CN104137648B - 在感应加热炊具上操作的无线厨房用具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适于无线地操作在感应加热炊具（K）上的厨房用具（1），其包括可编程微控制器（2），使微控制器（2）控制通信装置、用户接口和传感器的一个或多于一个的电子电路（3）、从而提供与厨房用具（1）操作在其上的感应加热炊具（K）通信，向微控制器（2）和电子电路（3）供应低水平DC电压的功率控制电路系统（4），将AC电压转换为DC电压的整流器（5），以及在整流器（5）出口处过滤DC电压的缓冲器电容器（6）。

Description

在感应加热炊具上操作的无线厨房用具
技术领域
本发明涉及一种在感应加热炊具上操作的无线厨房用具。
背景技术
通过无线功率传输原理而在感应加热炊具上使用厨房用具是已知的。无线厨房用具是例如壶和平底锅的无源加热装置，例如水壶、咖啡机、烤箱的有源加热装置，或者用电动马达操作的例如混合器、搅拌机的机电装置。在一些实施例中，用户接口、传感器和例如RFID的通信装置布置在无线厨房用具上，所述通信装置提供与感应加热炊具的通信并且向这些用具添加“智能”特征。需要低水平电功率以用于向在无线厨房用具上的电子电路和控制这些电路的微处理器供能。借由接收器线圈而从感应加热炊具中的感应线圈供应该电功率。必需向微控制器和其他电子电路供给不中断且恒定的电压。如果供给这些部件的功率源的电压水平低于或者高于所需电压，微控制器和其他电子电路的操作中断并且无线厨房用具不能以期望方式操作在感应加热炊具上。铁磁体容器放置在感应加热炊具上以用于正常加热操作，并且用户可以借由例如在1至9之间的不同功率水平下比例改变旋钮而加热。当前的用于铁磁体容器的功率比例设定也用于无线厨房用具。如果无线厨房用具例如是水壶，可以做出对电阻加热器的功率调整，并且在具有电动马达的例如混合器的用具中调整电动马达的速度。当由用户改变感应加热炊具的功率比例设定时，供应至功率源电路系统的电压也改变，并且不能获得期望的连续且恒定的电压。此外，感应加热炊具连接至其的主电源电压的波动不利地影响了功率控制电路系统。在现有技术领域中，使用例如电池的功率存储元件以便于保持由功率控制电路系统供应的电压恒定，然而造成了不便，例如需要用于用完、改变或者对电池充电的分立结构。超级电容器也可以用于替代电池，然而成本非常高。
国际专利申请No.WO9941950涉及一种用于感应加热炉灶的烹饪器皿。
国际专利申请No.WO2010080738涉及一种采用感应功率源无线地操作的智能厨具。
美国专利No.US7355150涉及一种采用非接触式功率源供能的烹饪用具。
发明内容
本发明的目的在于实现一种厨房用具，其无线地操作在感应加热炊具上，并且防止了其电子电路受到电压改变的影响。
为了获得本发明的目的而实现的、在第一权利要求及其相应权利要求中说明的厨房用具是无线地操作在感应加热炊具上的用具，例如烹饪容器、水壶、咖啡机或混合器。用户接口、传感器以及提供与感应加热炊具通信的通信构件布置在厨房用具中。由微控制器控制操作了这些构件的电子电路、开关等。微控制器和其他电子电路由具有低水平DC电压的功率控制电路系统供能。厨房用具包括多于一个的接收器线圈，其部分地收集由感应加热炊具中感应线圈产生的功率并且向功率控制电路系统提供该功率的传输，以及包括使一个或多于一个的接收器线圈激活或者停用的切换装置。
在厨房用具上，接收器线圈定位为一个在另一个内或者一个在另一个之上，并且相互串联或并联。
在本发明的实施例中，借由布置在整流器和缓冲器电容器之间的尖峰电压追踪器而检测电压改变。微控制器取决于尖峰电压追踪器的反馈而致动切换装置，并且使一个或多于一个的接收器线圈激活或者停用。
在本发明的另一实施例中，厨房用具包括布置在接收器线圈和整流器之间的变压器，以及布置在变压器之后的谐振电路。
在本发明的另一实施例中，微控制器在感应加热炊具操作在低功率设定下的情形中使在厨房用具中汲取高功率的例如LED、显示器、背光的部件停用。
在本发明的厨房用具中，微控制器和其他电子电路被供应恒定且不中断的DC电压。在从外部施加至功率控制电路系统的电压改变的条件下，防止了在微控制器和电子电路中错误的发生，并且保护了它们免受可变电压条件影响。为了保持由功率控制电路系统提供的电压水平恒定，无需例如电池、超级电容器的元件。
附图说明
为了获得本发明的目的所实现的厨房用具示出在附图中，其中：
图1 是操作在感应加热炊具上的无线厨房用具的示意图。
图2 是在本发明实施例中的操作在感应加热炊具上的无线厨房用具的示意图。
图3 是在本发明另一实施例中的操作在感应加热炊具上的无线厨房用具的示意图。
附图中所示元件标注如下：
1. 厨房用具
2. 微控制器
3. 电子电路
4. 功率控制电路系统
5. 整流器
6. 缓冲器电容器
7. 接收器线圈
8. 108,208 切换装置
9. 尖峰电压追踪器
10. 变压器
11. 谐振电路
12. 高功率接收器线圈。
具体实施方式
厨房用具（1）适于采用由感应线圈（B）产生的功率而无线地操作在感应加热炊具（K）上。位于感应加热炊具（K）中的感应线圈（B）由现有技术领域中的将AC主电源电压转换为DC电压的功率源单元（U）操作。
厨房用具（1）包括可编程微控制器（2）；的一个或多于一个的电子电路（3），其使微控制器（2）控制例如RFID的通信和/或装置（E）、用户接口和传感器，从而提供与在其上操作厨房用具（1）的感应加热炊具（K）的通信；向微控制器（2）和电子电路（3）供应采用低水平DC电压的功率控制电路系统（4）；布置在功率控制电路系统（4）中、将AC电压转换为DC电压的整流器（5）；以及在整流器（5）出口对DC电压滤波的缓冲器电容器（6）。
本发明的厨房用具（1）包括多于一个接收器线圈（7，107），其部分地收集由感应线圈（B）产生的功率并且传输该功率至功率控制电路系统（4）；以及由微控制器（2）控制的切换装置（8），该切换装置在由感应线圈（B）输送的电压改变的情形中通过激活或者停用一个或多于一个的接收器线圈（7，107）而调节在接收器线圈（7，107）的出口处的电压，并且使功率控制电路系统（4）给微控制器（2）和电子电路（3）供应恒定且不中断的电压。
在本发明的厨房用具（1）中，当在感应加热炊具（K）上的功率比例设定改变时，从感应线圈（B）向接收器线圈（7，107）传输的电压水平改变。特别地，如果选择了低功率比例，感应线圈（B）的占空比减小，并且功率间断地传输至接收器线圈（7，107），传输的电压水平落为低于可以操作微控制器（2）和电子电路（3）的水平。如果在感应加热炊具（K）上选择高功率缩放，感应线圈（B）的占空比增大，并且功率不间断地从接收器线圈（7，107）输送；然而，在该情形下，传输的电压上升至可以损坏微控制器（2）和电子电路（3）的水平。通过在从感应线圈（B）传输的电压改变的情形中借由微控制器（2）致动的切换装置（8）而激活或者停用一个或多于一个的接收器线圈（7，107），如果电压水平低，则其被增大，如果电压水平高，则其被减小，由此使功率控制电路系统（4）向微控制器（2）和电子电路（3）供应恒定的、不中断的无波纹的DC电压（例如5V）。通过在任何时刻在可变电压条件下重置而防止微控制器（2）擦除与厨房用具（1）中实施的程序相关的数据，并且使电子电路（3）良好的操作，避免受到波动电压影响以及防止故障。
在本发明的实施例中，接收器线圈（7，107）分立地位于厨房用具（1）上，例如在厨房用具（1）的基座处，以便于在感应线圈（B）所产生的磁场内（图2）。
在本发明另一实施例中，接收器线圈（7，107）串联连接并且具有共同端部（C）（图1）。
在本发明另一实施例中，接收器线圈（7，107）在厨房用具（1）上定位成一个位于另一个内以便于在由感应线圈（B）产生的磁场内（图3）。
在本发明另一实施例中，接收器线圈（7，107）在厨房用具（1）上定位成一个位于另一个之上以便于在由感应线圈（B）产生的磁场内。
在本发明另一实施例中，接收器线圈（7，107）并联连接。
在本发明另一实施例中，接收器线圈（7，107）具有不同数目的绕组。
在本发明实施例中，厨房用具（1）包括布置在整流器（5）和缓冲器电容器（6）之间、并且追踪在整流器（5）的出口处的电压峰值并且反馈至微控制器（2）的尖峰电压追踪器（9）。
在功率比例设定改变、操作感应线圈（B）的AC主电源电压波动以及在电子电路（3）的可变功率需求的情形中，微控制器（2）取决于尖峰电压追踪器（9）的反馈而通过致动切换装置（8）而相对于期望减小/增大的电压水平而提供对一个或多于一个的接收器线圈（7，107）的激活或停用。
如果由尖峰电压追踪器（9）检测并且反馈回的电压水平高于微控制器（2）和电子电路（3）保持活动的电压电水平，微控制器（2）减小借由切换装置（8）激活的接收器线圈（7，107）的数目，并且使电压减小。
如果由尖峰电压追踪器（9）检测到并且反馈回的电压水平低于微控制器（2）和电子电路（3）保持活动的电压水平，微控制器（2）增大借由切换装置（8）激活的接收器线圈（7，107）的数目并且使电压增大。
在本发明另一实施例中，厨房用具（1）包括布置在接收器线圈（7，107）与整流器（5）之间、具有初级绕组（P）和多于一个的次级绕组（S1，S2）的变压器（10），所述变压器（10）具有通过切换激活或者停用次级绕组（S1，S2）的切换装置（108）；以及布置在变压器（10）之后的谐振电路（11），所述谐振电路（11）具有与变压器（10）的次级绕组（S1，S2）谐振的多于一个的谐振电容器（C1，C2）、以及激活或者停用谐振电容器（C1，C2）的一个或多于一个的切换装置（208）（图3）。
在该实施例中，采用三个一组的多个接收器线圈（7，107）－变压器（10）－谐振电路（11），提供了电压优化并且使功率控制电路系统（4）向微控制器（2）和电子电路（3）供应恒定的、不中断的且无波纹的电压。
如果从感应线圈（B）输送的电压是高的，首先减小了借由切换装置（8）激活的接收器线圈（7，107）的数目，随后减小在变压器（10）上借由第二切换装置（108）激活的次级绕组（S1，S2）的数目，并且最后减小谐振电路（11）上借由第三切换装置（208）激活的谐振电容器（C1，C2）的数目，由此减小电压。如果从感应线圈（B）输送的电压是低的，则以相反方式执行上述过程，首先增大激活的接收器线圈（7，107）的数目，随后增大在变压器（10）上激活的次级绕组（S1，S2）的数目，以及最后增大在谐振电路（11）上激活的谐振电容器（C1，C2）的数目。
当由用户在低功率设定下操作感应加热炊具（K）时，延长感应线圈（B）特别地以导通/关断方式操作处于“关断”的持续时间，并且在该情形下变得难以对微控制器（2）供应不中断的电压。在感应加热炊具（K）操作在低功率设定下的情形中、以及在存储在缓冲器电容器（6）中的功率不足以向微控制器（2）供应恒定电压水平的情形下，布置在厨房用具（1）上并且汲取高功率的例如LED、显示器、背光的部件由微控制器（2）停用，从而减小缓冲器电容器（6）的负载，并且使微控制器（2）被供应不中断的电压。
在本发明的实施例中，厨房用具（1）是采用由感应线圈（B）产生的感应能加热的铁磁体烹饪容器。
在本发明另一实施例中，厨房用具（1）是具有电阻加热器的例如水壶或烤箱的有源加热用具。
在本发明另一实施例中，厨房用具（1）是由电动马达操作的例如混合器、搅拌机、食品处理器等的机电用具。
在本发明的实施例中，厨房用具（1）是自动咖啡机，并且由红外传感器提供烹饪控制，功率控制电路系统（4）借由多个接收器线圈（7，107）而向电子电路（3）和控制红外传感器的微控制器（2）供应不中断的且恒定的电压。
在本发明的另一实施例中，厨房用具（1）包括一个或多于一个的高功率接收器线圈（12），从感应线圈（B）输送功率以用于操作汲取高电流的构件（M），例如加热器或马达（图1，图2）。
在本发明的厨房用具（1）中，从接收器线圈（7，107）传输的电压由多个接收器线圈（7，107）调节，从而使微控制器（2）和电子电路（3）被供应恒定且不中断的电压。在用户改变感应加热炊具（K）的设定的情形中以及在可变主电源AC电压条件下，防止了在微控制器（2）和电子电路（3）中发生错误，并且保护微控制器（2）和电子电路（3）免受可变电压条件影响。为了保持由功率控制电路系统（4）供应的电压水平恒定，无需例如电池或超级电容器的高成本和难以使用的部件。
应该理解的是本发明不限于如上公开的实施例，并且本领域技术人员可以容易地引入不同实施例。这些应该视作落入由本发明权利要求所公开的保护范围内。

Claims (15)

1.一种厨房用具（1），适于采用由感应线圈（B）产生的功率而无线地操作在感应加热炊具（K）上，其包括微控制器（2），使通信和/或控制装置（E）由所述微控制器（2）控制的一个或多于一个的电子电路（3），给所述微控制器（2）和所述电子电路（3）供应低水平DC电压的功率控制电路系统（4），布置在所述功率控制电路系统（4）中并且将AC电压转换为DC电压的整流器（5），以及在整流器（5）出口对所述DC电压滤波的缓冲器电容器（6），其特征在于，多于一个的接收器线圈（7，107）部分地收集由所述感应线圈（B）产生的功率并且传输由所述感应线圈（B）产生的功率至所述功率控制电路系统（4），以及由所述微控制器（2）控制的切换装置（8），所述切换装置（8）使所述功率控制电路系统（4）通过激活或者停用一个或多于一个的接收器线圈（7，107）而给所述微控制器（2）和所述电子电路（3）供应恒定且不中断的电压。
2.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述接收器线圈（7，107）是分立地定位。
3.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述接收器线圈（7，107）定位成一个在另一个之内。
4.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述接收器线圈（7，107）定位成一个位于另一个之上。
5.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述接收器线圈（7，107）串联连接。
6.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述接收器线圈（7，107）并联连接。
7.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述接收器线圈（7，107）具有不同数目绕组。
8.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，尖峰电压追踪器（9）布置在所述整流器（5）和所述缓冲器电容器（6）之间，追踪在所述整流器（5）的出口处的电压的峰值并且反馈回至所述微控制器（2）。
9.根据权利要求8所述的厨房用具（1），其特征在于，所述微控制器（2）取决于从所述尖峰电压追踪器（9）接收的反馈而通过致动所述切换装置（8）提供对一个或多于一个的接收器线圈（7，107）的激活或停用。
10.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，变压器（10）和谐振电路（11）布置在所述接收器线圈（7，107）和所述整流器（5）之间。
11.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述厨房用具（1）是铁磁体炊事容器，其由所述感应线圈（B）产生的感应能加热。
12.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述厨房用具（1）是具有电阻加热器的有源加热用具。
13.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述厨房用具（1）是由电动马达操作的机电用具。
14.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，所述厨房用具（1）是咖啡机，其中，由红外传感器提供烹饪控制。
15.根据权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于，一个或多个高功率接收器线圈（12）从所述感应线圈（B）传输功率以用于操作所述厨房用具（1）中的汲取高电流的构件（M）。
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