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Die Erfindung betrifft ein Gargerät mit einem Garraum, einer im Garraum angeordneten Halterung für Zubehörteile, die Gargut tragen können und wenigstens einem passiven Chip zur Erkennung der Belegung der Halterung, insbesondere einem SAW- und/oder BAW-Chip, der einen Kommunikationsabschnitt und einen Messabschnitt aufweist.
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Bei Gargeräten, die insbesondere in Großküchen und für die Großgastronomie eingesetzt werden, ist im Garraum üblicherweise eine Halterung angeordnet, in der in mehreren Einschüben verschiedene Zubehörteile aufgenommen werden können oder die als Tellerhordengestell ausgeführt ist. Die Zubehörteile können beispielsweise ein Backblech, ein GN-Behälter oder eine Grillplatte sein. Zur optimalen und fehlerfreien Steuerung eines jeweils ausgewählten Garprozesses des Gargeräts ist es wünschenswert, dass automatisiert erkannt werden kann, wie viele Zubehörteile sich im Inneren des Garraums befinden, in welchem Einschub die Zubehörteile angeordnet sind und optimalerweise die Menge des auf dem Garzubehör angeordneten Garguts. Wenn der Steuerung des Gargeräts bekannt ist, dass beispielsweise das Gargerät mit einer großen Menge an zu garenden Speisen beschickt wurde, kann das jeweilige Garprogramm mit anderen Prozessparametern betrieben werden als bei einer Beschickung mit nur einer geringeren Menge an Gargütern.
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Es ist bekannt, zur Belegungserkennung SAW- oder BAW-Chips zu verwenden. Bei einem SAW-Chip handelt es sich um einen passiven Sensorchip, der mit Ultraschallwellen an der Chipoberfläche (SAW = surface acoustic wave) arbeitet. Ein solcher Sensorchip weist jeweils einen Kommunikationsabschnitt mit einer Antenne auf, einem oder zwei Wandlern und einem Messabschnitt mit keiner, einer oder mehreren Reflektorstrukturen. Der Wandler wandelt eine über die Antenne empfangene elektromagnetische Welle, das Abfragesignal, in eine Ultraschallwelle, die sich auf der Oberfläche des piezoelektrischen Materials ausbreitet, aus dem der SAW-Chip geformt ist. Aus dieser Ultraschallwelle wird mittels des gleichen oder eines anderen Wandlers wiederum ein Antwortsignal erzeugt, das durch den Kommunikationsabschnitt emittiert wird. Ist der Chip mechanischen Belastungen unterworfen, so führt das zu Veränderungen in der Laufstrecke und/oder der Ausbreitungsgeschwindigkeit der SAWs. Das führt zu einer Änderung der Laufzeit der Welle zwischen den Wandlern bzw. zwischen Wandler und Reflektorstrukturen bzw. zwischen Reflektor und Reflektor. Es gibt zwei unterschiedliche Ansätze, wie SAW-Sensoren ausgelesen werden können. Bei sogenannten Delay-Line-SAW-Sensoren wird direkt der Zeitversatz zwischen Abfrage- und Antwort-Signal gemessen. Bei Resonator-SAW-Sensoren bildet sich eine stehende Welle zwischen zwei Reflektorstrukturen, deren Resonanzfrequenz von der Laufzeit zwischen den Reflektorstrukturen abhängt. Ausgelesen werden Resonator-SAW-Sensoren, indem ihre Resonanzfrequenz bestimmt wird. Somit kann mithilfe des vom SAW-Chip zurückgegebenen Antwortsignals auf die mechanischen Belastungen geschlossen werden, denen der SAW-Chip ausgesetzt ist.
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Ein BAW-Chip arbeitet im Wesentlichen in derselben Weise, wobei hier jedoch keine Oberflächenwellen verwendet werden, sondern die Wellenausbreitungen im Inneren des Materials stattfinden (BAW = bulk acoustic wave).
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Die
DE 10 2011 009 991 A1 offenbart die Verwendung von SAW- und/oder BAW-Chips zur Belegungserkennung, die von einer im Garraum angeordneten Antenne abgefragt werden. Die passiven Chips sind an den Einschubschienen der Halterung befestigt, sodass sich die Chips bei Belastung der entsprechenden Einschubschiene verformen, wodurch sich ihre Antwort auf das Abfragesignal der Antenne verändert. Die Veränderung der Antwort ist dabei abhängig vom Grad der Verformung, sodass anhand der Antwort der Chips sowohl auf die Belegung eines Einschubes als auch auf das Gewicht des in dem entsprechenden Einschub befindlichen Garzubehörs samt Gargut geschlossen werden kann.
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Jedoch ist eine Beladungs- bzw. Belegungserkennung mittels passiven Chips unzuverlässig, da die Übertragung zwischen der Antenne und den Chips störungsanfällig ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gargerät bereitzustellen, bei dem eine zuverlässigere Belegungserkennung mit passiven Chips möglich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Gargerät, wobei im Gargerät ein vom Garraum abgeschlossener Kanal vorgesehen ist, wobei der Kommunikationsabschnitt des passiven Chips im Kanal vorgesehen ist. Dabei wird ein Kanal als vom Garraum abgeschlossen betrachtet, sobald der Kanal von etwaiger im Garraum vorhandener elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, abgeschirmt ist und umgekehrt. Dadurch, dass der Kanal vom Garraum abgeschlossen ist, ist der Kommunikationsabschnitt des passiven Chips vor den störenden Einflüssen des Garraums geschützt, die beispielsweise durch die Verwendung von Mikrowellenquellen im Gargerät verursacht wurden. Somit ist eine störungsfreie Kommunikation mit dem Kommunikationsabschnitt des passiven Chips jederzeit gewährleistet, sodass eine zuverlässige Belegungserkennung möglich ist. Auch vereinfacht die Abschirmung des Kanals gegenüber eine Zulassung des Gargerätes, da die im Kanal verwendete elektromagnetische Strahlung des Abfragesignal nicht in den Garraum oder die Umgebung des Gargerätes gelangen kann. Zudem wird der passive Chip weitgehend vor der Atmosphäre im Garraum geschützt. Wird der Kanal gegenüber dem Garraum so weit abgeschlossen, dass der Kanal nicht mehr in Strömungsverbindung mit dem Garraum und der darin vorhandenen Garraumatmosphäre steht, wird ein optimaler Schutz der Chips erreicht.
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Vorzugsweise weist die Halterung mehrere Einschubschienen auf, die wenigstens einen Einschub bilden, wodurch die Belegung des Einschubes erkannt werden kann.
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Denkbar ist jedoch auch, dass die Halterung als Tellerhordengestell ausgeführt ist.
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Beispielsweise erstreckt sich der Kanal zumindest teilweise durch den Garraum, wobei der Kanal durch einen Mantel begrenzt und gegenüber dem Garraum abgeschlossen ist. Durch die Anordnung des Kanals im Garraum selbst ist es möglich, dass die Chips beliebige Stellen des Garraums überwachen können.
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Der Kanal kann sich im Garraum vertikal, insbesondere senkrecht zum Boden des Garraums erstrecken, wodurch eine besonders einfache Ausführung des Kanals möglich ist.
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Selbstverständlich kann jedoch auch der Verlauf des Kanals im Garraum beliebig gewählt werden, sofern dies die gewünschte Anordnung der passiven Chips mit sich bringt. Auch ist es möglich mehrere Kanäle im Garraum vorzusehen, um die Ausgestaltung der einzelnen Kanäle möglichst einfach zu halten.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung trägt der Mantel die Halterung, insbesondere die Einschubschienen, sodass Trägerstangen für die Einschubschienen eingespart werden können.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Mantel mit der Halterung mechanisch verbunden und der Messabschnitt des Chips ist am Mantel befestigt, sodass der Messabschnitt mittels des Mantels mechanisch mit der Halterung verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, anhand der von den Chips gemessenen Verformungen des Mantels auf die Belegung und/oder die Belastung der Halterung zu schließen. Dies ist möglich, obwohl die Chips nicht direkt auf der Halterung befestigt sind, da das Verbiegungsverhalten des Mantels bei Belastung bekannt ist. Die Genauigkeit einer solchen indirekten Messung kann durch die Verwendung mehrerer Chips verbessert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Mantel wenigstens eine Aussparung vorgesehen, die von einem Teil der Halterung, insbesondere einer der Einschubschienen verschlossen ist, wodurch eine direkte Verbindung des Kanals mit der Halterung bzw. einer der Einschubschienen ermöglicht wird.
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Vorzugsweise ist der Messabschnitt in der Aussparung vorgesehen, wodurch eine direkte Verbindung vom Messabschnitt zur Halterung ermöglicht wird.
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Beispielsweise ist der Messabschnitt an der Halterung, insbesondere einer der Einschubschienen befestigt, sodass der Messabschnitt mit der Halterung und/oder einer der Einschubschienen mechanisch verbunden ist. Durch die mechanische Verbindung des Messabschnittes mit der Halterung und/oder einer der Einschubschienen kann die Verformung der Halterung und/oder einer der Einschubschienen direkt gemessen werden, wodurch eine sehr präzise Messung ermöglicht wird. Selbstverständlich verbessert eine direkte Befestigung des Messabschnittes an der Halterung und/oder einer der Einschubschienen die Genauigkeit der Messung des Chips.
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Die Halterung kann mehrere Einschübe aufweisen, wobei an wenigstens einer der Einschubschienen jedes Einschubes ein Messabschnitt eines Chips befestigt ist, sodass eine Belegung und Belastung jedes einzelnen Einschubes erkannt werden kann.
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Vorzugsweise ist im Kanal eine Antenne zur Abfrage der Chips vorgesehen, wodurch die Qualität der Abfrage weiter verbessert werden kann. Dabei reicht eine Antenne pro Kanal in der Regel aus, wodurch Kosten gespart werden können.
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Der Kanal kann als Hohlleiter für die von der Antenne emittierte elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein, sodass nur mit sehr geringen Dämpfungen des Signals der Antenne gerechnet werden muss, wodurch die Qualität der Abfrage weiter verbessert werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gargeräts,
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2 eine vereinfachte, perspektivische Ansicht eines Ausschnitts des Gargeräts nach 1,
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3 einen vergrößerten Ausschnitt der Ansicht nach 1, und
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4 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gargeräts.
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In 1 ist schematisch ein Gargerät 10 gezeigt, das für den Profieinsatz in Großküchen und der Großgastronomie vorgesehen ist. Es kann sich hier beispielsweise um einen Kombidämpfer handeln, der unterschiedliche Speisen mit Heißluft und/oder Heißdampf zubereiten kann. Die entsprechenden Garprozesse laufen dabei vorzugsweise automatisch in Abhängigkeit von dem jeweiligen Gargut, vom gewünschten Endzustand des Garguts und auch von der Beladung des Gargeräts ab. Bauteile des Gargeräts wie ein Dampfgenerator, ein Gebläse, eine Bedieneinheit, etc. sind hier nicht dargestellt, da sie zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind.
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Das Gargerät 10 enthält einen Garraum 12, der über eine (hier nicht dargestellte) Tür zugänglich ist. Im Inneren des Garraums 12 befindet sich eine Halterung 14.
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Die in dieser Ausführungsform gezeigte Halterung 14 ist ein Einhängegestell. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Halterung 14 ein Tellerhordengestell oder eine andere Art der Halterung ist.
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Die Halterung 14 weist in Bezug auf die Zeichnung an ihrer rechten Seite wenigstens zwei Trägerstangen 16 auf, die sich im Wesentlichen vertikal erstrecken.
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An den Trägerstangen 16 sind mehrere, in dieser Ausführungsform neun, Einschubschienen 18 vorgesehen, die sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung senkrecht zur Zeichenebene erstrecken und die Trägerstangen 16 der rechten Seite miteinander verbinden.
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Die Einschubschienen 18 haben in der gezeigten Ausführungsform ein L-förmiges Profil. Das Profil kann selbstverständlich jedoch auch komplexer ausgestaltet sein und beispielsweise Führungsnuten aufweisen.
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Auch an ihrer linken Seite weist die Halterung 14 vertikale Trägerstangen 16 auf. Die Trägerstangen 16 auf der linken Seite der Halterung 14 sind jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit den Figuren nicht dargestellt. Auch an diesen Trägerstangen 16 befinden sich Einschubschienen 18, die jeweils mit einer gegenüberliegenden Einschubschiene 18 der rechten Seite der Halterung 14 einen Einschub definieren. Die Einschübe sind in den 1 und 4 mit E1, E2, ..., E9 bezeichnet.
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An der linken Seite der Halterung 14 ist ein Kanal 20 vorgesehen, der durch einen Mantel 22 begrenzt ist und gegenüber dem Garraum 12 abgeschlossen ist, sodass keine oder nahezu keine Strömungsverbindung zwischen dem Inneren des Garraums 12 und dem Kanal 20 vorhanden ist.
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Auch ist der Mantel 22 derart ausgeführt, dass er ein Eindringen von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Mikrowellenbereich, in den Kanal 20 verhindert. Solche elektromagnetische Strahlung im Garraum 12 kann zum Beispiel durch den Betrieb einer Mikrowellenquelle des Gargerätes 10 erzeugt werden.
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Der Mantel 22 liegt zumindest teilweise an den Einschubschienen 18 der linken Seite der Halterung 14 an, wie in 2 zu erkennen ist. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Mantels 22 und des Kanals 20, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine der Einschubschienen 18 dargestellt ist.
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Der Mantel 22 weist Aussparungen 24 auf, die jedoch nicht zum Garraum 12 hin geöffnet sind, sondern durch jeweils eine Einschubschiene 18 vollständig verdeckt werden. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Kanal 20 gegenüber dem Garraum 12 abgeschlossen ist.
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In den Aussparungen 24 sind passive Chips 26, beispielsweise SAW- und/oder BAW-Chips, vorgesehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in 2 nur ein Chip 26 dargestellt.
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Der Mantel 22 und somit der Kanal 20 erstrecken sich im Garraum 12 vertikal, insbesondere senkrecht zum Boden des Garraums 12.
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Denkbar ist jedoch auch, dass die Form des Kanals 20 und des Mantels 22 anders gewählt ist, um beispielsweise eine andere Anordnung der Chips 26 zu ermöglichen. Dabei sind beliebige Verläufe des Kanals 20 möglich.
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In 3 ist der Bereich, in dem eine der Einschubschienen 18 am Mantel 22 anliegt, mitsamt Chip 26 vergrößert im Schnitt dargestellt.
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Die passiven Chips 26 weisen einen Kommunikationsabschnitt 28 und einen Messabschnitt 30 auf.
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Im Kommunikationsabschnitt 28 sind die zum Senden und Empfangen von Signalen vorgesehenen Bauteile vorgesehen. Im Messabschnitt 30 befinden sich Elemente, wie Mikrostrukturen, mittels der die Verformung des Messabschnittes 30 bestimmt werden kann.
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Der Messabschnitt 30 des Chips 26 ist direkt an der Einschubschiene 18 befestigt, also mit dieser mechanisch verbunden. Der Kommunikationsabschnitt 28 des Chips 26 ist im Kanal 20 vorgesehen.
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Der Mantel 22 weist in der gezeigten Ausführungsform neun Aussparungen 24 auf, die jeweils durch eine der Einschubschienen 18 abgeschlossen werden. An jeder dieser Einschubschienen 18 ist ein passiver Chip 26 befestigt.
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Im Kanal 20 ist zudem eine Antenne 32 (2) vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform ist sie an der Oberseite des Mantels 22 angeordnet.
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Die Antenne 32 ist zur Abfrage der Chips 26 vorgesehen und emittiert hierzu ein Abfragesignal, das von den Chips 26 empfangen wird. Die Chips emittieren daraufhin ein Antwortsignal, das wiederum von der Antenne 32 aufgenommen und an eine Auswerteeinheit 34 in einem vom Garraum 12 separaten Technikraum 36 übermittelt wird.
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Die von der Antenne 32 emittierten Signale sind beispielsweise elektromagnetische Wellen in einem Frequenzband zwischen 0,1 GHz und 6 GHz, vorzugsweise zwischen 2,4 GHz und 5 GHz.
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Zur weiteren Verbesserung der Übertragung ist der Kanal, insbesondere sein Querschnitt, derart dimensioniert, dass er als Hohlleiter für die von der Antenne 32 emittierte elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist.
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Zur Belegungserkennung wird nun kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen oder bei Bedarf von der Antenne 32 das Abfragesignal in den Kanal 20 emittiert und das daraufhin empfangene Antwortsignal von der Auswerteeinheit 34 ausgewertet.
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Wird nun in einem der Einschübe ein Zubehörteil 38, wie ein Backblech, ein Rost oder Ähnliches, das zudem mit einem Gargut 40 beladen sein kann, in einen der Einschübe E1 bis E9 eingeführt, so wirkt auf die linke Einschubschiene 18 dieses Einschubs, beispielsweise E3, eine nach unten, d. h. in Richtung des Erdmittelpunktes, gerichtete Kraft. Diese Kraft ist in 2 durch den mit F bezeichneten Pfeil angedeutet.
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Aufgrund dieser Kraft verformt sich die linke Einschubschiene 18 des Einschubs E3, wodurch auch der mechanisch mit der Einschubschiene 18 verbundene Messabschnitt 30 des Chips 26 verformt wird. Diese Verformung führt zu einer Änderung der Antwort dieses Chips 26 im Vergleich zu seiner Antwort ohne Belastung. Diese Änderung in der Antwort wird durch die Auswerteeinheit 34 als Belegung des Einschubes E3 interpretiert, und anhand der Stärke der Änderung der Antwort kann auch auf das Gewicht des eingeschobenen Zubehörteils 38 mitsamt Gargut 40 geschlossen werden.
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Die Zuverlässigkeit der Abfrage der Chip 26 ist sehr hoch, da die von der Antenne 32 emittierte elektromagnetische Strahlung störungsfrei durch den Kanal 20 propagiert. Der Kanal 20 wird dabei von störenden Einflüssen der Garraumatmosphäre, beispielsweise Wasserdampf, oder aber auch elektromagnetischer Strahlung, die u.U. von einer mit dem Garraum 12 verbundenen Mikrowellenquelle erzeugt wird, abgeschottet, da der Kanal 20 gegenüber dem Garraum 12 abgeschlossen ist. Dies macht die Belegungserkennung unabhängig von einem möglichen Mikrowellenbetrieb des Gargerätes 10, wodurch sich der zur Belegungserkennung benutzbare Frequenzbereich vergrößert, da selbst bei Verwendung derselben Frequenzen eine Störung der Abfragesignale ausgeschlossen ist.
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Zudem werden durch die Anordnung der Chips 26 im Kanal 20 die Chips 26 selbst vor der Atmosphäre im Garraum 12 geschützt, sodass die Lebensdauer der Chips verlängert wird.
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Selbstverständlich ist es denkbar, dass mehr als ein Kanal 20 vorgesehen ist. Beispielsweise kann ein weiterer Kanal an der rechten Seite der Halterung 14 vorgesehen sein, um die Genauigkeit der Messung weiter zu verbessern.
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Zudem ist es denkbar, dass der Mantel 22 als Metallnetz ausgeführt ist oder Löcher oder Schlitze aufweist, solange die Löcher, Schlitze bzw. Maschen des Netzes sowohl für die von der Antenne emittierte als auch für die ggf. von einer Mikrowellenquelle erzeugte elektromagnetische Strahlung undurchlässig sind.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Sie entspricht im Wesentlichen der vorherigen Ausführungsform, sodass gleiche und funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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In der zweiten Ausführungsform sind mehrere Kanäle 20 vorgesehen, und die Halterung 14 weist keine Trägerstangen auf. Vielmehr ersetzen die Mäntel 22 die Trägerstangen, sodass die Mäntel 22 die Halterung 14 oder die Einschubschienen 18 tragen.
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Zudem sind die Kanäle 20 im Vergleich zur ersten Ausführungsform so weit verlängert, dass die Antennen 32 mitsamt Verkabelung vollständig im Bereich des Technikraumes 36 des Gargerätes 10 liegt. Diese Anordnung führt zu einer weiteren Verbesserung der Übertragungsqualität und somit der Zuverlässigkeit, da die Temperaturbelastungen der Antennen 32 geringer sind.
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Weiterhin weisen die Mäntel 22 des Gargerätes 10 der zweiten Ausführungsform keine Aussparungen auf und die Halterung 14 in Form der Einschubschienen 18 sind an den Mänteln 22 befestigt, d. h. mechanisch mit diesen verbunden.
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Auch sind in der zweiten Ausführungsform anstelle von neun Chips pro Kanal 20 lediglich drei Chips 26 vorgesehen, die mit ihren Messabschnitten 30 direkt am Mantel 22 befestigt sind. So ist der Messabschnitt 30 jedes Chips 26 mittels des Mantels 22 mechanisch auch mit der Halterung 14 verbunden ist.
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Wird nun ein Zubehörteil 38 mitsamt Gargut 40 in einen der Einschübe E1 bis E9 eingeführt, so verformen sich neben den Einschubschienen 18 auch die Mäntel 22. Die Verformung der Mäntel 22 führt wiederum zu einer Verformung der Messabschnitte 30 und kann somit detektiert werden. Da das Verbiegeverhalten des Mantels 22 bekannt und in der Auswerteeinheit 34 hinterlegt ist, kann aufgrund der Gestalt der Verformung des Mantels 22 auf den Einschub geschlossen werden, in den das Zubehörteil 38 eingeführt wurde.
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Selbstverständlich können mehr oder weniger als drei Chips 26 zur Detektion der Verformung des Mantels 22 verwendet werden.
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Die Funktionsweise der in der zweiten Ausführungsform verwendeten Methode, in der zunächst die Verformung des Mantels 22 bestimmt wird, ist unabhängig davon, ob die Halterung 14 mit Trägerstangen ausgebildet ist oder ob die Halterung 14 von den Mänteln 22 getragen wird. Ebenso ist diese Methode auch mit nur einem Kanal 20 realisierbar.
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Selbstverständlich können die Merkmale der beiden Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011009991 A1 [0005]
