Baugruppe
- R
- Reflexion
- λ
- Wellenlänge
- U
- Messspannung