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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Einflusses von Mikrowellen auf einen Messwert eines Temperatursensors eines Kerntemperaturfühlers eines Gargeräts, ein Gargerät sowie einen Kerntemperaturfühler.
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Zur bestmöglichen Zubereitung von Lebensmitteln in einem Gargerät ist es häufig notwendig, die Temperatur im Inneren eines Garguts zu kontrollieren. Hierzu kommen in der Regel Kerntemperaturfühler zum Einsatz, die in das Gargut eingesteckt werden. In einem solchen Kerntemperaturfühler sind Temperatursensoren angeordnet, die die Temperatur im Inneren des Garguts ermitteln und die die aufgezeichneten Messwerte über eine Verbindung zu einer Auswerteeinheit des Gargeräts übertragen.
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Moderne Profi-Gargeräte, wie sie beispielsweise in Restaurants, Kantinen oder der Großgastronomie verwendet werden, können zudem einen Mikrowellengenerator aufweisen, um den Garprozess zu unterstützen oder zu kontrollieren.
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Jedoch ist die gleichzeitige Verwendung eines Kerntemperaturfühlers und eines Mikrowellengenerators problematisch. Das elektrische Feld des Mikrowellenfeldes wird über den aus dem Gargut herausstehenden Teil des Kerntemperaturfühlers sowie über die Zuleitung wie durch eine Antenne aufgenommen und zu den Temperatursensoren geleitet. Hierdurch wärmt sich der Kerntemperaturfühler stark auf, sodass eine Überhitzung des Garguts und Beschädigungen an den Temperatursensoren auftreten können. Zudem kann durch starke Erhitzung des Kerntemperaturfühlers ein falscher Messwert an die Auswerteeinheit übermittelt werden, der das Steuern des Garprozesses negativ beeinflussen kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren oder eine Vorrichtungen bereitzustellen, um Beschädigungen am Kerntemperaturfühler zu verhindern und eine Beeinträchtigung des Garprozesses aufgrund fehlerhafter Messungen zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erkennen eines Einflusses von Mikrowellenauf einen Messwert eines Temperatursensors eines Kerntemperaturfühlers eines Gargeräts, mit den folgenden Schritten:
- – es wird der Messwert des Temperatursensors aufgezeichnet,
- – es wird in mindestens einem Analyseintervall, das in einem vorbestimmten Verhältnis zu einer Einschaltzeit und/oder einer Ausschaltzeit eines Mikrowellengenerators steht, die Steigung des Verlaufs des aufgezeichneten Messwerts bestimmt,
- – es wird bestimmt, ob die Steigung oberhalb oder unterhalb einer vordefinierten Schwelle liegt, und
- – es wird das Über- oder Unterschreiten der Schwelle dahingehend interpretiert, dass der entsprechende Temperatursensor sich nicht in einem zu garenden Gargut befindet und/oder der Kerntemperaturfühler nicht korrekt in das Gargut oder in einer für diesen vorgesehenen Aufnahme gesteckt ist.
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„In einem vorbestimmen Verhältnis zur Einschaltzeit und/oder einer Ausschaltzeit“ bedeutet dabei, dass das Analyseintervall, also die zur Ermittlung der Steigung herangezogenen Messwerte, so gewählt ist, dass sie in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand zur Funktion des Mikrowellengenerators stehen. Beispielsweise kann das Analyseintervall immer wenige Sekunden nach Einschalten des Mikrowellengenerator beginnen und mit Ausschalten des Mikrowellengenerators enden. Auch kann das Analyseintervall mit Ausschalten des Mikrowellengenerators beginnen und eine vorbestimmte Dauer haben.
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Aufgrund des Abgleichs der Steigung mit einem Sollwert ist es möglich, Unregelmäßigkeiten im Temperaturverlauf zu erkennen, die auf direkten Wechselwirkungen mit Mikrowellen beruhen und somit auf einen fehlerhaft platzierten Temperatursensor hindeuten. Ist ein falsch platzierter Temperatursensor erkannt worden, können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um Beschädigungen am Temperatursensor oder eine Beeinträchtigung des Garprozesses zu verhindern.
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Vorzugsweise ist der Mikrowellengenerator zumindest während eines Teils des Analyseintervalls eingeschaltet, sodass die Wirkung der Mikrowellenstrahlung auf den Temperaturverlauf des Kerntemperaturfühlers direkt festgehalten werden kann.
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Beispielsweise wird der Garprozess angehalten oder abgebrochen und/oder es wird ein Warnsignal, insbesondere ein Warnton oder eine Warnmeldung, ausgegeben, wenn das Über- oder Unterschreiten der Schwelle dahingehend interpretiert wird, dass der entsprechende Temperatursensor sich nicht in dem zu garenden Gargut oder der Kerntemperaturfühler sich nicht korrekt in der für diesen vorgesehenen Aufnahme befindet. Diese Maßnahmen verhindern eine Beschädigung des Kerntemperaturfühlers oder eine Beeinträchtigung des Garprozesses entweder direkt oder sie veranlassen den Benutzer des Gargeräts, entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird mithilfe einer Restzeitvorhersage bestimmt, ob die Steigung oberhalb oder unterhalb einer vordefinierten Schwelle liegt, wodurch das Analysieren der Steigung stark vereinfacht wird, da auf bereits bestimmte Parameter zurückgegriffen wird.
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In einer Ausführungsvariante wird das Überschreiten der Schwelle dahingehend interpretiert, dass der entsprechende Temperatursensor sich nicht in dem zu garenden Gargut oder der Kerntemperaturfühler sich nicht korrekt in der für diesen vorgesehenen Aufnahme befindet, wenn die Steigung aus Messwerten bestimmt wurde, die aufgezeichnet worden sind, während der Mikrowellengenerator eingeschaltet war. Auf diese Weise kann erkannt werden, dass der Temperatursensor direkt durch das Mikrowellenfeld erwärmt wird und dadurch Messwerte aufgezeichnet werden, die nicht der tatsächlichen Temperatur des Garguts entsprechen. Somit können Verfälschungen des Garprozesses zeitnah erkannt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Unterschreiten der Schwelle dahingehend interpretiert, dass der entsprechende Temperatursensor sich nicht in dem zu garenden Gargut oder der Kerntemperaturfühler sich nicht korrekt in der für diesen vorgesehenen Aufnahme befindet, wenn die Steigung aus Messwerten bestimmt wurde, die aufgezeichnet worden sind, nachdem der Mikrowellengenerator ausgeschaltet wurde. Dies ermöglicht es, sicher zu erkennen, ob der Temperatursensor direkt durch das Mikrowellenfeld erwärmt wurde. In diesem Falle liegt die Temperatur des Temperatursensors oberhalb der der Garraumatmosphäre, sodass diese den Temperatursensor nach Abschalten des Mikrowellengenerators kühlt. Jedoch sind starke Temperaturabfälle in Garprozessen ungewöhnlich, sodass in diesem Fall davon ausgegangen werden kann, dass die aufgezeichneten Messwerte nicht der tatsächlichen Temperatur des Garguts entsprechen.
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Beispielsweise kann die vordefinierte Schwelle an die Leistung angepasst werden, mit der der Mikrowellengenerator Mikrowellen abstrahlt, wodurch Einflüsse von Mikrowellen auch bei geringen Leistungen des Mikrowellengenerators erkannt werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform wird vor Beginn eines Garprozesses der Mikrowellengenerator kurzzeitig eingeschaltet und die Messwerte des Temperatursensors aufgezeichnet und ausgewertet, wodurch es möglich wird, bereits vor Beginn des Garprozesses einen fehlerhaft platzierten Kerntemperaturfühler zu erkennen.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Gargerät mit einem Garraum, einem Mikrowellengenerator und einer Aufnahme für einen Kerntemperaturfühler, die im Garraum angeordnet ist, wobei die Aufnahme eine Einstecköffnung für den Kerntemperaturfühler aufweist und im Bereich der Einstecköffnung ein HF-Kurzschluss vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine sichere Ablageposition für den Kerntemperaturfühler geschaffen, in der der Kerntemperaturfühler vor Mikrowellenstrahlung hinreichend geschützt ist.
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Vorzugsweise weist die Aufnahme einen hohlzylinderförmigen Körper mit zwei Enden auf, wobei die Einstecköffnung an einem Ende des hohlzylinderförmigen Körpers vorgesehen ist und das andere Ende verschlossen ist. Auf diese Weise ist ein Schutz des Kerntemperaturfühlers gewährleistet.
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Vorzugsweise stellt der Körper einen Wellenleiter der Länge λ/2 oder ein Vielfaches davon dar, sodass an der Einstecköffnung für den Kerntemperaturfühler ein HF-Kurzschluss entsteht. Dabei bezeichnet λ die Wellenlänge der vom Mikrowellengenerator abgestrahlten Mikrowellen.
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Die Aufgabe wird auch durch einen Kerntemperaturfühler für ein Gargerät gelöst, mit wenigstens einem Temperatursensor und einer Verbindung, insbesondere einem Kabel, zu einer Auswerteeinheit, wobei eine Mikrowellenfalle, insbesondere eine λ/4-Falle zwischen dem Temperatursensor und der Verbindung angeordnet ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass durch den aus dem Gargut herausragenden Teil des Kerntemperaturfühlers oder das Kabel Mikrowellen zu den Bereichen des Kerntemperaturfühlers gelangen, die sich innerhalb des Garguts befinden.
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Die Verbindung kann jedoch auch drahtlos ausgeführt sein. In diesem Falle besteht die Gefahr, dass Mikrowellenstrahlung in die Antenne des Kerntemperaturfühlers einkoppelt.
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Vorzugsweise weist der Kerntemperaturfühler einen Griffbereich und einen Einsteckbereich auf, wobei der Temperatursensor im Einsteckbereich angeordnet ist und sich wenigstens eine elektrische Leitung durch den Griffbereich zur Verbindung erstreckt und die Mikrowellenfalle derart im Griffbereich angeordnet ist, dass sie in und/oder an der Leitung propagierende elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich am Erreichen des Einsteckbereiches hindern kann. Der Einsteckbereich wird bei der Benutzung des Kerntemperaturfühlers zumindest nahezu vollständig in das Gargut eingeführt, sodass eine Anordnung der Mikrowellenfalle im Griffbereich den beabsichtigten Schutz für die Temperatursensoren gewährleistet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind im Griffbereich zwei Mikrowellenfallen angeordnet, die eine gegeneinander leicht verschobenen oder versetzte Resonanzfrequenz haben. Auf diese Weise ergibt sich eine breitbandigere Wirkung, eine geringere Fehleranfälligkeit und eine bessere Eignung für Gargeräte, die mit Mikrowellenstrahlung unterschiedlicher Frequenzen arbeiten.
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Beispielsweise verläuft die Leitung zumindest im Bereich des Griffbereiches in einer elektrisch leitenden Hülle, an der die Mikrowellenfalle angeordnet ist, wobei die Leitung und die Hülle gegeneinander isoliert sind. Hierdurch ist eine einfache Ausgestaltung der Mikrowellenfalle möglich.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Mikrowellenfalle als eine Lambda/4-Falle ausgebildet, sodass eine bewährte Methode zur Reflektion von Mikrowellenstrahlen zum Einsatz kommt.
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Vorzugsweise weist die Mikrowellenfalle einen elektrisch leitenden, insbesondere kreiszylindrischen Fallenabschnitt auf, der die Hülle umgibt, wobei der Fallenabschnitt an seiner von der Verbindung abgewandten Seite mit der Hülle kontaktiert, insbesondere bis zur Hülle verschlossen ist. Hierdurch wird auf einfache Weise eine Mikrowellenfalle bereitgestellt.
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Im Bereich der Mikrowellenfalle kann zwischen der Hülle und dem Fallenabschnitt ein Dielektrikum, insbesondere eine Keramik, vorgesehen sein, sodass die geometrische Länge des Fallenabschnitts bei gleichbleibender elektrischer Länge verringert werden kann.
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Vorzugsweise weist der Fallenabschnitt eine geometrische Länge auf, die der elektrischen Länge von in etwa einem Viertel der Wellenlänge der im Gargerät verwendeten elektromagnetischen Strahlung entspricht, sodass die Mikrowellenfalle auf die im Gargerät verwendete Strahlung abgestimmt ist. Dabei wird die elektrische Länge durch ein eventuell vorhandenes Dielektrikum zwischen dem Fallenabschnitt und der Hülle beeinflusst.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Hülle als Rohr ausgeführt, sodass die Hülle einen stabilen Kanal für die Leitung bereitstellt.
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Die Hülle kann jedoch auch als Drahtgeflecht ausgeführt sein.
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Beispielsweise erstreckt sich die Hülle bis in den Einsteckbereich, und der Temperatursensor ist in der Hülle angeordnet, wodurch die Herstellung des Kerntemperaturfühlers erheblich vereinfacht wird.
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In einer Ausführungsvariante weist der Griffbereich einen Griff auf, der die Mikrowellenfalle umgibt, sodass die Mikrowellenfalle nicht ohne Weiteres vom Benutzer des Kerntemperaturfühlers wahrgenommen wird.
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Der Griff kann aus einem Kunststoff, beispielsweise aus PEEK, hergestellt sein, wodurch er besonders hitzebeständig wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Verbindung ohne Schirmung ausgeführt sein, wodurch die Kosten zur Herstellung der Verbindung reduziert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 schematisch im Schnitt ein erfindungsgemäßes Gargerät mit einem erfindungsgemäßen Kerntemperaturfühler,
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2 eine schematische Schnittansicht einer Aufnahme für einen Kerntemperaturfühler,
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3 schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kerntemperaturfühlers im Schnitt,
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4 einen beispielhaften, aufgezeichneten Temperaturverlauf während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
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5 schematisch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kerntemperaturfühlers im Schnitt.
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1 zeigt schematisch im Schnitt durch ein Gargerät 10, das einen Garraum 12 aufweist. Zudem sind im Gargerät 10 eine Heizvorrichtung 14 und ein Mikrowellengenerator 16 angeordnet, die mit einer Steuereinheit 20 verbunden sind und von dieser gesteuert werden.
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Der Mikrowellengenerator 16 ist dazu ausgebildet, Mikrowellen mit einer Wellenlänge λ (oder über ein Frequenzband um die Wellenlänge λ) zu erzeugen und in den Garraum 12 zu leiten
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Im Garraum 12 ist ein Kerntemperaturfühler 22 vorgesehen, der mit der Steuereinheit 20, hier mittels eines Kabels, in Verbindung 24 steht. In der gezeigten Situation ist der Kerntemperaturfühler 22 bereits in das zu garende Gargut 26 eingesteckt. Das Gargut 26 befindet sich dabei auf einem Gargutträger in einem von mehreren Einschüben im Garraum 12.
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Außerdem ist im Garraum 12 eine Aufnahme 28 für den Kerntemperaturfühler 22 vorgesehen. Die Aufnahme 28 kann beispielsweise an einer Garraumwand oder einem Einhängegestell befestigt sein.
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Die Aufnahme 28 ist in 2 vergrößert dargestellt. Sie weist einen im Wesentlichen zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Körper 30 auf, der an einer seiner Endflächen eine Einstecköffnung 32 hat. Das andere Ende des Körpers 30 ist verschlossen.
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Der Körper 30 besteht dabei aus einem leitenden Material, insbesondere Metall oder Stahl, und kann als vollständig geschlossener Zylinder oder als Drahtgeflecht realisiert sein
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Die Länge L zwischen der Einstecköffnung 32 auf der einen und dem Abschluss des Körpers 30 auf der anderen Seite ist derart gewählt, dass der Körper 30 einen Wellenleiter darstellt, der der Länge der Hälfte der Wellenlänge λ der vom Mikrowellengenerator 16 erzeugten Mikrowellen oder einem Vielfachen davon entspricht. Auf diese Weise wird an der Einstecköffnung 32 ein HF-Kurzschluss erzeugt, an dem Mikrowellen reflektiert werden.
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Eine erste Ausführungsform des Kerntemperaturfühler 22 ist in 3 im Schnitt dargestellt.
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Der Kerntemperaturfühler 22 wird verwendet, um die Temperatur im Inneren eines zu garenden Garguts 26 während des Garvorgangs in einem Gargerät 10 zu kontrollieren.
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Der Kerntemperaturfühler 22 weist zwei Bereiche auf, die in der Zeichnung durch die gestrichelte Linie voneinander getrennt sind. Der Bereich rechts von der gestrichelten Linie ist als Einsteckbereich 36 vorgesehen, der sich dadurch auszeichnet, dass er während des Garvorgangs vollständig im Gargut 26 eingesteckt ist. Im Einsteckbereich 36 ist wenigstens ein Temperatursensor 38 vorgesehen.
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In den gezeigten Ausführungsformen werden drei Temperatursensoren 38 verwendet. Denkbar ist selbstverständlich auch jede andere Zahl an Temperatursensoren 38.
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Der Bereich des Kerntemperaturfühlers 22 links der gestrichelten Linie in ein Griffbereich 40, der während des Betriebs des Gargeräts 10 aus dem zu garenden Gargut 26 beziehungsweise der Aufnahme 28 herausragt.
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Der Griffbereich 40 weist an seiner dem Einsteckbereich 36 abgewandten Seite die Verbindung 24 auf, die mit einer Steuereinheit 20 des Gargerätes 10 verbunden werden kann.
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Von der Verbindung 24 erstreckt sich durch den Griffbereich 40 eine elektrische Leitung 41 bis zu den Temperatursensoren 38.
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Die Verbindung 24 ist in den gezeigten Ausführungsformen ein Kabel, das beispielsweise auch ohne eine Schirmung gegenüber elektromagnetischer Strahlung ausgeführt sein kann.
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Denkbar ist jedoch auch, dass die Verbindung 24 eine drahtlose Verbindung ist und am Griffbereich 40 lediglich eine Antenne vorgesehen ist.
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Die Leitung 41 wird von einer Hülle 42 umgeben, welche in den gezeigten Ausführungsformen als Metallrohr ausgeführt ist. Dabei ist die Leitung 41 gegenüber der Hülle 42 isoliert. Die Leitung 41 kann durchaus mehradrig ausgeführt sein.
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Die Hülle 42 erstreckt sich von der Verbindung 24 durch den Griffbereich 40 in den Einsteckbereich 36.
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Im Einsteckbereich 36 sind die Temperatursensoren 38 in der Hülle 42 angeordnet. Auf diese Weise stellt die Hülle 42 ein Gehäuse für die zur Messung notwendigen Komponenten dar und kann als stabförmiger Grundkörper 43 des Kerntemperaturfühlers angesehen werden.
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An dem im Griffbereich 40 liegenden Ende des Grundkörpers 43 ist folglich die Verbindung 24 des Kerntemperaturfühlers 22 mit der Steuereinheit 20 vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform wird die Verbindung 24 durch ein Kabel realisiert. Denkbar ist jedoch auch eine drahtlose Verbindung.
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Ein Teil der Hülle 42 entlang der Längserstreckung der Hülle 42 im Griffbereich 40 ist von einem Fallenabschnitt 44 umgeben, der aus einem leitenden Material, beispielsweise Metall, hergestellt ist.
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Der Fallenabschnitt 44 umgibt die Hülle 42 in Umfangsrichtung gesehen vollständig.
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Der Fallenabschnitt 44 ist als hohler Kreiszylinder ausgebildet, wobei die Achse des Kreiszylinders mit der Längsachse der Hülle 42 parallel verläuft, insbesondere übereinstimmt.
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Der Fallenabschnitt 44 ist zur Verbindung 24 hin geöffnet.
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An seiner der Verbindung 24 abgewandten Seite weist der Fallenabschnitt 44 eine leitende Stirnwand 46 auf, die den Fallenabschnitt 44 bis zur Hülle 42 verschließt. Auf diese Weise ist der Fallenabschnitt 44 mit der Hülle 42 kontaktiert bzw. der Fallenabschnitt 44 an der Hülle 42 ausgebildet.
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Die Stirnwand 46 kann einstückig mit dem Fallenabschnitt 44 ausgebildet sein, und es ist nicht notwendig, dass die Stirnwand 46 in die Hülle 42 in radialer Richtung in Bezug auf die Längsachse der Hülle 42 hineinragt.
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In der ersten Ausführungsform sind die Hülle 42, der Fallenabschnitt 44 und die Stirnwand 46 einstückig ausgeführt.
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Zwischen dem Fallenabschnitt 44 und der Hülle 42 ist in radialer Richtung gesehen ein Dielektrikum 48 vorgesehen, welches insbesondere eine Keramik sein kann. Das Dielektrikum 48 füllt vorzugsweise den gesamten Zwischenraum zwischen Hülle 42 und Fallenabschnitt 44 aus.
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Die geometrische Länge LF des Fallenabschnittes 44 entlang seiner Längsachse ist abhängig von der Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung, die im Gargerät verwendet wird. Die Länge LF ist derart gewählt, dass die elektrische Länge des Fallenabschnittes 44 entlang seiner Längsachse in etwa einem Viertel der Wellenlänge der im Gargerät verwendeten elektromagnetischen Strahlung entspricht.
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Die elektrische Länge wird dabei durch das im Fallenabschnitt 44 vorhandene Material, in der ersten Ausführungsform also vom Dielektrikum 48, beeinflusst.
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Der Fallenabschnitt 44, das Dielektrikum 48 und die Hülle 42 im Bereich des Fallenabschnittes 44 bilden zusammen eine Mikrowellenfalle 45, die als Lambda/4-Falle ausgeführt ist.
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Um den Fallenabschnitt 44 und somit um die Mikrowellenfalle 45 herum ist im Griffbereich 40 ein Griff 52 vorgesehen, der einem Benutzer des Kerntemperaturfühlers 22 eine Handhabung des Kerntemperaturfühlers 22 vereinfacht.
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Der Griff 52 ist aus einem Kunststoff hergestellt. Hierfür eignet sich zum Beispiel PEEK.
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Der Griff 52 umgibt die Mikrowellenfalle 45 vorzugsweise vollständig, sodass die Funktion der Mikrowellenfalle 45 nicht durch Verunreinigungen beeinträchtigt werden kann.
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So ist im Griffbereich 40 direkt an den Einsteckbereich 36 angrenzend eine Mikrowellenfalle 45 vorgesehen. Diese ist beispielsweise als λ/4-Falle ausgeführt und umgibt den Grundkörper 43 in Umfangsrichtung vollständig.
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Die Mikrowellenfalle 45 kann dabei als Teil eines Griffes 52 ausgeführt sein.
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Denkbar ist auch, dass die Hülle 42 an der der Verbindung 24 zugewandten Seite des Griffes 52 hervorsteht.
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Wird der Kerntemperaturfühler 22 nun in einem Gargerät mit eingeschaltetem Mikrowellengenerator verwendet, so kann Mikrowellenstrahlung durch die Verbindung 24 aufgefangen werden. Die aufgefangene Mikrowellenstrahlung propagiert dann zumindest teilweise in den Griffbereich 40 und weiter in Richtung des Einsteckbereiches 36.
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Die Mikrowellenfalle 45 kann in der Leitungstheorie als Wellenleiter für die aufgefangene Mikrowellenstrahlung angesehen werden, bei dem durch die Stirnwand 46 ein Kurzschluss erzeugt wird. Der Kurzschluss am Ende der Mikrowellenfalle 45, also der der Verbindung 24 abgewandten Seite des Fallenabschnittes 44, wird in einen Leerlauf zu Beginn der Mikrowellenfalle 45 transformiert. Ein Leerlauf wiederum bewirkt die Reflektion von elektromagnetischen Wellen, sodass die aufgefangene Mikrowellenstrahlung an der der Verbindung 24 zugewandten Seite des Fallenabschnittes 44 reflektiert wird.
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Die Mikrowellenfalle 45 hindert so elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich, welche von der Verbindung 24 ausgehend zum Einsteckbereich 36 hin propagieren, am Erreichen des Einsteckbereiches 36.
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Für welche Wellenlänge die Mikrowellenfallen 45 reflektierend wirkt, hängt von der elektrischen Länge des Fallenabschnittes 44 ab. Aus diesem Grund ist eine Anpassung der elektrischen Länge an die Wellenlänge der im Gargerät verwendeten Mikrowellenstrahlung notwendig.
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Für den Fall, dass eine breitbandige Mikrowellenquelle zum Einsatz kommt, empfiehlt es sich, die Mikrowellenfalle 45 auf eine Wellenlänge in der Mitte des Spektrums der Mikrowellenquelle einzustellen.
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Selbstverständlich sind in so einem Falle auch mehrere Mikrowellenfallen 45 denkbar, die auf verschiedene Wellenlängen eingestellt sind.
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Um ein Gargut 26 im Gargerät 10 zuzubereiten, wird zunächst der Kerntemperaturfühler 22 so in das Gargut 26 gesteckt, dass sich der Einsteckbereich 36 des Kerntemperaturfühlers 22 vollständig im Gargut 26 befindet. Dies ist die korrekte Position für den Kerntemperaturfühler 22.
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Ob der Kerntemperaturfühler korrekt in das Gargut gesteckt wurde, kann überprüft werden, indem beispielsweise die übermittelten Temperaturwerte auf Plausibilität überprüft werden. Dies kann über die Ableitung der Temperaturwerte nach der Zeit oder den Vergleich der Werte von zwei Sensoren des Kerntemperaturfühlers erfolgen. Nur wenn die Steuerung des Gargeräts erkennt, dass der Kerntemperaturfühler korrekt im Gargut platziert wurde, kann der Mikrowellengenerator in Betrieb genommen werden.
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Wird der Kerntemperaturfühler 22 für die Zubereitung des Garguts 26 nicht benötigt, so wird er wie in 2 abgebildet in die Aufnahme 28 eingeführt. In 2 ist jedoch ein Kerntemperaturfühler 22 ohne separate Mikrowellenfalle 45 dargestellt. Der Kerntemperaturfühler 22 wird so weit durch die Einstecköffnung 32 des Körpers 30 geführt, bis sich alle Temperatursensoren 38 im Inneren der Aufnahme 28 befinden. Dies ist die korrekte Position für den Kerntemperaturfühler 22 in der Aufnahme 28.
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Befindet sich der Kerntemperaturfühler 22 in einer der oben beschriebenen korrekten Positionen, kann der Mikrowellengenerator 16 ohne Bedenken in Betrieb genommen werden. Zwar werden die von dem Mikrowellengenerator 16 erzeugten und in den Garraum 12 geleiteten Mikrowellen vom frei liegenden Griffbereich 40 und vom eventuell vorhandenen Kabel aufgenommen und in Richtung des Einsteckbereichs 36 des Kerntemperaturfühlers geleitet. Aufgrund der Mikrowellenfalle 45 am Kerntemperaturfühler 22 oder dem HF-Kurzschluss an der Einstecköffnung 32 der Aufnahme 28 werden die Mikrowellen jedoch reflektiert, sodass sie nicht in den Einsteckbereich 36 und somit zu den Temperatursensoren 38 gelangen. Auf diese Weise wird eine Beschädigung der Temperatursensoren 38 beziehungsweise eine Erhitzung des Einsteckbereichs 36 sicher verhindert, sodass der Mikrowellengenerator 16 gefahrlos betrieben werden kann.
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Ist der Kerntemperaturfühler 22 nicht korrekt in das Gargut 26 oder die Aufnahme 28 eingeführt, dringen Mikrowellen in den Einsteckbereich 36 vor und führen zu einer starken Erwärmung des Einsteckbereichs 36. Ebenfalls können die erzeugten Ströme die Temperatursensoren 38 schädigen. Die stark angestiegene Temperatur des Einsteckbereichs 36 wird selbstverständlich von den Temperatursensoren 38 detektiert und der Messwert an die Steuereinheit 20 geleitet und von dieser aufgezeichnet. Dieser aufgezeichnete Messwert entspricht jedoch nicht der tatsächlichen Temperatur des Garguts, sodass die Interpretation dieses Messwertes zu falschen Ergebnissen führen würde, die das weitere Steuern des Garprozesses negativ beeinflussen würden.
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In 4 sind die aufgezeichneten Messwerte zweiter Temperatursensoren 38 gegen die Zeit aufgetragen (Kurven T). Ebenfalls ist die Leistungsabgabe des Mikrowellengenerators 16 durch die Kurven M im Messzeitraum dargestellt.
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Der gezeigte Temperaturverlauf steigt nicht, wie bei einem Garprozess zu erwarten, stetig an, sondern weist starke Schwankungen auf. Zeitweise fällt die vom Temperatursensor 38 aufgenommene Temperatur sogar ab. Die starken Schwankungen treten aufgrund von Wechselwirkungen der Mikrowellen mit den Temperatursensoren 38 auf. Steigt die Temperatur eines Temperatursensors 38 stark an, so ist anzunehmen, dass dieser nicht auf dem gewünschten Weg über die Wärmeleitung im Gargut, sondern zusätzlich durch direkte Mikrowelleneinstrahlung aufgeheizt wird. Entsprechend können zu große Steigungen als Indiz für einen inkorrekt gesteckten Kerntemperaturfühler 22 herangezogen werden. Aufgrund der starken Erhitzung liegt die Temperatur der Temperatursensoren 38 über der Temperatur der Garraumatmosphäre, sodass beim Abschalten des Mikrowellengenerators 16 die Temperatur wieder abfällt. Auch der Temperaturabfall ist untypisch für einen normalen Garvorgang, sodass auch dieser zur Erkennung von direkter Mikrowelleneinstrahlung herangezogen werden kann.
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Zur Erkennung von mikrowellenbedingten Einflüssen auf die Messwerte wird nun ein Analyseintervall A, B in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand zu einer Einschaltzeit oder Ausschaltzeit des Mikrowellengenerators 16 ausgewählt, sodass der Betriebszustand des Mikrowellengenerators während des Analyseintervalls bekannt ist. Beispielsweise beginnt das Analyseintervall A mit Einschalten des Mikrowellengenerators und endet mit dem Abschalten des Mikrowellengenerators. Auch kann das Analyseintervall wenige Sekunden nach Einschalten des Mikrowellengenerators erfolgen, sodass die Effekte des Mikrowellenfeldes schon eingetreten sind.
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Innerhalb dieses Analyseintervalls A wird nun die Steigung des Verlaufs der aufgezeichneten Messwerte von der Steuereinheit 20 bestimmt und mit einer vordefinierten Schwelle verglichen.
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Der Wert der Schwelle ist dabei abhängig vom ausgewählten Analyseintervall A, B und kann zudem an die Leistung angepasst werden, mit der der Mikrowellengenerator 16 die Mikrowellen abstrahlt.
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Im gezeigten Analyseintervall A übersteigt die bestimmte Steigung die vordefinierte Schwelle. Deswegen wird von der Steuereinheit 20 angenommen, dass sich der Kerntemperaturfühler 22 in einer inkorrekten Position befindet. Das heißt, dass der Kerntemperaturfühler 22 nicht korrekt in das Gargut 26 oder die Aufnahme 28 eingeführt wurde und/oder der entsprechende Temperatursensor 38, dessen Verlauf der Messwerte eine zu große Steigung aufweist, außerhalb des Garguts 26 beziehungsweise der Aufnahme 28 liegt.
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In diesen Fällen kann die Steuereinheit 20 Gegenmaßnahmen ergreifen, um eine Beschädigung des Kerntemperaturfühlers 22 oder eine Beeinträchtigung des Garprozesses zu verhindern.
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Beispielsweise kann die Steuereinheit 20 den Garprozess anhalten oder ganz abbrechen und/oder mithilfe geeigneter Ausgabegeräte ein Warnsignal an den Benutzer, beispielsweise einen Warnton oder eine Warnmeldung, abgeben.
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Denkbar ist auch, dass die Werte des Temperatursensors 38, die eine zu große Steigung aufweisen, von der Steuereinheit 20 während des restlichen Garprozesses ignoriert werden.
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Alternativ oder ergänzend kann ein anderes Analyseintervall B gewählt werden, das mit Ausschalten des Mikrowellengenerators 16 beginnt.
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Im Gegensatz zum Analyseintervall A wird die in Analyseintervall B bestimmte Steigung mit einer Schwelle verglichen, die wesentlich niedriger, insbesondere negativ, ist. Die in Analyseintervall B bestimmte Steigung unterschreitet diese Schwelle, so dass auch aufgrund dieses Vergleiches angenommen wird, dass sich der entsprechende Temperatursensor 38 nicht in dem Gargut 26 oder der Aufnahme 28 befindet und/oder der Kerntemperaturfühler 22 nicht korrekt im Gargut 26 gesteckt oder in die Aufnahme 28 eingeführt ist.
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Um den Benutzer rechtzeitig auf einen inkorrekt gesteckten Kerntemperaturfühler 22 aufmerksam zu machen, ist es denkbar, dass vor Beginn des Garprozesses, beispielsweise nach Schließen des Gargeräts 10, der Mikrowellengenerator 16 kurz in Betrieb genommen und das Verfahren ausgeführt wird. So kann dem Benutzer direkt ein Feedback zur Position des Kerntemperaturfühlers 22 gegeben werden.
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Ebenso ist es denkbar, dass die Bewertung der Steigung mithilfe einer Restzeitvorhersage erfolgt, die in der Steuereinheit 20 durchgeführt wird. Die Restzeitvorhersage verwendet auch Informationen der Temperatursensoren 38, um die verbleibende Garzeit zu berechnen. Steigt die Temperatur eines Temperatursensors 38 aufgrund von Mikrowelleneinstrahlung stark an, so verringert sich auch die vorhergesagte Restzeit drastisch. Die Restzeit kann nun mithilfe einer Zeitschwelle für übliche Garvorgänge verglichen werden. Falls die Restzeit die Zeitschwelle unterschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass zumindest ein Temperatursensor 38 durch Mikrowellen beeinflusste Messwerte an die Steuereinheit 20 übermittelt.
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In diesem Falle erfolgt die Bestimmung, ob die Steigung oberhalb oder unterhalb einer vordefinierten Schwelle liegt, also durch Vergleich der vorhergesagten Restzeit mit einer Zeitschwelle. Dabei entspricht die Bestimmung der Restzeit der Bestimmung der Steigung.
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In 5 ist eine zweite Ausführungsform des Kerntemperaturfühlers 22 dargestellt. Die zweite Ausführungsform des Kerntemperaturfühlers 22 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach 3, wobei in Folge nur auf die Unterschiede eingegangen wird und gleiche oder funktionsgleiche Teile mit den zuvor eingeführten Bezugszeichen versehen sind.
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Der Kerntemperaturfühler 22 nach 5 weist kein Dielektrikum innerhalb des Fallenabschnittes 44 auf. Vielmehr ist der Bereich zwischen Fallenabschnitt 44 und der Hülle 42 mit Material des Griffes 52 ausgefüllt.
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Außerdem sind die Hülle 42, der Fallenabschnitt 44 und die Stirnwand 46 als mehrere Teile ausgeführt.
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Die Mikrowellenfalle 45 wird somit nur aus dem Fallenabschnitt 44, der Stirnwand 46 und der Hülle 42 im Bereich des Fallenabschnitts 44 gebildet.
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Zum Beispiel kann der Griff 52 durch Spritzgießen hergestellt werden, sodass eine Füllung des Fallenabschnittes 44 ohne Weiteres möglich ist.
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Auch ist es denkbar, dass der Zwischenraum zwischen Fallenabschnitt 44 und Hülle 42 durch einen separaten Einleger, beispielsweise aus PEEK, gefüllt ist.
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Des Weiteren unterscheidet sich der Kerntemperaturfühler 22 der zweiten Ausführungsform von dem der ersten Ausführungsform auch dadurch, dass der Einsteckbereich 36 nicht an der der Verbindung 24 gegenüberliegenden Seite des Griffbereiches 40 vorgesehen ist.
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Der Einsteckbereich 36 erstreckt sich hier senkrecht von der Längsachse des Griffbereiches 40, die in der zweiten Ausführungsform mit der Längsachse des Fallenabschnittes 44 übereinstimmt oder parallel zu dieser liegt.
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Entsprechend weist die Hülle 42 zwei verschiedene Abschnitte auf, die senkrecht zueinander angeordnet sind.
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Selbstverständlich lassen sich die verschiedenen Merkmale der beiden Ausführungsformen beliebig miteinander kombinieren.
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Denkbar sind auch weitere und nahezu beliebige Anordnungen der Mikrowellenfalle 45 im Griffbereich 40.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Mikrowellenfallen angeordnet, die eine gegeneinander leicht verschobenen oder versetzte Resonanzfrequenz haben. Diese Mikrowellenfallen können insbesondere im Griff des Kerntemperaturfühlers angeordnet werden. Unabhängig von der konkreten Anordnung ergibt sich eine breitbandigere Wirkung, eine geringere Fehleranfälligkeit und eine bessere Eignung für Gargeräte, die mit Mikrowellenstrahlung unterschiedlicher Frequenzen arbeiten.
