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Die
Erfindung betrifft Temperatursteuervorrichtungen für ein Haushaltsgerät, z. B.
einen Herd oder einen Backofen, insbesondere mit einer Reglerschaltung
zum Regeln einer Temperatur an dem Haushaltsgerät auf der Grundlage einer Temperaturreglerkennlinie,
als auch Verfahren zum Steuern einer Temperatur an einem Haushaltsgerät.
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Aus
der Praxis ist es bekannt, Heizelemente für Haushaltsgeräte, z. B.
Backöfen,
mittels eines Steuergeräts
anzusteuern, das zur Einstellung einer Solltemperatur, z. B. eines
Garraums, einen Stellwert einer mechanischen Schleife verwendet.
Während eine
Verwendung einer mechanischen Schleife kostengünstig ist, ist es nachteilig,
dass der Stellwert einen vergleichsweise hohen Einstellfehler aufweisen kann,
der im Bereich von bis zu 15 °C
liegen kann.
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Weiterhin
sind zur Stellung und Regelung von Heizelementen vollelektronische
Steuergeräte bekannt,
welche das Heizelement bzw. die Heizelemente abgestimmt auf die
gewählte
Betriebsart auf eine Solltemperatur regeln. Beispielsweise umfassen Betriebarten
für einen
Backofen heutzutage Oberhitze, Unterhitze, Heißluftbetrieb und Grillbetrieb,
ggf. in verschiedenen Kombinationen und Stufen. Für jede Betriebsart
ist dazu im Speicher mindestens eine individuelle Reglerkennlinie
oder sogar Schar von Reglerkennlinien für einzelne Heizelemente hinterlegt, welche
häufig
noch zwischen Vorheizphasen und Hauptheizphasen unterscheiden. Zusätzliche
vom vollelektronischen Steuergerät
gesteuerte Funktionalitäten
können
eine Zeitfunktionalität,
eine Restwärmeanzeige,
einen Lüfternachlauf,
eine Kindersicherung, und vieles mehr umfassen. Um eine solche aufwendige
Steuerung effektiv umzusetzen, werden Mikrocontroller verwendet;
auch wird typischerweise ein aufwendiger Kodierschalter mit Kodierelektronik verwendet,
der die vom Benutzer gewählte
Schalterstellung der richtigen Kennlinie bzw. Kennlinienschar zuordnet;
ferner werden bei individueller Steuerung der Heizelemente mehrere
Relais benötigt. Somit
ist die Verwendung vollelektronischer Steuergeräte vergleichsweise aufwendig
und teuer, insbesondere mit steigender Funktionalität.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit
zum vergleichsweise genauen, aber kostengünstigen Ansteuern von Heizelementen
eines Haushaltsgeräts
bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Temperatursteuervorrichtung nach Anspruch
1 oder 2, ein Haushaltsgerät
nach Anspruch 11 und ein Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind insbesondere den Unteransprüchen einzeln oder in Kombination
entnehmbar.
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Die
Temperatursteuervorrichtung weist mindestens eine Reglerschaltung
zum Regeln einer Temperatur an dem Haushaltsgerät mittels mindestens einer
Temperaturreglerkennlinie, einen Anschluss für einen Solltemperaturwahlschalter
zum Einstellen einer Solltemperatur, und einem Anschluss für einen
Betriebsartenwahlschalter auf. Durch direkte Aktivierung des mindestens
einen Anschlusses für
den Betriebsartenwahlschalter verwendet die Reglerschaltung die
zu der bestimmten Aktivierung zugehörige Temperaturreglerkennlinie
zum Regeln auf eine durch den Solltemperaturwahlschalter eingestellte
Solltemperatur am Haushaltsgerät.
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Somit
kann durch die direkte Aktivierung einerseits auf einen aufwendigen
Kodierschalter wie bei der Vollelektronik verzichtet werden, andererseits wird
durch die Verwendung einer Kennlinie im Gegensatz zum mechanischen
Stellelement ein exakter Sollwert vorgegeben. Die direkte Aktivierung
führt zu einer
im Vergleich zur Vollelektronik einfacheren Ansteuerung, da praktisch
nur eine beschränkte
Zahl von unterschied lich angesteuerten Betriebarten bzw. von unterschiedlichen
Reglerkennlinien sinnvoll umsetzbar ist. Jedoch reicht auch eine
beschränkte
Zahl von Reglerkennlinien für
die überwiegende
Zahl von Anwendungen aus. Insgesamt ist die Temperatursteuervorrichtung
einfach und kostengünstig,
und dennoch ausreichend genau.
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Die
Aufgabe wird mit den gleichen Vorteilen gelöst durch eine Temperatursteuervorrichtung
für ein
Haushaltsgerät
mit einer Reglerschaltung zum Regeln einer Temperatur an dem Haushaltsgerät, wobei
die Reglerschaltung daran angepasst ist, eine Regelung der Temperatur
auf eine eingestellte Solltemperatur für mehrere verschiedene Betriebsarten mittels
einer gleichen Temperaturreglerkennlinie durchzuführen. Durch
die Verwendung einer oder mehrerer Kennlinien für jeweils mehrere Betriebsarten
kann die Komplexität
der Temperatursteuervorrichtung und ihre Ansteuerung stark vereinfacht
werden, bei gleichzeitig ausreichender Genauigkeit.
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Die
Temperatursteuervorrichtung kann auch eine oder mehrere anschließbaren Komponenten, wie
den Betriebsartenwahlschalter und den Solltemperaturwahlschalter
in sich integriert haben, wobei dann der entsprechende Anschluss
ein interner Anschluss ist.
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Es
ist zur verbesserten Bedienerfreundlichkeit vorteilhaft, wenn eine
durch den Solltemperaturwahlschalter eingestellte Solltemperatur
an eine Temperaturanzeige ausgegeben wird, die auch in die Temperatursteuervorrichtung
integriert sein kann.
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Die
Temperaturanzeige ist vorzugsweise eine digitale Temperaturanzeige,
z. B. eine dreistellige 7-Segment-Anzeige.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Temperatursteuervorrichtung
mit einem Anschluss für
einen Temperatursensor ausgerüstet
ist oder einen Temperatursensor aufweist (wobei dann der Anschluss
ein interner Anschluss ist).
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Es
ist zur genaueren Temperaturregelung vorteilhaft, wenn der Temperatursensor
ein thermoelektrischer Temperatursensor ist, insbesondere ein PT
500-Temperatursensor.
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Es
ist zum besonders einfachen und preisgünstigen Aufbau vorteilhaft,
wenn die Temperatursteuervorrichtung genau eine Temperaturreglerkennlinie
aufweist, die z. B. in einem Speicher gespeichert sein kann, und
die folglich für
die Regelung aller eingestellten Betriebsarten gilt. Zwar wird hierdurch
die Temperatursteuerung gröber
als bei der Vollelektronik, ist aber in der Praxis in den allermeisten
Fällen immer
noch so genau, dass ein Bediener dies nicht als nachteilig empfindet.
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Für eine genauere,
aber immer noch einfache Temperatursteuerung eines Gargeräts (z. B.
eines Backofens oder Herds) ist, z. B. im Speicher, eine Temperaturreglerkennlinie
für einen
Heißluftbetrieb
und eine weitere Temperaturreglerkennlinie für einen Nicht-Heißluftbetrieb
vorhanden, so dass zumindest zwischen einem Heißluftbetrieb und einem Nicht-Heißluftbetrieb
unterschieden wird.
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Es
ist zum stromsparenden und komponentenschonenden Betrieb vorteilhaft,
wenn die Temperatursteuervorrichtung erst bei Aktivierung des mindestens
einen Anschlusses für
den Betriebsartenwahlschalter, also bei Einschalten einer Betriebsart, mit
Strom versorgt wird.
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Komfortabler,
und damit komplexer, aber immer noch vergleichsweise einfach, weist
die Temperatursteuervorrichtung ferner eine Zeitfunktion, Z. B. eine
Uhr zur Einstellung eines Kochbeginns oder einer Kochzeit, eine
Restwärmefunktion,
Z. B. eine Restwärmeanzeige,
und/oder eine Lüfternachlauffunktion
auf.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Haushaltsgerät gelöst, das eine solche Temperatursteuervorrichtung
aufweist, wobei die Temperatursteuervorrichtung mindestens einen
Betriebsartenwahlschalter und einen Solltemperaturwahlschalter umfasst.
Zusätzlich
können
auch sämtliche
andere dem Fachmann bekannten Hausgerätekomponenten mit der Temperatursteuervorrichtung
verbunden sein oder in dieser integriert sein, wie ein oder mehrere
Taktrelais zur Ansteuerung von entsprechenden Heizelementen usw.,
wobei zur einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung
vorzugsweise nur ein Taktrelais, auch für mehrere Heizelemente, für eine bestimmte
Funktionalität
(z. B. eine Backofenfunktionalität)
angesteuert wird.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur
an einem Haushaltsgerät
gelöst,
bei dem bei Aktivierung eines Betriebsartenanschlusses und Einstellung
einer Solltemperatur die Temperatur auf der Grundlage einer dieser
Aktivierung zugehörigen
Temperaturreglerkennlinie geregelt wird.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur
an einem Haushaltsgerät
gelöst,
bei dem die Temperatur für
mehrere Betriebsarten auf der Grundlage einer gemeinsamen Temperaturreglerkennlinie
geregelt wird.
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Vorzugsweise
wird die Temperatur auf der Grundlage von maximal zwei Temperaturreglerkennlinien,
insbesondere nur einer Temperaturreglerkennlinie, geregelt. Dann
wird günstigerweise
die Temperatur für
mehrere Betriebsarten mittels einer einzigen Temperaturreglerkennlinie
geregelt wird.
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Im
folgenden wird die Erfindung schematisch genauer anhand von Ausführungsbeispielen
beschrieben.
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1 zeigt
eine Schaltungsskizze eines Backofens mit einer Temperatursteuervorrichtung;
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In 1 ist
die Temperatursteuervorrichtung 1 für einen Backofen oder Herd
mit einer Reglerschaltung 2 zum Regeln einer Temperatur
an dem Haushaltsgerät,
einem Speicher 3 zum Speichern mindestens einer Temperaturreglerkennlinie,
einem Solltemperaturwahlschalter 4 in Form einer Inkrementtaste 4a und
einer Dekrementtaste 4b und mit einem ersten Anschluss
L1 und einem zweiten Anschluss L2 für einen Betriebsartenwahlschalter 5 dargestellt.
Die Betätigung
der Tasten 4a, 4b kann direkt oder über einen
Umlenkmechanismus am Solltemperaturwahlschalter 4 erfolgen.
Im Speicher 3 sind zwei Temperaturreglerkennlinien abgespeichert,
wobei eine erste verwendet wird, wenn nur der erste Anschluss L1
aktiviert ist, z. B. dadurch, dass an ihn eine Spannung angelegt
ist; dies kann zum Beispiel zum Anschalten einer Unterhitze, Oberhitze
oder einer Kombination von beidem geschehen. Die andere der beiden
Temperaturreglerkennlinien wird verwendet, wenn der zweite Anschluss
L2 aktiviert ist, und zwar – je
nach Einrichtung – mit
oder ohne Aktivierung des ersten Anschlusses L1, hier nur bei Einschalten
bzw. Aktivieren beider Anschlüsse
L2, L1. In der gezeigten Ausführungsform
wird mit Aktivierung des ersten Anschlusses L1 gleichzeitig eine
Backofenlampe 6 angeschaltet, mit Aktivierung des zweiten Anschlusses
L2 ein Heißluftmotor 7 angeschaltet. Somit
kann die erste Temperaturreglerkennlinie als eine Nicht-Heißluft-Reglerkennlinie
angesehen werden und die zweite Temperaturreglerkennlinie als eine
Heißluft-Reglerkennlinie.
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Die
ausgewählte
Temperaturreglerkennlinie wird zum Regeln auf eine durch den Solltemperaturwahlschalter 4 eingestellte
Solltemperatur verwendet, so wie es dem Fachmann prinzipiell bekannt
ist. Dazu wird, verkürzend
beschrieben, die Reglerkennlinie dazu verwendet, um ein oder mehrere
Heizelemente bzw. Verbraucher (nicht dargestellt) über die Schaltung
eines oder mehrerer Relais, die hier in Form eines einzigen Taktrelais 8 vorliegen,
so aufzuheizen, das eine von einem Temperatursensor 9 gemessene
Temperatur auf die Solltemperatur eingeregelt wird. Der Temperatursensor 9 misst
beispielsweise die Temperatur in einem Garraum (nicht dargestellt).
Der Temperatursensor 9 ist hier ein thermoelektrischer
PT 500-Temperatursensor,
da dieser empfindlicher ist als zum Beispiel ein Kapillarrohrfühler.
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Typischerweise
liegt eine die Reglerkennlinie in Form einer Auftragung eines Widerstands
des Temperatursensors 9 gegen die dem Widerstand entsprechende
Temperatur (oder umgekehrt) vor. Erreicht somit der von der Temperatursteuervorrichtung 1 vom
Temperatursensor 9 abgefühlte Widerstandswert beim Aufheizen
einen Wert, welcher der Solltemperatur entspricht, so wird das Taktrelais 8 in
der Folge so geschaltet, dass die Solltemperatur innerhalb eines
bestimmten Temperaturbereichs um die Solltemperatur gehalten wird.
Die Reglerkennlinie kann beispielsweise durch Kalibration an einem
Referenzhaushaltsgerät
erlangt werden. Die Ausgestaltung der Temperaturregelung als solcher
unter Verwendung einer Reglerkennlinie ist nicht auf die gezeigte
Ausführungsform
beschränkt,
sondern kann sämtliche
dem Fachmann zugängliche
Alternativen und Varianten umfassen.
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Die
Temperatursteuervorrichtung 1 umfasst ferner eine digitale
dreistellige 7-Segment-Temperaturanzeige 10 zur Anzeige
der eingestellten Solltemperatur.
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Die
Temperatursteuervorrichtung 1 wird durch ein Einfachstnetzteil
(nicht dargestellt), zum Beispiel ein Widerstands- oder Kondensatornetzteil mit
Strom versorgt. Dies ist unter anderem möglich, da die Temperatursteuervorrichtung 1 vergleichsweise
einfach aufgebaut ist und im Vergleich zu einem Mikrocontroller
eher unempfindlich gegenüber
Spannungsschwankungen ist. Die Temperatursteuervorrichtung 1 kann
zudem im Ruhezustand (wenn keine Betriebsart gewählt ist, hier also die Anschlüsse L2, L1
spannungslos sind) stromlos sein und braucht erst mit Einschalten
bzw. Aktivieren einer Betriebsart mit Spannung versorgt werden,
z. B. parallel zur Backofenlampe 6.
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Beim
ausgeschaltetem Backofen bzw. Backofenfunktion eines Herdes ist
zunächst
keine Betriebsart ausgewählt,
so dass die Temperatursteuervorrichtung 1 stromlos ist
und somit auch keinen Standby-Verbrauch aufweist. Möchte ein
Nutzer eine Ober- und/oder Unterhitze nutzen, so stellt er den Betriebsartenwahlschalter 5 auf
die entsprechende Betriebsart ein, wodurch jeweils undifferenziert
der erste Anschluss L1 eingeschaltet bzw. aktiviert wird und die
Backofenlampe 6 angeschaltet wird. Durch Aktivierung des
ersten Anschlusses L1 wird auch die Temperatursteuervorrichtung 1 angeschaltet.
Ist der Anschluss L2 nicht aktiviert, so wird, bei gleichzeitiger
Einstellung einer Solltemperatur durch den Solltemperaturwahlschalter 4,
die Temperatur, z. B. eines Garraums, durch die Reglerschaltung 6 auf
der Grundlage der ersten Reglerkennlinie auf den Sollwert eingeregelt.
Der zugehörige
Regelkreis zum Ansteuern der Heizelemente des Garraums umfasst den
Temperaturfühler 9 und
das Taktrelais 8. Wird zusätzlich der Heißluftmotor 7 eingeschaltet,
ist auch der zweite Anschluss L2 aktiviert, so dass zum Regeln nun
die zweite Reglerkennlinie verwendet wird.
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Die
gezeigte Ausführungsform
stellt eine einfache und kostengünstige
Möglichkeit
zum Regeln einer Temperatur an einem Haushaltsgerät, insbesondere
mit einem Backofen, zu Verfügung,
wobei gleichzeitig eine ausreichende Genauigkeit für die überwiegende
Mehrzahl der Anwendungsfälle
erreicht wird.
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Das
Ausführungsbeispiel
ist nicht dazu gedacht, die Erfindung zu beschränken. So kann beispielsweise
die Temperatursteuervorrichtung ferner eine Zeitfunktion, eine Restwärmefunktion
und/oder eine Lüfternachlauffunktion
aufweist. Auch kann nur eine Temperaturkennlinie für alle Betriebsarten
hinterlegt sein, oder mehr als zwei. Auch kann das Haushaltsgerät, z. B.
ein Herd oder ein Backofen, mehrere Funktionen bzw. funktionale
Einheiten aufweisen, z. B. einen Backofen und Kochplatten, wobei eine
Temperatursteuervorrichtung für
eine oder mehrere dieser Funktionen vorhanden ist; d. h. eine Temperatursteuervorrichtung
für jeweils
eine Funktionen, ggf. mit mehreren Temperatursteuervorrichtung für mehrere
Funktionen, oder eine Temperatursteuervorrichtung für mehrere
Funktionen gemeinsam, z. B. mehrere Backofenfunktionen. Dann steuert
die Temperatursteuervorrichtung vorzugsweise alle Heizelemente einer
Haushaltsgerätefunktion
mittels eines einzigen Taktrelais.
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- 1
- Temperatursteuervorrichtung
- 2
- Reglerschaltung
- 3
- Speicher
- 4
- Solltemperaturwahlschalter
- 4a
- Inkrementtaste
- 4b
- Dekrementtaste
- 5
- Betriebsartenwahlschalter
- 6
- Backofenlampe
- 7
- Heißluftmotor
- 8
- Taktrelais
- 9
- Temperatursensor
- 10
- Temperaturanzeige
- L1
- erster
Anschluss
- L2
- zweiter
Anschluss