EP2655974A1 - Anordnung und verfahren zur datenerfassung in einem gargerät - Google Patents

Anordnung und verfahren zur datenerfassung in einem gargerät

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Publication number
EP2655974A1
EP2655974A1 EP11794177.3A EP11794177A EP2655974A1 EP 2655974 A1 EP2655974 A1 EP 2655974A1 EP 11794177 A EP11794177 A EP 11794177A EP 2655974 A1 EP2655974 A1 EP 2655974A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
evaluation unit
sensors
cooking appliance
arrangement according
Prior art date
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Ceased
Application number
EP11794177.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Koch
Gerhard Krimmel
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.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2655974A1 publication Critical patent/EP2655974A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/024—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for remote indication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/026—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2207/00—Application of thermometers in household appliances
    • G01K2207/02—Application of thermometers in household appliances for measuring food temperature
    • G01K2207/06—Application of thermometers in household appliances for measuring food temperature for preparation purposes

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for data acquisition in a cooking appliance as well as to such a cooking appliance.
  • Core temperature of a food tasted is one
  • Core temperature sensor typically has a tube at the top of which a temperature sensor is located. A user puts the core temperature probe with its tip into the food to be monitored before the start of the cooking process.
  • thermocouples are arranged along the feeler tube of which several thermocouples are arranged.
  • all positive connections of the thermocouples and a common negative line are routed via a cable to the electronics of the cooking appliance.
  • This arrangement requires in particular costly and expensive connectors.
  • the object of the invention is to avoid the abovementioned disadvantages and in particular to provide a solution which enables a wired transmission of a plurality of temperature readings of a temperature sensor, wherein preferably only a two-wire connection to a plurality of sensors of the temperature sensor is required.
  • a sensor comprising at least one sensor
  • the evaluation unit is set up such that at least one measured value or state of the at least one sensor can be queried.
  • a two-wire line must be provided to connect multiple sensors.
  • the at least one sensor the necessary electrical energy can be provided via the two-wire line.
  • a bidirectional communication between the interrogation unit and the at least one sensor is made possible via the two-wire line. This allows a high flexibility in the communication with the sensors as well as an initialization of the sensors can be done quickly, versatile and largely independent of the actual placement of the probe.
  • a multi-core bus comprising at least the two said lines may be provided.
  • the power supply of the sensors can also be independent of the two-wire line.
  • the two- or multi-wire cable can be provided exclusively for data communication.
  • the sensors are connected to the bus, i. with the wires of the
  • Bus coupled. Thereby, efficient bi-directional communication can occur over a common communication medium (i.e., said bus). It is not necessary to provide separate lines for each sensor.
  • a development is that the sensor is an active sensor and in particular has an energy store.
  • the energy store may, for example, be a (rechargeable) battery or a capacitor.
  • the rechargeable battery or the capacitor can be charged via the two-core cable from the evaluation unit.
  • the active sensor can, for example, transmit data to the evaluation unit by means of the electrical energy made available to it.
  • the sensor has an identification number.
  • the identification number may be a serial number, which is preferably randomly selected from a predefinable address space during production and allocated to the sensor (eg programmed in as part of production). As a result, the probability that two sensors with the same identification number are installed in the sensor can be kept low in a simple manner.
  • the probe has a variety of
  • the hardware address can be specified by a wiring of the sensor.
  • the sensor preferably comprises a plurality of terminals (pins), which may be occupied or not occupied.
  • the combination of assignment or non-assignment of the connections results in 2 k hardware addresses, where k is the number of hardware addresses
  • an initialization can be carried out between the at least one sensor and the evaluation unit, by means of which the evaluation unit determines the identification numbers of the at least one sensor and on the basis of the
  • Hardware address determines the position of the sensor on the probe.
  • an initialization can be done.
  • the initialization itself is flexible, so that the probe can be equipped with only a part of the possible sensors.
  • the senor has at least two sensors which are connected in parallel and both are connected to the two-wire line of the sensor.
  • data communication with the at least one sensor can be carried out via the two-wire line.
  • the two-wire line serves in particular as a bidirectional communication bus.
  • a next development consists in that the at least one sensor can be supplied with electrical energy via the two-wire line.
  • the communication bus can be used to power the sensors.
  • rechargeable energy storage of the sensors on the communication bus can be used to power the sensors.
  • the energy stores are preferably sized so that the sensors based on the stored energy with the
  • the sensors can provide temperature readings, brightness information, humidity information, and / or pressure readings. Combinations of the aforementioned sensors can also be arranged on the measuring sensor.
  • An alternative embodiment consists in that the evaluation unit is set up such that the at least one measured value or state of the at least one sensor of a control unit of a cooking appliance is provided.
  • the control unit of the cooking appliance can influence the control of the cooking appliance by means of the data provided by the evaluation unit and / or
  • At least one sensor of a measuring sensor is connected via a two-wire line to an evaluation unit
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system comprising a
  • Measuring sensor which has several temperature sensors and is inserted in a food to be cooked, the sensor with a bipolar
  • Connection socket is connected, which is connected to an evaluation unit; schematically in a sectional view of the sensor of Figure 1; Fig. 3 shows the printed circuit board of Fig. 2 with a plurality of sensors (e.g.
  • Temperature sensors which are connected in parallel with each other and connected to a two-wire connecting line; schematically a message flow diagram between a sensor and an evaluation unit.
  • At least one sensor is arranged in the measuring sensor, in particular up to 16 sensors can be provided. Of course, more than 16 sensors are possible. In this way, a plurality of measuring points corresponding to the number of sensors can be detected on the basis of the measuring sensor and transmitted via the two-wire line to a suitable evaluation unit and / or to a cooking appliance.
  • the sensors may be arranged on or in a suitable carrier material, for example in a sensor tube suitable for use with food. The sensor tube can be inserted into the food.
  • Sensors provided data can be transmitted from the evaluation in a defined format via a predetermined interface to the cooking appliance or other device control.
  • the evaluation in a defined format via a predetermined interface to the cooking appliance or other device control.
  • Device control e.g. regularly collects or requests the data cached by the evaluation unit.
  • the device control can optimize the cooking process and / or inform a user of different states of the cooking process.
  • the sensors preferably have a digital serial communication interface, wherein both data are transmitted via the two-wire connection to the evaluation unit and energy can be supplied to the sensors.
  • the sensor comprises an energy store (e.g., a capacitor or a battery) such that the sensor receives a condition or measurement, e.g. can transmit a temperature to the evaluation unit.
  • the communication with the sensors can be bidirectional so that e.g. the evaluation unit can specifically address a sensor and receives the requested information from this sensor.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system comprising a measuring sensor 105, which has a plurality of temperature sensors and is plugged into a food 106.
  • the measuring sensor 105 is connected to a two-pole connecting socket 104, which is connected to an evaluation unit 101.
  • the evaluation unit 101 is connected to a device control 102 of the cooking appliance comprising the cooking chamber 103.
  • 2 shows schematically in a sectional view the measuring sensor 105, which has a sensor tube 202, wherein in the sensor tube 202, a printed circuit board 201 having a plurality of
  • the sensor 105 further comprises a handle 203, through a line is connected to a plug 204.
  • the plug can be connected to the connection socket 104 shown in FIG.
  • Fig. 3 shows the printed circuit board 201 of Fig. 2 with a plurality of sensors (e.g.
  • Temperature sensors 302 to 307 which are connected in parallel with each other and connected to a two-wire connecting line 301.
  • the two-wire connection cable connects the sensors 302 to 307 with the evaluation unit 101 (see FIG. 1).
  • the evaluation unit 101 supplies the sensors 302 to 307 with electrical energy (for example 3.3V).
  • the sensors 302-307 are implemented as active sensors so that they have the electrical energy needed to transmit data (e.g., temperature values or initialization). This can e.g. can be achieved by the sensors have a capacitor, which, after being connected to the evaluation unit (or the
  • Evaluation unit provided energy) was loaded, the respective sensor provides the necessary energy to send data.
  • Evaluation unit 101 is a bidirectional communication. So can the
  • Evaluation unit 101 after initialization of the sensors 302 to 307 query the temperature of each sensor and for further processing to the
  • the cooking appliance can also be controlled based on the data obtained and / or it can be a user
  • Information is provided concerning e.g. the temperature (s) in the food 106 or - based on the temperatures or temperature changes along the sensor 105 - a still required cooking time for the food 106.
  • the communication between the evaluation unit 101 and the sensors 302 to 307, in particular the initialization of the sensors 302 to 307, can take place in different ways.
  • a possibility using a serial digital protocol will be described by way of example.
  • the evaluation unit 101 supplies (or charges) the individual sensors with a predetermined voltage, for example 3.3V. Communication takes place via the two-wire connection line to the sensors, which in this case serves as a data bus between the sensors 302 and 307 and the evaluation unit 101.
  • a logic "0" may be indicated by the voltage of 3.3V for a short time "0" is placed and a logical "1" can be indicated by the
  • the evaluation unit 101 can transmit binary signals via the two-wire bus to the sensors 302 to 307 and the sensors 302 to 307 can transmit binary signals to the evaluation unit 101.
  • the sensors have an identification code or a serial number with a length of 48 bits, ie there are 2 48 distinguishable sensors. If, for example, 15 sensors are mounted in the sensor, then there is only a small amount
  • each sensor can have four (additional) ports, on the hardware side, a mounting position is linked: For example, the sensor in the top over all four ports (this corresponds to a logical hardware address "11 11") is controlled and the sensor, the handle on the next one is not addressed via any of the four ports (corresponding to a logical hardware address "0000").
  • FIG. 4 schematically shows a message flow diagram between a sensor 401 and an evaluation unit 402.
  • FIG. 4 shows by way of example only the one sensor 401, wherein according to the illustration shown in FIG. 3, a plurality of sensors 302 to 307 can be connected to the connection line 301.
  • connection line 301 represents the communication connection to the sensors 302 to 307, that is also to the sensor 401 shown in FIG. 4; this communication link can be considered as a two-wire bus.
  • the sensor 401 can be supplied with electrical energy via this two-wire bus.
  • the sensor 401 has an energy store (eg, a capacitor) that can be charged via the two-wire bus. After the charging process, which is completed relatively quickly, the sensor 401 has sufficient electrical energy to be able to transmit data via the two-wire bus to the evaluation unit 402.
  • the senor shown in FIG. 4 has a serial number "11" (binary). This short serial number serves above all the exemplary representation of the
  • the evaluation unit 402 After commissioning of the sensor, the evaluation unit 402 does not know the sensors installed in it; Also, the evaluation unit does not know at which position of the sensor tube the sensors are installed.
  • the evaluation unit 402 sends a request 403 via the two-wire bus to all sensors (broadcast message) and asks the connected sensors (also the sensor 401) to transmit their serial numbers to the evaluation unit. This is done bitwise, i. the sensors transmit the first bit of the serial number. If the first bit of the serial number is logic "0", the sensor transmits a 0-pulse of short duration and at a logic "1" the sensor transmits a 0-pulse long duration.
  • the evaluation unit 402 thus receives at several connected
  • Sensors at least one of which has a serial number starting with logic "1”, a binary “1” - the other "0" signals possibly transmitted by other sensors are covered by the at least one "1" signal and are for the evaluation unit 402 is not visible or recognizable.
  • the evaluation unit 402 Since the evaluation unit 402 has received a "1" signal in this example, the evaluation unit 402 sends a message 405 to the sensors that all sensors whose first bit of the serial number equals "0" do not coincide with the transmission of the
  • the evaluation unit 402 knows after receiving the message 406 (it only sees the "1" signal, a possibly also sent "0" signal is for the
  • Evaluation unit not recognizable that the serial number "1 1" from a sensor (namely the sensor 401 shown by way of example) is used.
  • the initialization or detection of further sensors proceeds according to the above principle in that the evaluation unit 402 specifically instructs the sensors that only those sensors are to respond whose (next) bit is not "0" or not "1".
  • the evaluation unit 402 can query the binary address space and determine sequentially which addresses are occupied by sensors of the sensor.
  • the evaluation unit 402 stores the addresses of the detected sensors and can now specifically address these sensors in a question-answer protocol. This also ensures that only one of the sensors always responds. For example, the evaluation unit 402 may send a message 407 (request) to the detected sensor 401 asking for the hardware address of the sensor 401. The sensor 401 then transmits its hardware address in a (response) message 408 to the evaluation unit 402. As already stated above, the hardware address indicates where the sensor 401 is placed along the sensor tube. The hardware address results from the wiring of the terminals of the sensor 401, which is detected by the sensor 401 and can be transmitted to the evaluation unit 402. The evaluation unit 402 knows which hardware address corresponds to which position and can therefore forward the data to the device controller.
  • the senor 401 may be a temperature sensor that provides a current temperature.
  • the sensor may also be a moisture sensor or a brightness sensor, with moisture or brightness information correspondingly being supplied to the evaluation unit 402.
  • the solution presented here has the advantage that a plurality of temperature values of a food can be detected by means of the plurality of sensors, without the need for complicated wiring of the sensors or complex connectors for a large number of sensors.
  • Another advantage is the flexibility to change the number of measuring points. For example, the number of measuring points between 1 and 15 can vary without much effort. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Es wird eine Anordnung zur Datenerfassung in einem Gargerät angegeben mit einem Messfühler (105) umfassend mindestens einen Sensor (302-307; 401), mit einer Auswerteeinheit (101, 402), die über eine zweiadrige Leitung (301) mit dem mindestens einen Sensor (302-307; 401) verbunden ist, wobei die Auswerteeinheit (101, 402) derart eingerichtet ist, dass mindestens ein Messwert oder Zustand des mindestens einen Sensors (302-307; 401) abfragbar ist. Weiterhin werden ein entsprechendes Verfahren sowie ein Gargerät mit einer derartigen Anordnung vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Anordnung und Verfahren zur Datenerfassung in einem Gargerät Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Datenerfassung in einem Gargerät sowie ein derartiges Gargerät.
Zum automatischen Erkennen einer Beendigung eines Garprozesses eines Garguts (insbesondere eines Fleischstücks) in einem Gargerät wird häufig ein
Kerntemperaturfühler eingesetzt. Mittels des Kerntemperaturfühlers wird eine
Kerntemperatur eines Garguts abgefühlt. Sobald die Kerntemperatur einen
einstellbaren Sollwert erreicht hat, wird dies von dem Gargerät erkannt. Der
Kerntemperaturfühler weist typischerweise ein Rohr auf, an dessen Spitze sich ein Temperatursensor befindet. Ein Nutzer steckt vor Beginn des Garprozesses den Kerntemperaturfühler mit seiner Spitze in das zu überwachende Gargut.
Es ist ferner ein sogenannter Mehrpunkt-Kerntemperaturfühler bekannt, entlang dessen Fühlerrohr mehrere Thermoelemente angeordnet sind. Dabei werden alle positiven Anschlüsse der Thermoelemente sowie eine gemeinsame negative Leitung über ein Kabel zur einer Elektronik des Gargeräts geführt. Diese Anordnung erfordert insbesondere aufwändige und teure Steckverbindungen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Lösung anzugeben, die eine kabelgebundene Übertragung mehrerer Temperaturmesswerte eines Temperaturfühlers ermöglicht, wobei vorzugsweise lediglich eine zweiadrige Verbindung zu mehreren Sensoren des Temperaturfühlers benötigt wird.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Anordnung zur Datenerfassung in einem Gargerät angegeben
- mit einem Messfühler umfassend mindestens einen Sensor,
- mit einer Auswerteeinheit, die über eine zweiadrige Leitung mit dem
mindestens einen Sensor verbunden ist, - wobei die Auswerteeinheit derart eingerichtet ist, dass mindestens ein Messwert oder Zustand des mindestens einen Sensors abfragbar ist.
Hierbei ist es von Vorteil, dass nur eine zweiadrige Leitung vorgesehen werden muss, um mehrere Sensoren anzuschließen. Zusätzlich ist es von Vorteil, dass über die zweiadrige Leitung dem mindestens einen Sensor auch die notwendige elektrische Energie zur Verfügung gestellt werden kann. Insbesondere ist es von Vorteil, dass eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Abfrageeinheit und dem mindestens einen Sensor über die zweiadrige Leitung ermöglicht wird. Dies erlaubt eine hohe Flexibilität bei der Kommunikation mit den Sensoren als auch kann eine Initialisierung der Sensoren schnell, vielseitig und weitgehend unabhängig von der tatsächlichen Bestückung des Messfühlers erfolgen.
Hierbei sei erwähnt, dass anstelle der zweiadrigen Leitung auch weitere Leitungen für Datenkommunikation oder Stromversorgung vorgesehen sein können. Beispielsweise kann ein mehradriger Bus, umfassend mindestens die zwei genannten Leitungen, vorgesehen sein. Die Stromversorgung der Sensoren kann auch unabhängig von der zweiadrigen Leitung erfolgen. Beispielsweise kann die zwei- oder mehradrige Leitung ausschließlich zur Datenkommunikation vorgesehen sein. Im Unterschied zum Stand der Technik sind die Sensoren mit dem Bus verbunden, d.h. mit den Leitungen des
Busses gekoppelt. Dadurch kann eine effiziente bidirektionale Kommunikation über ein gemeinsames Kommunikationsmedium (d.h. den besagte Bus) erfolgen. Es ist nicht nötig, getrennte Leitungen für jeden Sensor vorzusehen. Eine Weiterbildung ist es, dass der Sensor ein aktiver Sensor ist und insbesondere einen Energiespeicher aufweist.
Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um eine (aufladbare) Batterie oder um einen Kondensator handeln. Die aufladbare Batterie bzw. der Kondensator können über die zweiadrige Leitung von der Auswerteeinheit geladen werden.
Der aktive Sensor kann z.B. mittels der ihm zur Verfügung gestellten elektrischen Energie Daten an die Auswerteeinheit übermitteln. Eine andere Weiterbildung ist es, dass der Sensor eine Identifikationsnummer aufweist. Bei der Identifikationsnummer kann es sich um eine Seriennummer handeln, der vorzugsweise aus einem vorgebbaren Adressraum zufällig bei der Fertigung ausgewählt und dem Sensor zugeteilt (z.B. im Rahmen der Fertigung einprogrammiert) wird. Dadurch kann auf einfache Art und Weise die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Sensoren mit derselben Identifikationsnummer in dem Messfühler verbaut werden, gering gehalten werden.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass der Messfühler eine Vielzahl von
Sensoren aufweist, deren jeder eine eigene Hardwareadresse aufweist, die abhängig von der Position des Sensors auf dem Messfühler ist.
Die Hardwareadresse kann durch eine Verdrahtung des Sensors vorgegeben sein. Vorzugsweise umfasst hierfür der Sensor mehrere Anschlüsse (Pins), die belegt oder nicht belegt sein können. Durch die Kombination aus Belegung bzw. Nicht-Belegung der Anschlüsse ergeben sich 2k Hardwareadressen, wobei k die Anzahl der
Anschlüsse ist.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass zwischen dem mindestens einen Sensor und der Auswerteeinheit eine Initialisierung durchführbar ist, anhand derer die Auswerteeinheit die Identifikationsnummern des mindestens einen Sensors und anhand der
Hardwareadresse die Position des Sensors auf dem Messfühler bestimmt.
Somit ist es von Vorteil, dass schnell und flexibel, z.B. jedes Mal nach dem Anstecken des Messfühlers in dem Gargerät, eine Initialisierung erfolgen kann. Auch ist die Initialisierung selbst flexibel, so dass der Messfühler auch nur mit einem Teil der möglichen Sensoren bestückt sein kann.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass der Messfühler mindestens zwei Sensoren aufweist, die parallel geschaltet sind und beide mit der zweiadrigen Leitung des Sensors verbunden sind.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung ist über die zweiadrige Leitung eine Datenkommunikation mit dem mindestens einen Sensor durchführbar. Die zweiadrige Leitung dient insbesondere als ein bidirektionaler Kommunikationsbus. Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass über die zweiadrige Leitung der mindestens eine Sensor mit elektrischer Energie versorgbar ist.
Somit kann der Kommunikationsbus zur Energieversorgung der Sensoren dienen. Insbesondere können aufladbare Energiespeicher der Sensoren über den
Kommunikationsbus geladen werden. Die Energiespeicher sind vorzugsweise so bemessen, dass die Sensoren anhand der gespeicherten Energie mit der
Auswerteeinheit kommunizieren bzw. an die Auswerteeinheit Daten übertragen können.
Eine Ausgestaltung ist es, dass der Sensor einer der folgenden Sensoren ist:
- ein Temperatursensor,
- ein Helligkeitssensor,
- ein Feuchtigkeitssensor,
- ein Drucksensor.
So ist es möglich, dass die Sensoren Temperaturwerte, Helligkeitsinformationen, Feuchtigkeitsinformationen und/oder Druckwerte bereitstellen. Auch Kombinationen aus den vorgenannten Sensoren können auf dem Messfühler angeordnet sein.
Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass die Auswerteeinheit derart eingerichtet ist, dass der mindestens eine Messwert oder Zustand des mindestens einen Sensors einer Steuereinheit eines Gargeräts bereitgestellt wird. Die Steuereinheit des Gargeräts kann mittels der von der Auswerteeinheit bereitgestellten Daten die Steuerung des Gargeräts beeinflussen und/oder
Informationen auf einer Anzeigeeinheit darstellen.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst mittels eines Gargeräts mit einer Auswerteeinheit, die wie hierin beschrieben ausgestaltet ist.
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe gelöst anhand eines Verfahrens zur Datenerfassung in einem Gargerät,
- wobei mindestens ein Sensor eines Messfühlers über eine zweiadrige Leitung mit einer Auswerteeinheit verbunden ist,
- bei dem von der Auswerteeinheit mindestens ein Messwert oder Zustand des mindestens einen Sensors abgefragt wird, - bei dem der abgefragte mindestens eine Messwert oder Zustand von dem mindestens einen Sensor an die Auswerteeinheit übertragen wird.
Entsprechend gelten die weiteren hier erläuterten Ausführungsformen und Beispiele ebenso für das genannte Verfahren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert. Es zeigen:
Fig.1 eine schematische Darstellung eines Systems umfassend einen
Messfühler, der mehrere Temperatursensoren aufweist und in ein Gargut eingesteckt ist, wobei der Messfühler mit einer zweipoligen
Anschlussbuchse verbunden ist, die mit einer Auswerteeinheit verbunden ist; schematisch in einem Schnittbild den Messfühler aus Fig.1 ; Fig.3 die Leiterplatte aus Fig.2 mit einer Vielzahl von Sensoren (z.B.
Temperatursensoren), die parallel zueinander geschaltet und mit einer zweiadrigen Anschlussleitung verbunden sind; schematisch ein Nachrichtenflussdiagramm zwischen einem Sensor und einer Auswerteeinheit.
Anhand der hier vorgeschlagenen Lösung ist es möglich, mehrere Sensoren, insbesondere Temperatursensoren, die in einem Messfühler, insbesondere in einem Kerntemperaturfühler zum Einstecken in ein Gargut, vorgesehen sind, über eine zweiadrige Leitung anzuschließen, insbesondere mit elektrischer Leistung zu versorgen als auch mit jedem dieser Sensoren über diese Leitung zu kommunizieren.
Vorzugsweise ist mindestens ein Sensor in dem Messfühler angeordnet, insbesondere können bis zu 16 Sensoren vorgesehen sein. Selbstverständlich sind auch mehr als 16 Sensoren möglich. Damit können anhand des Messfühlers eine der Anzahl der Sensoren entsprechende Vielzahl von Messstellen erfasst und über die zweiadrige Leitung an eine geeignete Auswerteeinheit und/oder an ein Gargerät übermittelt werden. Insbesondere können die Sensoren auf oder in einem geeigneten Trägermaterial angeordnet sein, z.B. in einem für die Anwendung mit Lebensmitteln geeigneten Fühlerrohr. Das Fühlerrohr kann in das Gargut eingeführt werden. Die von den
Sensoren bereitgestellten Daten können von der Auswerteeinheit in einem definierten Format über eine vorgegebene Schnittstelle an das Gargerät oder eine sonstige Gerätesteuerung übertragen werden. Alternativ ist es auch möglich, dass die
Gerätesteuerung z.B. regelmäßig die von der Auswerteeinheit zwischengespeicherten Daten abholt oder anfordert.
Anhand der erhaltenen Daten kann die Gerätesteuerung den Garprozess optimieren und/oder einen Benutzer über unterschiedliche Zustände des Garprozesses informieren.
Die Sensoren weisen vorzugsweise eine digitale serielle Kommunikationsschnittstelle auf, wobei über die zweiadrige Verbindung mit der Auswerteeinheit sowohl Daten übertragen werden als auch eine Energieversorgung der Sensoren erfolgen kann. Vorzugsweise umfasst der Sensor einen Energiespeicher (z.B. einen Kondensator oder eine Batterie), so dass der Sensor einen Zustand oder Messwert, z.B. eine Temperatur an die Auswerteeinheit übermitteln kann. Die Kommunikation mit den Sensoren kann bidirektional erfolgen, so dass z.B. die Auswerteeinheit gezielt einen Sensor adressieren kann und von diesem Sensor die angefragte Information erhält.
Fig.1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems umfassend einen Messfühler 105, der mehrere Temperatursensoren aufweist und in ein Gargut 106 eingesteckt ist. Der Messfühler 105 ist mit einer zweipoligen Anschlussbuchse 104 verbunden, die mit einer Auswerteeinheit 101 verbunden ist. Weiterhin ist die Auswerteeinheit 101 mit einer Gerätesteuerung 102 des Gargeräts umfassend den Garraum 103 verbunden. Fig.2 zeigt schematisch in einem Schnittbild den Messfühler 105, der ein Fühlerrohr 202 aufweist, wobei in dem Fühlerrohr 202 eine Leiterplatte 201 mit mehreren
Sensoren angeordnet ist. Der Messfühler 105 umfasst weiterhin einen Griff 203, durch den eine Leitung mit einem Stecker 204 verbunden ist. Der Stecker kann mit der in Fig.1 gezeigten Anschlussbuchse 104 verbunden werden.
Fig.3 zeigt die Leiterplatte 201 aus Fig.2 mit einer Vielzahl von Sensoren (z.B.
Temperatursensoren) 302 bis 307, die parallel zueinander geschaltet und mit einer zweiadrigen Anschlussleitung 301 verbunden sind. Die zweiadrige Anschlussleitung verbindet die Sensoren 302 bis 307 mit der Auswerteeinheit 101 (siehe Fig.1).
Anhand der Auswerteeinheit 101 erfolgt die Versorgung der Sensoren 302 bis 307 mit elektrischer Energie (z.B. 3,3V). Vorzugsweise sind die Sensoren 302 bis 307 als aktive Sensoren ausgeführt, so dass diese zur Übertragung von Daten (z.B. der Temperaturwerte oder zur Initialisierung) über die hierfür benötigte elektrische Energie verfügen. Dies kann z.B. erreicht werden, indem die Sensoren einen Kondensator aufweisen, der, nachdem er über die Auswerteeinheit (bzw. die von der
Auswerteeinheit bereitgestellte Energie) geladen wurde, dem jeweiligen Sensor die nötige Energie zum Senden von Daten bereitstellt.
Somit ist es möglich, dass zwischen den Sensoren 302 bis 307 und der
Auswerteeinheit 101 eine bidirektionale Kommunikation erfolgt. So kann die
Auswerteeinheit 101 nach erfolgter Initialisierung der Sensoren 302 bis 307 die Temperatur jedes Sensors abfragen und zur weiteren Verarbeitung an die
Gerätesteuerung 102 weiterleiten. Dort kann das Gargerät auch basierend auf den erhaltenen Daten angesteuert werden und/oder es kann einem Benutzer eine
Information bereitgestellt werden betreffend z.B. die Temperatur(en) in dem Gargut 106 oder - basierend auf den Temperaturen bzw. Temperaturveränderungen entlang des Messfühlers 105 - eine noch benötigte Garzeit für das Gargut 106.
Die Kommunikation zwischen der Auswerteeinheit 101 und den Sensoren 302 bis 307, insbesondere die Initialisierung der Sensoren 302 bis 307, kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Nachfolgend wird beispielhaft eine Möglichkeit unter Verwendung eines seriellen digitalen Protokolls beschrieben.
Die Auswerteeinheit 101 versorgt (bzw. lädt) die einzelnen Sensoren mit einer vorgegebenen Spannung, z.B. 3,3V. Eine Kommunikation erfolgt über die zweiadrige Anschlussleitung zu den Sensoren, die in diesem Fall als Datenbus zwischen den Sensoren 302 und 307 und der Auswerteeinheit 101 dient. Beispielsweise kann eine logische "0" dadurch angezeigt werden, dass die Spannung von 3,3V für kurze Zeit auf "0" gelegt wird und eine logische "1" kann dadurch angezeigt werden, dass die
Spannung von 3,3V für längere Zeit auf "0" gelegt wird. So kann die Auswerteeinheit 101 binäre Signale über den zweiadrigen Bus an die Sensoren 302 bis 307 übermitteln und die Sensoren 302 bis 307 können binäre Signale an die Auswerteeinheit 101 übertragen.
Beispielsweise haben die Sensoren einen Identifikationscode bzw. eine Seriennummer mit einer Länge von 48bit, d.h. es gibt 248 unterscheidbare Sensoren. Montiert man beispielsweise 15 Sensoren in dem Messfühler, so besteht nur eine geringe
Wahrscheinlichkeit, zwei Sensoren mit der gleichen Seriennummer auszuwählen.
Weiterhin kann jeder Sensor vier (zusätzliche) Anschlüsse aufweisen, anhand derer hardwareseitig eine Montageposition verknüpft ist: Beispielsweise wird der Sensor in der Spitze über alle vier Anschlüsse (dies entspricht einer logischen Hardwareadresse "11 11 ") angesteuert und der Sensor, der dem Griff am nächsten ist wird über keinen der vier Anschlüsse (entsprechend einer logischen Hardwareadresse "0000") angesteuert. Damit sind 24 Hardwareadressen einstellbar, d.h. 16 Sensorpositionen entlang des Messfühlers kodierbar. Fig.4 zeigt schematisch ein Nachrichtenflussdiagramm zwischen einem Sensor 401 und einer Auswerteeinheit 402. Fig.4 zeigt beispielhaft nur den einen Sensor 401 , wobei gemäß der in Fig.3 gezeigten Darstellung mehrere Sensoren 302 bis 307 mit der Anschlussleitung 301 verbunden sein können. Die Anschlussleitung 301 stellt die Kommunikationsverbindung zu den Sensoren 302 bis 307, also auch zu dem in Fig.4 gezeigten Sensor 401 , dar; diese Kommunikationsverbindung kann als ein zweiadriger Bus betrachtet werden. Optional kann über diesen zweiadrigen Bus der Sensor 401 mit elektrischer Energie versorgt werden. Vorzugsweise weist der Sensor 401 einen Energiespeicher (z.B. einen Kondensator) auf, der über den zweiadrigen Bus aufgeladen werden kann. Der Sensor 401 verfügt nach dem Ladevorgang, der verhältnismäßig schnell abgeschlossen ist, über ausreichend elektrische Energie, um selbst Daten über den zweiadrigen Bus an die Auswerteeinheit 402 übertragen zu können.
Beispielhaft weist der in Fig.4 gezeigte Sensor eine Seriennummer "11 " (binär) auf. Diese kurze Seriennummer dient vor allem der beispielhaften Darstellung der
Kommunikation zwischen dem Sensor 401 und der Auswerteeinheit 402; in tatsächlichen Szenarien werden vorzugsweise längere Seriennummern, z.B. von 48Bit eingesetzt.
Nach der Inbetriebnahme des Messfühlers kennt die Auswerteeinheit 402 nicht die in ihr verbauten Sensoren; auch weiß die Auswerteeinheit nicht, an welcher Position des Fühlerrohrs die Sensoren verbaut sind.
Zunächst sendet die Auswerteeinheit 402 eine Anfrage 403 über den zweiadrigen Bus an alle Sensoren (Broadcast-Nachricht) und fordert die angeschlossenen Sensoren (auch den Sensor 401) auf, ihre Seriennummern an die Auswerteeinheit zu übertragen. Dies erfolgt bitweise, d.h. die Sensoren übertragen das erste Bit der Seriennummer. Ist das erste Bit der Seriennummer logisch "0", überträgt der Sensor einen 0-lmpuls kurzer Dauer und bei einer logischen "1" überträgt der Sensor einen 0-lmpuls langer Dauer. Die Auswerteeinheit 402 empfängt also bei mehreren angeschlossenen
Sensoren, von denen zumindest einer eine Seriennummer aufweist, der mit logisch "1" beginnt, eine binäre "1" - die weiteren von anderen Sensoren womöglich gesendeten "0"-Signale werden durch das mindestens eine "1 "-Signal überdeckt und sind für die Auswerteeinheit 402 nicht sichtbar bzw. erkennbar. Konkret bedeutet das im Beispiel von Fig.4, dass (auch) der Sensor 401 in einer Nachricht 404 das erste Bit gleich "1" an die Auswerteeinheit übermittelt.
Da die Auswerteeinheit 402 in diesem Beispiel ein "1 "-Signal erhalten hat, sendet die Auswerteeinheit 402 eine Nachricht 405 an die Sensoren, dass alle Sensoren, deren erstes Bit der Seriennummer gleich "0" ist, nicht mit der Übertragung der
Seriennummer fortfahren sollen. Daraufhin senden nur diejenigen Sensoren das zweite Bit der Seriennummer, deren erstes Bit der Seriennummer "1 " ist. Im vorliegenden Fall sendet also der Sensor 401 in einer Nachricht 406 sein zweites Bit der Seriennummer, also eine logische "1".
In dem Beispiel wird angenommen, dass die Seriennummer eine Läge von zwei Bit aufweist und dass alle angeschlossenen Sensoren eine unterschiedliche
Seriennummer aufweisen. Die Auswerteeinheit 402 weiß nach Erhalt der Nachricht 406 (sie sieht nur das "1 "-Signal, ein ggf. auch gesendetes "0"-Signal ist für die
Auswerteeinheit nicht erkennbar), dass die Seriennummer "1 1" von einem Sensor (nämlich dem beispielhaft gezeigten Sensor 401) genutzt wird. Die Initialisierung bzw. Erkennung weiterer Sensoren verläuft nach dem obigen Prinzip, indem die Auswerteeinheit 402 gezielt die Sensoren anweist, dass nur diejenigen Sensoren antworten sollen, deren (nächstes) Bit nicht "0" oder nicht "1" ist. So kann die Auswerteinheit 402 den binären Adressraum abfragen und der Reihe nach ermitteln, welche Adressen von Sensoren des Messfühlers belegt sind.
Die Auswerteeinheit 402 speichert die Adressen der erkannten Sensoren und kann in einem Frage-Antwort-Protokoll nun diese Sensoren gezielt ansprechen. Damit ist auch sichergestellt, dass immer nur einer der Sensoren antwortet. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 402 eine Nachricht 407 (Anfrage) an den erkannten Sensor 401 schicken, in der nach der Hardwareadresse des Sensors 401 gefragt wird. Der Sensor 401 übermittelt daraufhin seine Hardwareadresse in einer (Antwort-) Nachricht 408 an die Auswerteeinheit 402. Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, deutet die Hardwareadresse an, wo der Sensor 401 entlang des Fühlerrohrs platziert ist. Die Hardwareadresse ergibt sich aus der Verdrahtung der Anschlüsse des Sensors 401 , die von dem Sensor 401 erkannt wird und an die Auswerteeinheit 402 übermittelt werden kann. Die Auswerteeinheit 402 weiß, welche Hardwareadresse welcher Position entspricht und kann demnach die Daten an die Gerätesteuerung weiterleiten.
Weiterhin ist es möglich, dass mit einer Anfrage eine physikalische Größe von dem Sensor 401 abgefragt wird und der Sensor 401 entsprechend einen Wert dieser Größe an die Auswerteeinheit 402 liefert. Dies entspricht dem Nachrichtenschema
vergleichbar mit der Anfrage 407 und der zugehörigen Antwort 408.
Beispielsweise kann der Sensor 401 ein Temperatursensor sein, der eine aktuelle Temperatur liefert. Auch kann es sich bei dem Sensor um einen Feuchtigkeits- oder um einen Helligkeitssensor handeln, wobei dann entsprechend eine Feuchtigkeits- oder eine Helligkeitsinformation an die Auswerteeinheit 402 geliefert wird.
Die hier vorgestellte Lösung hat den Vorteil, dass mehrere Temperaturwerte eines Garguts anhand der mehreren Sensoren erfasst werden kann, ohne dass hierfür eine komplizierte Verkabelung der Sensoren oder aber komplexe Steckverbinder für eine Vielzahl von Sensoren benötigt würden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, flexibel die Anzahl der Messstellen zu verändern. Beispielsweise kann ohne großen Aufwand die Zahl der Messstellen zwischen 1 und 15 variieren. Bezugszeichenliste:
101 Auswerteeinheit
102 Gerätesteuerung
103 Garraum (eines Gargeräts)
104 Anschlussbuchse
105 Messfühler
106 Gargut (Speise) 201 Leiterplatte
202 Fühlerrohr
203 Griff
204 Stecker 301 Anschlussleitung (zweiadrig)
302 Sensor
303 Sensor
304 Sensor
305 Sensor
306 Sensor
307 Sensor
401 Sensor
402 Auswerteeinheit
403 bis 408 Nachrichten zwischen Sensor und Auswerteeinheit

Claims

Patentansprüche
Anordnung zur Datenerfassung in einem Gargerät
- mit einem Messfühler (105) umfassend mindestens einen Sensor (302-307;
401),
- mit einer Auswerteeinheit (101 , 402), die über eine zweiadrige Leitung (301) mit dem mindestens einen Sensor (302-307; 401) verbunden ist,
- wobei die Auswerteeinheit (101 , 402) derart eingerichtet ist, dass
mindestens ein Messwert oder Zustand des mindestens einen Sensors (302-307; 401) abfragbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1 , bei der der Sensor (302-307; 401) ein aktiver Sensor ist und insbesondere einen Energiespeicher aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sensor eine Identifikationsnummer aufweist.
Anordnung nach Anspruch 3, bei der der Messfühler eine Vielzahl von
Sensoren aufweist, deren jeder eine eigene Hardwareadresse aufweist, die abhängig von der Position des Sensors auf dem Messfühler ist.
Anordnung nach Anspruch 4, bei der zwischen dem mindestens einen Sensor und der Auswerteeinheit eine Initialisierung durchführbar ist, anhand derer die Auswerteeinheit die Identifikationsnummern des mindestens einen Sensors und anhand der Hardwareadresse die Position des Sensors auf dem Messfühler bestimmt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Messfühler mindestens zwei Sensoren (302-307; 401) aufweist, die parallel geschaltet sind und beide mit der zweiadrigen Leitung des Sensors verbunden sind.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der über die
zweiadrige Leitung eine Datenkommunikation mit dem mindestens einen Sensor durchführbar ist.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der über die zweiadrige Leitung der mindestens eine Sensor mit elektrischer Energie versorgbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sensor einer der folgenden Sensoren ist:
- ein Temperatursensor,
- ein Helligkeitssensor,
- ein Feuchtigkeitssensor,
- ein Drucksensor.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die
Auswerteeinheit derart eingerichtet ist, dass der mindestens eine Messwert oder Zustand des mindestens einen Sensors einer Steuereinheit eines Gargeräts bereitgestellt wird.
Gargerät mit einer Auswerteeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zur Datenerfassung in einem Gargerät,
- wobei mindestens ein Sensor eines Messfühlers über eine zweiadrige Leitung mit einer Auswerteeinheit verbunden ist,
- bei dem von der Auswerteeinheit mindestens ein Messwert oder Zustand des mindestens einen Sensors abgefragt wird,
- bei dem der abgefragte mindestens eine Messwert oder Zustand von dem mindestens einen Sensor an die Auswerteeinheit übertragen wird.
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