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.
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, Einsprechende 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.
Weiterhin ist aus der Druckschrift EP 0 658 067 A1 eine Steuerung für Haushaltsgeräte zur Auswertung von Sensorsignalen, insbesondere für Strahlungsheizungen bei Glaskeramik-Kochflächen, bekannt, wobei die Steuerung sensorisch betriebene, direkte und indirekte Temperaturmessungen der jeweiligen Kochstelle einer Glaskeramik-Kochfläche entschlüsselt und mit typischen Temperaturverläufen vergleicht, und wobei die Steuerung eine Topferkennung leistet und im Falle eines Kochstellen-Leerlaufes die Steuerung die Strahlungsheizung abschaltet.
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.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Andere vorteil-hafte Lösungsvarianten sind den Unteransprüchen entnehmbar. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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.
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 TSoll und TIst mit entsprechendem Schalten der Regeleinrichtung bezüglich der Heizeinrichtung der Kochstelle. Die Regelung kann auch Einund 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.
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.
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 TSoll mit einer minimal möglichen Regelamplitude.