WO2008064898A1 - Verfahren zum erzeugen, verarbeiten und auswerten eines mit der temperatur korrelierten signals und entsprechende vorrichtung - Google Patents

Verfahren zum erzeugen, verarbeiten und auswerten eines mit der temperatur korrelierten signals und entsprechende vorrichtung Download PDF

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WO2008064898A1
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Wolfgang Wittenhagen
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    • 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
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    • H05B2213/07—Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a method for generating, processing and evaluating a temperature or a correlated with the temperature of a cooking appliance or a hob signal in the operating state of the device and a corresponding device.
  • the invention is based on the object to provide alternative methods of the type mentioned above and a corresponding device, with which in particular a value detected via a temperature sensor device value can be provided as output value that can be further processed or used as well as possible.
  • the temperature of the cooking appliance or the hob, a cooking utensil heated thereon or heated in operation and / or a cooking utensil contents contained therein such as a food with a temperature sensor device is detected over time.
  • the temperature signal detected by the temperature sensor device is differentiated once in a while, then inverted and exponentiated with a number or an exponent between 0.5 and 1, advantageously between 0.6 and 0.8.
  • According to the invention is closed in a basic embodiment of the invention of the initial value on the amount of cookware content or determines this. Based on this, a prediction of the boiling point can take place when the heat energy supplied is known. This can be done in various ways, preferably by measuring means in a drive.
  • the temperature signal for a time prior to reaching the cooking point preferably far, but still safe shortly before reaching the boiling point
  • the temperature signal detected and evaluated, for example, at usual powers in the range of about 1200 W to 4000 W in a further basic embodiment of the invention for a time up to a maximum of about 300 seconds after the start of the cooking process or starting the heating.
  • the amount of water can advantageously be determined, for example, as mentioned above, too high temperatures can be avoided or certain cooking programs or automatic processes can be better controlled.
  • this information is present during the cooking process before reaching the cooking point and it can be very helpful early in the cooking process for further evaluation.
  • a subsequent one more Evaluation is possible, for example, for a precise boiling point determination.
  • the aforementioned determination of the amount of water is already completed. The calculation method and further possibilities for this are described in the applicant's DE 10 2005 045875.0, the content of which is hereby incorporated by express reference into the content of this present patent application.
  • the method described above means that the output value A (t) is formed as with c positive, constant and selected from the interval 0.5 to 1 or less than 1, advantageously from the interval 0.6 to 0.8.
  • T (t ') corresponds to the signal of the temperature sensor and t (t') corresponds to the time during the measurement.
  • the temperature signal is evaluated in a time window of 50 to 200 seconds after the start of the cooking process.
  • a time window of about 60 to 120 seconds, with a heating power of more than 1500 W at an induction heating. This results in a relatively fast evaluation, ie in a relatively short time or shortly after the start of the cooking process.
  • further method steps can access and use this evaluation relatively quickly.
  • the processing of the temperature signal detected in the relatively short time course, in the aforementioned manner gives a very easily evaluable course, especially well before reaching the boiling point.
  • This course has characteristic properties and is well suited for further evaluation.
  • the invention is closed or determined by the initial value on the amount of cookware content, which from it can be predicted in known heating energy, which is supplied via the electric cooking appliance, the time of reaching the cooking point.
  • This can be used, for example, to coordinate another cooking point detection.
  • the time of reaching the cooking point can be approximately predetermined and, before reaching the boiling point, the heat energy supplied can be reduced to avoid boiling of the contents of the cookware, if desired. This can be part of a selected cooking program.
  • the exponent is about 2/3, particularly advantageous exactly 2/3.
  • this exponent results in a virtually linear course and thus a particularly easily processable and evaluable output value.
  • Formal results the value 2/3 is derived from a consideration of the dynamic course of temperature signals.
  • the time course of the required heating power during the entire operation is additionally or further monitored.
  • it can additionally be detected whether an increase or decrease in the temperature coincides with the time course of the heating power or whether an error in the temperature detection may be present under certain circumstances. If, for example, an increase in the temperature is detected at a time at which no heating power is introduced, this can be regarded as an error in the temperature detection. This can be displayed to an operator. In addition, this hob of the hob can be switched off.
  • the cooling of the temperature sensor, during which a lower power is supplied can be evaluated.
  • a better evaluation is achievable.
  • Such a signal can be achieved, for example, by a deliberate power reduction in the operation of an induction heater, in particular when downshifting a "flash mode" with powers greater than 2500 W, by cyclic operation of a radiant heater or by reducing the amount of gas in a gas heater.
  • the absolute value of the temperature sensor can also be included in the evaluation. This is especially true when comparing with default values.
  • the method described in this application is independent of the type of heating and can be transferred from the aforementioned induction or radiant heaters to any types of heating, such as thin or thick-film heating elements or tubular heating elements.
  • the method can be used for gas burners, in which the supplied energy can be determined by the amount of gas supplied.
  • the method is also applicable to electrical appliances such as an oven or steamer.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a hob with an induction heater and a temperature sensor.
  • Fig. 2 is a diagram for the course of the heat capacity Cp over time for about 300 seconds for different quantities in a first pot and
  • Fig. 3 is a representation corresponding to FIG. 2 with a second pot.
  • a hob 11 is shown as Elektrokoch réelle. It has a hob plate 12, below which a conventional induction heater is arranged as an induction heater 14. On the hob plate 12, a cookware 13 and a saucepan is placed above the induction heater 14 to bring its contents to a boil or to heat. On the underside of the hob plate 12, a temperature sensor S is disposed in the region above the induction heater 14. This can be a standard thick film based Pt1000. In an alternative embodiment, it may be a tungsten sensor or an optically measuring sensor, in particular a so-called thermopile with a sensitivity in a suitable wavelength range. The temperature sensor S supplies the temperature T or a corresponding temperature signal to a controller 16.
  • the temperature sensor S is electronically interrogated, via the controller 16. This means that the temperature signal T is present in the controller 16 and can be further processed. This further processing takes place in a prescribed manner in that the temperature signal T is differentiated according to the time. This result is inverted and the result of the inversion is raised to 2/3. This results in an initial value A 1 or the like for further evaluation activities and / or performing a cooking program. is used. He is also advantageous because he has a reasonably linear History has. Changes can be recognized very well.
  • the controller 16 can evaluate the result.
  • the controller 16 also monitors the power supply to the induction heater 14.
  • a plausibility check can be carried out with regard to the generated temperature profile or the detected temperature level at the temperature sensor S. If, for example, no or only a very small heating power is generated by the induction heater 14 at a certain point in time, but the temperature at the temperature sensor S increases, then a fault condition must be present. This is especially true when the temperature at the temperature sensor S is so high that it can be generated only by operation of the induction heater 14 and not by, for example, setting up a very hot cookware on the cooktop plate 12 above the temperature sensor S. Here then can a warning signal can be issued or possibly the induction heater 14 or the entire Hob 11 are turned off. In this case, either there is a fault in the induction heater 14, the controller 16 or at the temperature sensor S. Each of these sources of error is relatively serious, which is why a shutdown should take place.
  • FIG. 2 shows the time profile of the initial value or the heat capacity, which was detected with an arrangement according to FIG. 1 in a first pot.
  • the amount of water in the pot is here varied with 0.251, 0.51, 11, 21 and 2.51.
  • the temperature for these values is recorded via the temperature sensor S under the glass-ceramic plate 12.
  • the supplied power was more than 1500 W.
  • Fig. 3 shows the same sequence, but with another second pot 13.
  • the five curves for the different amounts of water in the cooking pot can be well distinguished and here according to the quantities are staggered, so here the quantity determinations can work very well.
  • the curves then run very differently again. For even longer periods of time they would again diverge as in FIG. 2 and again be well distinguishable, but with the same aforementioned limitations or disadvantages, especially because of the late time.
  • the controller 16 knows the curves or a kind of reference curve.
  • Another possible method can be the storage of reference curves on concrete, used cooking pots by an operator.
  • Cp cp _ specifically _ H 2 O * m (3), where m is the amount of water.
  • cp_spezifisch_ ⁇ 2 O follows that one can determine the amount of water, if one measures Cp after
  • the power P and the temperature T are determined at a time t1 relatively shortly after switching on.
  • ⁇ t1 is the time from the switch-on time to t1.
  • ⁇ T refers to the temperature difference from the start temperature. It then follows

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Abstract

Um für die Temperaturüberwachung an einem Kochfeld (11) als Kochgerät mit einem Temperatursensor (S) ein verbessertes Auswerteverfahren zu erhalten, wird das elektronisch abgefragte Temperatursignal (T) einmal nach der Zeit differenziert und dann invertiert. Das Ergebnis der Invertierung wird mit 2/3 potenziert und ergibt einen Ausgangswert (A). Dieser Ausgangswert wird einer weiteren Verarbeitung zugrunde gelegt, wobei in der weiteren Verarbeitung der Ausgangswert mit abgespeicherten Werten für einen Ausgangswert bei definierten Ereignissen verglichen wird. Das Erfassen des Ausgangswerts (A) erfolgt für eine Zeit bis maximal 300 Sekunden nach Beginn des Kochvorgangs, vorteilhaft etwa 60 bis 120 Sekunden, und dann ist diese Erfassung und Auswertung abgeschlossen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Erzeugen. Verarbeiten und Auswerten eines mit der Temperatur korrelierten Signals und entsprechende Vorrichtung
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen, Verarbeiten und Auswerten einer Temperatur bzw. eines mit der Temperatur an einem Kochgerät bzw. einem Kochfeld korrelierten Signals im Betriebszustand des Gerätes sowie eine entsprechende Vorrichtung.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, Temperaturen an einem Kochfeld zu erfassen, und zwar sowohl zum Schutz der Kochfeld-Platte gegen Überhitzung als auch zur Durchführung von sogenannten automatischen Kochprogrammen, siehe beispielsweise US-PS 6,118,105, EP 858 722 A, DE 103 29 840 A, DE 199 061 15 C oder DE 103 56 432 A.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, alternative Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, mit denen insbesondere ein über eine Temperatursensor-Vorrichtung erfasster Wert als Ausgangswert zur Verfügung gestellt werden kann, der möglichst gut weiterverarbeitet bzw. verwendet werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und 3 und durch eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Einige Merkmale gelten sowohl für die Verfahren als auch für die Vorrichtung. Sie werden teilweise nur einmal erläutert, können jedoch unabhängig voneinander sowohl für Ver- fahren als auch Vorrichtung gelten. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Es ist vorgesehen, dass die Temperatur des Kochgerätes bzw. des Kochfeldes, eines darauf stehenden bzw. im Betrieb erhitzten Kochgeschirrs und/oder eines darin enthaltenen Kochgeschirrinhaltes wie eines Nahrungsmittels mit einer Temperatursensor-Vorrichtung im zeitlichen Verlauf erfasst wird. Das von der Temperatursensor-Vorrichtung er- fasste Temperatursignal wird einmal nach der Zeit differenziert, anschließend invertiert und mit einer Zahl bzw. einem Exponent zwischen 0,5 und 1 , vorteilhaft zwischen 0,6 und 0,8, potenziert. Dadurch erhält man einen Wert als Ausgangswert zur weiteren Verarbeitung und Auswertung. Erfindungsgemäß wird bei einer grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung von dem Ausgangswert auf die Menge des Kochgeschirrinhaltes geschlossen bzw. diese bestimmt. Darauf basierend kann eine Vorherbestimmung des Kochpunktes erfolgen, wenn die zugeführte Heizenergie bekannt ist. Dies kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, bevorzugt durch Messmittel in einer Ansteuerung.
Erfindungsgemäß wird bei einer weiteren grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung das Temperatursignal für eine Zeit vor Erreichen des Kochpunkts, bevorzugt weit, aber noch sicher kurz vor Erreichen des Kochpunkts, das Temperatursignal erfasst und ausgewertet, beispielsweise bei üblichen Leistungen im Bereich von etwa 1200 W bis 4000 W für eine Zeit bis maximal etwa 300 Sekunden nach Beginn des Kochvorgangs bzw. Starten der Erwärmung. Weil auf diese Weise vorteilhaft die Wassermenge bestimmt werden kann, können beispielsweise, wie zuvor genannt, zu hohe Temperaturen vermieden oder bestimmte Kochprogramme oder automatische Abläufe besser gesteuert werden. Vorteilhaft liegt diese Information während des Kochvorgangs vor dem Erreichen des Kochpunkts vor und sie kann bereits früh beim Kochvorgang sehr hilfreich für eine weitere Auswertung sein. Eine nachfolgende weitere Auswertung ist möglich, beispielsweise für eine genaue Kochpunktbestimmung. Allerdings ist dann die vorgenannte Bestimmung der Wassermenge bereits abgeschlossen. Das Berechnungsverfahren sowie weitere Möglichkeiten hierzu sind in der DE 10 2005 045875.0 der Anmelderin beschrieben, deren Inhalt hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt dieser vorliegenden Patentanmeldung gemacht wird.
In Formeln ausgedrückt bedeutet das vorbeschriebene Verfahren, dass der Ausgangswert A(t) gebildet wird als
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mit c positiv, konstant und aus dem Intervall 0,5 bis 1 bzw. kleiner als 1 gewählt, vorteilhaft aus dem Intervall 0,6 bis 0,8. Die zeitlichen Intervalle Δx(t')=x(t1 )-x(t2) sind groß genug zu wählen, um mit dem Rauschen der Messwerte nicht in Konflikt zu kommen. Dieses würde ansonsten unter ungünstigen Umständen den Ausgangswert so stark verrauschen, dass eine Steuerung sehr stark störungsabhängig wäre. T(t') entspricht hierbei dem Signal des Temperatursensors und t(t') entspricht der Zeit während der Messung.
Vorteilhaft wird das Temperatursignal in einem Zeitfenster von 50 bis 200 Sekunden nach Beginn des Kochvorgangs ausgewertet. Besonders vorteilhaft erfolgt eine Auswertung in einem Zeitfenster von etwa 60 bis 120 Sekunden, bei einer Heizleistung von mehr als 1500 W bei einer Induktionsheizung. Das ergibt eine relativ schnelle Auswertung, also in relativ kurzer Zeit bzw. kurz nach Beginn des Kochvorgangs. So können weitere Verfahrensschritte relativ schnell auf diese Auswertung zugreifen und sie verwenden.
Wird ein Strahlungsheizkörper als Beheizung verwendet und dieser getaktet betrieben, ist es möglich, dass die Steigung Δt/ΔT, welche dem Ausgangswert zu Grunde liegt, negativ wird. In diesem Fall wird der Be- trag der Klammer verwendet. Zusätzlich kann das Vorzeichen des Wertes innerhalb der Klammer separat in die Betrachtung einbezogen werden. In diesem Sinne kann das Vorzeichen des Ausgangswertes als Vorzeichen verstanden werden, welches sich für den Fall c=1 ergäbe.
Es wird darauf hingewiesen, dass sich für den Ausgangswert dadurch, dass die Temperaturänderung im Nenner des Ausgangswertes steht, solche kleinen Änderungen sehr stark bemerkbar machen. Dies gilt insbesondere in Fällen, in denen die Temperaturänderungen nur noch sehr klein sind.
Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, dass man durch die erfindungsgemäße Verarbeitung des im relativ kurzen zeitlichen Verlauf er- fassten Temperatursignals auf vorgenannte Art und Weise einen sehr gut auswertbaren Verlauf erhält vor allem auch deutlich vor Erreichen des Kochpunkts. Dieser Verlauf weist charakteristische Eigenschaften auf und eignet sich gut für eine weitere Auswertung. Vorteilhaft wird erfindungsgemäß von dem Ausgangswert auf die Menge des Kochgeschirrinhaltes geschlossen bzw. diese bestimmt, wobei daraus bei bekannter Heizenergie, die über das Elektrokochgerät zugeführt wird, der Zeitpunkt des Erreichens der Kochpunkts in etwa vorherbestimmt werden kann. Dies kann beispielsweise zur Abstimmung einer weiteren Kochpunkterkennung dienen. So kann besonders vorteilhaft der Zeitpunkt des Erreichens des Kochpunkts in etwa vorherbestimmt werden und vor Erreichen des Kochpunkts die zugeführte Heizenergie verringert werden zur Vermeidung des Kochens des Kochgeschirrinhalts, falls dies gewünscht ist. Dies kann Bestandteil eines gewählten Kochprogramms sein.
Besonders vorteilhaft beträgt der Exponent etwa 2/3, besonders vorteilhaft genau 2/3. Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, dass sich mit diesem Exponent ein nahezu linearer Verlauf und somit ein besonders gut verarbeitbarer und auswertbarer Ausgangswert ergibt. Formal ergibt sich der Wert 2/3 aus einer Betrachtung des dynamischen Verlaufs von Temperatursignalen. Es findet also eine Berücksichtigung des Effekts statt, dass sich eine Änderung der Temperatur des Kochgutes nicht direkt an einem Sensor, beispielsweise in der Nähe des Heizleiters, wiederspiegelt.
Zur elektronischen Erfassung des zeitlichen Verlaufs des Temperatursignals sind verschiedene Temperatursensoren sowie entsprechende Messaufbauten geeignet, die dem Fachmann bekannt sind.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird zusätzlich bzw. weiterhin der zeitliche Verlauf der benötigten Heizleistung während des gesamten Betriebs überwacht. So kann zusätzlich erkannt werden, ob ein Ansteigen oder Abfallen der Temperatur mit dem zeitlichen Verlauf der Heizleistung übereinstimmt oder ob unter Umständen ein Fehler in der Tempe- raturerfassung vorliegt. Wird beispielsweise ein Ansteigen der Temperatur zu einem Zeitpunkt festgestellt, zu dem keine Heizleistung eingebracht wird, so kann dies als Fehler in der Temperaturerfassung gewertet werden. Dies kann einer Bedienperson angezeigt werden. Außerdem kann diese Kochstelle des Kochfeldes abgeschaltet werden.
In weiterer Ausgestaltung kann das Abkühlen des Temperatursensors, währenddessen eine geringere Leistung zugeführt wird, ausgewertet werden. So ist ein besseres Auswerteverhalten erreichbar. Ein solches Signal kann beispielsweise durch eine bewusste Leistungsreduzierung beim Betrieb einer Induktionsheizung, insbesondere beim Herunterschalten eines „Blitzbetriebs" mit Leistungen größer als 2500 W, durch taktenden Betrieb eines Strahlungsheizkörpers oder durch eine Reduktion der Gasmenge bei einer Gasheizeinrichtung erreicht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Abkühlen während eines Taktbetriebes einer taktend betriebenen Heizeinrichtung einerseits und ein Abkühlen in Folge einer Reduktion der Leistung auf den Wert „Null" anderer- seits in separaten Berechnungsverfahren behandelt werden. Durch die Unterscheidung ist das Anpassen einer Berechnung möglich. Als vorteilhafter wird es jedoch angesehen, wenn die Leistung kontinuierlich zugeführt wird.
Auch der absolute Wert des Temperatursensors kann in die Auswertung mit einbezogen werden. Dies gilt insbesondere beim Vergleich mit vorgegebenen Standardwerten.
Grundsätzlich ist das in dieser Anmeldung beschriebene Verfahren von der Beheizungsart unabhängig und von den erwähnten Induktions- oder Strahlungsheizeinrichtungen auf beliebige Heizungsarten übertragbar, wie beispielsweise Dünn- oder Dickschicht-Heizelemente oder Rohrheizkörper. Außerdem ist das Verfahren für Gasbrenner einsetzbar, bei denen die zugeführte Energie über die zugeführte Gasmenge ermittelt werden kann. Das Verfahren ist auch auf Elektrogeräte wie beispielsweise einen Backofen oder einen Dampfgarer übertragbar.
Diese und weitere Merkmale gehen 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 darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in Zwischen-Überschriften und einzelne Abschnitte beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch ein Kochfeld mit einer Induktionsheizung und einem Temperatursensor;
Fig. 2 ein Diagramm für den Verlauf der Wärmekapazität Cp über der Zeit für ca. 300 Sekunden für verschiedene Füllmengen in einem ersten Topf und
Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 mit einem zweiten Topf.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein Kochfeld 11 als Elektrokochgerät dargestellt. Es weist eine Kochfeldplatte 12 auf, unterhalb derer eine übliche Induktionsheizeinrichtung als Induktionsheizung 14 angeordnet ist. Auf die Kochfeldplatte 12 ist oberhalb der Induktionsheizung 14 ein Kochgeschirr 13 bzw. ein Kochtopf aufgestellt, um dessen Inhalt zum Kochen zu bringen bzw. zu erhitzen. An der Unterseite der Kochfeldplatte 12 ist im Bereich oberhalb der Induktionsheizung 14 ein Temperatursensor S angeordnet angeordnet. Dies kann ein normaler Standard-Pt1000 auf Dickschicht- Basis sein. In alternativer Ausführung kann es ein Wolfram-Sensor oder ein optisch messender Sensor sein, insbesondere ein sogenannter Thermopile mit einer Empfindlichkeit in einem geeigneten Wellenlängenbereich. Der Temperatursensor S liefert die Temperatur T bzw. ein entsprechendes Temperatursignal an eine Steuerung 16.
Der Temperatursensor S ist elektronisch abfragbar, und zwar über die Steuerung 16. Dies bedeutet also, dass das Temperatursignal T in der Steuerung 16 anliegt und weiter verarbeitet werden kann. Diese Weiterverarbeitung erfolgt auf vorgeschriebene Art und Weise dadurch, dass das Temperatursignal T nach der Zeit differenziert wird. Dieses Ergebnis wird invertiert und das Ergebnis der Invertierung wird mit 2/3 potenziert. Dadurch ergibt sich ein Ausgangswert A1 der für weitere Auswertetätigkeiten und/oder das Durchführen eines Kochprogramms odgl. verwendet wird. Er ist auch dadurch vorteilhaft, weil er einen einigermaßen linearen Verlauf aufweist. Daran können Veränderungen besonders gut erkannt werden.
Nimmt man nun bei dem Kochfeld 11 charakteristische Temperaturkurven auf und speichert die dadurch erhaltenen Verläufe des vorstehend ermittelten Ausgangswertes in der Steuerung 16 oder einem zugehörigen, nicht dargestellten Speicher, ab, so kann der in einem Betrieb ermittelte Ausgangswert A damit verglichen werden. Kann man aufgrund des derzeitigen Verlaufs des Ausgangswertes bei einem bestimmten Kochvorgang auf dem Kochfeld ein bekanntes Muster aus dem Speicher erkennen bzw. entspricht es einem bekannten Muster, so kann die Steuerung 16 das Ergebnis auswerten.
Möglichkeiten, mit der Steuerung 16 ein Kochprogramm ablaufen zu lassen bzw. Warnsignale odgl. abzugeben sowie sonstige Signale, sind für den Fachmann bekannt, insbesondere auch aus den vorgenannten Dokumenten des Standes der Technik. Insofern braucht hier nicht weiter darauf eingegangen zu werden.
Vorteilhaft überwacht die Steuerung 16 auch die Leistungszufuhr zu der Induktionsheizung 14. So kann über Erfassen des zeitlichen Verlaufs der zugeführten elektrischen Energie eine Plausibilitätsprüfung hinsichtlich des erzeugten Temperaturverlaufs oder der erfassten Temperaturhöhe am Temperatursensor S erfolgen. Wird beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt keine oder nur eine sehr geringe Heizleistung von der Induktionsheizung 14 erzeugt, die Temperatur an dem Temperatursensor S steigt jedoch an, so muss ein Fehlerzustand vorliegen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Temperatur an dem Temperatursensor S so hoch ist, dass sie nur durch Betrieb der Induktionsheizung 14 erzeugt werden kann und nicht durch beispielsweise ein Aufstellen eines noch sehr heißen Kochgeschirrs auf der Kochfeldplatte 12 oberhalb des Temperatursensors S. Hier kann dann ein Warnsignal ausgegeben werden oder unter Umständen die Induktionsheizung 14 bzw. auch das gesamte Kochfeld 11 abgeschaltet werden. In diesem Fall liegt nämlich entweder ein Fehler in der Induktionsheizung 14, der Steuerung 16 oder aber an dem Temperatursensor S vor. Jede dieser Fehlerquellen ist relativ gravierend, weswegen eine Abschaltung erfolgen sollte.
Das in Fig. 1 dargestellte System stellt zusammen mit dem aufgestellten Kochgeschirr 13 das System dar, dessen Wärmekapazität Cp auf vorgenannte Art und Weise berechnet werden kann. Dieses wird dann verglichen mit demselben System ohne aufgestelltes Kochgeschirr 13, also quasi als leere Kochstelle.
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Ausgangswerts bzw. der Wärmekapazität, der mit einer Anordnung nach Fig. 1 bei einem ersten Topf er- fasst wurde. Die Menge an Wasser in dem Topf ist hier variiert und zwar mit 0,251, 0,51, 11, 21 und 2,51. Die Temperatur für diese Werte wird er- fasst über den Temperatursensor S unter der Glaskeramikplatte 12. Die zugeführte Leistung betrug mehr als 1500 W.
Es ist zu erkennen, dass kurz nach Beginn der Aufzeichnung der Werte für Cp für die Werte von 0,251 bis 21 klar unterscheidbar sind. Die Kurve für 2,51 verläuft zwischen denjenigen für 11 und 21. Eine etwas eingeschränkte Unterscheidbarkeit beeinträchtigt jedoch die Genauigkeit des Verfahrens nur geringfügig, da der Unterschied hier nicht so besonders groß ist, auch in der vorhandenen Menge und eine grobe Bestimmung der Menge in diesem Bereich bereits sehr vorteilhaft ist.
Es ist zu erkennen, dass in dem zeitlichen Bereich zwischen 50 Sekunden und etwa 130 Sekunden die fünf Kurven einigermaßen unterscheidbar sind. Für eine gewisse Zeitphase zwischen etwa 130 Sekunden und 300 Sekunden gehen sie wiederum etwas durcheinander, bis sie dann ab ca. 300 Sekunden wiederum ähnlich unterscheidbar sind. Ab hier jedoch steigen die Werte sehr stark an. Des Weiteren sind bis zu diesem Zeitpunkt bereits fünf Minuten vergangen und im Rahmen der Erfindung wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Werte eben schon erheblich früher zur Verfügung stehen. Somit wird der vorgenannte Bereich zwischen etwa 50 Sekunden und 130 Sekunden als besonders günstig angesehen für eine Auswertung.
Fig. 3 zeigt den gleichen Ablauf, allerdings mit einem anderen zweiten Topf 13. Hier ist zu erkennen, wie in etwa in dem gleichen zeitlichen Bereich wie vorher die fünf Kurven für die unterschiedlichen Mengen von Wasser in dem Kochtopf gut unterschieden werden können und hier auch entsprechend der Mengen gestaffelt sind, also hier die Mengenbestimmungen sehr gut funktionieren kann. Bis zu einem Zeitpunkt von etwa 250 bis 300 Sekunden verlaufen die Kurven dann wieder sehr unterschiedlich. Bei noch längeren Zeitdauern würden sie ähnlich wie in Fig. 2 wieder auseinanderstreben und wiederum gut unterscheidbar sein, allerdings mit den gleichen vorgenannten Einschränkungen bzw. Nachteilen, vor allem wegen des späten Zeitpunkts.
Aus den Kurvenverläufen in Fig. 2 und Fig. 3 ist zu ersehen, dass also auch in den erfindungsgemäßen kurzen Zeitabständen nach Beginn eines Kochvorganges bzw. Erwärmungsvorganges, beispielsweise eine bis zwei Minuten, die aufgrund der erfassten Temperatur ermittelten Verläufe für die Wärmekapazität Cp unterschieden werden können.
Nun ist es natürlich notwendig, dass die Steuerung 16 die Kurvenverläufe bzw. eine Art Referenzkurvenverlauf kennt. Dazu ist es denkbar, gewisse Referenzverläufe einmal aufzunehmen und damit in die Steuerung einzuspeichern. Dies kann vorteilhaft werksseitig bei der Herstellung erfolgen. Alternativ kann versucht werden, aus dem zeitlichen Verhalten der Werte für die Wärmekapazität Cp, insbesondere in dem Zeitraum vor etwa 120 Sekunden, insbesondere aufgrund des Abfalls der Kurve sowie erreichter Absolutwerte, darauf rückzuschließen. Ein weiteres mögliches Verfahren kann die Einspeicherung von Referenzkurven an konkreten, verwendeten Kochtöpfen durch eine Bedienperson sein. Mathematische Darstellung
Zur Verdeutlichung der oben beschriebenen Ideen soll in diesem Abschnitt der Gedankengang anhand von mathematischen Formeln nochmals kurz dargestellt werden. Aufgrund der Übersichtlichkeit der Darstellung wird der Fall Exponent = 1 o.B.d.A. beschrieben. Folgende Beziehungen sind bekannt: E = P * At (1 ), mit E=Energie, P=Leistung und t=Zeit,
Figure imgf000013_0001
wobei Cp die Wärmekapazität und ΔT eine Temperaturänderung ist. Für Cp gilt in guter Näherung Cp=Cp_Topf + Cp_Wasser + Cp_Kochstelle. Von diesen Größen hat Wasser die größte spezifische Wärmekapazität und man kann näherungsweise für große Wassermengen annehmen, dass Cp ungefähr Cp_Wasser ist. Laut Definition der spezifischen Wärmekapazität gilt dann Cp = cp _ spezifisch _ H2O * m (3), wobei m die Wassermenge ist. Mit bekanntem cp_spezifisch_Η2O folgt, dass man die Wassermenge bestimmen kann, falls man Cp misst nach
m = ^ (3a). cp _ spezifisch _H2O
Im Rahmen des Gedankengangs werden die Leistung P und die Temperatur T zu einem Zeitpunkt t1 relativ kurz nach dem Einschalten bestimmt. Δt1 ist die Zeit vom Einschaltzeitpunkt bis t1. ΔT bezieht sich auf die Temperaturdifferenz ausgehend von der Starttemperatur. Es folgt dann
cm - m AT(*U") 1 (4).
Wird aber eine bestimmte Temperaturerhöhung ΔT2 gewünscht, z.B. 800C ausgehend von ca. 200C Starttemperatur, gilt für diese die analoge Beziehung. Ein Umstellen der obigen Beziehung kann dann dazu benutzt werden, den Zeitpunkt Δt2, zu welchem die Temperaturerhöhung ΔT2 erreicht werden wird, zu berechnen:
Δ/2 = M1) W2 P(A)
Solange das Wasser noch nicht kocht, ändert sich die Wärmekapazität im Wesentlichen nicht und man kann Gl. (4) in Gl. (5) einsetzen und erhält
AtI = Atl * AT2 (6). A-T(Jl)
Das besondere an dieser Gleichung ist, dass der „Kochpunkt" Δt2 nur von Größen abhängt, die zum Zeitpunkt t1 bereits bekannt sind. Der „Kochpunkt" kann also mittels Gl. (6) bereits frühzeitig berechnet werden, sobald man einen einigermaßen stabilen Wert für Cp(t1) ermittelt hat.
Eine Verallgemeinerung mit einer Leistung P', welche zum Zeitpunkt t1 geändert wird, kann einfach vorgenommen werden. Es gilt dann
Δ,2 = W ΔM - ΔΓ2
AT(U) * P1
Eine Messung zu verschiedenen Zeitpunkten t kann natürlich vorgenommen werden, um die Stabilität des Resultats zu überprüfen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen, Verarbeiten und Auswerten eines mit der Temperatur an einem Kochgerät, insbesondere an einem Kochfeld (11), korrelierten Signals im Betriebszustand des Kochgerätes, wobei die Temperatur des Kochgerätes, eines darauf stehenden Kochgeschirrs (13) und/oder eines darin enthaltenen Kochgeschirrinhaltes mit einer Temperatursensor-Vorrichtung (S) erfasst wird, wobei das von der Temperatursensor-Vorrichtung im zeitlichen Verlauf des Kochvorgangs erfasste Temperatursignal (T) einmal nach der Zeit differenziert wird, das Ergebnis invertiert wird und dann das Ergebnis der Invertierung mit einem Exponent zwischen 0,5 und 1 ,0 potenziert wird um einen Ausgangswert zu erhalten und dieser Ausgangswert einem weiteren Verarbeiten und Auswerten zu Grunde gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Ausgangswert auf die Menge des Kochgeschirrinhaltes geschlossen wird bzw. diese bestimmt wird, wobei daraus bei bekannter Heizenergie, die über das Kochgerät zugeführt wird, der Zeitpunkt des Erreichens der Kochpunkts vorherbestimmt wird, insbesondere zur Abstimmung einer weiteren Kochpunkterkennung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des Erreichens des Kochpunkts vorherbestimmt wird und vor Erreichen des Kochpunkts die zugeführte Heizenergie verringert wird zur Vermeidung des Kochens des Kochgeschirrinhalts.
3. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Temperatursignal (T) für eine Zeit bis maximal 300 Sekunden nach Beginn des Kochvorgangs erfasst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperatursignal (T) in einem Zeitfenster von 50 bis 200 Sekunden nach Beginn des Kochvorgangs ausgewertet wird, vorzugsweise in einem Zeitfenster von etwa 60 bis 120 Sekunden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Exponent zwischen 0,6 und 0,8 liegt, wobei er insbesondere etwa 2/3 beträgt, vorzugsweise genau 2/3.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizenergie erfasst wird, insbesondere durch zeitlich fortgesetzte Erfassung einer Heizleistung, wobei vorzugsweise zur Erfassung der Heizleistung Messmittel vorhanden sind, insbesondere an Schalt- oder Steuermitteln (16) für das Kochgerät.
7. Vorrichtung zum Verarbeiten und Auswerten eines mit der Temperatur an einem Kochgerät bzw. Kochfeld (11) korrelierten Signals im Betriebszustand des Kochgerätes, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Temperatursensor-Vorrichtung (S) zur Erfassung der Temperatur des Kochgerätes bzw. seiner Heizeinrichtung (14), eines darauf stehenden Kochgeschirrs (13) und/oder eines darin enthaltenen Kochgeschirrinhaltes, gekennzeichnet durch eine Sensorsignalverarbeitung bzw. Steuerung (16) zur Erfassung des zeitlichen Verlaufs des Temperatursignals (T) der Temperatursensor-Vorrichtung (S), zur einmaligen Differenzierung des Temperatursignals nach der Zeit, zur Invertierung des Ergebnisses und anschließenden Potenzierung des Ergebnisses der Invertierung mit einem Exponent zwischen 0,5 und 1 ,0, insbesondere etwa 0,6 und 0,8, für einen Ausgangswert zur weiteren Verarbeitung und Aus- wertung dieses Ausgangswerts, wobei das Temperatursignal (T) für eine Zeit bis maximal 300 Sekunden nach Beginn des Kochvorgangs erfasst wird.
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