EP2487989B1 - Procédé de régulation de la température d'un article culinaire - Google Patents
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- EP2487989B1 EP2487989B1 EP12153988.6A EP12153988A EP2487989B1 EP 2487989 B1 EP2487989 B1 EP 2487989B1 EP 12153988 A EP12153988 A EP 12153988A EP 2487989 B1 EP2487989 B1 EP 2487989B1
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
- H05B1/0227—Applications
- H05B1/0252—Domestic applications
- H05B1/0258—For cooking
- H05B1/0261—For cooking of food
- H05B1/0266—Cooktops
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
- H05B2213/07—Heating plates with temperature control means
Definitions
- the present invention relates to the thermal regulation of a culinary article, particularly in the field of household appliances.
- the document EP-A-2,063,180 discloses a method for controlling the temperature of a cooking appliance of the cooking piano type.
- This appliance includes an oven, heating elements, a thermal sensor, a thermostat and a control unit.
- the oven is heated to a predetermined temperature (Tg) (100 ° C) for a time interval ti.
- Tg predetermined temperature
- Tg threshold temperature
- Ts 80 ° C
- the documents WO 2008/117910 A1 , DE 41 04 677 A1 and US 2009/0294434 A1 describe other methods of regulating the temperature of a culinary article with a set temperature and a threshold temperature.
- the regulation of the temperature must be carried out so on the one hand to heat the culinary article quickly, and on the other hand not to degrade the content food item if the temperature of it becomes too important.
- the amount of energy delivered to (or delivered by) the means of heating is a constant value in time equal to a proportion of the maximum value that can be supplied to said heating means (or that can provide said heating means).
- the proportion of the maximum value that can be supplied to said (or that can provide said) heating means depends on the value of the set temperature.
- the quantity energy delivered to (or by) the heating means is variable and slaved to the difference between the measured temperature and the value of the set temperature.
- the temperature is measured in a succession of times, the quantity of energy delivered by the (or delivered to) the heating means in a time (t) being furthermore enslaved to the quantity of energy delivered by the (or delivered to the heating means in a preceding time (t-1).
- the higher the temperature of the culinary article approaches the set temperature the lower the amount of energy delivered per unit of time by the heating means, which limits the risk of exceeding the temperature of the deposit, therefore of degradation of the content of the culinary article.
- provision is made to regulate the amount of energy delivered by the heating means by regulating the power supply of said heating means.
- An electronic control circuit makes it possible to easily modify the electrical supply signal of the heating means.
- the heating means are powered by a periodic square supply signal, the amount of energy delivered by the heating means being regulated by the value of the duty cycle of said periodic signal.
- the heating energy is regulated in a very simple and very fast way.
- the temperature of the culinary article is rapidly stabilized around the set temperature.
- the invention also relates to a computer program, comprising program code instructions for executing the steps of the method according to the invention, when said program is executed on a computer.
- a user determines a target temperature to be reached to heat the food content of the culinary article at this set temperature, and optionally maintain it for a predetermined time.
- a temperature sensor 13 for example a CTN for a Negative Temperature Coefficient
- T_CTN the temperature T_CTN of the culinary article.
- the CTN is for example plated below the culinary article 10 so as to be the closest to the heated food ( figure 1 ). It can also be deported, that is to say integrated into the culinary article.
- the heating of the culinary article 10 is carried out by heating means 11 (variable) of the culinary article, for example a heating resistor, whose heating energy distributed by the latter depends on the electrical power which it is provided.
- the heating can vary.
- setpoint temperature T_set to reach which is called for convenience of language indifferently temperature setpoint, setpoint temperature, or setpoint, is determined by a user thanks to a human machine interface HMI (not shown), coupled to a computer described below.
- HMI human machine interface
- the value of the setpoint is displayed on a display screen of the HMI. It is variable and determined by the user, for example by pressing the buttons of the HMI for incrementing or decrementing the value of the setpoint according to a preset step, for example 5 ° C.
- the heating time is also preferably programmable. It is saved, like the instruction, in a memory. Once the user has chosen the heating time and the set point, the heating starts, for example, by pressing an HMI validation button. An electronic circuit coupled or comprising the computer then supplies electrical energy to the heating means 11. Preferably, a visual indicator (light) and / or sound indicates that the heating is implemented. Preset time and temperature programs may also be available, the HMI allowing the user to select one of them.
- the regulation of the heating energy is implemented by means 12 for regulating the power supply of the heating means 11.
- These regulating means 12 are connected to the temperature sensor CTN and to the heating means 11, and comprise for example a computer (microprocessor or other).
- the value of the heating energy that is to say the energy distributed by the heating means 11, or the electrical energy supply thereof is controlled at the same time at the temperature T_CTN of the culinary article 10 measured by the sensor 13 and the value of the temperature setpoint T_commands.
- the computer compares the measured temperature T_CTN of the culinary article 10 to the value of the set temperature T_commands and orders the heating means 11 to deliver a quantity of energy dependent on the difference between the measured temperature T_CTN and the value of the temperature setpoint T_set.
- the value of the heating energy or the electrical energy supply of the heating means 11 is also controlled at the same time at the temperature T_CTN of the article culinary 10 measured by the sensor 13 and the value of a threshold temperature T_seuil, whose T_seuil value is lower than that of the set temperature T_sign.
- the calculator further compares the measured temperature T_CTN of the culinary article 10 with the value of the threshold temperature T_seuil, and commands the heating means 11 to deliver a quantity of energy dependent in addition to the difference between the measured temperature T_CTN and the value of the threshold temperature T_seuil.
- the value of the threshold temperature T_seuil influences the speed of the rise in temperature of the culinary article (the more T_seuil is close to T_commands, the higher the temperature rise is fast but the risk of exceeding the set point is high), as described later.
- the value of the threshold temperature T_seuil is slaved to that of the setpoint temperature T_set.
- the temperature is measured in a succession of times, and in one embodiment, the amount of energy delivered to the heating means in a time (t) is equal to the amount of energy delivered to the heating means in a previous time. (t-1).
- the value N of the proportion depends on the value of the set temperature T_set.
- the amount of electrical energy supplied to the heating means 11 is variable and slaved to the difference between the measured temperature T_CTN and the value of the setpoint temperature T_set.
- phase B and C figure 2 phase II figure 3 Operation during this phase (phase B and C figure 2 phase II figure 3 ) is the closed loop.
- an initialization step in which, at the first exceeding of the threshold temperature T_seuil by the temperature T_CTN, the amount of electrical energy supplied to the power supply of the heating means 11 is initialized to an initial value Qeff_i (t0).
- the initial value Qeff_i (t0) is equal to the value of the quantity of electrical energy delivered to the heating means 11 at the previous instant Qeff (t0-1) (in this case before crossing the threshold T_seuil).
- the initial value Qeff_i (t0) becomes minimal, possibly zero, that is to say that N then takes a minimum value Nmin stored in a memory, possibly equal to 0. This has the effect of slowing down the rate of rise in temperature of the culinary article while nevertheless benefiting from the thermal inertia of the article and the heating means, which makes it possible to limit the risks of abruptly exceeding the temperature setpoint.
- the increase in temperature is less important, the delay of the sensor 13 relative to the actual temperature of the culinary article is reduced.
- the measured value is thus closer to the real value, so the measurement is better, more precise.
- the quantity of electrical energy Qeff (t) delivered to the heating means is slaved to the difference between the measured temperature T_CTN and the value of the set temperature T_calls for example from the following way.
- the quantity of electrical energy Qeff (t) delivered to the heating means is then a mathematical function of the error E (t).
- K a coefficient selected and allowing to influence the rate of regulation of the temperature.
- the amount of energy delivered to the heating means increases (phase B figure 2 ) since the threshold temperature has been reached until the target temperature has been reached, but the amount of electrical energy added to each iteration is smaller and smaller as the set temperature approaches.
- phase C figure 2 When the set temperature is exceeded (phase C figure 2 ), the error E (t) becomes negative, so that the amount of electrical energy calculated at each iteration decreases until the measured temperature becomes lower than the setpoint.
- each time the set temperature is exceeded the amount of calculated electrical energy is applied to the heating means.
- the supply of the heating means is carried out in "all or nothing" via a relay.
- Toff is the low time in a period T during which the relay is off.
- the period T is 3 seconds. That is to say that the calculation of Qeff is done every 1.5s the result is applied to the relay only once in two.
- the values of period and calculation frequency above are purely illustrative and may vary depending in particular on the culinary article.
- the power supply is heating means is steady state when the measured temperature is almost equal to the setpoint ( ⁇ almost constant), as shown in phase C of the figure 2 .
- the fact of modulating the amount of electrical power supply of the heating means according to the set point makes it possible to adapt the power level according to the type of food to be treated and the heating mode. use.
- the energy supplied to a culinary article By limiting the energy supplied to a culinary article, by cutting the energy delivered to the heating means, it is possible for a given cooking utensil, for example a heating bowl, to prepare delicate foods (sauces, milk, eggs, etc.). , chocolate ...) and to keep all types of food warm without any risk of deterioration of it, while maintaining a possibility of quick cooking for example for the preparation of soups requiring more energy.
- a mixed soup if 100% of the maximum energy is distributed to the heating means, the risk of burning the solid mixed particles of the soup is very high.
- the heat transfer between the heating means and the culinary article is softer, which also makes it possible to keep food preparation at a consumption temperature hot (for example at 80 ° C. for 40 minutes).
Description
- La présente invention concerne la régulation thermique d'un article culinaire, en particulier dans le domaine des appareils électroménagers.
- Plus précisément, l'invention concerne selon un premier de ses objets, un procédé de régulation de la température d'un article culinaire chauffé par des moyens de chauffe variable, le procédé comprenant des étapes consistant à :
- établir une valeur pour une température de consigne à atteindre,
- alimenter les moyens de chauffe de l'article culinaire, et
- mesurer la température de l'article culinaire.
- Un tel procédé est connu de l'homme du métier, et il existe de nombreux documents de l'état de la technique antérieure dans ce domaine, la régulation de l'alimentation des moyens de chauffe de l'article culinaire étant par exemple dépendant de la mesure de la température de l'article culinaire.
- Le document
EP-A-2 063 180 décrit un procédé permettant de réguler la température d'un appareil de cuisson du genre piano de cuisson. Cet appareil comprend un four, des éléments de chauffe, un capteur thermique, un thermostat et une unité de contrôle. Le four est chauffé jusqu'à une température prédéterminée (Tg) (100°C) pendant un intervalle de temps ti. La température (Tg) étant atteinte, les éléments de chauffe sont coupés pendant un intervalle t2 et t3 pour induire le refroidissement du four jusqu'à une température seuil Ts (80°C). Il s'en suit une période t4 pendant laquelle les éléments de chauffe sont réactivés à puissance maximale selon un rapport cyclique constant, pour re-chauffer le four. Les documentsWO 2008/117910 A1 ,DE 41 04 677 A1 etUS 2009/0294434 A1 décrivent d'autres procédés de régulation de la température d'un article culinaire avec une température de consigne et une température seuil. - Toutefois, la régulation de la température doit être effectuée de sorte d'une part à chauffer l'article culinaire rapidement, et d'autre part à ne pas dégrader le contenu alimentaire de l'article si la température de celui-ci devient trop importante.
- Avec cet objectif en vue, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre des étapes consistant à :
- comparer la température mesurée de l'article culinaire à la valeur d'une température seuil et à la valeur de la consigne de température, et
- délivrer par les moyens de chauffe une quantité d'énergie dépendante
- o de l'écart entre la température mesurée et la valeur de la température seuil, et
- o de l'écart entre la température mesurée et la valeur de la consigne de température.
- Grâce à ces caractéristiques de double seuillage, il est possible de réguler la puissance de chauffe délivrée, de sorte que la montée en température de l'article culinaire soit très rapide mais limitée.
- Ainsi, pour la phase de montée en température de l'article culinaire, tant que la température mesurée de l'article culinaire est inférieure à la valeur de la température seuil, la quantité d'énergie délivrée aux (ou délivrée par les) moyens de chauffe est une valeur constante dans le temps égale à une proportion de la valeur maximale qui peut être fournie auxdits moyens de chauffe (ou que peuvent fournir lesdits moyens de chauffe).
- Grâce à ce fonctionnement en boucle ouverte, la montée en température de l'article culinaire est effectuée rapidement.
- De préférence, la proportion de la valeur maximale qui peut être fournie auxdits (ou que peuvent fournir lesdits) moyens de chauffe dépend de la valeur de la température de consigne.
- Grâce à cette caractéristique, le risque de dépassement de la température cible que l'article culinaire doit atteindre est limité.
- Pour la phase de régulation de la température cible que l'article culinaire doit atteindre, on prévoit avantageusement qu'au moins au premier dépassement de la température seuil par la température mesurée de l'article culinaire, la quantité d'énergie délivrée aux (ou par les) moyens de chauffe soit variable et asservie à l'écart entre la température mesurée et la valeur de la température de consigne.
- De préférence, la température est mesurée en une succession de temps, la quantité d'énergie délivrée par les (ou délivrée aux) moyens de chauffe en un temps (t) étant en outre asservie à la quantité d'énergie délivrée par les (ou délivrée aux) moyens de chauffe en un temps précédent (t-1).
- Grâce à cette caractéristique, plus la température de l'article culinaire approche de la température de consigne, moins la quantité d'énergie délivrée par unité de temps par les moyens de chauffe est importante, ce qui limite le risque de dépassement de la température de consigne, donc de dégradation du contenu de l'article culinaire.
- Dans un mode de réalisation, on prévoit de réguler la quantité d'énergie délivrée par les moyens de chauffe par la régulation de l'alimentation électrique desdits moyens de chauffe.
- Un circuit électronique de commande permet en effet de modifier facilement le signal électrique d'alimentation des moyens de chauffe.
- Dans un mode de réalisation, les moyens de chauffe sont alimentés par un signal d'alimentation carré périodique, la quantité d'énergie délivrée par les moyens de chauffe étant régulée par la valeur du rapport cyclique dudit signal périodique.
- Grâce à cette configuration, l'énergie de chauffe est régulée de manière très simple et très rapide.
- Dans un mode de réalisation, on prévoit une étape consistant à initialiser la quantité d'énergie délivrée par les moyens de chauffe à une valeur minimale ou nulle au premier dépassement au moins de la température seuil par la température mesurée de l'article culinaire.
- Grâce à cette configuration, il est possible d'utiliser l'inertie thermique de l'article culinaire et/ou des moyens de chauffe pour ralentir la montée en température de l'article culinaire.
- De préférence, on prévoit une étape consistant à couper l'alimentation des moyens de chauffe si la température mesurée de l'article culinaire est supérieure à la température de consigne.
- Grâce à cette caractéristique, la température de l'article culinaire est rapidement stabilisée autour de la température de consigne.
- Selon un autre de ses objets, l'invention concerne également un dispositif de régulation de la température d'un article culinaire, susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et comprenant :
- un capteur de température pour mesurer la température de l'article culinaire,
- des moyens de chauffe de l'article culinaire,
- des moyens de régulation de l'alimentation électrique des moyens de chauffe,
- des moyens d'établissement d'une valeur de température de consigne à atteindre,
- un calculateur configuré pour
- ∘ comparer la température mesurée de l'article culinaire à la valeur d'une température seuil et à la valeur de la consigne de température, et
- o commander aux moyens de chauffe de délivrer une quantité d'énergie dépendante
- ▪ de l'écart entre la température mesurée et la valeur de la température seuil, et
- ▪ de l'écart entre la température mesurée et la valeur de la consigne de température.
- Enfin, l'invention concerne également un programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
- D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- la
figure 1 illustre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la
figure 2 illustre l'évolution synchrone de la température mesurée et de la quantité d'énergie délivrée aux moyens de chauffe grâce à l'invention, - la
figure 3 illustre l'évolution de la température mesurée lors de la mise en oeuvre de l'invention, en présence d'une perturbation, - la
figure 4 illustre un rapport cyclique de la quantité d'énergie délivrée aux moyens de chauffe, et - la
figure 5 illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention. - Dans le domaine de la régulation thermique d'un article culinaire, en particulier dans le domaine des appareils électroménagers, un utilisateur détermine une température de consigne à atteindre pour chauffer le contenu alimentaire de l'article culinaire à cette température de consigne, et la maintenir éventuellement pendant un temps prédéterminé.
- D'un point de vue culinaire, il est essentiel de ne pas dégrader voire brûler les aliments contenus dans l'article culinaire. Il faut donc maîtriser la température de celui-ci. A cet effet, il est proposé de maîtriser la chauffe de celui-ci en modulant l'énergie envoyée aux moyens de chauffage dudit article.
- Pour simplifier la description qui suit, on fait référence à un article culinaire amovible par rapport aux moyens de chauffe et de régulation de la température. L'homme du métier sait toutefois déporter tout ou partie des moyens de chauffe et de régulation dans l'article culinaire.
- Sur la base d'un dispositif classique de régulation de la température d'un article culinaire 10, on propose ici un capteur de température 13 (par exemple une CTN pour Coefficient de Température Négatif), pour mesurer la température T_CTN de l'article culinaire. La CTN est par exemple plaquée en dessous de l'article culinaire 10 de manière à être le plus près de l'aliment chauffé (
figure 1 ). Elle peut également être déportée, c'est-à-dire intégrée à l'article culinaire. - La mise en chauffe de l'article culinaire 10 est effectuée par des moyens 11 de chauffe (variable) de l'article culinaire, par exemple une résistance chauffante, dont l'énergie de chauffe distribuée par celle-ci dépend de la puissance électrique qui lui est fournie.La chauffe peut donc varier.
- La valeur d'une température de consigne T_consigne à atteindre, que l'on appelle par commodité de langage indifféremment consigne de température, température de consigne, ou encore consigne, est déterminée par un utilisateur grâce à une interface homme machine IHM (non illustrée), couplée à un calculateur décrit ci-après.
- De préférence, la valeur de la consigne est affichée sur un écran d'affichage de l'IHM. Elle est variable et déterminée par l'utilisateur, par exemple en appuyant sur des boutons de l'IHM permettant d'incrémenter ou de décrémenter la valeur de la consigne selon un pas préétabli, par exemple de 5°C.
- Le temps de chauffe est également de préférence programmable. Il est enregistré, comme la consigne, dans une mémoire. Une fois le choix du temps de chauffe et de la consigne effectué par l'utilisateur, la mise en chauffe commence par exemple en appuyant sur un bouton de validation de l'IHM. Un circuit électronique couplé ou comprenant le calculateur alimente alors en énergie électrique les moyens de chauffe 11. De préférence, un indicateur visuel (voyant) et/ou sonore indique que la chauffe est mise en oeuvre. Des programmes préréglés en temps et en température peuvent également être disponibles, l'IHM permettant à l'utilisateur de sélectionner l'un d'entre eux.
- Pour des raisons de sécurité, il est souhaitable de prévoir en outre des moyens de détection de présence (non illustrés) de contenu dans l'article culinaire 10, pour couper la chauffe si le contenu de celui-ci est vide. Par exemple un capteur infra rouge, un capteur de poids ou d'autres moyens connus de l'homme du métier.
- La régulation de l'énergie de chauffe est mise en oeuvre par des moyens 12 de régulation de l'alimentation électrique des moyens de chauffe 11. Ces moyens de régulation 12 sont reliés au capteur de température CTN et aux moyens de chauffe 11, et comprennent par exemple un calculateur (microprocesseur ou autre).
- On prévoit de réguler l'énergie fournie par les moyens de chauffe 11 en régulant la puissance électrique d'alimentation, fournie en entrée de ceux-ci.
- En fonctionnement, la valeur de l'énergie de chauffe, c'est-à-dire l'énergie distribuée par les moyens de chauffe 11, ou l'énergie électrique d'alimentation de ceux-ci est asservie à la fois à la température T_CTN de l'article culinaire 10 mesurée par le capteur 13 et à la valeur de la consigne de température T_consigne.
- C'est-à-dire que le calculateur compare la température T_CTN mesurée de l'article culinaire 10 à la valeur de la température de consigne T_consigne et commande aux moyens de chauffe 11 de délivrer une quantité d'énergie dépendante de l'écart entre la température mesurée T_CTN et la valeur de la consigne de température T_consigne.
- A la différence de l'art antérieur, on prévoit ici en outre que la valeur de l'énergie de chauffe ou l'énergie électrique d'alimentation des moyens de chauffe 11 est asservie également à la fois à la température T_CTN de l'article culinaire 10 mesurée par le capteur 13 et à la valeur d'une température seuil T_seuil, dont la valeur T_seuil est inférieure à celle de la température de consigne T_consigne.
- C'est-à-dire que le calculateur compare en outre la température T_CTN mesurée de l'article culinaire 10 à la valeur de la température seuil T_seuil, et commande aux moyens de chauffe 11 de délivrer une quantité d'énergie dépendante en outre de l'écart entre la température mesurée T_CTN et la valeur de la température seuil T_seuil.
- La valeur de la température seuil T_seuil influe sur la vitesse de la montée en température de l'article culinaire (plus T_seuil est proche de T_consigne, plus la montée en température est rapide mais plus le risque de dépassement de la consigne est élevé), comme décrit ultérieurement.
- Dans un mode de réalisation, on prévoit que la valeur de la température seuil T_seuil soit asservie à celle de la température de consigne T_consigne.
- On peut prévoir que la température seuil T_seuil soit une proportion fixe de la température de consigne, par exemple T_seuil = 60% T_consigne.
- On peut aussi prévoir que la valeur de la proportion dépende de la valeur de la consigne T_consigne.
-
- T_seuil = X% T_consigne si
- T_consigne <T1°C ou
- T_consigne compris entre T1_1°C et T1_2 °C, et
- T_seuil = Y% T_consigne si
- T_consigne >T2°C, ou si
- T_consigne compris entre T2_1°C et T2_2 °C.
- Par exemple, pour une valeur de consigne comprise entre 85°C et 100 °C, on peut définir que T_seuil = 83% T_consigne et que la quantité d'énergie est fixée à 60% du maximum (soit N = 60 avec Qeff = N.Qmax comme décrit ci-après).
- En fonctionnement, il est proposé ici un comportement par paliers, c'est-à-dire à double seuillage, l'un en boucle ouverte et l'autre en boucle fermée.
- Après la mise en chauffe, tant que la température mesurée T_CTN de l'article culinaire est inférieure à la valeur de la température seuil T_seuil (phase A
figure 2 , phase Ifigure 3 ), la quantité d'énergie électrique Qeff délivrée aux moyens de chauffe 11 est une valeur constante dans le temps égale à une proportion N de la valeur maximale Qmax qui peut être fournie auxdits moyens de chauffe, soit Qeff = N.Qmax avec N une valeur (en pourcentages) positive et paramétrable (de préférence en usine et pas par l'utilisateur). - La température est mesurée en une succession de temps, et dans un mode de réalisation, la quantité d'énergie délivrée aux moyens de chauffe en un temps (t) est égale à la quantité d'énergie délivrée aux moyens de chauffe en un temps précédent (t-1).
- Il est ainsi possible par exemple de gérer les perturbations en calculant par exemple la dérivée temporelle de la température mesurée. On peut donc réagir sur une variation brutale vers le bas de la température mesurée (perturbation,
figure 3 ) et appliquer une valeur d'énergie donnée. Il est également possible de mettre en oeuvre cette régulation pendant la phase de mise en chauffe (phase Afigure 2 ) dans laquelle la dérivée temporelle est positive. - De préférence, la valeur N de la proportion dépend de la valeur de la température de consigne T_consigne. Par exemple on peut prévoir que si T_consigne est inférieure une valeur de consigne seuil T_consigne_seuil par exemple 85°C alors N = 60%, ainsi les moyens de chauffe 11 sont alimentés à 60% de leur puissance maximale Qmax ; et que si T_consigne est supérieure à la valeur de consigne seuil T_consigne_seuil par exemple 85°C, alors N = 100%, de sorte que les moyens de chauffe 11 soient alimentés à leur puissance maximale Qmax.
- Ce fonctionnement en boucle ouverte permet d'assurer une montée en température rapide de l'article culinaire 10.
- Ensuite, au moins au premier dépassement de la température seuil T_seuil par la température T_CTN mesurée de l'article culinaire 10 (phase B
figure 2 , début phase IIfigure 3 ), la quantité d'énergie électrique délivrée en alimentation des moyens de chauffe 11 est variable et asservie à l'écart entre la température mesurée T_CTN et la valeur de la température de consigne T_consigne. - Le fonctionnement pendant cette phase (phase B et C
figure 2 , phase IIfigure 3 ) est celui de boucle fermée. - On prévoit de préférence une étape d'initialisation dans laquelle, au premier dépassement de la température seuil T_seuil par la température T_CTN, la quantité d'énergie électrique délivrée en alimentation des moyens de chauffe 11 est initialisée à une valeur initiale Qeff_i (t0).
- Dans un mode de réalisation, la valeur initiale Qeff_i(t0) est égale à la valeur de la quantité d'énergie électrique délivrée en alimentation des moyens de chauffe 11 à l'instant précédent Qeff(t0-1) (en l'espèce avant le franchissement du seuil T_seuil).
- Dans un autre mode de réalisation la valeur initiale Qeff_i(t0) devient minimale, éventuellement nulle, c'est-à-dire que N prend alors une valeur minimale Nmin enregistrée dans une mémoire, éventuellement égale à 0. Cela a pour effet de ralentir la vitesse de montée en température de l'article culinaire tout en bénéficiant quand même de l'inertie thermique de l'article et des moyens de chauffe, ce qui permet de limiter les risques de dépassement brutal de la consigne de température.
- L'augmentation de la température étant dans ce cas moins importante, le retard du capteur 13 par rapport à la température réelle de l'article culinaire est réduit. La valeur mesurée est donc plus proche de la valeur réelle, la mesure est donc meilleure, plus précise.
- Après l'initialisation, à chaque mesure de la température, la quantité d'énergie électrique Qeff(t) délivrée aux moyens de chauffe est asservie à l'écart entre la température mesurée T_CTN et la valeur de la température de consigne T_consigne par exemple de la manière suivante.
-
- La quantité d'énergie électrique Qeff(t) délivrée aux moyens de chauffe est alors une fonction mathématique de l'erreur E(t).
- Par exemple, on prévoit une fonction mathématique simple dans laquelle la quantité d'énergie électrique Qeff(t) délivrée aux moyens de chauffe en un temps t dépend de la quantité d'énergie électrique Qeff(t-1) délivrée aux moyens de chauffe au temps précédent t-1, et dépend de la valeur de l'erreur E(t) calculée au temps t :
- Avec K un coefficient choisi et permettant d'influer sur la vitesse de régulation de la température.
-
- Dans un mode de réalisation, on prévoit que les mesures sont effectuées toutes les 1,5 secondes, soit δt = 1,5 secondes.
- Ainsi, la quantité d'énergie délivrée aux moyens de chauffe augmente (phase B
figure 2 ) depuis l'atteinte de la température seuil jusqu'à l'atteinte de la température de consigne, mais la quantité d'énergie électrique ajoutée à chaque itération est de plus en plus petite à l'approche de la température de consigne. - Au dépassement de la température de consigne (phase C
figure 2 ), l'erreur E(t) devient négative, de sorte que la quantité d'énergie électrique calculée à chaque itération décroit jusqu'à ce que la température mesurée redevienne inférieure à la consigne. - Dans un mode de réalisation, à chaque dépassement de la température de consigne, la quantité d'énergie électrique calculée est appliquée aux moyens de chauffe.
- Dans un autre mode de réalisation, à chaque dépassement de la température de consigne, quel que soit le résultat du calcul de Qeff, on prévoit de forcer la commande de la quantité d'énergie électrique Qeff délivrée aux moyens de chauffe à une valeur minimale, par exemple Qeff_i(t0), éventuellement nulle.
-
- De préférence, l'alimentation des moyens de chauffe est effectué en « tout ou rien » par l'intermédiaire d'un relais.
-
- Toff est la durée à l'état bas dans une période T pendant laquelle le relais est coupé.
- Ainsi, en commandant une valeur du rapport cyclique α, il est simple de faire varier la quantité Qeff d'énergie délivrée aux moyens de chauffe. On peut par exemple initialiser la valeur Qeff_i par α = 0.
- Dans un mode de réalisation, la période T est de 3 secondes. C'est-à-dire que le calcul de Qeff est effectué toutes les 1.5s le résultat n'est appliqué au relais qu'une fois sur deux. Les valeurs de période et de fréquence de calcul ci-dessus sont purement illustratives et peuvent varier en fonction notamment de l'article culinaire.
- L'alimentation électrique est moyens de chauffe est en régime stable quand la température mesurée est quasi égale à la consigne (α quasi constant), comme illustré sur la phase C de la
figure 2 . - Grâce à l'invention, le fait de moduler la quantité d'énergie électrique d'alimentation des moyens de chauffe en fonction de la consigne permet d'adapter le niveau de puissance en fonction du type d'aliment à traiter et du mode de chauffe à utiliser.
- En limitant l'énergie apportée à un article culinaire, grâce aux découpage de l'énergie délivrée aux moyens de chauffe, il est possible pour un article culinaire donné, par exemple un bol chauffant, de préparer des aliments délicats (sauces, lait, oeufs, chocolat...) et de maintenir au chaud tout type d'aliments sans risque de détérioration de celui-ci, tout en conservant une possibilité de rapidité de cuisson par exemple pour la préparation de soupes nécessitant plus d'énergie. Par exemple pour une soupe mixée, si 100% de l'énergie maximale était distribuée aux moyens de chauffe, le risque de brûler les particules mixées solides de la soupe est très élevé. Grâce à l'invention, le transfert thermique entre les moyens de chauffe et l'article culinaire est plus doux, ce qui permet également de maintenir au chaud une préparation culinaire à température de consommation (par exemple à 80°C pendant 40 minutes).
- Grâce à l'invention, même en présence d'une perturbation temporaire (par exemple une mise à distance de l'article culinaire de ses moyens de chauffe), la température de celui-ci revient très rapidement à la valeur de consigne (
figure 3 ).
Claims (10)
- Procédé de régulation de la température d'un article culinaire chauffé par des moyens (11) de chauffe variable, le procédé comprenant des étapes consistant à :- établir (100) une valeur pour une température de consigne (T_consigne) à atteindre,- mesurer (110) la température (T_CTN) de l'article culinaire,- comparer (120) la température (T_CTN) mesurée de l'article culinaire à la valeur de la consigne de température (T_consigne),- établir (140) une valeur de température seuil (T_seuil) inférieure à la valeur de la consigne de température (T_consigne),- comparer (150) la température (T_CTN) mesurée de l'article culinaire à la valeur de la température seuil (T_seuil),caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à:- délivrer (130) aux moyens de chauffe une quantité d'énergie électrique d'alimentation (Qeff) dépendant∘ de l'écart entre la température mesurée (T_CTN) et la valeur de la température seuil (T_seuil), et∘ de l'écart entre la température mesurée (T_CTN) et la valeur de la consigne de température (T_consigne).
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel tant que la température (T_CTN) mesurée de l'article culinaire est inférieure à la valeur de la température seuil (T_seuil), la quantité d'énergie (Qeff) délivrée aux moyens de chauffe (11) est une valeur constante dans le temps égale à une proportion de la valeur maximale qui peut être fournie auxdits moyens de chauffe.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédente, dans lequel au moins au premier dépassement de la température seuil (T_seuil) par la température (T_CTN) mesurée de l'article culinaire, la quantité d'énergie délivrée aux moyens de chauffe est variable et asservie à l'écart entre la température mesurée (T_CTN) et la valeur de la température de consigne (T_consigne).
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la température est mesurée en une succession de temps, la quantité d'énergie délivrée aux moyens de chauffe en un temps (t) étant en outre asservie à la quantité d'énergie délivrée par les moyens de chauffe en un temps précédent (t-1).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la quantité d'énergie (Qeff) délivrée aux moyens de chauffe (11) est régulée par un signal d'alimentation électrique des moyens de chauffe, ledit signal d'alimentation étant un signal carré périodique dont le rapport cyclique (α) est variable.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape consistant à initialiser la quantité d'énergie délivrée aux moyens de chauffe à une valeur minimale ou nulle au premier dépassement au moins de la température seuil (T_seuil) par la température (T_CTN) mesurée de l'article culinaire.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape consistant à couper l'alimentation des moyens de chauffe si la température (T_CTN) mesurée de l'article culinaire devient supérieure à la température de consigne (T_consigne).
- Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
- Dispositif de régulation de la température d'un article culinaire (10), susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant :- un capteur de température (13) pour mesurer la température (T_CTN) de l'article culinaire,- des moyens (11) de chauffe de l'article culinaire,- des moyens de régulation (12) de l'alimentation électrique des moyens de chauffe,- des moyens d'établissement d'une valeur de température de consigne (T_consigne) à atteindre,- un calculateur configuré pouro comparer la température (T_CTN) mesurée de l'article culinaire à la valeur d'une température seuil (T_seuil) et à la valeur de la consigne de température (T_consigne), et pouro commander aux moyens de chauffe (11) de délivrer une quantité d'énergie (Qeff) dépendante▪ de l'écart entre la température mesurée (T_CTN) et la valeur de la température seuil (T_seuil), et▪ de l'écart entre la température mesurée (T_CTN) et la valeur de la consigne de température (T_consigne).
- Dispositif selon la revendication 9 comprenant en outre un relais pour l'alimentation électrique des moyens (11) de chauffe.
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