DE19653641A1 - Topferkennung unter Zurhilfenahme eines Infrarotsensors - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Durchführung von Garungs­ vorgängen, insbesondere auf Heizflächen durch Wärmeenergiezufuhr an das von einem Gargutträger aufgenommene Gargut unter Verwendung einer den Temperaturverlauf beim Garungsvorgang erfassenden Sensors, der Meßgrößen zur Erzeugung von Stellgrößen für die Wärmeenergiezufuhr abgibt, wobei der Sensor im Seitenbereich des die Heizflächen aufweisenden Kochfeldes oberhalb diesem angeordnet ist und wobei eine Steuerschaltung zur Beeinflussung der Heizenergie-Zufuhr in Abhängigkeit von durch den Sensor ermittelten Temperaturwerten angeordnet ist.

Es ist wünschenswert, für bestimmte Garungsprozesse die Garungs- bzw. Kochtemperatur schaltungstechnisch gesteuert bis zu einem vorgegebenen Wert ansteigen zu lassen und/oder über einen längeren Zeitraum konstant zu halten. Insbesondere bei offenen Heizsy­ stemen, bei denen ein Kochtopf, eine Bratpfanne oder dergleichen als Gargutträger auf ei­ nem die Energie von unten zuführenden Heizsystem angeordnet ist, ist es problematisch, den Temperaturverlauf und Temperaturzustand genügend exakt zu erfassen und danach die Energiezufuhr zu steuern. Vorschläge um diesem Problem steuertechnisch gerecht zu wer­ den, sind gemacht worden. Als Störgröße zur exakten Temperaturerfassung des Gargutträ­ gers ist die Abstrahlung des auf den Gargutträger wirkenden Heizbereichs bzw. dessen Heizfläche höchst relevant.

Optiken zur Erfassung eines Temperaturbereichs, bei denen sich das Erfassungsfeld in Ab­ hängigkeit vom zunehmenden Abstand nicht erweitert, sind aufwendig und teilweise in ihrer praktischen Auslegung und Funktionalität problematisch. Dies bedeutet, daß ein sich nahe­ liegender Weise parallel zur Aufstellfläche des Gargutträgers auf der Heizstelle verlaufender Erfassungsstrahl nahezu unkontrollierbar in den Gargutträger-Bodenbereich und auf die Heizeinrichtung ausdehnt, wodurch Verfälschungen des gewünschten Erfassungswertes in starkem Maße die Folge sind. Es ist deshalb bekannt geworden, die Achse des von der An­ ordnung des Infrarotsensors bestimmten Erfassungskegels von der Heizflächenebene schräg nach oben auf den Gargutträger auszurichten, damit der Kegelmantel des Erfas­ sungsstrahls auf Seiten der Heizfläche zu dieser annähernd parallel verläuft und diese mög­ lichst nicht erfaßt. Da der Bodenbereich des Gargutträgers üblicherweise nach innen ge­ krümmt ist, können sich jedoch von dort aus Reflexionen von der Heizfläche auf den Erfas­ sungsstrahl des Infrarotsensors auswirken, wenn nicht dafür Sorge getragen wird, daß der Erfassungsstrahl relativ weit oben auf die Gargutträgerwandung auftrifft. Dies ist aber nach­ teilig, wenn entweder der Gargutträger selbst nicht sehr hoch bzw. nur geringfügig gefüllt ist.

Aufbauend auf diesem Stande der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Durchführung von Garungsvorgängen auf Heizflächen bereitzustellen, bei denen das Erreichen von vorgegebenen Temperaturwerten bzw. das Einhalten dieser Tem­ peraturwerte über einen längeren Zeitraum mit Hilfe einer Infrarotsensorik gesteuert wird. Zudem soll die Anordnung zur sogenannten Topferkennung heranziehbar sein.

Ein Anordnung, die diesen Anforderungen gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Erfassungskegel eines oberhalb der Heizfläche seitlich eines vorhan­ denen Gargutträgers angeordneten Sensors auf den die Wärmeenergie erzeugenden und/oder abstrahlenden Bereich der Heizfläche ausgerichtet ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist diese Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Grenzwertspeicher für gegenüber üblichen Gargutprozessen ab­ weichenden Grenzwerten und eine Vergleichseinrichtung enthält, die bei Überschreiten ei­ nes vorgegebenen Grenzwertes die Heizenergie-Zufuhr unterbindet.

Ein seitlich schräg von oben in Richtung auf das Zentrum der Heizstelle ausgerichteter Er­ fassungskegel eines Infrarotsensors wird bei auf die Heizstelle aufgesetztem Gargutträger nur noch vernachlässigbar von Störstrahlungen beeinflußt, da die Reflexionen an der Topf­ wandung bei nur schwacher Neigung des Erfassungskegels kaum oder nicht mehr relevant von der beheizten Stelle stammen können und die beheizte Stelle selbst durch den Gargut­ träger abgedeckt ist. Steht bei eingeschalteter Heizstelle kein Gargutträger auf dieser, so wird dieser Zustand eindeutig erkannt, da die erfaßte Wärmestrahlung um wesentliches quer und in einem anderen Spektrum liegt, als die über einen Gargutträger zu erfassende Strah­ lung. Mit Wasser gefüllte Gargutträger werden höchstens eine Temperatur von ca. 100°C, mit Öl gefüllte Gargutträger eine Temperatur von höchstens ca. 180°C erreichten. Strah­ lungsheizkörper in sogenannten Glaskeramik-Kochmulden haben Strahlungstemperaturen von über 800°C und teilweise bis zu 2000°C.

Der Erfassungskegel des Infrarotsensors kann im Rahmen der Erfindung direkt auf die Heizelemente ausgerichtet sein oder aber auch auf die Oberfläche des Heizbereichs, d. h. beispielsweise auf die Oberfläche der Glaskeramikmulde.

Entweder ist als Grenzwert für die Unterscheidung der Erfassung eines vorhandenen Gar­ gutträgers gegenüber einem nicht vorhandenen Gargutträger eine Grenztemperatur zu spei­ chern, es ist im Rahmen der Erfindung aber auch zweckmäßig und gegebenenfalls vorzuzie­ hen, Temperatursteigerungs-Grenzwerte als Entscheidungskriterien heranzuziehen. Ein vor­ handener und relevant gefüllter Gargutträger wird sich bei Erhitzung relativ langsam erwär­ men, während sich ein im wesentlichen unbelasteter Heizkörper selbst oder dessen Ab­ strahlfläche relativ schnell erhitzt. Es brauchen deshalb keine hohen Temperaturen erfaßt und damit abgewartet werden, um zu erkennen, daß auf der erfaßten Heizfläche kein Gar­ gutträger aufgestellt.

Bevorzugterweise ist die erfindungsgemäße Anordnung dahingehend weitergebildet, daß der Vergleichseinrichtung ein Zeitsteuerglied zugeordnet ist, das die Heizenergiezufuhr zeitlich begrenzt unterbricht. So kann die Erfassung einer nicht mit einem Gargutträger beaufschlag­ ten Heizstelle über einen begrenzten Zeitraum getaktet, beispielsweise in 10-sekundigem Abstand erfaßt werden, um der Tatsache ohne Abschaltung der Heizstelle Rechnung zu tra­ gen, daß vorübergehend und kurzzeitig der Gargutträger von der Heizstelle weggeschoben wird. Ist jedoch über eine vorgegebene Zeitspanne hinaus bei eingeschaltetem Heizelement kein Gargutträger auf der Heizstelle abgestellt, so wird die Heizstelle automatisch über die Infrarotsensorik-Steuerung abgeschaltet und kann beispielsweise nur dadurch wieder reakti­ viert werden, daß der Energie-Zufuhrschalter zwischendurch zurückgestellt wird.

Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Steuereinrichtung für eine Kochstelle eines Koch­ feldes,

Fig. 2 einen Kochfeldabschnitt mit auf die Kochstelle aufgesetztem Gargutträ­ ger und

Fig. 3 diesen Kochfeldabschnitt ohne einen aufgesetzten Gargutträger.

Auf einer Glaskeramikfläche 1 mit darunter angeordnetem Strahlungsheizkörper 2 ist ein Gargutbehälter 3 mit Gargut 4 aufgestellt. Über einen Leistungssteller 9 wird der Strahlungsheizkörper 2, ausgehend von einer manuell betätigbaren Eingabeschaltung 5 mit Heizleistung beaufschlagt. Die Bedienlogik 6 enthält Displays, über die die Einstell- bzw. Heizwerte ablesbar sind.

Im Randbereich und oberhalb der Heizfläche ist ein Infrarotsensor 7 angeordnet, welcher in Richtung auf den unteren Bereich der Wandung des Gargutträgers 3 (siehe auch Fig. 2) ausgerichtet ist und zwar schräg nach unten verlaufend, so daß der Sensor-Erfassungskegel 7' bei nicht vorhandenem Gargutträger 3 in etwa auf das Zentrum der Heizstelle 1 trifft (siehe Fig. 3).

Diese Anordnung geht an sich von einer Einrichtung aus, die wie gewohnt zum Kochen ohne Einschränkungen mit oder ohne der Möglichkeit einer Ankochautomatik einer Zeitsteuerung und einer freien Stufenwahl geeignet ist. Dabei kann die Eingabe der Heizwerte und der sonstigen Werte konventionell über Knebel oder über sogenannte Touch-Control-Felder durchgeführt werden.

Dieser in bekannter Weise ausgestatteten Garungsprozeßsteuerung ist eine weitere Steu­ ermaßnahme zugeordnet, die bei Aktivierung eines Eingabeorgans 8 die Steuerung des Leistungsstellers 9 für die Heizenergiezufuhr zu den Strahlungsheizkörpern 2 anstelle der Eingabewerte, die konventionell manuell vorgenommen wurden, übernimmt. Wird die erfin­ dungsgemäße Steuermaßnahme aktiviert, so wird am symbolisierten Umschalter 10 eine Umschaltefunktion von der manuellen Eingabe zur Regelfunktion durchgeführt und vom In­ frarotsensor 7, der in dieser Phase in Abhängigkeit des Temperaturzustands der Gargutträ­ gerwandung ermittelte Meßwert in einen Speicher 11 einer Mikroprozessorschaltung 12 übernommen und als Soll-Meßwert für weitere Meßwertvergleiche gespeichert. Daraufhin werden von der Mikroprozessorschaltung 12 weitere Meßwerte vom Infrarotsender 7 abge­ griffen und als Ist-Werte mit dem gespeicherten Soll-Wert verglichen. Repräsentieren nun­ mehr die Ist-Meßgrößen einen geringeren Temperaturwert als die Soll-Meßgröße, so wird die Energiezufuhr erhöht und im umgekehrten Fall wird diese verringert. Die Energiezufuhr-Ver­ ringerung bzw. -Erhöhung kann graduell oder aber auch durch völlige kurzzeitige Ein-Aus-Taktung erfolgen. In jedem Fall ist unabhängig vom Gargut und vom Gargutträger ein günstiger, konstanter Garungs-Temperaturverlauf durchführbar. Der Zeitraum der Konstan­ tregelung kann von Hand, aber auch durch eine Timer-Funktion des Mikroprozessors been­ det werden.

Die erfindungsgemäße Steuerschaltung kann bei entsprechender Ausstattung auch die Möglichkeit bieten, für ausgewählte Gargutträger und/oder Gargutarten einmal ermittelte Werte zu speichern, um bei erneuten gleichartigen Bedingungen sofort auf die Konstanthaltesteuerung zurückgreifen zu können. Es kann auch vorgesehen sein, Korrekturwerte für den Soll-Meßwert bedarfsweise eingeben zu können.

Die Steuerschaltung enthält auch eine Schaltungseinheit 13, die über den Infrarotsensor 7 ermittelte Werte mit Grenzwerten vergleicht, die außerhalb typischer Erfassungswerte von zu dedektierenden Gargutträgerwandungen liegen. Werden diese Grenzwerte überschritten (z. B. bei 200°C) so wird davon auszugehen sein, daß kein Gargutträger 4 auf der Kochstelle 1' steht (Fig. 3). In diesem Fall wird die Energiezufuhr zum Strahlungsheizkörper sofort oder - wenn entsprechend vorgesehen - nach kurzer Zeit endgültig unterbrochen. Eine Neuakti­ vierung der Energiezufuhr ist dann nur durch gezielte Maßnahmen einer Bedienungsperson möglich, so z. B. durch Abschalten und Wiedereinschalten der Heizanordnung.

Claims (6)

1. Anordnung zur Durchführung von Garungsvorgängen, insbesondere auf Heiz­ flächen durch Wärmeenergiezufuhr an das von einem Gargutträger aufge­ nommene Gargut unter Verwendung einer den Temperaturverlauf beim Ga­ rungsvorgang erfassenden Sensors, der Meßgrößen zur Erzeugung von Stellgrößen für die Wärmeenergiezufuhr abgibt, wobei der Sensor im Seiten­ bereich des die Heizflächen aufweisenden Kochfeldes oberhalb diesem ange­ ordnet ist und wobei eine Steuerschaltung zur Beeinflussung der Heiz- ener­ gie-Zufuhr in Abhängigkeit von durch den Sensor ermittelten Tempera­ turwerten angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungskegel eines oberhalb der Heizfläche seitlich dessen vorhandenen Gargutträgers angeordneten Sensors auf den die Wärmeenergie erzeugen­ den und/oder abstrahlenden Bereich der Heizflächen ausgerichtet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungs­ kegel des Sensors auf die Oberfläche des Heizbereichs ausgerichtet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Grenzwert ein Wert für gegenüber üblichen Garungsprozessen erhöhte Temperaturen gespeichert sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Grenzwert ein Wert für gegenüber üblichen Garungsprozessen erhöhter Anstieg der Temperatur gespeichert ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichseinrichtung ein Zeitsteuerglied zugeordnet ist, das die Heizenergie-Zufuhr zeitlich begrenzt unterbricht.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Grenzwertspeicher für gegenüber üblichen Gargut­ prozessen abweichenden Grenzwerten und einer Vergleichseinrichtung ent­ hält, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes die Heizener­ gie-Zufuhr unterbindet.