SE459303B - Anordning foer styrning och reglering av vaermeeffekten under uppvaermningsfasen i en tryckkokare - Google Patents

Description

459 303 :2j effekt. tills förångningstemperaturen uppnåtts. När förångningstemperaturen uppnåtts i kopplas värmeelementet i princip ifrån under en andra frånkopplingstid, varefter 'är den större, minskas en kontroll sker med tidsintervall huruvida en förutbestämd minsta temperatur- ökning är uppfylld, varvid om den minsta temperaturökningen inte är uppfylld värmeelementet under det följande tidsintervallet kopplas in med full eller en förutbestämd värmeeffekt, medan om den minsta temperaturökningen är uppfylld styrkretsen som funktion av den för det förlöpta tidsintervallet avkända, ytterligare temperaturökningen kopplar in värmeeiementet med full eller en förutbestämd värmeeffekt i det följande tidsintervallet enligt ett förutbestämt program under en tid, som är kortare ju större den avkända ytterligare temperaturökningen är och ju mindre temperaturskillnaden mellan den valda tillagningstemperaturen och den just rådande är-temperaturen i tryckkokaren är.

Under uppvärmningsfasen arbetar man med full eller en förutbestämd effekt tills omkopplingstemperaturen uppnåtts. i intervallet mellan omkopplingstemperaturen och förångningstemperaturen fortsätter man antingen med full eller förutbestämd värmeeffekt, eller _arbetar man först efter en förutbestämd frånkopplingsfas och tills förångningstemperaturen uppnåtts med full eller förutbestämd värmeeffekt.

Valet görs med hjälp av den avkända temperaturökningen, som ger en indikering om slaget av och mängden kokgods. Den första frånkopplingsfasen tillämpas när den avkända temperaturökningen är större än en förutbestämd temperaturökning.

När förängningstemperaturen uppnåtts aktiveras en andra frànkopplingsfas för att eliminera just i detta område uppträdande tillfälliga variationer i temperatur- tidkurvan. Efter denna andra frånkopplingsfas avpassas värmeeffekten med hjälp av ett lagrat program. Den fortsatta temperaturökningen avkänns med tidsintervall och jämförs med en minsta temperaturökning. Om den avkända temperaturökningen i det följande tidsintervallet värmeelementets inkopplingstid, varvid inkopplingstiden minskar med ökande avkänd temperaturökning och minskande temperaturskillnad mellan den valda tillagningstemperaturen och den just rådande är-temperaturen. Programmet kan alltså utnyttjas för de olika tillagningstempera- turerna. Det räcker att bestämma temperaturskillnaden till den valda tillagnings- temperaturen och tillföra den till programminnet. När förångningstemperaturen uppnås blir den andra frånkopplingsfasen verksam,-så att det just i detta kritiska område inte behöver härledas några styr- och reglersignaler för styrkretsen. Efter den andra frånkopplingsfasen har förhållandena i tryckkokarkärlet stabiliserats, och den valda tillagningstemperaturen kan inregleras snabbt och utan översvängar med hjälp av det förutbestämda programmet.

En ytterligare förenkling av styrkretsen erhålls vid en utföringsform genom att värmeelementets styrkrets innefattar en halvledare för in- och urkoppling av värmeelementet, varvid halvledaren på känt sätt styrs av en nollgenomgångs- omkopplare med periodgruppsstyrning, och att periodgruppens varaktighet motsvarar n3 459 sus det förutbestämda tidsintervallets längd. Periodgruppstyrningens taktgenerator tillhandahåller da också de tidsintervall som erfordras för härledning av de för -styrningen och regleringen erforderliga signalerna. j Vid ett föredraget utförande är de förutbestämda frânkopplingstiderna heltals- multiplar av det förutbestämda tidsintervallet, och därmed av periodgruppens varaktighet, sä att även frânkopplingstiderna kan härledas frànperidogruppstyr- kretsens taktgenerator.

Den första frànkopplingsfasen vid uppnàendet av omkopplingstemperaturen inleds vid. ett utförande genom att temperaturökningen under tidsintervallet avkänns kontinuerligt under uppvärmningsfasen, och först efter att omkopplingstemperaturen uppnåtts jämförs med den förutbestämda temperaturökningen, varvid värmeele- mentet av styrkretsen frànkopplas under den första förutbestämda frânkopplingstiden när den avkända temperaturökningen är större än den förutbestämda temperatur- ökningen, och därmed är stor nog, att en första krets ur är-värdet på temperatur- tidkurvan härleder temperaturökningen i de förutbestämda tidsintervallen och tillför till en första komparator, att den första komparatorn när omkopplings- temperaturen uppnåtts jämför den avkända temperaturökningen med den förut- bestämda temperaturökningen, och att när den avkända temperaturökningen är den större av dem den första komparatorn aktiverar en tidkrets, som är inställd pa den första förutbestämda frankopplingstiden och under den första förutbestämda fránkopplingstiden spärrar styrkretsen och förhindrar inkoppling av värmeelementet.

Aktiveringen av den första komparatorn sker genom att en första mätkrets övervakar temperatur-tidkurvans 'är-värde vad gäller uppnaendet av omkopplings- temperaturen, varvid när omkopplingstemperaturen uppnåtts den första' mätkretsen aktiverar den första komparatorn till att jämföra den avkända temperaturökningen med den förutbestämda temperaturökningen, så att jämförelsen med den förut- bestämda temperaturökníngen trots att temperaturökningen avkänns kontinuerligt startar först i och med att omkopplingstemperaturen uppnåtts.

Vid ett utförande startas den andra frànkopplingsfasen genom att en andra mätkrets övervakar temperatur-tidkurvans är-värde vad gäller uppnàendet av förâng- ningstemperaturen, varvid den andra mätkretsen när föràngningstemperaturen upp- natts aktiverar en andra, pa den andra förutbestämda fränkopplingstiden inställd tidkrets, som under den andra förutbestämda frankopplingstiden spärrar styrkretsen och förhindrar en inkoppling av värmeelementet.

Programminnet aktiveras vid ett utförande genom att en andra krets sedan föràngningstemperaturen överskridits härleder den fortsatta temperaturökningen ur temperatur-tidkurvans är-värde och tillför den till en andra komparator, att den andra komparatorn jämför den tillförda fortsatta temperatur-ökningen med den förutbestämda minstatemperaturökningen och när den senare är den större aktiverar styrkretsen att under det följande tidsintervallet koppla in värmeelementet 459 503 t4 med full eller en förutbestämd värrneeffekt, medan när den tillförda fortsatta temperaturökningen är den större den andra kornparatorn tillför den avkända tem- peraturökningen till ett programminne, att programminnet av en tredje krets tillförs temperaturskillnaden mellan den valda tillagningstemperaturen och det just rådande är-värdet, och att programminnet ur den tillförda fortsatta tempera- turökningen, den tillförda temperaturskillnaden och det lagradeprogrammet härleder en tid, som bestämmer värmeelementets inkopplingstid under det följande tidsinter- vallet, sä att processen så som- erfordras kan fortsätta med full värmeeffekt eller med lämpligt reducerad värmeeffekt. I Den kontinuerliga inkopplingen av värmeelementet med full värmeeffekt tills omkopplingstemperaturen uppnåtts verkställes vid ett utförande genom att en grundmätkrets tills omkopplingstemperaturen uppnåtts tillför styrkretsen en signal, som åstadkommer att värmeelementet ligger fast inkopplat med full värme- effekt.

Behovet av_ elektroniska komponenter minimeras enligt en lämplig utföringsform genom att de allmänna kretsarna, komparatorerna, grundmätkretsen, mätkretsarna, tidkretsarna, styrkretsen och programminnet sammanförs i en mikroprocessor.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med ledning av ett pa rit- ningen illustrerat utföringsexempel. Därvid visar fig 1 en tèmperatur-tidkurva med brant temperaturökning under uppvärmningsfasen och med en första och en andra frankopplingsfas, fig 2 en temperatur-tidkurva med långsammare tempe- raturökning under uppvärmningsfasen och med en andra frànkopplingsfas, fig 3 ett blockschema över anordningen, och fig 4 det förutbestämda programmet, d v s tiden s som funktion av temperaturskillnaden mellan den valda tillagnings- temperaturen och är-värdet och som funktion av den under tidsintervallet to avkända fortsatta temperaturökningen ATy.

Temperatur-tidkurvan T = f(t) enligt fig 1 uppträder exvis när tryckkokaren innehåller liten mängd kokgods. Temperaturökningen ATX per tidsintervall to är större än för en förutbestämd medelternperaturtidkurva med den förutbestämda temperaturökningen A_Tv under ett-lika stort tidsintervall to. Temperaturökningen ATx är ungefär konstant till strax före vattnets förangningstemperatur Ts, som uppgår till ungefär 1ÛUOC. Man väljer nu en omkopplingstemperatur Tu, som är lägre än vattnets förangningstemperatur Ts, exvis 85°C. Om temperaturökningen ATx är större än den förutbestämda temperaturökningen ATv, frànkopplas värmeele- mentet helt. under den första frànkopplingstiden tp när omkopplingstemperaturen Tu uppnåtts. När frankopplingstiden tp löpt ut drivs värmeelementet ater med full eller en förutbestämd värmeeffekt tills föràngningstemperaturen Ts uppnåtts.

När föràngningstemperaturen Ts uppnåtts frankopplas värmeelementet under en andra förutbestämd frankopplingstid tg. När den andra fränkopplingstiden löpt ut avkänns den fortsatta temperatur-ökningen ATy med bestämda tidsintervall to '5 s4s9 sus och jämförs med en minsta temperaturökning ATm per tidsintervall to. Om den avkända fortsatta temperaturökningen ATy är mindre än den minsta temperatur- ökningen ATm, inkopplas värmeelementet medfull effekt' under det följande tids- intervallet to. Om den avkända fortsatta temperaturökningen ATy är lika med eller större är; den minsta temperaturökningen ATm, inkopplas värmeelementet under det följande tidsintervallet to av programminnet och styrkretsen med full eller en förutbestämd värmeeffekt endast för en tid s, som härleds ur ett förut- bestämt program med ledning av den avkända fortsatta temperaturökningen Afy och temperaturskillnaden Ta mellan den valda tillagningstemperaturen och är- temperaturen Ti i tryckkokaren. Tillagningstemperaturen Tki kan exvis vara vald för snabbtillagning och uppgå till 117GC. Efter tiden ti frânkopplas således värme- elementet under varaktigheten av frànkopplingstiden tp och efter tiden t2 under varaktigheten av frenkopplingstiden tg.

Temperatur-tidkurvan T = f(t) i fig 2 motsvarar att tryckkokaren innehåller en stor mängd kokgods, som gör att temperaturökningen ATx under ett tidsintervall to blir mindre än den förutbestämda temperaturökningen ATv under samma tidsinter- vall to vid en förutbestämd medeltemperaturtidkurva, som här visas strecket.

När omkopplingstemperaturen Tu nas efter tiden t3 förblir i detta fall värme- elementet inkopplat med full eller en förutbestämd värmeeffekt tills förângnings- temperaturen Ts uppnås vid en tidpunkt til. Den första frànkopplingsfasen med den första frànkopplingstiden tp bortfaller. När förángningstemperaturen Ts uppnås aktiveras samma kopplingsförlopp som vid temperatur-tidkurvan T = f(t) i fig 1.

Då tillagningstemperaturen Tk2 nu emellertid ställts in på biologisk tillagning och uppgår tillcirka iülzoC, bestäms temperaturskillnaden utgående frân denna förutbestämda tillagningstemperatur TkZ. Aktiveringen av programminnet sker pa samma sätt som tidigare, och inkopplingen av värmeelementet bestäms fortfar- ande av den avkända fortsatta temperaturökningen ATy under tidsintervallet to och den framräknade temperaturskillnaden ta mellan tillagningstemperaturen Tk2 och är-temperaturen Ti i tryckkokaren.

Det är lämpligt att förse styrkrctsen HSt för värmeelementet HE med en periodgruppstyrning, där periodgruppen har enimot tidsintervallet to svarande varaktighet. Det är ocksa fördelaktigt att välja frankopplingstiderna tp och tg till heltalsmultiplar av tidsintervallet to, sa att de kan härledas ur periodgrupp- styrningens taktfrekvens. Uppvärmningsförloppen med temperatur-tidkurvorna T = f(t) enligt fig 'l och 2 kommer nu att beskrivas närmare med ledning av fig 3.

Temperaturgivaren TF avkänner temperaturen Ti i eller pà tryckkokarkärlet.

Mätvärdet kan exvis med en analogdigitalomvandlare AD omvandlas till en digital signal, som pà en överföringssträcka Ue nar mottagaren E. Det mottagna tempera- turmätvärdet övervakas av en första mätkrets M1 vad gäller uppnaendet av om- 459 303 -6 kopplingstemperaturen Tu och av en andra mätkrets M2 vad gäller uppnâendet av förångningstemperaturen Ts. Samtidigt tillförs är-värdet Ti till en första krets S1, som med tidsintervall to bestämmer temperaturökningen ATx och tillför detta värde till en första komparator V1, som också kontinuerligt tillförs den förutbew stämda temperaturökningen ATv. När omkopplingstemperaturen .Tu uppnås tillförs den första kornparatorn V1 från den första mätkretsen M1 en signal för verkställ- ande av jämförelsen. Om den avkända temperaturökningen ATx under tidsintervallet to är större än den förutbestämda temperaturökningen ATv för detta tidsintervall to aktiverar den första komparatorn V1 en tidkrets Zp, som under den första från- kopplingstiden tp spärrar styrkretsen HSt, så att värmeelementet HE kopplas ifrån. ' Tidkretsen Zp spärrar också grundmätkretsen Mo, som innan förångnings- temperaturen Ts uppnåtts annars aktiverar styrkretsen HSt ett hålla värmeelementet HE inkopplat med full effekt. Efter frànkopplingstiden tp aktiveras grundmätkretsen Mo för tiden fram till des-s att förångningstemperaturen Ts uppnåtts. Om den avkända temperaturökningen ATx är mindre än den förutbestämda temperaturökningen ATv, aktiveras inte den första tidkretsen Zp av den första komparatorn V1, utan grundmätkretsen Mo förblir ospärrad fram till dess att förångningstemperaturen'Ts uppnåtts. Således kommer värmeelementet HE i detta fall att drivas med full eller en förutbestämd effekt tills förångningsternperaturen Ts uppnåtts.

När förångningstemperaturen Ts uppnåtts reagerar en andra rnätkrets M2 och aktiverar en andra tidkrets tgz. Den andra tidkretsen tg kopplar med hjälp av styrkretsen HSt ifrån värmeelementet HE under den förutbestämda andra fràn- kopplingstiden tg. En andra krets S2 bestämmer under de förutbestämda tidsinter- vallen to den fortsatta temperaturökningen ATy ur temperaturens är-värde Ti, och tillför resultatet till en andra komparator V2, som jämför det med en förut- bestämd minsta temperaturökning ATm per tidsintervall to. Om den bestämda fort- satta temperaturökningen ATy är mindre än den minsta temperaturökningen ATm, aktiverar den andra komparatorn V2 under det följande tidsintervallet to styrkretsen HSt att koppla in värmeelementet HE med full eller en förutbestämd effekt.

Om däremot den bestämda fortsatta temperaturökningen ATy är lika med eller större än den förutbestämda minsta temperaturökningen ATm aktiveras den program- styrda regleringen via ett programminne PSP och styrkretsen HSt._ Programminnet PSP tillförs den bestämda fortsatta temperaturökningen ATy och en temperaturskillnad Ta, som av en tredje krets S3 beräknas ur den förut- bestämda tillagningstemperaturen Tkl resp Tk2 och är-värdet Ti för temperaturen i tryckkokaren. Tabellen i fig 4 visar det i programminnet PSP lagrade programmet.

I det horisontella tabellhuvudet anges värden på temperaturskillnaden Ta = Tl<1 - Ti resp Tk2 - Ti från U till 15°C. I det vertikala tabellhuvudet anges värden på den bestämda fortsatta temperaturökningen ATy från Cl till större än SCC. värdena

Claims (9)

7 - = 459 305 i tabellen anger inkopplingstiden s för värmeelementet HE i % av. tidsintervallet to. ' Om exvis temperaturskillnaden Ta uppgar till 6°C och den fortsatta temperatur- ökningen ATy under tidsintervallet to bestämts vara 2,5°C, far man ett värde spa 12,5 % för s, vilket innebär att värmeelementet HE under det följande tids- intervallet to, som exvis kan uppga till 24 sekunder, endast kopplas in under 0,12S-to = D,125-24 = 3 sekunder. ' Under varje följande tidsintervall to sker en nybestämning av den fortsatta temperaturökningen ATy och en ny beräkning av temperaturskillnaden Ta, och med ledning av resultatet kopplas värmeemelementet HE under det följande tidsínterval- let to antingen in kontinuerligt eller under en programstyrd, begränsad tid. P a t e n t k r a v :

1. Anordning för styrning och reglering av värmeeffekten under uppvärmnings- fasen i en tryckkokare vid snabb eller biologisk tillagning med olika, förutbestämda och över vattnets förangningstemperatur (Ts) liggande tillagningstemperaturer (Tkl, Tk2), vid 'vilken temperaturen (Ti) pa eller i tryckkokarkärlet avkänns (TF) och utnyttjas för reglering pa den förutbestämda tillagningstemperaturen med hjälp av en styrkrets för in- och urkoppling av ett_ elektriskt värmeelement (HE), kännetecknad av att värmeelementet (HE) är kontinuerligt inkopplat med full värmeeffekt tills en förutbestämd omkopplingstemperatur (Tu, exvis BSOC), som är lägre än vattnets förangningstemperatur (Ts 1= 'lUÜOCL uppnåtts, att när omkopp- lingstemperaturen (Tu) överskridits, temperaturökningen (ATX) i tryckkokaren avkänns med förutbestämda tidsintervall (to), att om en förutbestämd 'temperaturökning (ATV) underskrides under tidsintervallet (to) värmeelementet (HE) kontinuerligt kvarligger pa full eller en förutbestämd värmeeffekt tills förangningstemperaturen “(Ts) uppnåtts, medan om den förutbestämda temperaturökningen (ATv) överskrides under tidsintervallet (to), värmeelementet (HE) kopplas ifran under en första fran- kopplingstid (tp), och sedan ater kopplas in med full eller en förutbestämd värme- effekt tills förängningstemperaturen (Ts) uppnåtts, att när förangningstemperaturen (Ts) uppnåtts värmeelementet i'princip kopplas ifran under en andra frankopplings- tid (tg), och att därefter en kontroll sker med tidsintervall (to) huruvida en förut- bestämd minsta temperaturökning (ATm) är uppfylld, varvid om den minsta tempera- turökningen (ATm) inte är uppfylld värmeelementet (HE) under det följande tids- intervallet (to) kopplas in med full eller en förutbestämd värmeeffekt, medan om den minsta temperaturökningen (ATm) är uppfylld styrkretsen (HSt) som funktion av den för det förlöpta tidsintervallet (to) avkända, ytterligare temperaturökningen (ATy) kopplar in värmeelementet (HE) med full eller en förutbestämd värmeeffekt i .det följande tidslntervallet (to) enligt ett förutbestämt program (fig 4) under en tid (s), som är kortare ju större den avkända ytterligare temperaturökningen _4s9 sus 8 (ATy) är och ju mindre temperaturskillnaden (Ta) mellan den valda tillagningstempe- raturen (Tk1 resp TkZ) och den just radande är-temperaturen (Ti) i tryckkokaren är.

2. Anordning enligt kravet 1, kännetecknad av att värmeelementets (HE) styrkrets (HSt) innefattar en halvledare för in- och urkoppling av värmeelementet (HE), vilken halvledare styrs av en nollgenomgangsomkopplare med periodgrupps- styrning, varvid periodgrupplängden motsvarar det förutbestämda tidsintervallet (to).

3. Anordning enligt kravet 2, kännetecknad av att de förutbestämda frankopplingstiderna (tp, tg) utgör heltalsmultiplar av det förutbestämda tidsinter- vallet (to), och därmed av periodgruppens varaktighet.

4. Anordning enligt nagot av föregående krav, kännetecknad av att tempe- raturökningen (ATx) under tidsintervallet (to) avkänns kontinuerligt under uppvärm- ningsfasen och jämförs med den förutbestämda temperaturökningen (ATv) först efter att omkopplingstemperaturen (Tu) uppnåtts, och att värmeelementet (HE) av styrkretsen (HSt) frànkopplas under den första förutbestämda frânkopplingstiden (tp) när den avkända temperaturökningen (ATx) är större än den förutbestämda temperaturökningen (ATV).

5. Anordning enligt kravet 4, kännetecknad av att en första hjälpkrets (S1) ur temperatur-tidkurvans (T = f(t)) 'âr-värde (Ti) tar fram temperaturökningen (ATx) under de förutbestämda tidsintervallen (to) och tillför värdet till en första komparator (V1), att den första komparatorn (V1) sedan omkopplingstemperaturen (Tu) uppnåtts jämför den framtagna temperaturökningen (ATx) med den förutbe- stämda temperaturökningen (ATv), och att när_den framtagna temperaturökningen (ATX) är större än den förutbestämda temperaturökningen (ATv) den första kompa- ratorn (V1) aktiverar en första tidkrets (Zp), som är inställd pà den första förut- bestämda' frànkopplingstiden (tp) och under dennnaítid (tp) spärrar styrkretsen (HSt) från att koppla in värmeelementet (HE).

6. Anordning enligt kravet l: eller 5, kännetecknad av att en första mät- krets (M1) övervakar temperatur-tidkurvans (T = f(t)) är-värde vad gäller uppnaendet av omkopplingstemperaturen (Tu), och att när omkopplingstemperaturen (Tu) upp- natts den första mätkretsen (M1) aktiverar den första komparatorn (V1) att jäm- föra den framtagna temperaturökningen (ATx) med den förutbestämda temperatur- ökningen (ATv).

7. Anordning enligt nagot av föregående krav, kännetecknad av att en andra mätkrets (M2)_övervakar temperatur-tidkurvans (T = f(t)) är-värde vad gäller uppnaendet av föràngningstemperaturen (Ts), och att när förängníngstemperaturen (Ts) uppnåtts den andra mätkretsen (MZ) aktiverar en andra tidkrets (Zg), som är inställd på en andra förutbestämd frankopplingstid (tg) och under denna tid (tg) spärrar styrkretsen (HSt) frän att koppla in värmeelementet (HE). B.

8. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en 459 305 andra hjälpkrets (S2) sedan föràngningstemperaturen (Ts) överskridits tar fram den fortsatta temperaturökningen (ATy) under de förutbestämda tidsintervallen (to) ur temperatur-tidkurvans (T = f(t)) 'air-värde och tillför det framtagna värdet till en andra komparator (V2), att den andra komparatorn (V2) jämför den framtagna fortsatta temperaturökningen (ATy) med den förutbestämda minsta temperatur- ökningen (ATm) och när den minsta temperaturökningen (ATm) är större än den framtagna temlperaturökningen (ATy) aktiverar styr-kretsen (l-lSt) att under det följande tidsintervallet (to) koppla in värmeelementet (HE) med full eller en förut- bestämd effekt, medan den andra komparatorn (V2) om den framtagna fortsatta temperaturökningen (ATy) är större än den minsta temperaturökningen (ATm) tillför den framtagna temperaturökningen (ATy) till ett programminne (PSP), att programminnet (PSP) av en tredje hjälpkrets (S3) tillförs uppgift om temperatur- skillnaden (Ta) mellan den valda tillagningstemperaturen (Tk1 resp Tk2) och det just rådande är-värdet (Ti), och att programminnet (PSP) ur de tillförda uppgifterna om den fortsatta temperaturökningen (ATy) och temperaturskillnaden (Ta) och det lagrade programmet (fig 4) tarlfram en tid (s), som bestämmer varaktigheten av värmeelementets (HE) inkoppling under det följande tidsintervallet (to).

9. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en grundmätkrets (Mo) fram till dess att omkopplingstemperaturen (Tu) uppnåtts tillför styrkretsen (HSt) en sådan signal, att värmeelementet (HE) hålls fast in- kopplatqmed full effekt. 1D. Anordning enligt föregående krav, kännetecknad av att hjälpkretsarna (S1, S2), komparatorerna (V1, V2), grundmätkretsen (Mo), mätkretsarna (M1, M2), tidkretsarna (Zp, Zg), styrkretsen (HSt) och programminnet (PSP) är sammanförda i en mikroprocessor.