EP1520105A1 - Procede pour detecter l'etat de charge d'une pompe electromagnetique a noyau vibrant d'un appareil electrodomestique - Google Patents

Procede pour detecter l'etat de charge d'une pompe electromagnetique a noyau vibrant d'un appareil electrodomestique

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EP1520105A1
EP1520105A1 EP04742421A EP04742421A EP1520105A1 EP 1520105 A1 EP1520105 A1 EP 1520105A1 EP 04742421 A EP04742421 A EP 04742421A EP 04742421 A EP04742421 A EP 04742421A EP 1520105 A1 EP1520105 A1 EP 1520105A1
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    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
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    • F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/046—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing through the moving part of the motor
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    • F04B2203/04—Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0402—Voltage

Definitions

  • the present invention relates to a method and to a device for detecting the state of charge, and in particular the no-load operation, of an electromagnetic pump with vibrating core intended for equipping a household electrical appliance.
  • the invention also relates to a household electrical appliance comprising such a detection device.
  • Many household appliances such as steam generator irons or automatic coffee machines, have hydraulic circuits with electromagnetic pumps with vibrating cores. These pumps are generally supplied with water from a tank with limited capacity. However, it is important for the safety of the device and the reliability of the pump to ensure that the pump is well supplied with water.
  • an object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a method and a device for detecting the state of charge of an electromagnetic pump with vibrating core which is simple and economical to produce.
  • the subject of the invention is a method for detecting the state of charge of an electromagnetic pump with vibrating core fitted to an electrical household appliance, the pump being supplied by a rectified single-phase alternating voltage Up, characterized in that, on each power supply period of the pump, the state of charge of the pump is detected by measuring the time ⁇ T separating the instant to when the pump current lp reaches its maximum of a reference instant t ref of the cycle pump power supply.
  • the method comprises the following steps:
  • the method according to the invention can comprise one or more of the combinations taken in isolation or according to all the technically possible combinations:
  • the instant t ref is the instant t r ⁇ f i of the supply period when the supply voltage U becomes zero;
  • the instant t r ⁇ f is the instant t ref where the current of the pump l P becomes zero; - the method is used to detect the vacuum operation of the pump;
  • the invention also relates to a device for detecting the state of charge of an electromagnetic pump with vibrating core supplied by a rectified alternating voltage implementing the method described above, characterized in that it comprises means for detecting the 'instant t 0 when the pump current l reaches its maximum.
  • the invention also relates to a household electrical appliance provided with a electromagnetic pump with vibrating core supplied by a reservoir and comprising such a state of charge detection device.
  • said state of charge detection device is used to determine the no-load operation of the pump and alert the user to the need to fill the reservoir with supplying water the pump.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an electromagnetic pump with vibrating core commonly used on household electrical appliances
  • FIG. 2 shows the electrical supply diagram of the pump of Figure 1 equipped with a state of charge detection device according to a particular embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows two graphs arranged in parallel on the same time scale, the upper graph representing the supply voltage of the sector Us and the lower graph representing the supply voltage of the pump Up, the pump current lp to vacuum and pump current l P under load;
  • FIG. 1 schematically represents an example of an electromagnetic pump 1 with a vibrating core conventionally used on an electrical household appliance of the iron type with steam generator.
  • the pump is supplied with water from a reservoir not shown in the figure.
  • the pump 1 comprises a coil 2 surrounding a hollow metal core 4 mounted to slide, in an axial direction, inside a tubular element 3.
  • the core 4 has an end 4a forming a piston which is guided by a second tubular element 5 provided with two non-return valves 6 and 7.
  • the magnetic field created by the coil 2 causes the displacement of the core 4 against a return spring 9a, the movement of the core 4 under the effect of the spring 9a being damped at the end of travel by a second spring 9b and by an elastic stop 8.
  • the pump is supplied with water by the end 3a of the tubular element 3 and the water is expelled under pressure by the orifice 5a of the tubular element 5.
  • the electromagnetic pump 1 is supplied by a rectified alternating voltage Up so that the core 4 moves back and forth during the periodic supply of the coil 2.
  • the supply voltage Up illustrated in FIG. 3, is advantageously obtained by simple rectification, by means of a diode, of the alternating voltage Us available on the sector.
  • FIG. 2 schematically illustrates the electrical supply of the pump 1 provided with a device for detecting the state of charge according to the invention.
  • the pump 1 is connected to the supply voltage Up by being connected in series with a resistor.
  • a microcontroller C having an input ei of analog-digital converter for measuring the pump current lp and an input e 2 for synchronizing the mains voltage is connected to the supply circuit of the pump.
  • the microcontroller C measures at at each instant the pump current l P and determines, during a second step 102, the instant t 0 of the pump supply period for which the current lp is maximum.
  • the microcontroller C measures the time ⁇ T elapsed between the instant t 0 previously detected and a reference instant t ref of the supply cycle of the pump.
  • This reference instant t r ⁇ f is for example the instant t ref1 of the curve U P> shown in solid lines in FIG. 4, where the supply voltage Up of the pump becomes zero.
  • the reference instant t re f may also correspond to the instant t r ⁇ f2 where the pump current Ip is canceled, the time separating the instant t r ⁇ f1 from the instant t rei2 being substantially constant over each feeding period and independent of the pump load 1.
  • the time ⁇ T is compared with a reference time ⁇ T m e m stored in a memory.
  • This reference time ⁇ Tme m is obtained by experience and corresponds to the time ⁇ T measured when the pump is running empty.
  • the electrical supply to the pump is stopped and an alarm is possibly triggered to signal the need to fill the water tank.
  • the steps of the method described above correspond to the steps implemented over each period of the single-phase rectified supply voltage Up, these steps being renewed cyclically.
  • the method according to the invention may, in alternative embodiments, also be used to more precisely detect different states load of the pump such as low load, medium load or high load.
  • the time ⁇ T measured during step 104 will be compared to a table of stored reference values ⁇ T m em obtained experimentally for different states of charge of the pump, so as to identify the value ⁇ Tmem ' a P' us close to the time ⁇ T measured and deduce the corresponding state of charge of the pump.
  • the device for detecting the state of charge may include a capacitor / resistor type derivator to shape the derivative of the pump current Ip and analyze the zero crossing of the signal dlp / dt so to determine the instant t 0 when the current is maximum.

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Description

PROCEDE POUR DETECTER L'ETAT DE CHARGE D'UNE POMPE
ELECTROMAGNETIQUE A NOYAU VIBRANT D'UN APPAREIL
ELECTRODOMESTIQUE La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour détecter l'état de charge, et notamment le fonctionnement à vide, d'une pompe électromagnétique à noyau vibrant destiné à équiper un appareil électrodomestique. L'invention concerne également un appareil électrodomestique comportant un tel dispositif de détection. De nombreux appareils électrodomestiques, tels que des fers à repasser à générateur de vapeur ou des machines à café automatiques, possèdent des circuits hydrauliques comportant des pompes électromagnétiques à noyau vibrant. Ces pompes sont généralement alimentées en eau par un réservoir possédant une capacité limitée. Or, il est important pour la sécurité de l'appareil et la fiabilité de la pompe de s'assurer que la pompe est bien alimentée en eau.
Il est connu pour garantir cette sécurité de détecter la présence ou l'absence d'eau dans le réservoir aux moyens de flotteurs, d'électrodes ou de capteurs de température, ces moyens étant le plus souvent reliés à une centrale de commande empêchant le fonctionnement de l'appareil lorsque le réservoir est vide.
Il est également connu de l'abrégé japonais JP 02185299 de détecter le manque d'eau dans le réservoir d'un fer à repasser en détectant le fonctionnement à vide de la pompe au moyen d'un capteur piézoélectrique placé à proximité de la pompe, ce capteur permettant de détecter les mouvements oscillatoires anormaux de la pompe crées lors de son fonctionnement à vide.
De tels dispositifs pour détecter l'absence d'eau dans le réservoir ou le fonctionnement à vide de la pompe présentent toutefois l'inconvénient d'être relativement coûteux à mettre en œuvre en faisant appel à des éléments supplémentaires à installer sur l'appareil.
Aussi, un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif pour détecter l'état de charge d'une pompe électromagnétique à noyau vibrant qui soit simple et économique à réaliser.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour détecter l'état de charge d'une pompe électromagnétique à noyau vibrant équipant un appareil électrodomestique, la pompe étant alimentée par une tension redressée mono alternance Up, caractérisé en ce que, sur chaque période d'alimentation électrique de la pompe, l'état de charge de la pompe est détecté par la mesure du temps ΔT séparant l'instant to où le courant de pompe lp atteint son maximum d'un instant de référence tref du cycle d'alimentation électrique de la pompe.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comporte les étapes suivantes:
- mesure à chaque instant t de la valeur du courant de pompe lp, - détection de l'instant to où le courant de pompe atteint son maximum,
- mesure du temps ΔT séparant l'instant t0 de l'instant de référence tref,
- détermination de l'état de charge de la pompe correspondant au ΔT mesuré.
Selon d'autres modes particuliers de réalisation, le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des combinaisons prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- l'instant tref est l'instant trθfi de la période d'alimentation où la tension d'alimentation U devient nulle ;
- l'instant trβf est l'instant tref où le courant de la pompe lP devient nul ; - le procédé est utilisé pour détecter le fonctionnement à vide de la pompe ;
L'invention concerne également un dispositif de détection de l'état de charge d'une pompe électromagnétique à noyau vibrant alimentée par une tension redressée mono alternance mettant en œuvre le procédé précédemment décrit, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour détecter l'instant t0 où le courant de pompe l atteint son maximum.
L'invention concerne également un appareil électrodomestique muni d'une pompe électromagnétique à noyau vibrant alimentée par un réservoir et comportant un tel dispositif de détection de l'état de charge.
Selon une autre caractéristique de l'appareil selon l'invention, ledit dispositif de détection de l'état de charge est utilisé pour déterminer le fonctionnement à vide de la pompe et alerter l'utilisateur sur la nécessité de remplir le réservoir d'eau alimentant la pompe.
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode particulier de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe, schématique, d'une pompe électromagnétique à noyau vibrant couramment utilisée sur les appareils électrodomestiques ;
- la figure 2 représente le schéma d'alimentation électrique de la pompe de la figure 1 équipée d'un dispositif de détection de l'état de charge selon un mode particulier de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 représente deux graphes disposés en parallèles sur une même échelle de temps, le graphe supérieur représentant la tension d'alimentation du secteur Us et le graphe inférieur représentant la tension d'alimentation de la pompe Up, le courant de pompe lp à vide et le courant de pompe lP en charge ;
- la figure 4 est un organigramme illustrant les différentes étapes d'un mode particulier de réalisation du procédé selon l'invention utilisé pour détecter le fonctionnement à vide de la pompe. La figure 1 représente schematiquement un exemple de pompe électromagnétique 1 à noyau vibrant classiquement utilisée sur un appareil électrodomestique du type fer à repasser à générateur de vapeur. La pompe est alimentée en eau par un réservoir non représenté sur la figure.
Conformément à la figure 1 , la pompe 1 comporte une bobine 2 entourant un noyau creux métallique 4 monté coulissant, en direction axiale, à l'intérieur d'un élément tubulaire 3. Le noyau 4 comporte une extrémité 4a formant piston qui est guidée par un second élément tubulaire 5 muni de deux clapets anti-retour 6 et 7. Le champ magnétique créé par la bobine 2 provoque le déplacement du noyau 4 à rencontre d'un ressort de rappel 9a, le mouvement du noyau 4 sous l'effet du ressort 9a étant amorti en fin de course par un second ressort 9b et par une butée élastique 8. La pompe est alimentée en eau par l'extrémité 3a de l'élément tubulaire 3 et l'eau est expulsée sous pression par l'orifice 5a de l'élément tubulaire 5.
La pompe électromagnétique 1 est alimentée par une tension Up redressée mono alternance de sorte que le noyau 4 effectue un mouvement de va et vient lors de l'alimentation périodique de la bobine 2. La tension s'alimentation Up, illustrée sur la figure 3, est avantageusement obtenue par simple redressement, au moyen d'une diode, de la tension alternative Us disponible sur le secteur.
La figure 2 illustre schematiquement l'alimentation électrique de la pompe 1 munie d'un dispositif de détection de l'état de charge selon l'invention. Conformément à cette figure, la pompe 1 est raccordée à la tension d'alimentation Up en étant montée en série avec une résistance. Un microcontrôleur C possédant une entrée ei de convertisseur analogique numérique pour la mesure du courant de pompe lp et une entrée e2 de synchronisation de la tension secteur est raccordé au circuit d'alimentation de la pompe.
Le procédé selon l'invention pour détecter le fonctionnement à vide de la pompe, c'est à dire sans eau, va maintenant être décrit en se référant aux figures 3 et 4. Dans une première étape 101 du procédé, le microcontrôleur C mesure à chaque instant le courant de pompe lP et détermine, lors d'une deuxième étape 102, l'instant t0 de la période d'alimentation de la pompe pour lequel le courant lp est maximum.
Dans l'étape suivante 103, le microcontrôleur C mesure le temps ΔT écoulé entre l'instant t0 précédemment détecté et un instant de référence tref du cycle d'alimentation de la pompe. Cet instant de référence trβf est par exemple l'instant tref1 de la courbe UP> représentée en trait plein sur la figure 4, où la tension d'alimentation Up de la pompe devient nulle. Dans une variante de réalisation l'instant de référence tref pourra également correspondre à l'instant trθf2 où le courant de pompe Ip s'annule, le temps séparant l'instant trΘf1 de l'instant trei2 étant sensiblement constant sur chaque période d'alimentation et indépendant de la charge de la pompe 1.
Dans l'étape suivante 104 du procédé, le temps ΔT est comparé à un temps de référence ΔTmem stocké dans une mémoire. Ce temps de référence ΔTmem est obtenu par l'expérience et correspond au temps ΔT mesuré lorsque la pompe fonctionne à vide. Dans l'étape suivante 105 du procédé, lorsque ΔT s'approche de la valeur de référence ΔTmΘm correspondant au fonctionnement à vide de la pompe, l'alimentation électrique de la pompe est stoppée et une alarme est éventuellement déclenchée pour signaler la nécessiter de remplir le réservoir d'eau. Les étapes du procédé décrites ci-dessus correspondent aux étapes mises en œuvre sur chaque période de la tension d'alimentation redressée mono alternance Up, ces étapes étant renouvelées cycliquement.
Un tel procédé présente l'avantage d'être peu coûteux à mettre en œuvre et d'assurer une détection fiable du fonctionnement à vide de la pompe. La demanderesse c'est en effet rendu compte par l'expérimentation que la crête du courant de pompe se déplaçait fortement en fonction de la charge de la pompe. Ainsi, comme cela est illustré sur la figue 3, le courant de pompe lP lors du fonctionnement à vide de la pompe, représenté par la courbe A en trait mixte, présente une crête apparaissant beaucoup plus tard que la crête du courant de pompe lP lors du fonctionnement en charge, représentée par la courbe B en pointillée.
Bien que dans l'exemple précédemment décrit le procédé selon l'invention est uniquement utilisé pour détecter le fonctionnement à vide de la pompe, le procédé selon l'invention pourra, dans des variantes de réalisation, être également utilisé pour détecter plus précisément différents états de charge de la pompe tels que la faible charge, la charge moyenne ou la forte charge. Pour ce faire, le temps ΔT mesuré au cours de l'étape 104 sera comparé à un tableau de valeurs de références mémorisées ΔTmem obtenues expérimentalement pour différents états de charge de la pompe, de manière à identifier la valeur ΔTmem 'a P'us proche du temps ΔT mesuré et en déduire l'état de charge correspondant de la pompe.
Bien entendu, l'invention est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Ainsi, dans une variante de réalisation, le dispositif de détection de l'état de charge pourra comprendre un derivateur du type condensateur/résistance pour mettre en forme la dérivée du courant de pompe Ip et analyser le passage à zéro du signal dlp/dt afin de déterminer l'instant t0 où le courant est maximum.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour détecter l'état de charge d'une pompe électromagnétique (1) à noyau vibrant équipant un appareil électrodomestique, ladite pompe (1) étant alimentée par une tension redressée mono alternance Up, caractérisé en ce que, sur chaque période d'alimentation électrique de la pompe (1), l'état de charge de la pompe est détecté par la mesure du temps ΔT séparant l'instant to où le courant de pompe Ip atteint son maximum d'un instant de référence tref du cycle d'alimentation électrique de la pompe.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
- mesure à chaque instant t de la valeur du courant de pompe Ip,
- détection de l'instant t0 où le courant de pompe atteint son maximum,
- mesure du temps ΔT séparant l'instant t0 de l'instant de référence trθf, - détermination de l'état de charge de la pompe correspondant au ΔT mesuré.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'instant tref est l'instant trefi de la période d'alimentation où la tension d'alimentation Up devient nulle.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'instant trθr est l'instant où le courant de la pompe Ip devient nul.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour détecter le fonctionnement à vide de la pompe (1).
6. Dispositif de détection de l'état de charge d'une pompe électromagnétique (1) à noyau vibrant alimentée par une tension redressée mono alternance mettant en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour détecter l'instant t0 où le courant de pompe Ip atteint son maximum.
7. Appareil électrodomestique comportant une pompe électromagnétique (1) à noyau vibrant alimentée par un réservoir, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détection de l'état de charge de la pompe (1) selon la revendication 6.
8. Appareil électrodomestique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de détection de l'état de charge est utilisé pour déterminer le fonctionnement à vide de la pompe et alerter l'utilisateur sur la nécessité de remplir le réservoir d'eau alimentant la pompe (1).
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