EP0354151B1

EP0354151B1 - Plaque de cuisson à induction comportant un dispositif de visualisation de la puissance effectivement transmise à l'ustensile

Info

Publication number: EP0354151B1
Application number: EP19890440079
Authority: EP
Inventors: Jean-Michel Loger; Paul Muller
Original assignee: Compagnie Europeenne pour lEquipement Menager SA
Current assignee: Compagnie Europeenne pour lEquipement Menager SA
Priority date: 1988-07-25
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1995-01-04
Anticipated expiration: 2009-07-24
Also published as: FR2634615B1; DE68920376D1; ES2066011T3; FR2634615A1; EP0354151A1; DE68920376T2

Description

La présente invention concerne un dispositif de visualisation de puissance pour plaque de cuisson à induction.
L'application du chauffage par induction à la cuisson des aliments contenus dans un ustensile de cuisine, du genre casserole, est connu.
En général, un appareil de cuisson par induction est construit selon le schéma de principe de la figure 1 et comporte principalement, dans un caisson (a), une plaque support (b) en forme de plaque non métallique, de préférence en matériau vitro-céramique, une bobine inductrice (c) de chauffage montée au voisinage immédiat de la plaque support (b) et créant un champ magnétique alternatif se fermant dans un ustensile (h) placé sur la plaque support (b).
Un ensemble de composants électriques et électroniques constitue un circuit d'alimentation (d), un circuit de commande (e), un circuit de puissance (f) pour l'alimentation de la bobine (c).
De plus, comme sur tous les appareils de cuisson du type à plaques ou à enceintes, l'utilisateur a à sa disposition un organe de commande (g), par exemple un curseur ou un bouton de réglage, pour faire varier la puissance.
Des appareils du type ci-dessus sont déjà décrits dans les demandes de brevets FR 72 27 277 et FR 76 20 285.
Dans ces appareils, le bouton de réglage agit sur le courant absorbé par le circuit de puissance (f), donc sur la puissance délivrée à l'inducteur.
Malheureusement, dans une plaque à induction, la puissance effectivement transmise à l'ustensile n'est pas en rapport direct avec la puissance délivrée à l'inducteur, ni avec la position du bouton de réglage (g). Pour une même position du bouton de réglage et une même puissance délivrée à l'inducteur, la puissance transmise à l'ustensile varie beaucoup selon :

. le diamètre de l'ustensile,
. l'excentration de l'ustensile par rapport au centre de la bobine inductrice,
. la nature du matériau de l'ustensile.

A titre d'illustration de ce phénomène, une même position 7 de l'organe de commande (g) (voir figure 1) peut correspondre à 1500 w effectivement transmis à une casserole en fonte et à 800 w transmis à une casserole en inox.
Par ailleurs, on décrit dans le document US-A-4 438 311 une plaque de cuisson par induction qui comporte, en plus d'un organe de commande, un dispositif de visualisation de puissance.
Malheureusement, ce dispositif visualise la puissance délivrée à l'inducteur par détection directe du courant dans le circuit de l'inducteur, et cette puissance visualisée est sans rapport avec la puissance réellement transmise par l'ustensile aux mets à cuire comme déjà expliqué précédemment. De plus, la détection du courant dans cette partie d'installation est difficilement réalisable en raison des fortes valeurs des intensités et des fréquences.
L'utilisateur d'une plaque à induction ne peut donc pas, comme il le ferait avec une autre plaque de cuisson, se baser sur l'indication de l'organe de commande ou sur un dispositif de visualisation du type décrit dans le document US-A-4 438 311 pour connaître la puissance effectivement transmise à l'ustensile, qu'on appelle aussi puissance effectivement transmise à la charge dans la suite du texte.
L'utilisateur doit apprendre par tâtonnements à corriger l'indication de l'organe de commande pour chacun de ses ustensiles personnels, il n' existe ni méthode, ni dispositif de visualisation adapté.
Pour pallier cet inconvénient, la plaque de cuisson à induction conforme à l'invention comporte un dispositif de visualisation de la puissance effectivement transmise à la charge. Plus particulièrement, il s'agit d'une plaque de cuisson comportant au moins :

. un organe de commande ;
. un ensemble de composants électroniques formant un circuit d'alimentation, un circuit de commande, un circuit de puissance pour alimenter ;
. une bobine inductrice de chauffage d'un ustensile ;
. un dispositif de visualisation de puissance,

Selon le mode de réalisation préféré décrit ci-après, le dispositif de visualisation est composé au moins de :

. un bloc d'acquisition du courant dont le signal d'entrée est le courant alternatif consommé sur le secteur et dont le signal continu de sortie est une image directe du signal d'entrée ;
. un dispositif de mise en forme attaqué par le signal de sortie du bloc précédent et transformant la valeur analogique de ce signal en un signal exploitable par un afficheur ;
. un afficheur recevant les signaux du dispositif de mise en forme.

Plus précisément, le bloc d'acquisition comporte un transformateur d'intensité dont le primaire est une boucle de courant placée immédiatement avant l'entrée du redresseur du circuit d'alimentation.
En plus du dispositif de visualisation, la plaque de cuisson peut comporter un bloc d'asservissement recevant les signaux de sortie du bloc d'acquisition, pour fournir à l'électronique de commande un signal permettant de restituer à l'ustensile une puissance correspondant à la consigne de commande.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des figures annexées suivantes :

figure 1 : schéma de principe d'un appareil de type connu.
figure 2 : synoptique d'un circuit électronique comportant un dispositif de visualisation conforme à l'invention.
figure 3 : schéma électronique montrant les principaux composants du dispositif de visualisation de la figure 2.

On se reportera d'abord à la figure 2 qui montre sous forme d'un synoptique, les principales fonctions d'un circuit électronique pour plaque à induction comportant un dispositif de visualisation conforme à l'invention.
Tout d'abord on retrouve l'agencement classique de la figure 1 avec :

un ensemble de composants électroniques (50) comportant un circuit d'alimentation (51), un circuit de commande (52), un circuit de puissance (53),
un dispositif de chauffage (60) comportant au moins une bobine inductrice (61) placée immédiatement sous un support non métallique (63),
un ustensile (62) placé sur le support (63),
un organe de commande (40).

L'originalité du circuit réside dans l'adjonction d'un dispositif de visualisation (10, 20, 30) composé d'un bloc d'acquisition (10), d'un bloc de mise en forme (20), d'un affichage (30) ; le dispositif de visualisation a pour fonction d'indiquer sur l'affichage (30) une grandeur en rapport direct avec la puissance absorbée par l'ustensile (62).
A titre d'exemple non limitatif, la demanderesse propose un mode de réalisation préféré à l'invention en figure 3 et décrit ci-après.
L'entrée du bloc d'acquisition (10) est constituée par une boucle de courant formant le primaire d'un transformateur d'intensité (11) (voir figures 2 et 3). Le signal d'entrée du bloc d'acquisition (10) est donc le courant consommé sur le secteur.
Le secondaire du transformateur d'intensité (11) est suivi d'un ensemble de calibrage (12) et d'un ensemble de détection (13) constitués principalement d'un pont diviseur (14), d'une diode (15) et d'un condensateur (16). Le signal de sortie (V) du transformateur est donc calibré puis détecté pour fournir un signal continu de sortie (Vi) du bloc d'acquisition (10).
Le signal (Vi) de sortie du bloc (10) attaque un bloc (20) de mise en forme qui a pour fonction de transformer la valeur analogique du courant en une valeur exploitable pour l'affichage (30).
Dans le cas d'un affichage par afficheurs à sept segments, non représenté, le bloc (20) peut comporter principalement un convertisseur analogique-numérique associé à un convertisseur-sept segments.
Dans le cas d'un affichage à rampe comme sur la figure 3, le bloc (20) peut comporter un pont diviseur associé à un réseau de comparateurs et de drivers de LED (diode électroluminescente).
De préférence le circuit intégré assurant la mise en forme est de type logarithmique (référence constructeur LM 3915 par exemple) pour que le nombre de points allumés soit une fonction logarithmique du signal (Vi), car il est plus utile de disposer d'un plus grand nombre de points d'affichage dans la plage des faibles puissances.
Dans tous les cas de figure, les composants discrets réalisant la fonction de mise en forme peuvent être remplacés par un micro-processeur.
En outre, le circuit peut comporter un bloc d'asservissement (70) dont la fonction est de fournir à l'électronique de commande un signal (Va) permettant de restituer à l'ustensile une puissance correspondant à la consigne fournie par l'organe de commande indépendamment de la position, du diamètre et de la nature du matériau de l'ustensile et ce, dans les limites de caractéristiques des composants de puissance. Lorsque l'asservissement n'arrive pas à ajuster la puissance dans l'ustensile à la consigne (par exemple diamètre trop petit), les composants de puissance étant à leurs limites, la puissance restituée à l'ustensile est réduite. Dans ce cas, la présence du dispositif de visualisation (10, 20, 30), pour afficher la puissance réellement fournie à l'ustensile prend tout son sens.
Selon le mode de réalisation préféré non limitatif représenté en figure 3, le bloc (70) est composé d'un comparateur (71) dont les deux entrées sont respectivement attaquées d'une part par le signal continu (Vi) de sortie du bloc d'acquisition (10), image de la puissance dans l'ustensile, et d'autre part par un signal de consigne (c) de l'organe de commande (40).
Le signal de sortie (Va) du comparateur (71) constitue le signal d'entrée de l'électronique de commande (52) dont le détail n'a pas été représenté, car il ne présente pas de particularité de construction.
Les circuits électroniques d'alimentation (51) et de puissance (53) sont de types classiques, et les variations de la puissance peuvent être obtenues de façon connue par découpage de puissance par train d'onde et/ou par modulation du temps de conduction.
Bien entendu, des variantes d'exécution existent, elles peuvent porter par exemple sur le choix des composants, la réalisation des circuits des différents blocs fonctionnels (10, 20,...), l'endroit où l'on mesure l'image de la puissance fournie à l'ustensile.
Selon la demanderesse, le meilleur choix pour la détection de ce courant dans la charge consiste à placer l'entrée du transformateur d'intensité là où le courant constitue la plus fidèle image de la puissance effectivement fournie à l'ustensile, donc immédiatement en amont de l'alimentation (51), et en aval d'un filtre d'entrée (81) et de l'alimentation en basse tension (82) de l'appareil. Une détection directe du courant dans le dispositif (60) serait plus difficilement réalisable en raison des fortes valeurs des intensités et des fréquences dans cette partie du circuit, et ne donnerait pas l'image de la puissance fournie à l'ustensile.
En outre, selon le mode de réalisation préféré de la figure 3, le signal de sortie (Vi) du bloc d'acquisition (10), prévu pour attaquer le signal de mise en forme (20), est également utilisé pour réaliser l'asservissement, le bloc d'acquisition joue dans ce cas deux rôles : dans la réalisation de l'affichage et dans la réalisation de l'asservissement.
En variante le signal d'entrée de l'asservissement pourrait être détecté par un bloc distinct du bloc (10).
Une autre variante consisterait encore à réaliser les fonctions d'un ou plusieurs des blocs fonctionnels (10, 20, 70, 52,...) par un micro-processeur.
De même la protection n'est pas limitée au mode d'affichage à LED (diode électroluminescente), tout autre mode d'affichage, par exemple à LCD (afficheur à cristaux liquides) ou à VFD (afficheur fluorescent) peut être utilisé, et n'est pas limitée aux plaques à induction comportant un seul foyer.

Claims

Plaque de cuisson à induction comportant au moins :
. un organe de commande (40) ;

. un ensemble de composants électroniques (50) formant un circuit d'alimentation (51), un circuit de commande (52), un circuit de puissance (53) pour alimenter ;

. une bobine inductrice (61) de chauffage d'un ustensile (62) ;

. un dispositif de visualisation de la puissance de sortie,
caractérisée en ce que le dispositif de visualisation de la puissance de sortie comprend un affichage (30) qui indique une grandeur de la puissance de sortie en rapport direct avec la puissance absorbée par l'ustensile (62), et en ce que ledit dispositif de visualisation de la puissance de sortie est composé d'un bloc d'acquisition placé en dérivation sur l'entrée d'alimentation de la plaque de cuisson, d'un dispositif de mise en forme (20), de l'affichage (30) en série, le bloc d'acquisition (10) comportant un transformateur d'intensité (11) dont le primaire est une boucle de courant (i) du secteur, boucle placée immédiatement avant l'entrée du redresseur d'un circuit d'alimentation (51), et dont le secondaire est suivi d'un ensemble de calibrage (12) et de détection (13) transformant le signal de sortie (V) du transformateur en un signal continu (Vi) attaquant l'entrée du dispositif de mise en forme (20), en vue de visualiser la puissance de sortie effectivement absorbée par l'ustensile (62).
Plaque de cuisson à induction selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble de calibrage et de détection est constitué principalement d'un pont diviseur (14), d'une diode (15) et d'un condensateur (16).
Plaque de cuisson à induction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif d'asservissement (70) de la puissance effectivement transmise à l'ustensile, à la consigne de l'organe de commande (40).
Plaque de cuisson à induction selon les revendications 1,2,3, caractérisée en ce que le dispositif d'asservissement (70) est attaqué directement par le signal continu (Vi) fourni à la sortie du bloc d'acquisition (10).
Plaque de cuisson à induction selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif d'asservissement (70) est composé d'un comparateur dont les entrées sont respectivement attaquées par le signal (Vi) et par le signal de consigne (c) de l'organe de commande, et dont le signal de sortie (Va) est envoyé à l'électronique de commande.
Plaque de cuisson à induction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'affichage (30) est un affichage de type à diodes électroluminescentes et en ce que le dispositif de mise en forme (20) comporte un convertisseur driver de type logarithmique.
Plaque de cuisson à induction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'affichage (30) est un affichage du type à cristaux liquides et en ce que le dispositif de mise en forme (20) comporte un convertisseur driver de type logarithmique.
Plaque de cuisson à induction selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisée en ce que l'affichage (30) est un affichage du type fluorescent et en ce que le dispositif de mise en forme (20) comporte un convertisseur driver de type logarithmique.
Plaque de cuisson à induction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la fonction de l'un au moins des blocs fonctionnels (10,20,70,52...) est réalisée par un micro-processeur.