DE102022116083A1 - Method for the automated control of an extractor hood and extractor hood set up to carry out the method - Google Patents
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- F24C15/00—Details
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten, energieeffizienten und präzisen Steuerung einer Dunstabzugshaube (1), welche über einem Kochfeld angeordnet ist, unter Verwendung einer Steuervorrichtung, mittels welcher mindestens ein Motor, der mindestens einen Lüfter (5) antreibt, ansteuerbar ist und welche mit in oder an der Dunstabzugshaube (1) angeordneten Sensoren über eine Schnittstelle kommunikativ in Verbindung steht, wobei die Sensoren einen VOC-Sensor (9), einen IR-Sensor (12) sowie einen Temperatursensor (11) und/oder einen Feuchtesensor (10) umfassen, bei welchem mittels des IR-Sensors (9) eine Temperaturerhöhung auf dem Kochfeld über die Steuervorrichtung detektiert wird und der Motor durch die Steuervorrichtung angesteuert wird, sodass der mindestens eine Lüfter (5) angetrieben wird, mittels des VOC-Sensors (9) sowie des Temperatursensors (11) und/oder des Feuchtsensors (10) eine Wrasenbildung erfasst wird, eine Wrasenanalyse (13) durch logische Verknüpfung der Messwerte des VOC-Sensors (9) sowie des Temperatursensors (11) und/oder des Feuchtesensors (10) bewertet wird und die Leistung des mindestens Lüfters (5) mittels der Steuervorrichtung über den mindestens einen Motor auf Basis der Bewertung der Wrasenanalyse (13) geregelt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Dunstabzugshaube (1) zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the automated, energy-efficient and precise control of an extractor hood (1), which is arranged above a hob, using a control device by means of which at least one motor, which drives at least one fan (5), can be controlled and which with Sensors arranged in or on the extractor hood (1) are communicatively connected via an interface, the sensors being a VOC sensor (9), an IR sensor (12) and a temperature sensor (11) and/or a humidity sensor (10). include, in which an increase in temperature on the hob is detected via the control device by means of the IR sensor (9) and the motor is controlled by the control device so that the at least one fan (5) is driven by means of the VOC sensor (9) as well as the temperature sensor (11) and/or the humidity sensor (10), a vapor formation is detected, a vapor analysis (13) by logically linking the measured values of the VOC sensor (9) and the temperature sensor (11) and/or the moisture sensor (10) is evaluated and the performance of the at least fan (5) is regulated by means of the control device via the at least one motor based on the evaluation of the vapor analysis (13). The invention further relates to an extractor hood (1) for carrying out the method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Steuerung einer Dunstabzugshaube, welche über einem Kochfeld angeordnet ist, unter Verwendung einer Steuervorrichtung, mittels welcher mindestens ein Motor, der mindestens einen Lüfter antreibt, ansteuerbar ist und welche mit in oder an der Dunstabzugshaube angeordneten Sensoren über eine Schnittstelle kommunikativ in Verbindung steht, wobei die Sensoren einen VOC-Sensor, einen IR-Sensor sowie einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtesensor umfassen.The invention relates to a method for the automated control of an extractor hood, which is arranged above a hob, using a control device by means of which at least one motor, which drives at least one fan, can be controlled and which is connected to sensors arranged in or on the extractor hood via an interface is communicatively connected, the sensors comprising a VOC sensor, an IR sensor and a temperature sensor and / or a humidity sensor.
Die Druckschrift
Insgesamt weist das vorbeschriebene Verfahren mehrere Nachteile auf. Durch falsche Vorhersagen wird die Dunstabzugshaube insgesamt nicht effektiv betrieben. Wird die Leistung des Lüfters aufgrund einer falschen Vorhersage zu hoch eingestellt, führt dies zu verringerter Energieeffizienz und unnötiger Geräuschentwicklung. Wird die Leistung des Lüfters dagegen zu niedrig für das tatsächliche Wrasenaufkommen eingestellt, werden die Wrasen nicht ausreichend über die Dunstabzugshaube abgesogen. Schließlich ist auch die Hardware für die Überwachung mit den bildgebenden Sensoren relativ kostenintensiv.Overall, the method described above has several disadvantages. Incorrect predictions will result in the cooker hood not operating effectively as a whole. Setting the fan power too high due to an incorrect prediction will result in reduced energy efficiency and unnecessary noise. However, if the fan power is set too low for the actual amount of fumes, the fumes will not be adequately extracted through the extractor hood. Finally, the hardware for monitoring with the imaging sensors is also relatively expensive.
Aus der Druckschrift
Ein Nachteil bei Luftgütesensoren ist, dass diese starken Schwankungen bei Änderungen der Temperatur und/oder der Feuchte unterliegen.A disadvantage of air quality sensors is that they are subject to strong fluctuations when the temperature and/or humidity changes.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die automatische Steuerung der Leistung einer Dunstabzugshaube weiter zu verbessern, sodass die Dunstabzugshaube besonders effizient und der tatsächlichen Situation hinsichtlich der Luftqualität angepasst betrieben wird.It is therefore the object of the invention to further improve the automatic control of the performance of an extractor hood, so that the extractor hood is operated particularly efficiently and adapted to the actual situation with regard to air quality.
Hierzu schlägt die Erfindung ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass
- - mittels des IR-Sensors eine Temperaturerhöhung auf dem Kochfeld über die Steuervorrichtung detektiert wird und der mindestens eine Motor durch die Steuervorrichtung angesteuert wird, sodass der Lüfter angetrieben wird,
- - mittels des VOC-Sensors und des Temperatursensors und/oder des Feuchtesensors eine Wrasenbildung erfasst wird,
- - eine Wrasenanalyse durch logische Verknüpfung der Messwerte des VOC-Sensors sowie des Temperatursensors und/oder des Feuchtesensors durchgeführt wird und
- - die Leistung des mindestens einen Lüfters mittels der Steuervorrichtung über den mindestens einen Motor auf Basis der Wrasenanalyse geregelt wird.
- - an increase in temperature on the hob is detected via the control device by means of the IR sensor and the at least one motor is controlled by the control device so that the fan is driven,
- - vapor formation is detected by means of the VOC sensor and the temperature sensor and/or the humidity sensor,
- - a vapor analysis is carried out by logically linking the measured values of the VOC sensor as well as the temperature sensor and/or the humidity sensor and
- - The performance of the at least one fan is regulated by means of the control device via the at least one motor based on the vapor analysis.
Durch die Temperaturüberwachung des Kochfeldes mittels des IR-Sensors können die anderen Sensoren frühestmöglich mit dem zu messenden Medium in Kontakt gebracht werden. Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, dass die Steuerungsvorrichtung der Dunstabzugshaube entsprechend dem tatsächlichen Leistungsbedarf auf Basis der Wrasenanalyse arbeitet. Hierdurch kann die Dunstabzugshaube sehr energiesparend betrieben und Geräuschemissionen können minimiert werden. Das Verfahren ist auch unabhängig vom Kochfeld und kann für die unterschiedlichsten Kochfeldhersteller und -typen verwendet werden.By monitoring the temperature of the hob using the IR sensor, the other sensors can be brought into contact with the medium to be measured as early as possible. It is advantageous in the method according to the invention that the control device of the extractor hood works in accordance with the actual power requirement on the basis of the vapor analysis. This allows the extractor hood to be operated in a very energy-saving manner and noise emissions can be minimized. The process is also independent of the hob and can be used for a wide range of hob manufacturers and types.
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass mindestens ein CO-Sensor, ein Feinstaubsensor und/oder ein CO2-Sensor in oder an der Dunstabzugshaube angeordnet sind und die Messewerte zusätzlich zur Wrasenanalyse herangezogen werden. Durch die Verwendung mindestens eines weiteren Luftgütesensors wird das Verfahren insgesamt noch sensitiver und genauer.A further development of the method provides that at least one CO sensor, a fine dust sensor and/or a CO 2 sensor are arranged in or on the extractor hood and the measured values are used in addition to the vapor analysis. By using at least one additional air quality sensor, the process overall becomes even more sensitive and precise.
Zusätzlich kann vorzugsweise mittels des IR-Sensors die Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwertes detektiert werden und über die Steuervorrichtung ein Warnsignal ausgegeben werden. Der Grenzwert wird zweckmäßig auf eine Temperatur festgelegt, die über der eines typischen Garprozesse wie Kochen oder Braten liegt. Wird dieser Grenzwert überschritten, liegen höchstwahrscheinlich eine Fehlfunktion und/oder eine Gefahr vor, die über das Warnsignal an den Anwender übermittelt wird.In addition, the exceeding of a predetermined limit value can preferably be detected using the IR sensor and a warning signal can be output via the control device. The limit value is expediently set at a temperature that is above that of a typical cooking process such as boiling or frying. If this limit value is exceeded, there is most likely a malfunction and/or a danger, which is communicated to the user via the warning signal.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn mittels eines Abstandsensors, vorzugsweise eines TOF-Sensors, der Abstand zwischen der Dunstabzugshaube und dem Kochfeld erfasst wird, und der Abstand zwischen der Dunstabzugshaube und dem Kochfeld unter Zugrundelegung der Wrasenanalyse angepasst wird. Die Wrasenerfassung der Dunstabzugshaube kann somit auch durch präzise Einstellung des Abstandes zwischen dem Kochfeld und der Dunstabzugshaube weiter optimiert werden. Hierzu sind geeignete Mittel zur Höhenverstellung der Dunstabzugshaube vorzusehen.Furthermore, it is advantageous if the distance between the extractor hood and the hob is detected using a distance sensor, preferably a TOF sensor, and the distance between the extractor hood and the hob is adjusted based on the vapor analysis. The vapor capture of the extractor hood can therefore be further optimized by precisely adjusting the distance between the hob and the extractor hood. For this purpose, suitable means for adjusting the height of the extractor hood must be provided.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messwerte mindestens eines der Sensoren, vorzugsweise aller Sensoren, zeitlich aufgelöst erfasst werden und die zeitlichen Gradienten, d.h. die zeitlichen Veränderungen der Messwerte für die Wrasenanalyse herangezogen werden. Durch die Berücksichtigung der Gradienten der Messwerte lässt sich die Wrasenentwicklung genauer prognostizieren. Ein schnell ansteigender Messwert kann beispielsweise darauf hindeuten, dass kurzfristig mit einer starken Wrasenbelastung zu rechnen ist. Die Leistung des mindestens einen Lüfters wird entsprechend hoch eingestellt, während ein langsamer Anstieg auch auf eine moderat ansteigende Wrasenbelastung hindeutet, sodass die Lüfterleistung nur langsam hochgefahren wird. Prinzipiell ist es auch möglich einzelne Ereignisse durch die Bewertung des Gradienten zu identifizieren und in die Wrasenanalyse mit einzubeziehen, beispielsweise wenn der Deckel des Kochtopfes angehoben wird oder ähnliches. Die Zugrundlegung der zeitlichen Gradienten kann insbesondere hinsichtlich des VOC-Sensors gegenüber der Steuerung auf Basis von Absolutwerten Vorteile haben, da auf diese Weise die Abhängigkeit der Steuerung von der von dem Kochvorgang unbeeinflussten Umgebungsluftqualität reduziert werden kann.A further development of the invention provides that the measured values of at least one of the sensors, preferably all sensors, are recorded in a time-resolved manner and the temporal gradients, i.e. the temporal changes in the measured values, are used for the vapor analysis. By taking the gradients of the measured values into account, the development of vapor can be predicted more precisely. A rapidly increasing measurement value can, for example, indicate that heavy vapor pollution is to be expected in the short term. The performance of at least one fan is set accordingly high, while a slow increase also indicates a moderately increasing vapor load, so that the fan performance is only increased slowly. In principle, it is also possible to identify individual events by evaluating the gradient and include them in the vapor analysis, for example when the lid of the cooking pot is lifted or similar. The use of time gradients can have advantages over control based on absolute values, particularly with regard to the VOC sensor, since in this way the dependence of the control on the ambient air quality, which is unaffected by the cooking process, can be reduced.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 : schematisch eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube; -
2 : schematisch die Erkennung eines Kochprozesses als Ablaufplan; -
3 : schematisch einen Ablaufplan der Wrasenanalyse; -
4 : schematisch einen Ablaufplan der Lüftersteuerung.
-
1 : schematically a sectional view of an extractor hood according to the invention; -
2 : schematic recognition of a cooking process as a flow chart; -
3 : schematically a flow chart of the vapor analysis; -
4 : a schematic flowchart of the fan control.
In
In
In
Auf Basis der Messwerterfassung wird kontinuierlich die Wrasenanalyse 13 durchgeführt. Wird eine höhere Wrasenbelastung detektiert, wird der Lüfter 5 in eine höhere zweite Leistungsstufe LS2 versetzt. Der Lüfter 5 bleibt in der zweiten Leistungsstufe LS2 solange, bis die Wrasenbelastung einen Schwellwert nach oben unten überschreitet. Je nachdem, in welche Richtung sich die Wrasenbelastung verändert, wird entweder eine noch höhere dritte Leistungsstufe LS3 eingestellt oder die Leistung des Lüfters 5 wird auf die erste Leistungsstufe LS1 zurückgefahren. Bei den Schwellwerten kann es sich sowohl um absolute Messwerte der Sensoren handeln als auch durch zeitlich aufgelöste Erfassung ermittelte Änderungen, also den Anstieg oder die Verringerung der Messwerte.The
Wenn der Lüfter 5 sich in der dritten Leistungsstufe LS3 befindet, verläuft das Verfahren genau wie in der zweiten Leistungsstufe LS2. Sodass der Lüfter 5 bei einer weiteren Erhöhung der Wrasenbelastung in eine vierte Leistungsstufe LS4 geschaltet wird und bei einer Verringerung der Wrasenbelastung zurück in die zweite Leistungsstufe LS2 geschaltet wird. In anderen Ausführungsformen ist es möglich, dass der Lüfter noch über weitere Leistungsstufen oder eine stufenlose Leistungseinstellung verfügt. Bei starker kurzfristiger Veränderung der Wrasenbildung ist auch möglich, dass Leistungsstufen übersprungen werden, also beispielsweise direkt von der ersten Leistungsstufe LS1 in die vierte Leistungsstufe LS4.If the fan 5 is in the third power level LS3, the procedure proceeds exactly as in the second power level LS2. So that the fan 5 is switched to a fourth power level LS4 when the vapor load increases further and is switched back to the second power level LS2 when the vapor load is reduced. In other embodiments, it is possible for the fan to have additional power levels or a continuously variable power setting. If there is a strong short-term change in the formation of vapor, it is also possible that power levels are skipped, for example directly from the first power level LS1 to the fourth power level LS4.
Zu jeder Zeit und in jeder Leistungsstufe wird mittels des IR-Sensors 12 die Kochfeldtemperatur überwacht. Sobald eine Grenztemperatur überschritten wird, wird ein Warnsignal WS ausgegeben.The hob temperature is monitored at any time and at every power level using the
Sobald das Ende des Kochvorgangs detektiert wird (vgl.
Mittels der Sensoren und deren logischer Verknüpfung können zudem unterschiedliche Prozesse auf dem Kochfeld unterschieden werden, wie beispielsweise Braten, Wasserkochen, Reinigen des Kochfeldes etc. Beispielhafte Prozesse werden im Folgenden beschrieben:
- Bei dem Prozess „Wasserkochen“ detektiert der IR-
Sensor 12 eine Kochfeldtemperatur von 80 - 100 °C. Der Feuchtesensor 10 detektiert eine Luftfeuchtigkeit von 80 - 100 %. Der VOC-Sensor detektiert aufgrund des reinen Wasserdampfes nur wenig Belastung. Aus den gewonnen Sensordaten kann die Steuervorrichtung dann den Kochprozess „Wasserkochen“ herleiten und eine für diesen Prozess geeignete Leistungsstufe des Lüfters 5 auswählen.
- During the “boiling water” process, the
IR sensor 12 detects a hob temperature of 80 - 100 °C. Thehumidity sensor 10 detects a humidity of 80 - 100%. The VOC sensor detects only little pollution due to the pure water vapor. From the sensor data obtained, the control device can then derive the cooking process “boiling water” and select a power level of the fan 5 that is suitable for this process.
Beim Prozess „Braten“ detektiert der IR-Sensor eine Kochfeldtemperatur im Bereich von 150 - 250°C. Der Feuchtesensor 10 detektiert dagegen nur relativ wenig Luftfeuchtigkeit. Der VOC-Sensor 9 detektiert eine hohe Belastung. Die Steuervorrichtung kann aus den gewonnenen Sensordaten den Garprozess „Braten“ herleiten und kann hierfür die entsprechende Leistungsstufe des Lüfters auswählen.During the “roasting” process, the IR sensor detects a hob temperature in the range of 150 - 250°C. The
Beim Prozess „Kochfeldreinigung“ detektiert der IR-Sensor 12 nur eine Temperatur kleiner 40°C. Der Feuchtensensor 10 detektiert nur eine geringe Luftfeuchtigkeit. Der VOC-Sensor 9 detektiert eine hohe Konzentration. Der VOC-Sensor 9 und der Feuchtesensor 10 detektieren also ähnliche Werte wie beim Prozess „Braten“. Weil die Temperatur die 40°C aber nicht überschreitet, kann die Steuerungsvorrichtung daraus herleiten, dass kein Kochprozess gestartet wurde. Der Lüfter 5 verbleibt im Standby-Modus SB.During the “hob cleaning” process, the
An diesen exemplarischen Beispielen wird verdeutlicht, dass die unterschiedlichsten Kochprozesse anhand der Sensordaten genau bestimmt werden können. Die für den jeweiligen Kochprozess und dessen Intensität optimalen Leistungsstufen können durch die Steuervorrichtung eingestellt werden. In Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mittels weiterer Sensoren zusätzliche Daten erfasst. Hierdurch können die Prozesse noch präziser erkannt werden.These exemplary examples illustrate that a wide variety of cooking processes can be precisely determined using sensor data. The optimal power levels for the respective cooking process and its intensity can be set by the control device. In further developments of the method according to the invention, additional data is recorded using additional sensors. This allows the processes to be recognized even more precisely.
Die Leistungsstufe des Lüfters 5 kann anhand des IR-Sensors 12 auch von der Anzahl der Kochgeschirre und deren Position abhängig gemacht werden.The power level of the fan 5 can also be made dependent on the number of cookware and their position using the
Der IR-Sensor 12 kann auch zur Steuerung anderer Funktionen der Dunstabzugshauben genutzt werden, zum Beispiel zum Einschalten und Ausschalten der Dunstabzugshaube, zum Einschalten und dem Ausschalten der Beleuchtung, zur Einstellung der Höhe der Dunstabzugshaube relativ zum Kochfeld.The
Die durch die Sensoren einer Vielzahl von Dunstabzugshauben gewonnenen Messdaten können auch zentral in einer Datenbank zusammengetragen werden. Aus den gesammelten Messdaten können dann weitere Erkenntnisse gezogen werden, um die Wrasenanalyse, die Prozesserkennung und letztendlich die Lüftersteuerung weiter zu optimieren.The measurement data obtained by the sensors of a large number of extractor hoods can also be compiled centrally in a database. Further insights can then be drawn from the collected measurement data in order to further optimize the vapor analysis, process detection and ultimately the fan control.
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- Dunstabzugshaubeextractor hood
- 22
- GehäuseHousing
- 33
- LufteinlassAir intake
- 44
- LuftauslassAir outlet
- 55
- LüfterFan
- 66
- FettfilterGrease filter
- 77
- UmluftfilterRecirculation filter
- 88th
- Sensor-ModulSensor module
- 99
- VOC-SensorVOC sensor
- 1010
- FeuchtesensorHumidity sensor
- 1111
- TemperatursensorTemperature sensor
- 1212
- IR-SensorIR sensor
- 1313
- WrasenanalyseVapor analysis
- LSL.S
- LeistungsstufePower level
- NLNL
- Nachlauftrailing
- SBSB
- Standby-ModusStandby mode
- WSWS
- WarnsignalWarning signal
- kk
- KorrekturschrittCorrection step
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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