DE3529699A1 - Anordnung zum braten mit einem bratgefaess - Google Patents
Anordnung zum braten mit einem bratgefaessInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Braten mit einem
Bratgefäß, bei der die Temperatur am bzw. im Bratgefäß
erfaßt und zur programmgesteuerten Regelung auf eine
vorgebbare Brattemperatur mittels einer Steuerschaltung
zur Ein- und Ausschaltung eines elektrischen Heizelementes
ausgenützt wird.
Unter Braten wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung
auch das Kochen ohne Wasser verstanden, wobei das Kochgut
bzw. Bratgut mitunter mit Fett behandelt wird.
Eine zum Kochen verwendete Anordnung der eingangs erwähnten
Art ist durch die DE-OS 29 32 039 bekannt. Bei dieser
bekannten Anordnung wird in Abhängigkeit von der Temperatur
bzw. dem Druck im Kochgefäß ein Zeitglied automatisch
angepaßt, um den Koch- bzw. Garvorgang entsprechend den
Verhältnissen im Kochgefäß zu beeinflussen. Damit soll
erreicht werden, daß bei schwankenden Verhältnissen im
Kochgefäß die Koch- bzw. Garzeit entsprechend verändert
wird. Diese Regelung ist nur dann von Bedeutung, wenn während
des Koch- bzw. Garvorganges die Verhältnisse im Kochgefäß
nicht konstant sind.
Aus der DE-PS 33 42 416 ist es auch bekannt, bei einer
zum Kochen verwendeten Anordnung in der Aufheizphase die
Zeitspanne zwischen zwei Temperaturen, die kleiner als
die Siedetemperatur des Wassers sind, zu messen und außerdem
den Temperaturanstieg in einem vorgegebenen Zeitintervall
zu erfassen. Die Heizleistung des Heizelementes wird dann
in Abhängigkeit von diesen ermittelten Werten und
vorgegebenen Programmen verändert.
Diese programmgesteuerte Regelung der Heizleistung ist
für Anordnungen zum Kochen geeignet, da die Aufheizphase
doch verhältnismäßig große Zeiten in Anspruch nimmt. Der
Aufwand in der Steuerschaltung ist dabei beachtlich, da
mit dieser Regelung auch automatisch die Art und die Menge
des Kochgutes berücksichtigt wird.
Beim Braten sind jedoch die Verhältnisse ganz anders. Die
Aufheizphase ist sehr kurz und die Regelung muß daher viel
eher einsetzen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, bei der mit einfachstem Aufwand
in der Steuerschaltung ein Einregeln der vorgegebenen
Brattemperatur ohne große Überschwinger erreicht wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erreicht,
daß der Temperaturabstand zwischen der vorgegebenen
Brattemperatur und der Isttemperatur ermittelt und mit
einem vorgegebenen Temperaturabstand verglichen wird, der
mit etwa 30° bis etwa 50° C gewählt ist, daß beim
Überschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes die
mit einer an sich bekannten Periodengruppensteuerung
arbeitende Steuerschaltung das Heizelement in allen
Zeitintervallen des Zyklus der Periodengruppensteuerung
mit voller Heizleistung einschaltet, daß beim Unterschreiten
des vorgegebenen Temperaturabstandes die Temperaturdifferenz
in einem konstanten Zeitintervall erfaßt wird und daß die
Steuerschaltung in Abhängigkeit von dem ermittelten
Temperaturabstand und der ermittelten Temperaturdifferenz
nach einem vorgegebenen Programm eines Programmspeichers
das Heizelement im folgenden Zyklus nur für eine Anzahl
von Zeitintervallen einschaltet, die mit kleiner werdendem
Temperaturabstand abnimmt und mit kleiner werdender
Temperaturdifferenz zunimmt.
Der vorgegebene Temperaturabstand wird mit ausreichend
großem Wert gewählt, so daß die Regelung der Heizleistung
schon sehr früh einsetzt. Die Mitverwendung der
Steuerschaltung zum Ableiten der Temperaturdifferenz
vereinfacht die Anordnung. Dies ist besonders einfach,
wenn die Steuerschaltung nach der an sich bekannten
Periodengruppensteuerung arbeitet, bei der die
Heizleistungsvariation durch Verlängerung oder Verkürzung
der Einschaltzeit erfolgt, das Heizelement jedoch jeweils
mit voller Heizleistung betrieben wird.
Nach einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der
Temperaturabstand nach dem Einschalten der Anordnung dauernd
gemessen und mit dem vorgegebenen Temperaturabstand
verglichen wird.
Die Anordnung kann jedoch auch so ausgeführt sein, daß
nach dem Einschalten der Anordnung die Steuerschaltung
das Heizelement dauernd einschaltet und daß erst mit dem
Erreichen des vorgegebenen Temperaturabstandes zur
vorgegebenen Brattemperatur mit der Messung des
Temperaturabstandes begonnen und der Vergleich mit dem
vorgegebenen Temperaturabstand durchgeführt wird.
In jedem Fall bleibt bis zum Erreichen des vorgegebenen
Temperaturabstandes das Heizelement auf volle Heizleistung
geschaltet, da es in allen Zeitintervallen des Zyklus der
Periodensteuerschaltung eingeschaltet bleibt.
Für die Ableitung der Temperaturdifferenz im Zyklus ist
nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß die
Temperaturdifferenz aus den Temperaturmeßwerten zu Beginn
und am Ende des Zyklus der Periodengruppensteuerung ermittelt
wird. Dabei kann zur Verminderung des Einflusses von
kurzzeitigen Temperaturschwankungen vorgesehen sein, daß
zu Beginn und am Ende eines Zyklus die Temperaturmeßwerte
in mehreren Zeitintervallen gemessen und aus den
Temperaturmeßwerten jeweils ein Temperaturmittelwert gebildet
wird und daß die Temperaturdifferenz aus diesen
Temperaturmittelwerten abgeleitet wird.
Damit in der Steuerschaltung mit digitalen Signalen
gearbeitet werden kann, sieht eine weitere Ausgestaltung
vor, daß der Temperaturabstand in einer Anzahl von
vorgegebenen Temperaturstufen erfaßt wird, daß auch die
Temperaturdifferenz in einer Anzahl von Temperaturstufen
ermittelt wird und daß mit diesen digitalen Werten der
Programmspeicher angesteuert wird und mit einem Digitalsignal
die Anzahl der Zeitintervalle des Zyklus angibt, in denen
das Heizelement mit voller Heizleistung einzuschalten ist.
Für eine Heizleistung von z. B. 2 KW ist die Auslegung so,
daß eine Periodengruppensteuerung mit einem Zyklus von
12 × 12 sec gewählt istund daß der Programmspeicher
Steuerbefehle mit den Wertigkeiten von 0 bis 12 an die
Steuerschaltung abgibt, dann können Heizelemente bis zu
2 KW Heizleistung ein- und ausgeschaltet werden, ohne mit
dem Auge wahrnehmbare Rückwirkungen auf das speisende
Wechselstromnetz zu bekommen.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 die Temperatur-Zeit-Kennlinie des gesamten
aus Heizelement, Bratgefäß und Bratgut bestehenden
Systems,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen
Anordnung und
Fig. 3 das im Programmspeicher gespeicherte Programm.
Die in Fig. 1 gezeigte Temperatur-Zeit-Kennlinie T = f(t)
läßt den Temperaturanstieg des Systems aus Heizelement,
Bratgefäß und Bratgut erkennen. Die Brattemperatur Tk wird
vorgegeben und konstant gehalten. Es wird der
Temperaturabstand Ta zwischen der vorgegebenen Brattemperatur
Tk und der Isttemperatur Tx ermittelt. Es wird gleichzeitig
ein vorgegebener Temperaturabstand Tav von etwa 30° C bis
etwa 50° C gewählt und als Bezugswert genommen. Ist der
ermittelte Temperaturabstand Ta größer als der vorgegebene
Temperaturabstand Tav, dann wird das Heizelement mit voller
Heizleistung betrieben. Wird zum Zeitpunkt t 1 der vorgegebene
Temperaturabstand Tav erreicht und unterschritten, dann
ist die Heizleistung entsprechend einem vorgegebenen Programm
zu reduzieren, das den ermittelten Temperaturabstand Ta
und die Temperaturdifferenz Δ T berücksichtigt, die in
einem Zyklus mit der Dauer to der Periodengruppensteuerung
ermittelt wird. Auf diese Weise wird die Annäherung an
die vorgegebene Brattemperatur Tk verzögert und so
eingeregelt, daß kein Überschwingen der Temperatur übe
die vorgegebene Brattemperatur Tk eintritt.
Anhand des Blockschaltbildes nach Fig. 2 wird die
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung näher
erläutert. Der Temperaturfühler TF erfaßt die Temperatur
am oder im Bratgefäß. Der Meßwert wird über den Analog-
Digital-Wandler AD in ein Digitalsignal umgewandelt, das
über die Übertragungsstrecke Ue zum Empfänger E gelangt.
Der empfangene Temperaturmeßwert entspricht daher der
Isttemperatur Tx. Die Isttemperatur Tx wird der
Vergleichsschaltung V zugeführt, der über die
Vorwahleinrichtung VW die Temperatur Tv eingegeben wird,
die zur vorgegebenen Brattemperatur Tk den vorgegebenen
Temperaturabstand Tav von etwa 30° bis etwa 50° C einnimmt.
Die Brattemperatur Tk wird über den Wahlschalter WS
vorgewählt.
Die Vergleichsschaltung V ermittelt den tatsächlichen
Temperaturabstand Ta. Ist der ermittelte Temperaturabstand
Ta größer als der vorgegebene Temperaturabstand Tav zwischen
der vorgegebenen Brattemperatur Tk und der Temperatur Tv,
dann steuert die Vergleichsschaltung V die Steuerschaltung
St über den Eingang a an, was zu einer dauernden Einschaltung
des Heizelementes HE führt. Die Steuerschaltung St arbeitet
nach der an sich bekannten Periodengruppensteuerung mit
einem Zyklus der Dauer to, die z. B. zwölf Zeitintervalle
mit jeweils zwei Sekunden umfaßt. Bei der Ansteuerung der
Steuerschaltung St über den Eingang a wird das Heizelement
HE in allen zwölf Zeitintervallen des folgenden Zyklus
to mit voller Heizleistung eingeschaltet.
Ermittelt die Vergleichsschaltung V einen Temperaturabstand
Ta, der kleiner ist als der vorgegebene Temperaturabstand
Tav, dann muß die Heizleistung im folgenden Zyklus to
reduziert werden und zwar nach einem Programm, das im
Programmspeicher PS gespeichert ist und den tatsächlich
ermittelten Temperaturabstand Ta und eine Temperaturdifferenz
Δ T berücksichtigt, die im Zyklus to erfaßt wird, wie die
Differenzschaltung D in Fig. 2 zeigt. Dabei wird zu Beginn
und am Ende des Zyklus to die vorliegende Isttemperatur
Tx jeweils in mehreren Zeitintervallen gemessen und
ermittelt. Aus den so gewonnenen Temperaturmittelwerten
wird dann die Temperaturdifferenz Δ T gebildet, um den
Einfluß von kurzzeitigen Temperaturänderungen zu eliminieren
oder zumindest stark zu reduzieren.
Dem Programmspeicher PS wird der ermittelte Temperaturabstand
Ta und die ermittelte Temperaturdifferenz Δ T zugeführt.
Dabei ist es von Vorteil, wenn der Temperaturabstand Ta
und die Temperaturdifferenz Δ T in ganzzahligen Vielfachen
von Temperaturstufen, z. B. 1,1° bzw. 1°C, vorgegeben werden,
um eine digitale Steuerung zu erhalten. Wie die Tabelle
nach Fig. 3 zeigt, gibt der Programmspeicher PS bei
entsprechender Ansteuerung eine Anzahl zwischen 0 und 12
aus, die die Anzahl der Zeitintervalle angibt, in der im
folgenden Zyklus to das Heizelement HE auf volle Heizleistung
geschaltet werden muß. Beträgt der Temperaturabstand Ta
z. B. 4 Temperaturstufen = 4,4°C und die ermittelte
Temperaturdifferenz Δ T ist mit 1 Temperaturstufe fallend,
dann gibt der Programmspeicher PS die Anzahl 4 an den Eingang
b der Steuerschaltung St weiter. Die Steuerschaltung St
schaltet im folgenden Zyklus to das Heizelement HE vier
Zeitintervalle ein und demzufolge acht Zeitintervalle aus.
Aus der Tabelle nach Fig. 3 kann für jedes Wertepaar aus
dem Temperaturabstand Ta und der Temperaturdifferenz Δ T
die Anzahl der Zeitintervalle im folgenden Zyklus to
abgelesen werden, in denen das Heizelement HE eingeschaltet
sein muß. Dabei zeigt sich, daß die Anzahl der Zeitintervalle
bei kleiner werdendem Temperaturabstand Ta abnimmt und
bei kleiner werdender oder fallender Temperaturdifferenz
Δ T mehr und mehr zunimmt.
Der Steuerschaltung St ist der Taktgeber TG zugeordnet,
der die Zeitintervalle im Zyklus to kennzeichnet und auch
die Ableitung der Temperaturdifferenz Δ T durch die
Differenzschaltung D steuert.
Claims (7)
1. Anordnung zum Braten mit einem Bratgefäß, bei der die
Temperatur am bzw. im Bratgefäß erfaßt und zur
programmgesteuerten Regelung auf eine vorgebbare
Brattemperatur mittels einer Steuerschaltung zur Ein-
und Ausschaltung eines elektrischen Heizelementes
ausgenützt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturabstand (Ta) zwischen der vorgegebenen Brattemperatur (Tk) und der Isttemperatur (Tx) ermittelt und mit einem vorgegebenen Temperaturabstand (Tav) verglichen wird, der mit etwa 30° bis etwa 50° C gewählt ist,
daß beim Überschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes (Tav) die mit einer an sich bekannten Periodengruppensteuerung arbeitende Steuerschaltung (St) das Heizelement (HE) in allen Zeitintervallen des Zyklus (to) der Periodengruppensteuerung mit voller Heizleistung einschaltet,
daß beim Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes (Tav) die Temperaturdifferenz (Δ T) in einem konstanten Zeitintervall erfaßt wird und
daß die Steuerschaltung (St) in Abhängigkeit von dem ermittelten Temperaturabstand (Ta) und der ermittelten Temperaturdifferenz (Δ T) nach einem vorgegebenen Programm (Fig. 3) eines Programmspeichers (PS) das Heizelement (HE) im folgenden Zyklus (to) nur für eine Anzahl von Zeitintervallen einschaltet, die mit kleiner werdendem Temperaturabstand (Ta) abnimmt und mit kleiner werdender Temperaturdifferenz (Δ T) zunimmt.
daß der Temperaturabstand (Ta) zwischen der vorgegebenen Brattemperatur (Tk) und der Isttemperatur (Tx) ermittelt und mit einem vorgegebenen Temperaturabstand (Tav) verglichen wird, der mit etwa 30° bis etwa 50° C gewählt ist,
daß beim Überschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes (Tav) die mit einer an sich bekannten Periodengruppensteuerung arbeitende Steuerschaltung (St) das Heizelement (HE) in allen Zeitintervallen des Zyklus (to) der Periodengruppensteuerung mit voller Heizleistung einschaltet,
daß beim Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes (Tav) die Temperaturdifferenz (Δ T) in einem konstanten Zeitintervall erfaßt wird und
daß die Steuerschaltung (St) in Abhängigkeit von dem ermittelten Temperaturabstand (Ta) und der ermittelten Temperaturdifferenz (Δ T) nach einem vorgegebenen Programm (Fig. 3) eines Programmspeichers (PS) das Heizelement (HE) im folgenden Zyklus (to) nur für eine Anzahl von Zeitintervallen einschaltet, die mit kleiner werdendem Temperaturabstand (Ta) abnimmt und mit kleiner werdender Temperaturdifferenz (Δ T) zunimmt.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturabstand (Ta) nach dem Einschalten
der Anordnung dauernd gemessen und mit dem vorgegebenen
Temperaturabstand (Tav) verglichen wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Einschalten der Anordnung die Steuerschaltung (St) das Heizelement (HE) dauernd einschaltet und
daß erst mit dem Erreichen des vorgegebenen Temperaturabstandes (Ta) zur vorgegebenen Brattemperatur (Tk) mit der Messung des Temperaturabstandes (Ta) begonnen und der Vergleich mit dem vorgegebenen Temperaturabstand (Tav) durchgeführt wird.
daß nach dem Einschalten der Anordnung die Steuerschaltung (St) das Heizelement (HE) dauernd einschaltet und
daß erst mit dem Erreichen des vorgegebenen Temperaturabstandes (Ta) zur vorgegebenen Brattemperatur (Tk) mit der Messung des Temperaturabstandes (Ta) begonnen und der Vergleich mit dem vorgegebenen Temperaturabstand (Tav) durchgeführt wird.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperaturdifferenz (ΔT) aus den
Temperaturmeßwerten zu Beginn und am Ende des Zyklus
(to) der Periodengruppensteuerung ermittelt wird.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zu Beginn und am Ende eines Zyklus (to) die Temperaturmeßwerte in mehreren Zeitintervallen gemessen und aus den Temperaturmeßwerten jeweils ein Temperaturmittelwert gebildet wird und
daß die Temperaturdifferenz (Δ T) aus diesen Temperaturmittelwerten abgeleitet wird.
daß zu Beginn und am Ende eines Zyklus (to) die Temperaturmeßwerte in mehreren Zeitintervallen gemessen und aus den Temperaturmeßwerten jeweils ein Temperaturmittelwert gebildet wird und
daß die Temperaturdifferenz (Δ T) aus diesen Temperaturmittelwerten abgeleitet wird.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturabstand (Ta) in einer Anzahl von vorgegebenen Temperaturstufen (z. B. 1,1°C) erfaßt wird,
daß auch die Temperaturdifferenz (Δ T) in einer Anzahl von Temperaturstufen (z. B. 1°C) ermittelt wird und
daß mit diesen digitalen Werten der Programmspeicher (PS) angesteuert wird und mit einem Digitalsignal die Anzahl der Zeitintervalle des Zyklus (to) angibt, in denen das Heizelement (HE) mit voller Heizleistung einzuschalten ist.
daß der Temperaturabstand (Ta) in einer Anzahl von vorgegebenen Temperaturstufen (z. B. 1,1°C) erfaßt wird,
daß auch die Temperaturdifferenz (Δ T) in einer Anzahl von Temperaturstufen (z. B. 1°C) ermittelt wird und
daß mit diesen digitalen Werten der Programmspeicher (PS) angesteuert wird und mit einem Digitalsignal die Anzahl der Zeitintervalle des Zyklus (to) angibt, in denen das Heizelement (HE) mit voller Heizleistung einzuschalten ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Periodengruppensteuerung mit einem Zyklus (to) von 12
daß der Programmspeicher (PS) Steuerbefehle mit den Wertigkeiten von 0 bis 12 an die Steuerschaltung (St) abgibt.
daß eine Periodengruppensteuerung mit einem Zyklus (to) von 12
daß der Programmspeicher (PS) Steuerbefehle mit den Wertigkeiten von 0 bis 12 an die Steuerschaltung (St) abgibt.
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