DE112007001158B4

DE112007001158B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizleistung eines Heizelements einer Kochmulde

Info

Publication number: DE112007001158B4
Application number: DE112007001158T
Authority: DE
Inventors: Ursula Calis; Dr. Has Uwe; Peter Vetterl
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2027-04-18
Also published as: DE112007001158A5; DE102006022327A1; WO2007131851A1

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizleistung eines Heizelements (6), wobei mittels einer durch die Heizleistung erzeugten Wärme ein ung (I), welche eine Mehrzahl an Sensoren (9, 13, 15, 17) aufweist, wobei die Sensoreinrichtung (I) zur Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang eines Gutes (1a) gemäß einer ersten Zubereitungsart und gemäß einer zweiten Zubereitungsart ausgebildet ist, und die Sensoren (9, 13, 15, 17) mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (12) e3, 15, 17) für eine gemeinsame vorgebbare Zeitdauer zum Erfassen von Temperaturinformationen aktivierbar sind, wobei beim gleichzeitigen Betrieb die von den Sensoren (9, 13, 15, 17) erfassten Temperaturinformationen an die Steuer- und/oder Regeleinheit (12) übertragbar sind und die Heizleistung abhängig von diesen Temperaturinformationen steuer- und/oder regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sensoren (9, 13, 15, 17) erhaltenen Temperaturinformationen in der Steuer- und/oder Regeleinheit (12) gemäß einer...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizleistung eines Heizelements, wobei mittels einer durch die Heizleistung erzeugten Wärme ein Gut zubereitbar ist, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung umfasst, welche eine Mehrzahl an Sensoren aufweist und die Sensoreinrichtung zur Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang des Gutes gemäß einer ersten Zubereitungsart und einer zweiten Zubereitungsart ausgebildet ist und die Sensoren mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit elektrisch verbunden sind, wobei die Sensoren für eine gemeinsame vorgebbare Zeitdauer zum Erfassen von Temperaturinformationen aktivierbar sind, wobei beim gleichzeitigen Betrieb die von den Sensoren erfassten Temperaturinformationen an die Steuer- und/oder Regeleinheit übertragbar sind und die Heizleistung abhängig von diesen Temperaturinformationen steuer- und/oder regelbar ist.
Ein Kochfeld mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung ist aus DE 100 64 117 A1 bekannt. Das Kochfeld weist zumindest zwei umschaltbaren Betriebsarten auf, wobei in der ersten Betriebsart eine Regeleinheit mittels eines Sensors das Kochgut temperaturgeregelt gart. In der zweiten Betriebsart wird eine über eine Einstelleinrichtung mit linearer Skalierung vorgegebene Garleistung geregelt.
Aus der US 47 22 268 A ist eine Methode und ein Gerät zur Lebensmittelverarbeitung, welches das Kochen, die Lagerung oder die Aufbereitung umfasst, bekannt. Es ist vorgesehen, den Anteil von verdampftem Wasser aus einem Behälter innerhalb einer das Lebensmittel haltenden Kammer, sowie die Lufttemperatur innerhalb der Kammer durch jeweils einen Heizkörper zu steuern. Steuermittel sorgen dabei für eine Anpassung der Periodenzeiten zur Energieversorgung der beiden Heizkörper.
Aus der US 2005/0016990 A1 ist ein Gerät und eine Methode zur Erkennung eines abnormalen Temperaturanstieges in Verbindung mit einer Kombination aus einem Kochgefäß und einer Kochzone einer Kochoberfläche bekannt, die ein elektrisches Heizelement überdeckt. Das Gerät hat eine erste temperaturempfindliche Vorrichtung, die innerhalb des Heizelementes angeordnet und dafür ausgelegt ist, die Temperatur der Kochoberfläche zu überwachen. Eine zweite, temperaturempfindliche Vorrichtung ist innerhalb des Heizelementes bereitgestellt und ausgelegt, um die Temperatur des Kochgefäßes durch die Kochoberfläche zu überwachen. Aus den Signalen der zweiten temperaturempfindlichen Vorrichtung werden Werte einer ersten und einer zweiten Ableitung nach der Zeit berechnet. Wenn diese Werte vorbestimmte Grenzwerte überschreiten, unterbricht eine Steuereinheit die Energiezufuhr zu dem Heizkörper.
In modernen Zubereitungsfeldern von Haushaltgeräten, wie Elektroherden, welche insbesondere als Kochfelder ausgebildet sind, kommen Sensoren zum Einsatz, welche wesentliche Eigenschaften eines zuzubereitenden Gutes in einem Zubereitungsbehälter erfassen. So können wesentliche Eigenschaften eines Gargutes in einem Kochgeschirr bzw. wesentliche Betriebszustände des Zubereitungsfeldes erfasst werden.
Aus einer Vielzahl von zu erfassenden Größen seien beispielsweise die Temperatur von Suppen, die Viskosität von Marmelade, die Zähigkeit eines zu garenden Stückes Fleisch, die Temperatur einer Bratfläche einer Pfanne oder die Textur eines gebratenen Stückes Gemüse zu erfassen. Die Kenntnis dieser Parameter gestattet es, regelnde Eingriffe in den aktuellen Vorgang zur Zubereitung von Lebensmitteln vorzunehmen.
In einem elektrischen Kochfeld geben unter anderem die Höhe von Heizströmen, die Temperatur der Heizleiter oder die elektrische Leitfähigkeit der Stellfläche Auskunft über den Betriebszustand des Gerätes. Bei Zubereitungsbehältern, wie Kochgeschirren, geben die Temperaturen und die Durchbiegung des Bodens (Bombierung) Aufschluss über die Qualität der thermischen Ankopplung des Kochgeschirrs an die Stellfläche. Die Kenntnis der Dampfkonzentration unter dem Deckel eines Topfes erlaubt die energieminimale Prozessführung, beispielsweise beim Kochen von Eiern oder Kartoffeln oder Nudeln. Bei Dampfdruckkochtöpfen erlaubt die Bestimmung des absoluten Innendrucks eine exakte Berechnung des Temperatur des momentan zu garenden Lebensmittels.
Der Zweck der Erfassung der oben genannten Größen liegt häufig in der automatischen Regelung des momentan durchgeführten Prozesses der Zubereitung von Lebensmitteln. Darüber hinaus erlaubt die ausführliche und vollständige Überwachung des Prozesses die Erkennung von Fehlfunktionen, welche einerseits auf unerklärliche Fehlfunktionen beruhen aber auch durch Bedienpersonal ausgelöst sein können, welche unkonzentriert sind oder anderweitig abgelenkt werden.
Da bei der Erkennung einer Fehlfunktion die Geräte automatisch abgeschaltet werden können, erhöht eine Erfassung möglichst vieler Prozessparameter immer auch die allgemeine Betriebssicherheit des Kochfelds bzw. des Zubereitungsfeldes.
Diese kurze Darstellung zeigt, dass aus der Vielzahl erfassbarer Größen nur ein einfacher Überblick gegeben werden kann. Eine nähere Betrachtung führt im Allgemeinen zu dem Ergebnis, dass im Wesentlichen unabhängig vom Einsatzzeck, die wirklich wesentliche Größe im Allgemeinen eine Temperatur ist. Aus diesem Grund sind moderne Kochfelder häufig mit Temperatursensoren ausgerüstet. Ziel von Temperatursensoren in Kochfeldern ist die Detektierung von Temperaturwerten, deren Höhe möglichst präzise Auskunft geben über die Temperatur, mit welcher das im Kochgeschirr befindliche Lebensmittel zum Zeitpunkt der Messung behandelt wird. Ein Beispiel für eine sehr direkte Erfassung einer lebensmittelrelevanten Temperatur ist ein IR (Infrarot)-Sensor, welcher die Temperatur der Außenseite eines Zubereitungsbehälters, beispielsweise eines Kochtopfes, erfasst. Ein Beispiel für eine eher indirekte Temperaturerfassung ist die Einschätzung der Temperatur eines Bodens einer Pfanne über eine Temperaturmessung an einer Außenseite einer Glaskeramik in üblichen Kochfeldern mit Strahlungsheizkörpern.
Aus der EP 0 541 166 A1 ist eine Anordnung zur Regelung der Heizleistung für einen von einer Kochplatte beheizbaren Kochtopf mit einer sensorgesteuerten Elektronik bekannt. Die Anordnung umfasst eine Sensoreinrichtung mit einer Mehrzahl an Sensoren, wobei die Sensoren alle innerhalb des Kochtopfes angeordnet sind. Im Kochtopf ist mindestens ein Sensor zur Erfassung der Temperatur der Lebensmittel, welche in dem Kochtopf sind, angeordnet. Darüber hinaus ist ein weiterer Sensor in einem Messrohr des Kochtopfes angeordnet, wobei das Messrohr als Verbindung des Kochtopfes mit der Außenluft ausgebildet ist und der Sensor in dem Messrohr zur Erfassung des Dampfpunktes einer im Topf vorhandenen Flüssigkeit angeordnet ist. Bei einer Ausführung kann ein Sensor im Hinblick auf eine Kochsensorik und ein zweiter Sensor im Hinblick auf eine Bratsensorik angeordnet sein. Bei einem Zubereitungsvorgang können die beiden Sensoren in einer Kombination verwendet werden, wobei jedoch stets nur ein Sensor berücksichtigt wird und nach einem bestimmten Fortschritt des Zubereitungsvorgangs, beispielsweise bis ein im Kochtopf vorhandenes Wasser verdampft ist, der erste Sensor abgeschaltet wird und auf den zweiten Sensor umgeschaltet bzw. dieser angeschaltet wird, welcher dann im Hinblick auf den Bratvorgang eine Temperaturüberwachung durchführt. Die Heizleistung eines Heizelements wird somit in Abhängigkeit ausschließlich der Sensorsignale des ersten Sensors oder ausschließlich in Abhängigkeit der Sensorsignale des zweiten Sensors geregelt.
In der DE 38 11 925 C1 ist eine Vorrichtung zum Regeln der Heizleistung eines Heizelements einer Koch- oder Herdplatte eines Elektroherdes bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung mit einer Mehrzahl an Sensoren, wobei ein Sensor zur Temperaturerfassung der Koch- und Herdplatte angeordnet ist und ein zweiter Sensor zur Temperaturerfassung eines Zubereitungsbehälters angeordnet ist. Durch die gezeigte Sensorvorrichtung kann somit eine Kombination aus einer Kochsensorik und einer Bratsensorik realisiert werden. Auch bei dieser Vorrichtung kann jedoch nur jeweils einer der Sensoren mittels eines Schalters mit einer Logikschaltung verbunden werden, wobei abhängig von lediglich jeweils einem Sensor die Heizleistung des Heizelements geregelt wird.
Bei den bekannten Vorrichtungen kann die Regelung der Heizleistung in Hinblick auf das Einstellen einer geeigneten Zubereitungstemperatur für ein zuzubereitendes Gut nur relativ ungenau eingestellt werden.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welches die Steuerung und/oder die Regelung einer Heizleistung eines Heizelements zur Zubereitung eines Gutes verbessert.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, und ein Verfahren, welches die Merkmale nach Patentanspruch 18 aufweist, gelöst.
Eine lösungsgemäße Vorrichtung ist zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizleistung eines Heizelements ausgebildet, wobei mittels einer durch die Heizleistung erzeugten Wärme ein Gut, wie ein Lebensmittel, zubereitbar ist. Die Vorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung, welche zumindest zwei Sensoren aufweist, wobei die Sensoreinrichtung zur Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang des Gutes gemäß einer ersten Zubereitungsart und zur Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang des Gutes gemäß einer zweiten Zubereitungsart ausgebildet ist. Die Sensoren sind mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit elektrisch verbunden. Die Sensoren sind für eine gemeinsame vorgebbare Zeitdauer zum Erfassen von Temperaturinformationen aktiviert. Die Sensoren sind somit zumindest zeitweise, insbesondere dauernd, gleichzeitig betreibbar bzw. in einem aktivierten Zustand, wobei beim gleichzeitigen Betrieb die von den Sensoren erfassten Temperaturinformationen an die Steuer- und/oder Regeleinheit übertragbar sind, und die Heizleistung des Heizelements abhängig von diesen Temperaturinformationen steuer- und/oder regelbar ist.
Durch die lösungsgemäße Vorrichtung werden somit stets eine Mehrzahl an Temperaturinformationen verschiedenster Sensoren erfasst und ausgewertet und abhängig von dieser Mehrzahl an Temperaturinformationen ist dann die Heizleistung des Heizelements steuer- und/oder regelbar. Dadurch kann eine Zubereitungstemperatur schneller und exakter eingestellt werden. Ein Zubereitungsvorgang des Gutes kann dadurch optimiert werden. Durch die Vorrichtung kann eine Kombination von Sensorinformationen generiert werden. Als Zubereitungsarten können insbesondere ein Kochen oder ein Braten vorgesehen sein. Die Vorrichtung und insbesondere die Sensoreinrichtung ist daher vorteilhafterweise eine Kombination einer Bratsensorik und einer Kochsensorik. Die im bisherigen Stand der Technik lediglich einzeln eingesetzten Sensoren werden bei der lösungsgemäßen Vorrichtung gleichzeitig verwendet und die zu einem Zeitpunkt von mehreren Sensoren erfassten Temperaturinformationen ermöglichen daher eine genaue Kenntnis, welche Temperaturen zu einem bestimmten Zeitpunkt an verschiedenen Örtlichkeiten und Komponenten einer Zubereitungskette gegeben sind.
Obwohl für eine derartige Zubereitung eines Gutes eine Mehrzahl an Komponenten erforderlich ist, deren Zusammenspiel im Hinblick auf eine Temperaturübertragung auch relativ komplex ist, kann durch diese multiple Erfassung von Temperaturinformationen auch eine relativ exakte und auch gegebenenfalls vorausschauende Einstellung der Heizleistung ermöglicht werden.
Vorzugsweise sind die Sensoren an verschiedenen für eine Zubereitung des Gutes vorgesehenen Komponenten angeordnet. So kann eine Anordnung an einem Zubereitungsbehälter oder an Teilen des Haushaltgeräts vorgesehen sein.
Bevorzugt ist zumindest ein Sensor außerhalb eines Zubereitungsbehälters, in welchem das zuzubereitende Gut enthalten ist, positioniert. Die von den Sensoren erhaltenen Temperaturinformationen in der Steuer- und/oder Regeleinheit sind gemäß einer Prioritätenliste für die Steuerung und/oder Regelung der Heizleistung berücksichtigbar. So kann vorgesehen sein, dass abhängig von der momentanen Zubereitungsart eines Zubereitungsvorgangs, beispielsweise eines Bratens, die Temperaturinformationen derjenigen Sensoren, welche für die Temperaturerfassung für einen Bratvorgang angeordnet sind, bevorzugt oder mit einem größeren Gewichtungsfaktor berücksichtigt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine zu Grunde zu legende Prioritätenliste abhängig von der momentanen Zubereitungsart eines Zubereitungsvorgangs ist. Es können somit eine Mehrzahl an Prioritätenlisten vorgegeben sein, welche unterschiedlich sind, und vorteilhaft im Hinblick auf die momentane Zubereitungsart konzipiert sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerung und/oder Regelung der Heizleistung des Heizelements abhängig von derjenigen Temperaturinformation eines Sensors durchführbar ist, welche eine für eine Zubereitungsart spezifische Referenz-Temperatur überschreitet. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einem Bratvorgang die gemäß einer Prioritätenliste bevorzugt zu berücksichtigen Sensorinformationen beispielsweise eine Erhöhung der Heizleistung nach sich ziehen würden, aber ein eigentlich für die Kochsensorik vorgesehener Sensor eine Temperaturinformation liefert, welche zu hoch ist und den weiteren Bratvorgang negativ beeinflussen würde. Bei einer derartigen Konstellation kann dann die Prioritätenliste durchbrochen werden und die Heizleistung, wie sie der Bratsensor erforderlich machen würde, wird nicht erhöht, sondern die Heizleistung wird reduziert, um dem Sicherheitsaspekt Rechnung zu tragen.
Bevorzugt ist ein erster Sensor zu Erfassung einer Temperatur des Zubereitungsgutes ausgebildet. Dieser erste Sensor kann in vorteilhafter Weise an einer Seitenwand eines Zubereitungsbehälters angeordnet sein. Der Temperatursensor kann beispielsweise als NTC-Widerstand oder als PTC-Widerstand ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise ist der erste Sensor beabstandet zu einer Seitenwand eines Zubereitungsbehälters angeordnet und zur Erfassung der Temperatur der Seitenwand ausgebildet. Es kann dabei vorgesehen sein, dass der erste Sensor als IR-Sensor ausgebildet ist und zur Detektion einer Wärmestrahlung ausgebildet ist, welche von dem Zubereitungsbehälter, insbesondere von dessen Seitenwand, abgestrahlt wird.
Vorzugsweise ist ein zweiter Sensor zur Erfassung einer Temperatur an einem Boden eines Zubereitungsbehälters ausgebildet. Der zweite Sensor kann insbesondere an dem Boden angeordnet sein. Ein dritter Sensor ist vorteilhafterweise zur Erfassung einer Temperatur der Zubereitungszone ausgebildet und insbesondere an einer Unterseite der Zubereitungszone angeordnet. Die Zubereitungszone kann vorteilhafterweise ein Glaskeramikfeld aufweisen bzw. sein. Vorteilhafterweise ist ein vierter Sensor zur Erfassung einer Temperatur des Heizelements ausgebildet, insbesondere an dem Heizelement angeordnet.
Das Heizelement ist bevorzugt in einer Zubereitungsmulde, insbesondere einer Kochmulde, angeordnet. Als erste Zubereitungsart kann ein Braten eines Gutes vorgesehen sein. Als zweite Zubereitungsart kann beispielsweise ein Kochen eines Gutes vorgesehen sein. Die beiden Zubereitungsarten sind die bevorzugten Zubereitungsarten. Sie sind jedoch nicht abschließend zu verstehen. Es kann auch beispielsweise ein Garen oder Frittieren, welches ein Garen mit hoher Temperaturtoleranz darstellt, oder ein Schmoren als Zubereitungsart angesehen werden.
Bei einem lösungsgemäßen Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizleistung eines Heizelements wird mittels einer durch die Heizleistung erzeugten Wärme ein Gut zubereitet. Eine Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang eines Gutes gemäß einer ersten Zubereitungsart und eine Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgangs eines Gutes gemäß einer zweiten Zubereitungsart wird mittels einer Sensoreinrichtung durchgeführt. Die Sensoreinrichtung umfasst eine Mehrzahl an Sensoren. Die Sensoren werden zumindest zeitweise gleichzeitig betrieben, und beim gleichzeitigen Betrieb wird eine jeweils von einem Sensor erfasste Temperaturinformation an eine Steuer- und/oder Regeleinheit übertragen und die Heizleistung des Heizelements wird abhängig von den Temperaturinformationen beider Sensoren gesteuert und/oder geregelt. Durch des lösungsgemäße Verfahren kann auch bei verschiedensten und vielfältigsten Zubereitungsvorgängen, welchen auch mehrere Zubereitungsarten zu Grunde liegen, eine präzise und schnelle Einstellung der Heizleistung eines Heizelements erreicht werden. Dadurch kann die Zubereitungstemperatur des Gutes zu jedem Zeitpunkt optimal eingestellt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine Blockbilddarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1; und
3 ein schematisches Diagramm, in dem Betriebszustände von Sensoren der Vorrichtung gezeigt sind.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeigen versehen.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines als Topf 1 ausgebildeten Zubereitungsbehälters. Der Topf 1 umfasst eine Außenwand 2 und einen Boden 3, der auf einer Zubereitungszone 4 einer Zubereitungsmulde 5 eines als Elektroherd ausgebildeten Haushaltgeräts steht. Die Zubereitungszone 4 kann im Ausführungsbeispiel von einem Heizelement 6 mit einer Heizwendel erhitzt werden. Das Heizelement 6 wird über eine Zuleitung 7 mit Strom versorgt, der von einem Bediener über eine nicht dargestellte Bedieneinrichtung gesteuert werden kann.
Die Zubereitungszone 4 ist im Ausführungsbeispiel als Glaskeramik-Kochfläche ausgebildet und in einem Zubereitungsfeld 4' angeordnet.
Die Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizleistung des Heizelements 6 umfasst eine Sensoreinrichtung I, welche eine Mehrzahl an Sensoren aufweist. Die Sensoreinrichtung I ist zur Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang eines Gutes bzw. eines Lebensmittels 1a gemäß einer ersten Zubereitungsart, einem Kochen und einer zweiten Zubereitungsart, einem Braten, ausgebildet. Die Sensorvorrichtung I ist somit als kombinierte Kochsensorik und Bratsensorik ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel umfasst die Sensoreinrichtung I vier Sensoren, wobei ein erster Sensor zur Erfassung einer Temperatur des Zubereitungsgutes ausgebildet ist. Der erste Sensor 9 ist seitlich der Zubereitungszone 4 auf dem Zubereitungsfeld 4' positioniert. Der Sensor 9 ist zur Detektion von Wärmestrahlung, welche von der Außenwand 2 abgestrahlt wird, ausgebildet. Der Sensor 9 ist in einem Gehäuse 8 angeordnet und über eine Signalverbindung 11 mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit 12 elektrisch verbunden. Die Signalverbindung 11 kann drahtgebunden aber auch drahtlos ausgebildet sein. Bei einer drahtlosen Ausführung kann eine Funkverbindung realisiert sein.
Darüber hinaus umfasst die Sensoreinheit I einen zweiten Sensor 13, welcher zur Erfassung einer Temperatur an dem Boden 3 des Topfes 1 ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel ist der zweite Sensor 13 am Boden 3 angeordnet. Es kann jedoch auch eine andere Anordnung des zweiten Sensors 13 vorgesehen sein. Auch der zweite Sensor 13 ist über eine Signalverbindung 14 mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 12 elektrisch verbunden. Auch hier kann die elektrische Signalverbindung 14 drahtgebunden oder drahtlos ausgebildet sein.
Darüber hinaus umfasst die Sensoreinrichtung I einen dritten Sensor 15, welcher zur Erfassung der Temperatur der Zubereitungszone 4 und somit der Glaskeramik ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel ist der dritte Sensor 15 an einer Unterseite 41 der Zubereitungszone 4 angeordnet und über eine Signalverbindung 16 mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 12 elektrisch verbunden. Auch hier kann die Signalverbindung 16 sowohl drahtlos als auch drahtgebunden ausgeführt sein.
Darüber hinaus weist die Sensoreinrichtung 1 einen vierten Sensor 17 auf, welcher zur Erfassung einer Temperatur des Heizelements 6 ausgebildet ist. Auch dieser vierte Sensor 17 weist eine Signalverbindung 18 mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 12 auf, wobei auch diese Signalverbindung 18 drahtgebunden oder drahtlos ausgeführt sein kann.
Die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 weist zwei externe Anschlüsse 12a und 12b auf, wobei der Anschluss 12a zur Energieversorgung ausgebildet ist und einen Netzanschluss darstellt. Der Anschluss 12b ist als Steuereingang ausgebildet und für eine Sollwerteingabe für diese Elektronik ausgebildet. Die Heizleistung des Heizelements 6 kann durch die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 über die Zuleitung 7 gesteuert und/oder geregelt werden.
Die im Ausführungsbeispiel vier Sensoren 9, 13, 15 und 17 der Sensoreinrichtung 1 sind an verschiedenen Komponenten, welche für die Zubereitung des Gutes 1a in dem Topf 1 erforderlich sind, angeordnet. Dadurch umfasst die Sensoreinrichtung 1 Sensoren, welche zur Erfassung von präzisen Temperaturen bei Zubereitungsvorgängen mit verschiedenen Zubereitungsarten, ausgebildet sind.
Der vierte Sensor 17 kann ausschließlich zur Überwachung des Heizelements 6 verwendet werden. Mit diesem vierten Sensor 4 lässt sich zum einen ein elektronischer Begrenzer, zum anderen aber auch eine Überwachung eines mechanischen Begrenzers realisieren. Die Sensoren 13 und 15 sind als Bratsensorik ausgebildet und somit besonders für die Temperaturerfassung bei einem Braten geeignet. Eine Kochsensorik ist mit diesen beiden Sensoren 13 und 15 im Allgemeinen nicht zu realisieren, es lassen sich aber Garprozesse mit hoher Temperaturtoleranz, beispielsweise ein Frittieren, damit auch überwachen und regeln. Mit dem ersten Sensor 9 kann eine Kochsensorik realisiert werden und es lassen sich Zubereitungsvorgänge, welche als Zubereitungsart ein Kochen aufweisen, überwachen und regeln.
Die Sensoreinrichtung I ist derart ausgebildet, dass bei einem Zubereiten des Gutes 1a alle vier Sensoren 9, 13, 15 und 17 gleichzeitig betrieben werden und die jeweils detektierten Temperaturinformationen an die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 übertragen werden. Indem somit gleichzeitig eine Mehrzahl an Temperaturinformationen von mehreren an unterschiedlichen Orten angeordneten Sensoren 9, 13, 15 und 17 bereitgestellt werden, kann eine Zusatzinformation geschaffen werden, die einen exakten Überblick über die verschiedenen örtlichen Temperaturzustände in der Wärmeübertragungskette von dem Heizelement 6 bis zum Gut 1a erlaubt. Durch diese gleichzeitig vorhandenen Temperaturinformationen kann die Heizleistung des Heizelements 6 sehr exakt eingestellt werden und auch verschiedenste komplexe Zubereitungsvorgänge ermöglicht werden. Beispielsweise könnte durch die Kombination der verschiedenen Temperaturinformationen auch ein Kochprozess mit einer sehr kleinen Füllmenge in dem Topf 1 vernünftig geregelt werden. Es kann auch ermöglicht werden, dass ohne ein Wechseln des Topfes 1 von der gezeigten Zubereitungszone 4 auf eine andere weitere nicht dargestellte Zubereitungszone beispielsweise ein Schmorvorgang durchgeführt werden. Die Bratsensorik überwacht in diesem Fall das Anbraten eines als Fleischstück in dem Topf 1 enthaltenen Gutes 1a, wobei die Kochsensorik den Schmorprozess überwacht, nachdem Flüssigkeit in den Topf 1 aufgegossen worden ist.
In der gezeigten Darstellung sind die vier Sensoren 9, 13, 15 und 17 der Sensoreinrichtung 1 alle außerhalb des Topfes 1 angeordnet. Es kann auch vorgesehen ein, dass einige der Sensoren 9, 13, 15, 17 oder zusätzliche Sensoren im Inneren des Topfes 1 angeordnet sind. Sensoren, welche dann für die Kochsensorik vorgesehen sind, könnten dann beispielsweise an einer Innenwand 21 angebracht sein. Sensoren für die Bratsensorik sind dann bevorzugt am Boden 31 anzuordnen.
Zusätzlich und als Kombination zu den oben erwähnten und erläuterteren Sensoren 9, 13, 15, 17 können auch zusätzliche Sensoren vorgesehen sein, welche als an sich unabhängige Geräte dann am Topf 1 oder am Zubereitungsfeld 4', insbesondere an der Zubereitungszone 4, angeordnet sind.
In 2 ist eine Blockbilddarstellung gezeigt, bei der die Informationserfassung und der Wärmetransfer schematisch dargestellt sind. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 stellt die elektrische Heizenergie bzw. die Heizleistung des Heizelements 6 ein. Dieses Heizelement 6 kann auch eine Induktionsvorrichtung sein, bei der über eine Induktion eine Wärmeerzeugung im Boden 3 des Topfes 1 erzeugbar ist.
Die durch das Heizelement 6 erzeugte Wärme wird gemäß der Pfeildarstellung (Fluss von Energie) auf die Zubereitungszone 4 übertragen. Die sich dadurch erwärmende Zubereitungszone 4 überträgt wiederum Wärme an den Boden 3 des Topfes 1, durch welchen dann wiederum Wärme auf das Gut 1a übertragen wird. Von diesem Gut 1a wird dann auch Wärme an die Umgebung abgeführt. Wie in 2 zu erkennen ist, wird Wärme ausgehend von dem Heizelement 6 über mehrere Komponenten bis zum Gut 1a transferiert. An allen wesentlichen Wärmeübertragern in dieser Kette ist zumindest ein Sensor 9, 13, 15 und 17 der Sensoreinrichtung 1 angeordnet, um an bestimmten Orten in dieser Kette eine Temperaturerfassung ermöglichen zu können. Diese örtlichen Temperaturinformationen werden gemäß der Pfeildarstellung (Fluss von Informationen) an die Steuer- und/oder Regeleinheit 12 beim gleichzeitigen Betreiben dieser Sensoren 9, 13, 15 und 17 rückübertragen. Anhand dieser mehreren Temperaturinformationen kann zu beliebigen Zeitpunkten gleichzeitig die Temperatur an verschiedenen Orten dieser Wärmeübertragungskette ermittelt werden und anhand dieser mehreren Temperaturinformationen verschiedene Zubereitungsarten, wie Braten oder Kochen, mit stets vergleichbarer Qualität durchgeführt werden.
In 3 ist ein schematisches Diagramm dargestellt, in dem Betriebszustände der Sensoren 9, 13, 15 und 17 gezeigt sind. Im Ausführungsbeispiel sind alle Sensoren 9, 13, 15 und 17 bis zum Zeitpunkt t₀ ausgeschaltet. In diesem Zeitraum bis zum Zeitpunkt t₀ werden keine Messwerte erfasst und es können keine Temperaturinformationen detektiert werden. Zum Zeitpunkt t₀ wird ein Zubereitungsvorgang gestartet und zugleich alle Sensoren 9, 13, 15 und 17 aktiviert, wodurch Temperaturinformationen der jeweiligen Komponenten, denen die einzelnen Sensoren 9, 13, 15 und 17 zugeordnet oder an denen sie angeordnet sind, stetig erfassbar sind. In der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ werden entsprechende Temperaturinformationen erfasst und jeder Sensor 9, 13, 15 und 17 überträgt die Messwerte an die Steuer- und/oder Regeleinheit 12. Abhängig davon erfolgt die Einstellung der Heizleistung des Heizelements 6. In der gezeigten Ausführung werden alle Sensoren 9, 13, 15 und 17 für einen gesamten Zubereitungsvorgang bis zu dessen Ende zum Zeitpunkt t₁ zum gleichzeitigen Erfassen von Temperaturinformationen aktiviert. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sensoren 9, 13, 15 und 17 für unterschiedliche Zeitdauern eines Zubereitungsvorgangs aktiviert sind. Wesentlich ist jedoch, dass alle Sensoren 9, 13, 15 und 17 zumindest eine gemeinsame Zeitdauer aufweisen, in denen sie zum Erfassen von Temperaturinformationen aktiviert sind. Wann diese gemeinsame Zeitdauer während der Zeitdauer eines Zubereitungsvorgangs ist, kann bevorzugt von der Art des Zubereitungsvorgangs und/oder der Anordnung und/oder der Anzahl der Sensoren 9, 13, 15 und 17 abhängen.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizleistung eines Heizelements (6), wobei mittels einer durch die Heizleistung erzeugten Wärme ein Gut (1a) zubereitbar ist, mit einer Sensoreinrichtung (I), welche eine Mehrzahl an Sensoren (9, 13, 15, 17) aufweist, wobei die Sensoreinrichtung (I) zur Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang eines Gutes (1a) gemäß einer ersten Zubereitungsart und gemäß einer zweiten Zubereitungsart ausgebildet ist, und die Sensoren (9, 13, 15, 17) mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit (12) elektrisch verbunden sind, wobei die Sensoren (9, 13, 15, 17) für eine gemeinsame vorgebbare Zeitdauer zum Erfassen von Temperaturinformationen aktivierbar sind, wobei beim gleichzeitigen Betrieb die von den Sensoren (9, 13, 15, 17) erfassten Temperaturinformationen an die Steuer- und/oder Regeleinheit (12) übertragbar sind und die Heizleistung abhängig von diesen Temperaturinformationen steuer- und/oder regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sensoren (9, 13, 15, 17) erhaltenen Temperaturinformationen in der Steuer- und/oder Regeleinheit (12) gemäß einer Prioritätenliste für die Steuerung und/oder Regelung der Temperatur der Heizleistung berücksichtigt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (9, 13, 15, 17) an verschiedenen für eine Zubereitung des Gutes (1a) vorgesehenen Komponenten (2, 3, 4', 6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (9, 13, 15, 17) außerhalb eines Zubereitungsbehälters (1), in welchem das zuzubereitende Gut (1a) enthalten ist, positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zugrunde zulegende Prioritätenliste abhängig von der momentanen Zubereitungsart eines Zubereitungsvorgangs ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung und/oder Regelung der Heizleistung abhängig von derjenigen Temperaturinformation eines Sensors (9, 13, 15, 17) durchführbar ist, welche eine für eine Zubereitungsart spezifische Referenz-Temperatur überschreitet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Sensor (9) zur Erfassung einer Temperatur des Gutes (1a) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (9) an einer Außenwand (2) eines Zubereitungsbehälters (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (9) beabstandet zu einer Außenwand (2) eines Zubereitungsbehälters (1) angeordnet ist und zur Erfassung der Temperatur der Außenwand (2) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor als IR-Sensor (9) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Sensor (13) zur Erfassung einer Temperatur an einem Boden (3) eines Zubereitungsbehälters (1) ausgebildet ist, insbesondere an dem Boden (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Sensor (15) zur Erfassung einer Temperatur einer Zubereitungszone (4) ausgebildet ist, insbesondere an einer Unterseite (41) der Zubereitungszone (4) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitungszone (4) als Glaskeramik ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Sensor (17) zur Erfassung einer Temperatur des Heizelements (6) ausgebildet ist, insbesondere an dem Heizelement (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet dass das Heizelement (6) in einer Zubereitungsmulde (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zubereitungsart ein Braten eines Gutes ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zubereitungsart ein Kochen eines Gutes ist.
Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Heizleistung eines Heizelements (6), wobei mittels einer durch die Heizleistung erzeugten Wärme ein Gut (1a) zubereitet wird, wobei eine Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang eines Gutes (1a) gemäß einer ersten Zubereitungsart und eine Ermittlung einer Temperatur bei einem Zubereitungsvorgang eines Gutes gemäß einer zweiten Zubereitungsart mittels einer Sensoreinrichtung (I), umfassend eine Mehrzahl an Sensoren (9, 13, 15, 17), durchgeführt wird, wobei die Sensoren (9, 13, 15, 17) für eine gemeinsame vorgebbare Zeitdauer zum Erfassen von Temperaturinformationen aktiviert werden und beim gleichzeitigen Betrieb eine jeweils von einem Sensor (9, 13, 15, 17) erfasste Temperaturinformation an eine Steuer- und/oder Regeleinheit (12) übertragen wird und die Heizleistung abhängig von den Temperaturinformationen gesteuert und/oder geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sensoren (9, 13, 15, 17) erhaltenen Temperaturinformationen in der Steuer- und/oder Regeleinheit (12) gemäß einer Prioritätenliste für die Steuerung und/oder Regelung der Temperatur der Heizleistung berücksichtigt werden.