EP2989855B1 - Method for controlling a cooking process - Google Patents

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EP2989855B1
EP2989855B1 EP14719295.9A EP14719295A EP2989855B1 EP 2989855 B1 EP2989855 B1 EP 2989855B1 EP 14719295 A EP14719295 A EP 14719295A EP 2989855 B1 EP2989855 B1 EP 2989855B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cookware
cooking
temperature
resonant circuit
item
Prior art date
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Active
Application number
EP14719295.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP2989855A1 (en
Inventor
Holger Henke
Tobias FLÄMIG-VETTER
Philipp Ochtendung
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.)
Cuciniale GmbH
Original Assignee
Cuciniale GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2989855A1 publication Critical patent/EP2989855A1/en
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Publication of EP2989855B1 publication Critical patent/EP2989855B1/en
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/06Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/07Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a cooking process with a cookware with inductive properties on a cooking surface, wherein a coil is arranged as part of an LC resonant circuit in the cooking area and the natural frequency of the LC resonant circuit is measured repeatedly or continuously.
  • the invention also relates to a cooking appliance for implementing such a method.
  • the invention describes a method with which the energy supply for different cookware (such as saucepans and frying pans) depending on their electromagnetic and thermal properties and taking into account the properties of food to be cooked and their cooking progress is regulated.
  • cookware such as saucepans and frying pans
  • the WO 2012/092683 A2 discloses a method in which the resonant frequency of a resonant circuit is used to determine the temperature of an object to be heated.
  • the WO 2012/149997 A1 discloses a method for determining the penetration angle of a core temperature sensor. From the DE 197 14 701 A1 a controlled inductive heating system is known, in which the recording power of a vessel to be heated at high frequency is determined and compared with a target value to cancel the heating operation in case of improper loading of the induction coil.
  • a disadvantage of the known method is that under real conditions with different types of cookware that are commonly used, a reproducible and sufficiently accurate determination of the temperature of the surface of the cookware is not possible.
  • the object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art.
  • a method for controlling a cooking process is to be provided in which a determination of the surface temperature of the cookware or its contents is possible even under different external conditions and at any time during a cooking process and when using different types and designs of cookware, so that the cooking process can also be controlled and regulated without a direct measurement of the temperature.
  • the method is intended to enable the use of the measurable parameters accessible via the oscillating circuit of inductive cooktops for determining the temperature, even in highly divergent cooking utensils and framework conditions.
  • the frequency of the LC resonant circuit is preferably measured according to the invention, the measurement is mathematically processed with the previously determined parameter function or vector function, and the result is used to control or regulate the cooking process.
  • the measurement of the frequency of the LC resonant circuit, the computational processing and the control or regulation of the cooking process is carried out continuously or repeatedly in discrete time steps.
  • a cooking process describes a sequence of desired outputs and resulting target temperatures of the cookware or of the cooking or cooking medium in the cookware with associated cooking times and / or desired temperature ramps or setpoint temperature curves and a time limit.
  • the at least two desired powers, with which the cooking area are heated alternately, are preferably set immediately following one another. Switching off the hobs, or a target power of zero or another target power or a certain target power "ramp" must not be set between the default settings.
  • Any non-metallic hotplate or stove plate is suitable for implementing inventive method.
  • Metallic hotplates are at least inappropriate if they shield the magnetic field of the coil of the LC resonant circuit in the direction of the cookware.
  • Induction hotplates or induction cooking zones are particularly well suited for the implementation of inventive methods.
  • an induction cooking zone is used as the cooking point and that the induction coil of the induction cooking zone or a separate coil is used as the coil.
  • this structure is particularly simple and inexpensive to implement.
  • At least a first target power of 50% to 100% of the rated power of the hotplate is selected and at least a second target power up to 25% of the rated power of the hotplate, preferably up to 15% of the rated power Cooker is selected.
  • the first target power and the second target power are then in the context of the present invention, the two aforementioned target powers according to the invention, or two of the aforementioned at least two different desired powers with which the hotplate is heated alternately. This also applies in the following whenever whenever two target services are mentioned.
  • the temperature sensor is preferably detachable from the cookware and is removed from the cookware after process step B) or placed in a food to be cooked. It can also be according to the invention an indication to the user of the cooking appliance, which prompts the user to remove the temperature sensor or to place in the food.
  • the control can be done after calibration by measuring the frequency of the LC resonant circuit. Accordingly, the temperature sensor can advantageously be used for other measurements that are used to control the cooking process.
  • the first target power is selected to be at least three times as high as the second target power, wherein preferably the first target power is maintained between 30 and 120 seconds and the second target power is maintained between 15 and 60 seconds.
  • the time profile of the temperature of the surface of the cookware measured with the temperature sensor is used.
  • each determined parameter function or vector function is assigned to a cookware or a cookware class and the cooking process is performed depending on the parameter function or vector function and is preferably stored together with an identifier for the cookware or the cookware class in an electronic memory.
  • the cookware Since the cookware has a significant influence on the vector function or the parameter function, it is particularly useful according to the invention and advantageous to associate the calibrations with certain cookware and store it for future cooking process controls.
  • step B) the cookware is heated to a first desired temperature, for which purpose the temperature sensor and / or the frequency of the LC resonant circuit and / or the parameter or vector function for determining the actual temperature of the Cookware is used.
  • Each value of these values ultimately corresponds to an energy input at a particular time, which should be kept constant over a certain time depending on the cooking progress.
  • the process is continuously improved by continuous use.
  • the data collected in this way can improve the quality of the measurement, even across cooking appliances, by transferring the data from one cooking appliance to other cooking appliances.
  • the temperature sensor is removed after reaching the desired temperature from the cookware or placed in a food or an indication to the user of the cooking appliance, the user to remove the temperature sensor or to place the temperature sensor in the food prompts.
  • the temperature sensor can thus be used, for example, as a core temperature sensor, in order to achieve an improvement of the cooking process control.
  • a 2-point control or a multi-point control is used, wherein the at least two desired powers in step A) as power levels for the 2 Point control or multi-point control used and the temperature is determined several times by calculating with the parameter function or the vector function of the measured frequency of the LC resonant circuit.
  • a 2-point control provides a simple and thus efficient method to implement inventive method.
  • the evaluation of the frequency of the LC resonant circuit can for example take place in that an above or below a fixed tolerance must be made to determine one of the states and then to control the cooking process.
  • a food or a cooking medium changes the thermal load in the cookware, so that the change in the parameter function or the vector function is a measure of the thermal load and thus for the amount and temperature of the filled cooking or Garmediums.
  • an indirect determination of the amount or the starting temperature of the food and this can be used for the corresponding readjustment of the energy supply.
  • the cooking process is controlled by adjusting the power of the cooking area as a function of Garvor suits, a target time and / or the desired result, wherein for determining the temperature of the cookware, the frequency of the LC resonant circuit is used to calculate the temperature using the parameter function or the vector function.
  • the energy input into the food can be selectively controlled depending on the cooking progress and desired result. It can also be provided to "freeze" the cooking progress with the aid of the temperature sensor below the Gariss to achieve a target time as accurately as possible, that is, to achieve the desired cooking result to the desired target time.
  • the method with the method steps A) and B) is used for calibrating the cookware, wherein the parameter function or the vector function is stored, and when placing a cookware on the cooking surface with the method steps A) and B) a known cookware on the basis of the parameter function or vector function is detected and the previously stored parameter function or vector function for guiding the cooking process in the evaluation of the frequency of the LC resonant circuit in step C) is used.
  • a cooking appliance having at least one cooking zone, in particular at least one induction cooking zone, a temperature sensor, a power controller, an LC resonant circuit comprising a coil which is arranged in, around or in the region of the cooking area and a controller which is connected to the temperature sensor and a means for measuring the frequency of the LC resonant circuit and which is programmed to implement a method according to one of the preceding claims, wherein the controller has access to a memory for storing the computationally determined parameter function or vector function.
  • the cooking appliance has a temperature sensor which is wirelessly connected to the controller and in the top of the temperature sensor for measuring the surface temperature of a cookware is arranged.
  • the invention is based on the surprising findings that it is possible by a change or a sweep of the power or the target power of the cooking area, a function (vector function or parameter function) between the surface temperature of the cookware and the frequency of an LC resonant circuit whose inductance by the temperature-dependent magnetic permeability of the cookware is changed, the determined function can be used in the later course of the same cooking process or a time-separate cooking process, the cooking process due to the function, which is a measure of the surface temperature of the cookware or the cookware, reliable respectively.
  • a cooking appliance with at least one cooking zone (at least one cooking zone) is used, which has a heating device, ideally via an induction heater.
  • the cooking device has at least one separate measuring circuit (LC resonant circuit) with coupled evaluation electronics, which measures the temperature-dependent permeability of the cookware. It is advantageous for this purpose to continuously measure the change in the oscillation period due to the change in the impedance and the resistance in the measuring circuit.
  • the transmitter provides a continuous temperature signal T pwm , which is dependent on the set target power P s of the cooking, the actually absorbed by the cookware power P act , the ambient temperature T u , the output temperature of the cookware T pot and the structure and the material composition of the cookware ,
  • the temperature is measured by the use of a preferably wireless temperature sensor, which measures the temperature at the surface of the cookware T pot during heating without food to be cooked . Later, this temperature sensor can also be used in the food to be cooked (for example, stabbed) to determine other parameters of the food and the cooking progress and track.
  • a preferably wireless temperature sensor which measures the temperature at the surface of the cookware T pot during heating without food to be cooked . Later, this temperature sensor can also be used in the food to be cooked (for example, stabbed) to determine other parameters of the food and the cooking progress and track.
  • the temperature sensor it is advantageous if a suitable temperature sensor is placed directly in the top of the temperature sensor.
  • Heating of the cookware with alternating heating and cooling phases (with alternating different nominal outputs of the cooking area), wherein for each Phase one or more target performances P s (ideally 2 or 3) are defined and the respective duration is either firmly defined or variably regulated.
  • target performances P s ideally 2 or 3
  • the respective duration is either firmly defined or variably regulated.
  • nominal outputs between 50% and 100% of the nominal capacity of the respective cooking zone and for the cooling phase between 0 and 15% are particularly useful.
  • the respective time is fixed.
  • times between 30 to 120 seconds for the heating phase and 15 to 60 seconds for the cooling phase are particularly advantageous.
  • the temperature signal T pwm is measured periodically (ie repeated at equal intervals) at a fixed sampling rate of at least 1 Hz, preferably of 2 Hz.
  • the parameters or the vectors are preferably determined linearly independently of each other. However, it is also possible to determine or use the parameters or the vectors as a function of each other.
  • the cookware is heated to the respective target temperature. This can be done either with the temperature sensor or even without the temperature sensor by means of the vector function or parameter function or else by means of already stored characteristics.
  • T pot the then valid value for T pwm (T pot ) is stored and subsequently used as a controlled variable.
  • T pot (t) can be described as an unambiguous function of T pwm (t) and thus ensures good regulation of the surface temperature T pot of the cookware.
  • Adding a thermal load such as loading food or adding a cooking medium (such as water, oil, or fat) to the cookware, lowers the temperature of the cookware and changes the measured permeability of the cookware. It applies, the more food or cooking medium is inserted or the colder the food or the cooking medium, the more the temperature drops. Accordingly, the temperature signal changes.
  • the surface temperature T pot of the cookware can be raised to the original level and kept at this level for a time which is optimal for the respective food.
  • the temperature vector or the parameters can also be used to detect whether the user has added further ingredients, for example, according to a recipe or when prompted by the operating unit.
  • Another useful application of the method according to the invention is to control the energy supply as a function of the properties of the food.
  • a multipoint core temperature probe is used.
  • the energy supply can be regulated taking into account the individual characteristics of the cookware. This allows particularly optimal cooking results.
  • An extension of this application is to speed up or retard the cooking process to achieve a previously entered finish time. It is not a pure keeping warm at the end of a cooking process, as this is known to lead to a reduction in food quality.
  • Another useful application is the detection of overcooking of the cooking medium or burning of the food.
  • the temperature signal rises above the level of a reasonable tolerance for the calculated Characteristic curve or the calculated vector field.
  • this can be detected automatically and the target power of the hotplate can be reduced accordingly.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cooking appliance according to the invention, which is suitable for implementing a method according to the invention and based on which a method according to the invention is explained.
  • a cooking appliance 1 with at least one cooking station 2 or cooking zone 2 is used which can be heated via a heating device, ideally via an induction heating device.
  • the power supply for each hob 2 is controlled individually by a built-in microcontroller.
  • a coil 3 or induction coil 3 is embedded, which is mounted separately from the induction heating coil of the cooking zone 2.
  • the coils 3 are parts of separate LC resonant circuits 4 comprising the coil 3 for each cooking station 2 with coupled evaluation electronics 5, which measures the temperature-dependent permeability of the cookware (not shown).
  • the LC resonant circuits 4 have in addition to the coil 3 and a capacitance in the form of a capacitor which is electrically connected to the coil 3 and in FIG. 1 is shown schematically.
  • the transmitter 5 is connected to a frequency meter (not shown) for determining the frequency or the natural frequency of the LC resonant circuit 4.
  • the measurement of the permeability can be done in different ways with known methods. Is advantageous thereby continuously measuring the change of the oscillation period due to the change of the impedance and the resistance in the LC oscillation circuit 4.
  • the transmitter 5 provides a continuous or a discrete time intervals updated temperature signal T pwm , depending on the set target power P s , the actual recorded power P act , the output temperature of the coil 3, the output temperature of the cookware and the structure and material composition of the cookware is.
  • the influences of the heating device on the LC resonant circuit 4 or the measurements and measurement results are to be minimized by the use of measures known to the technical expert or the person skilled in the art.
  • the cooking appliance 1 on a control panel 6.
  • a receiver / transmitter 8 for an external operating unit 12 and a receiver 9 for a temperature sensor 14 are connected and controllable.
  • the receiver 9 and the receiver / transmitter 8 can receive data from the temperature sensor 14 or exchange data with the operating unit 12 via radio, infrared, Bluetooth or another wireless communication.
  • the radio waves for wireless data transmission are in FIG. 1 represented by three nested circle segments.
  • the cooking appliance 1 has a bus system.
  • the relevant data on the setpoint power P s , the actually recorded power P act , the temperature signal T pwm and the ambient temperature T u are transmitted via this.
  • the cooking zones 2 can be operated manually on the cooking appliance 1 via a control panel 6 or via an external operating unit 12, such as a smartphone.
  • the temperature is measured by the use of the temperature sensor 14, ideally wireless, which measures the temperature at the surface of the cookware T pot during heating without food to be cooked . Later, this temperature sensor 14 can also be placed in the food, such as in the WO 2012/149997 A1 described in order to determine further parameters of the food and the cooking progress.
  • the temperature sensor 14 it is advantageous, a suitable temperature sensor (not shown) directly in the top of the Temperature sensor 14 to place.
  • the signal is processed in the temperature sensor 14, to then wirelessly transmit it to a corresponding, external evaluation 5.
  • An evaluation can also be installed directly in the temperature sensor 14. It is also conceivable that the external operating unit 12 is integrated directly into the housing of the temperature sensor 14.
  • FIG. 2 shows a diagram in which the target power P s (solid line) and the currently recorded power P act (dashed line) (as a percentage value relative to the maximum power) over the time t (in seconds) is shown during a method according to the invention
  • FIG. 3 a diagram of the resulting temperature signal T pwm (t) (solid line) for a pan as a cookware and the regulated cooking pot temperature T pot (t) (in ° C) over the time t (in seconds).
  • the first heating cycle as described lasts 50 seconds, with the heating phase 30 seconds and the cooling phase 20 seconds. Then, with the help of the determined parameter or vector function or the temperature sensor, the temperature is raised to 110 ° C. in this example. This takes 30 seconds.
  • This surface temperature T pot is then kept constant for a certain duration by means of the described control of the determined T pwm value. It is easy to see how the T pwm value in this example correlates with the cookware temperature T pot . Therefore, the resulting from the frequency of the LC resonant circuit temperature signal T pwm can be used to determine the temperature of the cookware or be used directly to control the cooking process.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Garprozesses mit einem Kochgeschirr mit induktiven Eigenschaften auf einer Kochstelle, wobei eine Spule als Teil eines LC-Schwingkreises im Bereich der Kochstelle angeordnet ist und die Eigenfrequenz des LC-Schwingkreises wiederholt oder kontinuierlich gemessen wird. Die Erfindung betrifft auch ein Gargerät zum Umsetzen eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for controlling a cooking process with a cookware with inductive properties on a cooking surface, wherein a coil is arranged as part of an LC resonant circuit in the cooking area and the natural frequency of the LC resonant circuit is measured repeatedly or continuously. The invention also relates to a cooking appliance for implementing such a method.

Die Erfindung beschreibt dabei ein Verfahren mit dem die Energiezufuhr für unterschiedliche Kochgeschirre (wie Kochtöpfe und Bratpfannen) in Abhängigkeit ihrer elektromagnetischen und thermischen Eigenschaften und unter Berücksichtigung der Eigenschaften von zu garenden Lebensmitteln und ihres Garfortschritts geregelt wird.The invention describes a method with which the energy supply for different cookware (such as saucepans and frying pans) depending on their electromagnetic and thermal properties and taking into account the properties of food to be cooked and their cooking progress is regulated.

Automatisches Kochen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Alle bisherigen Verfahren mit einer überwiegend 3-dimensionalen beziehungsweise allseitigen Energiezufuhr in das Lebensmittel, wie zum Beispiel in einem Backofen, oder mit einer überwiegend 2-dimensionalen beziehungsweise einseitigen Energiezufuhr in das Lebensmittel, wie zum Beispiel in Töpfen, Grills oder Pfannen, gehen dabei von einer fest definierten Umgebung aus. Bei Kochmulden im Haushaltsgebrauch werden jedoch ganz unterschiedliche Kochgeschirrgegenstände (zum Beispiel Töpfe oder Pfannen) eingesetzt.Automatic cooking is becoming increasingly important. All previous methods with a predominantly 3-dimensional or all-side energy supply to the food, such as in an oven, or with a predominantly 2-dimensional or one-sided energy supply to the food, such as in pots, grills or pans, go from it a well-defined environment. However, cooking hobs in household use use very different types of cookware (for example, pots or pans).

Beim Anlegen einer fest definierten Heizenergie an einen solchen Gegenstand für eine fest vorgegebene Zeit zeigt dieser Gegenstand je nach Aufbau sowohl während des Aufheizens als auch während des Garens ein sehr unterschiedliches Verhalten. Normalerweise ist dieser Gegenstand im Haushalt nicht mit einer Temperaturmesseinrichtung ausgestattet. Während des Kochens ist es darüber hinaus nicht sinnvoll, eine externe Temperaturmessvorrichtung im Kochgeschirr vorzusehen, so wie in der Patentanmeldung EP 1 037 508 A1 beschrieben.When applying a fixed heating energy to such an object for a fixed predetermined time shows this object depending on the structure both during heating and during cooking a very different behavior. Normally, this item is not equipped with a temperature measuring device in the household. Moreover, during cooking, it does not make sense to provide an external temperature measuring device in the cookware, as in the patent application EP 1 037 508 A1 described.

Daher wurden verschiedene Verfahren entwickelt, die Temperatur von Kochgeschirr mit induktiven Eigenschaften zu messen und zu regeln. So ist in der US 3,742,178 ein Verfahren beschrieben, bei dem mittels eines Messschwingkreises die Temperaturabhängigkeit der Permeabilität des Kochgeschirres gemessen wird. Das damit gewonnene Temperatursignal ist jedoch eine nichtlineare, nicht eindeutige und nicht reproduzierbare Funktion. Nachteilig daran ist, dass diese Verfahren nur mit speziellem Kochgeschirr funktionieren.Therefore, various methods have been developed to measure and control the temperature of cookware with inductive properties. So is in the US 3,742,178 describes a method in which the temperature dependence of the permeability of the cookware is measured by means of a resonant circuit. However, the temperature signal thus obtained is a non-linear, ambiguous and non-reproducible function. The disadvantage of this is that these methods only work with special cookware.

Diese Nachteile sollen mit der US 3,781,506 gelöst werden, in dem durch einen sehr aufwendigen Messschwingkreis erreicht wird, dass sich das Temperatursignal im Wesentlichen linear mit der Oberflächentemperatur verändert. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass es immer nur für eine Materialgruppe (hier nur für emaillierte Stahlkochgeschirre) funktioniert und die Bandbreite der heute gebräuchlichsten Kochgeschirre niemals abdecken kann. Zudem wird das Temperatursignal unter normierten Bedingungen gewonnen. Nachteilig daran ist also ferner, dass diese Verfahren dann nur mit speziellem Kochgeschirr und unter immer gleichen Bedingungen funktioniert, die im reellen oft hektischen Küchenalltag nur schwer zu verwirklichen sind.These disadvantages are intended with the US 3,781,506 be achieved in which is achieved by a very complex resonant circuit that the temperature signal changes substantially linearly with the surface temperature. The disadvantage of this method is that it always works only for one group of materials (here only for enamelled steel cooking utensils) and can never cover the bandwidth of today's most common cookware. In addition, the temperature signal is obtained under normalized conditions. The disadvantage of this is so further that this method then works only with special cookware and under always the same conditions that are difficult to realize in real often hectic everyday kitchen life.

Dieser Nachteil soll mit der EP 2 094 059 A2 durch die Kalibrierung der Kochgeschirre unter Zuhilfenahme von im Kochfeld angebrachten Temperaturmessstellen ausgeglichen werden. Dabei wird die mit einer zeitlichen Verzögerung gemessene Temperatur in Beziehung zu den elektromagnetischen Eigenschaften des Kochgeschirrs gesetzt. Dieses Verfahren funktioniert nur zum Anfang, wenn Randbedingungen wohl definiert sind und eingehalten werden.This disadvantage should be with the EP 2 094 059 A2 be compensated by the calibration of the cookware with the aid of mounted in the hob temperature measuring points. In this case, the temperature measured with a time delay is related to the electromagnetic properties of the cookware. This procedure only works at the beginning when boundary conditions are well defined and adhered to.

Auch mit dem aus der DE 102 62 141 B4 bekannten Verfahren werden nur die Frequenz-Temperatur-Kennlinien bestimmter Kochgeschirre geeicht, die bei bestimmten Leistungen aufgeheizt werden, so dass es bei jeder Abweichung zu einer fehlerhaften Temperaturbestimmung kommt. Die WO 2012/092683 A2 offenbart ein Verfahren, bei dem die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises zur Bestimmung der Temperatur eines aufzuheizenden Gegenstands verwendet wird. Die WO 2012/149997 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung des Einstechwinkels eines Kerntemperatursensors. Aus der DE 197 14 701 A1 ist ein geregeltes induktives Erwärmungssystem bekannt, bei dem die Aufnahmeleistung eines zu erwärmenden Gefäßes bei hoher Frequenz bestimmt und mit einem Sollwert verglichen wird, um bei unzulässiger Belastung der Induktionsspule den Erwärmungsvorgang abzubrechen.Also with the from the DE 102 62 141 B4 known methods are calibrated only the frequency-temperature characteristics of certain cookware, which are heated at certain powers, so that it comes with every deviation to a faulty temperature determination. The WO 2012/092683 A2 discloses a method in which the resonant frequency of a resonant circuit is used to determine the temperature of an object to be heated. The WO 2012/149997 A1 discloses a method for determining the penetration angle of a core temperature sensor. From the DE 197 14 701 A1 a controlled inductive heating system is known, in which the recording power of a vessel to be heated at high frequency is determined and compared with a target value to cancel the heating operation in case of improper loading of the induction coil.

Ebenso wenig sind zur Ermittlung einer reproduzierbaren Temperatur unter diesen Bedingungen die mit der EP 2 330 866 A2 vorgeschlagenen Verfahren geeignet, da die Vielzahl der unterschiedlichen Aufbauten unterschiedlicher Kochgeschirre keine eindeutige Funktion für das Temperatursignal liefern.Nor are the determination of a reproducible temperature under these conditions with the EP 2 330 866 A2 proposed method, since the variety of different structures of different cookware do not provide a clear function for the temperature signal.

Nachteilig an den bekannten Verfahren ist also, dass unter realen Bedingungen mit unterschiedlichen Arten von Kochgeschirr, die üblicherweise eingesetzt werden, eine reproduzierbare und ausreichend genaue Bestimmung der Temperatur der Oberfläche des Kochgeschirrs nicht möglich ist.A disadvantage of the known method is that under real conditions with different types of cookware that are commonly used, a reproducible and sufficiently accurate determination of the temperature of the surface of the cookware is not possible.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Insbesondere soll ein Verfahren zur Regelung eines Garprozesses bereitgestellt werden, bei dem auch unter unterschiedlichen äußeren Bedingungen und zu jeder Zeit während eines Garprozesses und bei Verwendung unterschiedlicher Arten und Ausführungen von Kochgeschirr eine Bestimmung der Oberflächentemperatur des Kochgeschirrs beziehungsweise dessen Inhalts möglich ist, so dass der Garprozess auch ohne eine direkte Messung der Temperatur gesteuert und geregelt werden kann. Das Verfahren soll eine Verwendung der über den Schwingkreis induktiver Kochfelder zugänglichen messbaren Parameter zur Bestimmung der Temperatur auch bei stark voneinander abweichenden Kochgeschirren und Rahmenbedingungen ermöglichen.The object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art. In particular, a method for controlling a cooking process is to be provided in which a determination of the surface temperature of the cookware or its contents is possible even under different external conditions and at any time during a cooking process and when using different types and designs of cookware, so that the cooking process can also be controlled and regulated without a direct measurement of the temperature. The method is intended to enable the use of the measurable parameters accessible via the oscillating circuit of inductive cooktops for determining the temperature, even in highly divergent cooking utensils and framework conditions.

Die Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch ein Verfahren zur Regelung eines Garprozesses mit einem Kochgeschirr mit induktiven Eigenschaften auf einer Kochstelle, wobei eine Spule als Teil eines LC-Schwingkreises im Bereich der Kochstelle angeordnet ist und die Eigenfrequenz des LC-Schwingkreises wiederholt oder kontinuierlich gemessen wird, aufweisend die Verfahrensschritte

  1. A) Alternierendes Aufheizen der Kochstelle mit wenigstens zwei unterschiedlichen Sollleistungen, wobei eine erste Sollleistung länger gehalten wird als eine zweite Sollleistung, wobei die erste Sollleistung höher als die zweite Sollleistung gewählt wird, wobei währenddessen die Temperatur am Boden des Kochgeschirrs mit einem Temperatursensor und die Frequenz des LC-Schwingkreises wiederholt oder kontinuierlich gemessen wird;
  2. B) Bestimmen einer Parameterfunktion oder Vektorfunktion zur Bestimmung und/oder Regelung der Temperatur eines Gegenstands aus dem gemessenen zeitlichen Temperaturverlauf des Temperatursensors und aus der Frequenz des LC-Schwingkreises in Abhängigkeit von der Zeit und in Abhängigkeit von den wenigstens zwei Sollleistungen; und
  3. C) Führen des Garprozesses in Abhängigkeit von der in Verfahrensschritt B) bestimmten Parameterfunktion oder Vektorfunktion und der Frequenz des LC-Schwingkreises und/oder der zeitlichen Änderung der Frequenz des LC-Schwingkreises.
The objects of the invention are achieved by a method for controlling a cooking process with a cookware with inductive properties on a cooking surface, wherein a coil is arranged as part of an LC resonant circuit in the cooking area and the natural frequency of the LC resonant circuit is measured repeatedly or continuously comprising the method steps
  1. A) Alternating heating of the cooking area with at least two different target powers, wherein a first target power is kept longer than a second target power, wherein the first target power is higher than the second target power is selected, while the temperature at the bottom of the cookware with a temperature sensor and the frequency the LC resonant circuit is measured repeatedly or continuously;
  2. B) determining a parameter function or vector function for determining and / or regulating the temperature of an object from the measured temporal temperature profile of the temperature sensor and from the frequency of the LC resonant circuit as a function of time and in dependence on the at least two desired powers; and
  3. C) guiding the cooking process as a function of the parameter function or vector function determined in method step B) and the frequency of the LC resonant circuit and / or the temporal change of the frequency of the LC resonant circuit.

Unter einem Führen des Garprozesses ist erfindungsgemäß das Steuern oder Regeln des Garprozesses zu verstehen. Dabei wird erfindungsgemäß bevorzugt die Frequenz des LC-Schwingkreises gemessen, die Messung mit der zuvor ermittelten Parameterfunktion oder Vektorfunktion rechnerisch verarbeitet und das Ergebnis zur Steuerung oder Regelung des Garprozesses verwendet. Besonders bevorzugt erfolgt die Messung der Frequenz des LC-Schwingkreises, die rechnerische Verarbeitung und die Steuerung oder Regelung des Garprozesses kontinuierlich beziehungsweise wiederholt in diskreten Zeitschritten.Under a guiding of the cooking process according to the invention is the controlling or regulating the cooking process to understand. In this case, the frequency of the LC resonant circuit is preferably measured according to the invention, the measurement is mathematically processed with the previously determined parameter function or vector function, and the result is used to control or regulate the cooking process. Particularly preferably, the measurement of the frequency of the LC resonant circuit, the computational processing and the control or regulation of the cooking process is carried out continuously or repeatedly in discrete time steps.

Ein Garprozess beschreibt eine Abfolge von Soll-Leistungen und daraus resultierenden Soll-Temperaturen des Kochgeschirrs beziehungsweise des Garguts oder Garmediums im Kochgeschirr mit zugehörigen Garzeiten und/oder von Soll-Temperaturrampen beziehungsweise Soll-Temperaturverläufen sowie ein zeitliches Ende. Die zumindest zwei Sollleistungen, mit denen die Kochstelle alternierend aufgeheizt werden, werden bevorzugt unmittelbar aufeinander folgend eingestellt. Ein Ausschalten der Kochstellen, beziehungsweise eine Sollleistung von Null oder eine andere Sollleistung oder eine bestimmte Sollleistungs-"Rampe" muss zwischen den Solleistungen nicht eingestellt werden.A cooking process describes a sequence of desired outputs and resulting target temperatures of the cookware or of the cooking or cooking medium in the cookware with associated cooking times and / or desired temperature ramps or setpoint temperature curves and a time limit. The at least two desired powers, with which the cooking area are heated alternately, are preferably set immediately following one another. Switching off the hobs, or a target power of zero or another target power or a certain target power "ramp" must not be set between the default settings.

Jede nicht metallische Kochstelle beziehungsweise Herdplatte eignet sich zur Umsetzung erfindungsgemäßer Verfahren. Metallische Herdplatten sind zumindest dann ungeeignet, wenn sie das magnetische Feld der Spule des LC-Schwingkreises in Richtung des Kochgeschirrs abschirmen. Induktionsherdplatten oder Induktionskochzonen sind zur Umsetzung erfindungsgemäßer Verfahren besonders gut geeignet.Any non-metallic hotplate or stove plate is suitable for implementing inventive method. Metallic hotplates are at least inappropriate if they shield the magnetic field of the coil of the LC resonant circuit in the direction of the cookware. Induction hotplates or induction cooking zones are particularly well suited for the implementation of inventive methods.

Bei erfindungsgemäßen Verfahren kann bevorzugt vorgesehen sein, dass als Kochstelle eine Induktionskochzone verwendet wird und als Spule die Induktionsspule der Induktionskochzone oder eine separate Spule verwendet wird.In the method according to the invention, it can preferably be provided that an induction cooking zone is used as the cooking point and that the induction coil of the induction cooking zone or a separate coil is used as the coil.

Hierdurch können zusätzliche Bauteile zum Aufbau des LC-Schwingkreises vermieden werden. Daher ist dieser Aufbau besonders einfach und kostengünstig zu realisieren.As a result, additional components for the construction of the LC resonant circuit can be avoided. Therefore, this structure is particularly simple and inexpensive to implement.

Es wird auch vorgeschlagen, dass beim alternierenden Aufheizen der Kochstelle wenigstens eine erste Sollleistung von 50% bis 100% der Nennleistung der Kochstelle gewählt wird und wenigstens eine zweite Sollleistung bis höchstens 25% der Nennleistung der Kochstelle, bevorzugt bis höchstens 15% der Nennleistung der Kochstelle gewählt wird. Die erste Sollleistung und die zweite Sollleistung sind dann im Sinne der vorliegenden Erfindung die beiden zuvor genannten erfindungsgemäßen Sollleistungen, beziehungsweise zwei der zuvor genannten zumindest zwei unterschiedlichen Sollleistungen, mit denen die Kochstelle alternierend aufgeheizt wird. Dies gilt auch im Folgenden, wann immer von zwei Sollleistungen die Rede ist.It is also proposed that when alternately heating the hotplate at least a first target power of 50% to 100% of the rated power of the hotplate is selected and at least a second target power up to 25% of the rated power of the hotplate, preferably up to 15% of the rated power Cooker is selected. The first target power and the second target power are then in the context of the present invention, the two aforementioned target powers according to the invention, or two of the aforementioned at least two different desired powers with which the hotplate is heated alternately. This also applies in the following whenever whenever two target services are mentioned.

Mit diesen beiden unterschiedlichen Sollleistungen werden zwei Referenzpunkte gewählt, die für eine spätere Steuerung aufgrund der unterschiedlichen Zustände bei der Leistungszufuhr besonders gut zur Steuerung des Garprozesses geeignet sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Temperatursensor nach Verfahrensschritt B) nicht mehr zur Messung der Temperatur der Oberfläche des Kochgeschirrs verwendet wird.With these two different target powers two reference points are selected, which are particularly well suited for controlling the cooking process for later control due to the different states in the power supply. Furthermore, it can be provided that the temperature sensor after method step B) is no longer used for measuring the temperature of the surface of the cookware.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist dabei der Temperatursensor vom Kochgeschirr lösbar und wird nach Verfahrensschritt B) aus dem Kochgeschirr entfernt oder in ein Gargut platziert. Es kann erfindungsgemäß auch ein Hinweis an den Benutzer des Gargeräts erfolgen, der den Benutzer zum Entfernen des Temperatursensors oder zum Platzieren im Gargut auffordert.In accordance with the invention, the temperature sensor is preferably detachable from the cookware and is removed from the cookware after process step B) or placed in a food to be cooked. It can also be according to the invention an indication to the user of the cooking appliance, which prompts the user to remove the temperature sensor or to place in the food.

Die Steuerung kann nach dem Kalibrieren durch die Messung der Frequenz des LC-Schwingkreises erfolgen. Der Temperatursensor kann dementsprechend vorteilhaft für andere Messungen verwendet werden, die zur Steuerung des Garprozesses herangezogen werden.The control can be done after calibration by measuring the frequency of the LC resonant circuit. Accordingly, the temperature sensor can advantageously be used for other measurements that are used to control the cooking process.

Mit einer Weiterentwicklung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die erste Sollleistung wenigstens dreimal so hoch wie die zweite Sollleistung gewählt wird, wobei bevorzugt die erste Sollleistung zwischen 30 und 120 Sekunden gehalten wird und die zweite Sollleistung zwischen 15 und 60 Sekunden gehalten wird.With a further development of the invention, it is proposed that the first target power is selected to be at least three times as high as the second target power, wherein preferably the first target power is maintained between 30 and 120 seconds and the second target power is maintained between 15 and 60 seconds.

Durch die großen Unterschiede zwischen den beiden Sollleistungen kann sichergestellt werden, dass die zur Kalibrierung verwendeten Daten eine für die später während des Garprozesses auftretenden unterschiedlichen Temperaturen in einem großen Spektrum mit guter Genauigkeit abgebildet werden können.Due to the large differences between the two target performances, it can be ensured that the data used for the calibration can be mapped with good accuracy for the different temperatures occurring later during the cooking process in a large spectrum.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zur Bestimmung der Parameterfunktion oder Vektorfunktion der zeitliche Verlauf der mit dem Temperatursensor gemessenen Temperatur der Oberfläche des Kochgeschirrs, der zeitliche Verlauf der gemessenen Leistung der Kochstelle, der zeitliche Verlauf der Sollleistung der Kochstelle, der zeitliche Verlauf der Frequenz des LC-Schwingkreises und/oder die erste und/oder die zweite zeitliche Ableitung einer oder mehrerer dieser Größen verwendet wird.Furthermore, it is proposed that for the determination of the parameter function or vector function, the time profile of the temperature of the surface of the cookware measured with the temperature sensor, the time course of the measured power of the cooking area, the time course of the target power of the cooking area, the time course of the frequency of the LC Oscillating circuit and / or the first and / or the second time derivative of one or more of these variables is used.

Auch kann vorgesehen sein, dass zum Führen des Garprozesses in Abhängigkeit von der Frequenz des LC-Schwingkreises der zeitliche Verlauf der gemessenen Leistung der Kochstelle, der zeitliche Verlauf der Sollleistung der Kochstelle, der zeitliche Verlauf der Frequenz des LC-Schwingkreises und/oder die erste und/oder die zweite zeitliche Ableitung einer oder mehrerer dieser Größen verwendet wird.It can also be provided that, for the purpose of guiding the cooking process as a function of the frequency of the LC oscillating circuit, the time profile of the measured power of the cooking point, the time profile of the setpoint power of the cooking point, the time profile of the frequency of the LC resonant circuit and / or the first and / or the second time derivative of one or more of these quantities is used.

Diese Größen eignen sich besonders gut zur Steuerung eines Garprozesses, um das gewünschte Zielergebnis des Garguts und/oder eine gewünschte Endzeit des Garprozesses zu erreichen. Damit sind solche Größen auch zur Definition der Parameterfunktion oder Vektorfunktion besonders gut geeignet.These sizes are particularly well suited for controlling a cooking process in order to achieve the desired target result of the food and / or a desired end time of the cooking process. Thus, such quantities are also particularly well suited to the definition of the parameter function or vector function.

Ferner kann vorgesehen sein, dass jede ermittelte Parameterfunktion oder Vektorfunktion einem Kochgeschirr oder einer Kochgeschirrklasse zugeordnet wird und der Garprozess in Abhängigkeit von der Parameterfunktion oder Vektorfunktion geführt wird und bevorzugt zusammen mit einer Kennung für das Kochgeschirr oder die Kochgeschirrklasse in einem elektronischen Speicher gespeichert wird.Furthermore, it can be provided that each determined parameter function or vector function is assigned to a cookware or a cookware class and the cooking process is performed depending on the parameter function or vector function and is preferably stored together with an identifier for the cookware or the cookware class in an electronic memory.

Da das Kochgeschirr einen maßgeblichen Einfluss auf die Vektorfunktion beziehungsweise die Parameterfunktion hat, ist es erfindungsgemäße besonders sinnvoll und vorteilhaft die Kalibrierungen bestimmten Kochgeschirr zuzuordnen und für zukünftige Garprozesssteuerungen zu speichern.Since the cookware has a significant influence on the vector function or the parameter function, it is particularly useful according to the invention and advantageous to associate the calibrations with certain cookware and store it for future cooking process controls.

Es wird erfindungsgemäß auch vorgeschlagen, dass nach Verfahrensschritt B) das Kochgeschirr auf eine erste Soll-Temperatur aufgeheizt wird, wobei hierzu der Temperatursensor und/oder die Frequenz des LC-Schwingkreises und/oder die Parameter- oder Vektorfunktion zur Bestimmung der Ist-Temperatur des Kochgeschirrs verwendet wird.It is also proposed according to the invention that after step B) the cookware is heated to a first desired temperature, for which purpose the temperature sensor and / or the frequency of the LC resonant circuit and / or the parameter or vector function for determining the actual temperature of the Cookware is used.

Dabei kann vorgesehen sein, dass verschiedene Werte für die Frequenz des LC-Schwingkreises oder einer daraus berechneten oder abgeleiteten Größe gespeichert werden und der gespeicherte Wert oder die Größe als Referenz für nachfolgende Regelungen auf die Frequenz des LC-Schwingkreises verwendet wird.It can be provided that different values for the frequency of the LC resonant circuit or a variable calculated or derived therefrom are stored and the stored value or the size is used as a reference for subsequent control of the frequency of the LC resonant circuit.

Jeder Wert dieser Werte entspricht dabei letztendlich einem Energieeintrag zu einem jeweiligen Zeitpunkt, der über eine gewisse Zeit je nach Garfortschritt konstant gehalten werden soll.Each value of these values ultimately corresponds to an energy input at a particular time, which should be kept constant over a certain time depending on the cooking progress.

Durch diese Methode wird das Verfahren durch fortwährend Anwendung laufend verbessert. Durch die so gesammelten Daten kann die Qualität der Messung auch Gargeräteübergreifend verbessert werden, indem die Daten von einem Gargerät auf andere Gargeräte übertragen werden.Through this method, the process is continuously improved by continuous use. The data collected in this way can improve the quality of the measurement, even across cooking appliances, by transferring the data from one cooking appliance to other cooking appliances.

Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Temperatursensor nach Erreichen der Soll-Temperatur aus dem Kochgeschirr entfernt wird oder in ein Gargut platziert wird oder ein Hinweis an den Benutzer des Gargeräts erfolgt, die den Benutzer zum Entfernen des Temperatursensors oder zum Platzieren des Temperatursensors im Gargut auffordert.Particularly preferably, it can be provided that the temperature sensor is removed after reaching the desired temperature from the cookware or placed in a food or an indication to the user of the cooking appliance, the user to remove the temperature sensor or to place the temperature sensor in the food prompts.

Der Temperatursensor kann so beispielsweise als Kerntemperatursensor weiter verwendet werden, um eine Verbesserung der Garprozesssteuerung zu erreichen.The temperature sensor can thus be used, for example, as a core temperature sensor, in order to achieve an improvement of the cooking process control.

Auch kann vorgesehen sein, dass bei einer Haltephase des Garprozesses, bei der die Temperatur des Kochgeschirrs konstant gehalten werden soll, eine 2-Punkt-Regelung oder eine Mehrpunktregelung verwendet wird, wobei die wenigstens zwei Sollleistungen in Verfahrensschritt A) als Leistungsstufen für die 2-Punkt-Regelung oder Mehrpunktregelung verwendet und die Temperatur mehrfach durch Berechnen mit der Parameterfunktion oder der Vektorfunktion aus der gemessenen Frequenz des LC-Schwingkreises bestimmt wird.It can also be provided that in a holding phase of the cooking process, in which the temperature of the cookware is to be kept constant, a 2-point control or a multi-point control is used, wherein the at least two desired powers in step A) as power levels for the 2 Point control or multi-point control used and the temperature is determined several times by calculating with the parameter function or the vector function of the measured frequency of the LC resonant circuit.

Eine 2-Punkt-Regelung stellt eine einfache und dadurch effiziente Methode bereit erfindungsgemäße Verfahren umzusetzen.A 2-point control provides a simple and thus efficient method to implement inventive method.

Mit einer Weiterentwicklung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass durch Auswertung der Frequenz des LC-Schwingkreises mit der Parameterfunktion oder der Vektorfunktion bestimmt wird, ob ein Gargut oder ein Garmedium während des Garprozesses in das Kochgeschirr eingefüllt wird, ob das Gargut anbrennt, ob das Garmedium überkocht, ob sich die Position des Kochgeschirrs auf der Kochstelle verändert hat und/oder wie das Gargut räumlich im Kochgeschirr angeordnet ist und in Abhängigkeit von dieser Bestimmung der Garprozess gesteuert wird und/oder ein Hinweis an den Anwender des Gargeräts erfolgt.With a further development of the invention it is proposed that it is determined by evaluating the frequency of the LC resonant circuit with the parameter function or the vector function, whether a food or a cooking medium is filled during the cooking process in the cookware, if the food burns, if the cooking medium overcooked whether the position of the cookware has changed on the cooking surface and / or how the food is arranged spatially in the cookware and depending on this determination, the cooking process is controlled and / or an indication to the user of the cooking appliance.

Die Auswertung der Frequenz des LC-Schwingkreises kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Über- oder Unterschreiten einer festen Toleranz erfolgen muss, um einen der genannten Zustände festzustellen und daraufhin den Garprozess zu steuern. Ein Gargut oder ein Garmedium verändert die thermische Last in dem Kochgeschirr, so dass die Veränderung der Parameterfunktion oder der Vektorfunktion ein Maß für die thermische Last ist und damit für die Menge und Temperatur des eingefüllten Garguts beziehungsweise Garmediums. Somit erfolgt eine indirekte Bestimmung der Menge beziehungsweise der Ausgangstemperatur des Garguts und dies kann zur entsprechenden Nachregelung der Energiezufuhr genutzt werden.The evaluation of the frequency of the LC resonant circuit can for example take place in that an above or below a fixed tolerance must be made to determine one of the states and then to control the cooking process. A food or a cooking medium changes the thermal load in the cookware, so that the change in the parameter function or the vector function is a measure of the thermal load and thus for the amount and temperature of the filled cooking or Garmediums. Thus, an indirect determination of the amount or the starting temperature of the food and this can be used for the corresponding readjustment of the energy supply.

Hieraus ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten zur Erkennung von Extremsituationen während des Garvorgangs, die zur Steuerung des Garprozesses oder für Alarmsignale besonders geeignet und für den Anwender hilfreich sind.This results in additional possibilities for the detection of extreme situations during the cooking process, which are particularly suitable for controlling the cooking process or for alarm signals and helpful for the user.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Garprozess durch eine Anpassung der Leistung der Kochstelle in Abhängigkeit vom Garfortschritt, einer Zielzeit und/oder vom Wunschergebnis gezielt gesteuert wird, wobei zur Bestimmung der Temperatur des Kochgeschirrs die Frequenz des LC-Schwingkreises unter Anwendung der Parameterfunktion oder der Vektorfunktion zur Berechnung der Temperatur verwendet wird.According to a preferred embodiment of the invention can also be provided that the cooking process is controlled by adjusting the power of the cooking area as a function of Garvorschritt, a target time and / or the desired result, wherein for determining the temperature of the cookware, the frequency of the LC resonant circuit is used to calculate the temperature using the parameter function or the vector function.

Erfindungsgemäß kann also der Energieeintrag in das Lebensmittel je nach Garfortschritt und Wunschergebnis gezielt gesteuert werden. Dabei kann auch vorgesehen sein, den Garfortschritt unter Zuhilfenahme des Temperaturfühlers unterhalb des Garpunktes "einzufrieren", um eine Zielzeit möglichst genau zu erreichen, das heißt, dass gewünschte Garergebnis zur gewünschten Zielzeit zu erreichen.According to the invention, therefore, the energy input into the food can be selectively controlled depending on the cooking progress and desired result. It can also be provided to "freeze" the cooking progress with the aid of the temperature sensor below the Garpunktes to achieve a target time as accurately as possible, that is, to achieve the desired cooking result to the desired target time.

Mit einer Weiterentwicklung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Verfahren mit den Verfahrensschritten A) und B) zum Kalibrieren des Kochgeschirrs verwendet wird, wobei die Parameterfunktion oder die Vektorfunktion gespeichert wird, und bei einem Aufsetzen eines Kochgeschirrs auf die Kochstelle mit den Verfahrensschritten A) und B) ein bekanntes Kochgeschirr anhand der Parameterfunktion oder Vektorfunktion erkannt wird und die zuvor gespeicherte Parameterfunktion oder Vektorfunktion zum Führen des Garprozesses bei der Auswertung der Frequenz des LC-Schwingkreises in Verfahrensschritt C) verwendet wird.With a further development of the invention it is proposed that the method with the method steps A) and B) is used for calibrating the cookware, wherein the parameter function or the vector function is stored, and when placing a cookware on the cooking surface with the method steps A) and B) a known cookware on the basis of the parameter function or vector function is detected and the previously stored parameter function or vector function for guiding the cooking process in the evaluation of the frequency of the LC resonant circuit in step C) is used.

Durch die automatische Erkennung des Kochgeschirrs können bekannte Kalibrierungen genutzt werden, ohne dass diese vom Nutzer eingegeben werden müssten.Through the automatic detection of the cookware, known calibrations can be used without them having to be entered by the user.

Die Aufgaben der Erfindung werden auch gelöst durch ein Gargerät aufweisend zumindest eine Kochzone, insbesondere zumindest eine Induktionskochzone, einen Temperatursensor, einen Leistungssteller, einen LC-Schwingkreis aufweisend eine Spule, die in, um oder im Bereich der Kochstelle angeordnet ist und eine Steuerung, die mit dem Temperatursensor und einer Einrichtung zum Messen der Frequenz des LC-Schwingkreises verbunden ist und die zur Umsetzung eines Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche programmiert ist, wobei die Steuerung Zugriff auf einen Speicher zum Speichern der rechnerisch ermittelten Parameterfunktion oder Vektorfunktion hat.The objects of the invention are also achieved by a cooking appliance having at least one cooking zone, in particular at least one induction cooking zone, a temperature sensor, a power controller, an LC resonant circuit comprising a coil which is arranged in, around or in the region of the cooking area and a controller which is connected to the temperature sensor and a means for measuring the frequency of the LC resonant circuit and which is programmed to implement a method according to one of the preceding claims, wherein the controller has access to a memory for storing the computationally determined parameter function or vector function.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das Gargerät einen Temperaturmessfühler aufweist, der kabellos mit der Steuerung verbunden ist und in dessen Spitze der Temperatursensor zum Messen der Oberflächentemperatur eines Kochgeschirrs angeordnet ist.It can be provided that the cooking appliance has a temperature sensor which is wirelessly connected to the controller and in the top of the temperature sensor for measuring the surface temperature of a cookware is arranged.

Der Erfindung liegen die überraschenden Erkenntnisse zugrunde, dass es durch einen Wechsel beziehungsweise ein Wobbeln der Leistung beziehungsweise der Sollleistung der Kochstelle gelingt, eine Funktion (Vektorfunktion oder Parameterfunktion) zwischen der Oberflächentemperatur des Kochgeschirrbodens und der Frequenz eines LC-Schwingkreises, dessen Induktivität durch die temperaturabhängige magnetische Permeabilität des Kochgeschirrs verändert wird, zu ermitteln, wobei die ermittelte Funktion im späteren Verlauf des gleichen Garprozesses oder eines zeitlich separaten Garprozesses dazu verwendet werden kann, den Garprozess aufgrund der Funktion, die ein Maß für die Oberflächentemperatur des Kochgeschirrs beziehungsweise des Kochgeschirrbodens ist, zuverlässig zu führen.The invention is based on the surprising findings that it is possible by a change or a sweep of the power or the target power of the cooking area, a function (vector function or parameter function) between the surface temperature of the cookware and the frequency of an LC resonant circuit whose inductance by the temperature-dependent magnetic permeability of the cookware is changed, the determined function can be used in the later course of the same cooking process or a time-separate cooking process, the cooking process due to the function, which is a measure of the surface temperature of the cookware or the cookware, reliable respectively.

Es wurde mit der Erfindung gefunden, dass im praktischen Einsatz Verfahren, wie sie beispielsweise durch die EP 2 094 059 A2 gelehrt werden, nicht die Veränderung der elektromagnetischen Eigenschaften des Gesamtsystems Kochgeschirr/Schwingkreis und der Kochgeschirrtemperatur berücksichtigen. Es wurde im Rahmen der Erfindung auch die Erkenntnis gewonnen, dass die elektromagnetischen Eigenschaften des Gesamtsystems Kochgeschirr/Schwingkreis und der Kochgeschirrtemperatur durch unterschiedliche Mengen des Garguts, Ausgangstemperaturen, Garprozesse (zum Beispiel Braten, Kochen) und deren Veränderung mit der Zeit beeinflusst werden. Eine Berücksichtigung dieser Parameter würde die Kalibrierung nach der EP 2 094 059 A2 sehr aufwendig und damit nicht praktikabel machen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist stattdessen besonders einfach und ohne großen zusätzlichen Aufwand umzusetzen.It has been found with the invention that in practical use methods, such as those described by the EP 2 094 059 A2 should not be taught to consider the change in the electromagnetic characteristics of the overall system of cookware / resonant circuit and cookware temperature. It was also obtained in the invention, the knowledge that the electromagnetic properties of the entire system cookware / resonant circuit and the Cookware temperature can be influenced by different quantities of the food, starting temperatures, cooking processes (for example, roasting, cooking) and their change over time. A consideration of these parameters would be the calibration after the EP 2 094 059 A2 very expensive and therefore not practicable. Instead, the method according to the invention is particularly simple and can be implemented without great additional effort.

Zur Umsetzung der Erfindung wird ein Gargerät mit mindestens einer Kochzone (mindestens einer Kochstelle) verwendet, das über eine Heizeinrichtung, idealerweise über eine Induktionsheizeinrichtung verfügt. Zusätzlich verfügt das Gargerät über zumindest einen separaten Messschwingkreis (LC-Schwingkreis) mit angekoppelter Auswerteelektronik, der die temperaturabhängige Permeabilität des Kochgeschirrs misst. Vorteilhaft ist es hierzu, die Veränderung der Schwingungsperiode aufgrund der Veränderung der Impedanz und des Widerstands im Messkreis kontinuierlich zu messen. Die Auswerteelektronik liefert ein kontinuierliches Temperatursignal Tpwm, das abhängig von der eingestellten Sollleistung Ps der Kochstelle, der tatsächlich durch das Kochgeschirr aufgenommenen Leistung Pact, der Umgebungstemperatur Tu, der Ausgangstemperatur des Kochgeschirrs Tpot und dem Aufbau und der Materialzusammensetzung des Kochgeschirrs ist.To implement the invention, a cooking appliance with at least one cooking zone (at least one cooking zone) is used, which has a heating device, ideally via an induction heater. In addition, the cooking device has at least one separate measuring circuit (LC resonant circuit) with coupled evaluation electronics, which measures the temperature-dependent permeability of the cookware. It is advantageous for this purpose to continuously measure the change in the oscillation period due to the change in the impedance and the resistance in the measuring circuit. The transmitter provides a continuous temperature signal T pwm , which is dependent on the set target power P s of the cooking, the actually absorbed by the cookware power P act , the ambient temperature T u , the output temperature of the cookware T pot and the structure and the material composition of the cookware ,

Die Temperaturmessung erfolgt durch die Verwendung eines vorzugsweise kabellosen Temperaturmessfühlers, der während des Aufheizens ohne Gargut die Temperatur an der Oberfläche des Kochgeschirrs Tpot misst. Später kann dieser Temperaturmessfühler auch in das Gargut eingesetzt (beispielsweise eingestochen) werden, um weitere Parameter des Garguts und den Garfortschritt zu ermitteln und zu verfolgen.The temperature is measured by the use of a preferably wireless temperature sensor, which measures the temperature at the surface of the cookware T pot during heating without food to be cooked . Later, this temperature sensor can also be used in the food to be cooked (for example, stabbed) to determine other parameters of the food and the cooking progress and track.

Für den Aufbau des Temperaturmessfühlers ist es dabei vorteilhaft, wenn ein geeigneter Temperatursensor direkt in der Spitze des Temperaturmessfühlers platziert ist.For the construction of the temperature sensor, it is advantageous if a suitable temperature sensor is placed directly in the top of the temperature sensor.

Damit die Temperaturregelung mit jedem Kochgeschirrgegenstand und zu jeder Zeit ausreichend gute Ergebnisse liefert, sind die folgenden erfindungsgemäßen Merkmale besonders förderlich:
Erwärmen des Kochgeschirrs mit alternierenden Aufheiz- und Abkühlphasen (bei alternierenden unterschiedlichen Sollleistungen der Kochstelle), wobei für jede Phase eine oder mehrere Solleistungen Ps (idealerweise 2 oder 3) definiert sind und die jeweilige Dauer entweder fest definiert oder variabel geregelt wird. Während der Aufheizphase sind Solleistungen zwischen 50% und 100% der Nennleistung der jeweiligen Kochzone und für die Abkühlphase zwischen 0 und 15% besonders sinnvoll.
In order for the temperature control to produce sufficiently good results with every cookware item and at any time, the following features according to the invention are particularly conducive:
Heating of the cookware with alternating heating and cooling phases (with alternating different nominal outputs of the cooking area), wherein for each Phase one or more target performances P s (ideally 2 or 3) are defined and the respective duration is either firmly defined or variably regulated. During the heating phase, nominal outputs between 50% and 100% of the nominal capacity of the respective cooking zone and for the cooling phase between 0 and 15% are particularly useful.

Während des ersten Heizzyklus - bestehend aus einer Aufheiz- und Abkühlphase - wird die jeweilige Zeit fest vorgegeben. Um ein Überhitzen zu vermeiden sind Zeiten zwischen 30 bis 120 Sekunden für die Aufheizphase und von 15 bis 60 Sekunden für die Abkühlphase besonders vorteilhaft.During the first heating cycle - consisting of a heating and cooling phase - the respective time is fixed. To avoid overheating, times between 30 to 120 seconds for the heating phase and 15 to 60 seconds for the cooling phase are particularly advantageous.

Während des Zyklus wird periodisch (also in gleichen Zeitabständen wiederholt) mit einer festen Sampling-Rate von mindestens 1 Hz, bevorzugt von 2 Hz das Temperatursignal Tpwm gemessen. Zeitgleich verläuft eine Kurvendiskussion, bei der wesentliche Parameter oder Vektoren wie die erste und zweite zeitliche Ableitung von Tpwm(t)= f(t, P1(t), Pact(t), Tu(t), Tpot(t)) kontinuierlich beziehungsweise periodisch ermittelt werden. Die Funktion Tpwm(t)= f(t, P1(t), Pact(t), Tu(t), Tpot(t)) kann dabei als Parameterfunktion mit den Parametern t, P1(t), Pact(t), Tu(t), Tpot(t) oder als Vektorfunktion mit den Vektoren t, P1(t), Pact(t), Tu(t), Tpot(t) bestimmt und verwendet werden. Die Parameter oder die Vektoren werden bevorzugt linear unabhängig voneinander bestimmt. Es ist jedoch auch möglich, die Parameter oder die Vektoren in Abhängigkeit von einander zu bestimmen beziehungsweise zu verwenden.During the cycle, the temperature signal T pwm is measured periodically (ie repeated at equal intervals) at a fixed sampling rate of at least 1 Hz, preferably of 2 Hz. At the same time, a curve discussion takes place in which essential parameters or vectors such as the first and second temporal derivatives of T pwm (t) = f (t, P 1 (t), P act (t), T u (t), T pot ( t)) are determined continuously or periodically. The function T pwm (t) = f (t, P 1 (t), P act (t), T u (t), T pot (t)) can be used as a parameter function with the parameters t, P 1 (t) , P act (t), T u (t), T pot (t) or as a vector function with the vectors t, P 1 (t), P act (t), T u (t), T pot (t) and used. The parameters or the vectors are preferably determined linearly independently of each other. However, it is also possible to determine or use the parameters or the vectors as a function of each other.

Parallel wird der Temperaturverlauf Tpot aufgezeichnet.In parallel, the temperature profile T pot is recorded.

Das jeweilige Kochgeschirr wird durch die folgende, eindeutige, mehrdimensionale Vektorfunktion T pot (t) beschrieben: T pot t = f T pwm t 0 , P S t 0 f T pwm : t n , t n + 1 , P 1 f T pwm : t n , t n + 1 , P i f T pwm " : t n , t n + 1 , P i P act t c pot t

Figure imgb0001
The particular cookware is characterized by the following, unique, multidimensional vector function T pot ( t ) described: T pot t = f T pwm t 0 . P S t 0 f T pwm ' : t n . t n + 1 . P 1 f T pwm ' : t n . t n + 1 . P i f T pwm " : t n . t n + 1 . P i P act t c pot t
Figure imgb0001

Wobei t die Zeit zu den Zeitpunkten n beziehungsweise der drauffolgende Zeitpunkte n+1 ist, PS ist die vorgegeben Sollleistung für die Perioden i = 1 bis j, Pact(t) ist die aktuell aufgenommene Leistung des Induktionsgenerators und cpot die ermittelte spezifische Wärme des leeren Kochgeschirrs. Die spezifische Wärme wird dabei durch die Formel c pot = t = 0 t P act t dt / T pot t T pot t = 0

Figure imgb0002
ermittelt. Die Funktion Tpot(t) kann anstatt als sechsdimensionaler Vektor (6-Tupel) auch als Parameterfunktion der Form: T pot t = a T pwm t 0 , P S t 0 + b f T pwm : t n , t n + 1 , P 1 + c f T pwm : t n , t n + 1 , P i + d f T pwm : t n , t n + 1 , P i + e P act t + f c pot t
Figure imgb0003
mit sechs linear unabhängigen Termen a, b, c, d, e und f formuliert werden. Theoretisch können auch noch Mischterme ergänzt werden, um die wechselseitigen Abhängigkeiten berücksichtigen zu können.Where t is the time at the times n and the subsequent times n + 1, P S is the predetermined target power for the periods i = 1 to j, P act (t) is the currently recorded power of the induction generator and c pot the determined specific heat of the empty cookware. The specific heat is determined by the formula c pot = t = 0 t P act t dt / T pot t - T pot t = 0
Figure imgb0002
determined. The function T pot (t) can also be used as a parameter function of the form instead of a six-dimensional vector (6-tuple): T pot t = a T pwm t 0 . P S t 0 + b f T pwm ' : t n . t n + 1 . P 1 + c f T pwm ' : t n . t n + 1 . P i + d f T pwm ' : t n . t n + 1 . P i + e P act t + f c pot t
Figure imgb0003
be formulated with six linearly independent terms a, b, c, d, e and f. Theoretically, mixed terms can be added to account for interdependencies.

Nach der Online-Ermittlung und Abspeicherung im Mikrokontroller wird das Kochgeschirr auf die jeweilige Zieltemperatur aufgeheizt. Dies kann entweder mit dem Temperaturmessfühler oder aber auch ohne den Temperaturmessfühler mittels der Vektorfunktion oder Parameterfunktion oder aber auch mittels bereits hinterlegter Kennlinien geschehen.After the online determination and storage in the microcontroller, the cookware is heated to the respective target temperature. This can be done either with the temperature sensor or even without the temperature sensor by means of the vector function or parameter function or else by means of already stored characteristics.

Wenn die gewünschte Zieltemperatur erreicht ist, wird der dann zu diesem Zeitpunkt gültige Wert für Tpwm(Tpot) gespeichert und nachfolgend als Regelgröße genutzt.When the desired target temperature is reached, the then valid value for T pwm (T pot ) is stored and subsequently used as a controlled variable.

Um zumindest für eine bestimmte Zeit die Temperatur an der Oberfläche des Kochgeschirrs konstant zu halten, wird ein bekannter Regelalgorithmus, zum Beispiel ein 2-Punkt-Regler oder auch ein PID-Regler eingesetzt. Im Falle des 2-Punkt-Reglers werden die zwei Leistungsstufen für die Sollleistung Pi verwendet, die mit den Sollleistungen des ersten Aufheizzyklus übereinstimmen. Durch dieses erfindungsgemäße kurzzeitige Pulsen der Sollleistung Pi lässt sich Tpot(t) als eindeutige Funktion von Tpwm(t) beschreiben und gewährleistet damit eine gute Regelung der Oberflächentemperatur Tpot des Kochgeschirrs.In order to keep the temperature constant on the surface of the cookware for at least a certain time, a known control algorithm, for example a 2-point controller or also a PID controller, is used. In the case of the 2-point controller, the two power levels are used for the target power P i , which coincide with the target power of the first heating cycle. By means of this brief pulsing of the nominal power P i according to the invention, T pot (t) can be described as an unambiguous function of T pwm (t) and thus ensures good regulation of the surface temperature T pot of the cookware.

Durch das Hinzufügen einer thermischen Last, z.B. durch das Einlegen von Gargütern oder das Einfüllen eines Garmediums (beispielsweise Wasser, Öl oder Fett) in das Kochgeschirr sinkt die Temperatur des Kochgeschirrs und damit verändert sich auch die gemessene Permeabilität des Kochgeschirrs. Dabei gilt, je mehr Gargut beziehungsweise Garmedium eingelegt wird oder je kälter das Gargut beziehungsweise das Garmedium ist, umso stärker sinkt die Temperatur. Entsprechend verändert sich das Temperatursignal. Mit den beschriebenen Reglern und unter Berücksichtigung der abgespeicherten Vektorfunktion T pot (t) oder Parameterfunktion Tpot(t) lässt sich die Oberflächentemperatur Tpot des Kochgeschirrs wieder auf das ursprüngliche Niveau hochziehen und auf diesem Niveau für eine Zeit halten, die optimal für das jeweilige Lebensmittel ist.Adding a thermal load, such as loading food or adding a cooking medium (such as water, oil, or fat) to the cookware, lowers the temperature of the cookware and changes the measured permeability of the cookware. It applies, the more food or cooking medium is inserted or the colder the food or the cooking medium, the more the temperature drops. Accordingly, the temperature signal changes. With the described controllers and taking into account the stored vector function T pot ( t ) or parameter function T pot (t), the surface temperature T pot of the cookware can be raised to the original level and kept at this level for a time which is optimal for the respective food.

Mittels der Vektorfunktion oder der Parameterfunktion lassen sich gezielt auch andere Oberflächentemperaturen ansteuern. Dies ist zum Beispiel dann besonders sinnvoll, wenn das Gargut auf einem niedrigeren oder höheren Temperaturniveau eine längere Zeit garen soll.By means of the vector function or the parameter function, other surface temperatures can also be targeted. This is particularly useful, for example, when the food to cook at a lower or higher temperature level for a longer time.

Mit dem Temperaturvektor oder den Parametern lässt sich während des Garprozesses auch erkennen, ob der Anwender weitere Zutaten zum Beispiel nach Rezept oder nach Aufforderung durch die Bedieneinheit hinzugefügt hat.During the cooking process, the temperature vector or the parameters can also be used to detect whether the user has added further ingredients, for example, according to a recipe or when prompted by the operating unit.

Eine weitere sinnvolle Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, die Energiezufuhr in Abhängigkeit der Eigenschaften des Lebensmittels zu steuern. Hierzu wird ein Mehrpunkt-Kerntemperaturfühler eingesetzt. Mit der genauen Kenntnis des Ist-Temperaturverlaufs im Gargut und der Abweichung von einem idealen Soll-Verlauf, lässt sich die Energiezufuhr unter Berücksichtigung der individuellen Eigenschaften des Kochgeschirrs regeln. Damit sind besonders optimale Garergebnisse möglich.Another useful application of the method according to the invention is to control the energy supply as a function of the properties of the food. For this a multipoint core temperature probe is used. With the exact knowledge of the actual temperature profile in the food and the deviation from an ideal desired course, the energy supply can be regulated taking into account the individual characteristics of the cookware. This allows particularly optimal cooking results.

Eine Erweiterung dieser Anwendung besteht darin, den Garprozess zu beschleunigen beziehungsweise zu verzögern, um eine zuvor eingegebene Zielzeit zu erreichen. Dabei handelt es sich nicht um ein reines Warmhalten am Ende eines Garprozesses, da dies ja bekanntlich zu einer Verminderung der Speisenqualität führt.An extension of this application is to speed up or retard the cooking process to achieve a previously entered finish time. It is not a pure keeping warm at the end of a cooking process, as this is known to lead to a reduction in food quality.

Weiterhin lässt sich mit dem Temperaturvektor erkennen, ob das Kochgeschirr noch auf der richtigen Position ist. Dies ist dann relevant, wenn das Kochgeschirr zum Beispiel durch Unterrühren von Zutaten verrückt ist und damit ein gleichmäßiger Wärmeeintrag nicht mehr möglich ist.Furthermore, it can be seen with the temperature vector, if the cookware is still in the right position. This is relevant when the cookware is crazy, for example, by stirring ingredients in and thus a uniform heat input is no longer possible.

Eine weitere sinnvolle Anwendung ist die Detektion eines Überkochens des Garmediums oder eines Anbrennens des Garguts. In diesem Fall steigt das Temperatursignal über das Maß einer sinnvollen Toleranz für die errechnete Kennlinie beziehungsweise das berechnete Vektorfeld hinaus an. Mittels entsprechender Algorithmen kann dies automatisch erkannt und die Soll-Leistung der Kochstelle entsprechend reduziert werden.Another useful application is the detection of overcooking of the cooking medium or burning of the food. In this case, the temperature signal rises above the level of a reasonable tolerance for the calculated Characteristic curve or the calculated vector field. By means of appropriate algorithms, this can be detected automatically and the target power of the hotplate can be reduced accordingly.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von drei schematisch dargestellten Figuren und Diagrammen erläutert, ohne jedoch dabei die Erfindung zu beschränken. Dabei zeigt:

  • Figur 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargeräts zur Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • Figur 2: ein Diagramm, bei dem die Sollleistung Ps (durchgezogene Linie) und die aktuell aufgenommene Leistung Pact (gestrichelte Linie) über die Zeit während eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist; und
  • Figur 3: ein Diagramm des resultierenden Temperatursignals Tpwm(t) (durchgezogene Linie) für eine Pfanne als Kochgeschirr und die geregelte Kochgeschirrtemperatur Tpot(t) (gestrichelte Linie) über die Zeit t.
Embodiments of the invention will be explained below with reference to three diagrammatically illustrated figures and diagrams, without, however, limiting the invention. Showing:
  • FIG. 1 a schematic representation of a cooking appliance according to the invention for implementing a method according to the invention;
  • FIG. 2 : a diagram in which the target power P s (solid line) and the currently recorded power P act (dashed line) is shown over time during a method according to the invention; and
  • FIG. 3 FIG. 2 : a diagram of the resulting temperature signal T pwm (t) (solid line) for a pan as a cookware and the regulated cookware temperature T pot (t) (dashed line) over the time t.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargeräts, das zur Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist und anhand dessen ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert wird. FIG. 1 shows a schematic representation of a cooking appliance according to the invention, which is suitable for implementing a method according to the invention and based on which a method according to the invention is explained.

Zur Umsetzung der Erfindung wird ein Gargerät 1 mit mindestens einer Kochstelle 2 beziehungsweise Kochzone 2 verwendet, die über eine Heizeinrichtung, idealerweise über eine Induktionsheizeinrichtung beheizbar ist. Die Energiezufuhr für jede Kochstelle 2 wird dabei individuell durch einen eingebauten Mikrokontroller geregelt.To implement the invention, a cooking appliance 1 with at least one cooking station 2 or cooking zone 2 is used which can be heated via a heating device, ideally via an induction heating device. The power supply for each hob 2 is controlled individually by a built-in microcontroller.

In jeder Kochstelle 2 ist eine Spule 3 beziehungsweise Induktionsspule 3 eingebettet, die separat zur Induktionsheizspule der Kochstelle 2 gelagert ist. Die Spulen 3 sind Teile von separaten LC-Schwingkreisen 4 aufweisend die Spule 3 für jede Kochstelle 2 mit angekoppelter Auswerteelektronik 5, die die temperaturabhängige Permeabilität des Kochgeschirrs (nicht gezeigt) misst. Die LC-Schwingkreise 4 haben neben der Spule 3 auch eine Kapazität in Form eines Kondensators, der elektrisch mit der Spule 3 verbunden ist und der in Figur 1 schematisch dargestellt ist.In each hob 2, a coil 3 or induction coil 3 is embedded, which is mounted separately from the induction heating coil of the cooking zone 2. The coils 3 are parts of separate LC resonant circuits 4 comprising the coil 3 for each cooking station 2 with coupled evaluation electronics 5, which measures the temperature-dependent permeability of the cookware (not shown). The LC resonant circuits 4 have in addition to the coil 3 and a capacitance in the form of a capacitor which is electrically connected to the coil 3 and in FIG. 1 is shown schematically.

Die Auswerteelektronik 5 ist mit einem Frequenzmessgerät (nicht gezeigt) zur Bestimmung der Frequenz beziehungsweise der Eigenfrequenz des LC-Schwingkreises 4 verbunden. Die Messung der Permeabilität kann auf unterschiedliche Art und Weise mit bekannten Verfahren geschehen. Vorteilhaft ist dabei, die Veränderung der Schwingungsperiode aufgrund der Veränderung der Impedanz und des Widerstands im LC-Schwingkreis 4 kontinuierlich zu messen.The transmitter 5 is connected to a frequency meter (not shown) for determining the frequency or the natural frequency of the LC resonant circuit 4. The measurement of the permeability can be done in different ways with known methods. Is advantageous thereby continuously measuring the change of the oscillation period due to the change of the impedance and the resistance in the LC oscillation circuit 4.

Die Auswerteelektronik 5 liefert ein kontinuierliches beziehungsweise ein in diskreten zeitlichen Abständen aktualisiertes Temperatursignal Tpwm, das abhängig von der eingestellten Sollleistung Ps, der tatsächlich aufgenommenen Leistung Pact, der Ausgangstemperatur der Spule 3, der Ausgangstemperatur des Kochgeschirrs und dem Aufbau und Materialzusammensetzung des Kochgeschirrs ist. Bei der Verwendung in einem Induktionskochfeld sind durch die Verwendung von für den technischen Experten beziehungsweise dem Fachmann bekannten Maßnahmen die Einflüsse der Heizeinrichtung auf den LC-Schwingkreis 4 beziehungsweise die Messungen und Messergebnisse zu minimieren.The transmitter 5 provides a continuous or a discrete time intervals updated temperature signal T pwm , depending on the set target power P s , the actual recorded power P act , the output temperature of the coil 3, the output temperature of the cookware and the structure and material composition of the cookware is. When used in an induction hob, the influences of the heating device on the LC resonant circuit 4 or the measurements and measurement results are to be minimized by the use of measures known to the technical expert or the person skilled in the art.

Als Eingabeeinrichtung weist das Gargerät 1 ein Bedienfeld 6 auf. Über die Steuerung 5 des Gargeräts 1 sind ein Empfänger / Sender 8 für eine externe Bedieneinheit 12 und ein Empfänger 9 für einen Temperaturmessfühler 14 verbunden und ansteuerbar. Mit Hilfe von Antennen 10 können der Empfänger 9 und der Empfänger / Sender 8 vom Temperaturmessfühler 14 Daten empfangen beziehungsweise mit der Bedieneinheit 12 Daten über Funk, Infrarot, Bluetooth oder eine andere drahtlose Kommunikation austauschen. Die Funkwellen für die kabellose Datenübertragung sind in Figur 1 durch jeweils drei ineinander liegende Kreissegmente dargestellt.As an input device, the cooking appliance 1 on a control panel 6. Via the controller 5 of the cooking appliance 1, a receiver / transmitter 8 for an external operating unit 12 and a receiver 9 for a temperature sensor 14 are connected and controllable. With the aid of antennas 10, the receiver 9 and the receiver / transmitter 8 can receive data from the temperature sensor 14 or exchange data with the operating unit 12 via radio, infrared, Bluetooth or another wireless communication. The radio waves for wireless data transmission are in FIG. 1 represented by three nested circle segments.

Das Gargerät 1 verfügt über ein Bussystem. Über dieses werden die relevanten Daten zur Sollleistung Ps, die tatsächlich aufgenommene Leistung Pact, das Temperatursignal Tpwm und die Umgebungstemperatur Tu übertragen. Die Kochstellen 2 können manuell am Gargerät 1 über ein Bedienfeld 6 oder über eine externe Bedieneinheit 12, wie zum Beispiel ein Smartphone bedient werden.The cooking appliance 1 has a bus system. The relevant data on the setpoint power P s , the actually recorded power P act , the temperature signal T pwm and the ambient temperature T u are transmitted via this. The cooking zones 2 can be operated manually on the cooking appliance 1 via a control panel 6 or via an external operating unit 12, such as a smartphone.

Die Temperaturmessung erfolgt durch die Verwendung des Temperaturmessfühlers 14, idealerweise kabellos, der während des Aufheizens ohne Gargut die Temperatur an der Oberfläche des Kochgeschirrs Tpot misst. Später kann dieser Temperaturmessfühler 14 auch in das Gargut gesetzt werden, so wie zum Beispiel in der WO 2012/149997 A1 beschrieben, um weitere Parameter des Garguts und den Garfortschritt zu ermitteln.The temperature is measured by the use of the temperature sensor 14, ideally wireless, which measures the temperature at the surface of the cookware T pot during heating without food to be cooked . Later, this temperature sensor 14 can also be placed in the food, such as in the WO 2012/149997 A1 described in order to determine further parameters of the food and the cooking progress.

Für den Aufbau des Temperaturmessfühlers 14 ist es dabei vorteilhaft, einen geeigneten Temperatursensor (nicht gezeigt) direkt in der Spitze des Temperaturmessfühlers 14 zu platzieren. Das Signal wird im Temperaturmessfühler 14 aufbereitet, um es dann kabellos an eine entsprechende, externe Auswerteelektronik 5 zu übertragen. Eine Auswerteelektronik kann aber auch direkt im Temperaturmessfühler 14 eingebaut sein. Ebenso ist es denkbar, dass die externe Bedieneinheit 12 direkt in das Gehäuse des Temperaturmessfühlers 14 integriert ist.For the construction of the temperature sensor 14, it is advantageous, a suitable temperature sensor (not shown) directly in the top of the Temperature sensor 14 to place. The signal is processed in the temperature sensor 14, to then wirelessly transmit it to a corresponding, external evaluation 5. An evaluation can also be installed directly in the temperature sensor 14. It is also conceivable that the external operating unit 12 is integrated directly into the housing of the temperature sensor 14.

Figur 2 zeigt ein Diagramm, in dem die Sollleistung Ps (durchgezogene Linie) und die aktuell aufgenommene Leistung Pact (gestrichelte Linie) (als prozentualer Wert bezogen auf die Maximalleistung) über die Zeit t (in Sekunden) während eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist und Figur 3 ein Diagramm des daraus resultierenden Temperatursignals Tpwm(t) (durchgezogene Linie) für eine Pfanne als Kochgeschirr und die geregelte Kochgeschirrtemperatur Tpot(t) (in ° C) über die Zeit t (in Sekunden). FIG. 2 shows a diagram in which the target power P s (solid line) and the currently recorded power P act (dashed line) (as a percentage value relative to the maximum power) over the time t (in seconds) is shown during a method according to the invention, and FIG. 3 a diagram of the resulting temperature signal T pwm (t) (solid line) for a pan as a cookware and the regulated cooking pot temperature T pot (t) (in ° C) over the time t (in seconds).

Der erste Heizzyklus wie beschrieben dauert 50 Sekunden, wobei die Aufheizphase 30 Sekunden und die Abkühlphase 20 Sekunden beträgt. Anschließend wird mit Hilfe der ermittelten Parameter- oder Vektorfunktion oder des Temperaturmessfühlers auf die Zieltemperatur, in diesem Beispiel auf 110°C aufgeheizt. Dies dauert 30 Sekunden. Diese Oberflächentemperatur Tpot wird danach mittels der beschriebenen Regelung des ermittelten Tpwm-Werts für eine gewisse Dauer konstant gehalten. Gut zu erkennen ist, wie der Tpwm-Wert in diesem Beispiel mit der Kochgeschirrtemperatur Tpot korreliert. Daher kann das aus der Frequenz des LC-Schwingkreises resultierende Temperatursignal Tpwm zur Bestimmung der Temperatur des Kochgeschirrs verwendet werden beziehungsweise unmittelbar zur Steuerung des Garprozesses verwendet werden.The first heating cycle as described lasts 50 seconds, with the heating phase 30 seconds and the cooling phase 20 seconds. Then, with the help of the determined parameter or vector function or the temperature sensor, the temperature is raised to 110 ° C. in this example. This takes 30 seconds. This surface temperature T pot is then kept constant for a certain duration by means of the described control of the determined T pwm value. It is easy to see how the T pwm value in this example correlates with the cookware temperature T pot . Therefore, the resulting from the frequency of the LC resonant circuit temperature signal T pwm can be used to determine the temperature of the cookware or be used directly to control the cooking process.

Die in der voranstehenden Beschreibung sowie den Ansprüchen, Figuren und Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description as well as the claims, figures and embodiments may be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.

AbkürzungsverzeichnisList of abbreviations

Tpwm T pwm
Temperatursignaltemperature signal
Tpwm(t0), P1(t0)T pwm (t 0 ), P 1 (t 0 )
Temperatursignal zum Zeitpunkt t0 bei vorgegebener Sollleistung P1(t0)Temperature signal at time t 0 at predetermined setpoint power P 1 (t 0 )
Ps P s
Sollleistung der KochzoneTarget power of the cooking zone
Pact Act
Istleistung der KochzoneActual output of the cooking zone
Tpot T pot
Temperatur an der Kochgeschirroberfläche oder im GarmediumTemperature at the cookware surface or in the cooking medium
Tu T u
Umgebungstemperaturambient temperature
tt
ZeitTime
t0 t 0
Zeitpunkt 0Time 0
tn t n
Zeitpunkt n, z.B. 50sec nach t0 Time n, eg 50sec after t 0
tn+1 tn + 1
Zeitpunkt n+1, z.B. 55 sec t0 Time n + 1, eg 55 sec t 0
P1 P 1
Eigentlich Ps in unterschiedlichen Stufen, "Wobbelleistung",Actually P s in different stages, "Wobbelleistung",
Tpot(t), Tu(t)T pot (t), T u (t)
Temperatur in Abhängigkeit von der ZeitTemperature as a function of time
T pot(t)/Tpot(t) T pot (t) / pot (t)
Vektorfunktion oder Parameterfunktion für die Temperatur an der KochgeschirroberflächeVector function or parameter function for the temperature of the cookware surface
f(Tpwm)': tn, tn+1, P1 f (T pwm ) ': t n , t n + 1 , P 1
Erste Ableitung des Temperatursignals zwischen 2 Zeitpunkten bei einer vorgegebenen, konstanten Sollleistung während dieses ZeitraumesFirst derivative of the temperature signal between 2 times at a predetermined, constant target power during this period
cpot c pot
spezifische Wärme des Kochgeschirres, ermittelt aus der aufgenommenen Arbeit (Integral über Ps) dividiert durch die gemessenen Differenz Tpot specific heat of the cookware, determined from the work taken (integral over P s ) divided by the measured difference T pot
Tpwm(Tpot)T pwm (T pot )
Wert für das Temperatursignal wenn eine Zieltemperatur (gemessen oder kalkuliert) erreicht istValue for the temperature signal when a target temperature (measured or calculated) is reached
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
GargerätCooking appliance
22
Kochstellecooking
33
Spule / InduktivitätCoil / inductance
44
LC-SchwingkreisLC resonant circuit
55
Steuerung / MikrokontrollerControl / microcontroller
66
BedienfeldControl panel
88th
Empfänger BedieneinheitReceiver control unit
99
Empfänger TemperatursensorReceiver temperature sensor
1010
Antenneantenna
1212
Bedieneinheitoperating unit
1414
TemperaturmessfühlerTemperature sensor

Claims (15)

  1. A method for regulating a cooking process using an item of cookware having inductive properties on a cooking area (2), wherein a coil (3) is arranged as part of an LC resonant circuit (4) in the region of the cooking area (2) and the natural frequency of the LC resonant circuit (4) is measured repeatedly or continuously, said method having the following method steps
    A) alternately heating the cooking area (2) with at least two different target powers, wherein a first target power is held longer than a second target power, wherein the first target power is selected to be higher than the second target power, wherein during this process the temperature at the bottom of the item of cookware is repeatedly or continuously measured using a temperature sensor (14) and the frequency of the LC resonant circuit (4) is repeatedly or continuously measured;
    B) determining a parameter function or vector function for determining and/or regulating the temperature of an object from the measured temperature profile over time of the temperature sensor (14) and from the frequency of the LC resonant circuit (4) depending on the time and depending on the least two target powers; and
    C) managing the cooking process depending on the parameter function or vector function determined in method step B) and depending on the frequency of the LC resonant circuit (4) and/or the change over time of the frequency of the LC resonant circuit (4).
  2. The method according to Claim 1, characterised in that
    an induction cooking zone is used as a cooking area (2), and the induction coil of the induction cooking zone or a separate coil is used as a coil (3).
  3. The method according to Claim 1 or 2, characterised in that
    with the alternating heating of the cooking area (2), at least one first target power is selected from 50 % to 100 % of the nominal power of the cooking area (2) and at least one second target power is selected up to at most 25 % of the nominal power of the cooking area (2), preferably up to at most 15 % of the nominal power of the cooking area (2).
  4. The method according to one of the preceding claims, characterised in that the temperature sensor after method step B) is no longer used to measure the temperature of the surface of the item of cookware, the temperature sensor (14) is preferably detachable from the item of cookware and is removed from the item of cookware after method step B) or is placed in the food to be cooked or an instruction is provided to the user of the item of cookware, said instruction asking the user to remove the temperature sensor (14) or to place said sensor in the food to be cooked.
  5. The method according to one of the preceding claims, characterised in that the first target power is selected to be at least three times as high as the second target power and/or the first target power is preferably held between 30 and 120 seconds and the second target power is held between 15 and 60 seconds.
  6. The method according to one of the preceding claims, characterised in that the profile over time of the temperature of the surface of the item of cookware measured using the temperature sensor (14), the profile over time of the measured power of the cooking area (2), the profile over time of the target power of the cooking area (2), the profile over time of the frequency of the LC resonant circuit (4), and/or the first and/or the second time derivative of one or more of these variables is/are used in order to determine the parameter function or vector function.
  7. The method according to one of the preceding claims, characterised in that the profile over time of the measured power of the cooking area (2), the profile over time of the target power of the cooking area (2), the profile over time of the frequency of the LC resonant circuit (4), and/or the first and/or the second time derivative of one or more of these variables is/are used in order to manage the cooking process depending on the frequency of the LC resonant circuit.
  8. The method according to one of the preceding claims, characterised in that each determined parameter function or vector function is assigned to an item of cookware or a class of cookware, and the cooking process is managed depending on the parameter function or vector function, and is preferably stored together with an identifier for the item of cookware or the class of cookware in an electronic memory.
  9. The method according to one of the preceding claims, characterised in that after method step B) the item of cookware is heated to a first target temperature, wherein the temperature sensor (14) and/or the frequency of the LC resonant circuit (4) and/or the parameter or vector function for determining the current temperature of the item of cookware is used for this purpose, wherein different values are stored for the frequency of the LC resonant circuit (4) or a variable calculated or derived therefrom, and the stored values or the variable is used as a reference for subsequent regulations on the basis of the frequency of the LC resonant circuit (4).
  10. The method according to one of the preceding claims, characterised in that the temperature sensor (14), after reaching the target temperature, is removed from the item of cookware or placed in a food to be cooked, or an instruction is provided to the user of the cooking apparatus, asking the user to remove the temperature sensor (14) or to place the temperature sensor (14) in the food to be cooked.
  11. The method according to one of the preceding claims, characterised in that in the event of a maintaining phase of the cooking process, in which the temperature of the item of cookware is to be kept constant, a 2-point regulation or a multi-point regulation is used, wherein the at least two target powers in method step A) are used as power stages for the 2-point regulation or multi-point regulation and the temperature is determined a number of times by calculation with the parameter function or the vector function from the measured frequency of the LC resonant circuit (4).
  12. The method according to one of the preceding claims, characterised in that by evaluation of the frequency of the LC resonant circuit (4) with the parameter function or the vector function, it is determined whether a food to be cooked or a cooking medium is introduced into the item of cookware during the cooking process, whether the food to be cooked is burning, whether the cooking medium is overcooking, whether the position of the item of cookware on the cooking area (2) has changed and/or the manner in which the food to be cooked is arranged physically in the item of cookware, and the cooking process is controlled in accordance with this determination and/or an instruction is provided to the user of the cooking apparatus.
  13. The method according to one of the preceding claims, characterised in that the cooking process is selectively controlled by an adjustment of the power of the cooking area (2) depending on the progress of the cooking process, a target time and/or the desired result, wherein, in order to determine the temperature of the item of cookware, the frequency of the LC resonant circuit (4) is used with application of the parameter function or the vector function for calculation of the temperature.
  14. The method according to one of the preceding claims, characterised in that the method with method steps A) and B) is used to calibrate the item of cookware, wherein the parameter function or the vector function is stored, and when an item of cookware is placed on the cooking area (2) with method steps A) and B) a known item of cookware is identified on the basis of the parameter function or vector function and the previously stored parameter function or vector function is used in order to manage the cooking process during the evaluation of the frequency of the LC resonant circuit (4) in method step C).
  15. A cooking apparatus (1) having at least one cooking area (2), in particular at least one induction cooking zone, a temperature sensor, a power controller, an LC resonant circuit (4) having a coil (3), which is arranged in, around or in the region of the cooking area (2), and a controller (5), which is connected to the temperature sensor and a unit for measuring the frequency of the LC resonant circuit (4) and which is programmed to carry out a method according to one of the preceding claims, wherein the controller (5) has access to a memory for storing the mathematically determined parameter function or vector function.
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