DE102012112855B4 - Cooking device measuring unit with multiple sensors and method for determining a physical measured variable - Google Patents

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Abstract

Gargerätmesseinheit mit mehreren Sensoren (20), die über wenigstens eine gemeinsame elektrische Leitung (16) mit einer Steuereinheit (12) eines Gargeräts (14) verbindbar und die jeweils elektrisch an die gemeinsame elektrische Leitung (16) angeschlossen sind, zum Messen einer physikalischen Größe im Gargerät (14),wobei jeder Sensor (20) jeweils wenigstens ein passives elektrisches Bauteil aufweist, das auf von der Steuereinheit (12) ausgesandte Abfragesignale Messsignale abgibt unddas passive elektrische Bauteil individualisiert und so ausgelegt ist, dass durch die von der Steuereinheit (12) ausgesandten Abfragesignale die Identität jedes Sensors (20) feststellbar ist und wobei wenigstens einer der Sensoren (20) ein SAW-Element aufweist.Cooking appliance measuring unit with a plurality of sensors (20), which can be connected to a control unit (12) of a cooking appliance (14) via at least one common electrical line (16) and which are each electrically connected to the common electrical line (16), for measuring a physical variable in the cooking appliance (14), with each sensor (20) having at least one passive electrical component which emits measurement signals in response to query signals sent out by the control unit (12), and the passive electrical component is individualized and designed in such a way that the data transmitted by the control unit (12 ) emitted interrogation signals, the identity of each sensor (20) can be determined and at least one of the sensors (20) has a SAW element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gargerätmesseinheit mit mehreren Sensoren und ein Verfahren zur Ermittlung einer physikalischen Messgröße in einem Gargerät.The invention relates to a cooking appliance measuring unit with a number of sensors and a method for determining a physical measured variable in a cooking appliance.

Es gibt beispielsweise Kerntemperaturfühler für Gargeräte, die entlang des in das Gargut einzusteckenden Endes des Temperaturfühlers mehrere Sensoren aufweisen, sodass die Temperaturverteilung innerhalb des Garguts erfasst werden kann. Bislang ist jeder dieser Sensoren über eine eigene elektrische Leitung, die aus dem Temperaturfühler herausgeführt ist, direkt mit einer Steuereinheit verbunden, wobei für jeden einzelnen Sensor im Temperaturfühler ein eigener Stromkreis mit einem eigenen Leitungspaar gebildet ist.For example, there are core temperature probes for cooking appliances that have multiple sensors along the end of the temperature probe that is to be inserted into the food, so that the temperature distribution within the food to be cooked can be recorded. So far, each of these sensors has been connected directly to a control unit via its own electrical line, which is led out of the temperature sensor, with a separate circuit having its own pair of lines being formed in the temperature sensor for each individual sensor.

In der DE 10 2010 063 712 A1 ist eine Vereinfachung vorgeschlagen. Mehrere Sensoren werden an ein Bussystem angeschlossen und insgesamt mit einem einzigen zweiadrigen Kabel mit der Steuereinheit verbunden. Jeder der Sensoren muss hierzu allerdings ein aktives elektronisches Bauteil aufweisen, in dem eine Adresse des Sensors gespeichert ist, anhand derer der Sensor durch ein bekanntes binäres Abfrageverfahren von der Steuereinheit identifiziert werden kann. Eine derartige Verschaltung von Bauteilen in Form eines Feldbusses ist in der Mikroelektronik weitverbreitet und wird häufig genutzt. Problematisch bei der Verwendung in Kerntemperaturfühlern ist jedoch, dass derartige aktive elektronische Bauelemente nur eine geringe Temperaturtoleranz aufweisen. Insbesondere können sie nicht die beispielsweise im Garraum eines Gargeräts selbst herrschenden Temperaturen von bis zu 400°C überstehen. Diese Temperaturempfindlichkeit schränkt daher die Verwendung des in dieser Schrift beschriebenen Temperaturfühlers stark ein. Hinzu kommt noch der Nachteil, dass aktive elektronische Bauteile nach wie vor teuer sind.In the DE 10 2010 063 712 A1 a simplification is suggested. Several sensors are connected to a bus system and connected to the control unit with a single two-wire cable. However, for this purpose each of the sensors must have an active electronic component in which an address of the sensor is stored, on the basis of which the sensor can be identified by the control unit using a known binary query method. Such an interconnection of components in the form of a fieldbus is widespread in microelectronics and is used frequently. The problem with use in core temperature sensors, however, is that such active electronic components only have a low temperature tolerance. In particular, they cannot withstand the temperatures of up to 400° C. that prevail, for example, in the cooking chamber of a cooking appliance itself. This temperature sensitivity therefore severely limits the use of the temperature sensor described in this document. There is also the disadvantage that active electronic components are still expensive.

Die US 2009 / 0 138 241 A1 zeigt ein analoges Bussystem zur Verwendung in einem Temperaturfühler eines Gargeräts, wobei eine Identifikationsfrequenz eines Schwingkreises durch das auszugebende Messsignal verändert wird.US 2009/0 138 241 A1 shows an analog bus system for use in a temperature sensor of a cooking appliance, with an identification frequency of an oscillating circuit being changed by the measurement signal to be output.

Die DE 10 2005 015 028 A1 zeigt ein weiteres frequenzbasiertes Verfahren zur Messung der Temperatur eines Temperaturfühlers in einem Backofen.the DE 10 2005 015 028 A1 shows another frequency-based method for measuring the temperature of a temperature sensor in an oven.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vereinfachte, aber dennoch temperaturstabile Gargerätmesseinheit, beispielsweise einen Temperaturfühler, insbesondere einen Kerntemperaturfühler, sowie ein einfaches Verfahren zum Ermitteln einer physikalischen Messgröße im Gargerät zu schaffen.The object of the invention is to create a simplified but temperature-stable cooking appliance measuring unit, for example a temperature sensor, in particular a core temperature sensor, and a simple method for determining a physical measured variable in the cooking appliance.

Dies wird erreicht bei einer Gargerätmesseinheit mit den Merkmalen des Anspruch 1.This is achieved with a cooking appliance measuring unit having the features of claim 1.

In der erfindungsgemäßen Gargerätmesseinheit ist sozusagen ein passives bzw. analoges Feldbussystem verwirklicht. Wie in einem bekannten digitalen Feldbussystem werden alle Sensoren an gemeinsame Steuerleitungen angeschlossen, und die Abfrage- und Messsignale von und zu allen Sensoren laufen vorzugsweise jeweils über dieselben Steuerleitungen. Die einzelnen Sensoren sind vorteilhaft parallel oder auch seriell miteinander vernetzt, sodass eine Verbindung zwischen den Sensoren geschaffen ist, bei der ein von der Steuereinheit ausgesendetes Abfragesignal prinzipiell jeden Sensor erreichen kann.In the cooking device measuring unit according to the invention, a passive or analog field bus system is implemented, so to speak. As in a known digital field bus system, all sensors are connected to common control lines, and the query and measurement signals from and to all sensors preferably run over the same control lines in each case. The individual sensors are advantageously networked with one another in parallel or else in series, so that a connection is created between the sensors in which an interrogation signal transmitted by the control unit can, in principle, reach every sensor.

Wenigstens einer der Sensoren weist ein SAW-Element (Oberflächenwellenelement) auf. Derartige SAW-Elemente werden beispielsweise zur Temperaturmessung eingesetzt, da sich die Laufzeit des Signals durch das SAW-Element mit verändernder Temperatur ändert. Ein derartiges SAW-Element kann beispielsweise zusammen mit einem Frequenzfilter, einem Schwingkreis oder auch als laufzeitverzögerndes Element eingesetzt werden.At least one of the sensors includes a SAW (surface acoustic wave) element. Such SAW elements are used for temperature measurement, for example, since the propagation time of the signal through the SAW element changes as the temperature changes. Such a SAW element can be used, for example, together with a frequency filter, an oscillating circuit or also as a propagation delay element.

Das passive elektrische Bauelement des Sensors generiert vorzugsweise einen Messwert, der vorteilhaft die zu messende physikalische Größe wiedergibt und der bevorzugt in das an die Steuereinheit zurückgegebene Messsignal einfließt.The passive electrical component of the sensor preferably generates a measured value which advantageously reflects the physical quantity to be measured and which is preferably included in the measurement signal returned to the control unit.

Ein passives elektrisches Bauteil kann aus nur einem einzigen oder auch aus mehreren passiven elektrischen Bauelementen bestehen. Das oder die passiven elektrischen Bauelemente zusammen können ein Signal erzeugen oder verändern, sodass ein auf das Abfragesignal antwortendes Messsignal erkennbar und auswertbar ist.A passive electrical component can consist of only a single passive electrical component or of several passive electrical components. The passive electrical component or components together can generate or change a signal, so that a measurement signal responding to the query signal can be recognized and evaluated.

Das passive elektrische Bauelement, das zur Individualisierung und zur Identifikation des jeweiligen Sensors dient, kann auch gleichzeitig den Messwert des Sensors liefern, wie im Folgenden noch erläutert wird. Es ist jedoch genauso gut möglich, ein weiteres passives Bauelement zur Messung der zu messenden physikalischen Größe einzusetzen.The passive electrical component, which is used for individualization and identification of the respective sensor, can also supply the measured value of the sensor at the same time, as will be explained below. However, it is just as possible to use another passive component to measure the physical quantity to be measured.

Selbstverständlich sind in der Steuereinheit normale, bekannte Elektronikbauelemente und integrierte Schaltungen enthalten, und auch die Generierung der Abfragesignale sowie die Auswertung der Messsignale erfolgen auf bekanntem Weg. Die Gargerätmesseinheit, die die Sensoren selbst enthält und die beispielsweise als Kerntemperaturfühler ausgebildet ist, der hohen Temperaturen ausgesetzt sein kann, kommt hingegen vollständig ohne aktive elektronische Elemente und insbesondere ohne integrierte Schaltungen aus.Naturally, the control unit contains normal, known electronic components and integrated circuits, and the query signals are also generated and the measurement signals are evaluated in a known manner. The cooking device measuring unit, which contains the sensors themselves and is designed, for example, as a core temperature sensor that can be exposed to high temperatures, however, does not require any active electronic elements and in particular any integrated circuits.

Als passive Bauelemente werden hier unter anderem, aber nicht abschließend, Widerstände, Induktivitäten, Kapazitäten, Wellenleiter, Schwingkreise, Frequenzfilter, Oberflächenwellenelemente, Hochfrequenzreflektoren, Hochfrequenzwiderstände und ähnliche bekannte Bauelemente bezeichnet, allgemein Bauelemente, die nicht selbst aktiv ein elektrisches Signal aussenden und die auch ansonsten keine aktiven elektronischen Elemente wie etwa Speicherbausteine oder andere integrierte Schaltungen enthalten.Passive components include, but are not limited to, resistors, inductors, capacitors, waveguides, resonant circuits, frequency filters, surface acoustic wave elements, high-frequency reflectors, high-frequency resistors and similar known components, generally components that do not actively emit an electrical signal themselves and that also otherwise do not contain any active electronic elements such as memory chips or other integrated circuits.

Derartige passive elektrische Bauelemente sind weit weniger temperaturanfällig als aktive Bauelemente. Dies hat den großen Vorteil, dass die Gargerätmesseinheit z.B. in einem Hochtemperaturbereich, also etwa dem Garraum des Gargeräts, platziert werden kann, obwohl sie sowohl die Mittel zur Identifikation des Sensors wie auch die eigentlichen Sensoren selbst enthält.Such passive electrical components are far less temperature-sensitive than active components. This has the great advantage that the cooking device measuring unit can be placed, for example, in a high-temperature area, for example the cooking chamber of the cooking device, although it contains both the means for identifying the sensor and the actual sensors themselves.

Zugleich ist die Zahl der Leitungen auf wenige gemeinsame elektrische Leitungen reduziert, sodass sich trotz einer ausreichenden Anzahl von Sensoren in der Gargerätmesseinheit z.B. der Durchmesser des Temperaturfühlers verringern lässt.At the same time, the number of lines is reduced to a few common electrical lines, so that, despite a sufficient number of sensors in the cooking appliance measuring unit, the diameter of the temperature sensor, for example, can be reduced.

Mit der Erfindung lässt sich also eine sehr kompakte, robuste Gargerätmesseinheit realisieren, die zudem kostengünstig zu fertigen ist und sehr langlebig ist, da die passiven elektrischen Bauteile günstiger sind als aktive Elektronik und auch eine längere Lebensdauer haben.With the invention, a very compact, robust cooking appliance measuring unit can be implemented, which can also be produced inexpensively and has a very long service life, since the passive electrical components are cheaper than active electronics and also have a longer service life.

Vorteilhaft erfolgt eine rein analoge Anregung des oder der passiven elektronischen Bauteile und eine rein analoge Erzeugung des Messsignals, in dem die Identität des Sensors und/oder der vom Sensor ermittelte Messwert jeden Sensors codiert sind und das an die Steuereinheit zurückgegeben wird.A purely analog excitation of the passive electronic component(s) and a purely analog generation of the measurement signal, in which the identity of the sensor and/or the measured value of each sensor determined by the sensor are coded and which is returned to the control unit, advantageously takes place.

In der Gargerätmesseinheit kann eine Vielzahl von Sensoren enthalten sein, vorzugsweise zwei bis zehn Sensoren.A large number of sensors, preferably two to ten sensors, can be contained in the cooking appliance measuring unit.

Die Sensoren sind vorzugsweise in einem einzigen Temperaturfühler, insbesondere einem Kerntemperaturfühler, aufgenommen und vorzugsweise in einer Reihe beginnend an dem freien Ende des Temperaturfühlers angeordnet.The sensors are preferably accommodated in a single temperature sensor, in particular a core temperature sensor, and are preferably arranged in a row starting at the free end of the temperature sensor.

Es ist auch möglich, mehrere Gruppen von Sensoren z.B. in getrennten Temperaturfühlern vorzusehen, die, falls dies günstiger ist, jeweils über ein eigenes Bussystem mit der Steuereinheit verbunden sein können.It is also possible to provide several groups of sensors, e.g. in separate temperature sensors, which can each be connected to the control unit via their own bus system if this is more economical.

Natürlich ist es auch möglich, Gruppen von Sensoren auf mehrere, durch die gemeinsame elektrische Leitung verbundene Temperaturfühler aufzuteilen.Of course, it is also possible to divide groups of sensors over several temperature sensors connected by the common electrical line.

Bevorzugt ist wenigstens einer der Sensoren ein Temperatursensor. Hierzu bieten sich beispielsweise SAW-Elemente oder temperaturabhängige Widerstände an. Es wäre auch möglich, andere Sensoren, zum Beispiel zur Feuchtemessung, auf dieselbe Weise in einem analogen Feldbussystem anzuordnen.At least one of the sensors is preferably a temperature sensor. SAW elements or temperature-dependent resistors, for example, are suitable for this. It would also be possible to arrange other sensors, for example for measuring humidity, in the same way in an analogue field bus system.

Die gemeinsame elektrische Leitung weist vorzugsweise wenigstens zwei parallele Leitungsstränge auf. Es können beispielsweise getrennte Leitungsstränge zur Stromversorgung, zur Übermittlung des Abfragesignals zur Anregung der passiven elektrischen Bauteile, zum Datentransfer zurück zur Steuereinheit und zur Erdung vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, mit lediglich zwei parallelen Leitungssträngen in der gemeinsamen elektrischen Leitung auszukommen.The common electrical line preferably has at least two parallel strands of wire. For example, separate strands of wire can be provided for the power supply, for transmitting the query signal for exciting the passive electrical components, for data transfer back to the control unit and for grounding. However, it is also possible to manage with only two parallel strands of wire in the common electrical line.

Die Verwendung mehrerer Leitungsstränge in der gemeinsamen elektrischen Leitung kann z.B. sinnvoll sein, wenn mehrere Sensoren genau zeitgleich ausgelesen werden sollen oder wenn gleichzeitig an einer gemeinsamen elektrischen Leitung in einer Gargerätmesseinheit Sensoren unterschiedlicher Typen eingesetzt werden sollen.The use of several strands of wire in the common electrical line can be useful, for example, if several sensors are to be read out at exactly the same time or if sensors of different types are to be used simultaneously on a common electrical line in a cooking appliance measuring unit.

Die gemeinsame elektrische Leitung kann nach Art eines Koaxialkabels aufgebaut sein, wobei insbesondere einer der Leitungsstränge eine geerdete äußere Leitung bilden kann. Diese Leitung kann z.B. die Abschirmung des Koaxialkabels darstellen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, die metallische Außenhülle eines Temperaturfühlers selbst als geerdete Leitung einzusetzen. Auf diese Weise kann ein weiterer Leitungsstrang im Inneren des Temperaturfühlers eingespart werden.The common electrical line can be constructed in the manner of a coaxial cable, with one of the strands of lines in particular being able to form a grounded outer line. This line can represent the shielding of the coaxial cable, for example. However, it is particularly advantageous to use the metal outer shell of a temperature sensor itself as a grounded line. In this way, a further cable run inside the temperature sensor can be saved.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist jedem der Sensoren eine unterschiedliche vorbestimmte Frequenz zugeordnet, und der Sensor ist über diese Frequenz eindeutig identifizierbar.According to a preferred embodiment, a different predetermined frequency is assigned to each of the sensors, and the sensor can be clearly identified via this frequency.

Der Sensor enthält in einer Variante einen Schwingkreis, wobei die Eigenfrequenz der Schwingkreise der unterschiedlichen Sensoren verschieden gewählt ist. Die Eigenfrequenz entspricht der dem jeweiligen Sensor zugeordneten Frequenz. Der Schwingkreis kann sowohl zur Identifikation des Sensors als auch zur Erzeugung des Messsignals verwendet werden.In one variant, the sensor contains an oscillating circuit, the natural frequency of the oscillating circuits of the different sensors being selected to be different. The natural frequency corresponds to the frequency assigned to the respective sensor. The oscillating circuit can be used both to identify the sensor and to generate the measurement signal.

Bei einer Anregung durch ein Hochfrequenzsignal kann auch die Leitungsgeometrie in der Zuleitung bzw. im Sensor selbst den Schwingkreis bilden.When excited by a high-frequency signal, the line geometry in the supply line or in the sensor itself can also form the resonant circuit.

In einer anderen Variante weist jeder der Sensoren ein Frequenzfilter auf, beispielsweise ein Bandpassfilter, wobei die Durchlassfrequenz dann die zugeordnete Frequenz ist.In another variant, each of the sensors has a frequency filter, for example a bandpass filter, the pass frequency then being the associated frequency.

Sendet die Steuereinheit das Abfragesignal in einer bestimmten Frequenz, so wird in beiden Varianten nur ein einziger der Sensoren in ausreichender Stärke angeregt, nämlich derjenige, der einen Schwingkreis mit der passenden Eigenfrequenz aufweist oder dessen Frequenzfilter die Anregungsfrequenz durchlässt.If the control unit transmits the interrogation signal at a specific frequency, only one of the sensors is excited with sufficient intensity in both variants, namely the one that has an oscillating circuit with the appropriate natural frequency or whose frequency filter lets the excitation frequency pass.

Der Sensor ist hier vorzugsweise so ausgelegt, dass die zugeordnete Frequenz durch die vom Sensor zu messende physikalische Größe verändert wird. Wird beispielsweise bei einem Schwingkreis eine temperaturabhängige Induktivität oder Kapazität oder ein temperaturabhängiger Widerstand eingesetzt, so kann sich bei Änderung der Temperatur die Resonanzfrequenz des Schwingkreises verschieben.The sensor is preferably designed here in such a way that the assigned frequency is changed by the physical quantity to be measured by the sensor. If, for example, a temperature-dependent inductance or capacitance or a temperature-dependent resistance is used in an oscillating circuit, the resonant frequency of the oscillating circuit can shift when the temperature changes.

Zusätzlich oder alternativ lässt sich auch eine Änderung des Gütefaktors des Schwingkreises erfassen, etwa, wenn die zugeordnete Frequenz einer Resonanzfrequenz eines Schwingkreises im Sensor entspricht, da sich eine temperaturbedingte Änderung der Kapazität, der Induktivität und/oder des Widerstands auch in der Güte des Resonanzpeaks niederschlägt.Additionally or alternatively, a change in the quality factor of the oscillating circuit can also be detected, for example if the assigned frequency corresponds to a resonance frequency of an oscillating circuit in the sensor, since a temperature-related change in the capacitance, inductance and/or resistance is also reflected in the quality of the resonance peak .

Auch eine Änderung der Phasenverschiebung gegenüber dem anregenden Abfragesignal oder Veränderungen der Stromstärke bzw. der Spannung könnten zur Codierung des Messsignals genutzt werden.A change in the phase shift relative to the exciting query signal or changes in the current intensity or the voltage could also be used to encode the measurement signal.

Derartige Veränderungen lassen sich alle in der Steuereinheit auswerten und in einen Temperaturwert umsetzen.Such changes can all be evaluated in the control unit and converted into a temperature value.

In allen Fällen ist der jeweilige Sensor eindeutig bestimmbar, da vorzugsweise bei der Anregung mit einer bestimmten Frequenz nur ein einziger der Sensoren der Gargerätmesseinheit ein Messsignal zur Steuereinheit zurücksendet.In all cases, the respective sensor can be unequivocally determined, since preferably only one of the sensors of the cooking device measuring unit sends a measuring signal back to the control unit when excited at a specific frequency.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist jedem der Sensoren eine unterschiedliche vorbestimmte Signal-Laufzeitverzögerung zugeordnet, und der Sensor ist über diese Signal-Laufzeitverzögerung eindeutig identifizierbar. Durch die Zeitdifferenz zwischen der Aussendung des Abfragesignals und dem Eingang des Messsignals lässt sich bei diesem Ausführungsbeispiel der Sensor identifizieren.According to a further preferred embodiment, each of the sensors is assigned a different, predetermined signal propagation time delay, and the sensor can be clearly identified via this signal propagation time delay. In this exemplary embodiment, the sensor can be identified by the time difference between the transmission of the interrogation signal and the receipt of the measurement signal.

Vorzugsweise ist der Sensor bei dieser Ausführungsform so ausgelegt, dass die vorbestimmte zugeordnete Signallaufzeitverzögerung durch die vom Sensor zu messende physikalische Größe verändert wird. Auf diese Weise lässt sich im durch die Laufzeitverzögerung gebildeten Messsignal sowohl die Identität des Sensors als auch der eigentliche Messwert der physikalischen Größe codieren.In this embodiment, the sensor is preferably designed in such a way that the predetermined associated signal propagation delay is changed by the physical quantity to be measured by the sensor. In this way, both the identity of the sensor and the actual measured value of the physical variable can be encoded in the measurement signal formed by the propagation delay.

Bei den beiden gerade beschriebenen Ausführungsformen beträgt die Veränderung der Frequenz bzw. der Laufzeitverzögerung durch die zu messende Größe jeweils nur einen kleinen Bruchteil des eigentlichen Wertes der vorbestimmten Frequenz bzw. Laufzeitverzögerung, sodass eine gute Unterscheidbarkeit der einzelnen Sensoren gewährt bleibt.In the two embodiments just described, the change in the frequency or propagation delay due to the variable to be measured is only a small fraction of the actual value of the predetermined frequency or propagation delay, so that the individual sensors can still be easily distinguished.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Sensoren so ausgelegt, dass jeder der Sensoren für eine durch die gemeinsame elektrische Leitung verlaufende elektromagnetische Welle einen vorbestimmten Impedanzsprung verursacht und die so erzeugten Reflektionssignale zur Identifikation der einzelnen Sensoren verwendet werden. Über den Laufzeitunterschied der hintereinander entlang der gemeinsamen elektrischen Leitung in bekannten unterschiedlichen Abständen angeordneten einzelnen Sensoren lässt sich der jeweilige Sensor identifizieren.According to a further advantageous embodiment, the sensors are designed in such a way that each of the sensors causes a predetermined impedance jump for an electromagnetic wave running through the common electrical line, and the reflection signals generated in this way are used to identify the individual sensors. The respective sensor can be identified via the transit time difference of the individual sensors arranged one behind the other along the common electrical line at known different distances.

Es ist auch möglich, als Abfrage- und Anregungssignal einen Wellenpuls durch die gemeinsame elektrische Leitung zu senden. Diese Technik zur Erzeugung eines Reflektionssignals ist auch bekannt als Kabelradar bzw. Zeitbereichsreflektometrie.It is also possible to send a wave pulse through the common electrical line as the interrogation and excitation signal. This technique for generating a reflection signal is also known as cable radar or time domain reflectometry.

Hier kann der Sensor so ausgelegt sein, dass die Intensität des durch den vorbestimmten zugeordneten Impedanzsprung erzeugten Reflektionssignals durch die vom Sensor zu messende physikalische Größe beeinflusst wird. In diesem Fall erfolgt die Identifikation des Sensors über die Zeitspanne bis zur Ankunft des reflektierten Signals, und die Amplitude des erhaltenen reflektierten Signals kann den Messwert des Sensors, beispielsweise einen Temperaturwert, wiedergeben.Here the sensor can be designed in such a way that the intensity of the reflection signal generated by the predetermined associated jump in impedance is influenced by the physical quantity to be measured by the sensor. In this case, the sensor is identified by the time it takes for the reflected signal to arrive, and the amplitude of the reflected signal obtained can reflect the measured value of the sensor, for example a temperature value.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Ermittlung einer physikalischen Messgröße durch mehrere Sensoren in einer Gargerätmesseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 13.The invention also relates to a method for determining a physical measured variable using a plurality of sensors in a cooking device measuring unit with the features of claim 13.

Zum Anregen und Auslesen eines Sensors sendet die Steuereinheit gezielt einen Puls einer vorbestimmten Frequenz entlang der gemeinsamen elektrischen Leitung, beispielsweise wenn, wie oben beschrieben, die Sensoren durch eine vorbestimmte eigene Frequenz identifizierbar sind.In order to stimulate and read out a sensor, the control unit sends a pulse of a predetermined frequency along the common electrical line in a targeted manner, for example if, as described above, the sensors can be identified by a predetermined frequency of their own.

Zum Anregen und Auslesen aller Sensoren sendet die Steuereinheit gleichzeitig einen Puls mit vielen vorbestimmten Frequenzen, beispielsweise eine Breitbandanregung, entlang der gemeinsamen elektrischen Leitung.To excite and read all sensors, the control unit simultaneously sends a pulse with many predetermined frequencies, for example a broadband excitation, along the common electrical line.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gargerätmesseinheit, angeschlossen an eine Steuereinheit eines Gargeräts;
  • - 2 eine schematische Darstellung der Verschaltung mehrerer Sensoren einer erfindungsgemäßen Gargerätmesseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • - 3 eine schematische Verschaltung mehrerer Sensoren einer erfindungsgemäßen Gargerätmesseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • - 4 eine schematische Verschaltung mehrerer Sensoren einer erfindungsgemäßen Gargerätmesseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform;
  • - 5 eine schematische Verschaltung mehrerer Sensoren einer erfindungsgemäßen Gargerätmesseinheit gemäß einer vierten Ausführungsform; und
  • - 6 eine schematische Verschaltung mehrerer Sensoren einer erfindungsgemäßen Gargerätmesseinheit gemäß einer Variante der vierten Ausführungsform.
The invention is described in more detail below using several exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:
  • - 1 a schematic representation of a cooking appliance measuring unit according to the invention, connected to a control unit of a cooking appliance;
  • - 2 a schematic representation of the interconnection of several sensors of a cooking device measuring unit according to the invention according to a first embodiment;
  • - 3 a schematic connection of several sensors of a cooking device measuring unit according to the invention according to a second embodiment;
  • - 4 a schematic connection of several sensors of a cooking device measuring unit according to the invention according to a third embodiment;
  • - 5 a schematic connection of several sensors of a cooking device measuring unit according to the invention according to a fourth embodiment; and
  • - 6 a schematic connection of several sensors of a cooking device measuring unit according to the invention according to a variant of the fourth embodiment.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Gargerätmesseinheit 10, die mit einer Steuereinheit 12 eines symbolisch dargestellten Gargeräts 14 fest oder steckbar verbunden ist. Die elektrische Verbindung erfolgt über eine elektrische Leitung 16. Die Gargerätmesseinheit 10 ist in diesem Beispiel ein Kerntemperaturfühler, der in einem lang gestreckten, metallischen, stabförmigen Gehäuse 18 mehrere einzelne, hintereinander angeordnete Sensoren 20 aufweist. Ein Ende des Gehäuses 18 wird zur Erfassung der Kerntemperatur in ein Gargut hineingesteckt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 2 nicht alle der Sensoren 20 mit einem Bezugszeichen versehen, und die Gargerätmesseinheit 10 ist im Verhältnis zum Gargerät 14 und dessen Garraum übergroß dargestellt. 1 shows a cooking device measuring unit 10 according to the invention, which is connected to a control unit 12 of a symbolically shown cooking device 14 or is pluggable. The electrical connection is made via an electrical line 16. In this example, the cooking appliance measuring unit 10 is a core temperature sensor which has a plurality of individual sensors 20 arranged one behind the other in an elongated, metallic, rod-shaped housing 18. One end of the housing 18 is inserted into an item to be cooked in order to record the core temperature. For reasons of clarity, in 2 not all of the sensors 20 are provided with a reference number, and the cooking device measuring unit 10 is shown oversized in relation to the cooking device 14 and its cooking chamber.

Die elektrische Leitung 16 bildet eine gemeinsame elektrische Leitung, mit der alle Sensoren 20 verbunden sind.The electrical line 16 forms a common electrical line to which all sensors 20 are connected.

Die Länge ΔI der gemeinsamen elektrischen Leitung 16 zwischen den jeweiligen Sensoren 20 und der Steuereinheit 12 ist für jeden der Sensoren 20 bekannt und für einige der unten beschriebenen Ausführungsformen in der Steuereinheit 12 abgelegt.The length ΔI of the common electrical line 16 between the respective sensors 20 and the control unit 12 is known for each of the sensors 20 and is stored in the control unit 12 for some of the embodiments described below.

Die Steuereinheit 12 ist in einer Variante so ausgebildet, dass mehrere Gargerätmesseinheiten 10 parallel angeschlossen werden können, wobei jede der Gargerätmesseinheiten 10 eine Gruppe von Sensoren 20 aufweist, die innerhalb des Kerntemperaturfühlers hintereinander und elektrisch parallel an eine gemeinsame elektrische Leitung 16 angeschlossen sind. Jede der Gargerätmesseinheiten wird in diesem Fall separat von der Steuereinheit 12 angesprochen.In one variant, the control unit 12 is designed in such a way that a plurality of cooking appliance measuring units 10 can be connected in parallel, with each of the cooking appliance measuring units 10 having a group of sensors 20 which are connected one behind the other and electrically in parallel to a common electrical line 16 within the core temperature probe. In this case, each of the cooking device measuring units is addressed separately by the control unit 12 .

In einer anderen Variante ist die Steuereinheit 12 so ausgebildet, dass mehrere Gargerätmesseinheiten 10 mit jeweils einer Gruppe von Sensoren 20 an eine einzige gemeinsame elektrische Leitung 16 angeschlossen sind, wobei alle Sensoren 20 parallel mit der gemeinsamen elektrischen Leitung 16 verbunden sind. In diesem Fall werden alle Gargerätmesseinheiten 10 gleichzeitig von der Steuereinheit 12 angesprochen.In another variant, the control unit 12 is designed such that a plurality of cooking appliance measuring units 10 each having a group of sensors 20 are connected to a single common electrical line 16 , with all sensors 20 being connected in parallel to the common electrical line 16 . In this case, all cooking appliance measuring units 10 are addressed by the control unit 12 at the same time.

Jeder der Sensoren 20 misst eine physikalische Größe, beispielsweise die Temperatur oder die Feuchte. Im Folgenden wird bei der Beschreibung der einzelnen Ausführungsformen jeweils von Temperatursensoren ausgegangen. Selbstverständlich lässt sich das erfindungsgemäße Prinzip aber auch auf andere physikalische Größen übertragen.Each of the sensors 20 measures a physical variable, for example temperature or humidity. In the following, the description of the individual embodiments is based on temperature sensors. Of course, the principle according to the invention can also be transferred to other physical variables.

Bei den dargestellten Ausführungsformen sind jeweils alle Sensoren 20 einer Gargerätmesseinheit 10 in einem Gehäuse 18 von ihrem Funktionsprinzip und ihrem Messprinzip her identisch aufgebaut. Es wäre jedoch auch möglich, unterschiedliche Sensortypen in einer Gargerätmesseinheit 10 zu kombinieren.In the illustrated embodiments, all sensors 20 of a cooking device measuring unit 10 in a housing 18 are constructed identically in terms of their functional principle and their measuring principle. However, it would also be possible to combine different sensor types in a cooking device measuring unit 10 .

Jeder der Sensoren 20 weist ein passives elektrisches Bauteil auf, das so individualisiert ist, dass es den Sensor 20 in der in der Gargerätmesseinheit 10 verbauten Gruppe von Sensoren 20 eindeutig identifizierbar macht.Each of the sensors 20 has a passive electrical component that is individualized in such a way that it makes the sensor 20 clearly identifiable in the group of sensors 20 installed in the cooking appliance measuring unit 10 .

Unter einem passiven elektrischen Bauteil wird wie oben erwähnt in diesem Zusammenhang ein Bauteil verstanden, das nicht selbst aktiv ein elektrisches Signal aussendet und das auch ansonsten keine aktiven elektronischen Elemente wie etwa Speicherbausteine oder integrierte Schaltungen enthält.As mentioned above, a passive electrical component is understood in this context to be a component which does not itself actively emit an electrical signal and which also otherwise contains no active electronic elements such as memory modules or integrated circuits.

Alle Sensoren 20 sind parallel hintereinander an die gemeinsame elektrische Leitung 16 elektrisch angeschlossen. Die Gruppe der Sensoren 20 an der gemeinsamen elektrischen Leitung 16 bildet eine Art passiven bzw. analogen Feldbus, bei dem die Abfrage der Sensoridentität sowie des vom jeweiligen Sensor 20 ermittelten Messwerts auf rein analoge Art geschieht. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen zeigen Beispiele für derartige passive Feldbussysteme.All sensors 20 are electrically connected in parallel one behind the other to the common electrical line 16 . The group of sensors 20 at the A common electrical line 16 forms a type of passive or analog field bus, in which the query of the sensor identity and of the measured value determined by the respective sensor 20 takes place in a purely analog manner. The embodiments described below show examples of such passive fieldbus systems.

2 zeigt eine Gruppe von Sensoren 20 einer ersten Ausführungsform einer Gargerätmesseinheit 10, die wie in 1 gezeigt in einem Gehäuse 18 angeordnet sind und über die gemeinsame elektrische Leitung 16 mit der Steuereinheit 12 verbunden sind. Die gemeinsame elektrische Leitung 16 besteht hier aus zwei parallel verlaufenden elektrischen Leitungssträngen 16a, 16b, die jeweils mit sämtlichen der Sensoren 20 verbunden sind. In der 2 sind sechs Sensoren 20 nebeneinander an die gemeinsame elektrische Leitung 16 angeschlossen, es könnten aber auch mehr oder weniger Sensoren 20 vorgesehen sein. 2 shows a group of sensors 20 of a first embodiment of a cooking appliance measuring unit 10, which, as in FIG 1 shown are arranged in a housing 18 and are connected to the control unit 12 via the common electrical line 16 . The common electrical line 16 here consists of two parallel electrical line strands 16a, 16b, which are each connected to all of the sensors 20. In the 2 six sensors 20 are connected side by side to the common electrical line 16, but more or fewer sensors 20 could also be provided.

In allen hier gezeigten Ausführungsformen sind die Leitungsstränge 16a, 16b durchgehend ausgebildet, und die Sensoren 20 sind z.B. über kurze Zuleitungen an die Leitungsstränge 16a, 16b angeschlossen.In all of the embodiments shown here, the line strands 16a, 16b are designed to be continuous, and the sensors 20 are connected to the line strands 16a, 16b via short feed lines, for example.

Einer der Leitungsstränge 16a, 16b kann beispielsweise als Signalleitung dienen, während der andere eine Erdleitung ist.One of the strands of wire 16a, 16b can serve as a signal line, for example, while the other is a ground line.

In einer Variante, die durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, sind weitere parallel zu den Leitungssträngen 16a, 16b verlaufende elektrische Leitungsstränge 16c, 16d vorgesehen, die ebenfalls Teil der gemeinsamen elektrischen Leitung 16 sind und ebenfalls mit sämtlichen der Sensoren 20 verbunden sind. Mit mehr als zwei Leitungssträngen ist es beispielsweise möglich, eine eigene Leitung zur Anregung durch das Abfragesignal und eine eigene Leitung zum Empfang des Messsignals der Sensoren 20 vorzusehen, was die Auswertung erleichtert. Da jedoch das Platzangebot im Inneren eines Kerntemperaturfühlers begrenzt ist, ist es vorteilhaft, die Zahl der Leitungsstränge möglichst gering zu halten.In one variant, which is indicated by the dashed lines, further electrical cable runs 16c, 16d running parallel to the cable runs 16a, 16b are provided, which are also part of the common electrical line 16 and are also connected to all of the sensors 20. With more than two strands of wire, it is possible, for example, to provide a separate line for excitation by the interrogation signal and a separate line for receiving the measurement signal from the sensors 20, which facilitates the evaluation. However, since the space available inside a core temperature probe is limited, it is advantageous to keep the number of cable strands as small as possible.

Die einzelnen Leitungsstränge 16a, 16b der gemeinsamen elektrischen Leitung 16 sind hier in Form eines Koaxialkabels ausgelegt, wobei der oder die inneren Leitungsstränge als Datenleitung ausgebildet sind und das Abfragebeziehungsweise Messsignal von und zur Steuereinheit 12 leiten und der äußere Leitungsstrang als Erdleitung ausgebildet ist. Der äußere Leitungsstrang kann durch eine Abschirmung des Kabels gebildet sein, im Bereich des Gehäuses 18 ist er in einer bevorzugten Ausführungsform durch die metallische Außenhülle des Temperaturfühlers selbst gebildet.The individual strands of wire 16a, 16b of the common electrical line 16 are designed here in the form of a coaxial cable, with the inner strand or strands being designed as a data line and conducting the query or measurement signal from and to the control unit 12 and the outer strand of wire being designed as a ground line. The outer line strand can be formed by a shielding of the cable, in the area of the housing 18 it is formed in a preferred embodiment by the metal outer shell of the temperature sensor itself.

Jeder der Sensoren 20 weist in diesem Beispiel ein Oberflächenwellenelement (SAW-Element) auf, das eine individuelle, vorbestimmte und unterschiedliche Eigenfrequenz f1 bis f6 besitzt. Durch ein von der Steuereinheit 12 entlang der gemeinsamen elektrischen Leitung 16 ausgegebenes Abfragesignal, das eine bestimmte Frequenz aufweist, wird nur derjenige der Sensoren 20 angeregt, dessen vorbestimmte Frequenz mit der Anregungsfrequenz übereinstimmt. Auf diese Weise ist der Sensor 20 eindeutig identifiziert, und es ist sichergestellt, dass das Messsignal von einem einzigen, genau bekannten Sensor 20 der Gruppe von Sensoren 20 stammt.In this example, each of the sensors 20 has a surface acoustic wave element (SAW element) which has an individual, predetermined and different natural frequency f 1 to f 6 . Only that one of the sensors 20 whose predetermined frequency corresponds to the excitation frequency is excited by an interrogation signal which is output by the control unit 12 along the common electrical line 16 and which has a specific frequency. In this way, the sensor 20 is uniquely identified and it is ensured that the measurement signal comes from a single, precisely known sensor 20 of the group of sensors 20 .

Wird also beispielsweise ein Impuls der Frequenz f3 von der Steuereinheit 12 entlang der gemeinsamen elektrischen Leitung 16 ausgesandt, so wird der in 2 dritte Sensor von links, der die Eigenfrequenz f3 hat, antworten, während von sämtlichen anderen Sensoren 20 kein Antwortsignal zurück zur Steuereinheit 12 kommt.If, for example, a pulse of frequency f 3 is emitted by the control unit 12 along the common electrical line 16, the in 2 third sensor from the left, which has the natural frequency f 3 , respond, while no response signal comes back to the control unit 12 from any of the other sensors 20 .

Gleichzeitig wird vom Sensor 20 der Messwert der zu messenden physikalischen Größe bestimmt. Dieser aktuelle Messwert ist im an die Steuereinheit 12 zurückgemeldeten Messsignal codiert.At the same time, the measured value of the physical variable to be measured is determined by the sensor 20 . This current measured value is encoded in the measured signal reported back to the control unit 12 .

In dieser Ausführungsform ist es möglich, temperaturveränderliche SAW-Elemente zu verwenden, deren Frequenz sich beispielsweise mit der Temperatur leicht verschiebt. Durch das Maß der Frequenzverschiebung im Messsignal gegenüber der Frequenz des Abfragesignals ist die Temperatur des Sensors 20 eindeutig bestimmbar. Das Messsignal kann also beispielsweise die Frequenz f3 + Δf3 aufweisen.In this embodiment, it is possible to use temperature variable SAW elements whose frequency slightly shifts with temperature, for example. The temperature of the sensor 20 can be clearly determined by the degree of the frequency shift in the measurement signal compared to the frequency of the query signal. The measurement signal can therefore have the frequency f 3 +Δf 3 , for example.

Wichtig ist hierbei natürlich, dass die Frequenzverschiebung verglichen mit dem Abstand der vorbestimmten Frequenzen f1 bis f6 der einzelnen Sensoren 20 der Gruppe von Sensoren 20 so gering ist, dass die jeweiligen Sensoren 20 aufgrund ihrer Frequenz eindeutig identifizierbar bleiben.Of course, it is important here that the frequency shift compared to the distance between the predetermined frequencies f 1 to f 6 of the individual sensors 20 of the group of sensors 20 is so small that the respective sensors 20 remain clearly identifiable on the basis of their frequency.

Es ist auch möglich, einen breitbandigen Anregungspuls von der Steuereinheit 12 auszusenden, der sämtliche Frequenzen f1 bis f6 aller Sensoren 20 gleichzeitig enthält, sodass sämtliche Sensoren 20 gleichzeitig angeregt werden. Die Antwort der Sensoren 20, die die Steuereinheit 12 beispielsweise über einen zusätzlichen Leitungsstrang 16c der gemeinsamen elektrischen Leitung 16 empfängt, besteht in einer Mischung der Frequenzen f1 + Δf1 bis f6 + Δf6, da die jeweiligen vorbestimmten Frequenzen aufgrund der temperaturabhängigen Frequenzverschiebung der einzelnen Sensoren 20 um einen geringen Betrag Δf1 bis Δf6 verschoben sind. Indem in der Steuereinheit 12 das empfangene Messsignal in seine Frequenzbestandteile aufgeteilt wird, können die Frequenzunterschiede Δf1 bis Δf6 herausgefiltert werden und darüber die Temperatur jedes der Sensoren 20 bestimmt werden.It is also possible for the control unit 12 to emit a broadband excitation pulse which contains all the frequencies f 1 to f 6 of all the sensors 20 at the same time, so that all the sensors 20 are excited at the same time. The response from the sensors 20, which the control unit 12 receives, for example via an additional line section 16c of the common electrical line 16, consists of a mixture of the frequencies f 1 + Δf1 to f 6 +Δf 6 , since the respective predetermined frequencies due to the temperature-dependent frequency shift of the individual sensors 20 are shifted by a small amount Δf 1 to Δf 6 . In that the received measurement signal is divided into its frequency components in the control unit 12 is, the frequency differences .DELTA.f 1 to .DELTA.f 6 can be filtered out and the temperature of each of the sensors 20 can be determined.

3 zeigt eine Gruppe von Sensoren 20 einer ähnlich aufgebauten Gargerätmesseinheit, wobei auch hier alle Sensoren 20 als SAW-Elemente ausgebildet sind. In diesem Fall ist jedoch nicht die Anregungsfrequenz der einzelnen Sensoren 20 unterschiedlich, sondern der durch die SAW-Elemente generierte Laufzeitunterschied t1 bis t6 unterscheidet sich je nach Sensor 20. Diese Laufzeitunterschiede t1 bis t6 sind vorbekannt und in der Steuereinheit 12 abgelegt, sodass eine eindeutige Zuordnung zwischen einem der Laufzeitunterschiede t1 bis t6 und dem jeweiligen Sensor 20 gegeben ist. 3 shows a group of sensors 20 of a similarly constructed cooking appliance measuring unit, all sensors 20 being designed as SAW elements here as well. In this case, however, it is not the excitation frequency of the individual sensors 20 that differs, rather the transit time difference t 1 to t 6 generated by the SAW elements differs depending on the sensor 20. These transit time differences t 1 to t 6 are previously known and stored in the control unit 12 , so that a clear assignment between one of the transit time differences t 1 to t 6 and the respective sensor 20 is given.

Bei der Anregung der Sensoren 20 durch ein von der Steuereinheit 12 ausgesandtes Abfragesignal benötigen die Signale unterschiedlich lange, entsprechend den Laufzeitunterschieden t1 bis t6, um die SAW-Elemente der Sensoren 20 zu passieren. Entsprechend kommen die Messsignale zeitverzögert an der Steuereinheit 12 an, sodass eindeutig erkannt werden kann, welches Messsignal von welchem der Sensoren 20 stammt.When the sensors 20 are excited by an interrogation signal emitted by the control unit 12, the signals require different lengths of time, corresponding to the transit time differences t 1 to t 6 , in order to pass through the SAW elements of the sensors 20. Accordingly, the measurement signals arrive at the control unit 12 with a time delay, so that it can be clearly identified which measurement signal originates from which of the sensors 20 .

Auch hier wird der Messwert direkt in das Antwortsignal hinein codiert, indem SAW-Elemente mit temperaturbedingt veränderlichen Laufzeiten verwendet werden. Die aufgrund der Temperatur des Sensors entstehende zusätzliche Laufzeitverzögerung Δt1 bis Δt6 kann mit den bekannten Laufzeitunterschieden t1 bis t6 aus dem empfangenen Messsignal herausgerechnet werden und als Maß für die Temperaturen der einzelnen Sensoren 20 herangezogen werden. Auch hier gilt, dass die temperaturbedingten Laufzeitunterschiede Δt1 bis Δt6 deutlich kleiner sind als die zur Identifikation verwendeten Laufzeitunterschiede t1 bis t6, sodass stets getrennte Signale von den einzelnen Sensoren 20 in der Steuereinheit 12 empfangen werden können.Here, too, the measured value is encoded directly into the response signal by using SAW elements with propagation times that vary with temperature. The additional propagation delay Δt 1 to Δt 6 resulting from the temperature of the sensor can be calculated from the received measurement signal using the known propagation time differences t 1 to t 6 and used as a measure for the temperatures of the individual sensors 20 . It also applies here that the temperature-related runtime differences Δt 1 to Δt 6 are significantly smaller than the runtime differences t 1 to t 6 used for identification, so that separate signals can always be received from the individual sensors 20 in the control unit 12 .

4 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Gruppe von Sensoren 20 einer erfindungsgemäßen Gargerätmesseinheit, die wiederum parallel mit einer gemeinsamen elektrischen Leitung 16, die hier wieder aus zwei parallelen elektrischen Leitungssträngen 16a, 16b besteht, verbunden sind. 4 shows a further embodiment with a group of sensors 20 of a cooking device measuring unit according to the invention, which in turn are connected in parallel to a common electrical line 16, which here again consists of two parallel electrical line strands 16a, 16b.

In diesem Fall besteht jeder der Sensoren 20 aus zwei passiven Bauelementen. Ein erstes passives Bauelement 22 dient der Erzeugung eines temperaturabhängigen Signals. Ein zweites passives Bauelement 24 dient der Identifikation des spezifischen Sensors 20.In this case, each of the sensors 20 consists of two passive components. A first passive component 22 is used to generate a temperature-dependent signal. A second passive component 24 is used to identify the specific sensor 20.

Das erste passive elektrische Bauelement 22 ist hier ein temperaturabhängiger Widerstand.The first passive electrical component 22 is a temperature-dependent resistor here.

Im gezeigten Beispiel ist das zweite passive Bauelement 24 als Frequenzfilter, insbesondere als Bandpassfilter, ausgebildet, der jeweils eine spezifische Frequenz f1 bis f6 zum ersten passiven Bauelement 22 durchlässt.In the example shown, the second passive component 24 is embodied as a frequency filter, in particular as a bandpass filter, which in each case lets through a specific frequency f 1 to f 6 to the first passive component 22 .

Wie in der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels erläutert, erfolgt die Abfrage durch ein Abfragesignal einer bestimmten Frequenz beziehungsweise durch einen Puls, der die spezifische Frequenz enthält, und das Messignal hat die Grundfrequenz f1 bis f6 des jeweiligen Sensors 20. Das temperaturempfindliche erste passive elektrische Bauteil 22 verändert das Signal, beispielsweise durch eine Verschiebung der Frequenz oder durch eine Modulation der Amplitude des Messsignals, wobei aus dieser Veränderung in der Steuereinheit 12 der aktuelle Messwert des jeweiligen Sensors 20 errechnet werden kann.As explained in the description of the first exemplary embodiment, the interrogation is carried out by an interrogation signal of a specific frequency or by a pulse that contains the specific frequency, and the measurement signal has the fundamental frequency f 1 to f 6 of the respective sensor 20. The temperature-sensitive first passive electrical Component 22 changes the signal, for example by shifting the frequency or by modulating the amplitude of the measurement signal, with the current measured value of the respective sensor 20 being able to be calculated from this change in the control unit 12 .

5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem die einzelnen Sensoren 20, die mit den einzelnen Leitungssträngen 16a, 16b der gemeinsamen elektrischen Leitung 16 verbunden sind, jeweils als Parallel-Schwingkreis ausgebildet sind. Jeder der Schwingkreise weist eine eigene Eigenfrequenz f1 bis f3 auf, die jeweils eindeutig und unterschiedlich ist. In diesem Beispiel sind aus Platzgründen nur drei Sensoren 20 dargestellt, auch hier könnten weniger oder mehr Sensoren 20 vorgesehen sein. 5 shows a fourth exemplary embodiment, in which the individual sensors 20, which are connected to the individual strands of wire 16a, 16b of the common electrical line 16, are each designed as a parallel resonant circuit. Each of the resonant circuits has its own natural frequency f 1 to f 3 which is unique and different in each case. For reasons of space, only three sensors 20 are shown in this example; fewer or more sensors 20 could also be provided here.

Teil jedes der Schwingkreise ist neben einer Induktivität und einer Kapazität ein temperaturveränderlicher Widerstand, der die Eigenfrequenz f1 bis f3 des jeweiligen Schwingkreises des jeweiligen Sensors 20 verändert. Bei Anregung mit der spezifischen Frequenz f1 bis f3, entweder einzeln oder in einem Breitbandpuls wie oben beschrieben, enthält das Antwortsignal eine Frequenzverschiebung, die in der Steuereinheit 12 detektiert werden kann und zur Anzeige eines entsprechenden Temperatursignals der jeweiligen Sensoren 20 herangezogen werden kann.In addition to an inductance and a capacitance, part of each of the oscillating circuits is a temperature-variable resistor, which changes the natural frequency f 1 to f 3 of the respective oscillating circuit of the respective sensor 20 . When excited with the specific frequency f 1 to f 3 , either individually or in a broadband pulse as described above, the response signal contains a frequency shift that can be detected in the control unit 12 and used to display a corresponding temperature signal from the respective sensors 20 .

Natürlich kann anstelle des oder zusätzlich zum temperaturabhängigen Widerstand auch eine temperaturabhängige Kapazität und/oder Induktivität verwendet werden. Dies bietet sich beispielsweise bei der Verwendung von Reihen-Schwingkreisen wie in 6 dargestellt an.Of course, instead of or in addition to the temperature-dependent resistance, a temperature-dependent capacitance and/or inductance can also be used. This is useful, for example, when using series resonant circuits as in 6 shown on.

Auch die Güte der Resonanz des jeweiligen angeregten Schwingkreises ist bei der Verwendung von temperaturbedingt veränderlichen Kapazitäten, Induktivitäten und/oder Widerständen temperaturabhängig. Durch ein Abfragesignal mit einem geeigneten Frequenzverlauf lässt sich die Güte des Resonanzpeaks des jeweiligen Schwingkreises und damit die aktuelle Temperatur des durch diesen gebildeten Sensors 20 ermitteln.The quality of the resonance of the respective excited oscillating circuit is also temperature-dependent when using temperature-dependent variable capacitances, inductances and/or resistors. The quality of the resonance peak of the respective oscillating circuit and thus the current temperature of the sensor 20 formed by this can be determined by means of a query signal with a suitable frequency profile.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform erfolgt die Abfrage nach Art der bekannten Zeitbereichsreflektometrie (auch Kabelradar genannt). Die gemeinsame elektrische Leitung ist als Wellenleiter ausgebildet, und das Abfragesignal wird in Form einer geeigneten elektromagnetischen Welle, vorzugsweise in Form eines Hochfrequenzpulses, in die gemeinsame elektrische Leitung gesandt.In a further embodiment, which is not shown, the interrogation takes place in the manner of the known time domain reflectometry (also called cable radar). The common electrical line is formed as a waveguide and the interrogation signal is sent into the common electrical line in the form of a suitable electromagnetic wave, preferably in the form of a radio frequency pulse.

Die Sensoren sind so ausgebildet, dass sie jeweils einen Teil einer durch die gemeinsame elektrische Leitung verlaufenden elektromagnetischen Welle reflektieren. Jeder der Sensoren verursacht einen Impedanzsprung, sodass ein Reflektionssignal erzeugt wird. Die Laufzeitunterschiede Δt der Reflektionen zusammen mit den bekannten Positionen der Sensoren, die entlang der gemeinsamen elektrischen Leitung an vorbestimmten, bekannten Längenpositionen Δl angeordnet sind, erlaubt eine eindeutige Zuordnung eines Reflektionssignals zu einem Sensor.The sensors are designed in such a way that they each reflect part of an electromagnetic wave running through the common electrical line. Each of the sensors causes an impedance jump, so that a reflection signal is generated. The transit time differences .DELTA.t of the reflections together with the known positions of the sensors, which are arranged at predetermined, known length positions .DELTA.1 along the common electrical line, allows a reflection signal to be unambiguously assigned to a sensor.

Der Sensor ist auch hier so ausgelegt, dass er ein passives temperaturempfindliches Bauteil aufweist, das das Reflektionssignal eindeutig beeinflusst, sodass aus dem Eingangszeitpunkt des Reflektionssignals sowie z.B. dessen Amplitude eindeutig auf den jeweiligen Sensor und dessen derzeitige Temperatur geschlossen werden kann.Here, too, the sensor is designed in such a way that it has a passive, temperature-sensitive component that clearly influences the reflection signal, so that the time at which the reflection signal was received and, for example, its amplitude, can be used to unequivocally draw conclusions about the respective sensor and its current temperature.

Sämtliche Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen können im Ermessen des Fachmanns frei miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden, dies gilt insbesondere für die Anzahl der verwendeten Leitungsstränge.All features of the described embodiments can be freely combined with one another or exchanged for one another at the discretion of the person skilled in the art; this applies in particular to the number of cable strands used.

Claims (13)

Gargerätmesseinheit mit mehreren Sensoren (20), die über wenigstens eine gemeinsame elektrische Leitung (16) mit einer Steuereinheit (12) eines Gargeräts (14) verbindbar und die jeweils elektrisch an die gemeinsame elektrische Leitung (16) angeschlossen sind, zum Messen einer physikalischen Größe im Gargerät (14), wobei jeder Sensor (20) jeweils wenigstens ein passives elektrisches Bauteil aufweist, das auf von der Steuereinheit (12) ausgesandte Abfragesignale Messsignale abgibt und das passive elektrische Bauteil individualisiert und so ausgelegt ist, dass durch die von der Steuereinheit (12) ausgesandten Abfragesignale die Identität jedes Sensors (20) feststellbar ist und wobei wenigstens einer der Sensoren (20) ein SAW-Element aufweist.Cooking appliance measuring unit with a plurality of sensors (20), which can be connected to a control unit (12) of a cooking appliance (14) via at least one common electrical line (16) and which are each electrically connected to the common electrical line (16), for measuring a physical variable in the cooking device (14), each sensor (20) having at least one passive electrical component which emits measurement signals in response to query signals emitted by the control unit (12) and the passive electrical component is individualized and designed in such a way that the identity of each sensor (20) can be determined by the interrogation signals emitted by the control unit (12), and at least one of the sensors (20) has a SAW element. Gargerätmesseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sensor (20) wenigstens ein passives elektrisches Bauteil aufweist, das einen Messwert liefert, der in das an die Steuereinheit (12) zurückgegebene Messsignal einfließt.Cooking appliance measurement unit claim 1 , characterized in that each sensor (20) has at least one passive electrical component which supplies a measured value which is incorporated into the measurement signal returned to the control unit (12). Gargerätmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (20) in einem einzigen Temperaturfühler, insbesondere einem Kerntemperaturfühler, aufgenommen sind.Cooking appliance measuring unit according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors (20) are accommodated in a single temperature sensor, in particular a core temperature sensor. Gargerätmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame elektrische Leitung (16) wenigstens zwei parallele Leitungsstränge (16a-16d) aufweist.Cooking appliance measuring unit according to one of the preceding claims, characterized in that the common electrical line (16) has at least two parallel strands of line (16a-16d). Gargerätmesseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Leitungsstränge (16a-16d) Teil eines Koaxialkabels ist, insbesondere eine geerdete äußere Leitung.Cooking appliance measurement unit claim 4 , characterized in that one of the line strands (16a-16d) is part of a coaxial cable, in particular a grounded outer line. Gargerätmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Sensoren (20) eine unterschiedliche vorbestimmte Frequenz (f) zugeordnet ist und der Sensor (20) über diese Frequenz (f) eindeutig identifizierbar ist.Cooking appliance measuring unit according to one of the preceding claims, characterized in that each of the sensors (20) is assigned a different predetermined frequency (f) and the sensor (20) can be clearly identified via this frequency (f). Gargerätmesseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) so ausgelegt ist, dass die zugeordnete Frequenz (f) und/oder, wenn die zugeordnete Frequenz (f) einer Resonanzfrequenz eines Schwingkreises im Sensor (20) entspricht, ein Gütefaktor des Schwingkreises durch die vom Sensor (20) zu messende physikalische Größe verändert wird.Cooking appliance measurement unit claim 6 , characterized in that the sensor (20) is designed in such a way that the assigned frequency (f) and/or, if the assigned frequency (f) corresponds to a resonant frequency of an oscillating circuit in the sensor (20), a quality factor of the oscillating circuit by the Sensor (20) to be measured physical variable is changed. Gargerätmesseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Sensoren (20) eine unterschiedliche vorbestimmte Signal-Laufzeitverzögerung (t) zugeordnet ist und der Sensor (20) über diese Signal-Laufzeitverzögerung (t) eindeutig identifizierbar ist.Cooking device measuring unit according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that each of the sensors (20) is assigned a different predetermined signal propagation time delay (t) and the sensor (20) via this signal propagation time delay (t) is clearly identifiable. Gargerätmesseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) so ausgelegt ist, dass die vorbestimmte zugeordnete Signal-Laufzeitverzögerung (t) durch die vom Sensor (20) zu messende physikalische Größe verändert wird.Cooking appliance measurement unit claim 8 , characterized in that the sensor (20) is designed in such a way that the predetermined associated signal propagation time delay (t) is changed by the physical quantity to be measured by the sensor (20). Gargerätmesseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (20) so ausgelegt sind, dass jeder der Sensoren (20) für eine durch die gemeinsame elektrische Leitung (16) verlaufende elektromagnetische Welle einen vorbestimmten Impedanzsprung verursacht und die so erzeugten Reflektionssignale zur Identifikation der einzelnen Sensoren (20) verwendet werden.Cooking device measuring unit according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the sensors (20) are designed in such a way that each of the sensors (20) causes a predetermined impedance jump for an electromagnetic wave running through the common electrical line (16) and the reflection signals generated in this way are used to identify the individual sensors (20 ) be used. Gargerätmesseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) so ausgelegt ist, dass die Intensität des durch den vorbestimmten zugeordneten Impedanzsprung erzeugten Reflektionssignals durch die vom Sensor (20) zu messende physikalische Größe beeinflusst wird.Cooking appliance measurement unit claim 10 , characterized in that the sensor (20) is designed in such a way that the intensity of the reflection signal generated by the predetermined associated jump in impedance is influenced by the physical quantity to be measured by the sensor (20). Gargerätmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Sensoren (20) einen in den Sensor (20) integrierten Schwingkreis aufweist.Cooking appliance measuring unit according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sensors (20) has an oscillating circuit integrated into the sensor (20). Verfahren zur Ermittlung einer physikalischen Messgröße durch mehrere Sensoren (20) in einer Gargerätmesseinheit (10), wobei die Sensoren (20) alle an wenigstens eine gemeinsame elektrische Leitung (16) angeschlossen sind und eine ebenfalls an die gemeinsame elektrische Leitung (16) angeschlossene Steuereinheit (12) ein Abfragesignal entlang der gemeinsamen elektrischen Leitung (16) sendet, das wenigstens ein passives elektrisches Bauteil wenigstens eines Sensors (20) anregt, sodass ein Messsignal erzeugt wird, das den Sensor (20) identifiziert und den vom jeweiligen Sensor (20) ermittelten Messwert enthält und das von der Steuereinheit (12) empfangen und ausgewertet wird, wobei die Steuereinheit (12) zum Auslesen eines Sensors (20) gezielt einen Puls einer vorbestimmten Frequenz (f) oder zum Auslesen aller Sensoren (20) gleichzeitig einen Puls mit vielen vorbestimmten Frequenzen entlang der gemeinsamen elektrischen Leitung (16) sendet.Method for determining a physical measured variable using a number of sensors (20) in a cooking device measuring unit (10), wherein the sensors (20) are all connected to at least one common electrical line (16) and a control unit (12) which is also connected to the common electrical line (16) sends an interrogation signal along the common electrical line (16), which excites at least one passive electrical component of at least one sensor (20), so that a measurement signal is generated which identifies the sensor (20) and contains the measured value determined by the respective sensor (20) and which is received and evaluated by the control unit (12), the control unit (12) for reading out a sensor (20) sends a pulse with a predetermined frequency (f) in a targeted manner or, for reading out all the sensors (20), sends a pulse with many predetermined frequencies along the common electrical line (16) at the same time.
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