[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Temperaturregelung für eine sensorgesteuerte
Garungseinheit, bestehend aus Gargerät, Sensorik und Kochfeld, beispielsweise Glaskeramik-Kochfeld,
wobei sowohl das Kochfeld als auch das Gargerät sensorspezifische Ausgestaltungen
enthalten kann.
[0002] Es ist üblich, die Wärmezufuhr in Gargeräten zur Erwärmung von Gütern in Abhängigkeit
einer zu erreichenden Mindesttemperatur zu regeln. Insbesondere sind für Haushaltsgeräte
einfache Zweipunktregler im Gebrauch, wobei die Erwärmung der Gargüter nicht immer
optimierbar ist. Es ist daher bekannt, die Wärmezuführung für Gargeräte durch Temperatursensoren
zu überwachen und zu steuern. Es ist zudem bekannt, auf Kochmulden plazierte Kochgeschirre
durch Infrarotsensoren temperaturmäßig zu überwachen und zu regeln. Konventionelle
Lösungen des Regelproblems, gemäß derer die Leistungszufuhr zur geregelten Kochstelle
abgeschaltet wird, wenn die Ist- temperatur die Solltemperatur erreicht oder überschreitet,
gehören zum Stand der Technik. Diese konventionellen Regelsysteme neigen besonders
beim Anfahren bzw. Erreichen des Sollwertes zu mehr oder weniger starkem Über- und
Unterschwingern des Sollwertes der Erwärmungsendtemperatur. Durch dieses Verhalten
ist es schwierig, mit einem konventionellen Regler beispielsweise Milch, gebundene
Suppen, Gulasch, Eintöpfe aller Art und weitere den vorgenannten Speisen entsprechende
Gerichte in einem kalten Kochgeschirr durch Erwärmen auf Kochmulden auf eine Solltemperatur
zu bringen, ohne daß dabei aufgrund des ersten Überschwingers das Kochgut im Kochgeschirr
ansetzt und möglicherweise auch anbrennt.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Temperatur von Kochgut in Kochgeschirr auf
Mulden durch einen Infrarotsensor berührungslos zu messen, wobei die Signale dieses
Sensors zu einem Regler geführt werden, durch den die Kochguttemperatur möglichst
genau zu einem Sollwert geführt und dort gehalten werden soll.
[0004] Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Temperaturregelungsverfahren
aus einem Anfahrvorgang und einem Haltevorgang, bezogen auf den jeweils zu erreichenden
Temperatur-Sollwert, besteht, wobei das Anfahren des Sollwertes aus der Differenz
von Sollwert und Start-Wert mit einer ersten Zieltemperatur folgt und in den Haltevorgang
des Soll-Wertes überleitet, wobei der Haltevorgang durch Soll-Ist-Wertvergleich der
Garguttemperaturen schrittweise optimiert wird. Andere vorteilhafte Lösungsvarianten
sind den Unteransprüchen entnehmbar. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im
folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
- Fig.1
- einen Regelungsverlauf bei relativ konventioneller Regelung im Diagramm,
- Fig.2
- einen Regelungsverlauf bei idealer Regelung im Diagramm,
- Fig.3
- ein spezielles Ablaufprogramm für die Temperaturregelung und
- Fig.4
- eine Sollwertvorgabe für verschiedene Garverfahren.
[0005] Aus den Figuren 1, 2 sind sowohl der Anfahrvorgang als auch der Haltevorgang der
Regelung im Falle konventioneller Regelung und nahezu idealer Regelung erkennbar.
Zu Beginn des Anfahrens des Sollwertes schätzt der Regler aus der Differenz des Startwertes
und des Sollwertes eine erste Zieltemperatur ab, bis zu der das Kochgeschirr aufgeheizt
wird, ohne daß die Heizung der Kochstelle getaktet wird. Damit wird ein schnellstmögliches
Aufheizen erreicht. Ist die erste Zieltemperatur erreicht, wird die Kochstelle abgeschaltet.
Aufgrund einer möglichen Wärmekapazität der Kochstelle kann die Temperatur des Kochgeschirres
kurze Zeit nachgeheizt werden und etwas ansteigen, wobei sich die Temperatur des Kochgeschirrs
so der eigentlichen Solltemperatur des Kochgeschirrs nähert. Der Regler, der mit Intelligenz
ausgestattet ist, kann durch experimentell bestimmte Zeiten zum Abschalten der Kochstelle
nach dem Anfahrvorgang umgeschaltet werden, auf den Betrieb Heizen des Sollwertes.
[0006] Der Haltevorgang des Sollwertes setzt sich zusammen aus zwei Abschnitten. Dies ist
besonders dann wichtig, wenn die Temperatur des Kochgutes über lange Zeit relativ
konstant gehalten werden muß. Zunächst wird auf den Haltevorgang I durch die Regeleinrichtung
umgeschaltet. Mit Hilfe des Haltevorganges I geschieht das Halten des Sollwertes durch
einfaches Vergleichen der Temperaturen T
Soll und T
Ist mit entsprechendem Schalten der Regeleinrichtung bezüglich der Heizeinrichtung der
Kochstelle. Die Regelung kann auch Ein- und Auszeiten für Schaltzyklen der Kochstellenheizung
intelligent berücksichtigen, womit der aktuelle Energiebedarf des Kochgeschirres definiert
ist. Dadurch kann der Haltevorgang I weiterhin optimiert werden. Auf der Basis des
Haltevorganges I werden unter Beachtung der zulässigen Flicker- und Knackraten, die
durch die Belastungsgrenzen des Versorgungsnetzes bestimmt sind, die minimalen Ein-
und Auszeiten der Kochstelle bestimmt, und der Haltevorgang II eingeleitet. Ab jetzt
taktet der Regler von sich aus mit den zuvor ermittelten Schaltzeiten. Wenn die Temperatur
des Kochgutes abdriftet, dann werden die Schaltzeiten so korrigiert, daß die Ein-
bzw. Auszeiten der Kochstelle minimal bleiben. Gemäß Fig.3 sind die strengen Programmablauffolgen
einer Regelung, bestehend aus dem Anfahrvorgang, dem Haltevorgang I und dem Haltevorgang
II festgelegt. Fig.3 entnehmbar ist über den Start der Regelung 31 der nachfolgende
Schritt, den die Regelung im Regelverfahren geht, 32, nämlich erstens Schätzen der
ersten Zieltemperatur, zweitens Einschalten der Kochstelle. Dieses geschieht im Anfahrvorgang.
Stellt die Regelung fest, daß die angestrebte Zieltemperatur erreicht ist, so schaltet
sie im Schritt 34 die Kochstelle aus und wartet auf ein Einschwingen der Temperatur
des Gargutes. Im Schritt 33 wird mit Verneinung der Position Zieltemperatur erreicht,
die Kochstelle weiterbetrieben, solange, bis die Zieltemperatur des Gargutes erreicht
ist. Nach Abarbeitung des Verfahrensschrittes 34 gemäß Fig.3 folgt die nach dem Einschwingvorgang
vergleichende Auswertung von Isttemperatur zu Solltemperatur. Die im Schritt 35 so
erfolgte Vergleichstemperaturkontrolle führt im Fall, daß die Isttemperatur die Solltemperatur
bereits überschritten hat, zum Ausschalten der Kochstelle und Registrieren der notwenigen
Schaltzeit. Hat die Isttemperatur die Solltemperatur noch nicht erreicht, dann bleibt
die Kochstelle eingeschalten und die notwendige Einschaltzeit bis zum Erreichen der
Solltemperatur wird von der intelligenten Regelung registriert. Das führt schließlich
dazu, daß die Regelung minimale Schaltzeiten bestimmt hat, mit deren Hilfe künftige
Prozesse der gleichen Art ad hoc bearbeitet werden können. Dieser Schritt 36 führt
dazu, daß im Reglerschritt 37 die Kochstelle mit den ermittelten Schaltzeiten ständig
getaktet wird, wobei die Schaltzeiten falls notwendig, weiterhin laufend korrigiert
werden müssen.
[0007] Um Anhaltspunkte für die Sollwerte verschiedener Garungsprozesse zu gewinnen, ist
durch Kochbuchsoftware eine Sollwerttabelle erstellt, die aus Fig.4 ersichtlich ist.
Man erkennt Sollwerte für Erwärmungsvorgänge, die zwischen 60°C und 80°C im allgemeinen
liegen, Sollwerte für sogenanntes Garziehen, die unterhalb der 100°-Temperaturgrenze
von 90° an positioniert sind und weitere spezielle Sollwertangaben für unterschiedliche
Garverfahren. So wird für Dampfkochtöpfe und Dampfgaren in zwei typischen Temperaturintervallen
gearbeitet, einmal von 105° an und einmal ab 115°C. Das gern ausgeübte Fritieren,
beispielsweise beim Herstellen von pommes frites, liegt zwischen Solltemperaturvorgaben
von 180° C und 200° C.
[0008] Vorteile der erfindungsgemäßen Regelung liegen besonders darin, daß durch die Aufteilung
des Regelvorganges in ein Anfahren zum Sollwert hin und den Etappen des Haltens des
Sollwertes der Temperatur Überschwinger und Unterschwinger in erträglichen Grenzen
gehalten, gegebenenfalls wirksam vermieden können. Dies ist insofern für Kochvorgänge
von Bedeutung, als es insbesondere Überschwinger sind, die ein Anbrennen, Verkochen
und Überkochen des Gargutes zur Folge haben. Die Aufteilung des Haltevorganges in
der oben dargestellten Form gemäß Fig.4 gestattet eine Regelung des Temperatur-Sollwertes
T
Soll mit einer minimal möglichen Regelamplitude.
1. Verfahren zur Temperaturregelung für eine sensorgesteuerte Garungseinheit, bestehend
aus Gargerät, Sensorik und Kochfeld, beispielsweise Glaskeramik-Kochfeld, wobei sowohl
das Kochfeld als auch das Gargerät sensorspezifische Ausgestaltungen enthalten kann,
dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturregelungsverfahren aus einem Anfahrvorgang und einem Haltevorgang,
bezogen auf den jeweils zu erreichenden Temperatursollwert, besteht, wobei das Anfahren
des Temperatursollwertes aus der Differenz von Temperatursollwert und Temperaturstartwert
mit einer ersten Zieltemperatur erfolgt und in den Haltevorgang für das Temperaturverhalten
des Sollwertes überleitet, wobei der Temperaturhaltevorgang durch einen Soll-Ist-Wertvergleich
der Garguttemperaturen schrittweise optimiert wird.
2. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochstelle im ersten Anfahrvorgang ungetaktet betrieben wird.
3. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturhaltevorgang in zwei Etappen erfolgt.
4. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Temperaturhaltevorgang 1 die Regelung das Halten des Sollwertes dadurch realisiert,
daß sie einen Vergleich von Soll- und Isttemperatur mit dem Schalten der Kochstelle
kombiniert.
5. Verfahren zur Temperaturregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Temperaturhaltevorgang 2 die Regelung mit bereits ermittelten Schaltzeiten
die Heizleistung taktet.
