BR112020011465A2 - sistema de fritadeira, sistema de sensor e controle para determinar a presença de fluido em uma cuba e método para controlar a operação de uma ou mais fontes de calor para aquecer o fluido em uma cuba - Google Patents

Abstract

Um sensor capacitivo e sistema de controle é configurado para detectar a presença (ou ausência) do fluido dentro de um contêiner. Configurado em uma cuba ou cesta de fritura de uma fritadeira, o sensor determina quando um nível de líquido dentro da cesta de fritura está em ou acima do nível do sensor. O sensor está em comunicação com o sistema de controle e o sensor envia um sinal ao sistema de controle representativo da presença ou ausência de líquido dentro da cesta de fritura e no nível do sensor. O controlador recebe o sinal do sensor, e permite a operação de uma ou mais fontes de calor para aquecer a cesta de fritura quando o sinal recebido do sensor é representativo do líquido sendo disposto dentro da cesta de fritura em ou acima do nível do sensor, e impede a operação de uma ou mais fontes de calor quando o sinal recebido do sensor indica que o líquido não está disposto dentro da cesta de fritura em ou acima do nível do sensor.

Description

“SISTEMA DE FRITADEIRA, SISTEMA DE SENSOR E CONTROLE PARA DETERMINAR A PRESENÇA DE FLUIDO EM UMA CUBA E MÉTODO PARA

CONTROLAR A OPERAÇÃO DE UMA OU MAIS FONTES DE CALOR PARA AQUECER O FLUIDO EM UMA CUBA” Campo técnico

[0001] A presente especificação refere-se aos sistemas de controle para fontes de calor, e sensores implantados em conjunto com esses sistemas de controle. Histórico

[0002] Os sistemas de controle são conhecidos por controlar a operação da energia ou fontes de calor, tais como, em sistemas controlados de cozimento. Em alguns sistemas conhecidos, tais como, sistemas de cozimento de fritura por imersão, os sistemas de controle e sensor(es) associado(s) podem ser usados para controlar a(s) fonte(s) de calor ou queimador(s) em operação sob determinadas condições. Por exemplo, em um contexto de fritadeira, um sistema de controle e sensor(es) associado(s) podem ser implantados para impedir uma fritadeira de operar quando um nível de fluido, tal como, óleo de cozimento ou água para limpeza, estiver abaixo de um nível necessário para efetivamente remover o calor dos queimadores para aquecer o fluido para cozimento ou limpeza.

[0003] Os sistemas de controle conhecidos podem incluir sensores, tais como, sensores de nível, que diretamente monitoram o nível de fluido com base na posição de um flutuador em uma haste. Em um contexto de sistema de cozimento, o ambiente no qual o sensor é usado pode não ser condutivo para a operação regular e contínua. Por exemplo, em um contexto de fritadeira, os fragmentos podem estar presentes no fluido no sistema e criar impedimentos ao flutuador percorrendo livremente ao longo da haste. O flutuador pode ficar preso em um nível que não indica o nível real de fluido. Os flutuadores de colagem podem criar problemas nesses sistemas, tais como, proporcionar a operação do queimador/aquecedor quando fluido insuficiente estiver no sistema.

[0004] Os sensores capilares também são conhecidos por monitoramento de nível de fluido. Os sensores capilares recebem em um tubo capilar e determinam o nível como uma função da localização do fluido dentro do tubo. Nos ambientes de cozimento, tais como, um contexto de fritadeira para determinar o nível de fluido em uma cuba de fritura, os sensores capilares podem ser problemáticos devido às diferenças na viscosidade do fluido que podem precisar ser monitorados. Por exemplo, alguns fluidos de cozimento em determinadas temperaturas estarão em uma fase parcialmente sólida de modo que a ação capilar dentro de um tubo capilar não é efetiva e o nível não pode ser monitorado (p.ex., se o fluido for um sólido em baixas temperaturas, tais como, o caso com banha).

[0005] Da mesma forma, os sensores capilares podem reter fluido no capilar criando condições insalubres em uso em um contexto relacionado ao alimento, pois os espaços dentro do capilar que retêm o fluido não podem ser facilmente limpos. Ainda, os bolsos de ar ou bolhas que podem ser retidos dentro do capilar estarão sujeitos às alterações de temperatura (por vezes, extremas) que podem causar a falha no sensor. Breve sumário

[0006] A presente revelação fornece um Sistema de sensor e controle que operam em uma ampla variação de viscosidades de fluido, de parcialmente sólido para baixa viscosidade. O sensor altamente confiável e sanitário é implantado como um sensor capacitivo que determina a capacitância do fluido que cerca o sensor. Em uma realização ilustrativa, o sensor de acordo com a revelação está disposto próximo a uma estrutura aterrada de um contêiner dentro do qual o fluido está contido, p.ex., próximo à(s) parede(s) de uma cuba ou cesta de fritura em uma fritadeira, em que o fluido na cuba pode ser o fluido para cozimento (p.ex., óleo de cozimento, banha ou semelhante) ou fluido de limpeza (p.ex., água ou semelhante). O sensor é configurado e disposto para monitorar a capacitância do fluido no qual o sensor está localizado, p.ex., entre o sensor e parede da cuba ou cesta de fritura, e assim determinar a capacitância relativa do fluido (e sua presença ou ausência) na cuba.

[0007] O sistema de acordo com a revelação compreende o sensor capacitivo, em comunicação com a eletrônica do sensor. A interface eletrônica do sensor com um microcontrolador ou processador que está em comunicação com um sistema de intertravamento para controle de um subsistema. No contexto ilustrativo da cuba de cozimento, o microcontrolador está em comunicação com um intertravamento de sistema de aquecimento que controla, p.ex., ativa ou desativa, um sistema de aquecimento, tal como, um ou mais queimadores de combustível usados para aquecer o fluido na cuba (p.ex., para cozimento ou limpeza).

[0008] Em operação, na realização ilustrativa, a capacitância do óleo de cozimento (p.ex., aquecido ou em torno da temperatura ambiente) é significativamente diferente do que a capacitância do ar. A capacitância do ar também é significativamente diferente do que a capacitância da água. O controlador, que recebe um sinal da eletrônica do sensor que é representativo da capacitância medida do sensor, pode determinar a presença (e/ou tipo) de fluido próximo ao sensor e assim ativar o intertravamento para permitir ao sistema de aquecimento (p.ex., queimadores) operar, ou impedir o sistema de aquecimento de operar.

[0009] Em algumas realizações, o sensor pode ser calibrado de modo que a capacitância monitorada (e, portanto, a existência e nível de fluido próximo ao sensor) é especificamente com base na posição do sensor com relação às paredes e/ou estruturas da cuba ou cesta de fritura.

[00010] Em uma realização ilustrativa de uma fritadeira, a fritadeira tem uma cuba formando uma cesta de fritura para recebimento de um volume de óleo. Um sensor está disposto dentro da cuba de modo que o sensor está disposto em contato com o volume de óleo dentro da cesta de fritura quando o óleo está disposto dentro da cesta de fritura. O sensor é configurado para detectar a presença de óleo dentro da cesta de fritura quando um nível de óleo dentro da cesta de fritura está em ou acima do nível do sensor. O sensor capacitivo está em comunicação com o controlador e envia um sinal, via a eletrônica do sensor, ao controlador representativo da presença ou ausência de óleo dentro da cesta de fritura no nível do sensor. O controlador realiza a interface com um intertravamento de sistema de aquecimento e controla a condição do intertravamento. O intertravamento de sistema de aquecimento, por sua vez, controla a operação de uma ou mais fontes de calor (p.ex., queimadores) que se estendem através da cuba. A condição ou estado do intertravamento ativa ou desativa a operação de uma ou mais fontes de calor. O controlador, com base no sinal do sensor capacitivo via a eletrônica do sensor, coloca o intertravamento em um estado que permite a operação das fontes de calor quando o sinal recebido do sensor é representativo do fluido (p.ex., óleo para cozimento ou água para limpeza) sendo disposto dentro da cesta de fritura em ou acima do nível do sensor. O controlador coloca o intertravamento em um estado que impede a operação de uma ou mais fontes de calor quando o sinal recebido do sensor indica que o fluido não está disposto dentro da cesta de fritura em ou acima do nível do sensor.

[00011] As vantagens da presente revelação tornar-se-ão mais aparentes para os especialistas a partir da seguinte descrição das realizações detalhadas da revelação que foram mostradas e descritas por meio de ilustração. Conforme será realizado, o objeto revelado é capaz de outras realizações e realizações diferentes, e seus detalhes são capazes de modificação em diversos aspectos. Correspondentemente, os desenhos e descrição devem ser considerados como ilustrativos por natureza e não como restritivos. Breve descrição dos desenhos

[00012] A FIG. 1 é uma visão explodida de um sensor capacitivo de acordo com a revelação.

[00013] As FIGS. 2A - 2E são visões detalhadas dos componentes e montagens do sensor capacitivo da FIG. 1.

[00014] A FIG. 3 é um diagrama de bloco funcional de um sistema de controle utilizando o sensor capacitivo da FIG. 1.

[00015] A FIG. 4 é um fluxograma da operação do sensor capacitivo da FIG. 1 controlado pelo sistema de controle da

FIG. 3.

[00016] A FIG. 5. é uma visão em perspectiva de uma realização ilustrativa de uma fritadeira com um sensor capacitivo de acordo com a revelação para determinar a existência do óleo dentro da cesta de fritura.

[00017] A FIG. 6 é uma visão em detalhe da FIG. 5.

[00018] A FIG. 7 é uma visão em seção cruzada frontal da cesta de fritura da FIG. 5.

[00019] A FIG. 8 é outra visão em seção cruzada frontal da cesta de fritura da FIG. 5.

[00020] A FIG. 8a é uma visão em detalhe da visão da FIG.

8.

[00021] A FIG. 9 é uma visão superior de uma porção da cesta de fritura, com o suporte de fio removido para clareza. Descrição detalhada

[00022] Uma sonda de sensor capacitivo construída para instalação em um ambiente de fluido, de acordo com a revelação, é ilustrada na FIG. 1. A sonda de sensor 100 é configurada e construída para operar através de uma ampla variação de viscosidades de fluido, de parcialmente sólido para baixa viscosidade, em uma ampla variação de temperaturas, e é geralmente construído de materiais que são “adequados para alimento” conforme os materiais podem ser usados em um ambiente de cozimento em contato com gêneros alimentícios. Em operação, conforme descrito em mais detalhes abaixo, a sonda de sensor capacitivo atua como uma “placa” de um capacitor, em conjunto com uma porção metálica do ambiente no qual a sonda 100 é alojada (p.ex., uma porção de uma cuba de fritadeira metálica) com o fluido disposto no ambiente atuando como um dielétrico do capacitor.

[00023] O sensor 100 é implantado como um sensor capacitivo que monitora a capacitância do fluido que cerca o sensor. Em uma realização ilustrativa, o sensor de acordo com a revelação está disposto entre as paredes de uma cuba, p.ex., em uma fritadeira, em que o fluido na cuba pode ser o fluido para cozimento (p.ex., óleo de cozimento, banha ou semelhante) ou fluido de limpeza (p.ex., água ou semelhante). O sensor é configurado e disposto para monitorar a capacitância entre o sensor e parede da cuba e assim determinar a capacitância relativa do fluido (ou falta de fluido) na cuba, a partir da qual pode ser determinado que o fluido suficiente está presente para fornecer a informação pertinente a um sistema de controle.

[00024] Uma sonda de sensor capacitivo de acordo com a revelação é mais bem ilustrada nas FIGs. 1, 2A-2E e 8A. O sensor 100 pode incluir uma concha cilíndrica de metal ou radiador de sonda 102 que está disposto em uma extremidade extrema (p.ex., o topo) da montagem de sensor. A casca/radiador 102 inclui um recesso 103 (mais bem visto na FIG. 2B) que recebe um receptáculo 104 pressionado na casca 102 para encaixe eletricamente condutivo com a casca 102. O receptáculo 104 é configurado para receber uma extremidade de cabo descascada 105 (Detalhe A da FIG. 2A) de um cabo coaxial tendo um condutor central, dielétrico em torno do condutor central, e condutor externo, formando um eletrodo coaxial

106. O condutor central está em continuidade elétrica com o radiador 102. O radiador 102 contata um isolador 107 que é configurado para ajustar-se adjacente ao radiador. Nesta realização ilustrativa, o isolador 107 tem roscas que são configuradas para rosquear no recesso 103 do radiador 102. Um anel O 111 pode estar disposto entre o radiador 102 e isolador 107. O isolador 107 pode ser feito de PTFE, PEEK ou outros materiais que isolam contra a transmissão elétrica e/ou transmissão de calor e também são capazes de suportar temperaturas, tal como, cerca de 500 graus Fahrenheit. Uma montagem de sensor 108 está disposta adjacente e contata o isolador 107 e pode ter um anel O disposto entre eles. O isolador 107 e montagem de sensor 108 são ocos de modo que o eletrodo coaxial 106 pode se estender através desses corpos. O eletrodo coaxial 106 pode ser revestido em tubo a quente de PTFE 109. Uma extremidade de cabo descascada 110 do eletrodo coaxial 106, distal a partir do radiador 102 é conectada a uma tomada de conector 113, com o condutor externo do cabo coaxial em continuidade elétrica com uma porção de casca da tomada de conector 113. Em algumas realizações do sensor capacitivo 100, um encaixe (não mostrado nas FIGS. 1, 2A-2E e 8A) pode ser fornecido abaixo do radiador 102 ou abaixo do isolador 107, para configurar o sensor 100 a ser anexado e removido de um tubo vertical para inspeção, limpeza, substituição ou semelhante.

[00025] Conforme ilustrado na FIG. 3, no sistema de acordo com a revelação, a sonda de sensor capacitivo 100 está em comunicação elétrica/eletrônica com a eletrônica do sensor

140. A eletrônica do sensor pode compreender a eletrônica do sensor capacitivo em comunicação elétrica com a sonda de sensor 100. Em uma realização ilustrativa, a eletrônica do sensor 140 inclui um circuito integrado de conversor de capacitância-para-digital de 4 canais Texas Instruments FDC1004 (IC), ou equivalente substancial. Um canal capacitivo do IC é eletricamente conectado ao condutor interno do eletrodo coaxial 106 que, por sua vez, é conectado ao radiador 102 da sonda de sensor 100. O IC e porção(ões) metálica(s) do tanque são aterrados a uma terra comum. O condutor externo do eletrodo coaxial 106 é eletricamente conectado ao IC como uma proteção ativa ou de monitoramento para reduzir a interferência eletromagnética e capacitância parasítica das fontes diferentes da sonda de sensor 100. A eletrônica do sensor 140 converte o sinal capacitivo análogo gerado pela eletrônica do sensor em um sinal digital para comunicação, via um barramento serial I2C, a um microcontrolador ou processador 142.

[00026] Com referência ainda à FIG. 3, o microcontrolador 142, por exemplo um microcontrolador da família STM32 disponível da STMicroelectronics, Genebra, Suíça, recebe o sinal digital da eletrônica do sensor 140. O sinal digital é representativo de um nível de capacitância criado pelo fluido cercando a sonda de sensor 100, e é comunicado ao microcontrolador 142 como um valor capacitivo. O microcontrolador 142 está em comunicação com um sistema de intertravamento (p.ex., um sistema de aquecimento de intertravamento) 144, que controla (ativa/desativa) um sistema de aquecimento 146 em comunicação com o sistema de intertravamento 142.

[00027] Com referência agora à FIG. 4, o processamento ilustrativo pelo microcontrolador 142 é ilustrado. O microcontrolador 142 lê o valor capacitivo digital 410 a partir da eletrônica do sensor 140. O processamento de controle ilustrativo, implantado pelo código de programa de microcontrolador, então determina se o valor capacitivo está dentro de uma variação aceitável mínima e máxima da sonda de sensor 100 e eletrônica do sensor 140. Uma variação aceitável ilustrativa para uma determinação de capacitância em uma aplicação de cuba de fritadeira pode ser, por exemplo, 0 picofarad (pF) (mínimo) até 16 pF (máximo). Se o valor capacitivo estiver dentro da variação mín./máx., então o controlador pode acessar uma tabela de consulta 414 e determinar a operação apropriada ou sinal de controle para produzir 416 ao sistema de intertravamento (p.ex., para ativar ou desativar) o intertravamento 144 para controle do sistema de aquecimento 146. Em uma implantação ilustrativa, o sistema de intertravamento 144 pode incluir um relé de estado sólido para ativar ou desativar o sistema de aquecimento 146.

[00028] Ainda com referência à FIG. 4, se a leitura do valor capacitivo pelo microcontrolador 142 não estiver dentro da variação mín./máx., e excede um valor capacitivo aceitável máximo (indicando que uma condição existe que está fora das especificações de design da sonda de sensor capacitivo 100 e eletrônica 140), então o microcontrolador emite um sinal de controle que pode desativar ou reduzir a operação do sistema de aquecimento ou pode notificar um operador. Em tal caso, o microcontrolador 142 pode avisar um operador para uma decisão de manter ou desativar a operação. Em uma realização, se a leitura do valor capacitivo pelo microcontrolador 142 não estiver dentro da variação mín./máx., e excede um valor capacitivo aceitável máximo (indicando que uma condição existe que está fora das especificações de design da sonda de sensor capacitivo 100 e eletrônica 140), então o microcontrolador desativa 418 o intertravamento 144 que, por sua vez, desativa o sistema de aquecimento. Uma determinação pode ser feita para determinar se a leitura do valor capacitivo pelo microcontrolador 142 estiver em um valor capacitivo mínimo aceitável 420. O microcontrolador 142 pode ser programado para determinar se o valor capacitivo está em ou próximo a um nível aceitável mínimo, e se para ativar o intertravamento 144, porém controlar o sistema de aquecimento com uma limitação de calor 422. Alternativamente, se o valor capacitivo não estiver em ou próximo a um nível aceitável mínimo (p.ex., bem abaixo de um nível aceitável mínimo) então o intertravamento 144 pode ser desativado e o controlador pode emitir uma notificação de operador 424.

[00029] Em um contexto ilustrativo de cozimento (p.ex., onde o sensor capacitivo 100 está disposto em uma cuba de cozimento ou cesta de fritura conforme descrito em detalhe abaixo), o microcontrolador 142 está em comunicação com um intertravamento de sistema de aquecimento 144 que controla, p.ex., ativa ou desativa, um sistema de aquecimento, tal como, um ou mais queimadores de combustível usados para aquecer o fluido em um ambiente de cozimento, por exemplo, quando o fluido pode estar presente para cozimento ou limpeza. Como uma função do valor capacitivo recebido pelo microcontrolador 142, o microcontrolador envia um sinal ao intertravamento de sistema de aquecimento 144.

[00030] A capacitância monitorada do óleo de cozimento (p.ex., aquecido ou em torno da temperatura ambiente) é significativamente diferente do que a capacitância do ar. A capacitância do ar também é significativamente diferente do que a capacitância da água (ou água com uma solução de limpeza ou semelhante). O controlador 142, que recebe o sinal de valor capacitivo a partir da eletrônica do sensor 140 que é representativo da capacitância medida a partir do sensor

100, pode determinar a presença (e, em algumas configurações, o tipo) de fluido próximo ao sensor e assim ativar o intertravamento para permitir ao sistema de aquecimento (p.ex., queimadores) operar, ou impedir o sistema de aquecimento de operar.

[00031] Com referência agora às FIGS. 5-9, uma realização de fritadeira 10 é ilustrada em maiores detalhes implantando o sensor capacitivo 100 e sistema de controle de acordo com a revelação. A cuba de fritadeira a 42 que recebe e mantém um volume de óleo de cozimento ou outro meio/líquido de cozimento para cozer alimento a ser introduzido na fritadeira. Uma fonte de calor 32 é configurada para aplicar calor ao óleo de cozimento disposto dentro da cuba 42. A cuba 42 é configurada para receber uma ou mais cestas (não mostradas) que mantém o produto alimentício a ser cozido por contato ou submersão no líquido de cozimento aquecido por um período desejado de tempo.

[00032] A fritadeira 10 pode ser aquecida com a fonte de calor 32, por exemplo, queimadores de gás ou elementos de aquecimento elétrico, para produzir calor que é transferido ao óleo de cozimento. Nas realizações onde os queimadores de gás são usados, os queimadores podem ser posicionados para acender uma chama fora da cuba 42, com os produtos de combustão enviados através dos tubos de queimador 32 que se estendem abaixo da cuba, com as superfícies do tubo de queimador 32 transferindo calor ao líquido de cozimento. Nas realizações onde os aquecedores elétricos são usados, os aquecedores podem estar dispostos diretamente dentro da cuba de modo que a superfície dos aquecedores contata o líquido de cozimento para transferência de calor ao líquido de cozimento.

[00033] Os queimadores de gás ou aquecedores elétricos ambos produzem uma grande quantidade de calor durante a operação para aquecer o líquido de cozimento para cozinhar alimento. Em algumas realizações onde o líquido de cozimento é o óleo de cozimento, as fontes de calor operam para aquecer o óleo de cozimento dentro da cuba para temperaturas, por exemplo, na variação de 350 até 400 graus Fahrenheit. Para que a temperatura do óleo de cozimento a granel dentro da cuba 42 atinja essa variação de temperatura, as fontes de aquecedor precisam operar em temperaturas maiores do que esta variação para transferir calor a partir das fontes de calor ao óleo de cozimento. É importante durante a operação dos sistemas de queimador e aquecedores elétricos que o calor gerado por esses queimadores/aquecedores sejam removidos dos componentes durante a operação para impedir uma temperatura excessiva dos componentes, que pode causar condições não seguras, tais como, falha ou dano aos componentes da fritadeira ou um perigo de incêndio. A operação dos queimadores ou aquecedores na fritadeira 10 com fluido mínimo a nenhum, p.ex., óleo de cozimento ou fluido de limpeza, na cuba 42 causa acúmulo indesejável de calor durante a operação. Correspondentemente, a implantação do sensor capacitivo 100 e sistema de controle conforme aqui descrito impede as fontes de aquecimento de operar quando a cuba 42 não inclui fluido suficiente para remover o calor. Entretanto, deve ser apreciado que o sensor capacitivo e sistema de controle aqui descritos podem ser implantados em outros contextos onde um intertravamento (p.ex., mecanismo de ativação/desativação) pode ser usado e um valor capacitivo de um fluido dentro de um receptáculo pode ser usado para controlar o intertravamento (por exemplo, quaisquer dos diversos sistemas com um reservatório de fluido e componentes de controle de entrega ou semelhante). Deve ser observado que a mesma operação conforme descrita será aplicável em outros contextos também, tal como, quando o fluido de limpeza está presente, ou não, na cuba para os fins da operação para limpar a cuba.

[00034] Conforme ilustrado, p.ex., na FIG. 5, a fritadeira 10 com intertravamento de queimador inclui uma cuba 42. A cuba inclui uma parede frontal 26, paredes laterais direitas e esquerdas opostas 22, 24, e uma parede traseira 28. Os tubos de queimador 32 estendem-se através de uma porção de fundo da cuba 42, tipicamente através das paredes frontais e traseiras 26, 28. Uma grelha 40 pode ser fornecida acima dos tubos de queimador 32, com a grelha 40 fornecendo uma superfície que uma cesta de fritadeira (não mostrada, porém convencional) pode repousar quando o alimento dentro da cesta está sendo frito dentro do óleo de cozimento, e especificamente o óleo de cozimento aquecido que está disposto acima dos tubos de queimador 32.

[00035] O sensor capacitivo 100, conforme acima descrito com relação às FIGS. 1, 2A-2E e 3, está disposto dentro da cuba 42 em uma posição com o radiador (102, mais bem mostrado na FIG. 1) em um nível representativo do nível mínimo desejado de óleo de cozimento dentro da cuba para a remoção necessária de calor a partir dos tubos de queimador 32 para a operação segura. O sensor 100 é fornecido para detectar a presença do óleo de cozimento em um nível necessário para a operação segura, e fornecer um sinal a um microcontrolador

142 (FIG. 3). O sensor, via a eletrônica do sensor 140 (descrita acima), fornece ao controlador 142 um sinal de valor capacitivo que é representativo da presença ou ausência do óleo de cozimento próximo ao sensor no nível necessário dentro da cuba 42. O microcontrolador 142 recebe o sinal de valor capacitivo e com base no sinal recebido fornece os sinais de controle ao intertravamento de sistema de aquecimento 144 para permitir a operação dos queimadores (quando o sinal indica que o óleo de cozimento está presente no nível necessário) ou impede a operação dos queimadores (quando o sinal indica que o óleo de cozimento não está presente no nível necessário).

[00036] Uma localização exemplar do sensor capacitivo de acordo com a revelação é ilustrada nas FIGS. 6 até 9. Conforme ilustrado na FIG. 7, no contexto de um óleo de cuba de cozimento, uma porção do sensor 100 pode repousar em um tubo vertical 120 que se estende dentro da cuba. O tubo vertical 120 é de uma altura que coloca o radiador 102 do sensor 100 em uma altura otimizada para o nível adequado de fluido. O cabo de comunicação coaxial 106 estende-se através do tubo vertical 120 e é conectado à eletrônica do sensor (140, FIG. 3) que, por sua vez, é eletricamente conectado ao microcontrolador 142. O sensor capacitivo 100 produz um valor capacitivo como uma função do fluido que cerca o sensor, i.e., entre o sensor e as paredes do cuba (na localização ilustrada nas figuras da parede frontal 26 e adjacente 22 da cuba 46), com a sonda de sensor atuando como uma placa de um capacitor e a(s) parede(s) da cuba atuando como uma segunda placa do capacitor. A capacitância do óleo de cozimento (aquecido ou em torno de temperatura ambiente) é significativamente diferente do que a capacitância do ar, de modo que o microcontrolador 142, recebe um sinal de valor capacitivo que é representativo da capacitância medida do fluido presente. Com base no valor capacitivo, o microcontrolador 142 envia os sinais de controle ao intertravamento de sistema de aquecimento 144 para permitir aos queimadores operar, ou impedir os queimadores de operar. Deve ser apreciado que, com a programação apropriada, o microcontrolador 142 pode determinar qual tipo de fluido está próximo ao sensor ou pode determinar a presença de fragmentos ou outro material dentro do fluido.

[00037] Em algumas realizações, o sensor 100 pode ser calibrado de modo que a capacitância monitorada (e, portanto, a existência e nível de fluido próximo ao sensor) é especificamente com base no posicionamento do sensor 100 dentro da cuba. Isto é, o valor capacitivo monitorado pode ser uma função da posição do sensor com relação a, por exemplo, paredes da cuba (22, 26), ou em outro exemplo a parede lateral de um tubo de queimador 32. Enquanto o sistema pode ser calibrado com base na posição específica do sensor dentro da cuba, com relação a uma estrutura da cuba, um especialista deve apreciar que a calibração pode ser com base em estruturas sem cuba colocadas em proximidade ao sensor e tornada uma parte do circuito/sistema conforme aqui descrito. Geralmente, o espaço suficiente deve existir entre o sensor e a estrutura (p.ex., parede) para uma quantidade de fluido a ser posicionada entre o sensor e a estrutura para um nível confiável e repetível de capacitância do fluido, p.ex., óleo de cozimento, a ser atingido.

[00038] Conforme descrito, o microcontrolador recebe um sinal do sensor 100, via a eletrônica do sensor 140, que é proporcional à capacitância do fluido presente, cuja capacitância pode ser calibrada com base no tipo de fluido. A memória em associação com o microcontrolador (p.ex., uma tabela de consulta) mantém a informação de capacitância com base no tipo de fluido, p.ex., variações apropriadas ou “janelas” do valor capacitivo, que são correlacionadas aos sinais de controle para enviar ao sistema intertravamento 144, para permitir ou impedir a operação do queimador, com base no tipo de fluido determinado.

[00039] Em uma realização ilustrativa específica, o sensor pode ser posicionado conforme ilustrado na FIG. 8, 8A e 9, com o sensor 100 disposto dentro de um espaço 99 dentro da cuba 42 que está próxima à parede lateral 32b do tubo de queimador, e as paredes frontais e direitas 26, 22 da cuba

42. Esse posicionamento permite ao sensor 100 interagir com o óleo de cozimento (ou sua falta) dentro da cuba 42, ainda a ser protegido pelas paredes da cuba e o lado do tubo de queimador para minimizar o dano durante o uso da fritadeira

10. Conforme ilustrado, o sensor pode ser posicionado com seu centro 112 substancialmente espaçado uniformemente entre a parede lateral direita 22 e o tubo de queimador adjacente 32, conforme ilustrado com o espaço X. Neste exemplo, o centro 112 do sensor 100 está disposto aproximadamente 0,9 polegadas a partir da parede lateral direita 22 e aproximadamente 0,9 polegadas a partir do tubo de queimador 32 (distância Z). A circunferência externa do sensor 100, e especificamente o radiador 102) nesta realização ilustrativa é aproximadamente 0,75 polegadas, estabelecendo um espaço de aproximadamente 0,52 polegadas entre a parede externa do radiador 102 e a parede direita 22 e bem como o tubo de queimador 32. Nesta realização, o centro 112 do sensor está posicionado aproximadamente 0,6 polegadas a partir da parede frontal 26 da cuba 42 (Y), bem como aproximadamente 0,6 polegadas a partir de uma parede 29 que está substancialmente paralela à parede frontal 26 e forma o lado de um recuo para dentro 22b da parede lateral direita 22 (W) conforme abaixo discutido. Com uma quantidade de óleo de cozimento disposto no espaço entre o radiador 102 e diversas paredes da cuba 42 e parede lateral do tubo de queimador 32, um valor de capacitância de um fluido particular dentro do espaço (i.e. óleo de cozimento) é significativamente diferente do que uma capacitância monitorada do ar disposta no espaço entre o radiador e as paredes da cuba 42. Semelhantemente, o valor capacitivo monitorado daquele fluido (p.ex., óleo de cozimento) é significativamente diferente do que uma capacitância monitorada da água que poderia estar disposta de outro modo no espaço (p.ex., para uma operação de limpeza).

[00040] Conforme mostrado nas FIGS. 8 e 8A, nesta realização exemplar, o sensor 100 é posicionado verticalmente com relação à superfície superior 32a do tubo de queimador 32 que está próximo ao sensor 100. O topo do sensor pode estar alinhado para ficar bem abaixo da superfície superior 32a do tubo de queimador conforme ilustrado pela distância T. A distância T pode ser aproximadamente de 0,25 polegadas. Em outras realizações, o topo do sensor 100 pode estar na mesma altura que a superfície superior 32a do tubo de queimador 32 (i.e., a distância T é 0 polegadas). Em tal realização, o sensor 100 pode não ser maior do que a superfície superior 32a dos tubos de queimador 32 para evitar o sensor interagindo com uma cesta de fritura disposta dentro da cuba 42 (que normalmente repousa no suporte de fio 40, mais bem visto nas FIGS. 5 e 6).

[00041] A posição vertical do sensor 100 dentro da cuba 42 pode geralmente ser alinhada com a superfície superior 32a do tubo de queimador 32 de modo que a presença ou ausência do óleo, com base na capacitância medida pelo sensor 100, é representativa do nível de óleo que seria necessária para cobrir os tubos de queimador para suficientemente remover o calor para longe do tubo de queimador 32 e transferir esse calor ao óleo de cozimento dentro da cuba 42.

[00042] Em algumas realizações, o sensor 100 e sistema podem ser calibrados para fornecer um sinal que é entendido pelo controlador que o óleo de cozimento cerca o sensor 100 quando o sensor 100 está totalmente coberto pelo óleo de cozimento (em algumas realizações, especificamente a casca de radiador 102), i.e., o óleo de cozimento cerca toda a superfície lateral circunferencial do sensor 100. Em algumas realizações, o sensor 100 e sistema podem ser calibrados para fornecer um sinal que é entendido pelo controlador que o óleo de cozimento cerca o sensor 100 quando cerca de 90% da altura vertical, ou, em outras realizações, 90% da área circunferencial total, do sensor 100 é cercado pelo óleo de cozimento. Outras calibrações podem ser contempladas e dentro do escopo da revelação.

[00043] Enquanto as realizações ilustradas nas FIGS. 8, 8A e 9 e aqui discutidas incluem um sensor disposto na posição particular dentro da cuba, deve ser apreciado por aqueles especialistas que o sensor pode estar localizado ou de outro modo disposto em outras localizações na cuba.

[00044] Em algumas realizações, o controlador pode ser programado para fornecer uma mensagem de erro ao usuário (por meio de um quadro de mensagem, mostrador digital, luz de advertência ou semelhante, quando a capacitância medida não está dentro de um valor (ou variação de valores) da capacitância calibrada do óleo de cozimento (temperatura ambiente até quente), água ou ar. Neste caso, é possível que o sensor 100 não esteja operando adequadamente, ou é possível que as superfícies do sensor 100 ou talvez as superfícies das paredes que estão próximas ao sensor 100 (parede lateral 22, tubo de queimador 32 ou semelhante) são cobertas de materiais estranhos, de modo que a capacitância medida difere da capacitância normalmente calibrada. A mensagem de erro pode avisar o usuário para investigar a causa, e tomar medidas para saná-la, p.ex., limpeza mecânica da superfície do sensor 100 ou paredes da cuba 42 para tentar limpar a mensagem de erro.

[00045] Conforme mostrado nas FIGS. 7-9, em algumas realizações, as paredes laterais direitas e esquerdas 22, 24 podem ser configuradas para maximizar a quantidade de óleo que está disposta dentro da cuba 42 acima dos tubos de queimador e minimizar a quantidade de óleo que está dentro da cuba nos lados do tubos de queimador 32. Essa construção melhora a circulação do óleo dentro da cuba e minimiza o aquecimento localizado do óleo por uma vida útil mais longa do óleo. Em algumas realizações, as paredes laterais direitas e esquerdas podem incluir uma região reduzida 22b (parede lateral esquerda 24 tem o mesmo design que a parede direita 22) onde a porção da parede direita 22b que está alinhada com os lados do tubos de queimador 32 estende-se para dentro para minimizar o espaço entre a parede direita e o lado do tubo de queimador 32, enquanto permite ao volume da cuba acima dos tubos de queimador ser mais amplo acima dos tubos de queimador.

[00046] Embora o sensor conforme aqui descrito seja configurado e disposto para monitorar a capacitância entre o sensor e parede da cuba na realização ilustrativa, e assim determinar a capacitância relativa do fluido (ou falta de fluido) na cuba, a partir da qual pode ser determinado que fluido suficiente está presente para fornecer a informação pertinente a um sistema de controle, deve ser apreciado por aqueles especialistas que, ao invés de uma parede da cuba metálica/condutiva, o sensor pode ser usado conforme descrito para determinar a capacitância entre o sensor e outra estrutura, e o sensor capacitivo e sistema de controle de acordo com a revelação podem ser usados em um contexto diferente de uma cuba de fritura. Por exemplo, em um contexto de não fritadeira (ou contexto de reservatório não metálico ou metálico), uma estrutura condutiva pode ser fornecida (ao invés de uma parede da estrutura de contexto) próxima ao sensor, e operar em conformidade com a revelação para monitorar a capacitância do conteúdo do reservatório.

[00047] Enquanto o sistema de intertravamento e sistema de aquecimento são aqui descritos e ilustrados como sistemas discretos, deve ser apreciado que o mecanismo de intertravamento controlando o sistema controlado (p.ex., sistema de aquecimento), como resultado do valor capacitivo, pode ser um sistema integrado com o mecanismo de intertravamento como uma parte integrada do sistema controlado, p.ex., aquecimento/queimador.

[00048] Enquanto diversas realizações são aqui reveladas, deve ser entendido que a invenção não é assim limitada e as modificações podem ser feitas sem desviar da revelação.

O escopo da revelação é definido pelas reivindicações anexadas, e todos os dispositivos que estão dentro do significado das reivindicações, sejam literalmente ou por equivalência, são pretendidos para serem lá adotados.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de fritadeira, caracterizado pelo fato de compreender: - uma cuba para recebimento de um volume de fluido; - um sensor capacitivo disposto dentro da cuba de modo que o sensor está disposto para comunicar-se com o volume de fluido dentro da cuba; - uma ou mais fontes de calor posicionadas para gerar o calor para aquecer o volume de fluido na cuba; - um controlador recebendo um sinal representando um valor capacitivo a partir do sensor capacitivo e controlando a operação de uma ou mais fontes de calor com base no valor capacitivo, sendo que o controlador permite a operação de uma ou mais fontes de calor para gerar o calor para aquecer o volume de fluido na cuba quando o sinal recebido a partir do sensor capacitivo é representativo do líquido sendo disposto dentro da cuba em ou acima de um nível do sensor capacitivo, e sendo que o controlador impede a operação de uma ou mais fontes de calor para impedir a geração do calor para aquecer o volume de fluido na cuba quando o sinal recebido a partir do sensor capacitivo é representativo do líquido não estando disposto dentro da cuba em ou acima de um nível do sensor capacitivo.

2. Fritadeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o sensor capacitivo compreender uma estrutura de radiador em uma primeira extremidade e uma tomada em uma extremidade distal a partir da estrutura de radiador, e um cabo coaxial com um condutor interno eletricamente conectado à estrutura de radiador e a uma porção da tomada.

3. Fritadeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o sensor capacitivo estar posicionado próximo a um canto metálico interno da cuba.

4. Fritadeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o sensor capacitivo ser calibrado para detectar um líquido na cuba.

5. Fritadeira, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de o radiador do sensor capacitivo compreender uma casca oca cilíndrica, com um receptáculo disposto dentro da casca para conectar o cabo coaxial dentro do radiador.

6. Fritadeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma ou mais fontes de calor compreender um tubo de queimador disposto próximo ao sensor capacitivo e sendo que uma superfície superior do sensor capacitivo está alinhada com uma porção superior do tubo de queimador.

7. Fritadeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o radiador ser fixado a um isolador disposto em um tubo vertical que se estende dentro da cuba.

8. Fritadeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o volume de fluido ser o óleo de cozimento e o controlador ser configurado para determinar se o óleo de cozimento está disposto dentro da cuba no nível do sensor capacitivo.

9. Fritadeira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o controlador impedir a operação de uma ou mais fontes de calor com base no sinal recebido a partir do sensor capacitivo quando um nível de fluido dentro da cuba corresponde ao nível de fluido que cobre menos do que cerca de 90% da altura do sensor.

10. Sistema de sensor e controle para determinar a presença de fluido em uma cuba, caracterizado pelo fato de compreender: - um sensor capacitivo disposto dentro da cuba de modo que o sensor está disposto para comunicar-se com um volume de fluido dentro da cuba; - eletrônica do sensor processando um sinal em comunicação eletrônica com o sensor capacitivo; - um controlador recebendo o sinal a partir da eletrônica do sensor representando um valor capacitivo a partir do sensor capacitivo e transmitindo sinais de controle a um intertravamento para controlar a operação de um ou mais dispositivos com base no valor capacitivo, sendo que o controlador permite a operação de um ou mais dispositivos quando o sinal recebido a partir do sensor capacitivo é representativo de fluido estando disposto dentro da cuba em ou acima de um nível do sensor capacitivo, e sendo que o controlador impede a operação de um ou mais dispositivos quando o sinal recebido a partir do sensor capacitivo é representativo do fluido não estando disposto dentro da cuba em ou acima de um nível do sensor capacitivo.

11. Sistema de sensor e controle, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de um ou mais dispositivos ser uma ou mais fontes de calor, e sendo que o controlador permite a operação de uma ou mais fontes de calor para gerar calor para aquecer o volume de fluido na cuba quando o sinal recebido a partir do sensor capacitivo é representativo do fluido estando disposto dentro da cuba em ou acima de um nível do sensor capacitivo, e sendo que o controlador impede a operação de uma ou mais fontes de calor para impedir a geração do calor para aquecer o volume de fluido na cuba quando o sinal recebido a partir do sensor capacitivo é representativo do fluido não estando disposto dentro da cuba em ou acima de um nível do sensor capacitivo.

12. Sistema de sensor e controle, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o controlador ainda compreender uma tabela de consulta em associação com o controlador.

13. Sistema de sensor e controle, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o sensor capacitivo compreender uma estrutura de radiador em uma primeira extremidade e uma tomada em uma extremidade distal a partir da estrutura de radiador, e um cabo coaxial com um condutor interno eletricamente conectado à estrutura de radiador e a uma porção da tomada.

14. Sistema de sensor e controle, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o fluido ser o óleo de cozimento e a cuba ser um a cesta de fritura do óleo de cozimento em uma fritadeira (“frialator”).

15. Método para controlar a operação de uma ou mais fontes de calor para aquecer o fluido em uma cuba, o método caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - posicionar um sensor capacitivo disposto dentro da cuba de modo que o sensor está disposto para comunicar-se com um volume de fluido dentro da cuba; - determinar uma leitura do valor de capacitância pelo sensor capacitivo; - controlar, com base no valor capacitivo a partir do sensor capacitivo, a operação de uma ou mais fontes de calor com base no valor capacitivo, sendo que o controlador permite a operação de uma ou mais fontes de calor para gerar calor para aquecer o fluido na cuba quando o valor capacitivo a partir do sensor capacitivo é representativo do líquido estando disposto dentro da cuba em ou acima de um nível do sensor capacitivo, e impedir a operação de uma ou mais fontes de calor para impedir a geração do calor para aquecer o fluido na cuba quando o valor capacitivo a partir do sensor capacitivo é representativo do líquido não estando disposto dentro da cuba em ou acima de um nível do sensor capacitivo.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de acessar uma tabela de consulta para determinar os parâmetros de operação com base no valor capacitivo.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de comunicar os sinais de operação a partir de um controlador a um intertravamento para efetuar a operação de uma ou mais fontes de calor.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a etapa de determinar uma leitura de valor de capacitância pelo sensor capacitivo incluir determinar se o valor capacitivo está dentro de uma janela de operação segura definida por uma variação mínima e máxima de capacitância.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a etapa de controlar a operação de uma ou mais fontes de calor incluir controlar pelo menos um dos queimadores de combustível ou elementos de aquecimento elétrico.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa de produzir os sinais de comunicação eletrônica a um mecanismo de comutação para ativar ou desativar a operação de uma ou mais fontes de calor.