專利名稱：用于生成、處理和分析溫度相關(guān)信號的方法和相應(yīng)的裝置的制作方法
用于生成、處理和分析溫度相關(guān)信號的方法和相應(yīng)的裝置
應(yīng)用領(lǐng)域和背景技術(shù)本發(fā)明涉及一種在烹調(diào)爐具工作狀態(tài)下用于生成、處理和分析溫度或者與烹調(diào)爐具或爐灶上的溫度相關(guān)的信號的方法，以及一種相應(yīng)的裝置。
已知有各種備洋的方法可用^^則爐灶上的溫度，更確切地說，躍有防止?fàn)t
盤過熱的方法，也有執(zhí)行所謂的自動烹調(diào)程序的方法，例如可參閱US-PS6,118,105、 EP 858 722 A、 DE 103 29 840 A、 DE 199 061 15 C或者DE 103 56432 A。
任務(wù)與解決方案
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供開頭所述類型的脊氏方法以及一種相應(yīng)的裝置，尤其能夠?qū)⑵溆脕硖峁┮粋€通過溫度傳感器裝置^^則的值作為能夠?qū)ζ溥M(jìn)行盡可能好^i遮續(xù)處理或者^JU的輸出值。
該任務(wù)可通過具有權(quán)利要求1和3所述特征的一種方法以及具有權(quán)利要求7所述特征的一種相應(yīng)的裝置加以解決。其余&利要求的闡必于象均為本發(fā)明的有益的以及優(yōu)選的設(shè)計，以下將對其進(jìn)行洋細(xì)解釋。有一些特征Htit合于所述方法，M合于所述的裝置，對其-^P分僅作一次解釋，^it些特征也可肯^目互獨立地既適用于所述方法，也適合于所述裝置。對權(quán)利要求的闡述明確地引用說明書的內(nèi)容。
*見定，隨時間變化利用一個溫度傳感器裝置，對烹調(diào)爐具或爐灶、立于其上或正在加熱的炊具和/或其中的烹調(diào)物如某食物的溫度進(jìn)^^側(cè)。隨時間變^^j"溫度傳感器裝置所檢測的溫度信號求一次微分，然后進(jìn)行反演，M演結(jié)果的取冪范圍在0. 5 ~ 1之間，有利地在0. 6 - 0. 8之間。這樣就可獲得一個值作為繼續(xù)進(jìn)行處理和分析的輸出值。按照本發(fā)明的一種^^設(shè)計，才 該輸出值推算或確定炊具所含物的量。如果已知所輸入的加熱能量，則可以據(jù)此預(yù)先確定沸點?？梢圆捎酶鞣N各樣的方式和方法，優(yōu)選通過控制裝置中的測量裝置來確定沸點。
按照本發(fā)明的另一種14^設(shè)計，在ii5'J沸點之前的一段時間內(nèi)檢測并且分析溫度信號，優(yōu)選隔遠(yuǎn)一點，但是肯定應(yīng)在決要達(dá)到沸點之前，例如當(dāng)常用功率范圍在大約1200W 4000W的范圍內(nèi)時，應(yīng)在烹調(diào)過程開始或者加熱開始之后最多約300秒的時間內(nèi)進(jìn)^^^則。由于這種方式能有助于確定7K量，因此可以it^出現(xiàn)例如前面所述的溫度過高現(xiàn)象，或者能夠更好^M空制某些烹調(diào)程序或自動過程。有利地在到達(dá)沸點前的烹調(diào)過程中獲得這種信息，這在烹調(diào)過程早期特別有助于下一步的分析。隨后可以進(jìn)行進(jìn)一步的分析，例如準(zhǔn)確測定沸點。當(dāng)然1^F也可結(jié)^Ji述水量測定功能。在申請人的DE 10 2005 045875.0中描述了相關(guān)的計算方法以及其它方法，在此以孩j 1方式使其成為本專利申請的內(nèi)容。上述求##出值A(chǔ) (t)的方法以公AA示如下
其中c表示選自區(qū)間0. 5 ~ 1的或者小于1的正常數(shù)，有利地&自區(qū)間0. 6 ~0.8。時間區(qū)間Ax(tO-x(tl)-x(t2)應(yīng)選得足夠大，以便不會與測量值噪聲發(fā)生沖突。否則在某些不利的情況下4^吏得輸出值的噪聲很大，從而出現(xiàn)十分嚴(yán)重的控制干擾。T(tO表示溫度傳感器的信號，t(t')表示測量過程中的時間。
有利地在烹調(diào)過程開始之后50- 200秒時間范圍內(nèi)對溫度信號進(jìn)行分析。如果感應(yīng)加熱裝置的發(fā)熱功率大于1500W,則特別有利地在大約60 ~ 120秒時間范圍內(nèi)進(jìn)行分析。這樣就能以比較快的itJ復(fù)，也t^t^在比4^豆的時間內(nèi)，或者在烹調(diào)過程開始之后即刻進(jìn)行分析。因此其它方法步驟就能以較快的il^獲W^fM該^^斤結(jié)果。
如果使用輻射式加熱器作為加熱裝置，并且使其以周期性方式工作，則輸出值的^f出斜率At/AT將變?yōu)樨?fù)值。這種情況下可^^^"!"內(nèi)的值。此外還可以單獨考慮^"f內(nèi)數(shù)值的符號。即可以將輸出值的符號理解成當(dāng)c-l時所得出的符號。
應(yīng)注意由于溫度變化量在輸出值的糾中，使得輸出值的很小變化變得非常明顯。這特別適用于溫度變4baL很小的情況。
按照本發(fā)明所述，已表明尤其也可在達(dá)到沸點之前，以本發(fā)明所述的方式和方法對短時間內(nèi)檢測到的溫度信號進(jìn)行處理，獲得非常有利于進(jìn)行分析的變化曲線。該變化曲線具有獨特的棒性，mit合于進(jìn)行進(jìn)一步分析。按照本發(fā)明所述，有利^艮據(jù)輸出值推算或確定炊具所含之物的量，當(dāng)已知電熱爐具所輸入的加熱能量時，可以預(yù)先大致確定達(dá)到沸點的時刻。例如這可以用來核對進(jìn)一步的沸點識別結(jié)果。這樣就能夠以特別有利的方式^Jt預(yù)先確定到達(dá)沸點的時刻，并且如有需要，可在達(dá)到沸點之前減小所輸入的加熱能量，以*煮沸炊具所含之物。這可以是所選烹調(diào)程序的組成部分。
特別有利的所取的冪約為2/3,特別有利地正好為2/3。按照本發(fā)明所述，已表明^U1個冪可得到幾乎為直線的變化曲線，從而得到特別易于進(jìn)行處理和分析
的輸出值。通常5膝溫度信號的動態(tài)變化曲線，即可得出值為2/3。例如發(fā)熱#附近的傳感器并不直接反映烹調(diào)物的溫度變化，因jt傳注意這個效應(yīng)。
本領(lǐng)域技^Mv員已知的各種不同的溫度傳感器以^i目應(yīng)的檢測裝置均適合用來電子檢測隨時間變化的溫度信號。
按照本發(fā)明的一種設(shè)計，還可以監(jiān)測整個工作過程中所需發(fā)熱功率隨時間變化的曲線。因》baL可以識別溫度的上升或下降是否與隨時間變化的發(fā)熱功率一致，或者在某些情況下識別溫度檢測裝置中是否存在故障。例如在并未產(chǎn)生發(fā)熱功率的某一時刻發(fā)現(xiàn)溫度升高時，就可以判斷為溫度檢測裝置中存在故障。此點可以向操怍者顯示出來。此外ii可以切斷爐灶的這個爐盤。
按照另一種設(shè)計，可以在溫度傳感器^P過程中輸入較小的功率進(jìn)行分析。這樣可實現(xiàn)更好的分析性能。獲得這種信號的方式例如有在感應(yīng)加熱裝置的工作過程中故意減小功率，尤其可在功率大于2500W的"瞬間工作"4莫式下切換到^f當(dāng)；讓輻射式加熱器以循環(huán)方式工作，或者減小燃?xì)饧訜嵫b置的燃?xì)饬髁俊?br> 可以規(guī)定， 一方面可以在加熱裝置的循環(huán)工作過程中進(jìn)行冷卻，另一方面也可按照單獨的計算程序，將功率降^fij值"零"進(jìn)行冶4卩。可以通過分辨方式來
調(diào)整計算結(jié)果。但較為有益的方^U:連續(xù)輸入功率。
也可考慮對溫度傳感器的絕對值進(jìn)行分析。這尤其適合于與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。
本申請中所述的方法原則上不受加熱方式和以上所提及的感應(yīng)或旨式加熱裝置的P艮制，也可將其應(yīng)用于任意的加熱方式，例如薄膜或厚膜加熱元件或者管式加熱器。此外還可將本方法應(yīng)用于燃?xì)馊紵?，可以通過輸入的燃?xì)饬縼砬蟮幂斎肽芰?。本方法也可?yīng)用于電熱設(shè)備，例如烤爐或蒸鍋。
這些以及其它特M源自于權(quán)利要求書以及說明書和附圖，iH^貞特征均可分別單獨實現(xiàn)，或者在本發(fā)明的實施方式中以次組合的形式并JL^其它領(lǐng)域同時實現(xiàn)多項特征，且各項所述特征均f汰iii匕處要求保護的設(shè)計方式。本申請的分段標(biāo)題和M^殳落并不限制所述內(nèi)容的^4有效性。附圖簡^4兌明
本發(fā)明的實施例均在附圖中示奮性地示出，以下將對其進(jìn)4亍洋細(xì)解釋。圖中
示出


圖1為S沐感應(yīng)i^。熱裝置和溫度傳感器的爐灶剖視圖； 圖2為不同充填量情況下第一個鍋中大約300秒時間內(nèi)的熱容Cp的變化曲線 圖；和
圖3為根悟圖2繪制的第二個鍋的曲線圖。
實施例詳細(xì)說明
圖1中示出作為電熱爐具的爐灶ll,它具有一個爐盤12，爐盤下方安裝有作 為感應(yīng)式加熱裝置14的常見的感應(yīng)加熱裝置。將炊具13或者鍋i化感應(yīng)式加熱 裝置14上方的爐盤12上，以便烹調(diào)或加熱其中的所含之物。在感應(yīng)式加熱裝置 14上方區(qū)域內(nèi)，在爐盤12的底面上設(shè)置有一個溫度傳感器S。該溫度傳感器S 可以是一種標(biāo)準(zhǔn)型PtlOOO厚膜鉬電阻溫度傳感器。按照一種替代的設(shè)計，也可以 ^^)鵠傳感器或者光學(xué)測量傳感器，尤其是在適當(dāng)波長范圍內(nèi)具有靈敏性的所謂 的熱電堆傳感器。溫度傳感器S將溫度T或者相應(yīng)的溫度信號提供給控制器16。
溫;1傳感器S可電子?xùn)?則，更確切地說，可通過控制器16電子?xùn)熡?xùn)。這就意 味著，溫度信號T存在于控制器16之中，可以對其進(jìn)^i迷續(xù)處理。可4安照前述方 式和方法ii行繼續(xù)處理，即隨時間變^ t溫度信號T求微分。對結(jié)果進(jìn)行反演， 然后取2/3作為反演結(jié)果的冪。由itM尋出輸出值A(chǔ)，可將其用于其它分析工作，和 /或用于執(zhí)行烹調(diào)程序等等。該輸出值在一定程度上呈線性變化，因此特別有利于 識別輸出值的變化。
如^J脈記錄爐盤11的棒性溫度曲線，并且將已經(jīng)求得的輸出值的由itM尋到 的變化曲線^f^在控制器16或者未示出的相應(yīng)，器之中，就可以將工作過程中 檢測到的輸出值A(chǔ)與其進(jìn)行比較。在爐灶上進(jìn)行烹調(diào)的一定的過程中，如果能夠 根據(jù)當(dāng)前的輸出值變化曲線識別出^Ht器中的某個已知模型，或者與某個已知模 型相符，則控制器16就^^析結(jié)果。
關(guān)于使用控制器16執(zhí)行烹調(diào)程序或者輸出警告信號等以及其它信號的方法， 本領(lǐng)域技術(shù)人員盡皆知曉，尤其可參閱以上所述的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，在此不再予以 贅述》
有利的是，控制器16還監(jiān)測感應(yīng)i^口熱裝置14的輸入功率。因此可以通過
6沖^則輸入電能隨時間變化的曲線，來檢驗所產(chǎn)生的溫度曲線或者借助溫度傳感器s
所^^'j的溫度大小的可信度。例如當(dāng)感應(yīng)^口熱裝置14在某一時刻沒有或者僅僅 產(chǎn)生很小發(fā)熱功率時，溫度傳感器S上的溫度依然升高，則必定存在故障狀態(tài)。 如果溫度傳感器S上的高熱溫度只有通itiE^工作的感應(yīng)式加熱裝置14才能產(chǎn) 生，且并非是由于將很燙的烹調(diào)炊具^^溫度傳感器S上方的爐盤12上而產(chǎn)生的， 則尤其是這種情況。這時就會發(fā)出警告信號，某些情況下也會將感應(yīng)^口熱裝置 14或者整個爐灶11切斷。這種情況下要么是感應(yīng)^口熱裝置14、控制器16中存 在故障，或者溫度傳感器S上存在故障。^^可一種此類故障源均比較嚴(yán)重，這也 是為何要切斷的原因。
圖1中所示的系統(tǒng)與被iiL上的烹調(diào)炊具13^形成可以按照上述方式和方法 計算其熱容Cp的系統(tǒng)。然后可以將其與沒有i丈置烹調(diào)炊具13的系統(tǒng)也就是空爐 少地亍比較。
圖2所示為按照圖1放上第一^H丙^檢測到的輸出值或者熱容隨時間變化 的曲線。鍋中的7jC量不等，分別為0.25升、0.5升、l升、2升和2.5升。通# 玻璃陶資板12下方的溫度傳感器S枱溯對應(yīng)于這些值的溫度。輸入功率高于1500 W。
可看出，在開始記錄Cp值之后不久，對應(yīng)于0.25~2升的值明顯不同。對 應(yīng)于2. 5升的曲線在對應(yīng)于1升和2升的曲線之間伸展。然而略微有限的差別對 本方法的精度的影響微乎^4效，因為這里差別并非特別大，即使以現(xiàn)有的水量， ^艮有利于在該范圍內(nèi)大致確定水量。
可看出，在50秒和大約130秒之間的時間范圍內(nèi)，可在一定程^Ji區(qū)分五條 曲線。在大約130秒和300秒之間的一定時段范圍內(nèi)，這些曲線又變#9^#混亂， 直至從大約300秒開始重新變得可以類似地區(qū)分。但數(shù)值,Ait里開始陡然上升。 此外到這一時刻為止已經(jīng)過去了五分鐘，按照本發(fā)明所述，如果能夠提前提供這 些值，則特別有益。因此上#大約50秒和130秒之間的范圍特別有利于進(jìn)行分析。
圖3所示的過禾1^目同，不過使用了第^t鍋13。 M可看出，；Ut如在之前 所述的相同時間區(qū)間之內(nèi)，可以如上所ii^樣很好地區(qū)分對應(yīng)于鍋內(nèi)不同水量的 五條曲線，ii^也是才M居水量呈梯級分布，因》化此水量測定功能非常有效。截 止到大約250 300秒的某一時刻為止，這些曲線的變化又重新變得差異很大。在 壽交長的持續(xù)時間內(nèi)，這些曲線將類似于圖2所示重新分道揚鑣，又變得可以很好地分辨，當(dāng)然也有與之前所述一樣的P艮制或缺點，尤其是時間滯后。
從圖2和3中的曲線圖可以看出，即使在本發(fā)明所述的烹調(diào)過程或加熱過程 開始后的較短時段內(nèi)，例如一至兩^4中，也能區(qū)分才M居檢測溫度所確定的熱容Cp 的變化曲線。
現(xiàn)在當(dāng)然需要控制器16來識別這些曲線或者某一種基準(zhǔn)曲線。為此可以考慮 一次性地記錄一些基準(zhǔn)曲線，進(jìn)而將其^到控制器中。這一工作可以有利# 工廠制造過程中完成。^f戈地，也可以嘗謝艮據(jù)熱容Cp值隨時間變化的曲線，尤 其在大約120秒之前的時段內(nèi)，尤其可根據(jù)曲線的下降斜率以"J斤達(dá)到的全^t值 進(jìn)行推算。另一種可行的方法是由!剁乍者^4所^jf]的^M^鍋的基準(zhǔn)曲線。
數(shù)學(xué)表達(dá)法
為了將上述構(gòu)思解釋清楚，； M殳落中^^據(jù)數(shù)學(xué)公式再次簡要描狄明思路。 為明了起見，不失一^:性描述冪為1的情況。已知存在下列關(guān)系式 E = P*At (1)， 其中E-能量，P-功率，t-時間，
(2)，
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中Cp表示熱容，AT表示溫度變化。Cp近似為Cp-Cp-儉Cp—7jc+Cp-爐盤。 在這些量之中，水的比熱容最大，可以近似取最大水量，即Cp約等于Cp-水。根 椐比熱容的定義，則
Cp = cp-比熱容—H20 * m (3)，
其中m表示水量。由于cp-比熱容-H20為已知量，根據(jù)下式測算Cp,即可確 定水量
<formula>formula see original document page 8</formula>(3a).
按照本發(fā)明的思路，在接通電源之后，馬上測定某一時刻tl的功率P和溫度 T。 Atl表示從接通時刻直至tl的時間。AT表示A^^始溫度開始的溫差。 于是計算式為
<formula>formula see original document page 8</formula> (4〉.
但當(dāng)需劉夸溫度升高AT2時，例如從大約20。 C的起始溫度升高到80° C,則 適用類似的關(guān)系式。上述關(guān)系式的變換用于算出溫度升高到AT2時的時刻At2:輔，
只要水尚未煮沸，則熱容基本不變，可以將方程(4)代入方程(5)，得到
<formula>formula see original document page 9</formula>
該方程式的特點在于"沸點"At2僅和時刻tl時的已知量有關(guān)。 一旦已測 定出相當(dāng)穩(wěn)定的Cp(tl)值，就可以利用方程式(6)提前算出"沸點"。 可以使用在時刻tl改變的功率P簡單;Nk^行歸納。 則計算式為
當(dāng)然可以在不同時刻t進(jìn)4ii則量，以便檢查結(jié)果的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種在烹調(diào)爐具工作狀態(tài)下用于生成、處理和分析與烹調(diào)爐具尤其是爐灶(11)上的溫度相關(guān)的信號的方法，其中利用溫度傳感器裝置(S)，對烹調(diào)爐具、立于其上的烹調(diào)炊具(13)和/或炊具中所含之物的溫度進(jìn)行檢測，其中隨時間變化對由溫度傳感器裝置隨時間變化在烹調(diào)過程中所檢測的溫度信號(T)求一次微分，對結(jié)果進(jìn)行反演，然后對反演結(jié)果進(jìn)行取冪，取冪范圍在0.5和1.0之間，以便獲得一個輸出值，以該輸出值為基礎(chǔ)繼續(xù)進(jìn)行處理和分析，其特征在于，根據(jù)輸出值推算或者確定炊具所含之物的量，其中在已知烹調(diào)爐具輸入的加熱能量的情況下，據(jù)此預(yù)先確定達(dá)到沸點的時刻，尤其可用來核對進(jìn)一步的沸點識別結(jié)果。
2. 沖艮據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特4iE^于，預(yù)先確定到達(dá)沸點的時刻，在到達(dá)沸點之前減小輸入的加熱能量，從而a炊具所含之物煮沸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分、尤其是權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在烹調(diào)過程開始^最多300秒時間內(nèi)4^測溫度信號(T)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特4i^于，在烹調(diào)過程開始^ 50 - 200秒時間范圍內(nèi)，優(yōu)#大約60- 120秒時間范圍內(nèi)對溫度信號(T)進(jìn)行分析。
5. 才財居權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，取冪范圍在O. 6和0. 8之間，其中它尤其約為2/3,優(yōu)i^jE好為2/3。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，檢測加熱能量，尤其隨時間變化持續(xù)^y&則加熱功率，其中伏逸特別是在烹調(diào)爐具的開關(guān)或控制器(16)上存在用于檢測加熱功率的枱鍘機構(gòu)。
7. 在烹調(diào)爐具工作狀態(tài)下用來處理和分析與烹調(diào)爐具或爐灶(11)上的溫度相關(guān)的信號的、尤其^來^f亍上i^又利要求中任一項所述方法的一種裝置，具有溫度傳感器裝置(S)，其用于對烹調(diào)爐具或者其加熱裝置(M)、立于其上的烹調(diào)炊具(13)和/或炊具中所含之物的溫度進(jìn)#^則，其特征在于傳感器信號處理裝置或控制器(16)，其可用來^*〗溫度傳感器裝置(S)的溫度信號(T)隨時間變化的曲線，用來隨時間變^^溫度信號求一次微分，用W"結(jié)^ii行反演，然后對反演結(jié)果:f^，取冪范圍在0. 5和1， 0之間，尤其在大約0. 6和0. 8之間，用來針對輸出值對該輸出值進(jìn)行繼續(xù)處理和分析，其中在烹調(diào)過程開始之后最多300秒時間內(nèi)^*]溫度信號(T)。
全文摘要
隨時間變化對電子檢測的溫度信號(T)求一次微分，然后進(jìn)行反演，從而獲得一種改進(jìn)的分析方法，以便利用溫度傳感器(S)對作為烹調(diào)爐具的爐灶(11)上的溫度進(jìn)行監(jiān)測。取2/3作為反演結(jié)果的冪，得出輸出值(A)。基于該輸出值繼續(xù)進(jìn)行處理，其中在繼續(xù)處理過程中將輸出值與針對規(guī)定事件的輸出值所存儲的值進(jìn)行比較。在烹調(diào)過程開始之后最多300秒時間內(nèi)，有利地在大約60～120秒時間內(nèi)檢則輸出值(A)，然后結(jié)束檢測和分析。
文檔編號H05B3/68GK101637062SQ200780044411
公開日2010年1月27日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者W·威滕哈根, W·蒂姆 申請人:E.G.O.電氣設(shè)備制造股份有限公司