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EP1768461A1 - 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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Publication number
EP1768461A1
EP1768461A1 EP06019212A EP06019212A EP1768461A1 EP 1768461 A1 EP1768461 A1 EP 1768461A1 EP 06019212 A EP06019212 A EP 06019212A EP 06019212 A EP06019212 A EP 06019212A EP 1768461 A1 EP1768461 A1 EP 1768461A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
cooking
value
temperature sensor
power
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP06019212A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1768461B1 (de
Inventor
Wolfgang Dr. Thimm
Wolfgang Wittenhagen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau 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 EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Publication of EP1768461A1 publication Critical patent/EP1768461A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1768461B1 publication Critical patent/EP1768461B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/746Protection, e.g. overheat cutoff, hot plate indicator
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/07Heating plates with temperature control means

Definitions

  • the invention relates to a method for generating, processing and evaluating a temperature or a correlated with the temperature of an electric cooking appliance or a hob signal in the operating state of the device, and a corresponding apparatus and a method for operating an electric cooking appliance or a hob.
  • 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 electric cooking appliance or of the cooking hob, of a cooking utensil heated thereon or heated in operation and / or of a cooking utensil content contained therein, such as a foodstuff is detected by a temperature sensor device.
  • the temperature signal detected by the temperature sensor device over time is differentiated once in a while. This result is then inverted and the result of the inversion is in turn raised to a power of between 0.5 and 1, preferably between 0.6 and 0.8.
  • the time intervals ⁇ x (t ') x (t1) -x (t2) are to be chosen large enough so as not to conflict with the noise of the measured values. Otherwise under unfavorable circumstances, this would cause the output value to be so violent that a controller would be very dependent on interference.
  • T (t ') corresponds to the signal of the temperature sensor and t (t') corresponds to the time which is measured during the measurement.
  • the slope underlying the initial value becomes negative.
  • the exponentiation value is about 2/3, particularly advantageously exactly 2/3.
  • this exponentiation value it has been shown that with this exponentiation value, a particularly readily processable output value results, in particular with a fairly linear profile, which is advantageous for the evaluation.
  • the value of 2/3 for the exponentiation value results from a consideration of the dynamic course of temperature signals.
  • consideration is given to the effect that a change in the temperature at a point, for example at the heating conductor, does not reflect directly at the sensor. Namely, the temperature signal takes a certain time to get from this point to the sensor and to heat it.
  • the value detected in the course of time can be interrogated electronically at the temperature sensor device.
  • many different temperature sensors and measurement structures with such temperature sensors which are known in the art.
  • the initial value obtained can be used, for example, to perform a cooking program on the hob as an electric cooking appliance, which runs at least partially automatically.
  • a cooking program can cook a cookware and its contents to a desired Heat the temperature, for example bring water to a boil.
  • the heating power can be selected as high as possible at the beginning to bring the water to a boil as quickly as possible. After reaching the boiling point at just under 100 ° C, the heating power can be reduced to save energy so far that just always this cooking point is maintained.
  • a certain first limit value which may be, for example, almost zero
  • the power at the hob or at a certain selected cooking position of the hob, where the detected cooking process takes place is reduced .
  • this may mean that the temperature does not rise any further, which means, in particular, reaching a cooking point of water.
  • e-lektrokochierin such as an oven, the temperature on an introduced baking dish or the like. be measured.
  • the output is reduced when the overshoot or undershooting of a second limit value is detected by the output value.
  • it can even be switched off for a certain time, because such a temperature behavior is caused, for example, by the fact that after the temperature has remained in a constant range, in particular at the abovementioned boiling point, the temperature rises again.
  • a cookware contents or, for example, water in a saucepan is completely evaporated, whereby a further rise in temperature is possible and occurs.
  • this would lead to an unwanted and even dangerous overheating of cooking and cookware, which is absolutely avoided should be, after recognizing this condition the power is reduced or even switched off.
  • a warning signal is emitted when the sign of the output value changes, or that the power at the cooking station is switched off with the monitored cooking process.
  • the temporal course of the generated heating power is monitored for this purpose. For example, it can be detected whether a detected increase or decrease of the temperature coincides with the time course of the heating power or whether there is possibly an error in the temperature detection. For example, a detected increase in temperature at a time when no heating power is applied is considered to be an error in the temperature detection.
  • the heat capacity of an empty hotplate or a hotplate without attached cookware may be known and stored in a memory of a corresponding control, as well as several hotplates or heaters.
  • the heat capacity of a heating device of the electric cooking appliance for example as a hob, can be calculated.
  • the introduced power is multiplied by the output value and this value is compared with the aforementioned stored value for the heat capacity. If the deviation exceeds or exceeds 10% or 15%, an inadmissible, possibly critical condition is detected and defined as such.
  • a warning signal can be sent out and / or the power can be reduced at least at this cooking point, in particular it can be switched off.
  • a change in heat capacity means that something has changed significantly on the cookware or that it has been taken from the cooking area.
  • An aforementioned calculation of the heat capacity can also be performed several times during a cooking process. This is preferably done at regular time intervals.
  • a hotplate with reduced heat dissipation can be operated by, for example, a pot lid resting thereon or a hotplate with a well or poorly fitting pot or pan.
  • the heat capacity refers to the entire system in the vicinity of the temperature sensor. The heat capacity determined in this sense thus depends on the sensor arrangement.
  • the temperature sensor was directly in the water bath of a cookware to be heated together with water as content, one would find approximately constant values until reaching the boiling point. In this ideal case, it would not be necessary to consider the dynamic properties mentioned above. As can be seen from the formulas, in this case the constant exponent for the formation of the initial value would be "1". Since this is not the case, the output value is chosen to be lower, just in the range around 2/3.
  • cooling during a cycle operation of a cycle-operated heating device on the one hand and cooling as a result of a reduction of the power to the value "zero" on the other hand be treated in separate calculation methods. Due to the distinction, a precisely adapted calculation is possible in each case.
  • the absolute value of the temperature sensor can also be included in the evaluation. This is especially true when comparing with default values.
  • any possible power change can be made.
  • a second so-called safety mode an automatic operation of the cooking area or an automatically controlled, which is based on a prescribed cooking program with predetermined time sequences for the performance.
  • the power can only be kept or reduced, at least there is no increase. This can only be done when an operator manually and deliberately deliberately intervenes, in which case advantageously the safety mode is terminated and is changed to normal operation.
  • the result of an aforementioned temperature evaluation can be used with advantage.
  • the method described in this application regardless of the type of heating on any types of heating transferable, for example, induction heating, heating with thin or thick-film heating elements or tubular heaters.
  • the method can be transferred to various electrical appliances, for example as an alternative to a hob on an oven or steamer.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view through a hob with a radiant heater and a temperature sensor.
  • a hob 11 is shown as Elektrokoch réelle. It has a hob plate 12, below which a conventional radiant heater is arranged as a radiant heater 14. On the hob plate 12 is above the radiant heater 14, a cookware 13 and a saucepan set up to bring its contents to a boil or to heat. On the underside of the hob plate 12, a temperature sensor S is mounted in the area above the radiant heater 14, for example, glued to the hob plate 12. Such temperature sensors are also known for the expected temperature range of up to about 630 ° C for the expert and it need not be discussed in detail. 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, 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 course. Changes can be recognized very well.
  • Certain events that may occur on a hob 11, such as maintaining a maximum temperature upon reaching the boiling point of water or emptying a cookware, and a concomitant re-rise in temperature, are generally known, and the temperature profiles obtained thereby as well. If these characteristic temperature curves are now taken from the hob 11 and the resulting curves of the above-determined output value in the controller 16 or an associated memory, not shown, are stored, then the output value determined in one operation can be used A be compared with it.
  • the controller 16 can produce the result evaluate that just boiling water in a set up on the hob 11 cookware 13. On this basis, for example, as part of a corresponding cooking program, the performance can be reduced somewhat.
  • the power reduction can be carried out so that, although less power is generated by the radiant heater 14, but the temperature does not or only slightly below 100 ° C drops. This can also be done via the evaluation by means of the temperature sensor S and the temperature signal T and its associated output value after conversion according to the invention.
  • the controller 16 also monitors the power supply to the radiant heater 14. Thus, by detecting the time profile of the supplied electrical energy, a plausibility check with respect to the generated temperature profile or the detected temperature level at the temperature sensor S done. If, for example, no or only a very small heating power is generated by the radiant 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 radiant heater 14 and not by, for example, setting up a very hot cookware on the hob plate 12 above the temperature sensor S. Here then a warning signal can be issued or possibly the radiant heater 14th or the entire hob 11 are turned off. In this case, either there is a fault in the radiant 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.
  • the controller 16 and the aforementioned safety mode can be realized. If a prescribed automatic operation is carried out here, for example by a prescribed cooking program being carried out, then the electric power for the radiant heater 14 can be kept or reduced by the controller 16. However, it can not be increased in any case, so that overheating in case of malfunction of the temperature detection via the temperature sensor S is avoided. By preventing the increase of the power in the automatic mode, high safety can be ensured.

Landscapes

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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cookers (AREA)
  • Electric Stoves And Ranges (AREA)
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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

Um für die Temperaturüberwachung an einem Kochfeld (11) als Elektrokochgerät 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.

Description

    Anwendungsgebiet und Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen, Verarbeiten und Auswerten einer Temperatur bzw. eines mit der Temperatur an einem Elektrokochgerät bzw. einem Kochfeld korrelierten Signals im Betriebszustand des Gerätes, sowie eine entsprechende Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrokochgerätes bzw. eines Kochfeldes.
  • Es sind verschiedene Verfahren bekannt, Temperaturzustände an einem Kochfeld zu erfassen, und zwar sowohl zum Schutz der Kochfeld-Platte an sich gegen Überhitzung als auch zur Durchführung von sogenannten automatischen Kochprogrammen, siehe beispielsweise US 6118105 , EP 858722 A , DE 10329840 A , DE 19906115 C oder DE 10356432 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, ein Verfahren zum Betrieb eines Elektrogerätes mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte wie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Einige Merkmale gelten sowohl für die Verfahren als auch für die Vorrichtung. Sie werden im folgenden teilweise nur einmal erläutert, können jedoch unabhängig voneinander sowohl für Verfahren als auch Vorrichtung gelten.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Temperatur des Elektrokochgerätes bzw. des Kochfeldes, eines darauf stehenden bzw. im Betrieb erhitzten Kochgeschirrs und/oder eines darin enthaltenen Kochgeschirrinhaltes wie eines Nahrungsmittels mit einer Temperatursensor-Vorrichtung erfasst wird. Das von der Temperatursensor-Vorrichtung im zeitlichen Verlauf erfasste Temperatursignal wird einmal nach der Zeit differenziert. Dieses Ergebnis wird dann invertiert und das Ergebnis der Invertierung wiederum wird mit einem Potenzierungswert potenziert, der zwischen 0,5 und 1 liegt, vorteilhaft zwischen 0,6 und 0,8. Dadurch erhält man einen Ausgangswert, der dann wiederum einer weiteren Verarbeitung und Auswertung zu Grunde gelegt wird. So können beispielsweise, wie zuvor genannt, zu hohe Temperaturen vermieden oder bestimmte Kochprogramme oder automatische Abläufe gesteuert werden.
  • In Formeln ausgedrückt bedeutet dieses Verfahren, dass der Ausgangswert A(t) gebildet wird als A = Δ t Δ T c = const .
    Figure imgb0001

    mit c positiv, konstant und aus dem Intervall 0,5 bis 1 gewählt. 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, welche während der Messung gemessen wird.
  • Unter gewissen Umständen, beispielsweise bei einem Abkühlen nach Ausschalten oder während des Taktens, ist es möglich, dass die Steigung, welche dem Ausgangswert zu Grunde liegt, negativ wird. Um zu vermeiden, dass dann beim Potenzieren mathematische Probleme auftreten, kann in solchen Fällen der Betrag der Klammer verwendet werden und 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.
  • Im Rahmen der Erfindung hat sich nämlich gezeigt, dass man durch die erfindungsgemäße Verarbeitung des im zeitlichen Verlauf erfassten Temperatursignals auf vorgenannte Art und Weise einen sehr gut auswertbaren Verlauf erhält. Dieser weist in seinem Verlauf relativ charakteristische Eigenschaften auf und eignet auch sich für eine weitere Auswertung gut. Insbesondere können, wie im nachfolgenden im Einzelnen noch erläutert wird, bestimmte charakteristische Ereignisse daran gut erkannt werden.
  • 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 sich die Temperatur nur noch gering ändert.
  • Vorteilhaft beträgt der Potenzierungs-Wert etwa 2/3, besonders vorteilhaft genau 2/3. Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, dass sich mit diesem Potenzierungs-Wert ein besonders gut verarbeitbarer Ausgangswert ergibt, insbesondere mit einem ziemlich linearen Verlauf, was eben für die Auswertung von Vorteil ist.
  • Formal ergibt sich der Wert von 2/3 für den Potenzierungswert aus einer Betrachtung des dynamischen Verlaufs von Temperatursignalen. Es findet also eine Berücksichtigung des Effekts statt, dass sich eine Änderung der Temperatur an einem Punkt, beispielsweise am Heizleiter, nicht direkt am Sensor wiederspiegelt. Das Temperatursignal braucht nämlich eine gewisse Zeit, um von diesem Punkt bis zum Sensor zu gelangen und diesen zu erwärmen.
  • Der im zeitlichen Verlauf erfasste Wert kann an der Temperatursensor-Vorrichtung elektronisch abgefragt werden. Hierfür eignen sich viele verschiedene Temperatursensoren sowie Messaufbauten mit solchen Temperatursensoren, die dem Fachmann bekannt sind.
  • Der erhaltene Ausgangswert kann beispielsweise dazu verwendet werden, ein Kochprogramm an dem Kochfeld als Elektrokochgerät durchzuführen, welches zumindest teilweise automatisch abläuft. Ein solches Kochprogramm kann ein Kochgeschirr samt Inhalt auf eine gewünschte Temperatur erhitzen, beispielsweise Wasser zum Kochen bringen. Dazu kann die Heizleistung zu Beginn möglichst hoch gewählt werden, um das Wasser möglichst schnell zum Kochen zu bringen. Nach Erreichen des Kochpunktes bei knapp 100°C kann die Heizleistung zur Energieeinsparung soweit reduziert werden, dass stets gerade dieser Kochpunkt gehalten wird.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei Erkennen eines Abfalls des Ausgangswertes unter einen bestimmten ersten Grenzwert, der beispielsweise bei nahezu Null liegen kann, die Leistung an dem Kochfeld bzw. an einer bestimmten ausgewählten Kochstelle des Kochfeldes, an der der erfasste Kochvorgang stattfindet, reduziert wird. Dies bedeutet, dass bei diesem zeitlichen Verhalten des Ausgangswertes ein Zustand erkannt worden ist, welcher sinnigerweise eine Reduzierung der Heizleistung nach sich zieht. Beispielsweise kann dies bedeuten, dass die Temperatur nicht weiter ansteigt, was insbesondere das Erreichen beispielsweise eines Kochpunktes von Wasser bedeutet. Bei anderen E-lektrokochgeräten wie beispielsweise einem Backofen kann die Temperatur an einer eingebrachten Backform odgl. gemessen werden.
  • Als weitere Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass beim Erkennen eines Überschreitens oder eines Unterschreitens eines zweiten Grenzwertes durch den Ausgangswert die Leistung reduziert wird. Unter Umständen kann sie sogar für eine bestimmte Zeit abgeschaltet werden, weil ein solches Temperaturverhalten beispielsweise dadurch hervorgerufen wird, dass nach dem Verweilen der Temperatur in einem konstanten Bereich, insbesondere an dem vorgenannten Kochpunkt, die Temperatur wieder ansteigt. Dies ist ein Zeichen dafür, dass ein Kochgeschirrinhalt bzw. beispielsweise Wasser in einem Kochtopf vollständig verdampft ist, wodurch ein weiterer Temperaturanstieg möglich ist und erfolgt. Da dieser jedoch zu einer ungewünschten und sogar gefährlichen Überhitzung von Kochstelle und Kochgeschirr führen würde, was unbedingt vermieden werden sollte, wird nach dem Erkennen dieses Zustandes die Leistung reduziert oder sogar abgeschaltet.
  • Als weitere Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass bei einem Vorzeichenwechsel des Ausgangswertes ein Warnsignal ausgesendet wird bzw. die Leistung an der Kochstelle mit dem überwachten Kochvorgang abgeschaltet wird. Insbesondere wird hierzu auch der zeitliche Verlauf der erzeugten Heizleistung überwacht. So kann beispielsweise erkannt werden, ob ein festgestelltes Ansteigen oder Abfallen der Temperatur mit dem zeitlichen Verlauf der Heizleistung übereinstimmt oder ob unter Umständen ein Fehler in der Temperaturerfassung vorliegt. So ist beispielsweise ein festgestelltes Ansteigen der Temperatur zu einem Zeitpunkt, zu dem keine Heizleistung eingebracht wird, als Fehler in der Temperaturerfassung zu werten. Dies sollte einer Bedienperson angezeigt werden bzw. zumindest diese Kochstelle des Kochfeldes abgeschaltet werden. Insbesondere bei Verwendung von Strahlungsheizeinrichtungen mit taktendem Betrieb und somit relativ leichter Feststellung des Erzeugens von Heizleistung ist dies möglich und vorteilhaft.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Wärmekapazität einer leeren Kochstelle bzw. einer Kochstelle ohne aufgesetztes Kochgeschirr bekannt und in einem Speicher einer entsprechenden Steuerung abgespeichert sein, ebenso bei mehreren Kochstellen oder Heizeinrichtungen. Von dem eingangs genannten Ausgangswert ausgehend kann nach einer gewissen Betriebszeit, insbesondere einigen Minuten, die Wärmekapazität einer Heizeinrichtung des Elektrokochgerätes, beispielsweise als Kochfeld, berechnet werden. Dazu wird die eingebrachte Leistung mit dem Ausgangswert multipliziert und dieser Wert wird mit dem vorgenannten abgespeicherten Wert für die Wärmekapazität verglichen. Bei einer Abweichung von mehr als 10% oder 15% nach oben oder unten wird ein unzulässiger, ggf. kritischer Zustand entdeckt und als solcher definiert. Infolgedessen kann ein Warnsignal ausgesendet und/oder die Leistung zumindest an dieser Kochstelle reduziert werden, insbesondere kann sie abgeschaltet werden. Eine derartige Änderung der Wärmekapazität bedeutet, dass sich am Kochgeschirr etwas signifikant geändert hat oder dass es von der Kochstelle genommen worden ist. Eine vorgenannte Berechnung der Wärmekapazität kann während eines Kochvorganges auch mehrfach durchgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt dies in regelmäßigen zeitlichen Intervallen. Ebenso kann eine Kochstelle mit verringerter Wärmeabgabe durch beispielsweise einen darauf aufliegenden Topfdeckel oder eine Kochstelle mit gut oder schlecht anliegendem Topf oder Pfanne betrieben werden.
  • Formal ist die Wärmekapazität Cp gegeben als C p Δ T = E ,
    Figure imgb0002

    wobei die zugeführte Energie E aus der Leistung P, der Zeit t und dem Wirkungsgrad η berechnet werden kann. Die zeitliche Wärmekapazität erhält man durch Umstellen als C p = η P Δ t Δ T .
    Figure imgb0003
  • Dabei ist zu beachten, dass sich die Wärmekapazität auf das gesamte System in der Nähe des Temperatursensors bezieht. Die in diesem Sinne ermittelte Wärmekapazität hängt also von der Sensoranordnung ab.
  • Für den Idealfall, dass sich der Temperatursensor direkt im Wasserbad eines zu erwärmenden Kochgeschirrs samt Wasser als Inhalt befände, würde man bis zum Erreichen des Kochpunkts ungefähr konstante Werte finden. In diesem Idealfall wäre eine Berücksichtigung der oben genannten dynamischen Eigenschaften nicht nötig. Wie anhand der Formeln zu sehen ist, wäre in diesem Fall der konstante Exponent für die Bildung des Ausgangswertes "1". Da dies aber nicht der Fall ist, wird der Ausgangswert geringer gewählt, eben im Bereich um 2/3 herum.
  • In weiterer Ausgestaltung kann ausschließlich die Abkühlung des Temperatursensors, während der keine Leistung zugeführt wird, ausgewertet werden. So ist ein besseres Auswerteverhalten erreichbar.
  • Es kann vorteilhaft 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" andererseits in separaten Berechnungsverfahren behandelt werden. Durch die Unterscheidung ist jeweils eine genau angepasste Berechnung möglich.
  • Auch der absolute Wert des Temperatursensors kann in die Auswertung mit einbezogen werden. Dies gilt insbesondere beim Vergleich mit vorgegebenen Standardwerten.
  • Als weiterer unabhängiger Erfindungsaspekt kann bei einem Elektrokochgerät bzw. einem Kochfeld vorgesehen sein, dass das gesamte Elektrokochgerät oder zumindest eine Kochstelle des Kochfeldes davon in zwei Betriebsarten betrieben werden kann. In einer ersten sogenannten Normal-Betriebsart kann jede mögliche Leistungsänderung vorgenommen werden. In einer zweiten sogenannten Sicherheits-Betriebsart erfolgt ein Automatik-Betrieb der Kochstelle bzw. ein automatisch gesteuerter, dem ein vorgeschriebenes Kochprogramm mit vorgegebenen zeitlichen Abläufen für die Leistung zu Grunde liegt. Im Rahmen dieser Sicherheits-Betriebsart bzw. des Kochprogramms kann die Leistung lediglich gehalten oder reduziert werden, jedenfalls findet keine Erhöhung statt. Dies kann nur dann erfolgen, wenn eine Bedienperson manuell bewusst und gewollt eingreift, wobei dann vorteilhaft die Sicherheits-Betriebsart beendet wird und in den Normal-Betrieb gewechselt wird. Bei diesem Verfahren kann mit Vorteil das Ergebnis einer vorgenannten Temperaturauswertung verwendet werden. So kann für einen Automatik-Betrieb vorgesehen sein, dass das Auftreten kritischer Zustände zumindest dadurch vermieden oder reduziert wird, dass eine Leistungserhöhung nicht automatisch erfolgen kann.
  • Grundsätzlich ist das in dieser Anmeldung beschriebene Verfahren unabhängig von der Beheizungsart auf beliebige Heizungsarten übertragbar, beispielsweise Induktionsbeheizung, Beheizung mit Dünn- oder Dickschicht-Heizelementen oder Rohrheizkörper. Ebenso kann das Verfahren auf verschiedene Elektrogeräte, beispielsweise alternativ zu einem Kochfeld auf einen Backofen oder Dampfgarer, übertragen werden.
  • Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung 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 Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Zeichnungsfigur 1 dargestellt und wird im folgenden näher erläutert, wobei Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Kochfeld mit einem Strahlungsheizkörper und einem Temperatursensor darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In Fig. 1 ist ein Kochfeld 11 als Elektrokochgerät dargestellt. Es weist eine Kochfeldplatte 12 auf, unterhalb derer eine übliche Strahlungsheizeinrichtung als Strahlungsheizkörper 14 angeordnet ist. Auf die Kochfeldplatte 12 ist oberhalb der Strahlungsheizeinrichtung 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 des Strahlungsheizkörpers 14 ein Temperatursensor S angebracht, beispielsweise an die Kochfeldplatte 12 angeklebt. Derartige Temperatursensoren sind auch für den zu erwartenden Temperaturbereich von bis zu etwa 630°C für den Fachmann bekannt und es braucht nicht näher darauf eingegangen zu werden. 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 A, 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.
  • Bestimmte Ereignisse, die an einem Kochfeld 11 auftreten können, wie Halten einer maximalen Temperatur beim Erreichen des Kochpunktes von Wasser oder Leerkochen eines Kochgeschirrs und ein damit verbundener Wiederanstieg der Temperatur, sind grundsätzlich bekannt, die dadurch erhaltenen Temperaturverläufe ebenso. Nimmt man nun bei dem Kochfeld 11 diese charakteristischen 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, beispielsweise für das Erreichen des Kochpunktes von Wasser in dem Kochgeschirr 13, so kann die Steuerung 16 das Ergebnis auswerten, dass eben Wasser in einem auf das Kochfeld 11 aufgestellten Kochgeschirr 13 kocht. Davon ausgehend kann beispielsweise im Rahmen eines entsprechenden Kochprogramms die Leistung etwas reduziert werden. Die Leistungsreduktion kann dabei so erfolgen, dass zwar weniger Leistung durch den Strahlungsheizkörper 14 erzeugt wird, dennoch aber die Temperatur nicht oder nur unwesentlich unter die 100°C abfällt. Dies kann ebenfalls über die Auswertung mittels des Temperatursensors S bzw. des Temperatursignals T und seines zugehörigen Ausgangswertes nach der erfindungsgemäßen Umrechnung erfolgen.
  • Die weiteren vorstehend beschriebenen 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 dem Strahlungsheizkörper 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 dem Strahlungsheizkörper 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 des Strahlungsheizkörpers 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 der Strahlungsheizkörper 14 bzw. auch das gesamte Kochfeld 11 abgeschaltet werden. In diesem Fall liegt nämlich entweder ein Fehler in dem Strahlungsheizkörper 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 auf vorgenannte Art und Weise berechnet werden kann. Dieses wird dann verglichen mit demselben System ohne aufgestelltes Kochgeschirr 13, also quasi als leere Kochstelle.
  • In der Steuerung 16 kann auch die vorgenannte Sicherheits-Betriebsart realisiert sein. Wird hier ein vorbeschriebener Automatik-Betrieb durchgeführt, beispielsweise indem ein vorgeschriebenes Kochprogramm durchgeführt wird, so kann von der Steuerung 16 die elektrische Leistung für den Strahlungsheizkörper 14 zwar gehalten oder reduziert werden. Sie kann jedoch in keinem Fall erhöht werden, so dass ein Überhitzen bei einer Fehlfunktion der Temperaturerfassung über den Temperatursensor S vermieden wird. Durch ein Verhindern des Erhöhens der Leistung im Automatik-Betrieb kann eine hohe Sicherheit gewährleistet werden.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Erzeugen, Verarbeiten und Auswerten eines mit der Temperatur an einem Elektrokochgerät, insbesondere an einem Kochfeld (11), korrelierten Signals im Betriebszustand des Elektrokochgerätes, wobei die Temperatur des Elektrokochgerätes, eines darauf stehenden Kochgeschirrs (13) und/oder eines darin enthaltenen Kochgeschirrinhaltes mit einer Temperatursensor-Vorrichtung (S) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Temperatursensor-Vorrichtung im zeitlichen Verlauf erfasste Temperatursignal (T) einmal nach der Zeit differenziert wird, das Ergebnis invertiert wird und dann das Ergebnis der Invertierung mit einem Potenzierungs-Wert zwischen 0,5 und 1,0 potenziert wird um einen Ausgangswert zu erhalten, wobei dieser Ausgangswert einem weiteren Verarbeiten und Auswerten zu Grunde gelegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Potenzierungs-Wert zwischen 0,6 und 0,8 liegt, wobei er insbesondere etwa 2/3 beträgt, vorzugsweise genau 2/3.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensor-Vorrichtung (S) elektronisch abgefragt wird, vorzugsweise mit einer Steuerung (16).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest teilweise automatisch ablaufendes Kochprogramm an dem Elektrokochgerät (11) durchgeführt wird und dieses den Ausgangswert verwendet.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen eines Abfallens des Ausgangswertes unter einen bestimmten ersten Grenzwert oder eines Ansteigens über den bestimmten ersten Grenzwert die Leistung an dem Elektrokochgerät (11) bzw. an einer bestimmten Kochstelle oder Heizeinrichtung (15) des Elektrokochgerätes, an der die Temperatursensor-Vorrichtung (S) vorgesehen ist, reduziert wird, wobei insbesondere der bestimmte erste Grenzwert nahezu Null ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen eines Überschreitens oder Unterschreitens des Ausgangswertes über oder unter einen zweiten Grenzwert die Leistung reduziert wird, vorzugsweise für eine bestimmte Zeit abgeschaltet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Vorzeichenwechsel der ersten Ableitung der Temperatur nach der Zeit ein Warnsignal ausgesendet wird und/oder die Leistung an der Kochstelle mit der Temperatursensor-Vorrichtung (S) abgeschaltet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekapazität bzw. Wärmekapazitäten der Kochstelle bzw. Kochstellen oder Heizeinrichtungen (14), vorzugsweise einer leeren Kochstelle, einer Kochstelle mit verringerter Wärmeabgabe und/oder einer Kochstelle mit gut und/oder schlecht anliegendem Topf (13) oder Pfanne, der Temperatursensor-Vorrichtung (S) bekannt und darin abgespeichert sind, wobei ausgehend von dem Ausgangswert nach einer gewissen Betriebszeit einer Kochstelle bzw. Heizeinrichtung (14) des Elektrokochgerätes (11) mit einer Temperatursensor-Vorrichtung (S) die Wärmekapazität berechnet wird durch Multiplizieren der eingebrachten Leistung mit dem Ausgangswert, wobei dieser Wert mit dem abgespeicherten Wert für die Wärmekapazität der Kochstelle verglichen wird, wobei bei einer Abweichung größer als 10% nach oben oder unten ein Warnsignal ausgesendet wird und/oder die Leistung abgeschaltet wird, wobei vorzugsweise die Berechnung der Wärmekapazität während eines Kochvorganges mehrfach durchgeführt wird, vorzugsweise in regelmäßigen zeitlichen Intervallen.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansteigen oder Absinken der Temperatur überwacht wird und mit einer Leistungszufuhr zu der Kochstelle bzw. Heizeinrichtung (14) verglichen wird, wobei ein Abschalten der Kochstelle bzw. des gesamten Elektrokochgerätes (11) und/oder das Aussenden eines Warnsignals erfolgt bei einem signifikanten Abweichen der erfassten Temperatur von der Leistungszufuhr.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die Abkühlung des Temperatursensors (S) ausgewertet wird, wobei in dieser Zeit keine Leistung zugeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Abkühlen während eines Taktbetriebes einer taktend betriebenen Heizeinrichtung (14) und ein Abkühlen in Folge einer Reduktion der Leistung auf den Wert "Null" in separaten Berechnungsverfahren behandelt werden.
  12. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass auch der absolute Wert des Temperatursensors (S), insbesondere beim Vergleich mit vorgegebenen Standardwerten, in die Auswertung mit einbezogen wird.
  13. Verfahren zum Betrieb eines Elektrokochgerätes bzw. eines Kochfeldes (11), insbesondere unter Verwendung des Ergebnisses einer Temperaturauswertung mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrokochgerät (11) oder eine Heizeinrichtung (14) bzw. Kochstelle davon in zwei verschiedenen Betriebsarten betrieben wird, wobei in einer ersten Normal-Betriebsart jede mögliche Leistungsänderung vorgenommen werden kann und in einer zweiten Sicherheits-Betriebsart ein Automatik-Betrieb der Heizeinrichtung mit einem Kochprogramm erfolgt, wobei durch das Kochprogramm lediglich die Leistung gehalten oder reduziert werden kann ohne Erhöhung.
  14. Vorrichtung zum Verarbeiten und Auswerten eines mit der Temperatur an einem Elektrokochgerät bzw. Kochfeld (11) korrelierten Signals im Betriebszustand des Elektrokochgerätes, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder 13, mit einer Temperatursensor-Vorrichtung (S) zur Erfassung der Temperatur des Elektrokochgerätes 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 Potenzierungs-Wert zwischen 0,5 und 1,0, insbesondere etwa 0,6 und 0,8, für einen Ausgangswert zur weiteren Verarbeitung und Auswertung dieses Ausgangswerts.
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