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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gargutträger zum Aufnehmen von Gargut in einem Gargerät sowie ein Gargerät mit einem solchen Gargutträger.
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Bei Gargeräten wie zum Beispiel Backöfen besteht grundsätzlich Bedarf, den Garprozess zu optimieren. Außerdem gibt es immer mehr Gargeräte, bei denen ein Garprozess (teil)automatisiert werden kann. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, den Zustand des Gargutes im Garraum des Gargeräts zu überwachen.
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Hierzu sind aus dem Stand der Technik verschiedene Maßnahmen bekannt. Aus der
DE 10 2009 047 013 A1 ist beispielswiese die Messung einer (Innen-)Temperatur des Gargutes zum Ermitteln eines Gargutzustandes bekannt. In der
DE 10 2004 044 100 A1 werden Temperatursensoren und Feuchtesensoren an einem Backblech zum Ermitteln eines Gargutzustandes vorgeschlagen. Die
DE 10 2012 004 571 B4 beschreibt zum Beispiel eine Höhenmessung eines Teiglings zum Erfassen der Gärreifung des Teiglings. Die
DE 10 2014 210 672 A1 offenbart eine optische Form- und Größenerfassung eines Objekts im Garraum, um eine Garguterkennung, eine Erkennung eines Behandlungsendes oder eine Bestimmung einer Kerntemperatur durchzuführen. In der
DE 10 2011 009 991 A1 ist ein Gargerät offenbart, bei dem eine Beladungserkennung eines Gargutträgers mittels Gewichtssensoren an den Einschubschienen erfolgt, um einen Fortschritt des Garprozesses zu ermitteln. Die
DE 200 16 793 U1 beschreibt ein Gargerät mit einem Sensor zur Erfassung einer Masse oder einer Massenänderung von Gargut anhand eines durch das Gargut deformierten Bauteils im Garraum.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Maßnahme zum Ermitteln eines Zustandes von Gargut in einem Gargerät bereitzustellen, die mit einfachen Mitteln zuverlässige Ergebnisse liefern kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gargutträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Gargerät mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Gargutträger zum Aufnehmen von Gargut in einem Gargerät weist eine formstabile Trägerbasis und wenigstens einen drucksensitiven Sensor auf. Der drucksensitive Sensor ist auf der das Gargut aufnehmenden Seite der Trägerbasis angeordnet und derart ausgestaltet, dass er einen durch eine Gewichtskraft des Gargutes ausgeübten Druck erfassen kann.
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Die Anordnung wenigstens eines drucksensitiven Sensors auf der Trägerbasis des Gargutträgers stellt einen besonders einfachen Aufbau dar. Mittels des wenigstens einen drucksensitiven Sensors lassen sich Informationen über das Vorhandensein, die Größe, die Form und/oder das Gewicht von Gargut auf dem Gargutträger ermitteln. Durch die Integration des Sensors in den Gargutträger lassen sich diese Informationen unmittelbar an der Position des Gargutes erhalten, sodass sie sehr zuverlässig sind.
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Mit Hilfe des erfassten Zustandes des Gargutes lässt sich ein Garprozess automatisieren und optimieren. Da Gargut während des Garprozesses in der Regel durch den Feuchtigkeitsverlust auch deutlich an Gewicht verliert, kann aus einer Gewichtsverminderung des Gargutes auf dem Gargutträger auf den Fortschritt des Garprozesses geschlossen werden und ggf. der weitere Verlauf des Garprozesses angepasst werden.
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Bei dem Gargerät handelt es sich beispielsweise um einen Ofen bzw. Backofen. Der Gargutträger hat beispielsweise die Form eines Backbleches, einer Wanne, eines Brotbacksteins, eines Grillrostes oder dergleichen. Der Gargutträger ist zum Beispiel in Einschubschienen in einem Garraum des Gargerätes einsetzbar.
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Der wenigstens eine drucksensitive Sensor ist auf der Trägerbasis des Gargutträgers angeordnet. Zu diesem Zweck kann der drucksensitive Sensor mit der Trägerbasis fest verbunden bzw. mit dieser integriert sein. Im Rahmen der Erfindung ist es ebenso denkbar, dass der wenigstens eine drucksensitive Sensor lose auf der Trägerbasis aufliegt, zum Beispiel in der Art eines Backpapiers.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere drucksensitive Sensoren auf der Trägerbasis angeordnet. Die mehreren drucksensitiven Sensoren sind vorzugsweise matrixartig auf der Trägerbasis verteilt angeordnet, beispielsweise als Sensorarray. Auf diese Weise lassen sich genauere Informationen über den Zustand des Gargutes bzw. Informationen über den Zustand mehrerer Stücke Gargut auf dem Gargutträger ermitteln. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Trägerbasis ein großflächiger Sensor vorgesehen, der sich vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Fläche des Gargutträgers erstreckt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der drucksensitive Sensor eine Masse aus einem elastischen Material auf, die durch den durch die Gewichtskraft des Gargutes ausgeübten Druck komprimierbar ist. Je nach Art des Gargeräts ist die elastische Masse vorzugsweise hitzebeständig. Bei dem elastischen Material handelt es sich vorzugsweise um Silikon oder Kautschuk (z. B. EPDM, SBR, NBR).
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der drucksensitive Sensor ein erstes Sensorelement aus einem elektrisch leitenden Material und ein zweites Sensorelement aus einem elektrisch leitenden Material auf. Dabei ist ein Abstand zwischen dem ersten Sensorelement und dem zweiten Sensorelement in Abhängigkeit von dem durch die Gewichtskraft des Gargutes ausgeübten Druck veränderbar. Diese Abstandsänderung wird von dem Sensor erfasst und kann ausgewertet werden, um aus dieser Abstandsänderung zum Beispiel auf Größe und Gewicht von Gargut schließen zu können.
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Der drucksensitive Sensor erfasst den durch die Gewichtskraft des Gargutes ausgeübten Druck vorzugsweise resistiv, kapazitiv, induktiv oder piezoelektrisch. Vorzugsweise können eine Änderung des elektrischen Widerstandes zwischen den beiden Sensorelementen des Sensors oder eine Änderung der Kapazität des durch die beiden Sensorelemente des Sensors gebildeten Kondensators erfasst werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine drucksensitive Sensor auf der Trägerbasis vergossen. Je nach Art des Gargeräts ist die Vergussmasse vorzugsweise hitzebeständig. Durch das vergießen des wenigstens einen drucksensitiven Sensors ist dieser besser geschützt, Vorzugsweise ist der Gargutträger damit spülmaschinenbeständig ausgestaltet.
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Das erfindungsgemäße Gargerät weist wenigstens einen oben beschriebenen Gargutträger gemäß der Erfindung auf, der in einem Garraum des Gargeräts positioniert werden kann. Das Gargerät weist ferner eine Steuereinrichtung auf, die mit dem wenigstens einen drucksensitiven Sensor des Gargutträgers verbunden ist und derart ausgestaltet ist, dass sie aus den Messdaten des wenigstens einen drucksensitiven Sensors des Gargutträgers einen Zustand des Gargutes ermitteln kann.
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Die Steuereinrichtung bildet zusammen mit dem wenigstens einen drucksensitiven Sensor eine Gargutsensorik. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise ebenfalls an dem Gargutträger vorgesehen. Alternativ kann die Steuereinrichtung auch an anderen Stellen zum Beispiel im Garraum oder im Gehäuse des Gargeräts angeordnet sein. Die Verbindung zwischen der Steuereinrichtung und dem wenigstens einen drucksensitiven Sensor ist leitungsgebunden oder drahtlos ausgeführt. Falls das Gargerät mehrere erfindungsgemäß ausgestaltete Gargutträger enthält, kann optional eine gemeinsame Steuereinrichtung für die mehreren Gargutträger vorgesehen sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Gargerät ferner eine Gerätesteuerung zum Steuern des Betriebs des Gargeräts vorgesehen, wobei diese Gerätesteuerung bevorzugt mit der Steuereinrichtung verbunden ist (leitungsgebunden oder drahtlos). Es ist auch denkbar, dass die Steuereinrichtung der Gargutsensorik in diese Gerätesteuerung integriert ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung der Gargutsensorik zudem mit einem Hausautomationssystem (z. B. SmartHome) verbunden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind ferner eine Energiezufuhrvorrichtung und eine Energieempfangsvorrichtung zum drahtlosen Übertragen von elektrischer Energie von der Energiezufuhrvorrichtung zu der Energieempfangsvorrichtung vorgesehen, wobei die Energieempfangsvorrichtung mit der Steuereinrichtung und/oder dem wenigstens einen drucksensitiven Sensor des Gargutträgers elektrisch leitend verbunden ist. Die drahtlose bzw. kontaktlose Energieübertragung erfolgt vorzugsweise mittels induktiver Kopplung und einem elektromagnetischen Wechselfeld.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner wenigstens ein weiterer Sensor zum Erfassen einer Temperatur oder einer Feuchte des Gargutes oder im Garraum des Gargeräts vorgesehen. Dieser wenigstens eine weitere Sensor ist vorzugsweise mit der Steuereinrichtung oder der Gerätesteuerung verbunden.
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Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch:
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1 den Aufbau eines intelligenten Gargeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 den Aufbau eines drucksensitiven Sensors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem unbelasteten Zustand (Ansicht A) und einem belasteten Zustand (Ansicht B); und
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3 mehrere Schnittansichten von verschiedenen Ausführungsformen eines intelligenten Gargutträgers gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Ein Gargerät wie beispielsweise ein Backofen weist üblicherweise einen Garraum auf, in dem Gargut einem Garprozess unterzogen werden kann. In dem Garraum können ein oder mehrere Gargutträger, beispielsweise in Form von Backblechen, aufgenommen werden, auf denen Gargut platziert werden kann. Gemäß der Erfindung werden dabei intelligente Gargutträger 10 eingesetzt.
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Der Gargutträger 10 weist eine formstabile Trägerbasis 28 auf, die vorzugsweise aus Metall besteht. Auf der dem Gargut 36 zugewandten Oberseite der Trägerbasis 28 ist wenigstens ein drucksensitiver Sensor 12 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel von 1 ist eine Vielzahl drucksensitiver Sensoren 12 matrixartig verteilt, in anderen Ausführungsformen der Erfindung kann auch ein großflächiger Sensor 12 zum Einsatz kommen.
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Die drucksensitiven Sensoren 12 sind mit einer Steuereinrichtung 14 elektrisch leitend verbunden. Die Steuereinrichtung 14 wertet die Messdaten der Sensoren 12 aus und gibt die Auswertungsergebnisse über eine Sende- und Empfangseinrichtung 16 (z. B. Transponder) per Funk an die Gerätesteuerung 18 des Gargeräts und optional auch an ein mobiles Steuergerät 20 (z. B. Smart Phone oder Tablet PC), welches Teil eines Hausautomationssystems ist, weiter.
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Die Steuereinrichtung 14 ist zum Beispiel ebenfalls an dem Gargutträger 10 vorgesehen, bevorzugt in dessen Randbereich. Die Steuereinrichtung 14 kann aber auch separat von dem Gargutträger 10 im Gargerät positioniert sein. Wahlweise kann die Steuereinrichtung 14 auch in die Gerätesteuerung 18 integriert sein.
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In dem Garraum des Gargeräts können optional weitere Sensoren vorgesehen sein, zum Beispiel wenigstens ein Temperatursensor 22a und/oder wenigstens ein Feuchtesensor 22b. Diese weiteren Sensoren 22a, 22b sind ebenfalls mit der Steuereinrichtung 14 verbunden.
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Die Energieversorgung der Steuereinrichtung 14 und der Sensoren 12 und optional auch der weiteren Sensoren 22a, 22b erfolgt vorzugsweise drahtlos bzw. kontaktlos. Hierzu ist an der Steuereinrichtung 14 eine Energieempfangsvorrichtung 24 vorgesehen, die mittels induktiver Kopplung elektrische Energie von einer Energiezufuhrvorrichtung 26 im Gargerät übertragen bekommt.
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Wie in 3A und 3B veranschaulicht, können der eine großflächige Sensor 12 oder die Vielzahl an Sensoren 12 auf der Trägerbasis 28 mit einer vorzugsweise hitzebeständigen und wasserdichten Vergussmasse 38 gekapselt sein. Die Sensoren 12 sind so gut geschützt und der gesamte Gargutträger 10 kann zum Beispiel auch in einer Spülmaschine gereinigt werden.
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Wie in 3C und 3D dargestellt, können alternativ der eine großflächige Sensor 12 oder die Vielzahl an Sensoren 12 lose auf der Trägerbasis 28 aufliegen, beispielsweise in der Art eines Backpapiers oder ohne Kapselung auf der Trägerbasis 28 fixiert sein.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des drucksensitiven Sensors 12 ist in 2A und 2B dargestellt.
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Der Sensor 12 weist eine Masse 30 aus einem elektrisch nicht-leitenden, elastischen Material wie zum Beispiel Silikon oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) auf. In dieser Masse sind ein erstes Sensorelement 32 aus einem elektrisch leitenden Material und ein zweites Sensorelement 34 aus einem elektrisch leitenden Material eingebettet. Die beiden Sensorelemente 32, 34 sind zum Beispiel als Materialschicht, in Folienform, in Plattenform, in Drahtform oder dergleichen ausgestaltet. Die beiden Sensorelemente 32, 34 sind in der Dickenrichtung der elastischen Masse 30 (Oben/Unten-Richtung in 2A und 2B) übereinander angeordnet.
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Wie in 2A veranschaulicht, haben die beiden Sensorelemente 32, 34 im unbelasteten Zustand des Gargutträgers 10 einen vorbestimmten Abstand zueinander, da sich die elastische Masse 30 in ihrem entspannten Zustand befindet. Befindet sich ein Gargut 36 auf dem Gargutträger 10, so wird durch die Gewichtskraft F des Gargutes 36 ein Druck auf den Sensor 12 ausgeübt. Durch diesen Druck wird die elastische Masse 30 des Sensors 12 komprimiert, sodass die beiden Sensorelemente 32, 34 näher zueinander kommen. Bei einer Gewichtsänderung des Gargutes 36 verändert sich auch der Abstand zwischen den beiden Sensorelementen 32, 34 des Sensors 12 entsprechend.
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Die Abstandsänderung zwischen dem ersten Sensorelement 32 und dem zweiten Sensorelement 34 oder auch der absolute Abstand zwischen den beiden Sensorelementen 32, 34 kann zum Beispiel resistiv, kapazitiv, induktiv oder piezoelektrisch erfolgen. So kann zum Beispiel ein elektrischer Widerstand zwischen den beiden Sensorelementen 32, 34 erfasst werden, der sich mit einer Abstandsänderung ebenfalls verändert. Alternativ kann zum Beispiel ein Kapazitätswert eines Kondensators, der durch die beiden Sensorelemente 32, 34 gebildet wird, erfasst werden, der sich mit einer Abstandsänderung ebenfalls verändert.
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Ein Garprozess kann mit einem solchen intelligenten Gargutträger 10 zum Beispiel wie folgt überwacht und ggf. optimiert werden.
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Vor dem Garprozess werden das Gargut bzw. dessen Zutaten gewogen. Dies kann zum Beispiel mittels einer Küchenwaage oder einer intelligenten Arbeitsplatte mit integrierter Gewichtssensorik erfolgen. Danach wird das Gargut auf dem Gargutträger 10 platziert und in den Garraum des Gargeräts gegeben.
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Anhand des intelligenten Gargutträgers 10 können die Positionen der Gewichtsbelastungen auf dem Gargutträger erfasst werden. Es lassen sich so Form, Größe und Gewicht des Gargutes 36 auf dem Gargutträger 10 ermitteln.
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Während des Garprozesses verliert das Gargut üblicherweise deutlich an Gewicht, insbesondere aufgrund von Feuchtigkeitsverlusten. Außerdem verändert Gargut während des Garprozesses häufig seine Form und/oder seine Größe. Diese Zustände des Gargutes lassen sich durch den wenigstens einen drucksensitiven Sensor 12 bestimmen. Aus den Zuständen oder Zustandsänderungen kann dann zum Beispiel ein Fortschritt des Garprozesses ermittelt werden. In Abhängigkeit von diesem Ermittlungsergebnis kann dann ggf. der Garprozess angepasst werden, zum Beispiel durch eine Veränderung der Temperatur im Garraum, eine Veränderung der Restgarzeit und dergleichen.
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Außerdem können aus dem Gewicht und der belegten Fläche des Gargutes 36 auf dem Gargutträger 10 bei Bedarf auch ein Volumen bzw. eine Schichtstärke des Gargutes 36 berechnen. In Abhängigkeit von diesen Berechnungsergebnissen können dann zum Beispiel die Temperatur im Garraum und die Garzeit für den Garprozess bestimmt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gargutträger
- 12
- Sensor
- 14
- Steuereinrichtung
- 16
- Sende- und Empfangseinrichtung, z. B. Transponder
- 18
- Gerätesteuerung
- 20
- mobiles Steuergerät
- 22a
- weiterer Sensor, z. B. Temperatursensor
- 22b
- weiterer Sensor, z. B. Feuchtesensor
- 24
- Energieempfangsvorrichtung
- 26
- Energiezufuhrvorrichtung
- 28
- Trägerbasis
- 30
- elastische Masse
- 32
- erstes Sensorelement
- 34
- zweites Sensorelement
- 36
- Gargut
- 38
- Vergussmasse
- F
- Gewichtskraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009047013 A1 [0003]
- DE 102004044100 A1 [0003]
- DE 102012004571 B4 [0003]
- DE 102014210672 A1 [0003]
- DE 102011009991 A1 [0003]
- DE 20016793 U1 [0003]
