WO2006042758A1 - Lüftungsgerät - Google Patents

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WO2006042758A1
WO2006042758A1 PCT/EP2005/011296 EP2005011296W WO2006042758A1 WO 2006042758 A1 WO2006042758 A1 WO 2006042758A1 EP 2005011296 W EP2005011296 W EP 2005011296W WO 2006042758 A1 WO2006042758 A1 WO 2006042758A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
receiving device
ventilation
laser beam
ventilation device
transmitting
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/011296
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henry Fluhrer
Original Assignee
E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH filed Critical E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH
Priority to ES05810199T priority Critical patent/ES2408255T3/es
Priority to PL05810199T priority patent/PL1802919T3/pl
Priority to EP05810199A priority patent/EP1802919B1/de
Publication of WO2006042758A1 publication Critical patent/WO2006042758A1/de
Priority to US11/736,978 priority patent/US7442119B2/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/20—Removing cooking fumes
    • F24C15/2021—Arrangement or mounting of control or safety systems

Definitions

  • the invention relates to a ventilation device, in particular a hood Dunstab ⁇ , according to the preamble of claim 1.
  • EP 0 443 141 B1 describes an extractor hood with an ultrasonic transmitter and an ultrasound sensor system, in which the signal fluctuations recorded by the ultrasound sensor system are used to control a fan stage.
  • a disadvantage here is seen that the ultrasonic sensor system is expensive and therefore the application of Only in extractor hoods of the upper price segment comes into question.
  • the object of the invention is to provide a ventilation device of the type mentioned in the introduction with which the disadvantages of the prior art can be avoided and, in particular, a low-cost and reliable possibility for detecting a cooking process and the associated air contamination such as, for example Cooking treads or air movements over a cooktop is possible.
  • the transmitting device is designed to emit a laser beam.
  • the use of a laser beam is both economically and technically advantageous.
  • By emitting nearly parallel laser light through a laser light transmitter it is possible to achieve an intensity clearly defined with respect to the cross-sectional area of the laser beam. This makes it possible to realize even longer measuring distances within the fan, without a reasonable Auswer ⁇ tion is made difficult due to a too wide expansion of the light cone.
  • the laser beam emitted by the transmitting device encounters air contaminants such as cooking turf or fluctuating air-density gradients, it is refracted, diffracted, deflected and / or scattered. This leads to the fact that the power registered by the receiving device is opposite to the output power of the transmitting device changed.
  • Air streaks are characterized by air movement and air areas of different densities.
  • the good recognizability of air streaks and air movements in the ventilation device according to the invention is particularly advantageous because, compared to particle detection, operation of the ventilation device can be initiated or adjusted earlier. If only the occurrence of particles triggers the operation, there is a great risk that air pollution or cooking turf has already arisen and developed, so that they are no longer detected by the ventilation unit.
  • a laser beam offers particular advantages, since the frequency of the laser beam is largely uniform, so that receiving devices can be used which are set up in particular for the specific laser frequency or a narrow frequency range. It is thereby achieved that ambient light, which usually occurs in a broad frequency spectrum, does not lead to misinterpretations by a control device or a control circuit.
  • the use of a laser beam also allows long and multiple deflected measuring sections, which allows a particularly fine-meshed detection of air contamination. From an economic point of view, the use of a laser beam is very advantageous. Laser modules are nowadays mass products and therefore very reliable and are also available at low cost.
  • the signal generated by the receiving device with respect to electrical characteristic values such as its frequency, its voltage or its current strength depends on the power or intensity of the received radiation.
  • Corresponding sensors and receiving modules which generate corresponding electrical signals as a function of light irradiation are known today.
  • a control device with a microcontroller for example, a receiving device can be used, whose output signal with respect to the voltage depends on the incident light.
  • This signal is connected to an A / D converter input of the microcontroller and is thus to be processed by it. It may also be expedient to use a sensor whose frequency depends on the power of the received radiation, since no A / D converter is required for such a frequency measurement.
  • the signal generated by the receiving device depends only on the incident radiation in a frequency range which largely corresponds to the frequency range of the laser beam.
  • a frequency range which largely corresponds to the frequency range of the laser beam.
  • interference by ambient light or, for example, an illumination integrated into an extractor hood is avoided.
  • the restriction to such a frequency range for example by means of a filter which is arranged in front of a sensor in the receiving device or by means of special sensors, which are designed for an exclusive reception of light in the corresponding frequency range.
  • the receiving device has a photoelectric sensor, which preferably has a photo sensor or a photodiode.
  • a photoelectric sensor which preferably has a photo sensor or a photodiode.
  • the receiving device is equipped with filter means which limit the angular range in which incident light is registered by the receiving device.
  • filter means which limit the angular range in which incident light is registered by the receiving device.
  • it is especially it is also expedient to provide the receiving device with an angle-reducing device which allows light to enter only in an narrow angular range, for example with a hollow channel aligned in the direction of the laser beam. The same is achieved by arranging the receiving device at the base of a bore provided for this purpose.
  • the drive can be activated and deactivated by the control circuit or the control unit and can be controlled with respect to its power, preferably continuously.
  • the control unit can be designed so that it completely automatically activates the drive for generating the air flow, as long as a corresponding need has been registered, and also adapts the required power accordingly.
  • a stepless control of the power allows a particularly needs equitable operation.
  • it is advantageous in controlling the power at various discrete stages that such control is simpler and less expensive.
  • the control circuit or the control unit for evaluating the signal generated by the receiving device is designed with regard to air streaks or air movements with different density gradients in the measuring section.
  • the controller is designed so that it interprets lower attenuation to the effect that a smaller amount of particles and / or air streaks are detected on the measuring section.
  • the extent to which the damping is due to particles or air streaks can be deduced from other parameters such as the oscillation frequency.
  • a trained control unit activates a ventilation device already at lower attenuation and thus allows a very convenient ventilation control especially in ei ⁇ nem period at the beginning or even before the air pollution.
  • the ventilation device is adjustable with regard to its behavior in order to be operated in the right situation and to the right extent depending on varying environmental situations, for example use above hotplates or gas flames.
  • the control circuit or the control device for controlling the drive is designed as a function of the intensity or registered power registered by the receiving device.
  • the power is compared with the power or intensity delivered by the transmitting device or with a defined desired power or nominal intensity, wherein a reduction as an indication of absorption, refraction and / or diffraction as a consequence of Kochwrasen or air streaks or air movement is interpreted.
  • the controller can be designed so that a reduced registered power is interpreted as an increased degree of contamination of the air, for example by cooking strokes, and as a consequence the power of the drive is increased.
  • the control circuit or the control device for controlling the drive is formed as a function of the intensity or power registered by the receiving device over time.
  • the use of the first derivative of the power after the time is superior to a pure control of ventilation an ⁇ hand the registered power. Rapid changes in power are due to turbulence in general or cooking in the area of the measuring section and are a sign of a high concentration of air contaminants such as cooking torrents or air movements.
  • a control of the drive depending on the changes tion of the registered intensity or the registered performance can also be combined with an evaluation of the intensity or the performance itself. Thus both the frequency and the amplitude of the power curve over time are used to analyze the impurities on the measuring path.
  • the transmitting device is designed for transmitting a laser beam whose luminous point has regions of greatly varying intensity in the region of the receiving device, preferably in the form of an interference pattern.
  • maxima and minima can alternate, in particular generated by interference.
  • Such a luminous spot can be registered by the receiving device not only with regard to whether the luminous spot strikes the receiving device or the sensor.
  • a shift of the luminous spot on the photodiode also leads to a characteristic characteristic of air streaks and particles in the measuring section, without the luminous point having to be deflected far enough for it to leave the photodiode.
  • the particularly advantageous evaluation Interference patterns can be achieved by using a laser with a comparatively wide frequency spectrum. Although it may be desirable for other aspects of the invention to use a laser with a particularly narrow frequency spectrum, depending on the requirements, it may therefore also be advantageous to use, for example, a multimode laser diode with a broad frequency spectrum.
  • the transmitting device and the receiving device are designed such that the receiving device always lies within the luminous point during operation.
  • the luminous point descending from the receiving device or the photodiode does not affect the output signal of the receiving device, but rather the movement of the luminous dot via the receiving device.
  • the maxima and the minima of the interference image of the luminous point move over the sensor.
  • the size of the sensor should be chosen so that it is smaller than the extension of the maxima and minima, whereby these can also be influenced by optical aids such as lenses.
  • the advantage lies in particular in the fact that an exact calibration of receiving device and transmitting device can be omitted and the susceptibility to failure of such a ventilation device is very low.
  • the registration of the movement of the luminous spot via the receiving device can take place, for example, by evaluating a moving interference pattern with maxima and minima.
  • This can be advantageously used for controlling the extractor hood with a corresponding control method which carries out an evaluation of the output values of the sensor in the case of an interference pattern moving over it.
  • the transmitting device and the receiving device are designed such that the durometer of the illuminating device point is a few mm wider than the receiving device, preferably at least 5 to 8 mm wider. As a result, a particularly low susceptibility is achieved. In the field of ventilation devices, large manufacturing tolerances are often used. Due to the fact that the mode of operation of the transmitting and receiving device according to this development does not depend on the transmitting and receiving device being at their desired position to the nearest millimeter, more favorable production methods can be used and no additional measures are required In order to ensure the correct and highly accurate alignment of these Einrich ⁇ lines.
  • the control circuit or the control unit evaluates the output signal with regard to signal frequency and signal attenuation. This is particularly useful when using a laser beam which is so pronounced that it always rests on the receiving element in normal operation, and which has a luminous point with regions of greatly varying intensity.
  • the registered intensity or the determined Dämp ⁇ tion of the laser beam as an indicator of the presence of steam and the frequency can be regarded as an indicator of the presence of heat.
  • a strong damping can be seen as a sign of intensive cooking operation and a high signal frequency as a sign of intensive frying operation.
  • the transmitting device and the receiving device are arranged opposite each other on both sides of the air flow in the ventilation device and the transmitting device radiates in the direction of the receiving device.
  • the transmitting device and the receiving device are preferably located on opposite sides. lying side of the air flow, in particular centrally above the cooktop, so that the measuring section thwarts the air flow.
  • Such an arrangement with direct alignment of transmitting and receiving device to each other is simple and less prone to interference.
  • the transmitting device and the receiving device are arranged so that a laser beam emitted by the transmitting device passes from the at least one reflecting device to the receiving device.
  • a reflection device permits the arrangement of the transmitting and receiving device in the immediate vicinity of one another by arranging the transmitting and receiving device on one side of the fan. On the opposite side of the reflection device is arranged. In this way it is also possible to design the transmitting and receiving device as a module, as a result of which the assembly and adjustment effort is significantly reduced compared with the use of two separate modules.
  • At least two reflection devices are provided, which are arranged and aligned such that a laser beam emanating from the transmitting device from at least one reflection device reaches the receiving device at least twice.
  • the two reflection devices face each other and are arranged parallel to one another.
  • the Reflekti ⁇ ons sexualen may be arranged on the front and rear or on the left and right inner side of the ventilation unit or the Dunstab ⁇ zugshaube.
  • aus ⁇ directional transmitting and receiving devices By appropriately arranged and aus ⁇ directional transmitting and receiving devices, it is possible to let the laser beam reflect so many times from one side to the other and thus almost the entire cross section of the ventilation device subsequent evaluation by the control unit or the Steuer ⁇ circuit basis lay.
  • the transmitting device has a laser diode for emitting the laser beam, in particular a multi-mode laser diode.
  • Multimode laser diodes emit light of different frequencies and, for technical reasons, are well suited for the proposed ventilation devices.
  • the radiation beam emitted by them has an increased di- vergence and increased diffraction tendency due to increased wavelength spread compared with singlemode laser diodes.
  • due to their frequency spectrum they generate an interference pattern in the luminous spot, which, as described above, enables a particularly good evaluation with maxima and minima with low susceptibility to interference.
  • the increased divergence and the interference pattern are particularly advantageous in the detection of air streaks.
  • the transmitting device has a collimator lens.
  • This collimator lens allows the adaptation of the position of their focal point a convenient optimization of the transmitting device.
  • the widening of the laser beam in the region of the receiving device can be varied via the position of the collimator lens and / or the focal point of the collimating lens.
  • the laser beam can also be made somewhat di ⁇ vergent.
  • An enlarged widening increases the sensitivity of the receiving device, in particular with regard to air movements, so that the control unit is provided with a signal that can be interpreted more easily.
  • the controller accordingly controls the fan very needs, especially even before steam.
  • an expansion of the laser beam also leads to a smaller light output received by the receiving device.
  • the collimator lens By adapting the collimator lens with regard to location and type, it is possible to produce an optimum light transparency and air schlieren and cooking surface detection of the laser beam.
  • a finished laser module can be dispensed with and a cost-effective design consisting of laser diode and lens can be provided.
  • the divergence of the laser beam from the control unit or the control circuit is adjustable. Since the attenuation of laser beams of lesser divergence by air streaks is less than the attenuation of laser beams of high divergence, it can be achieved by adjustability of the divergence that distinguishes particularly reliably between attenuations due to vapors or particles on the one hand and air streaks or air movements on the other hand can.
  • the control unit of such a ventilation device can therefore, for example, alternately measure the damping at high and low Diver ⁇ genz and set in the case of low attenuation, which is due only to air streaks, the fan in operation.
  • the adjustability is preferably achieved via an adjustable lens.
  • At least two transmitting devices are provided for the output of laser beams of different divergence.
  • two transmitting devices can be achieved with different Divergenz ⁇ setting that the cause of attenuation on the measuring section is reliably detected.
  • the adjustability and the resulting increased complexity of the transmitting device can be avoided thereby.
  • both transmitting devices are directed to only one receiving device, which measures the incoming power of the laser beams either at the same time or alternately.
  • FIGS. 1 and 2 partially cutaway views of a first embodiment of the extractor hood according to the invention; be, in which transmitting and receiving device are arranged on opposite inner sides of the extractor hood and in which a laser beam is submit directly bring ⁇ in the direction of the receiving device rank,
  • FIG. 3 shows a detailed view of the receiving device of FIG.
  • Figures 1 and 2 shown extractor hood
  • FIG. 4 shows a partially sectioned view of a second embodiment of a hood according to the invention, in which the transmitting and receiving devices are arranged as a unitary module on an inner side of the extractor hood and in which a reflection device is provided on the opposite side of the extractor hood,
  • FIG. 5 shows a partially sectioned view of a third embodiment of a hood according to the invention, in which the transmitting device and the receiving device are likewise arranged on the same inner side of the extractor hood, these being separate and spaced-apart modules, FIG.
  • FIG. 6 shows a partially sectioned view of a fourth embodiment of a vapor extraction hood according to the invention, in which two parallel reflection devices are provided on opposite inner sides of the vapor extraction hood,
  • FIG. 7 a schematic representation of a control device for a ventilation device according to the invention and components connected to this control device
  • FIG. 9 a representation of the functional units of the control and evaluation
  • FIG. 10 shows a diagram of measured values of the temporal behavior of the intensity of the received signal
  • Figures 11 and 12 are schematic representations of moving individual points of light from the interference pattern of the laser via the receiving device and
  • FIG. 13 shows a division between attenuation and frequency of the oscillation of the signal at the receiving device according to FIG. 10.
  • Figures 1 and 2 show in each case in a partially sectioned manner a first embodiment of a ventilation device according to the invention in the form of an extractor hood 10.
  • the hood 10 is devis ⁇ half of a cooktop 12 with four burners 14 arranged.
  • the fume hood 10 extends almost over the entire width of the cooking trough 12 and covers about three quarters of its depth.
  • the extractor hood 10 itself consists of a box-shaped lower part 16 and an upper part 18 open on the underside, the lower part 16 and the upper part 18 being connected to one another in such a way that cooking hobs starting from the cooktop 12, such as water vapor and cooking oil reach haze in the lower part 16 of the hood 10 and be forwarded from there into the upper part 18.
  • a filter mat 19 and a fan 20 are arranged, which sucks the kitchen vapors through the filter mat 19 into the upper part 18.
  • a transmitting device 22 with a laser and a receiving device 24 are arranged on the right or left inner side.
  • the transmitting device 22 is aligned in such a way that a laser beam 25 emanating from it is directed directly onto the receiving device 24. If cooking hobs rise from the cooking zones 14 of the cooking trough 12 during cooking operation, they reach the lower part 16 of the draft hood 10.
  • the laser beam 25, which is permanently or periodically activated, is partially absorbed by these cooking turfs and partly diffracted and broken. This results in a reduced input power at the receiving device 24 compared with the output power.
  • a signal generated by the receiving device 24 is fed to a control unit, which is based on the power difference between the output power of the transmitting device 22 and the input power of the receiving device 24 as well as on the time variation
  • This difference in performance allows conclusions about the degree of air movements and the presence and the amount of cooking turfs.
  • this control unit controls the power supplied to the fan 20, the power being increased when the air movement is intense or the amount of cooking turf is high. If the input power at the receiving device 24 has returned to the output power of the transmitting device 22 in the course of air cleaning and is no longer subject to large fluctuations, the fan 20 can be throttled back or completely deactivated by the control device.
  • FIG. 3 shows the receiving device of the extractor hood shown in Figures 1 and 2 in an enlarged view.
  • the receiving device has a tubular portion 29a whose major axis coincides with the axis of incidence of the laser beam 25.
  • a photo ⁇ electrical sensor 26 is arranged, which generates a corresponding signal as a function of the incident power.
  • a filter 29b is arranged, which serves to filter the incident light and allows light to pass only in a certain frequency range tuned to the laser beam 25. If light of another frequency range is incident, it is absorbed by the filter 29b and therefore does not reach the photoelectric sensor.
  • the tubular section 29a and the filter 29b it is achieved that the signal emitted by the photoelectric sensor 26 is determined exclusively or almost exclusively by the incident power of the laser beam and not by the ambient light.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of an extractor hood according to the invention.
  • the transmitting and receiving devices are accommodated in a common functional module 29, which is arranged on an inner side of the lower part 16 of the extractor hood 10.
  • a reflection device 30 is arranged on the gegenü ⁇ overlying inner side of the lower part 16.
  • This reflection device can be, for example, a mirror or even a cat's eye.
  • the laser beam 31, which is emitted by the functional module 29, is aligned in the direction of the reflection device 30. From this it is reflected in such a way that it deviates only slightly from its course before the reflection back to the Function module 29 passes.
  • the integrated in this functional module 29 receiving device registers the returned power and are in the same manner as in the first embodiment, a dependent signal to an unillustrated control unit from.
  • the advantage of this embodiment is that only one module has to be connected to the control unit. This saves costs for cabling and avoids structural difficulties.
  • the measuring path compared with the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is approximately twice as long, which leads to more reliable results.
  • FIG. 5 shows a third embodiment of an extractor hood according to the invention.
  • this embodiment differs in that the transmitting device 32 and the receiving device 34 are arranged as separate modules, but on the same inner side of the lower part 16 of the extractor hood 10.
  • a reflection device 36 is provided on the opposite inner side, whereby it is arranged and aligned such that a laser beam 38 emanating from the transmission device 32 strikes the receiving device 34 after the reflection.
  • the illustrated embodiment has the disadvantage that the transmitting and receiving device must be ge separately connected to a control unit, not shown.
  • the fact that the laser beam 38 does not run nearly parallel before and after the reflection by the reflection device 36 is advantageous. As a result, the area which the laser beam passes through is enlarged. As a result, it is more likely to reliably detect cooking turf from all hotplates and to make the control of the fan 20 well adjusted accordingly.
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of an extractor hood according to the invention.
  • This has a transmitter -40 and a receiving device 42, which in turn are arranged on the same inner side of the upper part 16 of the extractor hood 10.
  • this embodiment differs in that a reflection device 44, 46 is arranged both on the inside of the transmitting and receiving devices 40, 42 and on the opposite side.
  • the two reflection devices are aligned parallel to one another.
  • the transmitting device 40 is aligned such that a laser beam 48 emanating from it is repeatedly reflected by the reflecting devices 44, 46 before it reaches the receiving device 42. This leads to a relatively long measuring path, which allows particularly precise conclusions about the presence of cooking turf and the like.
  • FIG. 7 shows a control unit of a draft hood according to the invention and components connected thereto.
  • the control unit has a control circuit 50 which has various connections.
  • a transmitting device 52 is connected to a PWM output 54 (pulse width modulation output) of the control circuit 50 ange ⁇ .
  • PWM output 54 pulse width modulation output
  • the control circuit to specifically control the power of the transmitting device 52 and in particular of the laser integrated into the transmitting device 52.
  • a receiving device 58 Connected to an A / D converter input 56 is a receiving device 58 which has at least one photoelectric sensor which varies the voltage supplied to the control circuit 50 as a function of the amount of incident light. Based on the measured values of the receiving device 58 thus received, it is detected in the control circuit 50 by means of a circuit or program provided for this purpose whether cooking torrents on the measuring path between the transmitting device 52 and the receiving device 58 are present and what density or which They have a degree of turbulence. Depending on the result of this analysis, a Ventilormo ⁇ tor 60 is driven, the power of the control circuit 50 can be influenced. If the amount of cooking turf is high, the fan motor 60 is driven in such a way that it sucks off the cooking turf with high power.
  • FIGS. 8a and 8b show the beam path of a laser beam 62 of a ventilation device according to the invention in the region of a measuring path between a transmitting device 64 and a receiving device 66.
  • the transmitting device 64 has a laser module 68 and a collimator lens 70 which emit the laser beam 62 emanating from the laser module 68 something expands.
  • the laser beam 62 passes through the measuring path and impinges on the photoelectric sensor 72 in the receiving device.
  • the photoelectric sensor 72 is configured with respect to its surface and the laser beam 62 adjusted so that the laser beam 62 is in an unbroken and undeflected state is completely detected by the photoelectric sensor 72 and its surface is largely completely irradiated.
  • the photoelectric sensor 72 generates an output signal for a control unit of the ventilation unit as a function of the registered power.
  • This signal can pass on the information about the registered power in various ways, for example by a correspondingly adapted voltage, by a suitable frequency or by other electrical characteristics.
  • FIG. 8a shows the unbroken and undeflected state of the laser beam 62. In this state, the maximum power is registered by the photoelectric sensor 72 and a corresponding signal is forwarded to the control device (not shown). If such a signal is constantly transmitted to the control unit, it is interpreted by the control unit to mean that there are no cooking torrents and water vapors on the measuring path and that no activation of a fan of the ventilation unit is required.
  • FIG. 8b shows a second state of the same measuring section.
  • water vapor 74 is on the measuring section.
  • the laser beam 62 emanating from the transmitting device 64 is refracted by the various water vapor concentrations and therefore deflects, and thus only partially, onto the photoelectric sensor 72.
  • a portion 62a does not strike the photoelectric sensor 72, so that the power registered by the photoelectric sensor 72 is only that of a remaining portion 62b.
  • An electrical parameter which gives information about the size of this component is forwarded to the control unit in the form of a corresponding signal. This can accordingly cause the extraction of the water vapor by means of an activation or a nursesteue ⁇ tion of the fan.
  • reference numeral 74 may also designate air streaks, which are partially visible to the naked eye.
  • FIGS. 8a and 8b show the pure deflection of the laser beam 62 and the consequent change in the registered power.
  • the fan control can be carried out in such a way that this component is used directly as a criterion for registering air movements or air contaminants such as cooking turf and assuming a direct relationship between registered power and air movements or air contamination.
  • lators can additionally or exclusively also be based on the dynamic change of the registered power.
  • a der ⁇ like control is evaluated by the control unit, for example, with which frequency and / or which amplitude changes the registered Leis ⁇ device.
  • the frequency of the power is particularly high with a large amount of cooking turf, so that a control of the Ventila ⁇ sector in response to the frequency leads to very good results.
  • FIGS. 9 and 9 An alternative method to the evaluation system illustrated in FIGS. 8a and 8b is shown in FIGS. 9 and 9 with the schematic structure and FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 9 shows, based on FIGS. 1 and 4 and FIG. 7, a transmitter 122 with a laser diode or a laser module.
  • a collimator lens 123 is seated, from which the correspondingly expanded and parallel laser beam 125 exits. It is reflected on the reflector 130, which may also be a so-called cat's eye. Under certain circumstances, this can also be done several times, as previously stated.
  • the reflected laser beam 15 passes through a Fresnel lens 127 onto the receiver 124 or its sensor 92.
  • the electrical signal detected by the sensor 92 is applied to the A / D converter input and thus to the control circuit 150.
  • This control circuit 150 may be a microcontroller and control the motor or the power electronics 160 in addition to the control of the transmitter 122 via the PWM output 154.
  • the intelligence is seated in the control circuit in order to control the extractor hood on the basis of the processes described above and above all. This should take place automatically, in particular depending on the condition on the cooktop 12, and thus manage without the intervention of an operator and also perform the pull-off function as efficiently and well as possible.
  • the diameter of the laser luminous dots 90 which is generated by the interference pattern and the Fresnel lens according to FIG. 9 in front of the receiver, is substantially larger than the photoelectric sensor 92.
  • FIGS and FIG. 12 show only a small section of the luminous dot 90. This is generated by a laser diode with a comparatively wide frequency spectrum, which leads to an interference pattern with maxima 94 and minima 96.
  • This interference pattern is shown here as being relatively irregular, which is usually the case in practice because of the non-optimal design of the Fresnel lens and of the other optical path. Irrespective of the actual size of the maxima 94, it is important to have the concrete distance from one another, ie the size of the minima 96.
  • the maxima 94 and minima 96 relative to the photoelectric sensor are sufficient 92 to significantly change the intensity measured by the sensor. Since the maxima 94, so to speak, dance over the sensor 92, ie their travel path is much larger than their diameter and that of the sensor anyway, the sensor 92 detects less a time-averaged average intensity. Rather, the sensor 92 detects the multiple over-travel of the various maxima as short peaks. Since the speed of the luminous point 90 and thus of the maxima 94 is relatively large and these cover the sensor substantially completely or not when moving, the peaks are easy to distinguish or to recognize.
  • each maximum 94 has space around it or the minima 96 are in between, it is also ensured that after each passing of a maximum 94 via the sensor 92, this light is not registered in the minimum. So a good distinction is achieved. It is thus important in this case in general that the maxima 94 are approximately as large with respect to their area like the sensor 92, advantageously two to four times as large. This ratio can be influenced via the maxima 94 or the sensor. The luminous point 90 in turn is many times larger. He should always cover the sensor 92.
  • FIG. 10 shows, over time, how the individual peaks as individual deflections in the overall course represent a type of noise. However, it is still easy to recognize or optically evaluate via the sensor 92 and electronically via the controller. It should be noted that in Figure 10, the attenuation a over time t or over the time course of the cooking process is shown. The actual intensity of the measured maxima 94 on the sensor 92 is, so to speak, the reciprocal of the attenuation. The change in the frequency of oscillating or moving the maxima is difficult to recognize from this, only in connection with FIG. 13.

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Abstract

Eine Dunstabzugshaube (10) weist einen Antrieb (20) zur Erzeugung eines Luftstroms, ein Steuergerät oder eine Steuerschaltung zur Steuerung des Antriebs (20) und eine Messstrecke mit einer Sendeeinrichtung (22) und einer Empfangseinrichtung (24) auf. Das Steuergerät bzw. die Steuerschaltung ist zur Steuerung des Antriebs (20) in Abhängigkeit eines von der Empfangseinrichtung (24) erzeugten Signals ausgebildet. Die Sendeeinrichtung (22) verfügt über ein Lasermodul, welches unmittelbar auf die Empfangseinrichtung (24) gerichtet ist. Es erzeugt einen Laserstrahl (25), der in Abhängigkeit vom Vorhandensein von Kochwrasen wie Wasserdampf abgelenkt wird. Die jeweilige Ablenkung nimmt Einfluss auf das von der Empfangseinrichtung (24) erzeugte Signal, so dass das Signal dem Steuergerät bzw. der Steuerschaltung Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Kochwrasen wie Wasserdampf oder Luftbewegungen und damit eine bedarfsgerechte automatische Steuerung des Antriebs (20) erlaubt.

Description

Beschreibung Lüftunqsgerät
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Lüftungsgerät, insbesondere eine Dunstab¬ zugshaube, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 195 09 612 C1 sind Dunstabzugshauben bekannt, die über einen Sender und einen Empfänger verfügen, wobei der Sender Strah¬ lung abgibt, die vom Empfänger registriert wird. Dabei wird die vom Empfänger aufgenommene Strahlung dahingehend zur Steuerung eines Lüfters der Dunstabzugshaube genutzt, dass die Differenz zwischen der abgegebenen Strahlung und dem empfangenen Strahlungsanteil als Maß für die Menge von Abgasen im Abluftstrom interpretiert wird. In Ab¬ hängigkeit davon wird die Leistungszufuhr zum Lüfter gesteuert.
Die EP 0 443 141 B1 beschreibt eine Dunstabzugshaube mit einem Ul¬ traschallsender und einer Ultraschallsensorik, bei der die von der Ultra- schallsensorik aufgenommenen Signalschwankungen für die Steuerung einer Lüfterstufe zugrundegelegt werden. Als nachteilig wird hierbei an¬ gesehen, dass die Ultraschallsensorik teuer ist und daher die Anwen- dung nur bei Dunstabzugshauben des gehobenen Preissegmentes in Frage kommt.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lüftungsgerät der ein¬ gangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine preisgünstige und zuverlässige Möglichkeit zur Erfassung eines Kochvorgangs und der damit einhergehender Luftverunreinigungen wie beispielsweise von Kochwrasen oder Luftbewegungen über einer Kochmulde möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Lüftungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltung der Er¬ findung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch aus¬ drückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß ist die Sendeeinrichtung zur Abgabe ei nes Laser¬ strahls ausgebildet. Die Verwendung eines Laserstrahls ist sowohl wirt¬ schaftlich als auch technisch vorteilhaft. Durch die Abgabe von nahezu parallelem Laserlicht durch einen Laserlichtsender kann eine bezogen auf die Querschnittsfläche des Laserstrahls klar definierte Intensität er¬ reicht werden. Dadurch ist es möglich, auch längere Messstrecken in¬ nerhalb des Lüfters zu realisieren, ohne dass eine vernünftige Auswer¬ tung aufgrund einer zu weiten Aufweitung des Lichtkegels erschwert wird. Wenn der von der Sendeeinrichtung abgegebene Laserstrahl auf Luftverunreinigungen wie Kochwrasen oder auf schwankende Luftdich¬ tegradienten trifft, wird er gebrochen, gebeugt, abgelenkt und/oder ge¬ streut. Dies führt dazu, dass die von der Empfangseinrichtung registrier¬ te Leistung sich gegenüber der Ausgangsleistung der Sendeeinrichtung verändert. Diese Veränderungen der Leistung sowie die Frequenz der Leistungsschwankungen sind von der Menge an Luftverunreinigungen und/oder dem Maß an Luftbewegung auf der Messstrecke abhäng ig, im Falle von Dunstabzugshauben von der Menge an Kochwrasen wie Kochdunst und Wasserdampf sowie sogenannten Luftschlieren in Folge der Hitzeentwicklung auf der Kochmulde. Luftschlieren zeichnen sich durch Luftbewegung und Luftbereiche verschiedener Dichte aus. Die gute Erkennbarkeit von Luftschlieren und Luftbewegungen beim erfin¬ dungsgemäßen Lüftungsgerät ist insbesondere deshalb von Vorteil, da dadurch gegenüber einer Partikelerkennung ein Betrieb des Lüftungsge¬ rätes früher eingeleitet oder angepasst werden kann. Wenn erst das Auftreten von Partikeln den Betrieb auslöst, ist die Gefahr groß, dass Luftverunreinigungen bzw. Kochwrasen schon entstanden und entwi¬ chen sind, so dass sie vom Lüftungsgerät nicht mehr erfasst werden.
Die Verwendung eines Laserstrahls bietet besondere Vorteile, da beim Laserstrahl die Frequenz weitgehend einheitlich ist, so dass Empfangs¬ einrichtungen eingesetzt werden können, die insbesondere auf die spe¬ zifische Laserfrequenz oder einen engen Frequenzbereich eingerichtet sind. Dadurch wird erreicht, dass Umgebungslicht, welches üblicherwei¬ se in einem breiten Frequenzspektrum auftritt, nicht zu Fehlinterpretatio¬ nen durch ein Steuergerät oder eine Steuerschaltung führt. Darüber hin¬ aus erlaubt die Verwendung eines Laserstrahls auch lange und mehr¬ fach umgelenkte Messstrecken, die eine besonders feinmaschige Er¬ kennung von Luftverunreinigungen zulässt. Auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist die Verwendung eines Laserstrahls sehr vorteilhaft. Lasermodule sind heutzutage Massenprodukte und daher sehr zuver¬ lässig und sind auch preisgünstig erhältlich.
In einer Weiterbildung der Erfindung hängt das von der Empfangsein¬ richtung erzeugte Signal bezüglich elektrischer Kennwerte wie seiner Frequenz, seiner Spannung oder seiner Stromstärke von der Leistung oder Intensität der empfangenen Strahlung ab. Entsprechende Senso¬ ren und Empfangsmodule, die in Abhängigkeit von Lichteinstrahlung entsprechende elektrische Signale erzeugen sind heutzutage bekannt. Bei der Verwendung eines Steuergerätes mit einem Mikrokontroller kann z.B. eine Empfangseinrichtung genutzt werden, deren abgegebenes Signal bezüglich der Spannung vom einfallenden Licht abhängt. Dieses Signal wird an einen A/D-Wandlereingang des Mikrokontrollers ange¬ schlossen und ist so von ihm zu verarbeiten. Zweckmäßig kann auch ein Sensor sein, dessen Frequenz von der Leistung der empfangenen Strahlung abhängt, da für eine solche Frequenzmessung kein A/D- Wandler erforderlich ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung hängt das von der Empfangsein¬ richtung erzeugte Signal lediglich von der einfallenden Strahlung in ei¬ nem Frequenzbereich ab, der dem Frequenzbereich des Laserstrahls weitgehend entspricht. Dadurch werden Störeinflüsse durch Umge¬ bungslicht oder beispielsweise eine in eine Dunstabzugshaube integrier¬ te Beleuchtung vermieden. Technisch realisierbar ist die Einschränkung auf einen solchen Frequenzbereich beispielsweise mittels eines Filters der vor einem Sensor in der Empfangseinrichtung angeordnet ist oder mittels spezieller Sensoren, die für einen ausschließlichen Empfang von Licht im entsprechenden Frequenzbereich ausgebildet sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Empfangseinrichtung ei¬ nen photoelektrischen Sensor auf, der vorzugsweise über einen Photo¬ sensor oder eine Photodiode verfügt. Solche Sensoren sind Stand der Technik und wirtschaftlich günstig.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Empfangseinrichtung mit Fil¬ termitteln ausgestattet, die den Winkelbereich einschränken, in dem ein¬ fallendes Licht durch die Empfangseinrichtung registriert wird. Neben der Verwendung von entsprechenden flächigen Filtern ist es insbeson- dere auch zweckmäßig, die Empfangseinrichtung mit einer Winkelver¬ engungsvorrichtung zu versehen, die einen Lichteinfall nur in einem en¬ gen Winkelbereich zulässt, beispielsweise mit einem in Richtung des Laserstrahls ausgerichteten Hohlkanal. Ähnliches wird erreicht, indem die Empfangseinrichtung am Grund einer dafür vorgesehenen Bohrung angeordnet wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Antrieb von der Steuerschal¬ tung bzw. dem Steuergerät aktivierbar und deaktivierbar sowie bezüglich seiner Leistung steuerbar, vorzugsweise stufenlos. Dabei sind vielerlei Kombinationen denkbar und zweckmäßig. Beispielsweise kann das Steuergerät so ausgebildet sein, dass es vollkommen selbstständig den Antrieb zur Erzeugung des Luftstroms aktiviert, sofern ein entsprechen¬ der Bedarf registriert wurde, und auch die erforderliche Leistung ent¬ sprechend anpasst. Möglich ist jedoch auch, dass lediglich die Leistung des Antriebs automatisch gesteuert wird, die Aktivierung und Deaktivie¬ rung der Lüftung jedoch von einem Bediener manuell getätigt wird. Eine stufenlose Steuerung der Leistung ermöglicht einen besonders bedarfs¬ gerechten Betrieb. Dagegen ist es bei einer Steuerung der Leistung mit verschiedenen diskreten Stufen von Vorteil, dass eine solche Steuerung einfacher und preisgünstiger ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät zur Auswertung des von der Empfangseinrichtung erzeug¬ ten Signals in Hinblick auf Luftschlieren oder Luftbewegungen mit unter¬ schiedlichen Dichtegradienten in der Messstrecke ausgebildet. Das Steuergerät ist hierbei so ausgeführt, dass es geringere Dämpfungen dahingehend interpretiert, dass eine geringere Partikelmenge und/oder Luftschlieren auf der Messstrecke erkannt werden. Inwieweit die Dämp¬ fung auf Partikel oder Luftschlieren zurückzuführen ist, kann aus weite¬ ren Parametern wie der Oszillationsfrequenz geschlossen werden. Ein zur Auswertung des Signals in Hinblick auf Luftschlieren oder Luftbewe- gung ausgebildetes Steuergerät aktiviert ein Lüftungsgerät grundsätzlich schon bei geringeren Dämpfungen und gestattet so insbesondere in ei¬ nem Zeitraum zu Beginn oder sogar vor der Luftverunreinigungen eine sehr zweckmäßige Lüftungssteuerung. Vorzugsweise ist das Lüftungs¬ gerät bzgl. seines Verhaltens einstellbar, um abhängig von variierenden Umgebungssituationen, beispielsweise der Verwendung oberhalb von Kochplatten oder Gasflammen, in der richtigen Situation und in richtigem Maße betrieben zu werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät zur Steuerung des Antriebs in Abhängigkeit der von der Empfangseinrichtung registrierten Intensität bzw. registrierten Leistung ausgebildet. Die Leistung wird zu diesem Zweck mit der von der Sende¬ einrichtung abgegebenen Leistung bzw. Intensität oder einer festgeleg¬ ten Soll-Leistung oder Soll-Intensität verglichen, wobei eine Verringe¬ rung als Hinweis auf Absorption, Brechung und/oder Beugung in Folge von Kochwrasen oder Luftschlieren bzw. Luftbewegung interpretiert wird. Die Steuerung kann dabei so ausgebildet sein, dass eine verringer¬ te registrierte Leistung als erhöhter Grad an Verunreinigung der Luft, beispielsweise durch Kochwrasen, interpretiert wird und in der Folge die Leistung des Antriebs erhöht wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät zur Steuerung des Antriebs in Abhängigkeit der von der Empfangseinrichtung registrierten Intensität bzw. Leistung über der Zeit ausgebildet. Insbesondere die Verwendung der ersten Ableitung der Leistung nach der Zeit ist einer reinen Steuerung der Lüftung an¬ hand der registrierten Leistung überlegen. Schnelle Änderungen der Lei¬ stung sind auf Turbulenzen allgemein oder des Kochwrasens im Bereich der Messstrecke zurückzuführen und sind ein Zeichen für eine hohe Konzentration von Luftverunreinigungen wie Kochwrasen oder Luftbe¬ wegungen. Eine Steuerung des Antriebs in Abhängigkeit der Verände- rung der registrierten Intensität bzw. der registrierten Leistung kann auch mit einer Auswertung der Intensität oder der Leistung selbst kombiniert werden. So werden sowohl Frequenz als auch Amplitude des Leistungs¬ verlaufes über der Zeit zur Analyse der Verunreinigungen auf der Mess¬ strecke herangezogen. Die Einbeziehung der Veränderung der Leistung über der Zeit führt zu einer besonders gut am Bedarf orientierten Steue¬ rung des Antriebs. Eine derartige Steuerung anhand der Frequenz der Leistungsschwankungen kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Anzahl der Intensitätsmaxima oder -minima in einem Zeit¬ abschnitt definierter Länge gezählt wird und die Steuerung der Lüftung anhand des dabei ermittelten Wertes erfolgt. Im Zusammenhang mit Dunstabzugshauben für den Küchenbereich hat es sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, eine hohe Signaldämpfung bei schwachem Oszillieren des Signals als Indiz für eine große Menge an Dämpfen oder starke Luftbewegung zu interpretieren, die eine hohe Lüftungsleistung erfordert. Eine starke Oszillation kann abhängig vom Grad der Dämp¬ fung als Normalkochbetrieb oder allmähliche Beendigung des Kochbe¬ triebs interpretiert werden, so dass der Lüfter zweckmäßigerweise in ei¬ ne Hauptgebrauchsstufe bzw. in eine Restabsaugstufe versetzt wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Sendeeinrichtung zur Aus¬ sendung eines Laserstrahls ausgebildet, dessen Leuchtpunkt im Bereich der Empfangseinrichtung Bereiche stark unterschiedlicher Intensität aufweist, vorzugsweise in Form eines Interferenzmusters. Hier können sich Maxima und Minima abwechseln, insbesondere erzeugt durch Inter¬ ferenz. Ein solcher Leuchtpunkt kann von der Empfangseinrichtung nicht nur in Hinblick darauf registriert werden, ob der Leuchtpunkt auf die Empfangseinrichtung bzw. den Sensor trifft. Darüber hinaus führt auch eine Verschiebung des Leuchtpunktes auf der Photodiode zu einem für Luftschlieren und Partikel in der Messstrecke charakteristischem Ergeb¬ nis, ohne dass der Leuchtpunkt hierfür soweit abgelenkt werden müsste, dass er die Photodiode verlässt. Die besonders vorteilhafte Auswertung von Interferenzmustern kann durch die Verwendung eines Lasers mit einem vergleichsweise breiten Frequenzspektrum erzielt werden. Ob¬ wohl es für andere Aspekte der Erfindung wünschvorteilhaft sein kann, einen Laser mit besonders engem Frequenzspektrum zu verwenden, kann es je nach Anforderungen daher auch vorteilhaft sein, beispiels¬ weise eine Multimode-Laserdiode mit breitem Frequenzspektrum zu verwenden.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung so ausgebildet, dass die Empfangseinrichtung im Betrieb stets innerhalb des Leuchtpunkts liegt. Bei einer solchen Aus¬ gestaltung ist vorgesehen, dass nicht der von der Empfangseinrichtung bzw. der Photodiode herunterwandernde Leuchtpunkt bestimmungsge¬ mäß das Ausgangssignal der Empfangseinrichtung beeinflusst, sondern die Bewegung des Leuchtpunktes über die Empfangseinrichtung. Insbe¬ sondere bewegen sich hierbei die Maxima und die Minima des Interfe¬ renzbildes des Leuchtpunktes über den Sensor hinweg. Dabei sollte die Größe des Sensors so gewählt werden, dass er kleiner ist als die Aus¬ dehnung der Maxima und Minima, wobei diese auch über optische Hilfsmittel wie Linsen beeinflusst werden können. Der Vorteil liegt insbe¬ sondere darin, dass eine genaue Kalibrierung von Empfangseinrichtung und Sendeeinrichtung entfallen kann und die Störanfälligkeit eines sol¬ chen Lüftungsgeräts sehr gering ist. Die Registrierung der Bewegung des Leuchtpunktes über die Empfangseinrichtung kann beispielsweise unter Auswertung eines sich bewegenden Interferenzmusters mit Maxi¬ ma und Minima erfolgen. Dies kann mit einem entsprechenden Steuer¬ verfahren, das eine Auswertung der Ausgangswerte des Sensors im Fal¬ le eines sich darüber bewegenden Interferenzmusters vornimmt, vorteil¬ haft für die Steuerung der Dunstabzugshaube verwendet werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind Sendeeinrichtung und Emp¬ fangseinrichtung so ausgebildet, dass der Durcrimesser des Leucht- punkts einige mm breiter ist als die Empfangseinrichtung, vorzugsweise mindestens 5 bis 8 mm breiter. Hierdurch wird eine besonders geringe Störanfälligkeit erzielt. Im Bereich der Lüftungsgeräte finden häufig gro¬ ße Fertigungstoleranzen Anwendung. Dadurch, dass die Funktionsweise von Sende- und Empfangseinrichtung gemäß dieser Weiterbildung nicht davon abhängt, dass die Sende- und die Empfangseinrichtung auf den Millimeter genau an ihrer Soll-Position sind, können günstigere Ferti¬ gungsverfahren genutzt werden und es bedarf keiner zusätzlichen Ma߬ nahmen, um die korrekte und hochgenaue Ausrichtung dieser Einrich¬ tungen zu gewährleisten.
In einer Weiterbildung der Erfindung werten die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät das Ausgangssignal bezüglich Signalfrequenz und Sig¬ naldämpfung aus. Dies ist besonders bei der Verwendung eines Laser¬ strahls zweckmäßig, der so ausgeprägt ist, dass er im normalen Betrieb stets auf dem Empfangselement ruht, und der einen Leuchtpunkt mit Bereichen stark unterschiedlicher Intensität aufweist. Bei einer solchen Konstellation kann ist die registrierte Intensität bzw. die ermittelte Dämp¬ fung des Laserstrahls als Indikator für das Vorliegen von Dampf und die Frequenz als Indikator für das Vorliegen von Hitzie gewertet werden. Gemeinsam sind diese Parameter gut geeignet, um die Art des unter dem Lüftungsgerät stattfindenden Garvorgangs einzuschätzen und ei¬ nen entsprechend angepassten Luftstrom zu erzeugen. Eine starke Dämpfung kann als Zeichen für intensiven Kochbetrieb und eine hohe Signalfrequenz als Zeichen für intensiven Bratbetrieb gewertet werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung sich gegenüberliegend beidseitig des Luftstroms im Lüftungsgerät angeordnet und die Sendeeinrichtung strahlt in Rich¬ tung der Empfangseinrichtung. Dies stellt den einfachsten Aufbau von Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung dar. Die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung sind dabei vorzugsweise auf gegenüber- liegenden Seiten des Luftstroms angeordnet, insbesondere mittig über der Kochmulde, so dass die Messstrecke den Luftstrom durchkreuzt. Eine solche Anordnung mit unmittelbarer Ausrichtung von Sende- und Empfangseinrichtung zueinander ist einfach und wenig störanfällig.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung so angeordnet, dass ein von der Sendeeinrichtung ausgehender Laserstrahl von mindestens einer Reflektionseinrichtung reflektiert zur Empfangseinrichtung gelangt. Die Verwendung einer sol¬ chen Reflektionseinrichtung ist zweckmäßig, da sie zum einen die Mess¬ strecke verlängert und dadurch eine genauere Messung zulässt. Zum anderen gestattet sie, einen größeren Bereich d es Lüfters in die Mes¬ sung mit einzubeziehen. Darüber hinaus erlaubt eine Reflektionseinrich¬ tung die Anordnung von Sende- und Empfangseinrichtung in unmittelba¬ rer Nähe zueinander, indem Sende- und Empfangseinrichtung an einer Seite des Lüfters angeordnet werden. Auf der gegenüberliegenden Seite wird die Reflektionseinrichtung angeordnet. Auf diese Art und Weise ist es auch möglich, Sende- und Empfangseinrichtung als ein Modul aus¬ zubilden, wodurch der Montage- und Justageaufwand gegenüber der Verwendung von zwei separaten Modulen deutlich verringert wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind mindestens zwei Reflektions- einrichtungen vorgesehen, die so angeordnet und ausgerichtet sind, dass ein von der Sendeeinrichtung ausgehender Laserstrahl von min¬ destens einer Reflektionseinrichtung mindestens zweimal reflektiert zur Empfangseinrichtung gelangt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, mit einer geringen Zahl von Reflektionseinrichtungen, vorzugsweise mit zwei Reflektionseinrichtungen, eine lange Messstrecke zu realisieren, die einen verlässlichen Rückschluss auf Verunreinigungen in der Luft wie Kochwrasen sowie Bewegungen der Luft zulässt. In einer darauf aufbauenden Weiterbildung der Erfindung sind die bei¬ den Reflektionseinrichtungen einander zugewandt und parallel zueinan¬ der angeordnet. So ist es möglich, den Laserstrahl von beiden Reflekti¬ onseinrichtungen jeweils mehrfach reflektieren zu lassen. Die Reflekti¬ onseinrichtungen können z.B. an der vorderen und hinteren bzw. an der linken und rechten Innenseite des Lüftungsgeräts bzw. der Dunstab¬ zugshaube angeordnet sein. Durch entsprechend angeordnete und aus¬ gerichtete Sende- und Empfangseinrichtungen ist es möglich, den La¬ serstrahl so mehrfach von einer Seite zur anderen reflektieren zu lassen und damit nahezu den gesamten Querschnitt des Lüftungsgeräts einer anschließenden Auswertung durch das Steuergerät oder die Steuer¬ schaltung zugrunde zu legen.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sendeeinrichtung eine Laserdiode zur Abgabe des Laserstrahls auf, insbesondere eine Multi- mode-Laserdiode. Multimode-Laserdioden geben Licht unterschiedlicher Frequenz ab und sind aus technischen Erwägungen für die vorgeschla¬ genen Lüftungsgeräte gut geeignet. Das von ihnen abgegebene Strah¬ lenbündel weist eine verglichen mit Singlemode-Laserdioden erhöhte Di¬ vergenz und erhöhte Beugungsneigung aufgrund erhöhter Wellenlän¬ genstreuung auf. Darüber hinaus erzeugen sie aufgrund ihres Frequenz¬ spektrums ein Interferenzmuster im Leuchtpunkt, welches wie oben be¬ schrieben eine besonders gute Auswertung mit Maxima und Minima bei geringer Störanfälligkeit ermöglicht. Die erhöhte Divergenz und das In¬ terferenzmuster sind insbesondere bei der Erkennung von Luftschlieren von Vorteil. Besonders geeignet für eine gute Auswertbarkeit ist ein Leuchtpunktdurchmesser von 5 mm bis 15 mrn, insbesondere 10 mm. Eine zu scharfe Bündelung des Laserstrahls kann für eine Luftschlieren¬ erkennung von Nachteil sein. Zur Verbesserung der Luftschlieren- und Luftbewegungserkennung kann es zweckmäßig sein, Mittel vorzusehen, um die Divergenz der Multimode-Laserdiode weiter zu erhöhen. In einer Weiterbildung weist die Sendeeinrichtung eine Kollimatorlinse auf. Diese Kollimatorlinse erlaubt über die Anpassung der Lage ihres Brennpunktes eine zweckmäßige Optimierung der Sendeeinrichtung. Über die Lage der Kollimatorlinse und/oder des Brennpunktes der Kolli¬ matorlinse kann die Aufweitung des Laserstrahls im Bereich der Emp¬ fangseinrichtung variiert werden. Der Laserstrahl kann auch etwas di¬ vergent gemacht werden. Eine vergrößerte Aufweitung erhöht die Emp¬ findlichkeit der Empfangseinrichtung insbesondere in Hinblick auf Luft¬ bewegungen, so dass dem Steuergerät ein besser interpretierbares Sig¬ nal geliefert wird. Das Steuergerät steuert dementsprechend den Lüfter sehr bedarfsgerecht, insbesondere auch schon vor Dampfentstehen. Allerdings führt eine Aufweitung des Laserstrahls auch zu einer geringe¬ ren, von der Empfangseinrichtung empfangenen Lichtleistung. Durch die Anpassung der Kollimatorlinse bzgl. Lage und Art kann eine bzgl. Licht¬ leistung sowie Luftschlieren- und Kochwrasenerkennung optimale Di¬ vergenz des Laserstrahls hergestellt werden. Bei Verwendung einer se¬ paraten Linse kann auf ein fertiges Lasermodul verzichtet werden und ein kostengünstiger Aufbau aus Laserdiode und Linse vorgesehen sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Divergenz des Laserstrahls vom Steuergerät oder der Steuerschaltung einstellbar. Da die Dämpfung von Laserstrahlen geringerer Divergenz durch Luftschlieren geringer ist als die Dämpfung von Laserstrahlen hoher Divergenz, kann durch eine Einstellbarkeit der Divergenz erreicht werden, dass besonders sicher zwischen Dämpfungen aufgrund von Dämpfen bzw. Partikeln einerseits und Luftschlieren bzw. Luftbewegungen andererseits unterschieden wer¬ den kann. Das Steuergerät eines derartigen Lüftungsgeräts kann daher beispielsweise wechselnd die Dämpfung bei hoher und niedriger Diver¬ genz messen und im Falle einer geringen Dämpfung, die lediglich auf Luftschlieren zurückzuführen ist, den Lüfter in Betrieb setzen. Die Ein¬ stellbarkeit wird vorzugsweise über eine verstellbare Linse erreicht. In einer Weiterbildung sind mindestens zwei Sendeeinrichtungen zur Ab¬ gabe von Laserstrahlen unterschiedlicher Divergenz vorgesehen. Auch durch zwei Sendeeinrichtungen kann bei unterschiedlicher Divergenz¬ einstellung erreicht werden, dass die Ursache für eine Dämpfung auf der Messstrecke sicher erkannt wird. Gegenüber einer Ausführungsform mit einem bezüglich seiner Divergenz einstellbaren Laserstrahl kann da¬ durch die Einstellbarkeit und die daraus resultierenden erhöhte Komple¬ xität der Sendeeinrichtung vermieden werden. Vorzugsweise sind beide Sendeeinrichtungen auf nur eine Empfangseinrichtung gerichtet, die die eintreffende Leistung der Laserstrahlen entweder zeitgleich oder alter¬ nierend misst. Zweckmäßig kann es aber auch sein, jeder Sendeeinrich¬ tung eine eigene Empfangseinrichtung zuzuordnen.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Er¬ findung gegen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstel¬ len können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwischen-Überschriften be¬ schränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allge¬ meingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schema¬ tisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeich¬ nungen zeigt:
Figur 1 und 2 teilweise geschnittene Ansichten einer ersten Ausfüh¬ rungsform der erfindungsgemäßen Dunstabzugshau- be, bei welcher Sende- und Empfangseinrichtung an gegenüberliegenden Innenseiten der Dunstabzugs¬ haube angeordnet sind und bei der ein Laserstrahl un¬ mittelbar in Richtung der Empfangseinrichtung abge¬ strahlt wird,
Figur 3 eine Detailansicht der Empfangseinrichtung der in den
Figuren 1 und 2 dargestellten Dunstabzugshaube,
Figur 4 eine teilweise geschnittene Ansicht einer zweiten Aus¬ führungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugs¬ haube, bei der die Sende- und Empfangseinrichtun¬ gen als einheitliches Modul an einer Innenseite der Dunstabzugshaube angeordnet sind und bei der auf der gegenüberliegenden Seite der Dunstabzugshaube eine Reflektionseinrichtung vorgesehen ist,
Figur 5 eine teilweise geschnittene Ansicht einer dritten Aus¬ führungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugs¬ haube, bei der die Sendeeinrichtung und die Emp¬ fangseinrichtung ebenfalls an der gleichen Innenseite der Dunstabzugshaube angeordnet sind, wobei es sich um getrennte und voneinander beabstandete Mo¬ dule handelt,
Figur 6 eine teilweise geschnittene Ansicht einer vierten Aus¬ führungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugs¬ haube, bei der zwei parallele Reflektionseinrichtungen an gegenüberliegenden Innenseiten der Dunstabzugs¬ haube vorgesehen sind,
Figur 7 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts für ein erfindungsgemäßes Lüftungsgerät und mit diesem Steuergerät verbundener Komponenten,
Figur 8a und 8b den Strahlengang eines Laserstrahls im Bereich einer Messstrecke, Figur 9 eine Darstellung der Funktionseinheiten der Steue¬ rung und Auswertung,
Figur 10 ein Diagramm von Messwerten des zeitlichen Verhal¬ tens der Intensität des Empfangssignals,
Figur 11 und 12 schematische Darstellungen des Bewegens einzelner Lichtpunkte aus dem Interferenzbild des Lasers über die Empfangseinrichtung und
Figur 13 eine Aufteilung zwischen Dämpfung und Frequenz des Oszillierens des Signals an der Empfangseinrich¬ tung entsprechend Figur 10.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figuren 1 und 2 zeigen in jeweils teilweise geschnittener Weise eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lüftungsgeräts in Form einer Dunstabzugshaube 10. Die Dunstabzugshaube 10 ist ober¬ halb einer Kochmulde 12 mit vier Kochstellen 14 angeordnet. Die Dunst¬ abzugshaube 10 erstreckt sich nahezu über die vollständige Breite der Kochmulde 12 und überdeckt ca. drei Viertel von deren Tiefe. Die Dunst¬ abzugshaube 10 selbst besteht aus einem kastenförmigen, an der Un¬ terseite offenen Unterteil 16 u nd einem Oberteil 18, wobei das Unterteil 16 und das Oberteil 18 derart miteinander verbunden sind, das von der Kochmulde 12 ausgehende Kochwrasen wie Wasserdampf und Koch¬ dunst in das Unterteil 16 der Dunstabzugshaube 10 gelangen und von dort in das Oberteil 18 weitergeleitet werden. Im Übergangsbereich zwi¬ schen dem Unterteil 16 und dem Oberteil 18 sind eine Filtermatte 19 und ein Ventilator 20 angeordnet, der die Küchendämpfe durch die Fil¬ termatte 19 in das Oberteil 18 saugt. Im Unterteil 16 sind eine Sendeein¬ richtung 22 mit Laser und eine Empfangseinrichtung 24 an der rechten bzw. linken Innenseite angeordnet. Die Sendeeinrichtung 22 ist dabei derart ausgerichtet, dass ein von ihr ausgehender Laserstrahl 25 direkt auf die Empfangseinrichtung 24 gerichtet ist. Wenn im Kochbetrieb Kochwrasen von den Kochstellen 14 der Koch¬ mulde 12 aufsteigen, gelangen diese in das Unterteil 16 der Dunstab¬ zugshaube 10. Der permanent oder in periodischen Abständen aktivierte Laserstrahl 25 wird durch diese Kochwrasen teilweise absorbiert sowie teilweise gebeugt und gebrochen. Dadurch kommt es zu einer gegen¬ über der Ausgangsleistung verminderten Eingangsleistung an der Emp¬ fangseinrichtung 24.
Aber auch schon bevor Kochwrasen entstanden oder in den Bereich der Messstrecke zwischen Sendeeϊnrichtung 22 und Empfangseinrichtung 24 gelangt sind, kommt es aufgrund der von der Kochstelle 14 ausge¬ henden Hitze zu Luftbewegungen im Bereich der Messtrecke, die eine Beugung des Laserstrahls zur Folge haben. Auch dies vermindert die Eingangsleistung an der Empfangseinrichtung 24.
In einer in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten Art und Weise wird ein von der Empfangseinrichtung 24 erzeugtes Signal einem Steuerge¬ rät zugeführt, welches anhand der Leistungsdifferenz zwischen Aus¬ gangsleistung der Sendeeinrichtung 22 und Eingangsleistung der Emp¬ fangseinrichtung 24 sowie anhand der zeitlichen Veränderung dieser Leistungsdifferenz Rückschlüsse auf den Grad der Luftbewegungen und das Vorliegen und die Menge an Kochwrasen ermöglicht. In Abhängig¬ keit der so ermittelten Menge an Luftschlieren und/oder Kochwrasen steuert dieses Steuergerät die dem Ventilator 20 zugeführte Leistung, wobei die Leistung erhöht wird, wenn die Luftbewegung intensiv oder die Menge an Kochwrasen hoch ist. Wenn die Eingangsleistung an der Empfangseinrichtung 24 sich irn Zuge der Bereinigung der Luft wieder an die Ausgangsleistung der Sendeeinrichtung 22 angenähert hat und keinen großen Schwankungen mehr unterliegt, kann der Ventilator 20 vom Steuergerät wieder gedrosselt oder vollständig deaktiviert werden. Die Figur 3 zeigt die Empfangseinrichtung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Dunstabzugshaube in einer vergrößerten Darstellung. Die Empfangseinrichtung verfügt über einen röhrenförmigen Abschnitt 29a, dessen Hauptachse mit der Einfallsachse des Laserstrahls 25 überein¬ stimmt. Am Grund dieses röhrenförmigen Abschnitts 29a ist ein photo¬ elektrischer Sensor 26 angeordnet, der in Abhängigkeit der einfallenden Leistung ein korrespondierendes Signal erzeugt. Am gegenüberliegen¬ den Ende des röhrenförmigen Abschnitts 29a ist ein Filter 29b angeord¬ net, der der Filterung des einfallenden Lichts dient und nur in einem be¬ stimmten, auf den Laserstrahl 25 abgestimmten Frequenzbereich einfal¬ lendes Licht passieren lässt. Wenn Licht eines anderen Frequenzbe¬ reichs einfällt, wird es vom Filter 29b absorbiert und erreicht daher den photoelektrischen Sensor nicht. Gleiches gilt für Licht jeglicher Fre¬ quenz, welches aus einer deutlich von der Laserausbreitungsrichtungs- richtung abweichenden Richtung 28 auf die Empfangseinrichtung 24 trifft. Durch diese beiden Maßnahmen, den röhrenförmigen Abschnitt 29a und den Filter 29b, wird erreicht, dass das vom photoelektrischen Sensor 26 abgegebene Signal ausschließlich oder nahezu ausschlie߬ lich von der einfallenden Leistung des Laserstrahls und nicht vom Um¬ gebungslicht bestimmt wird.
Die Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind bei dieser die Sende- und die Empfangseinrichtung in einem gemeinsa¬ men Funktionsmodul 29 untergebracht, welches an einer Innenseite des Unterteils 16 der Dunstabzugshaube 10 angeordnet ist. Auf der gegenü¬ berliegenden Innenseite des Unterteils 16 ist eine Reflektionseinrichtung 30 angeordnet. Diese Reflektionseinrichtung kann beispielsweise ein Spiegel oder auch ein Katzenauge sein. Der Laserstrahl 31 , der von dem Funktionsmodul 29 abgestrahlt wird, ist in Richtung der Reflektions¬ einrichtung 30 ausgerichtet. Von dieser wird er derart reflektiert, dass er nur leicht von seinem Verlauf vor der Reflektion abweichend zurück zum Funktionsmodul 29 gelangt. Die in diesem Funktionsmodul 29 integrierte Empfangseinrichtung registriert die zurückgelangte Leistung und gibt in gleicher Art wie beim ersten Ausführungsbeispiel ein davon abhängiges Signal an ein nicht dargestelltes Steuergerät ab. Vorteil dieser Ausfüh¬ rungsform ist, dass nur ein Modul mit dem Steuergerät verbunden wer¬ den muss. Dadurch werden Kosten für Verkabelung gespart und kon¬ struktive Schwierigkeiten umgangen. Darüber hinaus ist bei der darge¬ stellten zweiten Ausführungsform die Messstrecke gegenüber der Aus¬ führungsform, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, in etwa doppelt so lang, was zu verlässlicheren Ergebnissen führt.
Die Figur 5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube. Gegenüber der zweiten Ausführungsform, die in Figur 4 dargestellt ist, unterscheidet sich diese Ausführungsform da¬ durch, dass die Sendeeinrichtung 32 und die Empfangseinrichtung 34 als separate Module, jedoch auf der gleichen Innenseite des Unterteils 16 der Dunstabzugshaube 10 angeordnet sind. Wiederum ist auf der gegenüberliegenden Innenseite eine Reflektionseinrichtung 36 vorgese¬ hen, wobei diese so angeordnet und ausgerichtet ist, dass ein von der Sendeeinrichtung 32 ausgehender Laserstrahl 38 nach der Reflektion auf die Empfangseinrichtung 34 trifft. Die dargestellte Ausführungsform weist zwar den Nachteil auf, dass Sende- und Empfangseinrichtung ge¬ trennt voneinander mit einem nicht dargestellten Steuergerät verbunden sein müssen. Vorteilhaft ist jedoch die Tatsache, dass der Laserstrahl 38 vor und nach der Reflektion durch die Reflektionseinrichtung 36 nicht nahezu parallel verläuft. Dadurch ist der Bereich vergrößert, den der La¬ serstrahl durchläuft. Infolgedessen ist es eher möglich, Kochwrasen von allen Kochplatten zuverlässig wahrzunehmen und die Steuerung des Ventilators 20 entsprechend gut angepasst vorzunehmen.
Die Figur 6 zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugshaube. Diese verfügt über eine Sendeeinrichtung -40 und eine Empfangseinrichtung 42, welche wiederum an der gleichen Innen¬ seite des Oberteils 16 der Dunstabzugshaube 10 angeordnet sind. Von den Ausführungsformen, die in den Figuren 4 und 5 dargestellt sind, un¬ terscheidet sich diese Ausführungsform dadurch, dass sowohl auf der Innenseite der Sende- und Empfangseinrichtungen 40, 42 als auch auf der gegenüberliegenden Seite jeweils eine Reflektionseinrichtung 44, 46 angeordnet ist. Die beiden Reflektionseinrichtungen sind parallel zuein¬ ander ausgerichtet. Die Sendeeinrichtung 40 ist so ausgerichtet, dass ein von ihr ausgehender Laserstrahl 48 mehrfach von den Reflektions¬ einrichtungen 44, 46 reflektiert wird, bevor er die Empfangseinrichtung 42 erreicht. Dies führt zu einer verhältnismäßig langen Messstrecke, welche besonders präzise Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Kochwrasen und ähnlichem erlaubt. Darüber hinaus ist es mit einem sol¬ chen oder einem ähnlichen Aufbau möglich, den Bereich über den Koch¬ platten 14 weitgehend flächendeckend abzudecken, so dass auch ein örtliches begrenztes Auftreten von Kochwrasen schnell und zuverlässig registriert werden kann. Gerade bei einem solchen Aufbau ist die Ver¬ wendung eines Lasers ideal. Durch die geringe Aufweitung des Laser¬ strahls 48 sind selbst lange Messstrecken unproblematisch realisierbar.
Die Figur 7 zeigt ein Steuergerät einer erfindungsgemäßen Dunstab¬ zugshaube sowie daran angeschlossene Komponenten. Das Steuerge¬ rät weist einen Steuerschaltkreis 50 auf, der über verschiedene An¬ schlüsse verfügt. Eine Sendeeinrichtung 52 ist an einem PWM-Ausgang 54 (Pulsweitenmodulations-Ausgang) des Steuerschaltkreises 50 ange¬ schlossen. Auf diese Art und Weise ist es dem Steuerschaltkreis mög¬ lich, die Leistung der Sendeeinrichtung 52 sowie insbesondere des in die Sendeeinrichtung 52 integrierten Lasers, gezielt zu steuern. Dies er¬ laubt eine Grundjustierung, bei der der Laser so eingestellt wird, dass eine gewünschte Eingangsleistung an der Empfangseinrichtung regist¬ riert wird, beispielsweise die Eingangsleistung, die bei vollständiger Be¬ strahlung der gesamten Fläche des Sensors der Empfangseinrichtung auftritt. An einem A/D-Wandlereingang 56 ist eine Empfangseinrichtung 58 angeschlossen, die über mindestens einen photoelektrischen Sensor verfügt, der in Abhängigkeit der einfallenden Lichtmenge die dem Steu¬ erschaltkreis 50 zugeführte Spannung variiert. Anhand der so empfan¬ genen Messwerte der Empfangseinrichtung 58 wird mittels einer dafür vorgesehenen Schaltung oder eines dafür vorgesehenen Programms im Steuerschaltkreis 50 erkannt, ob Kochwrasen auf der Messstrecke zwi¬ schen der Sendeeinrichtung 52 und der Empfangseinrichtung 58 vorlie¬ gen und welche Dichte bzw. welches Maß an Turbulenzen sie aufwei¬ sen. Abhängig von dem Ergebnis dieser Analyse wird ein Ventilatormo¬ tor 60 angesteuert, dessen Leistung vom Steuerschaltkreis 50 beein- flusst werden kann. Wenn die Menge an Kochwrasen hoch ist, wird der Ventilatormotor 60 derart angesteuert, dass dieser Kochwrasen mit ho¬ her Leistung absaugt.
Die Figuren 8a und 8b zeigen den Strahlengang eines Laserstrahls 62 eines erfindungsgemäßen Lüftungsgeräts im Bereich einer Messstrecke zwischen einer Sendeeinrichtung 64 und einer Empfangseinrichtung 66. Die Sendeeinrichtung 64 verfügt über ein Lasermodul 68 und eine Kolli¬ matorlinse 70, die den vom Lasermodul 68 ausgehenden Laserstrahl 62 etwas aufweitet. Der Laserstrahl 62 durchläuft die Messstrecke und trifft in der Empfangseinrichtung auf die den photoelektrischen Sensor 72. Der photoelektrische Sensor 72 ist bezüglich seiner Fläche so ausgebil¬ det und der Laserstrahl 62 so eingestellt, dass der Laserstrahl 62 in ei¬ nem ungebrochenen und nicht abgelenkten Zustand vollständig vom photoelektrischen Sensor 72 erfasst wird und dessen Fläche weitgehend vollständig bestrahlt. Der photoelektrische Sensor 72 erzeugt in Abhän¬ gigkeit der registrierten Leistung ein Ausgangssignal für ein Steuergerät des Lüftungsgeräts. Dieses Signal kann auf verschiedene Art und Weise die Information über die registrierte Leistung weitergeben, beispielswei¬ se durch eine entsprechend angepasste Spannung, durch eine ange- passte Frequenz oder mittels anderweitiger elektrischer Kenngrößen. Figur 8a zeigt den ungebrochenen und nicht abgelenkten Zustand des Laserstrahls 62. In diesem Zustand wird die maximale Leistung vom photoelektrischen Sensor 72 registriert und ein entsprechendes Signal an das nicht dargestellte Steuergerät weitergegeben. Wenn ein solch) es Signal gleichbleibend an das Steuergerät weitergegeben wird, wird d ie¬ ses vom Steuergerät dahingehend interpretiert, dass keine Kochwrasen und Wasserdämpfe auf der Messstrecke vorhanden sind und dass kei ne Aktivierung eines Ventilators des Lüftungsgeräts erforderlich ist.
Figur 8b zeigt einen zweiten Zustand derselben Messstrecke. In diesem zweiten Zustand befindet sich Wasserdampf 74 auf der Messstrecke. Der von der Sendeeinrichtung 64 ausgehende Laserstrahl 62 wird durch die verschiedenen Wasserdampfkonzentrationen gebrochen und trifft daher abgelenkt und somit nur teilweise auf den photoelektrischen Sen¬ sor 72. Ein Anteil 62a trifft den photoelektrischen Sensor 72 nicht, so dass die vom photoelektrischen Sensor 72 registrierte Leistung nur die eines verbleibenden Anteils 62b ist. Eine elektrische Kenngröße, die Auskunft über die Größe dieses Anteils gibt, wird an das Steuergerät in Form eines entsprechenden Signals weitergegeben. Dieses kann dann dementsprechend mittels einer Aktivierung bzw. einer Leistungssteue¬ rung des Ventilators das Absaugen des Wasserdampfs hervorrufen. E- benso könnten mit dem Bezugszeichen 74 auch Luftschlieren bezeich¬ net sein, die teilweise auch mit bloßem Auge sichtbar sind.
Aus den Figuren 8a und 8b ist die reine Ablenkung des Laserstrahls 62 und die daraus folgende Veränderung der registrierten Leistung ersicht¬ lich. Die Ventilatorsteuerung kann derart erfolgen, dass dieser Anteil un¬ mittelbar als Kriterium zur Registrierung von Luftbewegungen oder Luft¬ verunreinigungen wie Kochwrasen herangezogen wird und ein unmittel¬ bares Verhältnis zwischen registrierter Leistung und Luftbewegungen bzw. Luftverunreinigungen angenommen wird. Die Steuerung des Venti- lators kann aber zusätzlich oder ausschließlich auch anhand der dyna¬ mischen Veränderung der registrierten Leistung erfolgen. Bei einer der¬ artigen Steuerung wird vom Steuergerät beispielsweise ausgewertet, mit welcher Frequenz und/oder welcher Amplitude sich die registrierte Leis¬ tung verändert. Die Frequenz der Leistung ist bei einer großen Menge an Kochwrasen besonders hoch, so dass eine Steuerung des Ventila¬ tors in Abhängigkeit der Frequenz zu sehr guten Ergebnissen führt.
Ein zu dem in den Figuren 8a und 8b dargestellten Auswertungssystem alternatives Verfahren zeigen die Figuren 9 mit dem schematischen Aufbau sowie die Figuren 11 und 12.
Fig. 9 zeigt in Anlehnung an Figur 1 bzw. 4 und Figur 7 einen Sender 122 mit einer Laserdiode bzw. ein Lasermodul. Davor sitzt eine Koll ima¬ torlinse 123, aus der der entsprechend aufgeweitete und parallele La¬ serstrahl 125 austritt. Er wird an dem Reflektor 130, der auch ein soge¬ nanntes Katzenauge sein kann, reflektiert. Dies kann unter Umständen auch mehrfach erfolgen, wie zuvor ausgeführt worden ist. Der reflektier¬ te Laserstrahl 15 läuft durch eine Fresnellinse 127 auf den Empfänger 124 bzw. dessen Sensor 92. Das von dem Sensor 92 erfasste elektri¬ sche Signal wird an den A/D-Wandlereingang und damit an den Steuer¬ schaltkreis 150 gegeben. Dieser Steuerschaltkreis 150 kann ein M icro- controller sein und neben der Steuerung des Senders 122 über den PWM-Ausgang 154 den Motor bzw. die Leistungselektronik 160 steuern.
In dem Steuerschaltkreis sitzt dabei die Intelligenz, um anhand der vor¬ beschrieben und vor allem nachfolgend beschriebenen Vorgänge die Dunstabzugshaube zu steuern. Dies soll insbesondere in Abhängigkeit von dem Zustand an der Kochmulde 12 automatisch erfolgen und so¬ wohl ohne Eingreifen einer Bedienperson auskommen als auch die Ab¬ zugsfunktion möglichst effizient und gut durchzuführen. Bei diesem Verfahren zur Ermittlung von Lüftungsbedarf ist der Durch¬ messer der Laser-Leuchtpunkte 90, die durch das Interferenzbild sowie auch die Fresnel-Linse gemäß Figur 9 vor dem Empfänger erzeugt wer¬ den, wesentlich größer als der photoelektrische Sensor 92. Die Figuren 11 und 12 zeigen nur einen kleinen Ausschnitt des Leuchtpunktes 90. Dieser ist durch eine Laserdiode mit vergleichsweise breitem Frequenz¬ spektrum erzeugt, was zu einem Interferenzmuster mit Maxima 94 und Minima 96 führt. Dieses Interferenzmuster ist hier als relativ unregelmä¬ ßig dargestellt, was es in der Praxis meistens ist wegen nicht optimaler Ausbildung der Fresnellinse sowie des sonstigen optischen Weges. Wichtig ist unabhängig von der konkreten Größe der Maxima 94 der konkrete Abstand zueinander, also die Größe der Minima 96.
Wenn es zu einer Ablenkung des Laserstrahls 125 durch Luftbewegun¬ gen oder auch Partikel Λ/vie Dampf auf der Messstrecke kommt, so rei¬ chen schon sehr geringe Verschiebungen de Leuchtpunktes 90 bzw. somit der Maxima 94 und Minima 96 relativ zum photoelektrischen Sen¬ sor 92 aus, um die durch den Sensor gemessene Intensität deutlich zu verändern. Da die Maxima 94 sozusagen über den Sensor 92 tanzen, also ihr Bewegungsweg weitaus größer ist als ihr Durchmesser und der des Sensors sowieso, wird an dem Sensor 92 weniger eine zeitlich ge- mittelte Durchschnittsintensität erfasst. Vielmehr erfasst der Sensor 92 das vielfache bzw. häufige Darüberbewegen der verschiedenen Maxirna als kurze Peaks. Da die Geschwindigkeit des Leuchtpunktes 90 u nd somit der Maxima 94 relativ groß ist und diese beim Bewegen den Sen¬ sor im wesentlichen ganz oder gar nicht bedecken, sind die Peaks gut zu unterscheiden bzw. zu erkennen. Da jedes Maximum 94 um sich herum Platz zu den benachbarten hat bzw. die Minima 96 dazwischen liegen, ist auch sichergestellt, dass nach jedem Passieren eines Maxi¬ mums 94 über den Sensor 92 dieser kein Licht registriert im Minimu m. So wird eine gute Unterscheidung erreicht. Wichtig ist hierbei also all¬ gemein, dass die Maxima 94 bezüglich ihrer Fläche in etwa so groß sind wie der Sensor 92 , vorteilhaft zwei- bis viermal so groß. Dieses Verhält¬ nis kann über die Maxima 94 oder den Sensor beeinflusst werden. Der Leuchtpunkt 90 wiederum ist vielfach größer. Er soll den Sensor 92 im¬ mer bedecken.
Dies ist anhand des Unterschiedes zwischen den Figuren 11 und 12 er¬ sichtlich. Während der Sensor im Zustand der Figur 11 im Bereich eines Minimums 96 liegt, so dass das Ausgangssignal 0 ist, liegt er nach einer Verschiebung des Maximums 94 im Vergleich zu der punktiert darge¬ stellten früheren Position um eine sehr geringe Distanz 98, in der Praxis unter 1 mm, schon großteils im Bereich dieses Maximums. Dies hat ein hohes Ausgangssignal zur Folge und es entsteht ein Peak. Die Häufig¬ keit dieses Wechsels ergibt das Oszillieren bzw. dessen Frequenz. Die Differenz zwischen 0 und dem Maximum des Peaks ergibt die Intensität und daraus wiederum kann die Dämpfung abgeleitet werden.
In Figur 10 ist im zeitlichen Verlauf dargestellt, wie die einzelnen Peaks als einzelne Ausschläge im Gesamtverlauf zwar eine Art Rauschen dar¬ stellen. Es ist aber immer noch gut zu erkennen bzw. optisch über den Sensor 92 und elektronisch über die Steuerung auszuwerten . Dabei ist zu beachten, dass in Figur 10 die Dämpfung a über der Zeit t bzw. über den zeitlichen Verlauf des Kochvorgangs dargestellt ist. Die eigentliche Intensität der gemessenen Maxima 94 am Sensor 92 ist sozusagen der Kehrwert der Dämpfung. Die Änderung der Frequenz des Oszillierens bzw. Bewegens der Maxima ist daraus schwer zu erkennen, erst im Zu¬ sammenhang mit Figur 13.
Im Zusammenhang mit Figur 13 wird dies nachfolgend erklärt. In Figur 13 ist das Signalverhalten dargestellt bei verschiedenen Zuständen, die den verschiedenen Abläufen beim Kochvorgang entsprechen . Im Feld I sowie zu Beginn des Kochvorgangs bei Figur 10 sind Dämpfung A und Oszillieren f gering, da sich noch nicht viel tut im Bereich der Dunstab- zugshaube bzw. über einer Kochstelle 14 gemäß Figur 2. Im Feld Il ist die Dämpfung gering aber das Oszillieren noch mittel, so dass hier bei wenig Dampfentwicklung noch einiges an Hitze vorhanden ist. Dies deu¬ tet auf das Ende eines Kochvorganges. Im Feld III ist die Dämpfung mit¬ tel, aber das Oszillieren gering. Dies deutet im Schluß eher auf den Be¬ ginn eines Kochvorganges. Im Feld IV sind Dämpfung und Oszillieren mittelgroß, so dass auf einen normalen Kochvorgang geschlossen wer¬ den kann. Insbesondere wird hier auch nur eine Kochstelle betrieben.
Im Feld V ist die Dämpfung a mittelgroß, während das Oszillieren f deut¬ lich zunimmt. Dies deutet auf mittelgroße Dampfentwicklung hin bei sehr großer Hitze, also eher auf einen starken Bratbetrieb. Im Feld VI wieder¬ um bleibt das Oszillieren mittelgroß, während die Dämpfung deutlich zu¬ nimmt. Dies deutet auf einen sehr starken Kochbetrieb mit viel Dampf¬ entwicklung bei nicht übermäßiger Hitze. Im Feld VII schließlich sind Dämpfung und Oszillieren stark, was auf starken Koch- und Bratbetrieb hindeutet, beispielsweise bei Nutzung mehrerer Kochstellen, manche für Braten und manche für Kochen. Entsprechend kann man aus dem Ver¬ lauf in Figur 10 den Ablauf eines Kochvorgangs mit Beginn des Erwär¬ mens bzw. Kochens, innerhalb des strichlierten Bereichs normalem Ko¬ chen und danach rechts des strichlierten Bereichs abschließendem Ausklingen des Kochvorgangs mit Restwärme erkennen. Dies kann auch die Steuerung in dem Steuerungsverfahren für die Dunstabzugs¬ haube entsprechend erkennen, damit deren Leistung sozusagen auto¬ matisch angepasst wird.
Neben einem automatischen und angepassten Betrieb der Dunstab¬ zugshaube kann so die Verunreinigung des Filters erfasst werden und ein Austauschen zw. Reinigen rechtzeitig angezeigt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Lüftungsgerät, insbesondere eine Dunstabzugshaube (10), mit einem Antrieb (20) zur Erzeugung eines Luftstroms, einem Steu¬ ergerät (50) oder einer Steuerschaltung zur Steuerung des An¬ triebs (20) und einer Messstrecke im Lüftungsgerät im Bereich des Luftstroms mit einer Sendeeinrichtung (22; 29; 32; 40; 52; 64) und einer Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66), wobei das Steuergerät (50) bzw. die Steuerschaltung zur Steuerung des An¬ triebs (20) in Abhängigkeit eines von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) erzeugten Signals ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (22; 29; 32; 40; 52; 64) zur Abgabe eines Laserstrahls (25; 31 ; 38; 48) ausgebildet ist.
2. Lüftungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) erzeugte Signal bezüglich elektrischer Kennwerte wie seiner Frequenz, sei¬ ner Spannung oder seiner Stromstärke von der Intensität oder von der Leistung der empfangenen Strahlung abhängt.
3. Lüftungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) erzeugte Signal lediglich von der Strahlung in einem Frequenzbereich ab¬ hängt, der dem Frequenzbereich des Laserstrahls (25; 31 ; 38; 48) weitgehend entspricht.
4. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) einen photoelektrischen Sensor (26; 72) aufweist, der vor¬ zugsweise über eine Photodiode oder einen Photosensor verfügt.
5. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (24) mit Filtermit¬ teln (29a), vorzugsweise einem Hohlkanal (29a), ausgestattet ist, wobei diese Filtermittel (29a) den Winkelbereich einschränken, in dem einfallendes Licht (25, 28) durch die Empfangseinrichtung re¬ gistriert wird.
6. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (20) von der Steuerschaltung bzw. dem Steuergerät (50) anhand des von der Empfangseinrich¬ tung (24; 29; 34; 42; 58; 66) empfangenen Signals aktivierbar und deaktivierbar sowie bezüglich seiner Leistung steuerbar ist, vor¬ zugsweise stufenlos.
7. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät (50) zur Auswertung des von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) erzeugten Signals im Hinblick auf Luftschlieren in der Messstrecke ausgebildet ist.
8. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät (50) zur Steuerung des Antriebs (20) in Abhängigkeit der von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) registrierten Intensi¬ tät bzw. registrierten Leistung ausgebildet ist.
9. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung bzw. das Steuergerät (50) zur Steuerung des Antriebs (20) in Abhängigkeit der von der Empfangseinrichtung (24; 29; 34; 42; 58; 66) registrierten Intensi¬ tät bzw. Leistung über der Zeit ausgebildet ist.
10. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeei nrichtung (122) eine Laserdiode ist, vorzugsweise eine Muiti-Mode- Laserdiode.
11. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (122) zur Aussendung eines Laserstrahls (125) ausgebildet ist, dessen Leuchtpunkt (90) im Bereich der Empfangseinrichtung (124) Bereiche stark unter¬ schiedlicher Intensität aufweist, vorzugsweise in Form eines Inter¬ ferenzmusters (94, 96).
12. Lüftungsgerät nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (122) und die Empfangseinrichtung (124) so ausgebildet sind, dass die Empfangseinrichtung im Betrieb stets innerhalb des Leuchtpunkts (90) liegt.
13. Lüftungsgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Sendeeinrichtung (•122) und die Empfangseinrich¬ tung (124) so ausgebildet sind, dass der Durchmesser des Leuchtpunkts (90) mindestens 5 mm breiter ist als die Empfang¬ seinrichtung bzw. deren Sensor (9)2), vorzugsweise mindestens 8 mm breiter.
14. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (150) bzw. das Steuer¬ gerät das Ausgangssignal bezüglich Signalfrequenz und Signal¬ dämpfung auswerten.
15. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (22; 64) und die Emp¬ fangseinrichtung (24; 66) sich gegenüberliegend beidseitig des Luftstroms im Lüftungsgerät (10) angeordnet sind und die Sende- einrichtung (22; 64) in Richtung der Empfangseinrichtung (24; 66) strahlt.
16. Lüftungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (29; 32; 40; 122) und die Empfangseinrichtung (29; 34; 42; 124) so angeordnet sind, dass ein von der Sendeeinrichtung ausgehender Laserstrahl (31 ; 38; 48; 125) von mindestens einer Reflexionseinrichtung (30; 36; 44, 46; 130) reflektiert zur Empfangseinrichtung gelangt.
17. Lüftungsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Reflexionseinrichtungen (44, 46) vorgesehen sind, die so angeordnet und ausgerichtet sind, dass ein von der Sendeeinrichtung (40) ausgehender Laserstrahl (48) von mindes¬ tens einer Reflexionseinrichtung (44, 46) mindestens zweimal re¬ flektiert zur Empfangseinrichtung (42) gelangt.
18. Lüftungsgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Reflexionseinrichtungen (44, 46) einander zugewandt und parallel zueinander angeordnet sind.
19. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (122) eine Laserdiode zur Abgabe des Laserstrahls (25, 48, 125) aufweist, insbesondere eine Multimode-Laserdiode.
20. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (64, 122) eine opti¬ sche Einrichtung, vorzugsweise eine Kollimatorlinse (70, 123), im Ausbreitungsweg des Laserstrahls (48, 125) aufweist.
21. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Divergenz des Laserstrahls (25, 48) vom Steuergerät (50) oder der Steuerschaltung einstellbar ist.
22. Lüftungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekenn¬ zeichnet durch mindestens zwei Sendeeinrichtungen zur Abgabe von Laserstrahlen (25, 48) unterschiedlicher Divergenz.
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