EP1856452A1 - Method and device for controlling cooking processes in a cooking chamber - Google Patents

Method and device for controlling cooking processes in a cooking chamber

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Publication number
EP1856452A1
EP1856452A1 EP06707265A EP06707265A EP1856452A1 EP 1856452 A1 EP1856452 A1 EP 1856452A1 EP 06707265 A EP06707265 A EP 06707265A EP 06707265 A EP06707265 A EP 06707265A EP 1856452 A1 EP1856452 A1 EP 1856452A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
cooking
food
time
concentration
Prior art date
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Granted
Application number
EP06707265A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1856452B1 (en
Inventor
Konrad SCHÖNEMANN
Michael Riffel
Lutz Ose
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Publication of EP1856452A1 publication Critical patent/EP1856452A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1856452B1 publication Critical patent/EP1856452B1/en
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling cooking processes in a cooking chamber and an apparatus therefor.
  • the invention has for its object to provide an alternative method and an alternative device available to control a cooking process in a cooking chamber or cooking appliance and to automate as much as possible, with advantageous detection as simple, accurate and error-free runs.
  • the food to be cooked is determined, which can be done in various ways, as will be explained in more detail below.
  • a vector is linked, which is read from a memory of an evaluation circuit.
  • This vector is derived from a plurality of vectors stored in the memory, which have been previously determined empirically for this method for a plurality of different items to be cooked and then stored in the memory, for example at the factory.
  • the vector is at least two-dimensional and has at least one time value and at least one scalar value.
  • the concentration of a gas characteristic of the determined food to be cooked is measured by a gas sensor.
  • This gas sensor is advantageously designed or configured specifically for this characteristic gas, for example in that it can be controlled differently for particularly good detection of different gases.
  • the time course of the concentration of the characteristic gas is measured.
  • a first point is detected at which the concentration has the largest gradient in terms of magnitude. This extreme value of the time course of the concentration can be pronounced both as a maximum and as a minimum. Both this amount of the largest magnitude gradient and the time at which it is reached are stored.
  • a second point is detected where the concentration of the gas is zero gradient. Here only the time of reaching this second point is stored.
  • a straight line is mathematically laid through the first and the second point and their slope determined.
  • the further calculation of the entire cooking time can be carried out. This is done by keeping the slope of the line is multiplied by the scalar value of the read vector.
  • the time value of the read-out vector is added to it and thus determines the entire cooking time. Compared to the cooking time already passed, the remaining cooking time can be determined. After reaching either an operator can be made aware of the Garende by appropriate signals. Alternatively, the cooking process can be stopped, in particular by switching off a heater in the oven.
  • the determination of the food to be cooked can basically be done in two different ways. On the one hand, it is possible for an operator to enter the food manually or to make it known to the evaluation circuit. For this purpose, a menu guide can be provided with appropriate input means.
  • the detection of the points or of the first point and of the second point takes place algorithmically by forming differences between values of the gradient of the time profile of the concentration of the characteristic gas. This can be done in discrete time intervals with a fixed duration, for example a few seconds.
  • the sensor signals are not evaluated from the beginning, since in most cases anyway not yet come with a very soon approaching end of the cooking process and the processes, so to speak, not yet settled are.
  • an evaluation of the sensor signals only starts when the oven temperature has reached 90% of the final temperature or the selected cooking temperature.
  • the gas sensors can be designed or specified in different ways. On the other hand, they can be designed so that they only detect the concentration of three-atom or even higher-atom gases in the oven. So a certain pre-selection of gases to be detected is possible, which reduces the effort and can increase the reliability of detection. Furthermore, it is possible that the gas sensors to oxygen, nitrogen and / or carbon dioxide are insensitive or do not detect these gases. Nevertheless, it is also possible that in individual cases, under certain circumstances, depending on the food, also one of these three gases is determined, in particular carbon dioxide.
  • the humidity in the cooking chamber or the moisture content of the exhaust air or the air in the oven can be detected.
  • a specially designed humidity sensor can be used. The value of this moisture can be used advantageously both for an automatic detection of the food itself and for a determination of an end time of the cooking process.
  • the control of a gas sensor can be simplified. A sensor heating and a necessary temperature control is no longer necessary. Both, however, can be realized in an advantageous embodiment of the invention.
  • An arrangement of the gas sensor or sensors in an exhaust duct of the cooking chamber, in particular in an oven in Wrasenkanal is considered to be particularly advantageous.
  • the gases which are produced during the cooking process in the cooking chamber can be determined relatively concentrated and at the same time uniformly distributed.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a baking oven according to the invention with gas sensor and control and
  • Fig. 2 shows the diagram of a course of the gas concentration and its gradient.
  • a baking oven 11 is shown schematically.
  • the muffle 13 is surrounded by a correspondingly insulated wall 12.
  • an oven heater 15 with Upper heat and lower heat arranged and connected to an oven control 16.
  • an oven control 16 on a Abstellgitter 18 in the muffle 13 is a baking pan 20 with a dough mixture 22 as food.
  • gas 24 contains various ingredients. On the basis of these ingredients, on the one hand, an automatic identification of the food or dough mixture 22 may already be possible at the beginning of the cooking process.
  • the gas 24 a recognition or calculation of the entire cooking time is possible, as will be explained in more detail below.
  • a schematically illustrated Wra senauslass 14a is shown, which merges into a vapor channel 14b.
  • This Wrasenkanal 14b leads out of the muffle 13 and the oven 11 also in a known manner.
  • a gas sensor 26 is arranged in the vapor channel 14b. This is connected to a sensor electronics 28.
  • a characteristic gas can be detected, which is located in the gas mixture 24.
  • the oven 11 or the controller 16 already knows at this point in time what the food to be cooked is or what the special dough mixture 22 is.
  • a specific gas or its concentration K is measured in the exhaust gas, which through the vapor channel 14 b from the oven 11 flows.
  • This concentration K is shown schematically in FIG. 2 over time t. As you can see, it rises slowly, then reaches a peak and then falls off relatively steeply. This climax forms the above-mentioned extreme value. It could also be a minimum to be used as an extreme for the evaluation.
  • the gradient or the first derivative K ' is determined. This is shown in dashed lines in their time course over time t.
  • the time t1 is determined at which the gradient K 'has its largest value K ' 1. This is shown in the diagram in FIG. 2.
  • a corresponding, stored vector from a memory of the controller 16 is read to the known food or the dough mixture 22.
  • This vector is two-dimensional and contains a time value t ⁇ and a scalar value SO. It may advantageously be determined empirically and for this type of oven 11 as well as certain groups of cooking products, including the dough mixture 22, are determined at the factory and then stored in the controller 16. Now the calculation of the total cooking time tG is possible according to the equation
  • a signal may be given to an operator, preferably acoustically and / or optically.
  • the type of food to be cooked is known.
  • This can either be entered by an operator to the oven 11 or the controller 16 via input means, not shown in FIG. 1, but easily realizable by the person skilled in the art.
  • a recognition of the food or the dough mixture 22 take place, as described in the aforementioned German Patent Application P 44292 DE.
  • the entire gas mixture with respect to its individual gas constituents is no longer investigated, but only the concentration K of a characteristic gas 24 is taken into account and detected by the gas sensor 26.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

A control method for an oven comprises the steps of determination of the food product, reading out of a corresponding vector from a memory, whereby the vector is at least two-dimensional and previously empirically determined, with a time value and a scalar value, recording the concentration of a gas characteristic of the cooking product by means of a gas sensor, recording a first point, at which the time curve for the gas concentration has the absolute greatest gradient, storage of the same and the corresponding time, recording a second point, at which the time curve of the gas concentration has a zero gradient and storing the corresponding time, determination of the gradient of the straight line through the first and second points, calculation of the cooking duration by multiplication of the straight line gradient by the scalar value and addition of the time value of the vector.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Garvorgänqen in einemMethod and device for controlling cooking processes in one
Garraumoven
Anwendungsgebiet und Stand der TechnikField of application and state of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Garvorgängen in einem Garraum und eine Vorrichtung hierfür.The invention relates to a method for controlling cooking processes in a cooking chamber and an apparatus therefor.
Es ist beispielsweise aus der EP 1 489 361 A1 bekannt, einen Garvorgang bei einem Gargerät berührungslos zu steuern. Dabei wird ein Gargut entweder manuell ausgewählt oder automatisch erkannt. Ein Gassensor misst die Gaskonzentration in einem Garraum, beispielsweise eines Backofens, woraus ein Garquotient ermittelt wird in seinem zeitlichen Verlauf. Durch Vergleich des Garquotienten mit einem Endwert der Gaskonzentration kann der Garvorgang gesteuert und insbesondere beendet werden, wenn nach den theoretischen Vorgaben im Zusammenhang mit der gemessenen Gaskonzentration das Gargut fertig ist.It is known for example from EP 1 489 361 A1 to control a cooking process in a cooking appliance without contact. A food is either manually selected or automatically detected. A gas sensor measures the gas concentration in a cooking chamber, for example an oven, from which a cooking quotient is determined in its time course. By comparing the cooking quotient with a final value of the gas concentration, the cooking process can be controlled and, in particular, terminated when, according to the theoretical specifications in connection with the measured gas concentration, the cooking product is ready.
Aufgabe und LösungTask and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren sowie eine alternative Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, um einen Garvorgang in einem Garraum bzw. Gargerät zu steuern und möglichst weitgehend zu automatisieren, wobei vorteilhaft die Erkennung möglichst einfach, genau und fehlerfrei läuft.The invention has for its object to provide an alternative method and an alternative device available to control a cooking process in a cooking chamber or cooking appliance and to automate as much as possible, with advantageous detection as simple, accurate and error-free runs.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert, wobei das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung teilweise gemeinsam erläutert werden. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 10. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of further claims and are explained in more detail below, the method and the associated device partially be explained together. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.
Für das Verfahren wird das zu garende Gargut ermittelt, wobei dieses auf verschiedene Arten erfolgen kann, wie nachfolgend noch genauer ausgeführt wird. Mit diesem Gargut ist ein Vektor verknüpft, der aus einem Speicher einer Auswerteschaltung ausgelesen wird. Dieser Vektor entstammt einer Vielzahl von in dem Speicher abgespeicherten Vektoren, die vorab empirisch ermittelt worden sind für dieses Verfahren für eine Vielzahl unterschiedlicher Gargüter und dann in dem Speicher, beispielsweise werksseitig, eingespeichert werden. Der Vektor ist dabei mindestens zweidimensional und weist mindestens einen zeitlichen Wert und mindestens einen skalaren Wert auf. Dann wird die Konzentration eines für das ermittelte Gargut charakteristischen Gases durch einen Gassensor gemessen. Dieser Gassensor ist vorteilhaft speziell für dieses charakteristische Gas ausgelegt bzw. konfiguriert, beispielsweise in dem er unterschiedlich ansteuerbar ist zum besonders guten Erfassen unterschiedlicher Gase. Dann wird der zeitliche Verlauf der Konzentration des charakteristischen Gases gemessen. Ein erster Punkt wird er- fasst, an dem die Konzentration den betragsmäßig größten Gradienten aufweist. Dieser Extremwert des zeitlichen Verlaufs der Konzentration kann sowohl als Maximum als auch als Minimum ausgeprägt sein. Sowohl dieser Betrag des betragsmäßig größten Gradienten als auch der Zeitpunkt, zu dem er erreicht wird, werden abgespeichert. Als nächstes wird ein zweiter Punkt erfasst, an dem die Konzentration des Gases den Gradienten null aufweist. Hier wird lediglich der Zeitpunkt des Erreichens dieses zweiten Punktes abgespeichert.For the process, the food to be cooked is determined, which can be done in various ways, as will be explained in more detail below. With this food a vector is linked, which is read from a memory of an evaluation circuit. This vector is derived from a plurality of vectors stored in the memory, which have been previously determined empirically for this method for a plurality of different items to be cooked and then stored in the memory, for example at the factory. The vector is at least two-dimensional and has at least one time value and at least one scalar value. Then, the concentration of a gas characteristic of the determined food to be cooked is measured by a gas sensor. This gas sensor is advantageously designed or configured specifically for this characteristic gas, for example in that it can be controlled differently for particularly good detection of different gases. Then the time course of the concentration of the characteristic gas is measured. A first point is detected at which the concentration has the largest gradient in terms of magnitude. This extreme value of the time course of the concentration can be pronounced both as a maximum and as a minimum. Both this amount of the largest magnitude gradient and the time at which it is reached are stored. Next, a second point is detected where the concentration of the gas is zero gradient. Here only the time of reaching this second point is stored.
Anschließend wird rechnerisch eine Gerade durch den ersten und den zweiten Punkt gelegt und deren Steigung ermittelt. Anhand dieser Steigung bzw. dieser Geraden kann die weitere Berechnung der gesamten Gardauer erfolgen. Dies erfolgt dadurch, dass die Steigung der Geraden mit dem skalaren Wert des ausgelesenen Vektors multipliziert wird. Anschließend wird der zeitliche Wert des ausgelesenen Vektors dazu addiert und so die gesamte Gardauer ermittelt. Im Vergleich zu der bereits durchlaufenen Gardauer kann die Rest-Gardauer ermittelt werden. Nach deren Erreichen kann entweder eine Bedienperson durch entsprechende Signale auf das Garende aufmerksam gemacht werden. Alternativ kann der Garvorgang angehalten werden, insbesondere durch Abschalten einer Heizung in dem Garraum.Subsequently, a straight line is mathematically laid through the first and the second point and their slope determined. On the basis of this slope or this line, the further calculation of the entire cooking time can be carried out. This is done by keeping the slope of the line is multiplied by the scalar value of the read vector. Subsequently, the time value of the read-out vector is added to it and thus determines the entire cooking time. Compared to the cooking time already passed, the remaining cooking time can be determined. After reaching either an operator can be made aware of the Garende by appropriate signals. Alternatively, the cooking process can be stopped, in particular by switching off a heater in the oven.
Auf diese Art und Weise ist eine große Vielzahl von unterschiedlichen Gargütern für das zumindest teilautomatisierte Verfahren verwendbar bzw. kann auf diese Art und Weise gegart werden. Das empirische Ermitteln der unterschiedlichen Vektoren für unterschiedliche Gargüter stellt zwar einen gewissen Aufwand dar. Es kann jedoch bereits werksseitig ermittelt und in den Speicher eingespeichert werden, was bei einer Vielzahl von identischen Gargeräten einen vertretbaren Aufwand darstellt. Das Erfassen des ersten und des zweiten Punktes ist auch relativ einfach, da diese beiden Punkte sehr charakteristisch sind. Der beispielhaft genannte zweidimensionale Vektor ermöglicht auch eine relativ einfache Berechnung. Durch die Einbindung dieser beiden Punkte sowie ihrer korrespondierenden Zeitpunkte ist es möglich, verschiedene Gargüter mit Variationen hinsichtlich Rezeptur und Zubereitungsart weitgehend automatisiert zu garen. Dabei ist auch die Berücksichtigung von Abweichungen von nominalen Vorgaben möglich.In this way, a large variety of different food items can be used for the at least partially automated process or can be cooked in this way. Although the empirical determination of the different vectors for different food items represents a certain effort. However, it can already be determined at the factory and stored in the memory, which represents a justifiable expense for a large number of identical cooking appliances. The detection of the first and second points is also relatively easy, since these two points are very characteristic. The exemplified two-dimensional vector also allows a relatively simple calculation. By integrating these two points as well as their corresponding times, it is possible to cook different foodstuffs with variations in terms of recipe and preparation largely automated. It is also possible to take account of deviations from nominal specifications.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung der Gradienten der Gaskonzentration besteht darin, dass auf diese Weise beispielsweise Alterungserscheinungen eines Gassensors sowie ein Offset, der durch die Umgebungsbedingungen beim Betrieb des Gassensors bedingt ist, weitgehend vermieden oder ausgeschaltet werden können. So ist eine relativ genaue Erfassung der bestimmenden Punkte möglich. Die Ermittlung des zu garenden Gargutes kann grundsätzlich auf zwei verschiedene Arten erfolgen. Einerseits ist es möglich, dass eine Bedienperson das Gargut manuell eingibt bzw. so der Auswerteschaltung bekannt macht. Dazu kann eine Menüführung mit entsprechenden Eingabemitteln vorgesehen sein.Another advantage of using the gradient of the gas concentration is that in this way, for example, aging phenomena of a gas sensor and an offset, which is due to the environmental conditions during operation of the gas sensor, can be largely avoided or eliminated. Thus, a relatively accurate detection of the determining points is possible. The determination of the food to be cooked can basically be done in two different ways. On the one hand, it is possible for an operator to enter the food manually or to make it known to the evaluation circuit. For this purpose, a menu guide can be provided with appropriate input means.
Andererseits ist es möglich, dass mit einem Gassensor von Anfang an entstehende Gargut-Gase erfasst und ausgewertet werden. Dadurch kann eine Erkennung des in dem Garraum befindlichen Gargutes erfolgen, wie es beispielsweise in der DE 103 401 46 A1 beschrieben ist. Hier kann zuerst mit einer allgemein gültigen Beheizungsart gestartet werden, beispielsweise auf eine Zieltemperatur von 1800C oder 2000C. Anhand einer solchen allgemeingültigen bzw. normierten Beheizung kann durch einen Gassensor das Gargut erfasst bzw. erkannt werden. Eine derartige weitgehend automatisierte Erkennung des Gargutes weist natürlich den großen Vorteil auf, dass der Komfort für eine Bedienperson größer ist. Allerdings ist unter Umständen der bauliche Aufwand bzw. der Aufwand im Auswerteverfahren größer. Eine weitere Möglichkeit zur automatischen Ermittlung bzw. Erkennung des in dem Garraum vorhandenen Gargutes ist in der deutschen Patentanmeldung DE 102005011304.4 enthalten, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.On the other hand, it is possible that with a gas sensor from the beginning resulting Gargut gases are detected and evaluated. As a result, a detection of the food in the cooking chamber can take place, as described for example in DE 103 401 46 A1. Here can be started with a generally valid type of heating, for example, to a target temperature of 180 0 C or 200 0 C. Based on such a general or standardized heating can be detected or detected by a gas sensor, the food. Such largely automated detection of the food, of course, has the great advantage that the comfort for an operator is greater. However, under certain circumstances, the construction effort or the effort in the evaluation process is greater. A further possibility for the automatic determination or recognition of the cooking material present in the cooking chamber is contained in the German patent application DE 102005011304.4, to which reference is expressly made.
Vorteilhaft erfolgt das Erfassen der Punkte bzw. des ersten Punktes und des zweiten Punktes algorithmisch durch Differenzenbildung zwischen Werten des Gradienten des zeitlichen Verlaufs der Konzentration des charakteristischen Gases. Dies kann in diskreten Zeitintervallen erfolgen mit festgelegter Dauer, beispielsweise einige Sekunden.Advantageously, the detection of the points or of the first point and of the second point takes place algorithmically by forming differences between values of the gradient of the time profile of the concentration of the characteristic gas. This can be done in discrete time intervals with a fixed duration, for example a few seconds.
Des weiteren ist es vorteilhaft möglich, dass die Sensorsignale nicht von Anbeginn ausgewertet werden, da hier in den meisten Fällen sowieso noch nicht mit einem sehr bald kommenden Ende des Garvorganges zu rechnen ist und die Vorgänge sozusagen noch nicht eingeschwungen sind. Insbesondere sollte gewartet werden, bis die Garraumtemperatur sich in etwa der Endtemperatur angenähert hat, also beispielsweise mindestens 70% erreicht hat. Vorteilhaft setzt eine Auswertung der Sensorsignale sogar erst dann ein, wenn die Garraumtemperatur 90% der Endtemperatur bzw. der ausgewählten Gartemperatur erreicht hat.Furthermore, it is advantageously possible that the sensor signals are not evaluated from the beginning, since in most cases anyway not yet come with a very soon approaching end of the cooking process and the processes, so to speak, not yet settled are. In particular, it should be waited until the oven temperature has approximately approached the final temperature, that is, for example, has reached at least 70%. Advantageously, an evaluation of the sensor signals only starts when the oven temperature has reached 90% of the final temperature or the selected cooking temperature.
Die Gassensoren können auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein bzw. spezifiziert sein. Andererseits können sie so ausgebildet sein, dass sie lediglich die Konzentration von drei-atomigen oder noch höher-atomigen Gasen im Garraum erfassen. So ist eine bestimmte Vorauswahl von zu erfassenden Gasen möglich, was den Aufwand reduziert und die Erkennungssicherheit erhöhen kann. Des weiteren ist es möglich, dass die Gassensoren gegenüber Sauerstoff, Stickstoff und/oder Kohlendioxid unempfindlich sind bzw. diese Gase nicht erfassen. Dennoch ist es auch möglich, dass in Einzelfällen, unter Umständen abhängig von dem Gargut, auch eines dieser drei Gase ermittelt wird, insbesondere Kohlendioxid.The gas sensors can be designed or specified in different ways. On the other hand, they can be designed so that they only detect the concentration of three-atom or even higher-atom gases in the oven. So a certain pre-selection of gases to be detected is possible, which reduces the effort and can increase the reliability of detection. Furthermore, it is possible that the gas sensors to oxygen, nitrogen and / or carbon dioxide are insensitive or do not detect these gases. Nevertheless, it is also possible that in individual cases, under certain circumstances, depending on the food, also one of these three gases is determined, in particular carbon dioxide.
Zusätzlich kann die Feuchte im Garraum bzw. der Feuchtigkeitsgehalt der Abluft oder der Luft im Garraum erfasst werden. Dazu kann ein speziell ausgelegter Feuchtesensor verwendet werden. Der Wert dieser Feuchte kann sowohl für eine automatische Erkennung des Gargutes an sich als auch für eine Bestimmung eines Endzeitpunktes des Garvorganges vorteilhaft verwendet werden.In addition, the humidity in the cooking chamber or the moisture content of the exhaust air or the air in the oven can be detected. For this purpose, a specially designed humidity sensor can be used. The value of this moisture can be used advantageously both for an automatic detection of the food itself and for a determination of an end time of the cooking process.
Dadurch, dass die Gaskonzentration erst nahe der Endtemperatur des Garraumes gemessen wird, kann die Ansteuerung eines Gassensors vereinfacht sein. Eine Sensorheizung sowie eine dafür notwendige Temperaturregelung ist nicht mehr unbedingt notwendig. Beides kann jedoch in einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung realisiert sein. Eine Anordnung des oder der Gassensoren in einem Abluftkanal des Garraumes, insbesondere bei einem Backofen im Wrasenkanal, wird als besonders vorteilhaft angesehen. In der Abluft können nämlich relativ konzentriert und gleichzeitig gleichmäßig verteilt die Gase ermittelt werden, welche bei dem Garvorgang im Garraum entstehen.Characterized in that the gas concentration is measured only near the final temperature of the cooking chamber, the control of a gas sensor can be simplified. A sensor heating and a necessary temperature control is no longer necessary. Both, however, can be realized in an advantageous embodiment of the invention. An arrangement of the gas sensor or sensors in an exhaust duct of the cooking chamber, in particular in an oven in Wrasenkanal is considered to be particularly advantageous. In fact, in the exhaust air, the gases which are produced during the cooking process in the cooking chamber can be determined relatively concentrated and at the same time uniformly distributed.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwi- schen-Übersch ritten beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Represent embodiments for which protection is claimed here. The subdivision of the application into individual sections as well as interim exemptions does not limit the general validity of the statements made thereunder.
Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:An embodiment of the invention is shown schematically in the drawings and will be explained in more detail below. In the drawings shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Backofens mit Gassensor und Steuerung undFig. 1 is a schematic representation of a baking oven according to the invention with gas sensor and control and
Fig. 2 das Diagramm eines Verlaufs der Gaskonzentration sowie ihres Gradienten.Fig. 2 shows the diagram of a course of the gas concentration and its gradient.
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
In Fig. 1 ist schematisch ein Backofen 11 dargestellt. In dem Backofen 11 wird die Muffel 13 von einer entsprechend isolierten Wandung 12 umgeben. Des weiteren ist in der Muffel 13 eine Backofenheizung 15 mit Oberhitze und Unterhitze angeordnet und mit einer Backofensteuerung 16 verbunden. Auf einem Abstellgitter 18 in der Muffel 13 befindet sich eine Backform 20 mit einer Teigmischung 22 als Gargut. Es ist zu erkennen, wie durch die Beheizung mittels der Backofenheizung 15 Gas 24 bzw. ein Gasgemisch aus der Teigmischung 22 ausströmt. Dieses Gas 24 enthält verschiedene Inhaltsstoffe. Anhand dieser Inhaltsstoffe ist zum einen unter Umständen bereits zu Beginn des Garvorgangs eine automatische Identifizierung des Gargutes bzw. der Teigmischung 22 möglich. Des weiteren ist durch das Gas 24 eine Erkennung bzw. Berechnung der gesamten Gardauer möglich, wie im folgenden näher erläutert wird.In Fig. 1, a baking oven 11 is shown schematically. In the oven 11, the muffle 13 is surrounded by a correspondingly insulated wall 12. Furthermore, in the muffle 13 an oven heater 15 with Upper heat and lower heat arranged and connected to an oven control 16. On a Abstellgitter 18 in the muffle 13 is a baking pan 20 with a dough mixture 22 as food. It can be seen how gas 24 or a gas mixture from the dough mixture 22 flows out through the heating by means of the oven heating 15. This gas 24 contains various ingredients. On the basis of these ingredients, on the one hand, an automatic identification of the food or dough mixture 22 may already be possible at the beginning of the cooking process. Furthermore, by the gas 24, a recognition or calculation of the entire cooking time is possible, as will be explained in more detail below.
Im oberen Bereich der Muffel 13 ist ein schematisch dargestellter Wra- senauslass 14a dargestellt, der in einen Wrasenkanal 14b übergeht. Dieser Wrasenkanal 14b führt aus der Muffel 13 bzw. dem Backofen 11 hinaus auf bekannte Art und Weise. In dem Wrasenkanal 14b ist ein Gassensor 26 angeordnet. Dieser ist mit einer Sensorelektronik 28 verbunden. Selbstverständlich ist es möglich und bei gewissen Ausführungen der Erfindung sogar von Vorteil, mehr als einen Gassensor 26 vorzusehen bzw. eine Vielzahl solcher Gassensoren.In the upper region of the muffle 13, a schematically illustrated Wra senauslass 14a is shown, which merges into a vapor channel 14b. This Wrasenkanal 14b leads out of the muffle 13 and the oven 11 also in a known manner. In the vapor channel 14b, a gas sensor 26 is arranged. This is connected to a sensor electronics 28. Of course, it is possible and even advantageous in certain embodiments of the invention to provide more than one gas sensor 26 or a plurality of such gas sensors.
Mit dem einen dargestellten Gassensor 26 oder mehreren Gassensoren kann ein charakteristisches Gas erfasst werden, welches sich in dem Gasgemisch 24 befindet. Wie zuvor ausgeführt worden ist, weiss vorteilhaft zu diesem Zeitpunkt der Backofen 11 bzw. die Steuerung 16 bereits, um was für ein Gargut es sich handelt bzw. dass es sich um die spezielle Teigmischung 22 handelt.With the one illustrated gas sensor 26 or a plurality of gas sensors, a characteristic gas can be detected, which is located in the gas mixture 24. As has been stated above, the oven 11 or the controller 16 already knows at this point in time what the food to be cooked is or what the special dough mixture 22 is.
Abhängig von dieser bekannten Teigmischung 22, deren zugehörige Daten oder Kennwerte in einem Speicher der Steuerung 16 abgelegt sind, wird ein bestimmtes Gas bzw. dessen Konzentration K im Abgas gemessen, welches durch den Wrasenkanal 14b aus dem Backofen 11 ausströmt. Diese Konzentration K ist schematisch in Fig. 2 über der Zeit t dargestellt. Wie zu erkennen ist, steigt sie erst langsam an, erreicht dann einen Höhepunkt und fällt danach relativ steil ab. Dieser Höhepunkt bildet den eingangs erwähnten Extremwert. Er könnte auch ein Minimum sein, um als Extremwert für die Auswertung verwendet zu werden.Depending on this known dough mixture 22, whose associated data or characteristics are stored in a memory of the controller 16, a specific gas or its concentration K is measured in the exhaust gas, which through the vapor channel 14 b from the oven 11 flows. This concentration K is shown schematically in FIG. 2 over time t. As you can see, it rises slowly, then reaches a peak and then falls off relatively steeply. This climax forms the above-mentioned extreme value. It could also be a minimum to be used as an extreme for the evaluation.
Zu dieser Gaskonzentration K wird der Gradient bzw. die erste Ableitung K' ermittelt. Diese ist gestrichelt dargestellt in ihrem zeitlichen Verlauf über der Zeit t.At this gas concentration K, the gradient or the first derivative K 'is determined. This is shown in dashed lines in their time course over time t.
Beispielsweise durch Differenzenbildung oder ähnliche mathematische Verfahren wird der Zeitpunkt t1 ermittelt, an dem der Gradient K' seinen größten Wert K'1 aufweist. Dies ist in das Diagramm in Fig. 2 eingezeichnet.For example, by difference formation or similar mathematical methods, the time t1 is determined at which the gradient K 'has its largest value K ' 1. This is shown in the diagram in FIG. 2.
Des weiteren wird ermittelt, wann der Gradient K' zu Null wird. Dieser Zeitpunkt t2 ist ebenfalls eingezeichnet. Dann wird eine Gerade g, welche strichpunktiert dargestellt ist, durch die beiden zuvor ermittelten Punkte gelegt bzw. rein rechnerisch die Steigung dieser Gerade ermittelt. Diese Steigung m ergibt sich durch die GleichungFurthermore, it is determined when the gradient K ' becomes zero. This time t2 is also drawn. Then, a straight line g, which is shown in phantom, placed by the two previously determined points or purely mathematically determined the slope of this line. This slope m is given by the equation
m = K'1/(t2 - t1)m = K ' 1 / (t2 - t1)
Nun wird zu dem bekannten Gargut bzw. der Teigmischung 22 ein entsprechender, abgespeicherter Vektor aus einem Speicher der Steuerung 16 ausgelesen. Dieser Vektor ist zweidimensional und beinhaltet einen zeitlichen Wert tθ und einen skalaren Wert SO. Er kann vorteilhaft empirisch ermittelt sein und für diesen Typ von Backofen 11 sowie bestimmte Gargutgruppen, u.a. auch die Teigmischung 22, werksseitig ermittelt werden und dann in die Steuerung 16 eingespeichert werden. Nun ist die Berechnung der gesamten Gardauer tG möglich gemäß der GleichungNow, a corresponding, stored vector from a memory of the controller 16 is read to the known food or the dough mixture 22. This vector is two-dimensional and contains a time value tθ and a scalar value SO. It may advantageously be determined empirically and for this type of oven 11 as well as certain groups of cooking products, including the dough mixture 22, are determined at the factory and then stored in the controller 16. Now the calculation of the total cooking time tG is possible according to the equation
tG = m*S0 + tθtG = m * S0 + tθ
Nach Ablauf dieser gesamten Gardauer tG wird entweder durch die Steuerung 16 die Backofenheizung 15 abgeschaltet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein Signal an eine Bedienperson gegeben werden, vorzugsweise akustisch und/oder optisch.After expiration of this entire cooking time tG oven heater 15 is turned off either by the controller 16. Alternatively or additionally, a signal may be given to an operator, preferably acoustically and / or optically.
Somit ist es für das hier beschriebene und erfindungsgemäße Verfahren notwendig, dass die Art des Gargutes bekannt ist. Dies kann entweder über in Fig. 1 nicht dargestellte, für den Fachmann jedoch leicht realisierbare Eingabemittel von einer Bedienperson an den Backofen 11 bzw. die Steuerung 16 eingegeben werden. Alternativ kann beispielsweise über den Gassensor 26 anhand des Gases 24 eine Erkennung des Gargutes bzw. der Teigmischung 22 erfolgen, wie es in der zuvor genannten deutschen Patentanmeldung P 44292 DE beschrieben ist. Ausgehend davon wird nicht mehr das gesamte Gasgemisch hinsichtlich seiner einzelnen Gasbestandteile untersucht, sondern lediglich noch auf die Konzentration K eines charakteristischen Gases 24 geachtet und diese über den Gassensor 26 erfasst.Thus, it is necessary for the method described herein and inventive method that the type of food to be cooked is known. This can either be entered by an operator to the oven 11 or the controller 16 via input means, not shown in FIG. 1, but easily realizable by the person skilled in the art. Alternatively, for example, via the gas sensor 26 on the basis of the gas 24, a recognition of the food or the dough mixture 22 take place, as described in the aforementioned German Patent Application P 44292 DE. On the basis of this, the entire gas mixture with respect to its individual gas constituents is no longer investigated, but only the concentration K of a characteristic gas 24 is taken into account and detected by the gas sensor 26.
Die zuvor beschriebenen, mathematischen Methoden, insbesondere die Berechnung des Gradienten K' der Gaskonzentration K sowie auch die Ermittlung des größten Wertes K'1 von K' samt zugehörigem Zeitpunkt t1 und der Nulldurchgang von K' zum Zeitpunkt t2, sind bekannt und einfach durchzuführen. Auf diese Weise kann über Verknüpfung mit entsprechend bekannten und in der Steuerung 16 abgespeicherten Vektoren, welche jeweils zu einem bestimmten Gargut gehören, eine automatische Berechnung der gesamten Gardauer tG für dieses Gargut 22 erfolgen. Daraufhin kann der Garvorgang beendet werden bzw. eine Be- dienperson darauf aufmerksam gemacht werden. Somit dient dieses Verfahren also dazu, den Endzeitpunkt des Garvorganges für ein Gargut zu bestimmen. Die dazu notwendige Bekanntheit des Gargutes kann entweder über direkte Eingabe von einer Bedienperson oder über automatische Erkennung erreicht werden. The above-described mathematical methods, in particular the calculation of the gradient K 'of the gas concentration K as well as the determination of the largest value K'1 of K' and associated time t1 and the zero crossing of K 'at the time t2, are known and easy to perform. In this way, an automatic calculation of the total cooking time tG for this cooking product 22 can take place via linking with correspondingly known vectors stored in the controller 16, which in each case belong to a specific cooking product. Then the cooking process can be stopped or a be made aware of this. Thus, this method is therefore used to determine the end time of the cooking process for a food. The necessary awareness of the food can be achieved either by direct input from an operator or automatic detection.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Regelung von Garvorgängen in einem Garraum (13), vorzugsweise einem Backofen (11), mit folgenden Schritten: Ermitteln des zu garenden Gargutes (22), Auslesen eines mit diesem zu garenden Gargut verknüpften Vektors (tθ, SO) aus einem Speicher einer Auswerteschaltung (16, 28), wobei der Vektor vorab empirisch ermittelt worden ist für das Verfahren und mindestens zweidimensional ist mit einem zeitlichen Wert (tθ) und einem skalaren Wert (SO),1. A method for controlling cooking processes in a cooking chamber (13), preferably an oven (11), comprising the following steps: determining the food to be cooked (22), reading a associated with this cooking food to be cooked (tθ, SO) from a Memory of an evaluation circuit (16, 28), wherein the vector has been previously determined empirically for the method and at least two-dimensional is with a time value (tθ) and a scalar value (SO),
Erfassen der Konzentration (K) eines für das Gargut (22) charakteristischen Gases (24) über einen Gassensor (26), der für dieses Gas ausgelegt bzw. konfiguriert ist, Erfassen eines ersten Punktes (t1 ), an dem der zeitliche Verlauf der Konzentration (K) des charakteristischen Gases (24) den betragsmäßig größten Gradienten (K'1) aufweist, Abspeichern des Betrages des betragsmäßig größten Gradienten (K'1) und des Zeitpunktes (t1 ) des Erreichens des ersten Punktes,Detecting the concentration (K) of a gas (24) characteristic of the food (22) via a gas sensor (26) designed or configured for this gas, detecting a first point (t1) at which the time course of the concentration (K) of the characteristic gas (24) has the largest gradient (K ' 1) in terms of magnitude, storing the magnitude of the largest gradient (K ' 1) and the time (t1) of reaching the first point
Erfassen eines zweiten Punktes (t2), an dem der zeitliche Verlauf der Konzentration (K) des charakteristischen Gases den Gradienten (K') Null aufweist,Detecting a second point (t2) at which the time profile of the concentration (K) of the characteristic gas has the gradient (K ' ) zero,
Abspeichern des Zeitpunktes (t2) des Erreichens des zweiten Punktes,Storing the time (t2) of reaching the second point,
Ermitteln der Steigung (m) einer Geraden durch den ersten und den zweiten Punkt,Determining the slope (m) of a straight line through the first and the second point,
Berechnen der gesamten Gardauer (tG) für das Gargut (22) durch Multiplizieren der ermittelten Steigung der Geraden mit dem skalaren Wert des ausgelesenen Vektors und Addition mit dem zeitlichen Wert des ausgelesenen Vektors. Calculating the total cooking time (tG) for the food to be cooked (22) by multiplying the determined slope of the straight line by the scalar value of the read vector and adding it to the time value of the read vector.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gargut (22) durch eine Bedienperson manuell der Steuerung (16) vorgegeben wird, insbesondere durch manuelle Eingabe aus einem Menü heraus.2. The method according to claim 1, characterized in that the food to be cooked (22) by an operator manually the controller (16) is specified, in particular by manual input from a menu.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswerten der entstehenden Gargut-Gase (24) mit mindestens einem Gassensor (26) eine Erkennung des vorhandenen Gargutes (22) erfolgt, wobei vorzugsweise hierzu zuerst mit einer allgemeingültigen Beheizungsart geheizt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that by evaluating the resulting food products gases (24) with at least one gas sensor (26), a detection of the existing food (22) takes place, preferably for this purpose is heated first with a universally applicable type of heating.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Punkt (t1) und der zweite Punkt (t2) algorithmisch durch Differenzenbildung unter Verwendung von diskreten Zeitintervallen ermittelt werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first point (t1) and the second point (t2) are determined algorithmically by difference formation using discrete time intervals.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorsignale erst dann ausgewertet werden, wenn die Garraumtemperatur ausgehend von einem ungeheizten Garraum (13) mindestens 70% der Endtemperatur erreicht hat, vorzugsweise mindestens 90%.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that sensor signals are evaluated only when the cooking space temperature, starting from an unheated cooking chamber (13) has reached at least 70% of the final temperature, preferably at least 90%.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Gassensoren (26) die Konzentration 3-atomiger oder höher-atomiger Gase (24) des Gargutes (22) im Garraum (13) erfasst wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that by gas sensors (26), the concentration of 3-atomic or higher-atomic gases (24) of the food (22) in the cooking chamber (13) is detected.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Gases (24) gegenüber Sauerstoff, Stickstoff und/oder Kohlendioxid unempfindlich ist bzw. diese Gase nicht erfasst werden. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the detection of the gas (24) with respect to oxygen, nitrogen and / or carbon dioxide is insensitive or these gases are not detected.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchte im Garraum (13) erfasst wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the moisture in the cooking chamber (13) is detected.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Gargut-Gruppen definiert sind, welche jeweils ein gemeinsames Leitgas als hauptsächlich charakteristisches Gas (24) aufweisen, das bei dem Garvorgang entsteht.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that certain cooking product groups are defined, each having a common guide gas as a mainly characteristic gas (24), which is formed during the cooking process.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Garraum (13) oder einem Abluftkanal (14a, b) aus dem Garraum mindestens ein Gassensor (26) angeordnet ist zum Erfassen der Konzentration eines für das Gargut charakteristischen Gases (24).10. Apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that in the cooking chamber (13) or an exhaust duct (14a, b) from the cooking chamber at least one gas sensor (26) is arranged for detecting the concentration of a food for cooking characteristic gas (24).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein System von Gassensoren (26) vorgesehen ist, welches jeweils für das Erkennen verschiedener und genau bestimmter Gase (24) ausgebildet oder konfigurierbar ist.11. The device according to claim 10, characterized in that a system of gas sensors (26) is provided, each of which is designed or configurable for the detection of different and precisely determined gases (24).
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Gassensor (26) mit einer aktiven Beheizung versehen ist.12. The device according to claim 10 or 11, characterized in that the at least one gas sensor (26) is provided with an active heating.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch manuelle Eingabemittel, insbesondere Wahlschalter oder eine Art Tastatur, zur Eingabe des zu garenden Gargutes (22).13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized by manual input means, in particular selector switch or a kind of keyboard for entering the food to be cooked (22).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gassensor (26) ausgebildet ist zur Erfas- sung der Konzentration eines 3-atomigen oder höher-atomigen Gases, wobei er vorzugsweise gegenüber Sauerstoff, Stickstoff und/oder Kohlendioxid unempfindlich ist.14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that a gas sensor (26) is formed for detecting tion of the concentration of a 3-atom or higher-atomic gas, wherein it is preferably insensitive to oxygen, nitrogen and / or carbon dioxide.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gassensor (26) zum Erfassen der Kohlendioxid-Konzentration im Garraum (13) ausgebildet ist.15. Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that a gas sensor (26) for detecting the carbon dioxide concentration in the cooking chamber (13) is formed.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zum Erfassen des Feuchtegehaltes im Garraum (13) ausgebildet ist, vorzugsweise als Feuchtesensor. 16. Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that a sensor for detecting the moisture content in the cooking chamber (13) is formed, preferably as a humidity sensor.
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