WO2005069693A1 - Verfahren zur steuerung eines kochprozesses bei einem kochfeld und kochfeld zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur steuerung eines kochprozesses bei einem kochfeld und kochfeld zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2005069693A1
WO2005069693A1 PCT/EP2005/000122 EP2005000122W WO2005069693A1 WO 2005069693 A1 WO2005069693 A1 WO 2005069693A1 EP 2005000122 W EP2005000122 W EP 2005000122W WO 2005069693 A1 WO2005069693 A1 WO 2005069693A1
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WO
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heat sensor
sensor unit
hob
heat
plate
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Application number
PCT/EP2005/000122
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dominic Beier
Roger Brian Minchin Clarke
Hartmut Dittrich
Holger Ernst
Neil Griffin
Michael Holverscheid
Dominic Josef Mikulin
Jörg Vollgraf
Eduard Sailer
Original Assignee
Miele & Cie. Kg
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/746—Protection, e.g. overheat cutoff, hot plate indicator

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a cooking process in a hob of the type mentioned in claim 1.
  • Such a method is known for example from DE 198 56 140 A1.
  • the known method controls a cooking process in a cooktop, with a cooktop plate, in particular made of glass ceramic, which, perpendicular to its main directions of expansion, has a material thickness s delimited by a flat upper and lower surface, with at least one cooking zone, which is located below by means of a cooktop in the installed position the cooktop arranged heating device is heated, with an electrical control for controlling the heating power of the heating device and with a first heat sensor unit arranged below the cooktop.
  • the known method proposes that a processing unit of the electrical control unit designed as a computing unit compares the output signal of the first heat sensor unit with characteristic data of the measuring arrangement stored in a memory of the electrical control unit and the heating power of the heating device is controlled as a function of a comparison value formed therefrom.
  • the known method considers it essential that the first heat sensor unit is designed in such a way that it receives substantially to only the heat radiation radiated from the underside of the hob and that the temperature of the cookware placed on the cooking zone is then deduced from this this is regulated.
  • the known arrangement has a cooktop plate, the transmittance of which is at least in the detection range of the first heat sensor unit and at least in its spectral measurement range less than 30%.
  • the invention thus presents the problem of specifying a method for controlling a cooking process in a hob, in which the influence of the cookware is taken into account.
  • BESTATIGUNGSKOPIE In addition to improved control of a cooking process in a hob, the advantages which can be achieved with the invention consist in particular in the improved accuracy and speed of regulation of the temperature actually present on the cookware.
  • the first heat sensor unit for example, to detect only that part of the heat flow which goes down from the cooktop by means of heat conduction, for example by means of a touch temperature sensor.
  • the method according to the invention expediently provides that the first and the second heat sensor unit detect the heat radiation as part of the respective heat flow.
  • An advantageous development of the method according to the invention provides that, in order to control the cooking process, the emissivity of the cookware base of a cookware placed on the cooking zone is additionally determined by means of a further heat sensor unit. This further improves the accuracy of the control of the cooking process. Furthermore, from the emissivity determined in this way, the temperature of the base of the cookware can be determined automatically with a likewise improved accuracy.
  • the invention also presents the problem of specifying a hob for carrying out the method according to the invention.
  • the advantages which can be achieved with the invention consist in particular in the improved accuracy and speed of regulation of the temperature actually present on the cookware.
  • the type, arrangement and measuring range of the first heat sensor unit can generally be selected within wide suitable limits.
  • a particularly simple implementation of the first heat sensor unit and thus the hob according to the invention provides, however, that the first heat sensor unit comprises a touch temperature sensor.
  • the measuring range of the first heat sensor unit is limited to the measurement of heat radiation in a first wavelength range and the hob plate in the region of the cooking zone has a transmittance of less at least in the detection range of the first heat sensor unit for heat radiation of the first wavelength range than 20%. This ensures that the first heat sensor unit in the region of the cooking zone essentially only detects heat radiation radiated downwards from the hob plate.
  • the transmittance of the hob plate for heat radiation of the first wavelength range is approximately 0% at least in the detection range of the first heat sensor unit. This ensures that the first heat sensor unit in the area of the cooking zone essentially only detects the heat radiation radiated downward from the underside of the hob plate.
  • the measuring range of the second heat sensor unit is limited to the measurement of thermal radiation in a second wavelength range, which differs from the first wavelength range, and the hob plate in the area of the cooking zone at least in the detection range of the second heat sensor unit for heat radiation of the second wavelength range has a transmittance of more than 20%. This ensures that the second heat sensor unit in the region of the cooking zone essentially detects the heat radiation radiated downward from the hob plate and the cookware placed thereon.
  • the transmittance of the cooktop plate for heat radiation of the second wavelength range is at least about 50% at least in the detection range of the second heat sensor unit.
  • the measurement by the second heat sensor unit is further improved due to a larger input signal in the second heat sensor unit.
  • a particularly advantageous development of the invention provides that the first and second heat sensor units are designed to measure thermal radiation and at least partially have common components, in particular a common heat sensor. In this way, the number of required heat sensors is reduced, for example.
  • Another advantageous development of the invention provides that the material thickness s of the hob plate is reduced at least in the detection area of the second heat sensor unit. As a result, the influence of the heat flow emanating from the hob plate downwards on the heat flow emanating from the hob plate and the cookware placed thereon is reduced in a simple manner.
  • the hob plate is designed as a converging lens, at least in the detection area of the second heat sensor unit, starting from the hob plate in the direction of the second heat sensor unit. In this way, the number of components is further reduced.
  • at least one deflecting means is arranged in the beam path from the hob plate and / or the cookware base to the first and / or second heat sensor unit. This makes it possible in a structurally simple manner to position the first and / or second heat sensor unit independently of the spatial arrangement of the cooking zone, for example at a cooler location of the hob, in particular in the edge region of the hob.
  • the second heat sensor unit has an optical filter arranged in the beam path from the hob plate and / or the cookware base to the second heat sensor unit and made of the same material as the hob plate.
  • the suitable materials for cooktop panels, in particular glass ceramics, are cheaper to procure compared to, for example, spectrally selective optical filters to limit the measuring range of the second heat sensor unit.
  • a particularly advantageous development of the teaching according to the invention provides that the emissivity of the cookware base of a cookware placed on the cooking zone can be determined by means of the second heat sensor unit. In this way, the accuracy of the control of the cooking process is further improved. Furthermore, from the emissivity determined in this way, the temperature of the base of the cookware can be determined automatically with a likewise improved accuracy. In principle, it is possible to determine the emissivity of the cookware base of a cookware placed on the cooking zone by means of a further heat sensor unit different from the second heat sensor unit. However, the number of components is further reduced by using the second heat sensor unit.
  • An advantageous further development of the aforementioned embodiment additionally provides a third heat sensor unit whose measuring range is limited to heat radiation in a third wavelength range that differs from the second wavelength range, the hob plate in the area of the cooking zone at least in the detection range of the third heat sensor unit for heat radiation third wavelength range has a transmittance of more than 20%. This further improves the accuracy of the determination of the emissivity of the cookware base of a cookware placed on the cooking zone and thus the accuracy of the control of the cooking process.
  • the cooktop has a coating with a transmittance of approximately 0% in the detection area of the first heat sensor unit on the upper side thereof. This ensures that the first heat sensor unit is independent of the Transmittance of the hob plate in the detection area of the first heat sensor unit essentially only the heat radiation radiated downward from the hob plate is detected.
  • the coating has a reflectance of approximately 100%.
  • the coating is implemented in a simple manner.
  • the coating has an absorption level of approximately 100%. This also ensures that the first heat sensor unit, regardless of the transmittance of the hob plate in the detection area of the first heat sensor unit, essentially detects only the heat radiation radiated downward from the hob plate.
  • the invention also has the problem of specifying a system for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a partial side view of a first exemplary embodiment of a hob according to the invention in a vertical section
  • FIG. 2 shows a partial side view of a first exemplary embodiment of a system according to the invention in a vertical section with the hob from FIG. 1
  • FIG. 3 shows a diagram showing the transmittance of a hob plate of a hob according to the invention depending on the wavelength of the electromagnetic radiation using the example of a glass ceramic plate
  • FIG. 4 shows a partial perspective bottom view of the system from FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a diagram which shows the qualitative course of an output signal of the two heat sensor units as a function of time
  • FIG. 6 shows a partial side view of a second exemplary embodiment of a hob according to the invention
  • FIG. 7 is a partial side view of a third embodiment of a hob according to the invention and Figure 8 is a partial side view of a fourth embodiment of a hob according to the invention.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a hob according to the invention.
  • the cooktop has a cooktop 2 designed as a glass ceramic plate, with a material thickness s limited perpendicular to the main directions of expansion by a flat upper and lower surface 2.1 and 2.2, with at least one cooking zone 4, which is arranged below the cooktop 2 in the installed position of the cooktop 1 is not heatable, with a sensor module 6 arranged below the hob 2, which comprises a first and a second heat sensor unit, only the first heat sensor unit 6.1 being shown in FIG. 1.
  • the second heat sensor unit is arranged behind the image plane.
  • the first heat sensor unit 6.1 is designed to measure the heat flow coming downward from the hob plate 2 essentially in the area of the cooking zone 4, while the second heat sensor unit is designed to measure the heat plate in the area of the cooking zone 4 essentially from the hob plate 2 and one placed thereon in FIG 1 cookware, not shown, is designed to flow downward, which is explained in more detail below.
  • the first and the second heat sensor units 6.1 are each designed as heat radiation sensor units, the measurement range of the first heat sensor unit 6.1 being limited to the measurement of heat radiation in a first wavelength range and the measurement range of the second heat sensor unit being limited to the measurement of heat radiation in a second wavelength range which differs from the first wavelength range.
  • the hob plate 2 in the present exemplary embodiment knows that essentially only the heat radiation radiated downwards from the hob plate 2 and essentially the heat radiation radiated downwards from the hob plate 2 and the cookware placed thereon can be detected by the first heat sensor unit for heat radiation of the first wavelength range a transmittance of less than 20% and for
  • Heat radiation of the second wavelength range has a transmittance of more than 20%.
  • the individual wavelength range can be dimensioned very differently, which is explained in more detail below with reference to FIG. 3.
  • a limitation of the measuring range of the first and second heat sensor units 6.1 to a first or second wavelength range can be achieved on the one hand by the respective heat sensor itself having a selective sensitivity.
  • an optical filter not shown.
  • this filter can be a commercially available spectrally selective filter that only allows heat radiation of the first or second wavelength range to pass through.
  • the mentioned embodiments of the filters for limiting the measuring ranges of the respective heat sensor unit are additionally designed as polarization filters.
  • a hob plate 2 which is inhomogeneous in terms of the degree of transmission is used, it is sufficient that the hob plate 2 in the area of the cooking zone 4 at least in the detection area of the first heat sensor unit 6.1 as low as possible and as high as possible in the detection area of the second heat sensor unit for thermal radiation according to the above statements.
  • This can be done, for example, by exchanging materials in the detection areas of the first and / or the second heat sensor unit 6.1 on the hob 2.
  • a suitable material for this is, for example, aluminum oxide.
  • the first heat sensor unit 6.1 comprises a touch temperature sensor instead of a heat sensor, namely a heat radiation sensor, and is arranged, for example, in the area of the cooking zone 4 on the underside 2.2 of the hob 2.
  • both heat sensor units 6.1 have at least partially common components, for example a common heat sensor.
  • the then only heat sensor would have to be movable back and forth in a manner known to the person skilled in the art, for example between two positions, one of which corresponds to the position of the heat sensor of the first heat sensor unit 6.1 and the other to the position of the heat sensor of the second heat sensor unit of the sensor module 6 of the above exemplary embodiment his.
  • the first and the second heat sensor unit of the sensor module 6 are in signal transmission connection with an electrical control, also not shown, which has a processing unit and a memory.
  • a comparative value is in the processing unit from the output signals of the first and second heat sensor units 6.1 can be generated, which is comparable to previously defined reference values stored in the memory. Depending on this comparison, the heating power of the heating device can be controlled.
  • Cookware to determine what is done by determining the comparison value explained above.
  • the temperature of the cookware or the cookware base also depends on its emissivity, it is also necessary to specify the emissivity of the cookware or cookware base and store it in the memory or measure it during the cooking process and for processing in the
  • the hob according to the invention also has a chopper 8, the construction of which is explained in more detail with reference to FIG. 4, and a light source 10. The determination of the emissivity of the cookware or cookware base placed on the cooking zone 4 is also explained in more detail with reference to the following figure.
  • the first exemplary embodiment of the cooktop according to the invention knows a waveguide mirrored on the inside with a coating reflecting the heat radiation, for example a gold layer 12 on.
  • a waveguide mirrored on the inside with a coating reflecting the heat radiation for example a gold layer 12 on.
  • the use of a sapphire waveguide is conceivable, for example.
  • a further possibility of reducing or preventing the influence of interference radiation on the output signals of the two heat sensor units is that for this purpose at least one deflection means, such as in the beam path from the hob plate 2 and / or the cookware base to the first and / or second heat sensor unit 6.1 for example a mirror or the like is arranged. In this way, the sensor module 6 can be completely, at least largely, removed from the influence of the above-mentioned interference radiation. See also Fig. 8.
  • Fig. 2 shows the already explained system according to the invention from the hob according to the invention and on the cooking zone 4 of the hob plate 2 cookware 14 in a rotated to Fig. 1 by 90 ° representation.
  • the first and the second heat sensor units 6.1 and 6.2 of the sensor module 6 are shown.
  • the heating device 16 is shown in FIG. 2, which in a manner known per se in an insulation body 20 is arranged.
  • the arrows 18 symbolize the direct and indirect interference radiation from the heating device 16 already explained above.
  • the heat radiation emanating from the hob plate 2 or from the bottom of the cookware in the region of the cooking zone 4 becomes in a known manner in the waveguide 12 to the first or second heat sensor unit 6.1, 6.2 forwarded, which is symbolized in FIG. 2 by the arrows 22.
  • FIG. 3 shows a diagram that shows the transmittance of a hob according to the invention as a function of the wavelength of the electromagnetic radiation using the example of a glass ceramic plate.
  • the measuring ranges of the first and second heat sensor units 6.1, 6.2 are matched to the transmittance of the hob plate 2 used for the hob according to the invention in such a way that the measuring range of the first heat sensor unit 6.1 is limited to a first wavelength range, for which the cooktop 2 has a transmittance of less than 20%, in particular approximately 0% and the measuring range of the second heat sensor unit 6.2 is limited to a second wavelength range, for which the cooktop 2 has a transmittance of more than 20%, in particular at least about 50% , having.
  • the first wavelength range is selected at approximately 3 ⁇ m and the second wavelength range at approximately 4 ⁇ m.
  • the first wavelength range is selected with approximately more than 5 ⁇ m and the second wavelength range with approximately 2 ⁇ m.
  • FIG. 4 shows the chopper 8 from FIG. 1 in detail, looking from below onto the hob according to the invention.
  • the chopper 8 has an electric drive 8.1 and one between the two heat sensor units 6.1, 6.2 and the light source 10 and the Waveguide 12 arranged circular plate 8.2.
  • a barrier 24, which is only roughly shown in FIG. 4, is arranged between the two heat sensor units 6.1, 6.2 and the light source 10. This prevents interference radiation emanating from the light source 10 from undesirably influencing the heat sensor units 6.1, 6.2.
  • the electric drive 8.1 of the chopper 8 is in signal transmission connection with the electrical control of the hob according to the invention and rotates the plate 8.2 in the course of determining the emissivity of the cookware base about an axis of rotation, not shown, running perpendicular to the plate 8.2 and through its center.
  • the plate 8.2 has an elongated hole 8.3 in the area that passes over the two heat sensor units 6.1, 6.2 when it rotates, with an elongated hole 8.3 formed at one end of the elongated hole 8.3
  • Extension 8.3.1 on and in the area which, when it rotates, essentially sweeps over the two heat sensor units 6.1, 6.2 and the light source 10, a reflector designed as a mirror and arranged on the surface of the plate 8.3 facing these components 6.1, 6.2 and 10 8.4 on. In contrast to the rest of the elongated hole 8.3, the extension 8.3.1 also covers the light source 10 in addition to the two heat sensor units 6.1, 6.2.
  • the mode of operation of the chopper 8 is explained in more detail below.
  • the hob according to the invention is switched off and cookware 14 is placed on the cooking zone 4.
  • the heating device 16 assigned to the cooking zone 4 is switched on by means of an operating element (not shown in the figures), so that the heating device 16 heats up and thus heats the cooking zone 4 and the cookware 14 placed thereon.
  • an operating element not shown in the figures
  • measurements of the heat radiation radiated essentially downwards in the area of the cooking zone 4 are started by means of the first and second heat sensor units 6.1, 6.2 already explained above, which is illustrated with reference to FIG. 5 is explained.
  • 5 is qualitative and applies to the basic temporal profile of the output signal both for the first and for the second heat sensor unit 6.1, 6.2.
  • the plate 8.2 of the chopper 8 is in a rotational position, not shown in FIG. 4, in which the plate 8.2 covers both the two heat sensor units 6.1, 6.2 and the light source 10 and thus the two heat sensor units 6.1, 6.2 against the waveguide 12 in Direction of the two heat sensor units 6.1, 6.2 as well as shields against heat radiation emitted by the light source 10 in the direction of the two heat sensor units 6.1, 6.2.
  • the plate 8.2 rotates continuously about its axis of rotation up to the rotational position shown in FIG. 4, in which the reflector 8.4 of the plate 8.2 covers the two heat sensor units 6.1, 6.2 and the light source 10.
  • the heat radiation emitted by the light source 10 on the reflector 8.4 is deflected almost completely in the direction of the two heat sensor units 6.1, 6.2 and received by them in the corresponding first and second wavelength ranges as an input signal, see region b in FIG. 5 ,
  • the plate 8.2 continues to rotate and the two heat sensor units 6.1, 6.2 and
  • the light source 10 is again covered by the plate 8.2, namely in the area of the plate 8.2 arranged between the reflector 8.4 and the elongated hole 8.3, see FIGS. 4 and 5, area c, so that for this rotational position of the plate 8.2 the explanations of the area a from FIG. 5 apply analogously.
  • the plate 8.2 continues to rotate until the elongated hole 8.3 arranged in the plate 8.2 releases the beam path between the hob plate 2 or the hob plate 2 and the cookware base of the cookware 14 in the region of the waveguide 12 and the two heat sensor units 6.1, 6.2.
  • the heat radiation radiated downward in the area of the cooking zone 4 from the hob plate 2 or from the hob plate 2 and the cookware 14 placed thereon reaches the two heat sensor units 6.1, 6.2 and is received by them in accordance with the first and second wavelength ranges as an input signal, which leads to an increase in the output signal of each heat sensor unit 6.1, 6.2 up to the qualitative value labeled d in FIG. 5.
  • the value of the output signal of the first heat sensor unit 6.1 is somewhat lower than the value of the output signal of the second heat sensor unit 6.2, since the first heat sensor unit 6.1 essentially receives the heat radiation radiated downwards from the hob plate 2, while the second heat sensor unit 6.2 essentially receives the heat radiation radiated downwards from the hob plate 2 and the cookware 14 placed thereon, in each case in the detection range of the respective heat sensor unit 6.1, 6.2.
  • the plate 8.2 continues to rotate until the other end of the elongated hole 8.3 with the extension 8.3.1 is reached. In this rotational position of the plate 8.2, the beam path between the light source 10 and the waveguide 12 is also released through the plate 8.2, so that the Heat radiation emitted by the light source 10 is radiated through the waveguide 12 onto the hob plate 2 or the hob plate 2 and the cookware base and is at least partially reflected by them in the direction of the two heat sensor units 6.1, 6.2, see FIG. 5, area e.
  • the values of the resulting output signals of the two heat sensor units 6.1, 6.2 are therefore somewhat larger than in the aforementioned range d.
  • the plate 8.2 rotates further into an area of the plate 8.2 which, analogous to the areas a and c already explained, the two heat sensor units 6.1, 6.2 against the plate 2 or the hob 2 and the cookware 14 placed on the cooking zone 4 shields downward radiated heat radiation, see FIG. 5, area f.
  • the effect of the barrier 24 against interference radiation emitted by the light source 10 has already been explained above.
  • the plate 8.2 continues to rotate and the measuring cycle explained above begins again.
  • Heat sensor units 6.1, 6.2 continuously or at predetermined time intervals, a comparison value is formed and compared in a manner known per se with previously defined reference values and stored in the memory of the electrical control.
  • a comparison value is formed and compared in a manner known per se with previously defined reference values and stored in the memory of the electrical control.
  • the processing unit determine the emissivity of the cookware base by comparing the output signals of the two heat sensor units 6.1, 6.2 in area b from FIG.
  • the heating device 16 for determining the emissivity of the cookware base and thus its actually undesirable one
  • the heating device 16 is briefly switched off.
  • the measuring range of the third heat sensor unit is limited to heat radiation in a third wavelength range, which differs from the second wavelength range, the hob plate 2 in the area of the cooking zone 4 at least in the detection range of the third heat sensor unit for heat radiation of the third wavelength range a transmittance of more than Has 20%.
  • the temperature of the cookware base and thus the value of the heat radiation emitted by the cookware base depends not only on its wavelength range but also on the emissivity of the cookware base, it is possible to use a ratio pyrometer measurement known per se using the second and third heat sensor units 6.2 , and the increase in the value of the heat radiation determined in this way over a predetermined wavelength range even without determining the emissivity of the cookware base, its temperature and thus regulating the heating output.
  • a particularly simple alternative to the abovementioned possibilities of including the influence of the emissivity of the cookware base in the regulation of the heating output is that on the cookware base at least in the area with the cookware 14 placed on the cooking zone 4 with the detection range of the second one
  • Heat sensor unit 6.2 overlaps, a coating with a predetermined emissivity and stored in the memory of the electrical control is applied.
  • a further alternative to the first exemplary embodiment provides that the cooktop 2 has a coating with a transmittance of approximately 0% in the detection area of the first heat sensor unit 6.1 on its upper side.
  • a Realization possibility is that the coating has a reflectance of about 100%.
  • the hob plate 2 it is also conceivable for the hob plate 2 to have a coating with an absorption level of approximately 100% on the upper side in the detection area of the first heat sensor unit 6.1.
  • a collecting lens 26 is arranged in the detection areas of the two heat sensor units 6.1, 6.2, starting from the hob plate 2 in the direction of the two heat sensor units 6.1, 6.2, due to the high temperature resistance, for example made of barium fluoride or aluminum oxide, by means of which the plate from the hob is arranged 2 and the cookware 14 placed on the cooking zone 4 and downwardly radiated heat radiation is focused on the first and / or second heat sensor unit 6.1, 6.2 in a manner known per se.
  • the high temperature resistance for example made of barium fluoride or aluminum oxide
  • the material thickness s of the hob plate 2 is additionally reduced in the detection range of the second heat sensor unit 6.2.
  • the hob plate 2 is at least in the
  • FIG. 8 shows a fourth exemplary embodiment of the teaching according to the invention, in which the sensor module 6 is arranged instead of below the cooking zone 4 in the edge region of the hob according to the invention.
  • the use of a waveguide 12 is dispensed with, since the interference radiation due to the deflecting means 28 arranged in the beam path between the hob plate 2 or the cookware 14 and the two heat sensor units 6.1, 6.2 for deflecting the downward radiated heat radiation on the two heat sensor units 6.1, 6.2 is directed past, which is symbolized in FIG. 8 by a dashed arrow 30.
  • the difference is the heat radiation radiated downwards from the hob 2 or from the hob plate 2 and the cookware 14 placed on the cooking zone 4 directed in the direction of the two heat sensor units 6.1, 6.2 in a manner known to those skilled in the art, which is symbolized in FIG. 8 by arrows 32 is.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld sowie ein Kochfeld, mit einer Kochfeldplatte, insbesondere aus Glaskeramik, die senkrecht zu deren Hauptausdehnungsrichtungen eine durch eine flächige Ober- und Unterseite begrenzte Materialstärke s aufweist, mit wenigstens einer Kochzone, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten Heizeinrichtung beheizbar ist, mit einer elektrischen Steuerung zur Steuerung der Heizleistung der Heizeinrichtung und mit unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten ersten und zweiten Wärmesensoreinheiten, wobei das Verfahren den Verfahrensschritt enthält. Um ein Verfahren zur Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld anzugeben, bei dem der Einfluss des Kochgeschirrs (14) berücksichtigt wird, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass mit der ersten Wärmesensoreinheit (6.1) im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone (4) allein von der Kochfeldplatte (2) und mit der zweiten Wärmesensoreinheit (6.2) im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone (4) von der Kochfeldplatte (2) und einem darauf abgestellten Kochgeschirr (14) nach unten ausgehender Wärmestrom detektiert wird und in der elektrischen Steuerung aus den Ausgangssignalen der beiden Wärmesensoreinheiten (6.1, 6.2) ein Vergleichswert gebildet und mit vorher festgelegten und abgespeicherten Referenzwerten verglichen wird, und in Abhängigkeit davon die Heizleistung der Heizeinrichtung (16) gesteuert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld und Kochfeld zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld der im Anspruch 1 genannten Art.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 198 56 140 A1 bekannt. Das bekannte Verfahren steuert einen Kochprozess bei einem Kochfeld, mit einer Kochfeldplatte, insbesondere aus Glaskeramik, die senkrecht zu deren Hauptausdehnungsrichtungen eine durch eine flächige Ober- und Unterseite begrenzte Materialstärke s aufweist, mit wenigstens einer Kochzone, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeld platte angeordneten Heizeinrichtung beheizbar ist, mit einer elektrischen Steuerung zur Steuerung der Heizleistung der Heizeinrichtung und mit einer unterhalb der Kochfeld platte angeordneten ersten Warmesensoreinheit.
Um die Heizleistung der Heizeinrichtung unabhängig von einem auf die Kochzone abgestellten Kochgeschirr regeln zu können, schlägt das bekannte Verfahren vor, dass eine als Recheneinheit ausgebildete Verarbeitungseinheit der elektrischen Steuerung das Ausgangssignal der ersten Warmesensoreinheit mit in einem Speicher der elektrischen Steuerung abgelegten Kenndaten der Messanordnung vergleicht und in Abhängigkeit eines daraus gebildeten Vergleichswerts die Heizleistung der Heizeinrichtung gesteuert wird.
Hierzu sieht es das bekannte Verfahren als Wesentlich an, dass die erste Warmesensoreinheit derart ausgebildet ist, dass diese im Wesentlichen bis ausschließlich die von der Unterseite der Kochfeld platte abgestrahlte Wärmestrahlung empfängt und dass daraus dann auf die Temperatur des auf der Kochzone abgestellten Kochgeschirrs geschlossen wird bzw. diese geregelt wird. Die bekannte Anordnung weißt hierfür eine Kochfeldplatte auf, deren Transmissionsgrad zumindest in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit und zumindest in deren spektralen Messbereich kleiner als 30 % ist.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem ein Verfahren zur Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld anzugeben, bei dem der Einfluss des Kochgeschirrs berücksichtigt wird.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
BESTATIGUNGSKOPIE Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben einer verbesserten Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld insbesondere in der verbesserten Genauigkeit und Schnelligkeit der Regelung der an dem Kochgeschirr tatsächlich vorhandenen Temperatur.
Grundsätzlich ist es möglich, dass mit der ersten Warmesensoreinheit beispielsweise nur der mittels Wärmeleitung von der Kochfeldplatte nach unten ausgehende Teil des Wärmestroms, beispielsweise mittels eines Berührungs-Temperaturfühlers, erfasst wird. Zweckmäßigerweise sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass mit der ersten und der zweiten Warmesensoreinheit die Wärmestrahlung als Teil des jeweiligen Wärmestroms detektiert wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zur Steuerung des Kochprozesses zusätzlich der Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens eines auf der Kochzone abgestellten Kochgeschirrs mittels einer weiteren Warmesensoreinheit ermittelt wird. Hierdurch ist die Genauigkeit der Steuerung des Kochprozesses weiter verbessert. Ferner kann aus dem so ermittelten Emissionsgrad die Temperatur des Kochgeschirrbodens mit einer ebenfalls verbesserten Genauigkeit automatisch bestimmt werden.
Der Erfindung stellt sich darüber hinaus das Problem ein Kochfeld zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Kochfeld mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben einer verbesserten Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld insbesondere in der verbesserten Genauigkeit und Schnelligkeit der Regelung der an dem Kochgeschirr tatsächlich vorhandenen Temperatur.
Grundsätzlich ist die erste Warmesensoreinheit nach Art, Anordnung und Messbereich in weiten geeigneten Grenzen wählbar. Eine besonders einfache Realisierung der ersten Warmesensoreinheit und damit des erfindungsgemäßen Kochfelds sieht jedoch vor, dass die erste Warmesensoreinheit einen Berührungs-Temperaturfühler umfasst.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass der Messbereich der ersten Warmesensoreinheit auf die Messung von Wärmestrahlung in einem ersten Wellenlängenbereich begrenzt ist und die Kochfeld platte im Bereich der Kochzone wenigstens in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit für Wärmestrahlung des ersten Wellenlängenbereichs einen Transmissionsgrad von weniger als 20 % aufweist. Hierdurch ist gewährleistet, dass durch die erste Warmesensoreinheit im Bereich der Kochzone im Wesentlichen allein nur von der Kochfeldplatte nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung erfasst wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass der Transmissionsgrad der Kochfeldplatte für Wärmestrahlung des ersten Wellenlängenbereichs wenigstens in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit annähernd 0 % ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass durch die erste Warmesensoreinheit im Bereich der Kochzone im Wesentlichen allein der von der Unterseite der Kochfeldplatte nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung erfasst wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass der Messbereich der zweiten Warmesensoreinheit auf die Messung von Wärmestrahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich begrenzt ist, der sich von dem ersten Wellenlängenbereich unterscheidet, und die Kochfeld platte im Bereich der Kochzone wenigstens in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit für Wärmestrahlung des zweiten Wellenlängenbereichs einen Transmissionsgrad von mehr als 20 % aufweist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass durch die zweite Warmesensoreinheit im Bereich der Kochzone im Wesentlichen die von der Kochfeldplatte und dem darauf abgestellten Kochgeschirr nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung erfasst wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass der Transmissionsgrad der Kochfeldplatte für Wärmestrahlung des zweiten Wellenlängenbereichs wenigstens in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit wenigstens etwa 50 % beträgt. Hierdurch ist die Messung durch die zweite Warmesensoreinheit, aufgrund eines größeren Eingangssignals in die zweite Warmesensoreinheit, weiter verbessert.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste und die zweite Warmesensoreinheit zur Messung von Wärmestrahlung ausgebildet sind und zumindest teilweise gemeinsame Bauteile, insbesondere einen gemeinsamen Wärmesensor, aufweisen. Auf diese Weise ist beispielsweise die Zahl der erforderlichen Wärmesensoren reduziert.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Materialstärke s der Kochfeldplatte wenigstens in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit reduziert ist. Hierdurch ist der Einfluss des allein von der Kochfeld platte nach unten ausgehenden Wärmestroms auf den von der Kochfeldplatte und dem darauf abgestellten Kochgeschirr nach unten ausgehenden Wärmestrom auf einfache Weise reduziert.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Kochfeld platte wenigstens in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit ausgehend von der Kochfeld platte in Richtung der zweiten Warmesensoreinheit als Sammellinse ausgebildet ist. Auf diese Weise ist die Zahl der Bauteile weiter reduziert. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass in dem Strahlengang von der Kochfeldplatte und/oder dem Kochgeschirrboden zu der ersten und/oder zweiten Warmesensoreinheit wenigstens ein Umlenkmittel angeordnet ist. Hierdurch ist es auf konstruktiv einfache Weise ermöglicht, die erste und/oder zweite Warmesensoreinheit unabhängig von der räumlichen Anordnung der Kochzone, beispielsweise an einem kühleren Ort des Kochfelds, insbesondere im Randbereich des Kochfelds, zu positionieren.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass die zweite Warmesensoreinheit ein in dem Strahlengang von der Kochfeldplatte und/oder dem Kochgeschirrboden zu der zweiten Warmesensoreinheit angeordnetes optisches Filter aus dem gleichen Material wie die Kochfeld platte aufweist. Die geeigneten Materialien für Kochfeldplatten, insbesondere Glaskeramik, sind in der Beschaffung im Vergleich zu beispielsweise spektralselektiven optischen Filtern zur Beschränkung des Messbereichs der zweiten Warmesensoreinheit kostengünstiger.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass der Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens eines auf der Kochzone abgestellten Kochgeschirrs mittels der zweiten Warmesensoreinheit bestimmbar ist. Auf diese Weise ist die Genauigkeit der Steuerung des Kochprozesses weiter verbessert. Ferner kann aus dem so ermittelten Emissionsgrad die Temperatur des Kochgeschirrbodens mit einer ebenfalls verbesserten Genauigkeit automatisch bestimmt werden. Grundsätzlich ist es zwar möglich, den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens eines auf der Kochzone abgestellten Kochgeschirrs mittels einer weiteren von der zweiten Warmesensoreinheit verschiedenen Warmesensoreinheit zu bestimmen. Durch die Verwendung der zweiten Warmesensoreinheit ist die Zahl der Bauteile jedoch weiter reduziert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht zusätzlich eine dritte Warmesensoreinheit vor, deren Messbereich auf Wärmestrahlung in einem dritten Wellenlängenbereich begrenzt ist, der sich von dem zweiten Wellenlängenbereich unterscheidet, wobei die Kochfeld platte im Bereich der Kochzone wenigstens in dem Erfassungsbereich der dritten Warmesensoreinheit für Wärmestrahlung des dritten Wellenlängenbereichs einen Transmissionsgrad von mehr als 20 % aufweist. Hierdurch ist die Genauigkeit der Bestimmung des Emissionsgrads des Kochgeschirrbodens eines auf der Kochzone abgestellten Kochgeschirrs und damit die Genauigkeit der Steuerung des Kochprozesses weiter verbessert.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass die Kochfeld platte in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit auf deren Oberseite eine Beschichtung mit einem Transmissionsgrad von annähernd 0 % aufweist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass durch die erste Warmesensoreinheit unabhängig von dem Transmissionsgrad der Kochfeldplatte in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit im Wesentlichen allein die von der Kochfeld platte nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung erfasst wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Beschichtung einen Reflexionsgrad von etwa 100 % aufweist. Hierdurch ist die Beschichtung auf einfache Weise realisiert.
Eine alternative Weiterbildung zu der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Beschichtung einen Absorptionsgrad von etwa 100 % aufweist. Auch hier ist gewährleistet, dass durch die erste Warmesensoreinheit unabhängig von dem Transmissionsgrad der Kochfeldplatte in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit im Wesentlichen allein die von der Kochfeldplatte nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung erfasst wird.
Ferner stellt sich der Erfindung das Problem, ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
Figur 1 eine teilweise Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kochfelds in einem Vertikalschnitt, Figur 2 eine teilweise Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems in einem Vertikalschnitt mit dem Kochfeld aus Fig. 1 , Figur 3 ein Diagramm, das den Transmissionsgrad einer Kochfeldplatte eines erfindungsgemäßen Kochfelds in Abhängigkeit von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung am Beispiel einer Glaskeramikplatte zeigt,
Figur 4 eine teilweise perspektivische Unteransicht des Systems aus Fig. 2,
Figur 5 ein Diagramm, das den qualitativen Verlauf eines Ausgangssignals der beiden Warmesensoreinheiten in Abhängigkeit der Zeit beispielhaft zeigt, Figur 6 eine teilweise Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kochfelds,
Figur 7 eine teilweise Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kochfelds und Figur 8 eine teilweise Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kochfelds. Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kochfelds. Das Kochfeld weist eine als Glaskeramikplatte ausgebildete Kochfeldplatte 2 auf, mit einer senkrecht zu deren Hauptausdehnungsrichtungen durch eine flächige Ober- und Unterseite 2.1 und 2.2 begrenzte Materialstärke s, mit wenigstens einer Kochzone 4, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeldplatte 2 angeordneten in Fig. 1 nicht dargestellten Heizeinrichtung beheizbar ist, mit einer unterhalb der Kochfeldplatte 2 angeordneten Sensorbaueinheit 6 auf, die eine erste und eine zweite Warmesensoreinheit umfasst, wobei in Fig. 1 lediglich die erste Warmesensoreinheit 6.1 dargestellt ist. Die zweite Warmesensoreinheit ist hinter der Bildebene angeordnet. Die erste Warmesensoreinheit 6.1 ist zur Messung des im Bereich der Kochzone 4 im Wesentlichen allein von der Kochfeldplatte 2 nach unten ausgehenden Wärmestroms ausgebildet, während die zweite Warmesensoreinheit zur Messung des im Bereich der Kochzone 4 im Wesentlichen von der Kochfeldplatte 2 und einem darauf abgestellten in Fig. 1 nicht dargestellten Kochgeschirr nach unten ausgehenden Wärmestroms ausgebildet ist, was nachfolgend näher erläutert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die erste und die zweite Warmesensoreinheit 6.1 jeweils als Wärmestrahlungssensoreinheiten ausgebildet, wobei der Messbereich der ersten Warmesensoreinheit 6.1 auf die Messung von Wärmestrahlung in einem ersten Wellenlängenbereich begrenzt ist und der Messbereich der zweiten Warmesensoreinheit auf die Messung von Wärmestrahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich begrenzt ist, der sich von dem ersten Wellenlängenbereich unterscheidet. Damit durch die erste Warmesensoreinheit im Wesentlichen allein die von der Kochfeld platte 2 nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung und durch die zweite Warmesensoreinheit im Wesentlichen die von der Kochfeldplatte 2 und dem darauf abgestellten Kochgeschirr nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung erfassbar ist, weißt die Kochfeldplatte 2 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für Wärmestrahlung des ersten Wellenlängenbereichs einen Transmissionsgrad von weniger als 20 % und für
Wärmestrahlung des zweiten Wellenlängenbereichs einen Transmissionsgrad von mehr als 20 % auf. Alternativ hierzu ist es auch denkbar, die ersten und zweiten Wellenlängenbereiche bzw. die Empfindlichkeit der ersten und zweiten Warmesensoreinheiten 6.1 derart zu wählen und damit an die Eigenschaften der Kochfeldplatte 2 anzupassen, dass der Transmissionsgrad der Kochfeldplatte 2 in dem ersten Wellenlängenbereich annähernd 0% und in dem zweiten Wellenlängenbereich wenigstens etwa 50% beträgt. Dabei kann der einzelne Wellenlängenbereich sehr unterschiedlich dimensioniert sein, was nachfolgend anhand von Fig. 3 näher erläutert wird.
Eine Begrenzung des Messbereichs der ersten und zweiten Warmesensoreinheit 6.1 auf einen ersten bzw. zweiten Wellenlängenbereich kann zum einen dadurch erreicht werden, dass der jeweilige Wärmesensor selbst eine selektive Empfindlichkeit aufweist. Zum anderen besteht die Möglichkeit, in dem Strahlengang zwischen der Kochfeld platte 2 bzw. dem Kochgeschirr und dem Wärmesensor der jeweiligen Warmesensoreinheit 6.1 ein nicht dargestelltes optisches Filter anzuordnen. Dieses Filter kann grundsätzlich ein handelsübliches spektralselektives Filter sein, dass nur Wärmestrahlung des ersten bzw. zweiten Wellenlängenbereichs hindurchlässt. Alternativ hierzu ist es auch denkbar, ein optisches Filter aus dem gleichen Material wie die Kochfeld platte 2 zu verwenden. Ferner wäre es denkbar, dass die genannten Ausführungsformen der Filter zur Beschränkung der Messbereiche der jeweiligen Warmesensoreinheit zusätzlich als Polarisationsfilter ausgebildet sind.
Wird abweichend von dem vorgenannten Ausführungsbeispiel eine bezüglich des Transmissionsgrads inhomogene Kochfeldplatte 2 verwendet, ist es ausreichend, dass die Kochfeldplatte 2 im Bereich der Kochzone 4 wenigstens in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit 6.1 einen möglichst geringen und in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit einen möglichst hohen Transmissionsgrad für Wärmestrahlung gemäß den obigen Ausführungen aufweist. Dies kann beispielsweise durch einen Materialaustausch in den Erfassungsbereichen der ersten und/oder der zweiten Warmesensoreinheit 6.1 an der Kochfeldplatte 2 erfolgen. Ein hierfür geeignetes Material ist beispielsweise Aluminiumoxid.
Ferner ist es auch denkbar, dass die erste Warmesensoreinheit 6.1 anstelle eines Wärmesensors, nämlich eines Wärmestrahlungssensors, einen Berührungs-Temperaturfühler umfasst und beispielsweise im Bereich der Kochzone 4 auf der Unterseite 2.2 der Kochfeld platte 2 angeordnet ist.
Darüber hinaus wäre es auch möglich, die Sensorbaueinheit 6 anstelle mit zwei unabhängig voneinander benutzbaren Warmesensoreinheiten 6.1 derart auszubilden, dass beide Warmesensoreinheiten 6.1 zumindest teilweise gemeinsame Bauteile, beispielsweise einen gemeinsamen Wärmesensor, aufweisen. Der dann einzige Wärmesensor müsste auf dem Fachmann bekannte Weise beispielsweise zwischen zwei Lagen, von denen die eine der Lage des Wärmesensors der ersten Warmesensoreinheit 6.1 und die andere der Lage des Wärmesensors der zweiten Warmesensoreinheit der Sensorbaueinheit 6 des obigen Ausführungsbeispiels entspräche, hin- und her bewegbar sein. Alternativ hierzu wäre es denkbar, durch die Verwendung von Umlenkmitteln, wie beispielsweise Spiegel oder dergleichen, einen lagefesten Wärmesensor einzusetzen.
Die erste und die zweite Warmesensoreinheit der Sensorbaueinheit 6 sind mit einer ebenfalls nicht dargestellten elektrischen Steuerung, die eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher aufweist, in Signalübertragungsverbindung. In der Verarbeitungseinheit ist aus den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Warmesensoreinheit 6.1 ein Vergleichswert erzeugbar, der mit vorher festgelegten und in dem Speicher abgespeicherten Referenzwerten vergleichbar ist. In Abhängigkeit dieses Vergleichs ist die Heizleistung der Heizeinrichtung steuerbar.
Um die Heizleistung der Kochzone 4 des erfindungsgemäßen Kochfelds möglichst genau steuern zu können, ist es erforderlich, die Temperatur des auf der Kochzone abgestellten
Kochgeschirrs zu ermitteln, was durch die oben erläuterte Ermittlung des Vergleichswert erfolgt. Da die Temperatur des Kochgeschirrs bzw. des Kochgeschirrbodens jedoch auch von dessen Emissionsgrad abhängig ist, ist es deshalb ebenfalls erforderlich, den Emissionsgrad des Kochgeschirrs bzw. des Kochgeschirrbodens vorzugeben und in dem Speicher abzuspeichern oder während des Kochvorgangs zu messen und für eine Verarbeitung in der
Verarbeitungseinheit zur Verfügung zu stellen. Grundsätzlich ist es möglich, hierzu eine in Fig. 1 nicht dargestellte weitere Warmesensoreinheit zu verwenden. Alternativ hierzu wird in dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel hierfür die zweite Warmesensoreinheit verwendet. Das erfindungsgemäße Kochfeld weist zu diesem Zweck ferner einen Zerhacker 8 auf, dessen konstruktiver Aufbau anhand von Fig. 4 näher erläutert wird, und eine Lichtquelle 10 auf. Die Bestimmung des Emissionsgrads des auf der Kochzone 4 abgestellten Kochgeschirrs bzw. Kochgeschirrbodens wird ebenfalls anhand der nachfolgenden Fig. näher erläutert.
Um den Einfluss von direkter und indirekter Störstrahlung, beispielsweise von der Heizeinrichtung, auf die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Warmesensoreinheit 6.1 zu verringern, weißt das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kochfelds einen von innen mit einer die Wärmestrahlung reflektierenden Beschichtung, beispielsweise einer Goldschicht, verspiegelten Hohlleiter 12 auf. Alternativ hierzu ist beispielsweise die Verwendung eines Saphirwellenleiters denkbar. Eine weitere Möglichkeit den Einfluss von Störstrahlung auf die Ausgangssignale der beiden Warmesensoreinheiten zu reduzieren bzw. zu verhindern besteht darin, dass hierzu in dem Strahlengang von der Kochfeldplatte 2 und/oder dem Kochgeschirrboden zu der ersten und/oder zweiten Warmesensoreinheit 6.1 wenigstens ein Umlenkmittel, wie beispielsweise ein Spiegel oder dergleichen, angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Sensorbaueinheit 6 dem Einfluss der oben genannten Störstrahlung vollständig, zumindest jedoch weitgehend, entzogen werden. Siehe hierzu auch Fig. 8.
Fig. 2 zeigt das bereits erläuterte erfindungsgemäße System aus erfindungsgemäßen Kochfeld und auf die Kochzone 4 der Kochfeld platte 2 abgestellten Kochgeschirr 14 in einer zur Fig. 1 um 90° gedrehten Darstellung. In dieser Darstellung sind die erste und die zweite Warmesensoreinheit 6.1 und 6.2 der Sensorbaueinheit 6 gezeigt. Ferner ist in Fig. 2 die Heizeinrichtung 16 dargestellt, die auf an sich bekannte Weise in einem Isolationskörper 20 angeordnet ist. Die Pfeile 18 symbolisieren die oben bereits erläuterte direkte und indirekte Störstrahlung von der Heizeinrichtung 16. Die im Bereich der Kochzone 4 von der Kochfeldplatte 2 bzw. von dem Kochgeschirrboden ausgehende Wärmestrahlung wird in dem Hohlleiter 12 auf ebenfalls bekannte Weise zu der ersten bzw. zweiten Warmesensoreinheit 6.1 , 6.2 weitergeleitet, was in Fig. 2 durch die Pfeile 22 symbolisiert ist.
Um den Einfluss der Störstrahlung an dem Eingangssignal der jeweiligen Warmesensoreinheit 6.1 , 6.2 weiter zu reduzieren, ist es möglich, in dem Strahlengang zwischen der Kochfeld platte 2 bzw. dem Kochgeschirr 14 und den beiden Warmesensoreinheiten 6.1, 6.2 zusätzlich eine nicht dargestellte Blende, beispielsweise unmittelbar vor den beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2, anzuordnen. Ergänzend oder alternativ hierzu ist es auch denkbar, die beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 möglichst nahe an der Unterseite 2.2 der Kochfeld platte 2 anzuordnen.
In Fig. 3 ist ein Diagramm dargestellt, dass den Transmissionsgrad eines erfindungsgemäßen Kochfelds in Abhängigkeit von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung am Beispiel einer Glaskeramikplatte zeigt. Wie bereits anhand von Fig. 1 erläutert, sind die Messbereiche der ersten und der zweiten Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 auf den Transmissionsgrad der für das erfindungsgemäße Kochfeld verwendeten Kochfeld platte 2 derart abgestimmt, dass der Messbereich der ersten Warmesensoreinheit 6.1 auf einen ersten Wellenlängenbereich begrenzt ist, für den die Kochfeldplatte 2 einen Transmissionsgrad von weniger als 20 %, insbesondere annähernd 0% und der Messbereich der zweiten Warmesensoreinheit 6.2 auf einen zweiten Wellenlängenbereich begrenzt ist, für den die Kochfeld platte 2 einen Transmissionsgrad von mehr als 20 %, insbesondere wenigstens etwa 50 %, aufweist. Bei der Kochfeld platte 2 des ersten Ausführungsbeispiels, deren Transmissionsgradverlauf in Abhängigkeit von der Wellenlänge in Fig. 3 beispielhaft dargestellt ist, ist der erste Wellenlängenbereich bei etwa 3 μm und der zweite Wellenlängenbereich bei etwa 4 μm gewählt. Alternativ hierzu wäre es auch möglich den ersten Wellenlängenbereich mit etwa mehr als 5 μm und den zweiten Wellenlängenbereich bei etwa 2 μm zu wählen. Erfindungsgemäß wäre es darüber hinaus denkbar, mehrere Wellenlängenbereiche mit den oben genannten Transmissionsgraden als Eingangssignale für die erste bzw. die zweite Warmesensoreinheit 6.1 , 6.2 zu verwenden. Dies hätte den Vorteil, dass dadurch der Wert des Eingangssignals für die jeweilige Warmesensoreinheit 6.1, 6.2 größer wäre.
Fig. 4 zeigt den Zerhacker 8 aus Fig. 1 im Detail, mit Blickrichtung von unten auf das erfindungsgemäße Kochfeld. Der Zerhacker 8 weist einen elektrischen Antrieb 8.1 und eine zwischen den beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 sowie der Lichtquelle 10 und dem Hohlleiter 12 angeordnete kreisförmige Platte 8.2 auf. Zwischen den beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 und der Lichtquelle 10 ist eine in Fig. 4 lediglich grob dargestellte Barriere 24 angeordnet. Hierdurch wird verhindert, dass von der Lichtquelle 10 ausgehende Störstrahlung die Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 in ungewünschter Weise beeinflusst. Der elektrische Antrieb 8.1 des Zerhackers 8 ist mit der elektrischen Steuerung des erfindungsgemäßen Kochfelds in Signalübertragungsverbindung und dreht die Platte 8.2 im Verlauf der Bestimmung des Emissionsgrads des Kochgeschirrbodens um eine senkrecht zur Platte 8.2 und durch deren Mittelpunkt verlaufende, nicht dargestellte Drehachse. Die Platte 8.2 weist in dem Bereich, der bei deren Drehung die beiden Warmesensoreinheiten 6.1, 6.2 überstreicht, ein Langloch 8.3, mit einer an einem Ende des Langlochs 8.3 ausgebildeten
Erweiterung 8.3.1 , auf und in dem Bereich, der bei deren Drehung im Wesentlichen die beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 und die Lichtquelle 10 überstreicht, einen als Spiegel ausgebildeten und auf der diesen Bauteilen 6.1, 6.2 und 10 zugewandten Fläche der Platte 8.3 angeordneten Reflektor 8.4 auf. Die Erweiterung 8.3.1 überstreicht im Unterschied zu dem Rest des Langlochs 8.3 neben den beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 ebenfalls die Lichtquelle 10. Die Funktionsweise des Zerhackers 8 wird nachfolgend näher erläutert.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems bzw. des erfindungsgemäßen Kochfelds wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert:
Das erfindungsgemäße Kochfeld ist ausgeschaltet und ein Kochgeschirr 14 ist auf der Kochzone 4 abgestellt. Die der Kochzone 4 zugeordnete Heizeinrichtung 16 wird mittels eines in den Fig. nicht dargestellten Bedienelements eingeschaltet, so dass sich die Heizeinrichtung 16 aufheizt und damit die Kochzone 4 und das darauf abgestellte Kochgeschirr 14 erwärmt. Sobald das erfindungsgemäße Kochfeld in seiner Gesamtheit auf Betriebstemperatur aufgeheizt ist, wird mit den Messungen der in dem Bereich der Kochzone 4 im Wesentlichen nach unten abgestrahlten Wärmestrahlungen mittels der oben bereits erläuterten ersten und zweiten Warmesensoreinheit 6.1 , 6.2 begonnen, was anhand der Fig. 5 beispielhaft erläutert wird. Die Fig. 5 ist qualitativ und gilt von dem grundsätzlichen zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals sowohl für die erste wie auch für die zweite Warmesensoreinheit 6.1 , 6.2. Die Platte 8.2 des Zerhackers 8 befindet sich in einer in Fig. 4 nicht dargestellten Drehlage, in der die Platte 8.2 sowohl die beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 wie auch die Lichtquelle 10 abdeckt und damit die beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 gegen von dem Hohlleiter 12 in Richtung der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 wie auch gegen von der Lichtquelle 10 in Richtung der beiden Warmesensoreinheiten 6.1, 6.2 abgestrahlte Wärmestrahlung im Wesentlichen abschirmt. Da auch die Elektronik und andere auf der Plattenseite der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 angeordneten Bauteile des Kochfelds durch die Heizeinrichtung 16 erwärmt worden sind, ist das von jeder der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 empfangene Eingangssignal in dieser Drehlage der Platte 8.2 ungleich Null, siehe den durch eine rechteckige Umrandung abgegrenzten Bereich a in Fig. 5.
Die Platte 8.2 dreht sich kontinuierlich weiter um deren Drehachse bis in die in Fig. 4 dargestellte Drehlage, in der der Reflektor 8.4 der Platte 8.2 die beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 und die Lichtquelle 10 überdeckt. In dieser Drehlage der Platte 8.2 wird die von der Lichtquelle 10 ausgestrahlte Wärmestrahlung an dem Reflektor 8.4 nahezu vollständig in Richtung der beiden Warmesensoreinheiten 6.1, 6.2 umgelenkt und von diesen in den entsprechenden ersten und zweiten Wellenlängenbereichen als Eingangssignal empfangen, siehe Bereich b in Fig. 5.
Die Platte 8.2 dreht sich weiter und die beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 und die
Lichtquelle 10 werden erneut von der Platte 8.2, nämlich in dem zwischen dem Reflektor 8.4 und dem Langloch 8.3 angeordneten Bereich der Platte 8.2 überdeckt, siehe Fig. 4 und 5, Bereich c, so dass für diese Drehlage der Platte 8.2 die Ausführungen zu dem Bereich a aus Fig. 5 analog gelten.
Die Platte 8.2 dreht sich weiter, bis dass das in der Platte 8.2 angeordnete Langloch 8.3 den Strahlengang zwischen der Kochfeldplatte 2 bzw. der Kochfeld platte 2 und dem Kochgeschirrboden des Kochgeschirrs 14 in dem Bereich des Hohlleiters 12 und den beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 freigibt. Die in dem Bereich der Kochzone 4 von der Kochfeldplatte 2 bzw. von der Kochfeldplatte 2 und dem darauf abgestellten Kochgeschirr 14 nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung gelangt bis zu den beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 und wird von diesen entsprechend den ersten und zweiten Wellenlängenbereichen als Eingangssignal empfangen, was zu einem Anstieg des Ausgangssignals jeder Warmesensoreinheit 6.1 , 6.2 bis zu dem in Fig. 5 mit d gekennzeichneten qualitativen Wert führt. Hierbei ist zu beachten, dass der Wert des Ausgangssignals der ersten Warmesensoreinheit 6.1 etwas geringer ist als der Wert des Ausgangssignals der zweiten Warmesensoreinheit 6.2, da die erste Warmesensoreinheit 6.1 im Wesentlichen die allein von der Kochfeldplatte 2 nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung empfängt, während die zweite Warmesensoreinheit 6.2 im Wesentlichen die von der Kochfeldplatte 2 und dem darauf abgestellten Kochgeschirr 14 nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung empfängt, und zwar jeweils in dem Erfassungsbereich der jeweiligen Warmesensoreinheit 6.1 , 6.2.
Die Platte 8.2 dreht sich weiter, bis das andere Ende des Langlochs 8.3 mit der Erweiterung 8.3.1 erreicht ist. In dieser Drehlage der Platte 8.2 ist zusätzlich auch der Strahlengang zwischen der Lichtquelle 10 und dem Hohlleiter 12 durch die Platte 8.2 freigegeben, so dass die von der Lichtquelle 10 ausgestrahlte Wärmestrahlung durch den Hohlleiter 12 auf die Kochfeldplatte 2 bzw. die Kochfeldplatte 2 und den Kochgeschirrboden abgestrahlt und von diesen zumindest teilweise in Richtung der beiden Warmesensoreinheiten 6.1, 6.2 reflektiert wird, siehe Fig. 5, Bereich e. Die Werte der daraus resultierenden Ausgangssignale der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 sind deshalb etwas größer als im vorgenannten Bereich d.
Die Platte 8.2 dreht sich weiter in einen Bereich der Platte 8.2, der analog zu den bereits erläuterten Bereichen a und c die beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 gegen die von der Kochfeldplatte 2 bzw. der Kochfeld platte 2 und dem auf der Kochzone 4 abgestellten Kochgeschirr 14 nach unten ausgestrahlten Wärmestrahlung abschirmt, siehe Fig. 5, Bereich f. Die Wirkung der Barriere 24 gegen von der Lichtquelle 10 ausgestrahlte Störstrahlung ist weiter oben bereits erläutert worden.
Die Platte 8.2 dreht sich weiter und der oben erläuterte Messzyklus beginnt von Neuem.
Die Auswertung der Ausgangssignale der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 in der Verarbeitungseinheit der elektrischen Steuerung ist nachfolgend kurz erläutert:
In der Verarbeitungseinheit wird aus den so gewonnenen Ausgangssignalen der beiden
Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 fortlaufend oder in vorher festgelegten zeitlichen Abständen ein Vergleichswert gebildet und auf an sich bekannte Weise mit vorher festgelegten und in dem Speicher der elektrischen Steuerung abgespeicherten Referenzwerten verglichen. Um die Genauigkeit der Regelung der Heizleistung bei dem erfindungsgemäßen System bzw. Kochfeld zu verbessern, ist es erforderlich, bei dem Vergleich des auf den aktuellen Messungen mit den beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 basierenden Vergleichswerts mit den abgespeicherten Referenzwerten den Emissionsgrad des Kochgeschirrs 14 bzw. des Kochgeschirrbodens zu berücksichtigen. Auf der Basis des oben erläuterten Messablaufs während des Kochvorgangs ist es möglich, in der Verarbeitungseinheit den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens durch den Vergleich der Ausgangssignale der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 in dem Bereich b aus Fig. 5 mit den Ausgangssignalen in den Bereichen d und e aus Fig. 5 auf an sich bekannte Weise zu bestimmen. In der Regel ist es erforderlich, dass die Ausgangssignale der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 für die Verarbeitung in der elektrischen Steuerung auf dem Fachmann bekannte Weise, beispielsweise mittels des sogenannten Lock-in-Verfahrens, aufbereitet werden müssen. Die nachfolgend genannten Alternativen und weiteren Ausführungsbeispiele zu dem oben genannten ersten Ausführungsbeispiel sind nur soweit erläutert, wie sich diese von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden.
Anstelle der Lichtquelle 10 ist es auch denkbar, die Heizeinrichtung 16 für die Bestimmung des Emissionsgrads des Kochgeschirrbodens und damit deren eigentlich unerwünschte
Störstrahlung für die Messung zu verwenden, so dass die Anzahl der Bauteile weiter reduziert ist. Hierbei ist es aber erforderlich, dass bei den übrigen Messungen, also den Messungen der im Bereich der Kochzone 4 im Wesentlichen allein von der Kochfeldplatte 2 und der im Bereich der Kochzone 4 von der Kochfeldplatte 2 und dem auf der Kochzone 4 abgestellten Kochgeschirrs 14 ausgestrahlten Wärmestrahlung, die Heizeinrichtung 16 kurzzeitig abgeschaltet wird.
Alternativ zu der Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, den Einfluss des Emissionsgrads des Kochgeschirrbodens durch den Einsatz einer in den Fig. nicht dargestellten dritten Warmesensoreinheit in die Regelung der Heizleistung mit einzubeziehen. Hierzu ist der Messbereich der dritten Warmesensoreinheit auf Wärmestrahlung in einem dritten Wellenlängenbereich begrenzt, der sich von dem zweiten Wellenlängenbereich unterscheidet, wobei die Kochfeld platte 2 im Bereich der Kochzone 4 wenigstens in dem Erfassungsbereich der dritten Warmesensoreinheit für Wärmestrahlung des dritten Wellenlängenbereichs einen Transmissionsgrad von mehr als 20 % aufweist. Da die Temperatur des Kochgeschirrbodens und damit der Wert der von dem Kochgeschirrboden ausgestrahlten Wärmestrahlung nicht nur von deren Wellenlängenbereich sondern auch von dem Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens abhängig ist, ist es möglich, durch eine an sich bekannte Verhältnispyrometer-Messung mittels der zweiten und der dritten Warmesensoreinheit 6.2, und der auf diese Weise ermittelten Steigung des Werts der Wärmestrahlung über einen vorher festgelegten Wellenlängenbereich auch ohne den Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens dessen Temperatur zu bestimmen und damit die Heizleistung zu regeln.
Eine besonders einfache Alternative zu den vorgenannten Möglichkeiten, den Einfluss des Emissionsgrads des Kochgeschirrbodens in die Regelung der Heizleistung mit einzubeziehen besteht darin, dass auf den Kochgeschirrboden wenigstens in dem Bereich, der bei auf der Kochzone 4 abgestellten Kochgeschirr 14 mit dem Erfassungsbereich der zweiten
Warmesensoreinheit 6.2 überlappt, eine Beschichtung mit einem vorher festgelegten und in dem Speicher der elektrischen Steuerung abgespeicherten Emissionsgrad aufgebracht ist.
Eine weitere Alternative zu dem ersten Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Kochfeld platte 2 in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit 6.1 auf deren Oberseite eine Beschichtung mit einem Transmissionsgrad von annähernd 0 % aufweist. Eine Realisierungsmöglichkeit besteht darin, dass die Beschichtung einen Reflexionsgrad von etwa 100 % aufweist. Hierdurch ist eine Ausgestaltung der ersten Warmesensoreinheit 6.1 und deren Anpassung an die Kochfeld platte 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, da durch die erfindungsgemäße und in den Fig. nicht dargestellte Beschichtung gewährleistet ist, dass die erste Warmesensoreinheit 6.1 in dem Bereich der Kochzone 4 im Wesentlichen allein die von der Kochfeldplatte 2 nach unten abgestrahlte Wärmestrahlung empfängt.
Alternativ zu der vorgenannten Möglichkeit ist es auch denkbar, dass die Kochfeld platte 2 in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit 6.1 auf deren Oberseite eine Beschichtung mit einem Absorptionsgrad von etwa 100 % aufweist.
In Fig. 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kochfelds gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in den Erfassungsbereichen der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 ausgehend von der Kochfeldplatte 2 in Richtung der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 eine Sammellinse 26, aufgrund der hohen Temperaturbeständigkeit beispielsweise aus Bariumfluorid oder Aluminiumoxid hergestellt, angeordnet, mittels der die von der Kochfeld platte 2 und dem auf der Kochzone 4 abgestellten Kochgeschirr 14 nach unten ausgestrahlte Wärmestrahlung auf die erste und/oder zweite Warmesensoreinheit 6.1 , 6.2 auf an sich bekannte Weise fokussiert wird. Um den Einfluss der im Bereich der Kochzone 4 allein von der Kochfeldplatte 2 nach unten abgestrahlten Wärmestrahlung auf das Ausgangssignal der zweiten Warmesensoreinheit 6.2 zu reduzieren, so dass dadurch der Teil der Wärmestrahlung, der allein von dem Kochgeschirrboden nach unten abgestrahlt wird, einen größeren Einfluss auf das Ausgangssignal der zweiten Warmesensoreinheit 6.2 ausübt, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit 6.2 zusätzlich die Materialstärke s der Kochfeldplatte 2 reduziert.
Alternativ zu der vorgenannten Lösung ist es gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lehre denkbar, dass die Kochfeldplatte 2 wenigstens in dem
Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit 6.2 ausgehend von der Kochfeld platte 2 in Richtung der zweiten Warmesensoreinheit 6.2 als die Sammellinse 26 ausgebildet ist, siehe Fig. 7.
Die Fig. 8 zeigt, wie bereits erläutert, ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lehre, bei dem die Sensorbaueinheit 6 anstelle unterhalb der Kochzone 4 in dem Randbereich des erfindungsgemäßen Kochfelds angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird auf die Verwendung eines Hohlleiters 12 verzichtet, da die Störstrahlung aufgrund des in dem Strahlengang zwischen der Kochfeldplatte 2 bzw. dem Kochgeschirr 14 und den beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 angeordneten Umlenkmittels 28 zur Umlenkung der nach unten abgestrahlten Wärmestrahlung an den beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 vorbei gelenkt wird, was in Fig. 8 durch einen gestrichelten Pfeil 30 symbolisiert ist. Im Unterschied dazu wird die allein von der Kochfeld platte 2 bzw. von der Kochfeldplatte 2 und dem auf der Kochzone 4 abgestellten Kochgeschirr 14 nach unten ausgestrahlte Wärmestrahlung in Richtung der beiden Warmesensoreinheiten 6.1 , 6.2 auf dem Fachmann bekannte Weise gelenkt, was in Fig. 8 durch Pfeile 32 symbolisiert ist.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen wurde insbesondere die Verwendung des Zerhackers 8 als Teil der Messeinrichtung zur Bestimmung des Emissionsgrads des Kochgeschirrs 14 bzw. des Kochgeschirrbodens eingehend erläutert. Alternativ hierzu sind jedoch auch andere dem Fachmann bekannte Ausgestaltungen der Messeinrichtung denkbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Kochprozesses bei einem Kochfeld, mit einer Kochfeldplatte, insbesondere aus Glaskeramik, die senkrecht zu deren Hauptausdehnungsrichtungen eine durch eine flächige Ober- und Unterseite begrenzte Materialstärke s aufweist, mit wenigstens einer Kochzone, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten Heizeinrichtung beheizbar ist, mit einer elektrischen Steuerung zur Steuerung der Heizleistung der Heizeinrichtung und mit unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten ersten und zweiten Warmesensoreinheiten, wobei das Verfahren den Verfahrensschritt enthält, dass mit der ersten Warmesensoreinheit (6.1 ) im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone (4) allein von der Kochfeldplatte (2) und mit der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) im Wesentlichen ein im Bereich der Kochzone (4) von der Kochfeldplatte (2) und einem darauf abgestellten Kochgeschirr (14) nach unten ausgehender Wärmestrom detektiert wird und in der elektrischen Steuerung aus den Ausgangssignalen der beiden Warmesensoreinheiten (6.1, 6.2) ein Vergleichswert gebildet und mit vorher festgelegten und abgespeicherten Referenzwerten verglichen wird, und in Abhängigkeit davon die Heizleistung der Heizeinrichtung (16) gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten und der zweiten Warmesensoreinheit (6.1 , 6.2) die Wärmestrahlung als Teil des jeweiligen Wärmestroms detektiert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Kochprozesses zusätzlich der Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens eines auf der Kochzone (4) abgestellten Kochgeschirrs (14) mittels einer weiteren Warmesensoreinheit (6.2) ermittelt wird.
4. Kochfeld zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Kochfeldplatte, insbesondere aus Glaskeramik, die senkrecht zu deren Hauptausdehnungsrichtungen eine durch eine flächige Ober- und Unterseite begrenzte Materialstärke s aufweist, mit wenigstens einer Kochzone, die mittels einer in der Einbaulage des Kochfelds unterhalb der Kochfeldplatte angeordneten Heizeinrichtung beheizbar ist, mit einer unterhalb der Kochfeld platte angeordneten ersten Warmesensoreinheit, die zur Messung eines im Wesentlichen im Bereich der Kochzone allein von der Kochfeldplatte nach unten ausgehenden Wärmestroms ausgebildet ist, und einer eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher aufweisenden elektrischen Steuerung, in der in Abhängigkeit des Ausgangssignals der ersten Warmesensoreinheit die Heizleistung der Heizeinrichtung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Kochfeldplatte (2) eine zweite Warmesensoreinheit (6.2) angeordnet ist, die zur Messung eines im Wesentlichen im Bereich der Kochzone (4) von der Kochfeldplatte (2) und einem darauf abgestellten Kochgeschirr (14) ausgehenden Wärmestroms ausgebildet ist, wobei in der Verarbeitungseinheit aus den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Warmesensoreinheit (6.1 , 6.2) ein Vergleichswert erzeugbar ist und in Abhängigkeit eines Vergleichs des Vergleichswerts mit vorher festgelegten und in dem Speicher abgespeicherten Referenzwerten die Heizleistung der Heizeinrichtung (16) steuerbar ist.
5. Kochfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Warmesensoreinheit (6.1 ) einen Berührungs-Temperaturfühler umfasst.
6. Kochfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbereich der ersten Warmesensoreinheit (6.1 ) auf die Messung von Wärmestrahlung in einem ersten Wellenlängenbereich begrenzt ist und die Kochfeld platte (2) im Bereich der Kochzone (4) wenigstens in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit (6.1 ) für Wärmestrahlung des ersten Wellenlängenbereichs einen Transmissionsgrad von weniger als 20 % aufweist.
7. Kochfeld nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmissionsgrad der Kochfeldplatte (2) für Wärmestrahlung des ersten Wellenlängenbereichs wenigstens in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit (6.1) annähernd 0 % ist.
8. Kochfeld nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Messbereich der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) auf die Messung von Wärmestrahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich begrenzt ist, der sich von dem ersten Wellenlängenbereich unterscheidet, und die Kochfeldplatte (2) im Bereich der Kochzone (4) wenigstens in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) für Wärmestrahlung des zweiten Wellenlängenbereichs einen Transmissionsgrad von mehr als 20 % aufweist.
9. Kochfeld nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmissionsgrad der Kochfeldplatte (2) für Wärmestrahlung des zweiten Wellenlängenbereichs wenigstens in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) wenigstens etwa 50 % beträgt.
10. Kochfeld nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Warmesensoreinheit (6.1, 6.2) zur Messung von Wärmestrahlung ausgebildet sind und zumindest teilweise gemeinsame Bauteile, insbesondere einen gemeinsamen Wärmesensor, aufweisen.
11. Kochfeld nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke s der Kochfeldplatte (2) wenigstens in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) reduziert ist.
12. Kochfeld nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kochfeldplatte (2) wenigstens in dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) ausgehend von der Kochfeldplatte (2) in Richtung der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) als Sammellinse (26) ausgebildet ist.
13. Kochfeld nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlengang von der Kochfeld platte (2) und/oder dem Kochgeschirrboden zu der ersten und/oder zweiten Warmesensoreinheit (6.1 , 6.2) wenigstens ein Umlenkmittel (28) angeordnet ist.
14. Kochfeld nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Warmesensoreinheit (6.2) ein in dem Strahlengang von der Kochfeld platte (2) und/oder dem Kochgeschirrboden zu der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) angeordnetes optisches Filter aus dem gleichen Material wie die Kochfeldplatte (2) aufweist.
15. Kochfeld nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Emissionsgrad des Kochgeschirrbodens eines auf der Kochzone (4) abgestellten Kochgeschirrs (14) mittels der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) bestimmbar ist.
16. Kochfeld nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 15, gekennzeichnet durch, eine dritte Warmesensoreinheit, deren Messbereich auf Wärmestrahlung in einem dritten Wellenlängenbereich begrenzt ist, der sich von dem zweiten Wellenlängenbereich unterscheidet, wobei die Kochfeldplatte (4) im Bereich der Kochzone (4) wenigstens in dem Erfassungsbereich der dritten Warmesensoreinheit für Wärmestrahlung des dritten Wellenlängenbereichs einen Transmissionsgrad von mehr als 30 % aufweist.
17. Kochfeld nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kochfeld platte (2) in dem Erfassungsbereich der ersten Warmesensoreinheit (6.1 ) auf deren Oberseite (2.1) eine Beschichtung mit einem Transmissionsgrad von annähernd 0 % aufweist.
18. Kochfeld nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen Reflexionsgrad von etwa 100 % aufweist.
19. Kochfeld nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen Absorptionsgrad von etwa 100 % aufweist.
20. System, bestehend aus einem Kochfeld nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 19 und einem Kochgeschirr, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kochgeschirrboden wenigstens in dem Bereich, der bei auf der Kochzone (4) abgestellten Kochgeschirr (14) mit dem Erfassungsbereich der zweiten Warmesensoreinheit (6.2) überlappt, eine Beschichtung mit einem vorher festgelegten und in dem Speicher der elektrischen Steuerung abgespeicherten Emissionsgrad aufgebracht ist.
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