DE19533971A1

DE19533971A1 - Verfahren zur Temperaturregelung für eine sensorgesteuerte Garungseinheit

Info

Publication number: DE19533971A1
Application number: DE19533971A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Has; Katrin Brueggemann; Thomas Dipl Ing Siebert; Juergen Dipl Ing Friedrich
Original assignee: Individual
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-20
Also published as: DE59606018D1; ES2153067T3; EP0763694A1; EP0763694B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Temperatur regelung für eine sensorgesteuerte Garungseinheit, bestehend aus Gargerät, Sensorik und Kochfeld, beispielsweise Glaske ramik-Kochfeld, wobei sowohl das Kochfeld als auch das Gar gerät sensorspezifische Ausgestaltungen enthalten kann.

Es ist üblich, die Wärmezufuhr in Gargeräten zur Erwärmung von Gütern in Abhängigkeit einer zu erreichenden Mindesttem peratur zu regeln. Insbesondere sind für Haushaltsgeräte einfache Zweipunktregler im Gebrauch, wobei die Erwärmung der Gargüter nicht immer optimierbar ist. Es ist daher be kannt, die Wärmezuführung für Gargeräte durch Temperatursen soren zu überwachen und zu steuern. Es ist zudem bekannt, auf Kochmulden plazierte Kochgeschirre durch Infrarotsenso ren temperaturmäßig zu überwachen und zu regeln. Konventio nelle Lösungen des Regelproblems, gemäß derer die Leistungs zufuhr zur geregelten Kochstelle abgeschaltet wird, wenn die Ist-Temperatur die Solltemperatur erreicht oder überschrei tet, gehören zum Stand der Technik. Diese konventionellen Regelsysteme neigen besonders beim Anfahren bzw. Erreichen des Sollwertes zu mehr oder weniger starkem Über- und Unter schwingern des Sollwertes der Erwärmungsendtemperatur. Durch dieses Verhalten ist es schwierig, mit einem konventionellen Regler beispielsweise Milch, gebundene Suppen, Gulasch, Ein töpfe aller Art und weitere den vorgenannten Speisen ent sprechende Gerichte in einem kalten Kochgeschirr durch Er wärmen auf Kochmulden auf eine Solltemperatur zu bringen, ohne daß dabei aufgrund des ersten Überschwingers das Koch gut im Kochgeschirr ansetzt und möglicherweise auch an brennt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Temperatur von Koch gut in Kochgeschirr auf Mulden durch einen Infrarotsensor berührungslos zu messen, wobei die Signale dieses Sensors zu einem Regler geführt werden, durch den die Kochguttemperatur möglichst genau zu einem Sollwert geführt und dort gehalten werden soll.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Tem peraturregelungsverfahren aus einem Anfahrvorgang und einem Haltevorgang, bezogen auf den jeweils zu erreichenden Tempe ratur-Sollwert, besteht, wobei das Anfahren des Sollwertes aus der Differenz von Sollwert und Start-Wert mit einer ersten Zieltemperatur folgt und in den Haltevorgang des Soll-Wertes überleitet, wobei der Haltevorgang durch Soll- Ist-Wertvergleich der Garguttemperaturen schrittweise opti miert wird. Andere vorteilhafte Lösungsvarianten sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Er findung ist im folgenden anhand der Zeichnungen näher be schrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Regelungsverlauf bei relativ konventionel ler Regelung im Diagramm,

Fig. 2 einen Regelungsverlauf bei idealer Regelung im Diagramm,

Fig. 3 ein spezielles Ablaufprogramm für die Temperatur regelung und

Fig. 4 eine Sollwertvorgabe für verschiedene Garverfah ren.

Aus den Fig. 1, 2 sind sowohl der Anfahrvorgang als auch der Haltevorgang der Regelung im Falle konventioneller Rege lung und nahezu idealer Regelung erkennbar. Zu Beginn des Anfahrens des Sollwertes schätzt der Regler aus der Diffe renz des Startwertes und des Sollwertes eine erste Zieltem peratur ab, bis zu der das Kochgeschirr aufgeheizt wird, ohne daß die Heizung der Kochstelle getaktet wird. Damit wird ein schnellstmögliches Aufheizen erreicht. Ist die er ste Zieltemperatur erreicht, wird die Kochstelle abgeschal tet. Aufgrund einer möglichen Wärmekapazität der Kochstelle kann die Temperatur des Kochgeschirres kurze Zeit nachge heizt werden und etwas ansteigen, wobei sich die Temperatur des Kochgeschirrs so der eigentlichen Solltemperatur des Kochgeschirrs nähert. Der Regler, der mit Intelligenz ausge stattet ist, kann durch experimentell bestimmte Zeiten zum Abschalten der Kochstelle nach dem Anfahrvorgang umgeschal tet werden, auf den Betrieb Heizen des Sollwertes.

Der Haltevorgang des Sollwertes setzt sich zusammen aus zwei Abschnitten. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die Tem peratur des Kochgutes über lange Zeit relativ konstant ge halten werden muß. Zunächst wird auf den Haltevorgang I durch die Regeleinrichtung umgeschaltet. Mit Hilfe des Hal tevorganges I geschieht das Halten des Sollwertes durch ein faches Vergleichen der Temperaturen T_Soll und T_Ist mit ent sprechendem Schalten der Regeleinrichtung bezüglich der Heizeinrichtung der Kochstelle. Die Regelung kann auch Ein- und Auszeiten für Schaltzyklen der Kochstellenheizung intel ligent berücksichtigen, womit der aktuelle Energiebedarf des Kochgeschirres definiert ist. Dadurch kann der Haltevorgang I weiterhin optimiert werden. Auf der Basis des Haltevorgan ges I werden unter Beachtung der zulässigen Flicker- und Knackraten, die durch die Belastungsgrenzen des Versorgungs netzes bestimmt sind, die minimalen Ein- und Auszeiten der Kochstelle bestimmt, und der Haltevorgang II eingeleitet. Ab jetzt taktet der Regler von sich aus mit den zuvor ermittel ten Schaltzeiten. Wenn die Temperatur des Kochgutes abdrif tet, dann werden die Schaltzeiten so korrigiert, daß die Ein- bzw. Auszeiten der Kochstelle minimal bleiben. Gemäß Fig. 3 sind die strengen Programmablauf folgen einer Regelung, bestehend aus dem Anfahrvorgang, dem Haltevorgang I und dem Haltevorgang II festgelegt. Fig. 3 entnehmbar ist über den Start der Regelung 31 der nachfolgende Schritt, den die Re gelung im Regelverfahren geht, 32, nämlich erstens Schätzen der ersten Zieltemperatur, zweitens Einschalten der Koch stelle. Dieses geschieht im Anfahrvorgang. Stellt die Rege lung fest, daß die angestrebte Zieltemperatur erreicht ist, so schaltet sie im Schritt 34 die Kochstelle aus und wartet auf ein Einschwingen der Temperatur des Gargutes. Im Schritt 33 wird mit Verneinung der Position Zieltemperatur erreicht, die Kochstelle weiterbetrieben, solange, bis die Zieltempe ratur des Gargutes erreicht ist. Nach Abarbeitung des Ver fahrensschrittes 34 gemäß Fig. 3 folgt die nach dem Ein schwingvorgang vergleichende Auswertung von Isttemperatur zu Solltemperatur. Die im Schritt 35 so erfolgte Vergleichstem peraturkontrolle führt im Fall, daß die Isttemperatur die Solltemperatur bereits überschritten hat, zum Ausschalten der Kochstelle und Registrieren der notwendigen Schaltzeit. Hat die Isttemperatur die Solltemperatur noch nicht er reicht, dann bleibt die Kochstelle eingeschalten und die notwendige Einschaltzeit bis zum Erreichen der Solltempera tur wird von der intelligenten Regelung registriert. Das führt schließlich dazu, daß die Regelung minimale Schaltzei ten bestimmt hat, mit deren Hilfe künftige Prozesse der gleichen Art ad hoc bearbeitet werden können. Dieser Schritt 36 führt dazu, daß im Reglerschritt 37 die Kochstelle mit den ermittelten Schaltzeiten ständig getaktet wird, wobei die Schaltzeiten falls notwendig, weiterhin laufend korri giert werden müssen.

Um Anhaltspunkte für die Sollwerte verschiedener Garungspro zesse zu gewinnen, ist durch Kochbuchsoftware eine Sollwert tabelle erstellt, die aus Fig. 4 ersichtlich ist. Man erkennt Sollwerte für Erwärmungsvorgänge, die zwischen 60°C und 80°C im allgemeinen liegen, Sollwerte für sogenanntes Garziehen, die unterhalb der 100°-Temperaturgrenze von 90° an positio niert sind und weitere spezielle Sollwertangaben für unter schiedliche Garverfahren. So wird für Dampfkochtöpfe und Dampfgaren in zwei typischen Temperaturintervallen gearbei tet, einmal von 105° an und einmal ab 115°C. Das gern ausge übte Fritieren-, beispielsweise beim Herstellen von pommes frites, liegt zwischen Solltemperaturvorgaben von 180°C und 200°C.

Vorteile der erfindungsgemäßen Regelung liegen besonders darin, daß durch die Aufteilung des Regelvorganges in ein Anfahren zum Sollwert hin und den Etappen des Haltens des Sollwertes der Temperatur Überschwinger und Unterschwinger in erträglichen Grenzen gehalten, gegebenenfalls wirksam vermieden können. Dies ist insofern für Kochvorgänge von Be deutung, als es insbesondere Überschwinger sind, die ein An brennen, Verkochen und Überkochen des Gargutes zur Folge ha ben. Die Aufteilung des Haltevorganges in der oben darge stellten Form gemäß Fig. 4 gestattet eine Regelung des Tempe ratur-Sollwertes T_Soll mit einer minimal möglichen Regelam plitude.

Claims

1. Verfahren zur Temperaturregelung für eine sensorgesteu erte Garungseinheit, bestehend aus Gargerät, Sensorik und Kochfeld, beispielsweise Glaskeramik-Kochfeld, wo bei sowohl das Kochfeld als auch das Gargerät sensor spezifische Ausgestaltungen enthalten kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturregelungsverfahren aus einem Anfahrvorgang und einem Haltevorgang, bezogen auf den jeweils zu er reichenden Temperatursollwert, besteht, wobei das An fahren des Temperatursollwertes aus der Differenz von Temperatursollwert und Temperaturstartwert mit einer ersten Zieltemperatur erfolgt und in den Haltevorgang für das Temperaturverhalten des Sollwertes überleitet, wobei der Temperaturhaltevorgang durch einen Soll-Ist-Wert vergleich der Garguttemperaturen schrittweise opti miert wird.

2. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Kochstelle im ersten An fahrvorgang ungetaktet betrieben wird.

3. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Temperaturhaltevorgang in zwei Etappen erfolgt.

4. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß im Temperaturhaltevorgang (1) die Regelung das Halten des Sollwertes dadurch reali siert, daß sie einen Vergleich von Soll- und Isttempe ratur mit dem Schalten der Kochstelle kombiniert.

5. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß beim Temperaturhaltevorgang (2) die Regelung mit bereits ermittelten Schaltzeiten die Heizleistung taktet.