EP2618064A1 - Verfahren zur Regelung eines Garvorgangs, sowie ein Gargerät zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Regelung eines Garvorgangs, sowie ein Gargerät zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP2618064A1
EP2618064A1 EP12199397.6A EP12199397A EP2618064A1 EP 2618064 A1 EP2618064 A1 EP 2618064A1 EP 12199397 A EP12199397 A EP 12199397A EP 2618064 A1 EP2618064 A1 EP 2618064A1
Authority
EP
European Patent Office
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cooking appliance
value
cooking
gas concentration
condition
Prior art date
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Application number
EP12199397.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2618064B1 (de
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Hans-Jürgen Bauer
Werner Bosch
Harald Pfersch
Sebastian Schmidl
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • 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
    • 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
    • F24C7/082—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination
    • F24C7/085—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination on baking ovens
    • 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
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/6447—Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors
    • H05B6/6458—Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors using humidity or vapor sensors

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a cooking process in a cooking appliance according to the preamble of patent claim 1, as well as a cooking appliance for carrying out the method according to the preamble of patent claim 9.
  • Such a method is known from DE 103 27 864 B4 known.
  • This method for non-contact control of a cooking process in a cooking appliance with a cooking chamber has a sensor for detecting a gas concentration in the oven, and an electrical or electronic control.
  • the controller has an evaluation circuit and a memory and is in signal transmission connection with the sensor.
  • a Garellafunktion is triggered when the first derivative of the gas concentration after the time after the first reaching an extreme value has become zero.
  • the invention has for its object to develop a comparison with the prior art improved process.
  • the cooking process is terminated when, for example, a food has reached the ideal degree of browning or a dough is baked through.
  • a crispy bottom with pizzas or tarte flambée or juicy fruits with a fruit cake can be reached.
  • the gas whose concentration is measured is preferably oxygen.
  • the change in the concentration of oxygen in the cooking chamber is a measure of a change in humidity in the oven.
  • About the change in humidity in the cooking chamber can be the cooking progress rate.
  • a reduction in the oxygen content is due to an increase in the moisture content, conversely, an increase in the oxygen content means a decrease in the moisture content.
  • the extreme value of the gas concentration is achieved by repeatedly measuring it and by comparing in each case two temporally successive measured values, the measured values not having to follow one another directly in time.
  • a typical sampling rate for forming the measured values is for example 10 seconds.
  • the sampling rate is understood to be the time duration between the respective measurements of the gas concentration.
  • the extreme value may be formed as a maximum or a minimum depending on the measured gas. If, for example, the oxygen concentration is measured and converted into a content of gaseous water or a moisture content, then the extreme value of the moisture content is formed as a maximum.
  • a first shutdown condition is the detected extreme value of the gas concentration.
  • the initiated cooking appliance function can be, for example, a termination of the cooking process by switching off a heater. Additionally or alternatively, an optical or audible warning signal may be provided for a user of the cooking appliance.
  • the further switch-off condition is fulfilled if the values measured until the end of the time duration confirm the extreme value.
  • all subsequent values measured during the specified period of time must be less than or equal to the maximum for its confirmation. This prevents that when a local extreme value is detected already the cooking appliance function is triggered, although a curve of the gas concentration moves after a brief burglary again in the direction of a new extreme value.
  • the first switch-off condition is reset or deleted and, in accordance with the first method step, repeated measurements of the gas concentration in the cooking appliance and comparison of two temporally successive measured values are searched for a new extreme value.
  • the second switch-off condition be satisfied if a change in the current measured value in the direction of a gas concentration value measured at the beginning of the method or a constant value of the gas concentration is determined several times within a specific time interval.
  • the value measured at the beginning of the method can be, for example, a starting value or a value of the gas concentration measured first of all.
  • a change in the measured value in the direction of a value measured at the beginning of the method must take place within the specified time interval. If this is not the case, then the first switch-off condition is reset or deleted and the method continues with the first method step.
  • the time interval can be, for example, 5 minutes. Within a time interval, the respective current gas concentration is measured several times.
  • this time interval must, for example, be traversed four times with a positive result (change in the measured value in the direction of a value measured at the beginning of the method, or a constant measured value).
  • the time duration for fulfilling the further switch-off condition is thus 20 minutes in this example.
  • a heater of the cooking appliance is reduced in power or turned off when fulfilling the further shutdown condition.
  • heating means for example, a resistance heater, a microwave generator or a steam generator.
  • a reduction of the power of the heater takes place for example, such that only a warming function is given.
  • a gargutspezifischer value is selected and / or entered by a user of the cooking appliance at the beginning of the process, so for example by a control of the cooking appliance a suitable mode (for example pizza stage) in conjunction with a cooking temperature specified or proposed.
  • a suitable mode for example pizza stage
  • a food-specific value is for example a Gargutart, a weight of the food or a Gargrat (eg., Medium) to understand.
  • a preferred development consists in that at least one parameter, in particular a time constant of the method, is influenced by the food-specific value. This makes it possible, for example, to incorporate different cooking behaviors of different types of food (such as fish, poultry, cakes) into the process, thereby achieving an ideal state of cooking when the further shutdown condition is met.
  • Such parameters or time constants are stored in a memory of the cooking appliance with reference to the food-specific values.
  • the reference can represent a value table or an arithmetic operation.
  • the heating device is reduced or switched off regardless of the measured gas concentration after exceeding a fixed maximum duration in their performance.
  • a burning of the food is prevented in case of malfunction of the cooking appliance.
  • the maximum duration is particularly dependent on a default by the user of the cooking appliance Gargutart.
  • a shift register is to be understood as a memory area which can store several numbers (measured values) and is constructed in the form of an indexed field. Each number is assigned an index.
  • the invention relates to a cooking appliance with a control unit for the automated control of a cooking process according to the aforementioned method.
  • the control unit preferably detects an opening of the cooking appliance door and as a consequence terminates the repeated measurement of the gas concentration.
  • a user of the cooking appliance is preferably pointed by an optical or acoustic signal to the termination of the measuring process.
  • control unit detects a closing of the cooking appliance door after opening and then starts a new measuring cycle, the automated control of the cooking process continues without user intervention.
  • Fig. 1 shows a dashed line a typical course of the oxygen content in the cooking chamber during a cooking process. This initially corresponds to the oxygen content of the ambient air of about 21% vol.
  • the change in the oxygen content during the cooking process is directly dependent on the course of the moisture content in the cooking chamber. This makes it possible to calculate the course of the change in humidity during the cooking process by continuously measuring the oxygen content. This effect is used in the two embodiments to provide an automated cooking process in which the oven recognizes automatically when the ideal time to shut down the cooking process is reached.
  • the temperature-dependent initial value of the moisture is of no importance, which simplifies the evaluation and can disregard disturbing factors such as the temperature.
  • the time course of the percentage change in humidity is used to determine the end of cooking time.
  • the value for the humidity change Ma increases up to 22%.
  • the maximum me with 22% is reached after a time of 27 minutes. After the maximum Me, the moisture content drops steadily.
  • the ideal switch-off time is reached 3 minutes after the maximum Me has occurred and is determined empirically as a function of the type of food to be cooked.
  • the course of the moisture change is very strong on the food and its properties dependent.
  • a user of the cooking appliance selects several food-specific values G. He chooses a dish from a list (eg batter, yeast dough, frozen pizza, tarte flambée or the like). In some garden species, the user can also choose a weight of the food and / or additionally a Gargrat, such as medium or crisp. Then he starts the cooking process.
  • a memory of the cooking appliance with reference to the selected dish several garden-specific parameters or time constants, as well as the type of heating to be used with a cooking temperature deposited, which may still be adjusted according to the user inputs of GargutDuringes, as well as the Gargrat.
  • a constant D, a counter P, a lead time T1, a time duration T2, a time interval T3 and the maximum duration T4 are selected as a function of the cooking product-specific values G, or adapted and used in the following embodiments.
  • the program sequence or algorithm according to a first embodiment is in Fig. 2 shown.
  • a countdown 1 is set to a preprocessing time T1 and runs backwards.
  • T1 is empirically determined and represents a gargutspezifischelich.
  • the expiration of the countdown 1 begins the actual measurement process, or the measurement cycle Z, where previously the variables F and Ms are set to zero.
  • the variable F can be assigned the value zero or the value one during the program execution.
  • a countdown 2 is set to T2 (empirically determined time duration for the second switch-off condition) and started.
  • Next step is the reading of the current value of the oxygen sensor, which is converted into a corresponding value of the humidity change Ma.
  • the program proceeds to the next branch in the form of a query in which It is checked if the countdown 2 has expired. If countdown 2 has not expired, the program returns to the position at which the current sensor value is read. If countdown 2 has expired, the heating elements are switched off and the cooking program is ended.
  • the countdown 2 is formed as a loop with the time duration T2 within which, after recognizing a first-time extreme value Me in the form of a maximum Me, the moisture change Ma is further measured and looked for a renewed maximum Me. As a result, locally occurring peaks or local maxima Mel of the change in humidity are not used for the switch-off process.
  • Fig. 4 shows an advantageous extension of the algorithm Fig. 2 in which an opening of the cooking appliance door is detected during the process and taken into account accordingly.
  • the moisture content in the oven can change abruptly by the partial mixing of the cooking chamber with the atmosphere located outside the cooking appliance.
  • the comparison of the current moisture change Ma with the stored moisture change Ms can lead, for example, to a premature shutdown of the cooking appliance.
  • the flowchart of the Fig. 4 after the first branching query another query is inserted, which during the opening of the door, the program flow to the place immediately after the first countdown ( Fig. 2 ) resets.
  • the actual measuring cycle Z is restarted until the door is closed again.
  • Fig. 5 An addition to the algorithm Fig. 2 to a query of a maximum duration T4 is in Fig. 5 shown. After reading the measured values, the time that has elapsed since the heater was switched on is compared with the maximum duration T4. A crossing the maximum duration leads to switching off the heater. This ensures that the food does not burn in the event of an unexpected malfunction. However, the ideal cooking time can be exceeded.

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Abstract

Ein Verfahren zur Regelung eines Garvorganges bei einem Gargerät, bei dem eine sich im Gargerät während des Garvorganges veränderte Gaskonzentration bestimmt wird, umfasst folgende Schritte:
- Wiederholtes Messen der Gaskonzentration im Gargerät und Vergleich jeweils zweiter zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte (Ma, Ms),
- Erkennen eines Extremwertes (Me) der Gaskonzentration als eine erste Abschaltbedingung (A1),
- Nach Erkennen des Extremwertes (Me) Fortführen des Messvorganges für eine Zeitdauer (T2) und
- Auslösen einer Gargerätefunktion, wenn nach Erkennen der ersten Abschaltbedingung innerhalb der Zeitdauer (T2) zumindest eine weitere Abschaltbedingung (A2) erfüllt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Garvorgangs bei einem Gargerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Gargerät zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 103 27 864 B4 bekannt. Dieses Verfahren zur berührungslosen Steuerung eines Garvorganges bei einem Gargerät mit einem Garraum weist einen Sensor zur Erfassung einer Gaskonzentration in dem Garraum, sowie eine elektrische oder elektronische Steuerung auf. Die Steuerung weist eine Auswerteschaltung und einen Speicher auf und steht mit dem Sensor in Signalübertragungsverbindung. Dabei wird eine Gargerätefunktion ausgelöst, sobald die erste Ableitung der Gaskonzentration nach der Zeit nach dem erstmaligen Erreichen eines Extremwertes gleich Null geworden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zu entwickeln.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Gargerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
  • Das Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Regelung eines Garvorgangs bei einem Gargerät, bei dem eine sich im Gargerät während des Garvorganges verändernde Gaskonzentration bestimmt wird, umfasst folgende Schritte:
    • Wiederholtes Messen der Gaskonzentration im Gargerät und Vergleich jeweils zweier zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte,
    • Erkennen eines Extremwertes der Gaskonzentration als eine erste Abschaltbedingung, Nach Erkennen des Extremwertes Fortführen des Messvorganges für eine bestimmte Zeitdauer und
    • Auslösen einer Gargerätefunktion, wenn nach Erkennen der ersten Abschaltbedingung innerhalb der Zeitdauer zumindest eine weitere Abschaltbedingung erfüllt wird.
  • Durch eine derartige Regelung ist es möglich, den Garvorgang weitgehend automatisiert ablaufen zu lassen. In vorteilhafter Weise wird der Garvorgang dann beendet, wenn z.B. ein Gargut den idealen Bräunungsgrad erreicht hat oder ein Teig durchgebacken ist. Durch die Regelung des Garvorganges sind darüber hinaus beispielsweise ein knuspriger Boden bei Pizzen bzw. Flammkuchen oder saftige Früchte bei einem Früchtekuchen erreichbar. Das Gas, dessen Konzentration gemessen wird, ist dabei bevorzugt Sauerstoff. Die Änderung der Konzentration an Sauerstoff im Garraum ist ein Maß für eine Feuchteänderung im Garraum. Über die Feuchteänderung im Garraum lässt sich der Garfortschritt bewerten. Eine Verminderung des Sauerstoffgehalts ist dabei auf eine Zunahme des Feuchtegehalts zurückzuführen, umgekehrt bedeutet eine Erhöhung des Sauerstoffgehalts eine Abnahme des Feuchtegehalts. Der Extremwert der Gaskonzentration wird durch wiederholtes Messen derselben und durch Vergleichen jeweils zweier zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte erreicht, wobei die Messwerte zeitlich nicht unmittelbar aufeinander folgen müssen. Eine typische Abtastrate zur Bildung der Messwerte liegt beispielsweise bei 10 Sekunden. Als Abtastrate ist dabei die Zeitdauer zwischen den jeweiligen Messungen der Gaskonzentration zu verstehen. Der Extremwert kann abhängig vom gemessenen Gas als Maximum oder als Minimum ausgebildet sein. Wird beispielsweise die Sauerstoffkonzentration gemessen und in einen Gehalt an gasförmigen Wasser, bzw. einen Feuchtegehalt umgerechnet, so ist der Extremwert des Feuchtegehalts als Maximum ausgebildet. Zum Auslösen der Gargerätefunktion müssen mindestens zwei Abschaltbedingungen erfüllt sein. Eine erste Abschaltbedingung ist der erkannte Extremwert der Gaskonzentration. Ist nach Feststellung der ersten Abschaltbedingung innerhalb einer festgelegten Zeitdauer eine weitere Abschaltbedingung erfüllt, wird der Messvorgang gestoppt. Die ausgelöste Gargerätefunktion kann beispielsweise eine Beendigung des Garvorganges durch das Abschalten einer Heizeinrichtung sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein optisches oder akustisches Warnsignal für einen Benutzer des Gargerätes vorgesehen sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die weitere Abschaltbedingung erfüllt, wenn die bis zum Ende der Zeitdauer gemessenen Werte den Extremwert bestätigen. Bei einem Maximum als Extremwert müssen dabei für dessen Bestätigung alle nachfolgenden, während der festgelegten Zeitdauer gemessenen Werte kleiner oder gleich dem Maximum sein. Dadurch wird verhindert, dass bei Erkennen eines lokalen Extremwertes bereits die Gargerätefunktion ausgelöst wird, obwohl sich ein Kurvenverlauf der Gaskonzentration nach einem kurzzeitigen Einbruch wieder in Richtung eines neuen Extremwertes bewegt. Wird der Extremwert nicht bestätigt, so wird die erste Abschaltbedingung zurückgesetzt, bzw. gelöscht und entsprechend dem ersten Verfahrensschritt durch wiederholtes Messen der Gaskonzentration im Gargerät und Vergleich jeweils zweier zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte nach einem neuen Extremwert gesucht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die zweite Abschaltbedingung erfüllt ist, wenn mehrmals jeweils innerhalb eines festgelegten Zeitintervalls eine Veränderung des aktuellen Messwertes in Richtung eines zu Beginn des Verfahrens gemessenen Wertes der Gaskonzentration oder ein gleichbleibender Wert der Gaskonzentration festgestellt wird. Der zu Beginn des Verfahrens gemessene Wert kann dabei beispielsweise ein Startwert oder ein zu allererst gemessener Wert der Gaskonzentration sein. Eine Veränderung des Messwertes in Richtung eines zu Beginn des Verfahrens gemessenen Wertes muss dabei innerhalb des festgelegten Zeitintervalls erfolgen. Ist dies nicht der Fall, so wird die erste Abschaltbedingung zurückgesetzt, bzw. gelöscht und das Verfahren mit dem ersten Verfahrensschritt fortgeführt. Das Zeitintervall kann beispielsweise 5 Minuten betragen. Innerhalb eines Zeitintervalls wird dabei mehrfach die jeweils aktuelle Gaskonzentration gemessen. Zum Erfüllen der weiteren Abschaltbedingung muss dieses Zeitintervall beispielsweise 4-mal mit positivem Ergebnis (Veränderung des Messwertes in Richtung eines zu Beginn des Verfahrens gemessenen Wertes, bzw. gleichbleibender Messwert) durchlaufen werden. Die Zeitdauer zum Erfüllen der weiteren Abschaltbedingung beträgt in diesem Beispiel somit 20 Minuten.
  • Bevorzugt ist es, wenn mit Erfüllen der weiteren Abschaltbedingung eine Heizeinrichtung des Gargerätes in ihrer Leistung reduziert oder abgeschaltet wird. Als Heizeinrichtung ist dabei beispielsweise ein Widerstandsheizkörper, ein Mikrowellengenerator oder ein Dampferzeuger zu verstehen. Eine Reduzierung der Leistung der Heizeinrichtung erfolgt beispielsweise derart, dass lediglich eine Warmhaltefunktion gegeben ist. Durch Abschalten der Heizelemente wird der Garvorgang beendet und insbesondere das Gargerät abgeschaltet, bzw. in einen Standby-Modus versetzt.
  • Wird zu Beginn des Verfahrens durch einen Benutzer des Gargerätes ein gargutspezifischer Wert ausgewählt und/oder eingegeben, so kann beispielsweise durch eine Steuerung des Gargerätes eine passende Betriebsart (zum Beispiel Pizzastufe) in Verbindung mit einer Gartemperatur vorgegeben, bzw. vorgeschlagen werden. Als gargutspezifischer Wert ist dabei beispielsweise eine Gargutart, ein Gewicht des Gargutes oder ein Gargrat (z. B. medium) zu verstehen.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass zumindest ein Parameter, insbesondere eine Zeitkonstante des Verfahrens durch den gargutspezifischen Wert beeinflusst wird. Dadurch ist es beispielsweise ermöglicht, unterschiedliches Garverhalten verschiedener Gargutarten (wie z.B. Fisch, Geflügel, Kuchen) in das Verfahren mit einzubinden und dadurch einen idealen Garzustand bei Erfüllung der weiteren Abschaltbedingung zu erreichen. Derartige Parameter, bzw. Zeitkonstanten sind in einem Speicher des Gargerätes mit Bezug auf die gargutspezifischen Werte hinterlegt. Der Bezug kann dabei eine Wertetabelle oder eine Rechenoperation darstellen.
  • Bevorzugt ist es, wenn die Heizeinrichtung unabhängig von der gemessenen Gaskonzentration nach Überschreiten einer festgelegten Maximaldauer in ihrer Leistung reduziert oder abgeschaltet wird. Dadurch wird beispielsweise ein Verbrennen des Gargutes bei einer Fehlfunktion des Gargerätes verhindert. Die Maximaldauer ist dabei insbesondere von einer durch den Benutzer des Gargerätes voreingestellten Gargutart abhängig.
  • Indem jeweils zwei Messwerte miteinander verglichen werden, die zeitlich ein mehrfaches einer Abtastrate auseinander liegen, ist das Verfahren auch bei Garvorgängen einsetzbar, bei denen sich die Gaskonzentration nur sehr langsam ändert. Eine derartige Abfolge kann beispielsweise durch ein Schieberegister umgesetzt werden. Dabei ist unter einem Schieberegister ein Speicherbereich zu verstehen, der mehrere Zahlen (Messwerte) speichern kann und in Form eines indizierten Feldes aufgebaut ist. Jeder Zahl ist dabei ein Index zugewiesen. Bei Hinzufügen eines neuen Wertes zu einem bereits gefüllten Schieberegister bewirkt dies, dass der erste Wert aus dem Feld gelöscht wird und die anderen Werte jeweils nachrücken. Der hinzugefügte Wert ist als letztes Element im Schieberegister gespeichert.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Gargerät mit einer Regeleinheit zur automatisierten Regelung eines Garvorganges entsprechend dem vorgenannten Verfahren. Bevorzugt detektiert dabei die Regeleinheit ein Öffnen der Gargerätetür und bricht als Folge das wiederholte Messen der Gaskonzentration ab. Dadurch werden Fehlmessungen und deren Folgen, wie z. B. nicht ganz durchgegarte oder verbrannte Lebensmittel verhindert. Ein Benutzer des Gargerätes wird dabei bevorzugt durch ein opisches, bzw. akustisches Signal auf den Abbruch des Meßvorganges hingewiesen.
  • Indem die Regeleinheit nach dem Öffnen ein Schließen der Gargerätetür detektiert und daraufhin einen neuen Messzyklus startet, wird die automatisierte Regelung des Garvorgangs ohne Zutun des Benutzers fortgesetzt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
    • Fig. 1
    den zeitlichen Verlauf des Sauerstoffgehalts bzw. der Feuchteänderung;
    Fig. 2
    ein Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
    Fig. 3
    den zeitlichen Verlauf der Feuchteänderung mit lokalen Maxima Mel;
    Fig. 4
    eine Ergänzung des Ablaufdiagramms aus Fig. 2 unter Berücksichtigung des Öffnens der Tür;
    Fig. 5
    eine Ergänzung des Ablaufdiagramms aus Fig. 2 unter Berücksichtigung einer Maximaldauer;
    Fig. 6
    einen von Fig. 1 abweichenden, zeitlichen Verlauf der Feuchteänderung als Grundlage für ein zweites Ausführungsbeispiel und
    Fig. 7
    ein Ablaufdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels.
  • In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Fig. 1 zeigt als gestrichelte Linie einen typischen Verlauf des Sauerstoffgehalts im Garraum während eines Garprozesses. Dieser entspricht zu Anfang dem Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft von ca. 21% Vol. Die Änderung des Sauerstoffgehalts während des Garvorgangs steht in direkter Abhängigkeit mit dem Verlauf des Feuchtegehalts im Garraum. Dadurch ist es möglich, durch fortwährendes Messen des Sauerstoffgehalts den Verlauf der Feuchteänderung während des Garvorganges zu errechnen. Dieser Effekt wird in den beiden Ausführungsbeispielen genutzt, um einen automatisierten Garvorgang bereitzustellen, bei dem der Backofen selbsttätig erkennt, wann der ideale Zeitpunkt zum Abschalten des Garprozesses erreicht ist. Der gemessene Sauerstoffgehalt (Sauerstoffkonzentration) wird durch die Formel: Ma = 1 - Sauerstoffkonzentration % 21 % x 100 %
    Figure imgb0001
    in einen Wert der Feuchteänderung Ma gegenüber einem Anfangswert umgerechnet. Dabei wird nur der prozentuale Wert einer Feuchteänderung bezüglich einer zu Beginn der Messung im Backrohr herrschenden Feuchte (Anfangswert) bestimmt. Der temperaturabhängige Anfangswert der Feuchte ist dabei ohne Bedeutung, wodurch sich die Auswertung vereinfacht und störende Einflussgrößen, wie z.B. die Temperatur unberücksichtigt bleiben können. Der zeitliche Verlauf der prozentualen Feuchteänderung wird zur Ermittlung des Garzeitendes herangezogen. Während des Garvorgangs steigt der Wert für die Feuchteänderung Ma beispielsweise bis auf 22 %. Das Maximum Me mit 22 % wird nach einer Zeit von 27 Minuten erreicht. Nach dem Maximum Me fällt der Feuchtegehalt stetig ab. Der ideale Abschaltzeitpunkt ist 3 Minuten nach Auftreten des Maximums Me erreicht und wird in Abhängigkeit von der Gargutart empirisch ermittelt. Der Verlauf der Feuchteänderung ist stark vom Gargut und dessen Eigenschaften abhängig. Vor Start des automatisierten Garvorganges wählt ein Benutzer des Gargerätes mehrere gargutspezifische Werte G aus. Dabei wählt er ein Gericht aus einer Liste aus (z.B. Rührteig, Hefeteig, Tiefkühlpizza, Flammkuchen oder ähnliches). Bei manchen Gartutarten kann der Benutzer auch ein Gewicht des Gargutes und/oder zusätzlich noch einen Gargrat, wie z.B. medium oder kross wählen. Anschließend startet er den Garvorgang. In einem Speicher des Gargerätes sind mit Bezug auf das gewählte Gericht mehrere gartutspezifische Parameter bzw. Zeitkonstanten, sowie die zu verwendende Heizart mit einer Gartemperatur hinterlegt, die gegebenenfalls noch entsprechend den Benutzereingaben des Gargutgewichtes, sowie dem Gargrat angepasst werden. Eine Konstante D, ein Zähler P, eine Vorlaufzeit T1, eine Zeitdauer T2, ein Zeitintervall T3 und die Maximaldauer T4 werden in Abhängigkeit der gargutspezifischen Werte G ausgewählt, bzw. angepasst und finden in den folgenden Ausführungsbeispielen Verwendung.
  • Der Programmablauf bzw. Algorithmus entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 2 dargestellt. Nach erfolgter Benutzereingabe der gargutspezifischen Werte G, sowie dem Start des Garprogrammes wird ein Countdown 1 auf eine Vorlaufzeit T1 gesetzt und läuft rückwärts ab. T1 ist empirisch ermittelt und stellt eine gargutspezifische Mindestgardauer dar. Nach Ablauf des Countdowns 1 beginnt der eigentliche Meßvorgang, bzw. der Meßzyklus Z, wobei zuvor noch die Variablen F und Ms auf Null gesetzt werden. Die Variable F kann während des Programmablaufs den Wert Null oder den Wert Eins zugewiesen bekommen. Im Anschluss wird ein Countdown 2 auf T2 (empirisch ermittelte Zeitdauer für die zweite Abschaltbedingung) gesetzt und gestartet. Nächster Ablaufschritt ist das Einlesen des aktuellen Wertes des Sauerstoffsensors, der in einen entsprechenden Wert der Feuchteänderung Ma umgerechnet wird. Beim erstmaligen Durchlauf sind die Werte für F und Ms jeweils = 0. Daraufhin folgt eine Verzweigung über eine Abfrage. Ist dabei die Variable F gleich Null oder die aktuelle Feuchteänderung Ma größer gleich als ein gespeicherter Wert der Feuchteänderung Ms zuzüglich einer Konstanten D, so wird F auf Eins und Ms auf den aktuellen Feuchtewert Ma gesetzt. D ist dabei eine empirisch ermittelte, gargutspezifische Konstante. Ms ist als Speicherplatz für den zuletzt gemessenen Wert der Feuchteänderung ausgebildet. Das Programm kehrt nun zurück an die Position, bei der Countdown 2 auf T2 gesetzt wird. Ist F ungleich Null und die aktuelle Feuchteänderung Ma kleiner Ms zuzüglich dem D-Wert, so läuft das Programm weiter zur nächsten Verzweigung in Form einer Abfrage, bei der geprüft wird, ob der Countdown 2 abgelaufen ist. Ist der Countdown 2 nicht abgelaufen, so springt das Programm zurück an die Position, bei der der aktuelle Sensorwert eingelesen wird. Ist der Countdown 2 abgelaufen, so werden die Heizelemente abgeschaltet und das Garprogramm ist beendet. Der Countdown 2 ist dabei als Schleife mit der Zeitdauer T2 ausgebildet, innerhalb derer nach Erkennen eines erstmaligen Extremwertes Me in Form eines Maximums Me die Feuchteänderung Ma weiter gemessen und nach einem erneuten Maximum Me Ausschau gehalten wird. Dadurch werden lokal auftretende Spitzen bzw. lokale Maxima Mel der Feuchteänderung nicht für den Abschaltvorgang herangezogen.
  • Dies ist nochmals in dem Diagramm der Fig. 3 veranschaulicht. Darin sind drei lokale Maxima Mel exemplarisch ausgewählt und jeweils derjenige Zeitbereich markiert, der notwendig ist, um diese lokalen Maxima Mel zu überwinden. Alle lokalen Maxima Mel, nach denen sich innerhalb der Ablaufzeit T2 des Countdowns 2 ein neues Maximum Me einstellt, werden nicht berücksichtigt und führen somit nicht zum Abschalten der Heizelemente.
  • Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte Erweiterung des Algorithmus aus Fig. 2, bei der ein Öffnen der Gargerätetür während des Verfahrens erkannt und dementsprechend berücksichtigt wird. Durch das Öffnen und Schließen der Gargerätetür, wie es sich z. B. beim Übergießen eines Bratens ergibt, kann sich der Feuchtegehalt im Garraum durch die teilweise Vermischung der Garraumatmosphäre mit der außerhalb des Gargerätes befindlichen Atmosphäre sprunghaft ändern. Der Vergleich der aktuellen Feuchteänderung Ma mit der gespeicherten Feuchteänderung Ms kann dabei beispielsweise zu einer verfrühten Abschaltung des Gargerätes führen. Um dies zu verhindern, wird im Ablaufdiagramm der Fig. 4 nach der ersten verzweigenden Abfrage eine weitere Abfrage eingefügt, die während des Öffnens der Tür den Programmablauf auf die Stelle unmittelbar nach Ablauf des ersten Countdowns (Fig. 2) zurücksetzt. Der eigentliche Messzyklus Z wird dabei solange von Neuem gestartet, bis die Tür wieder geschlossen ist.
  • Eine Ergänzung des Algorithmus aus Fig. 2 um eine Abfrage einer Maximaldauer T4 ist in Fig. 5 gezeigt. Dabei wird nach dem Einlesen der Messwerte die seit dem Einschalten der Heizeinrichtung vergangene Zeit mit der Maximaldauer T4 verglichen. Ein Überschreiten der Maximaldauer führt dabei zum Abschalten der Heizeinrichtung. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer unerwarteten Fehlfunktion das Gargut nicht verbrennt. Der ideale Garzeitpunkt kann dabei allerdings überschritten werden.
  • In Praxisversuchen hat sich gezeigt, dass es Gargut gibt (z. B. Kuchen in Backformen), bei dem entsprechend dem Diagramm in Fig. 6 zu Anfang des Garprozesses die Feuchteänderung rasch ansteigt, dann aber nur langsam bis hin zu einem breit ausgebildeten Maximum Me zunimmt. Das Maximum Me ist also nur undeutlich ausgebildet und benötigt zur sicheren Erkennung einen modifizierten Algorithmus gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Modifizierung betrifft im Wesentlichen ein Schieberegister, das die Messwerte jeweils zeitlich verzögert miteinander vergleicht, sowie eine geänderte Abfrage zur Erkennung des Maximums Me.
  • Das entsprechende Ablaufdiagramm des Algorithmus ist dabei in Fig. 7 gezeigt. Nach Programmstart wird der Countdown 1 auf T1 gesetzt und läuft ab. Alle 10 Sekunden wird dabei dem Schieberegister ein aktueller Wert der Feuchteänderung Ma hinzugefügt. Ist der Countdown 1 abgelaufen, so wird ein Zähler P auf Null gesetzt und der Countdown 2 als deaktiviert gekennzeichnet. Daraufhin wird wieder alle 10 Sekunden ein aktueller Wert Ma für die Feuchteänderung ermittelt und dem Schieberegister hinzugefügt. In der nachfolgenden Verzweigung wird abgefragt, ob der Countdown 2 aktiviert und abgelaufen ist. Ist diese Bedingung erfüllt, so wird der Zähler P auf Null gesetzt und der Countdown 2 deaktiviert. Danach, oder wenn die vorgenannte Bedingung nicht erfüllt ist, erfolgt eine weitere Abfrage, ob der letzte Wert im Schieberegister kleiner gleich dem ersten Wert im Schieberegister ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so wird das Programm am Beginn des Meßzyklusses Z fortgesetzt. Ist diese Bedingung erfüllt, so wird der Zähler P um 1 erhöht und Countdown 2 auf fünf Minuten gesetzt und aktiviert. Daran schließt sich die Verzweigung mit der Abfrage, ob P größer gleich Pmax ist, an. Ist Bedingung nicht erfüllt, so wird das Programm an den Anfang des Meßzyklusses Z zurückgesetzt. Ist P größer gleich Pmax, so werden die Heizelemente abgeschaltet und das Garprogramm ist beendet. Je nach den Erfordernissen durch die verwendeten Gargutarten kann es sinnvoll sein, bei der vorletzten Verzweigung zusätzlich eine Und -Verknüpfung einzubringen. Die Abfrage in der Verzweigung würde dann lauten: Ist letzter Wert im Schieberegister kleiner gleich erster Wert im Schieberegister und ist die Differenz der beiden Feuchtigkeitsänderungen größer gleich einer minimalen (festgelegten) Differenz. Dies bewirkt, dass kleine unwesentliche Feuchtigkeitsänderungen nicht mit berücksichtigt werden. Der vorangegangene Programmablauf ist dabei derart ausgebildet, dass nach erstmaligem Erkennen eines Extremwertes, bzw. Maximums Me eine erste Abschaltbedingung A1 erfüllt ist. Die weitere Abschaltbedingung A2 ist erfüllt, wenn nach erstmaligem Erkennen eines Maximums Me P-Mal hintereinander, jeweils innerhalb einer festgesetzten Zeitspanne T3 von 5 Minuten, ein gegenüber dem im Schieberegister gespeicherten Wert der Feuchteänderung Ms abgesenkter oder zumindest gleichbleibender, aktueller Wert Ma festgestellt wird. Die Zeitdauer zur Erfüllung der weiteren Abschaltbedingung A2 ergibt sich dabei aus P mal T3. Die Größe des Schieberegisters ist so bemessen, dass es die Feuchteänderungen der letzten 5 Minuten bei einer Abtastrate von 10 Sekunden aufnehmen kann. Das Schieberegister umfasst somit 30 Werte. Die vorgenannten beiden Ausführungsbeispiele des Verfahrens lassen sich leicht auf eine Vielzahl von Gerichten anwenden. Die Parameter sind empirisch ermittelbar, die Werte sind dabei reproduzierbar. Statt eines Sauerstoffsensors kann auch ein anderer Gas- oder Feuchtesensor Verwendung finden.
    • A
    = Abtastrate
    A1
    = erste Abschaltbedingung
    A2
    = weitere Abschaltbedingung
    D
    = Konstante
    G
    = gargutspezifischer Wert
    Ma
    = aktueller Messwert; aktueller Wert der Feuchteänderung
    Me
    = Extremwert; Maximum
    Me
    = lokales Maximum
    Mo
    = Startwert
    Ms
    = gespeicherter Messwert; gespeicherter Feuchteänderung
    P
    = Zähler
    T1
    = Vorlaufzeit
    T2
    = Zeitdauer für A2
    T3
    = Zeitintervall
    T4
    = Maximaldauer
    Z
    = Meßzyklus

Claims (11)

  1. Verfahren zur Regelung eines Garvorganges bei einem Gargerät, bei dem eine sich im Gargerät während des Garvorganges verändernde Gaskonzentration bestimmt wird, umfassend folgende Schritte:
    - Wiederholtes Messen der Gaskonzentration im Gargerät und Vergleichen jeweils zweier zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte (Ma, Ms),
    - Erkennen eines Extremwertes (Me) der Gaskonzentration als eine erste Abschaltbedingung (A1),
    - Nach Erkennen des Extremwertes (Me) Fortführen des Messvorganges für eine Zeitdauer (T2) und
    - Auslösen einer Gargerätefunktion, wenn nach Erkennen der ersten Abschaltbedingung (A1) innerhalb der Zeitdauer (T2) zumindest eine weitere Abschaltbedingung (A2) erfüllt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Abschaltbedingung (A2) erfüllt ist, wenn die bis zum Ende der Zeitdauer (T2) gemessenen Werte (Ma) den Extremwert (Me) bestätigen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Abschaltbedingung (A2) erfüllt ist, wenn mehrmals jeweils innerhalb eines festgelegten Zeitintervalls (T3) eine Veränderung des aktuellen Messwertes (Ma) in Richtung eines zu Beginn des Verfahrens gemessenen Wertes (Mo) der Gaskonzentration oder ein gleichbleibender Wert der Gaskonzentration festgestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Erfüllen der weiteren Abschaltbedingung (A2) eine Heizeinrichtung des Gargerätes in ihrer Leistung reduziert oder abgeschaltet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Garvorganges durch einen Benutzer des Gargerätes zumindest ein gargutspezifischer Wert (G) ausgewählt und/oder eingegeben wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Parameter (P, D), insbesondere eine Zeitkonstante (T1, T2, T3, T4) des Verfahrens durch den gargutspezifischen Wert (G) beeinflusst wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung des Gargerätes unabhängig von der gemessenen Gaskonzentration nach Überschreiten einer festgelegten Maximaldauer (T4) in ihrer Leistung reduziert oder abgeschaltet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Messwerte (Ma, Ms) miteinander verglichen werden, die zeitlich ein mehrfaches einer Abtastrate (A) auseinander liegen.
  9. Gargerät mit einer Regeleinheit zur automatisierten Regelung eines Garvorganges nach einem Verfahren entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Gargerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit ein Öffnen einer Gargerätetür detektiert und als Folge das wiederholte Messen der Gaskonzentration abbricht.
  11. Gargerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit nach dem Öffnen ein Schließen der Gargerätetür detektiert und daraufhin einen neuen Messzyklus (Z) startet.
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