CN100457008C - 用于被置于待机并用于可响应的食品制备家用电器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包括一个控制/操纵设备的食品制备家用电器,该控制/操纵设备包括:用于估计施加在电机上的负载或阻力矩(C1,C2,C3)的装置、用于当所述负载降至一个预定的第一阈值(SB)以下时使该家用电器的运行自动从第一方式切换到第二方式的装置,并且,当该负载从一个高于第一阈值(SB)的值向一个低于第一阈值(SB)的值变化时,该家用电器的运行速度下降。-根据本发明,该家用电器的控制/操纵设备包括一些用于当所述负载再次升高至一个预定的第二阈值(SH)以上时使该家用电器的运行自动从第二方式切换至第一方式的装置,并且,当该负载从一个低于第二阈值(SH)的值向一个高于第二阈值(SH)的值变化时,该家用电器的运行速度上升。
Description
技术领域
本发明涉及家用电器领域,特别涉及用于制备食品的家用电器。其中尤其包括各种单功能或多功能的厨房自动装置,例如搅拌器(也被称作blender)、打浆机、绞肉机、柑橘榨汁器、榨汁机以及其它电动刀具。
本发明尤其涉及这种电器所配备的电机的控制和操纵设备。更具体地说,本发明的目的在于根据该电机的负载管理该电机的速度。
背景技术
通常,各种厨房自动装置都装备有一个或多个电机,这些电机可以是各种类型的,例如直流或“无刷”的通用电动机。这些电机经常以能变速旋转的方式被供电,用来驱动一个取决于电器类型的旋转工具。
在运行当中,电机被供电,以便提供一个足够的转矩来实施必要的操作。当施加在电机上的阻力矩减小(例如由于要捣碎或切碎的食物已经被处理好了)时,该电机的速度就根据该电机的特征曲线上升。这种空载速度的上升对于象通用电动机这样的某些类型的电机尤为显著。
这种速度的上升必然表现在不必要的能量消耗上和产生噪声上。在电器配备有调速设备的情况下,用户便可以修改给电机所设定的设定值。可以想见:消除这种用户的干预、自动保证这种调节正是所希望的。
已经有一些解决方案被提出来,以便考虑施加到电机上的阻力矩变化的现象。
因此,在文档US 4 691 870中,所描述的电器包括一个控制设备,该控制设备在施加到电机上的负载或阻力矩轻微波动时自动保证该电机速度的稳定。尽管转矩变化,补偿系统仍然容许将电机转速保持在固定的设定值等级。然而,甚至当负载消失后,该系统仍然保持一个很高的速度水平,从而产生已经提到过的能耗和噪声弊端。该文档披露了一种传统的调节方法,根据该方法,当负载减小或增大时,电器的运转速度趋向于保持恒定。该电器的运转速度既不持续减小又不持续增大。
文档EP 0 480 309描述了另一种解决方案,该方案被提出来限制厨房自动装置类型的家电中所产生的噪声。这种设备包括一些容许将电机的速度限制在一个最大使用速度。然而,该速度并不根据施加在电机上的负载而调整,因此在低负载下仍然有很高的噪声。
此外,文档JP 11-225891描述了一种搅拌器,一旦食物达到一个捣碎程度,这种搅拌器就自动停止搅拌。因此,这种设备包括一些检测搅拌碗中食物状态的装置,当认为混合度足够时就停止电器的电机。可以通过各种方式,尤其是通过分析穿过碗中所盛食物的光信号,或通过测量电机的供电电流来估计混合度。这类设备的不便之处在于它只适用于点动,因为每次操作之后电机就停止。因此用户必须通过操作该电器重新使它运转。
于是可以想见:这类设备不适用于下类任务:多次并且不连续地往电器中放入食物,例如在切碎蔬菜或奶酪时。
本发明寻求解决的一个问题是过多的电能消耗,以及当电器在准“空载”,即小负载或无负载运转时不合时宜地产生噪声的问题。
本发明的另一个目的是容许将不连续的操作连贯起来,而不需要用户的干预。
发明内容
本发明涉及一种食品制备家用电器。正如已经知道的那样,该电器包括一个适于驱动一个变速旋转工具的电机,和一个控制/操纵设备,该控制/操纵设备包括使电机按照至少一个第一运行方式和一个第二运行方式运行的装置。
该电器还包括一些用来估计负载或施加在电机上的阻力矩的装置,以及这样一些装置:当所述负载降至低于一个预定的第一阈值时,该装置使得该电器的运行自动从第一运行方式切换至第二运行方式,并且其中,当该负载从一个高于该第一阈值的值向一个低于该第一阈值的值变化时,电器的运转速度持续下降。
根据本发明,该电器的特征在于:当负载从高于第一阈值的值变化到低于第一阈值的值时,该家用电器的运行速度持续下降至一个非零的值,并且控制/操纵设备还包括用于当所述负载再次升高至预定的第二阈值以上时使该家用电器的运行自动从第二运行方式切换至第一运行方式的装置,并且当负载从低于第二阈值的值向高于第二阈值的值变化时,该家用电器的运行速度持续上升。
换句话说,本发明旨在保持对施加在电机上的负载的监测。这不仅容许在不再需要输出高转矩时自动降低电机速度,而且还容许一旦重新检测到出现待处理食物就再次提升速度。
换句话说,该系统能够通过在工具空转时自动降低速度而自动处于“待机”(第二运行方式),同时又仍然准备在必要时提供更高的速度(第一运行方式)。这种管理完全是自动实现的,无需用户采取任何行动。
这样就优化了电机的速度,从而优化了其电能消耗。同样,也避免了在电机空转阶段不合时宜地产生噪声。
由于当负载下降至预定的第一阈值以下时电机的速度下降至一个非零值,于是对工具上的负载增加至预定的第二阈值以上的检测就更方便了;此外,这种安排还容许向用户表明该电器处于待机状态,并未停止。
有利的是,当负载从一个高于第一阈值的值变化到一个低于第一阈值的值时,电器的运行速度下降至少5%;当负载从一个低于第二阈值的值变化到一个高于第二阈值的值时,电器的运行速度上升至少5%。
第一运行方式可以由一个第一参考速度来定义,第二运行方式可以由一个第二参考速度来定义。
当电器包括一个与调节设备关联的速度传感器时,给电机设定的速度可以由一个速度设定值来定义。用于升高或降低速度的装置包含对该电机的速度设定值的修改。
当电机不被调速时,给电机设定的速度也可以依赖于电机的转矩/速度曲线。在这后一种情况下,速度依赖于电机的负载。特别地,对于通用电动机,电机的供电电压容许定义该电机的转矩/速度曲线的特征。用于升高或降低速度的装置包含用于修改该电机的供电电压的装置。
在实践中,促使速度降低的阻力矩的阈值可以等于(除了一个延迟以外)一个从该值电机的额定速度自动恢复的阈值。不过,这两个阈值也可以不同。
有利的是,在实践中,用于自动降低和/或升高电机速度的负载预定阈值也可以不同,并依赖于初始速度的值。换句话说,根据额定速度是否高,造成置于待机的阻力矩的阈值可以不同。
这一特征容许适应不同类型的运行,例如用于由同一电器处理不同类型的食物。
同样,可能也会有意义的是:减速后的速度值是测得的负载值的函数。
换句话说,测得的或估算得的阻力矩越低,电机的速度将降得越多。
有利的是,在实践中,电器可以被制成在负载保持低于置于待机的预定阈值并经过一个预定的时间长度的情况下进一步地降低速度。换句话说,当待机状态长时间持续,意味着对食物的操作已经完成时,可以进一步再降低速度,甚至停止运转。
在实践中,用于检测电机的负载的装置可以多种多样。因此,可以用一个用于此种用途的力传感器来测量转矩,或者用电机特有的电气参数测量值,例如用电机消耗的电流或其端电压来测量转矩。还可以通过测量设定速度与测得的速度之间的差值,或通过测量噪声来检测负载的变化。
负载的变动还是一种获知工具在工作的途径。可以在估算转矩时考虑负载的变动。因此,如果负载变动,就增加估算得的转矩。等效地,通过增加转矩的阈值可以考虑负载的变动。
当负载降至低于预定的第一阈值时,电机的速度降至一个非零的值。这种安排容许便于检测工具上的负载上升至预定的第二阈值。这种安排还容许向用户表明该电器处于待机状态。作为另一选择,如果当电器处于待机状态时电机不再运转,可以考虑一个设备指示器,尤其是一个发光的设备指示器。
有利的是,当负载降至预定的第一阈值以下时,电机的速度降低至少15%。参考速度是在没有根据本发明的设备的情况下,电机对应于所述负载的运转速度,而不是存在负载时一个高于预定的第一阈值的电机速度。这种安排容许实现电器的噪声的显著降低。
有利的是,当负载降至预定的第一阈值以下时,电机的速度降低至少30%。这种安排容许实现电器噪声的更大幅度的降低。
本发明在通用电动机的情况下尤其有利,因为它容许在所施加的负载大幅度下降而且电机没有速度控制的情况下,避免速度的过分升高。
附图说明
本发明的实施方式以及从中产生的优点将从随后的对实施方式及其变型的描述中显现出来。该描述用于说明附图。这些附图是:
图1是一个厨房自动装置实例的简要透视图。
图2是一个示意图,说明图1的电器的控制/操纵设备。
图3是一组时序图,说明了对于一个包括如图2中所绘控制/操纵设备的电器,其速度设定值根据施加在电机上的负载的变化。
图4是一个示意图,说明了图1的电器的操纵设备的一个变型。
图5是一组时序图,说明了对于一个包括如图4中所绘控制/操纵设备的电器,其速度设定值根据施加在电机上的负载的变化。
具体实施方式
正如已经提及的那样,本发明应用于用来处理食物的家用电器,其中包括厨房自动装置(1),如图1所示。通常这种自动装置(1)包括一个底座(2),该底座(2)包括一个电机(3),该电机(3)由电网电压(4)或自带电源供电。其控制由一个电气或机电控制/操纵设备(5)实现。
根据所示的形式,自动装置(1)装备有一个速度选择器(6),该速度选择器容许改变电机(3)的设定速度。然而,本发明还涵盖了用户不能选择速度的电器。
电机(3)驱动工具(10)旋转,在所画的形式,该工具是一个承有待处理奶酪( àfromage)的圆盘,该圆盘放在一个碗(11)的上部。电机(3)与工具(10)之间的机械传动可以通过各种方式实现而不会对本发明的原理产生影响。
根据本发明的特征,控制/操纵设备(5)容许保证电机(3)的设定速度根据施加在该电机上的阻力矩的估算值或测量值而变化。
根据图2中所示的形式,通过用一个霍尔效应或其它的旁路(Shunt)类型传感器(15)测量电机(3)中流经的电流,可以估算阻力矩。然而,正如已经提及的那样,还可以用不同的方法来估计阻力矩,例如通过测量电机(3)的端电压或直接用一个力传感器。
电机(3)由一个功率电路(16)供电,该功率电路(16)例如可以是对三端双向可控硅或可控硅或二极管的基极的相限幅(découpage dephase)控制,或是通常与二极管的传统方式相关的、对IGBT或其它功率晶体管或可控硅的基极的、集成了静态断路器的斩波器型控制。
通过往这些静态断路器发送控制命令(17)来控制电机的速度,这些命令在控制/操纵设备(5)的电子线路板(7)(如图2所示)中形成。可以用各种方式、尤其是通过PID控制器来实现根据施加的速度设定值调节速度。
电机的速度传感器(18)可以由一个光学叉构成,该光学叉对安装在电机(3)的轴上的一个齿轮的齿的通过作出反应,当然,可以采用任何其它类型的速度传感器而并不超出本发明的范围。在某些情况下,自动装置可能并不包括速度传感器,从而无法直接测得速度,而只能估算。自动装置还可能没有速度控制,因而施加的速度依赖于电机的转矩/速度曲线的特征并依赖于所施加的负载。
根据本发明,速度可以根据估算得的负载而采用不同的值。因此,根据图2中所绘的形式,在电机(3)中流经的电流(19)的信息(表示施加到电机上的阻力矩)由分析所述负载的级(20)处理,以便发送一个信号(21),该信号(21)控制施加的设定值在两个值之间切换。
根据所绘的形式,速度的额定设定值由一个用户可操作的速度选择器(6)定制。速度的其它设定值(23)可以要么在电子线路中由程序预设,要么可能根据速度的额定设定值动态调节或适应。
根据所绘的形式,通过根据负载(19)变化的方向将估算得的负载与高低两个阈值(SB,SH)进行比较,实现与两个运行方式相对应的两个速度设定值之间的切换。
正如图3中所画的那样,在用户启动电器,并通过速度选择器(6)调整额定转速之后,控制/操纵设备(5)检测到施加在电机上的阻力矩(C1)很小,低于高阈值(SH)。于是,给电机设定的速度设定值为低值(Vo)。该电器处于“待机”方式,也就是根据第二运行方式。
一旦用户将奶酪片类型的食物放到负载接触点(t1),施加在电机上的阻力矩(C2)增加,控制/操纵设备(5)使额定值的速度设定值(VN)切换,即根据第一运行方式。电机所提供的转矩(C2)增加,以便产生切割奶酪片的机械力。
当全部奶酪片被切碎后,施加在电机上的阻力矩(C3)减小,直至降到一个低值(SB)以下。这个时候,有时经过一个延迟之后,控制/操纵设备(5)触发速度设定值向低值(Vo)变化,该低值(Vo)对应着待机方式,即根据第二运行方式。
然后,当一个新奶酪片被引入该电器时,速度可以上升。
如图3所示,如果电器处于待机方式经过足够长的时间(T),速度控制器(26)可以触发一个额外的减速,甚至停机。
用户也可以强制退出待机方式而不必使阻力矩上升,而是通过在电器的各种选择器上操作可操作的控制来实现。
本发明还涵盖了电机的更经济的供电线路,其中一个二极管(33)与一个如通用电动机这样的电机(3)串联,如图4所示。在这种情况下,该二极管(33)可以被一个适当控制的继电器(35)触点(34)短路。
当二极管(34)被短路(即旁路)时,全部电压被加载在电机(3)上,于是该电机(3)在给定的负载下以最大速度旋转。
当继电器(35)的触点(34)断开时,二极管(33)与电机(3)串联,于是其两端的电压降减小了加载在电机上的电压。于是该电机在所述给定负载下以更低的速度的旋转。
对继电器(35)的控制由电子线路板(32)的一级(36)来实现,该电子线路板(32)综合来自于速度选择器(6)(如果存在的话)的信息,以及由控制/操纵设备(5)的级(20)形成的、阻力矩相对于预定阈值的比较信号(21)。
因此,当施加在工具上的负载由于食品处理完成而减小时,可以避免无速度传感器引导的电机过分提速。
如图5所示,用户启动了电器之后,控制/操纵设备检测到加载在电机上的阻力矩(C1)很小,低于高阈值(SH)。于是,电机由降低了的电压供电。电器处于“待机”方式,根据第二运行方式。
一旦用户将要把奶酪片类型的食物放在负载接触点(t1)上,加载在电机上的阻力矩增加。由于电机没有速度控制,所以电机的速度开始下降。当阻力矩达到高阈值(SH)时,控制/操纵设备(5)触发电机供电切换。二极管(33)被旁路,电机(3)被全电压供电。电机的速度上升,然后在由于切割奶酪片的机械力而产生的负载增加的作用下,电机的速度下降。
当全部的奶酪片被切碎之后,加载在电机上的阻力矩(C3)减小,直至降到一个低值(SB)以下。在这个时候,有时经过一个延迟以后,控制/操纵设备(5)触发电机的供电向第一运行方式切换。二极管(33)与电机(3)串联。电机被一个降低了的电压供电。该电器再次处于“待机”方式。
当一个新的奶酪片被引入该电器时,该电机可以重新用全电压供电。
如图5所示,根据本发明的设备空载时达到的速度Vm可以高于有负载时达到的额定速度Vi。然而,根据本发明的设备空载时达到的速度Vm低于无根据本发明的设备时空载时达到的速度Vn。速度Vm与速度Vn之间的差异容许降低电器空载旋转时产生的噪声。
在实践中,速度15%左右的降低就容许降低大约3分贝的声波发射。因此,按量化的方式,电机空载转速可以从每分钟10500转(tr/min)下降至8800tr/min,于是噪声降低50%。15%的额外减速,因而也就是为最大转速的70%的空载转速,容许进一步降低声波发射的音量。
因此,制备食物的家用电器(1)包括一个能驱动一个可变速旋转工具(10)的电机(3),一个包括使电机按照至少一个第一运行方式和一个第二运行方式运行的装置的控制/操纵设备(5)。
该电器还包括一些估算负载或加载在电机之上的阻力矩(C1,C2,C3)的装置,以及一些当所述负载降低到一个预定的第一阈值(SB)之下时使该电器自动从第一运行方式切换至第二运行方式的装置。
根据本发明,该电器的特征在于:控制/操纵设备(5)还包括一些当所述负载再升高到一个预定的第二阈值(SH)之上时使该电器自动从第二运行方式切换至第一运行方式的装置。
因此,当该电器从被称作“工作”的第一运行方式转换到被称作“待机”的第二运行方式时,运行速度持续下降;而当该电器从第二运行方式转换到第一运行方式时,该电器的运行速度持续上升。
与运行速度相关的表达“持续下降”的意思是:如果负载稳定在第一阈值(SB)以下,相对于一个高于第一阈值(SB)的负载而言,速度的减小持续存在。
与运行速度相关的表达“持续上升”的意思是:如果负载稳定在第二阈值(SH)以上,相对于一个低于第二阈值(SH)的负载而言,速度的增加持续存在。
然而,这种减小和增加可以只是局部地介入。换句话说,第二方式的空载运行速度可以高于对于一个负载高于第一方式的阈值(SB)的运行速度。
最佳的是,当负载从一个高于第一阈值(SB)的值变化至一个低于第一阈值(SB)的值的时候,电器的运行速度降低至少5%;而当负载从一个低于第二阈值(SH)的值变化至一个高于第二阈值(SH)的值的时候,电器的运行速度升高至少5%。
当然,可以通过综合上文中所提到的各种参数,电机的电气、机械、或声音参数的测量值,以及有时候它们随时间的变化来估算加载在电机上的阻力矩。
从上文中得出:根据本发明的电器具有多种优点,尤其是降低在不必输出较大功率情况下电器所产生的噪声。
同样,在微弱机械消耗情况下,电器的电能消耗也降低了。大家将注意到:这些优点都是自动获得的,不需要用户的专门操作。
此外,这些运行方式的管理不要求安装昂贵的电气或电子元件,尤其是在由微控制器实施速度调节的情况下。
Claims (12)
1、一种制备食品的家用电器(1),包括适于驱动变速旋转工具(10)的电机(3)和控制/操纵设备(5),该控制/操纵设备(5)包括:使该电机按照至少第一运行方式和第二运行方式运行的装置、用于估计施加在电机上的负载或阻力矩(C1,C2,C3)的装置、用于当所述负载降至预定的第一阈值(SB)以下时使该家用电器的运行自动从第一运行方式转换到第二运行方式的装置,并且,当负载从高于第一阈值(SB)的值向低于第一阈值(SB)的值变化时,该家用电器的运行速度持续下降,
所述家用电器的特征在于:当负载从高于第一阈值(SB)的值变化到低于第一阈值(SB)的值时,该家用电器的运行速度持续下降至一个非零的值,并且控制/操纵设备(5)还包括用于当所述负载再次升高至预定的第二阈值(SH)以上时使该家用电器的运行自动从第二运行方式切换至第一运行方式的装置,并且当负载从低于第二阈值(SH)的值向高于第二阈值(SH)的值变化时,该家用电器的运行速度持续上升。
2、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:当负载从高于第一阈值(SB)的值变化到低于第一阈值(SB)的值时,该家用电器的运行速度下降至少5%。
3、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:当负载从低于第二阈值(SH)的值变化到高于第二阈值(SH)的值时,该家用电器的运行速度上升至少5%。
4、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:所述第一阈值(SB)和/或所述第二阈值(SH)取决于初始速度值。
5、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:所述第一阈值(SB)和所述第二阈值(SH)相同。
6、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:它包括用于当负载(C3)在第一阈值(SB)以下保持一个预定的时间长度时进一步地减速的装置。
7、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:减速后的速度设定值是测得的负载数值的函数。
8、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:用于估计施加在电机上的负载的装置包括用于测量电机消耗的电流或电机(3)端电压的装置(15)。
9、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:用于估计施加在电机上的负载的装置包括测量该家用电器产生的噪声的装置。
10、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:当负载降至低于所述预定的第一阈值(SB)时,电机的速度降低至少15%。
11、根据权利要求1的家用电器,其特征在于:当负载降至低于所述预定的第一阈值(SB)时,电机的速度至少降低30%。
12、根据权利要求1至11之一的家用电器,其特征在于:电机(3)是通用电动机。
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