DE3529699C2

DE3529699C2 -

Info

Publication number: DE3529699C2
Application number: DE3529699A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Andre; Kurt 7547 Wildbad De Wolf
Original assignee: Kurt Wolf & Co Kg 7547 Wildbad De
Current assignee: Fissler GmbH
Priority date: 1985-08-20
Filing date: 1985-08-20
Publication date: 1987-06-04
Also published as: FR2586522B1; FR2586522A1; KR900003961B1; SE8603257D0; KR870002740A; JPS6265113A; IT1196977B; SE458654B; SE8603257L; DE3529699A1; US4796207A; IT8621216A0; CH672950A5; IT8621216A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Braten mit einem Bratgefäß, das auf einer mittels eines elektrischen Heizelementes aufheizbaren Kochplatte steht, deren Heizleistung mittels eines an sich bekannten, mit Zeitintervallen einer Periodengruppensteuerung arbeitenden Steuerschaltung regelbar ist, bei der die Temperatur am bzw. im Bratgefäß erfaßt und zur programmgesteuerten Regelung auf eine vorgebbare Brattemperatur ausgenützt wird, wobei mittels der Steuerschaltung die Ein- und Ausschaltphasen im Steuerzyklus der Periodengruppensteuerung variiert werden.

Die programmgesteuerte Regelung der Heizleistung einer mittels elektrischem Heizelement aufheizbaren Kochplatte ist für das Kochen aus den DE-OS 29 32 039 und 33 42 416 bekannt. Die an sich bekannte Periodengruppensteuerung ist für das Kochen geeignet, da die Aufheizphase doch verhältnismäßig große Zeiten in Anspruch nimmt. Der Aufwand in der Steuerschaltung ist dabei beachtlich, da mit der Regelung auch automatisch über den Temperatur-Zeit-Verlauf der Aufheizphase Informationen über die Art und Menge des im Kochgefäß befindlichen Kochgutes abgeleitet werden.

Beim Braten - auch beim Kochen ohne Wasser, wobei das Kochgut bzw. Bratgut mit Fett behandelt wird - sind die Verhältnisse jedoch ganz anders. Die Aufheizphase ist sehr kurz und die Regelung muß viel früher einsetzen, um ein Überschwingen über die vorgegebene Raumtemperatur hinaus zu verhindern.

Wie die DE-OS 32 04 518 zeigt, ist es auch bekannt, die Heizleistung vorzugeben und dies in Abhängigkeit vom Vorliegen einer vorgegebenen Temperatur. Unterhalb dieser Temperatur wird mit voller Heizleistung und darüber mit einer reduzierten Heizleistung gearbeitet.

Es hat sich gezeigt, daß diese Regelung für einen Garprozeß in einem Backofen geeignet ist, aber nicht für den wesentlich kritischeren Bratvorgang in einem Bratgefäß, das auf einer elektrisch beheizten Kochplatte steht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der mit einfachstem Aufwand in der Steuerschaltung der Periodengruppensteuerung die vorgegebene Brattemperatur trotz kurzer Aufheizphase exakt und ohne Überschwingen möglichst schnell erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Temperaturabstand zwischen der vorgegebenen Brattemperatur und der Isttemperatur ermittelt und mit einem vorgegebenen Temperaturabstand verglichen wird, der mit etwa 30°C bis etwa 50°C gewählt ist, daß beim Überschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes die Steuerschaltung die Periodengruppensteuerung im gesamten Steuerzyklus in der Einschaltphase betreibt und dabei das Heizelement in den Zeitintervallen mit voller Heizleistung einschaltet, daß beim Überschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes die Temperaturdifferenz über eine konstante vorgegebene Zeitspanne hinweg erfaßt wird und daß die Steuerschaltung in Abhängigkeit von dem ermittelten Temperaturabstand und der ermittelten Temperaturdifferenz nach einem in einem Programmspeicher vorgegebenen Programm im folgenden Steuerzyklus der Periodengruppensteuerung die Einschaltphase festlegt, wobei die Einschaltphase im Steuerzyklus mit abnehmendem Temperaturabstand verkürzt und mit abnehmender Temperaturdifferenz verlängert wird.

Da bis zu dem vorgegebenen Temperaturabstand von etwa 30° C bis etwa 60°C mit voller Heizleistung gearbeitet wird, ist die Aufheizphase sehr kurz. Wird der vorgegebene Temperaturabstand jedoch unterschritten, dann wird die Heizleistung nach zwei Kriterien bestimmt. Zum einen ist der vorliegende Temperaturabstand zur vorgegebenen Brattemperatur und zum anderen der Temperaturanstieg, d. h. die in einer konstanten Zeitspanne gemessene Temperaturdifferenz maßgebend, um die Einschaltphase davon abhängig so zu wählen, daß der letzte Bereich der Aufheizphase möglichst schnell durchlaufen wird, dabei aber keine Gefahr besteht, die vorgegebene Brattemperatur zu überschreiten. Dies ist nur möglich, wenn diese beiden Kriterien gemeinsam zur Regelung der Heizleistung, d. h. der Einschaltphase im Steuerzyklus der Periodensteuerung, herangezogen werden.

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 Steuerzyklus der Periodensteuerschaltung eingeschaltet bleibt.

Für die Ableitung der Temperaturdifferenz im Steuerzyklus ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß die Temperaturdifferenz aus den Temperaturmeßwerten zu Beginn und am Ende des Steuerzyklus der Periodengruppensteuerung ermittelt wird. Dabei kann zur Verminderung des Einflusses von kurzzeitigen Temperaturschwankungen vorgesehen sein, daß zu Beginn und am Ende eines Steuerzyklus 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 Steuerzyklus 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 Steuerzyklus von 12 × 2 sec. gewählt ist und 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 beanspruchten 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 Steuerzyklus 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 über die vorgegebene Brattemperatur Tk eintritt.

Anhand des Blockschaltbildes nach Fig. 2 wird die Wirkungsweise der beanspruchten 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 Steuerzyklus 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 Steuerzyklus 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 Steuerzyklus 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 Steuerzyklus to erfaßt wird, wie die Differenzschaltung D in Fig. 2 zeigt. Dabei wird zu Beginn und am Ende des Steuerzyklus 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 Steuerzyklus 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 Steuerzyklus 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 Steuerzyklus 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 Steuerzyklus to kennzeichnet und auch die Ableitung der Temperaturdifferenz Δ T durch die Differenzschaltung D steuert.

Claims

1. Anordnung zum Braten mit einem Bratgefäß, das auf einer mittels eines elektrischen Heizelementes aufheizbaren Kochplatte steht, deren Heizleistung mittels einer an sich bekannten, mit Zeitintervallen einer Periodengruppensteuerung arbeitenden Steuerschaltung regelbar ist, bei der die Temperatur am bzw. im Bratgefäß erfaßt und zur programmgesteuerten Regelung auf eine vorgebbare Brattemperatur ausgenützt wird, wobei mittels der Steuerschaltung die Ein- und Ausschaltphasen im Steuerzyklus der Periodengruppensteuerung variiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturabstand (Ta) zwischen der vorgegebenen Brattemperatur (Tk) und der Isttemperatur (Tx) ermittelt und mit einem vorgegebenen Temperturabstand (Tav) verglichen wird, der mit etwa 30°C bis etwa 50°C gewählt ist,
daß beim Überschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes (Tav) die Steuerschaltung (St) die Periodengruppensteuerung im gesamten Steuerzyklus (to) in der Einschaltphase betreibt und dabei das Heizelement (HE) in den Zeitintervallen mit voller Heizleistung einschaltet,
daß beim Unterschreiten des vorgegebenen Temperaturabstandes (Tav) die Temperaturdifferenz (Δ T) über eine konstante vorgegebene Zeitspanne hinweg erfaßt wird und
daß die Steuerschaltung (St) in Abhängigkeit von dem ermittelten Temperaturabstand (Ta) und der ermittelten Temperaturdifferenz (Δ T) nach einem in einem Programmspeicher (PS) vorgegebenen Programm (Fig. 3) im nachfolgenden Steuerzyklus (to) der Periodengruppensteuerung die Einschaltphase festlegt, wobei die Einschaltphase im Steuerzyklus (to) mit abnehmendem Temperaturabstand (Ta) verkürzt und mit abnehmender Temperaturdifferenz (Δ T) verlängert wird.

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.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz (Δ T) aus den Temperaturmeßwerten zu Beginn und am Ende des Steuerzyklus (to) der Periodengruppensteuerung ermittelt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn und am Ende eines Steuerzyklus (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 Steuerzyklus (to) angibt, in denen das Heizelement (HE) mit voller Heizleistung einzuschalten ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Periodengruppensteuerung mit einem Steuerzyklus (to) von 12 × 2 sec. gewählt ist und
daß der Programmspeicher (PS) Steuerbefehle mit den Wertigkeiten von 0 bis 12 an die Steuerschaltung (St) abgibt.