專利名稱：用于控制烹飪過(guò)程的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制盛在烹飪?nèi)萜鲀?nèi)的烹飪物的烹飪過(guò)程的方法以及一種包括烹飪?nèi)萜?、傳感器和控制裝置的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知用于自動(dòng)控制烹飪過(guò)程的方法和相應(yīng)的例如包括爐灶及安放在該爐灶上的烹飪鍋的烹飪系統(tǒng)。在簡(jiǎn)單的實(shí)施方式中，出自電水壺領(lǐng)域的這樣的方法或者這樣的系統(tǒng)是眾所周知的。這些僅僅為了給水加熱而設(shè)計(jì)的、自動(dòng)加熱的烹飪?nèi)萜魍ǔＴ谏w的區(qū)域內(nèi)配備雙金屬開(kāi)關(guān)，該雙金屬開(kāi)關(guān)在達(dá)到沸點(diǎn)后被此后大量產(chǎn)生的水蒸汽加熱，并且在達(dá)到一定的溫度后由于此后足夠的變形，電水壺的加熱元件的能量供應(yīng)被斷開(kāi)，也就是說(shuō)電水壺被關(guān)掉。然 而，由于雙金屬開(kāi)關(guān)僅僅緩慢地被水蒸汽加熱，所以在電水壺被自動(dòng)關(guān)掉之前水在這些電水壺內(nèi)要冒泡地沸騰一定時(shí)間。這在原則上是沒(méi)有必要的，而且延長(zhǎng)的不僅僅是為了能夠取用燒開(kāi)的水使用者不得不等待的時(shí)間，還因此涉及到不必要的能源額外消耗，該能源額外消耗在大多數(shù)電水壺中可達(dá)為加熱水所消耗的總能源的15%。由現(xiàn)有技術(shù)還已知這樣的電水壺，該電水壺使用電子溫度傳感器(特別是半導(dǎo)體傳感器)來(lái)確定出水溫。為了測(cè)量水溫，溫度傳感器需要與水直接接觸。為了保證電水壺內(nèi)的水在所有填充高度時(shí)都得到這種直接接觸，多數(shù)都設(shè)計(jì)為將溫度傳感器整合在電水壺的底部?jī)?nèi)。然而在那里它經(jīng)常是直接與加熱元件鄰接，該加熱元件使得其測(cè)量值發(fā)生差錯(cuò)。因此需要從測(cè)得的溫度推斷出水的實(shí)際溫度，這具有一定的誤差。另外已知現(xiàn)有技術(shù)中還有大量的目的在于監(jiān)控在爐灶上烹調(diào)食物的烹飪過(guò)程并使其自動(dòng)化的方法。例如由DE 3811925C1已知一種用于調(diào)節(jié)電灶熱板的加熱功率的裝置，在該裝置中熱敏元件被整合在緊鄰烹飪?nèi)萜鞯碾娫顭岚逯小＝柚蔁崦粼_定出的溫度通過(guò)接通和斷開(kāi)電灶熱板的加熱元件調(diào)節(jié)加熱功率。這種加熱調(diào)節(jié)的問(wèn)題在于主要成分為水的烹飪物的沸騰溫度此外取決于含鹽量和局部氣壓，其中僅僅是微小的氣壓波動(dòng)就導(dǎo)致沸騰溫度的明顯的偏差。借助熱敏元件無(wú)法顧及沸騰溫度的這種變化，因此由DE 3811925C1已知的裝置僅僅有條件限制地適合于烹飪過(guò)程的自動(dòng)控制。由DE 3146638A1已知另一種用于廚房爐灶的沸點(diǎn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在該沸點(diǎn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，通過(guò)固體聲傳感器探測(cè)盛在烹飪?nèi)萜鲀?nèi)的液體的沸點(diǎn)，該固體聲傳感器例如可以布置在烹飪?nèi)萜鞯南路讲⑶掖_定出沸騰時(shí)產(chǎn)生的烹飪?nèi)萜鞯墓腆w聲。由DE 19638355C2此外公開(kāi)了一種用于確定出盛在烹飪?nèi)萜鲀?nèi)的烹飪物的沸點(diǎn)的方法，該方法的基礎(chǔ)在于借助聲學(xué)傳感器探測(cè)烹飪過(guò)程中發(fā)出的噪聲、進(jìn)行分析處理以及考慮用于控制烹飪?nèi)萜鞯哪芰抗?yīng)。在這種情況下，為了保證能夠與烹飪?nèi)萜鞯姆N類和規(guī)格、與使用或不使用蓋、與烹飪物的液位和粘滯性以及灶臺(tái)的種類和規(guī)格無(wú)關(guān)地確定出沸點(diǎn)，使用復(fù)雜的方法對(duì)聲學(xué)傳感器探測(cè)到的噪聲進(jìn)行分析。對(duì)此規(guī)定將烹飪過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲分成下低頻波段和上高頻波段，其中在每個(gè)波段內(nèi)或者測(cè)量全部頻帶寬度、多個(gè)頻率的振幅或者測(cè)量出自頻譜的較小頻帶的振幅。然后分別由下頻帶和上頻帶的振幅各產(chǎn)生一個(gè)中間值。這兩個(gè)中間值總是被相互比較，其中，在起泡沸騰階段下頻帶的中間值處于上頻帶的中間值之下，而在冒泡煮沸階段情況卻正好相反。通過(guò)對(duì)烹飪?cè)肼暤念l率選擇分析，應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)在下頻帶的中間值超過(guò)上頻帶的中間值的時(shí)間點(diǎn)后的加熱階段內(nèi)斷開(kāi)或者調(diào)小加熱裝置的能量供應(yīng)，而在上頻帶的中間值超過(guò)下頻帶的中間值的時(shí)間點(diǎn)后的冷卻階段內(nèi)重新接收或者提高能源供應(yīng)。對(duì)由聲學(xué)傳感器接收到的噪聲的這種頻率選擇分析要求相當(dāng)高的計(jì)算能力以及由此具有相應(yīng)效率的處理器，將這些處理器整合在例如低檔價(jià)位至中檔價(jià)位的電水壺中將導(dǎo)致過(guò)高的成本。

發(fā)明內(nèi)容
從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的是，提供一種簡(jiǎn)化的用于控制盛在烹飪?nèi)萜髦械呐腼兾锏呐腼冞^(guò)程的方法。另外還提供一種適合實(shí)施該方法的系統(tǒng)。這個(gè)目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求I所述的方法以及通過(guò)獨(dú)立專利要求11所述的系統(tǒng) 得以實(shí)現(xiàn)。有益的實(shí)施方式為各個(gè)從屬權(quán)利要求的方案主題以及可由下文對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明得出。本發(fā)明的構(gòu)思在于借助聲學(xué)傳感器確定出烹飪過(guò)程的(總)噪聲級(jí)以及直接分析處理噪聲關(guān)于時(shí)間的變化曲線(即無(wú)頻率選擇分析)，用于確定烹飪物的溫度和特別是沸點(diǎn)。本發(fā)明人已經(jīng)確認(rèn)，通過(guò)分析處理噪聲關(guān)于時(shí)間的變化曲線尤其是可以精確而無(wú)重大時(shí)滯地確定出烹飪物的沸點(diǎn)。換句話說(shuō)，這個(gè)沸點(diǎn)在總噪聲級(jí)關(guān)于時(shí)間的經(jīng)平滑處理的變化曲線中顯示為第一最低點(diǎn)(就是說(shuō)變化曲線從負(fù)斜率過(guò)渡到正斜率)。這個(gè)沸點(diǎn)在時(shí)間上位于第一最高點(diǎn)之后(在該最高點(diǎn)處變化曲線從正斜率過(guò)渡到負(fù)斜率)。總噪聲級(jí)因此相對(duì)緩慢地上升至第一最高點(diǎn)和然后重新相對(duì)緩慢地下降，直到達(dá)到沸點(diǎn)(第一最低點(diǎn))為止。在那里，在時(shí)間上相對(duì)短的時(shí)期內(nèi)總噪聲級(jí)再次強(qiáng)勁上升，該總噪聲級(jí)是通過(guò)在烹飪物的液體內(nèi)構(gòu)成的氣泡在其表面爆裂而形成。通過(guò)對(duì)噪聲變化曲線繼續(xù)進(jìn)行分析處理，還可以精確地確定出其他的溫度(特別是在剛剛達(dá)到第一最高點(diǎn)之后所達(dá)到的約80°c的溫度)。由這些溫度然后可以推算出所有其他的溫度?？梢砸匀我獾男问胶头绞剑缤ㄟ^(guò)與時(shí)間相關(guān)的中間值形成而使所測(cè)得的噪聲的變化曲線平滑。作為補(bǔ)充或者可選方案，也可以規(guī)定例如對(duì)一定的時(shí)間范圍不進(jìn)行觀察，如電水壺接通后最長(zhǎng)20秒內(nèi)，該時(shí)間范圍具有測(cè)量值波動(dòng)特別大的特征(參見(jiàn)圖4)，并且在該時(shí)間范圍內(nèi)可以排除烹飪物已經(jīng)達(dá)到重要的溫度和特別是沸點(diǎn)的情況。業(yè)已證明特別適合的是，通過(guò)觀察在相對(duì)短的時(shí)期內(nèi)發(fā)生了哪些上升和繼后的下降，來(lái)對(duì)此實(shí)施平滑處理。這些上升和下降然后可以被認(rèn)定為波動(dòng)而不是要確定出的噪聲變化曲線并且在確定出烹飪物的溫度時(shí)被排除在外。因此本發(fā)明的用于控制盛在烹飪?nèi)萜鲀?nèi)的烹飪物的烹飪過(guò)程的方法的特征在于借助至少一個(gè)聲學(xué)傳感器探測(cè)烹飪過(guò)程的噪聲以及分析處理噪聲關(guān)于時(shí)間的變化曲線，直接用于確定烹飪物的溫度和特別是沸點(diǎn)。所說(shuō)“用于控制烹飪過(guò)程的方法”在最簡(jiǎn)單的實(shí)施方式中是指至少一次地確定出烹飪物的溫度以及特別是其沸點(diǎn)。在較復(fù)雜的實(shí)施方式中，這個(gè)方法可以包括一些附加工序,諸如對(duì)烹飪過(guò)程的能量供應(yīng)的自動(dòng)控制。
烹飪過(guò)程的噪聲根據(jù)本發(fā)明可以以其聲壓(單位為Pa)或者其聲強(qiáng)(單位為W/m2)-或者由此導(dǎo)出的物理量的形式被測(cè)量以及分析處理。優(yōu)選規(guī)定為了分析處理考慮采用(對(duì)數(shù))聲壓級(jí)(單位為dB)。所說(shuō)“聲學(xué)傳感器”應(yīng)該指所有的傳感器，這些傳感器能夠測(cè)量烹飪過(guò)程的噪聲并且由此生成傳感信號(hào)。適合于實(shí)施本發(fā)明的方法的聲學(xué)傳感器的優(yōu)選的實(shí)施方式是微音器(麥克風(fēng))。所說(shuō)“烹飪物”是指在烹飪過(guò)程的框架內(nèi)必要時(shí)應(yīng)該被加熱達(dá)到沸點(diǎn)為止的所有材料。特別是液體以及特別是水屬于該范疇，而同時(shí)烹飪物的一部分也可以是固體材料。由于本發(fā)明的烹飪過(guò)程包括特別是食品的烹調(diào)，也應(yīng)該特別和明確地包括固體食物，諸如也不一定非要浸在(特別是由水構(gòu)成的)液體中的蔬菜。相應(yīng)的本發(fā)明的系統(tǒng)包括至少一個(gè)盛裝烹飪物的烹飪?nèi)萜鳎恢辽僖粋€(gè)探測(cè)烹飪物的烹飪過(guò)程的(總)噪聲的聲學(xué)傳感器以及至少一個(gè)通過(guò)對(duì)噪聲變化曲線的直接分析處理來(lái)確定烹飪物的溫度和特別是沸點(diǎn)的控制裝置。由于直到達(dá)到第一最高點(diǎn)為止的上升斜率與烹飪?nèi)萜鞯奶畛淞肯嚓P(guān)聯(lián)，所以本發(fā)明的對(duì)烹飪過(guò)程的噪聲變化曲線的分析處理能夠附加地以簡(jiǎn)單的方式確定烹飪?nèi)萜鞯南鄳?yīng)填充量。通過(guò)實(shí)施兩次對(duì)烹飪?nèi)萜鞯牟煌何坏臏y(cè)量以及對(duì)相應(yīng)匹配的總噪聲級(jí)變化曲線的確定，便可以以簡(jiǎn)單的方式數(shù)學(xué)推導(dǎo)地得出同一個(gè)烹飪?nèi)萜鞯钠渌何坏南鄳?yīng)的變化曲線。所以反過(guò)來(lái)，可以由總噪聲級(jí)的具體的變化曲線推導(dǎo)出相應(yīng)的液位。在本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實(shí)施方式中可以規(guī)定為了確定烹飪過(guò)程的噪聲僅僅考慮總噪聲的一個(gè)頻譜。通過(guò)這種方式可以濾出非起因于烹飪物的烹飪過(guò)程的干擾噪聲的大部分。就裝置方面來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)可以通過(guò)控制裝置的至少一個(gè)頻率濾波器得以實(shí)現(xiàn)?？梢蕴貏e優(yōu)選地規(guī)定為了確定總噪聲級(jí)僅僅使用500Hz與3000Hz之間的頻譜，該頻譜反映了水從加熱直至沸點(diǎn)的特征。在本發(fā)明的有益的實(shí)施方式中可以規(guī)定通過(guò)至少一個(gè)溫度傳感器附加地對(duì)烹飪過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。這樣能夠進(jìn)一步提高精確度，用該精確度可以確定烹飪過(guò)程的一定的工藝參數(shù)和特別是烹飪物的沸點(diǎn)。如果在烹飪過(guò)程中不使用或者僅僅使用少量的液體(特別是水)進(jìn)行烹調(diào)或者應(yīng)該這樣進(jìn)行烹調(diào)的話，那么本發(fā)明的聲學(xué)傳感器與至少一個(gè)附加溫度傳感器的組合就是特別合適的。如果烹飪過(guò)程包括食物烹調(diào)的話，借助至少一個(gè)溫度傳感器附加地監(jiān)控烹飪過(guò)程是特別適合于煎和燉，因?yàn)樵诖诉^(guò)程中不產(chǎn)生具有液體達(dá)到沸點(diǎn)的特征的噪聲?？梢蕴貏e優(yōu)選地規(guī)定通過(guò)至少兩個(gè)彼此間隔開(kāi)的溫度傳感器的結(jié)合來(lái)確定出空間上的溫度變化曲線，并且由此-借助已知的數(shù)學(xué)方法-確定溫度場(chǎng)，由該溫度場(chǎng)可以局部地確定在烹飪?nèi)萜鲀?nèi)腔中存在的溫度。尤其是至少兩個(gè)溫度傳感器中的至少一個(gè)可以被設(shè)置在烹飪?nèi)萜鞯纳w中、烹飪?nèi)萜鞯牡撞績(jī)?nèi)和/或?qū)崮軅魅肱腼內(nèi)萜鲀?nèi)的加熱裝置中。特別優(yōu)選的是，設(shè)置兩個(gè)溫度傳感器，其中一個(gè)被布置在烹飪?nèi)萜鞯纳w中、另一個(gè)被整合在加熱裝置中，這樣可以從加熱裝置出發(fā)確定烹飪?nèi)萜鞯撞績(jī)?nèi)的溫度。當(dāng)然也可以有另一種一個(gè)或者一個(gè)以上的溫度傳感器的設(shè)置方式，例如通過(guò)將溫度傳感器整合在烹飪?nèi)萜鞯谋趦?nèi)或者借助保持元件將其安置于烹飪?nèi)萜鲀?nèi)腔?？梢蕴貏e優(yōu)選地規(guī)定為了自動(dòng)控制對(duì)烹飪過(guò)程的能量供應(yīng)，而考慮至少其中一個(gè)傳感器的測(cè)量值。在裝置方面則設(shè)置一個(gè)根據(jù)至少傳感器之一的測(cè)量值自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱裝置的加熱功率的調(diào)節(jié)裝置。尤其是可以規(guī)定將測(cè)量值作為輸入值(或者作為輸入值函數(shù))輸送給一模糊邏輯調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該模糊邏輯調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生用于能量供應(yīng)的控制信號(hào)作為輸出值(或者輸出值函數(shù))。本發(fā)明的方法和本發(fā)明的系統(tǒng)特別適合應(yīng)用在烹調(diào)食品的烹飪過(guò)程中。然而應(yīng)該明確指出的是，本發(fā)明可以有益地應(yīng)用在所有系統(tǒng)中，在這些系統(tǒng)中，液體特別是被加熱直至達(dá)到沸點(diǎn)以及加熱過(guò)程的能量供應(yīng)在必要情況下被自動(dòng)控制。例如，也可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于沸水器(汽爐)領(lǐng)域或者其他的液體(或者由固體到液態(tài)相)的加熱爐領(lǐng)域。


下文將參照附圖所示的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。附圖中圖I為本發(fā)明系統(tǒng)的電水壺形式的實(shí)施方式；圖2為圖I所示電水壺的一個(gè)部分的橫剖視圖；圖3為曲線圖，在該曲線圖中示出的是圖I所示電水壺的不同液位時(shí)水溫關(guān)于時(shí)間的變化曲線以及噪聲關(guān)于時(shí)間的變化曲線；圖4為本發(fā)明系統(tǒng)的電驅(qū)動(dòng)爐灶上的烹飪鍋形式的第二實(shí)施方式；圖5為應(yīng)用在圖4所示系統(tǒng)中的煤氣爐灶；圖6為圖4所示系統(tǒng)的基于模糊邏輯的調(diào)節(jié)裝置的作用原理示意圖；圖7為圖6所示用于模糊邏輯調(diào)節(jié)的第一輸入值函數(shù)的曲線圖；圖8為圖6所示用于模糊邏輯調(diào)節(jié)的第二輸入值函數(shù)的曲線圖；圖9為圖6所示用于模糊邏輯調(diào)節(jié)的第二、第三輸入值函數(shù)的曲線圖；圖10為圖6所示用于模糊邏輯調(diào)節(jié)的輸出值函數(shù)。
具體實(shí)施例方式圖I示出的是本發(fā)明的系統(tǒng)的電水壺形式的第一實(shí)施方式。電水壺包括一個(gè)下部部分I以及一個(gè)與該下部部分可分開(kāi)地相連接的上部部分
2。上部部分包括一個(gè)殼體3，在該殼體中設(shè)計(jì)有一個(gè)盛水的盛料腔4，該盛料腔可以由電水壺的使用者填入任意填充高度的水。為了能操作上部部分3，該上部部分設(shè)置有把手5。蓋6通過(guò)封閉盛料腔4避免由于被加熱的水的蒸汽的蒸發(fā)而導(dǎo)致的不必要的能量損失。在盛料腔3內(nèi)或者在限定該盛料腔的壁內(nèi)(特別是在底部7內(nèi))整合有一個(gè)或者多個(gè)加熱元件(未被示出)，該加熱元件為了給盛料腔4內(nèi)所盛的水加熱而被加載電壓。電壓通過(guò)電水壺的上部部件2與下部部件I之間電氣插塞接點(diǎn)建立。為此，電水壺的下部部件I與生活供電(未被示出)相連接。圖2示出的是圖I的局部的剖切側(cè)視圖，該示的是電水壺的上部部件2與下部部件I之間的電氣插塞接點(diǎn)。為了構(gòu)成插塞接點(diǎn)，電水壺的下部部件I具有橫截面為環(huán)形的基座8，該基座插入電水壺上部部分2的相應(yīng)的凹部?jī)?nèi)。通過(guò)未被示出的電氣接觸元件在被安放在電水壺的下部部件I上的上部部件中形成在電水壺的上部部件2的一個(gè)或者多個(gè)加熱元件與生活供電之間的電接觸。這種電連接可以附加地一方面通過(guò)可手動(dòng)操作的開(kāi)關(guān)以及另一方面通過(guò)可由電水壺的控制裝置控制的開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)(以及也可以被重新接通)。圖I所不的電水壺根據(jù)本發(fā)明具有一個(gè)小型微音器9形式的聲學(xué)傳感器,該微音器被整合在下部部件I的基座8中。微音 器9通過(guò)電導(dǎo)線10與電水壺的控制裝置11相連接，該控制裝置包括一個(gè)微處理器以及一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。為了分析處理由微音器8傳送到控制裝置的測(cè)量值以便根據(jù)本發(fā)明確定電水壺中需加熱的水的溫度和特別是沸點(diǎn)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有模糊邏輯調(diào)節(jié)運(yùn)算方法，該模糊邏輯調(diào)節(jié)可以由微處理器執(zhí)行。在此，只有電水壺被接通時(shí)，也就是說(shuō)只有在電水壺中的水被加熱時(shí)，才可借助微音器8探測(cè)到噪聲。當(dāng)然也可以將微音器8整合在電水壺中其他任意的位置上。圖3在曲線圖中一方面示出電水壺上部部件2中的水的溫度變化曲線(關(guān)于時(shí)間)，另一方面不出由微音器8接收到的和在電水壺的不同填充水平(O. 51,0. 61,0. 71,
O.81和11)的情況下特別是受水的加熱影響的噪聲。由于電水壺借助開(kāi)關(guān)只能夠被斷開(kāi)和接通以及由此在零加熱功率與最大加熱功率之間轉(zhuǎn)換，所以溫度關(guān)于時(shí)間的上升過(guò)程基本上是線性的。另外，電水壺的較大的填充量導(dǎo)致溫度變化曲線有較小的上升斜率，以及因此導(dǎo)致需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到約100°c的沸騰溫度。借助噪聲變化曲線能夠以很高的精度和無(wú)重大時(shí)滯地確定電水壺中所盛的水達(dá)到沸點(diǎn)。噪聲變化曲線首先示出劇烈上升至約50°C的水溫，然后該上升轉(zhuǎn)入緩慢上升。在大約80°C的水溫時(shí)達(dá)到噪聲的絕對(duì)極限值。在達(dá)到這個(gè)極限值之后(該極限值以平滑處理的變化曲線的相應(yīng)的最高點(diǎn)為特征標(biāo)記)噪聲首先微弱地然后逐漸增強(qiáng)地下降直到達(dá)到沸點(diǎn)為止。在達(dá)到沸點(diǎn)之后，在比較短的時(shí)間間隔內(nèi)噪聲再次上升。噪聲的這個(gè)劇烈上升是由氣泡在水表面炸裂的沸水的冒泡沸騰引起的。通過(guò)噪聲的非常突然的再次上升所產(chǎn)生的噪聲變化曲線的最低點(diǎn)可以被控制單元以比較微小的時(shí)滯識(shí)別，并由此導(dǎo)出電水壺中被加熱的水達(dá)到沸點(diǎn)的信息。然后由控制裝置的調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)生使電水壺?cái)嚅_(kāi)的信號(hào)。預(yù)示沸點(diǎn)即將來(lái)臨的、發(fā)撕撕聲的噪聲是由于局部超越了電水壺加熱元件上的與溫度相關(guān)的蒸汽壓力而形成，由氣泡源的局部釋放的小的沸點(diǎn)延遲(最強(qiáng)噪聲)引起。短時(shí)間后，當(dāng)氣泡從加熱旋管上脫離、在水中上升并且在水表面炸裂時(shí)，噪聲在過(guò)渡到冒泡煮沸的過(guò)程中發(fā)生變化。當(dāng)然還有一個(gè)電水壺的實(shí)施方式也是可能的，在該實(shí)施方式中，在達(dá)到沸點(diǎn)之后并不是(持續(xù)地)斷開(kāi)能量供應(yīng)，而是控制裝置-可能的情況下根據(jù)使用者的手動(dòng)選擇-如此地控制能量供應(yīng)，即，減少能量供應(yīng)維持煮沸狀態(tài)(例如沸點(diǎn))。既可以通過(guò)降低加熱裝置的功率也可以例如通過(guò)周期性的接通和斷開(kāi)對(duì)加熱裝置的能量供應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。圖4示出的是本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實(shí)施方式，其形式為具有電灶熱板13的灶臺(tái)12和布置在該灶臺(tái)上的、具有蓋15的烹飪鍋14。電灶熱板13可以被整合在具有多個(gè)灶臺(tái)的爐灶內(nèi)。在烹飪鍋中烹調(diào)烹飪物。烹飪鍋可以像在家用廚房?jī)?nèi)通常的鍋那樣構(gòu)造成不同的尺寸并且可以被安放在灶臺(tái)上，或者也可以像在專業(yè)廚房?jī)?nèi)通常的鍋那樣被固定布置在灶臺(tái)上或者被整合在灶臺(tái)內(nèi)。電灶熱板可以構(gòu)造成電加熱的電灶熱板或者也可以構(gòu)造成感應(yīng)式電灶熱板。代替電灶熱板13，也可以使用煤氣加熱(參見(jiàn)圖5)或者蒸汽加熱的熱板。如果涉及的是具有多個(gè)灶臺(tái)的爐灶的話，每個(gè)灶臺(tái)可以具有一個(gè)測(cè)知有或無(wú)烹飪鍋或者其他的烹飪用具的傳感器，該傳感器例如可以被構(gòu)造成感應(yīng)回路，該感應(yīng)回路的感應(yīng)率根據(jù)是否有烹飪用具被安放在灶臺(tái)上而發(fā)生變化。系統(tǒng)按照本發(fā)明具有用于探測(cè)烹飪時(shí)產(chǎn)生的噪聲的聲學(xué)傳感器16。該聲學(xué)傳感器是整合的傳感器單元的一部分。在這個(gè)實(shí)施例中傳感器單元被整合在蓋的把手16內(nèi)?？蛇x的實(shí)施方式可以規(guī)定將傳感器單元或者只有聲學(xué)傳感器例如整合在烹飪鍋的壁內(nèi)或者整合在電灶熱板或者灶臺(tái)內(nèi)。另外還可以將聲學(xué)傳感器設(shè)計(jì)在傳感器單元內(nèi)，該傳感器單元可以被可拆下地固定在烹飪鍋上。這可以將傳感器單元用在任意的烹飪鍋上或者其他的烹飪用具上并按照本發(fā)明改進(jìn)這個(gè)烹飪用具。在這種情況下，可拆下的傳感器單元只需在適當(dāng)?shù)奈恢门c烹飪用具相連接即可。尤其是可以利用磁性作用方式。在盛在鍋中的液體烹飪物的烹調(diào)過(guò)程中實(shí)施的探測(cè)和分析處理是以與參照?qǐng)DI至3所闡述的第一實(shí)施例相同的方式和方法進(jìn)行。測(cè)量值從傳感器被無(wú)線地發(fā)送給被整合在灶臺(tái)中的控制裝置17。這一點(diǎn)借助同樣被整合在傳感器單元內(nèi)的傳輸單元得以實(shí)現(xiàn)，該傳輸單元可以是能夠借助例如2. 4GHz的 電磁波發(fā)射數(shù)據(jù)的通用的傳輸單元。測(cè)量值被控制單元的接收單元18所接收并且然后借助微處理器被分析處理。在這種情況下測(cè)量值用作模糊邏輯調(diào)節(jié)的輸入值，該模糊邏輯調(diào)節(jié)產(chǎn)生被輸送到控制裝置的調(diào)節(jié)裝置的輸出值，該調(diào)節(jié)裝置根據(jù)所述輸出值對(duì)電灶熱板的能量供應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)。在圖I至3所示的實(shí)施例中所述調(diào)節(jié)可以是比較簡(jiǎn)單的，即可以設(shè)計(jì)成在達(dá)到沸騰溫度時(shí)僅僅斷開(kāi)電水壺，而圖4所示的系統(tǒng)的調(diào)節(jié)則尤其是被構(gòu)造得比較復(fù)雜。用鍋烹調(diào)時(shí)一般情況下烹調(diào)的也就是食物，其烹飪過(guò)程比較復(fù)雜。這樣，食物烹調(diào)例如可以包括將水或者其他的液體加熱到沸點(diǎn)以及其后用沸騰的或者文火燉(慢煮階段)的液體繼續(xù)烹調(diào)。在這種情況下固體烹飪物可以在加熱階段期間就已經(jīng)放入液體中或者也可以稍后，例如在達(dá)到沸點(diǎn)以后才被放入液體中。由于烹飪過(guò)程特別是根據(jù)使用的烹飪物的不同而總是不同的(例如用大量的或者少量的液體(水)烹調(diào)、燉或者煎、保持一定的相對(duì)低的溫度以解凍冷凍食品、以超過(guò)100°c的溫度煮沸或者油炸)，所以在本發(fā)明的系統(tǒng)中還可以設(shè)置其他的傳感器，諸如一個(gè)或者多個(gè)溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器、壓力傳感器或者振動(dòng)傳感器(用于探測(cè)烹飪物和/或烹飪用具的運(yùn)動(dòng))。通過(guò)這樣的方式可以更加精確地控制能量供應(yīng)以及特別是還能夠分析處理利用水以外的其他的烹飪狀態(tài)和其他的烹飪方法，并進(jìn)行自動(dòng)化控制。在圖4所示的實(shí)施例中，除了聲學(xué)傳感器之外還設(shè)計(jì)有兩個(gè)溫度傳感器，它們中間的第一個(gè)被整合在鍋中，具體地說(shuō)被整合在蓋的把手內(nèi)的傳感器單元內(nèi)，以及第二個(gè)被整合在灶臺(tái)中(作為可選方案也可以將該第二溫度傳感器設(shè)計(jì)在鍋的底部?jī)?nèi))。在電加熱的電灶熱板中，第二傳感器例如可以被布置在加熱電阻與覆蓋該加熱電阻的玻璃陶瓷板之間并且可以具有平坦的、具有電阻材料的陶瓷基體。在感應(yīng)式電灶熱板中，可以使用通?？倸w要配設(shè)的溫度傳感器。兩個(gè)傳感器將它們的測(cè)量值同樣傳輸給控制裝置，其中，第一溫度傳感器可以為此啟用傳感器單元的無(wú)線傳輸單元，而對(duì)于整合在灶臺(tái)內(nèi)的第二溫度傳感器，則可以合理地使用有線連接。第二溫度傳感器用于確定烹飪鍋底部區(qū)域內(nèi)的溫度，由該溫度可以得出烹飪用具中的溫度分布(溫度場(chǎng))的令人滿意的近似值。如果對(duì)兩個(gè)溫度傳感器的測(cè)量值進(jìn)行共同分析處理的話，能夠更加準(zhǔn)確地算出烹飪用具中的溫度場(chǎng)。如果為了確定出溫度場(chǎng)還附加地對(duì)聲學(xué)傳感器的測(cè)量值進(jìn)行分析處理的話，還能夠得到進(jìn)一步的改善。所有這些都是通過(guò)控制裝置借助存儲(chǔ)在該控制裝置中的模糊邏輯調(diào)節(jié)得以實(shí)施的。圖6至10示出的是對(duì)應(yīng)用于圖4所示的系統(tǒng)中的模糊邏輯調(diào)節(jié)的基本作用原理進(jìn)行說(shuō)明的原理圖及曲線圖。模糊邏輯調(diào)節(jié)根據(jù)三個(gè)傳感器的測(cè)量值(輸入值)產(chǎn)生輸出值函數(shù)，該輸出值函數(shù)為了自動(dòng)化控制對(duì)烹飪過(guò)程的能量供應(yīng)而被輸送給系統(tǒng)的調(diào)整裝置(圖6)。所以輸入值是由傳感器所測(cè)得的鍋蓋上的溫度和電加熱旋管區(qū)域內(nèi)的溫度以及噪聲。圖7至9示出的是以模糊邏輯調(diào)節(jié)為根據(jù)的和被存儲(chǔ)在控制裝置的存儲(chǔ)裝置內(nèi)的、用于三個(gè)輸入值的模糊函數(shù)。為三個(gè)與溫度相關(guān)的模糊函數(shù)(圖7 :蓋中的溫度；圖9 :加熱旋管區(qū)域內(nèi)的溫度)選擇了三個(gè)修正因子(Modifikator)，借助這些修正因子對(duì)于烹飪 來(lái)說(shuō)不清晰的概念“熱”可以被數(shù)學(xué)地表示為低、中和高。這些修正因子在曲線圖中分別以具有關(guān)于溫度不同展開(kāi)(Spreizung)的高斯分布的形式被示出。只對(duì)加熱旋管的“高”溫修正因子通過(guò)具有恒定的輸入?yún)^(qū)域(Eingangbereich)、接下來(lái)的線性上升、第二線性區(qū)域和隨后的線性下降的可選(梯形)函數(shù)進(jìn)行評(píng)估。與噪聲相關(guān)的模糊函數(shù)(圖8)的修正因子的變化曲線從約350的值起為恒定的。在零與這個(gè)值之間上升(修正因子“高”)或者下降(修正因子“低”)是線性的。圖10示出的是由模糊邏輯調(diào)節(jié)借助輸入值函數(shù)計(jì)算出的輸出值函數(shù)。為這個(gè)輸出值函數(shù)一共選擇了五個(gè)修正因子N :負(fù)；SN :弱負(fù)；Z :零；SP :弱正；P :正。N修正因子示出的是一條首先呈線性下降的變化曲線，該變化曲線然后恒定地延伸。P修正因子的變化曲線正相反首先是恒定的，然后線性上升。SN、Z和SP修正因子的變化曲線被選擇為三角形的，就是說(shuō)線性上升以及然后線性下降。對(duì)溫度場(chǎng)的時(shí)間分析允許計(jì)算出能量，該能量為了實(shí)現(xiàn)對(duì)烹飪物的恰當(dāng)加熱和持續(xù)烹飪應(yīng)該通過(guò)加熱源被傳給烹飪鍋。通過(guò)本發(fā)明的方法得以自動(dòng)化的烹飪過(guò)程可以分兩個(gè)階段進(jìn)行，也就是(可能的情況下自動(dòng)化)加熱階段和自動(dòng)化持續(xù)烹飪階段。在兩個(gè)階段期間以自動(dòng)化影響為目的對(duì)念飪過(guò)程進(jìn)行分析。當(dāng)盛有需烹調(diào)的食物的烹飪鍋被放在電灶熱板上以及爐灶被接通時(shí)，加熱階段啟動(dòng)。對(duì)此可以手動(dòng)控制實(shí)施或者也可以借助定時(shí)自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制實(shí)施。加熱階段可以持續(xù)直至在烹飪鍋內(nèi)達(dá)到一定的溫度場(chǎng)為止。在自動(dòng)化的持續(xù)烹飪階段中，能量供應(yīng)由調(diào)節(jié)裝置以盡可能最佳的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。持續(xù)烹飪階段可以一直持續(xù)到由灶臺(tái)操作人員事先給定的烹飪時(shí)間結(jié)束以及能量供應(yīng)被自動(dòng)或者手動(dòng)斷開(kāi)為止。由于在實(shí)踐中具有很多不同的烹飪過(guò)程，因此僅僅通過(guò)對(duì)傳感器的測(cè)量值的一個(gè)分析來(lái)控制這些烹飪過(guò)程是困難的。出于這個(gè)原因，對(duì)于操作人員來(lái)說(shuō)存在著通過(guò)輸入裝置輸入不同的基礎(chǔ)烹飪過(guò)程的可能性。在本例中下述預(yù)選輸入是可能的1.使用大量的水進(jìn)行烹調(diào)，2.使用少量的水進(jìn)行烹調(diào)，3.燉，4.煎，5.可調(diào)溫度的保持，6.使用由操作人員選定的(和在控制裝置中被進(jìn)一步詳細(xì)定義的)烹飪過(guò)程(通過(guò)子菜單選擇)進(jìn)行烹調(diào)。使用大量的水進(jìn)行烹調(diào)是常見(jiàn)的烹飪過(guò)程。在此，沸騰用作調(diào)節(jié)基礎(chǔ)。在這種情況下多數(shù)涉及的是在蒸鍋中煮湯或者烹調(diào)蔬菜。通過(guò)對(duì)溫度場(chǎng)和總噪聲級(jí)的分析處理對(duì)烹調(diào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。借以確定出烹飪用具底部溫度的溫度傳感器可附加地用作檢測(cè)水被完全蒸發(fā)以及由此急劇上升的溫度，這樣，通過(guò)自動(dòng)減少能量供應(yīng)直至完全斷開(kāi)，可以避免烹飪物被煮糊和烹飪用具被損壞。必要的情況下可以附加地通過(guò)聲學(xué)的和/或視覺(jué)的報(bào)警信號(hào)通知操作人員。在使用少量的水進(jìn)行烹調(diào)時(shí)，諸如特別是為了保護(hù)礦物質(zhì)和維生素而蒸煮蔬菜時(shí)所實(shí)施的那樣，可以很精確地根據(jù)(僅僅)溫度場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)能量供應(yīng)，這是因?yàn)樵谶@種情況下基本上是用蒸汽進(jìn)行烹調(diào)。在這種情況中，聲學(xué)傳感器用作例如檢測(cè)烹飪鍋內(nèi)的水完全被蒸發(fā)的時(shí)間點(diǎn)的安全元件，這是通過(guò)變化的或者消失的“烹飪?cè)肼暋倍鹑说淖⒁獾?。如果進(jìn)行燉或者煎的話，應(yīng)該以下述方法供應(yīng)能量烹飪用具(特別是燉鍋或者煎鍋(有或無(wú)蓋))的底部盡可能快地被加熱到相應(yīng)需要的溫度。然后可以發(fā)出聲學(xué)傳感器信號(hào)給操作人員提供已經(jīng)達(dá)到溫度的信息，以便在這種情況下操作人員可以將被燉食物或者 被煎食物放入烹飪用具內(nèi)。然后就只是自動(dòng)供應(yīng)(持續(xù))燉或者(持續(xù))煎所需的能量了。 為了例如融化巧克力、加熱牛奶或者解凍深度冷凍的食品，對(duì)此要求有一定的、低于水的沸點(diǎn)的溫度，操作人員可以通過(guò)輸入裝置輸入或者選擇相應(yīng)的溫度或者相應(yīng)的烹飪過(guò)程。此外還可以規(guī)定通過(guò)輸入裝置選擇特定的烹飪用具，控制裝置使該烹飪用具與相應(yīng)的烹飪程序掛鉤(聯(lián)系起來(lái))。例如可以為壓力烹飪鍋設(shè)計(jì)一個(gè)選擇，為該壓力烹飪鍋儲(chǔ)存有以壓力傳感器和/或蒸汽傳感器為依據(jù)的能量供應(yīng)程序。特殊的烹飪?nèi)萜鬟€有用油進(jìn)行煎炸的油炸機(jī)、炒鍋或者其他的烹調(diào)特色食物的獨(dú)特烹飪器具。只要例如烹飪用具給控制裝置發(fā)送一個(gè)相應(yīng)的識(shí)別信號(hào)，就也可以自動(dòng)進(jìn)行這種烹飪用具的選擇。圖5示出的是將溫度傳感器整合在煤氣灶臺(tái)內(nèi)的可能性。這樣的煤氣灶臺(tái)例如可以-取代電加熱灶臺(tái)-被應(yīng)用在圖4所示的系統(tǒng)中。煤氣灶臺(tái)的燃燒嘴包括殼體19，該殼體通過(guò)支承件20被固定在爐灶的玻璃陶瓷板21上。在燃燒嘴的殼體19上設(shè)置有一個(gè)燃燒嘴下部部件22和一個(gè)燃燒嘴上部部件23，通過(guò)這些部件，煤氣和燃燒用空氣以未被示出的方式被引入。煤氣燃燒的火焰24從燃燒嘴下部部件22與燃燒嘴上部部件23之間的開(kāi)口噴出。在燃燒嘴上部部件23的上方設(shè)置有一個(gè)置于玻璃陶瓷板21上的底座25，烹飪用具可以安放在該底座上。一個(gè)引導(dǎo)件26密封地設(shè)置在燃燒嘴下部部件22與燃燒嘴上部部件23之間，另外一個(gè)引導(dǎo)件27被引導(dǎo)穿過(guò)該引導(dǎo)件延伸至殼體19并且被固定在該殼體上。該引導(dǎo)件27收納傳感器支承柱28，該傳感器支承柱在其從燃燒嘴上部部件23中伸出的端部上具有溫度傳感器29。受傳感器支承柱28的引導(dǎo)溫度傳感器29可以上下運(yùn)動(dòng)，其中傳感器支承柱28通過(guò)彈簧30移向上方被示出的位置，在該位置中開(kāi)關(guān)31打開(kāi)。如果烹飪用具被安放在底座25上的話，溫度傳感器29連同傳感器支承柱28向下移動(dòng)并且關(guān)閉開(kāi)關(guān)31。通過(guò)這種方式，表明底座25上安放有烹飪用具的信號(hào)就傳到了系統(tǒng)的控制裝置內(nèi)。溫度傳感器29和開(kāi)關(guān)31通過(guò)線纜32與控制裝置17相連接。一旦控制裝置17獲得了烹飪用具被安放在灶臺(tái)上的信號(hào)，煤氣供應(yīng)就馬上打開(kāi)并且排出的煤氣在可能的情況下被自動(dòng)點(diǎn)燃。根據(jù)特別是事先所選的基本烹飪程序，與相應(yīng)烹飪過(guò)程的特征和進(jìn)展情況相關(guān)地-與另外的傳感器的測(cè)量值相關(guān)聯(lián)地-對(duì)煤氣供應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。 如果烹飪用具被從煤氣灶臺(tái)上移去的話，煤氣供應(yīng)或是自動(dòng)地完全斷開(kāi)或是調(diào)低 至僅僅還剩(盡可能小的)待機(jī)火苗燃燒，在烹飪用具重新放上時(shí)，該待機(jī)火苗能夠較快地啟動(dòng)煤氣灶臺(tái)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制盛在烹飪?nèi)萜髦械呐腼兾锏呐腼冞^(guò)程的方法，其特征在于借助至少一個(gè)聲學(xué)傳感器探測(cè)烹飪過(guò)程的噪聲并且對(duì)該噪聲的變化曲線進(jìn)行分析處理，直接用于確定烹飪物的溫度。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于確定烹飪物的沸點(diǎn)，為此在噪聲關(guān)于時(shí)間的經(jīng)平滑處理的變化曲線中確定出達(dá)到第一最低點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于從平均上升斜率起直至達(dá)到第一最高點(diǎn)，確定烹飪?nèi)萜鞯奶畛淞俊?br> 4.如前述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為了確定烹飪過(guò)程的噪聲僅僅考慮總噪聲的一個(gè)頻譜。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述頻譜在500Hz與3000Hz之間的范圍內(nèi)。
6.如前述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于附加地通過(guò)至少一個(gè)溫度傳感器對(duì)烹飪過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于通過(guò)使用至少兩個(gè)彼此間隔開(kāi)的溫度傳感器確定出空間上的溫度變化曲線并且由此確定出烹飪?nèi)萜鲀?nèi)腔的溫度場(chǎng)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于確定出在烹飪?nèi)萜鞯撞康暮蜕w(15)的區(qū)域內(nèi)的溫度。
9.如前述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為了自動(dòng)控制對(duì)烹飪過(guò)程的能量供應(yīng)，而考慮至少其中一個(gè)傳感器的測(cè)量值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于將所述測(cè)量值作為輸入值輸送給一模糊邏輯調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該模糊邏輯調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生用于能量供應(yīng)的控制信號(hào)作為輸出值。
11.一種系統(tǒng),包括 -用于盛裝烹飪物的烹飪?nèi)萜鳎? -用于探測(cè)烹飪物的烹飪過(guò)程的噪聲的聲學(xué)傳感器； -以及通過(guò)對(duì)噪聲變化曲線的直接分析處理來(lái)確定烹飪物溫度的控制裝置(11 ;17)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置具有至少一個(gè)頻率濾波器，通過(guò)該頻率濾波器而濾出總噪聲的至少一個(gè)頻譜。
13.如權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有至少一個(gè)用于確定在烹飪物和/或烹飪?nèi)萜鲄^(qū)域內(nèi)的溫度的溫度傳感器。
14.如權(quán)利要求11至13之任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有用于將熱能輸送到烹飪?nèi)萜髦械募訜嵫b置。
15.如權(quán)利要求13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于，在烹飪?nèi)萜鞯纳w(15)中、烹飪?nèi)萜鞯牡撞恐泻?或加熱裝置中設(shè)置有溫度傳感器。
16.如權(quán)利要求14或15所述的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有依據(jù)傳感器之一的測(cè)量值來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱裝置的加熱功率的調(diào)節(jié)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制盛在烹飪?nèi)萜髦械呐腼兾锏呐腼冞^(guò)程的方法，其中，借助至少一個(gè)聲學(xué)傳感器探測(cè)烹飪過(guò)程的噪聲并且對(duì)該噪聲的變化曲線進(jìn)行分析處理，直接用于確定烹飪物的溫度以及特別是確定烹飪物的沸點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D23/275GK102763051SQ201080061717
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者A·斯姆爾克 申請(qǐng)人:Msx技術(shù)股份公司