ES2199733T3 - Dispositivo para detectar la presencia de cacerolas y similares en aparatos de cocina. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para detectar la presencia de utensilios de cocina sobre un quemador de cocina, que comprende al menos una fuente de calor, comprendiendo dicho dispositivo una espira de bobina eléctricamente conductora alimentada por la señal generada por un oscilador, caracterizado porque el oscilador (VCO) es un oscilador controlado por voltaje que genera señales de onda cuadrada, actuando dicha espira de bobina (7) para detectar el utensilio, cuando ocurre dicha detección, para modificar la frecuencia de corte de un filtro de paso de bajos (L/R) alimentado por dicho oscilador (VCO).

Description

Dispositivo para detectar la presencia de cacerolas y similares en aparatos de cocina.

Este invento se refiere a un dispositivo para detectar la presencia de al menos un utensilio de cocina, al menos parcialmente de metal (sartén, olla, cacerola, etc.) situado sobre una fuente de calor, preferiblemente eléctrica, de un aparato de cocina (placa térmica, quemador de cocina, cocina, etc.) de acuerdo con la introducción a la reivindicación 1 adjunta.

El documento DE-A-197 007 53 describe un dispositivo para detectar la presencia de utensilios de cocina sobre un quemador de cocina y que tiene dos bobinas medidoras. Una bobina primaria está conectada a un generador de voltaje alterno, mientras que una bobina secundaria está conectada a una unidad de evaluación. El documento US-A-3 820 005 describe un inversor para una bobina de calentamiento de inducción en la que se utiliza un oscilador controlado por voltaje.

El documento EP-A1-0553425 describe un método y un dispositivo para detectar la presencia de un utensilio de cocina situado sobre una quemador de cocina de vitrocerámica sobre una fuente de calor normal, por ejemplo eléctrica. Entre esta fuente y la superficie de vitrocerámica hay situada una resistencia de alambre de una configuración de anillo abierto.

Después de situar el utensilio de cocina, ocurre una variación en las características de la resistencia de alambre de configuración de anillo abierto y, de este modo, de la señal eléctrica que fluye a través de la resistencia.

No se ha probado que el dispositivo conocido sea suficientemente fiable en el sentido de que bajo ciertas condiciones de operación se producen señales espúricas que dan una indicación falsa de la presencia y/o ausencia del utensilio de cocina.

El objetivo principal de este invento es proporcionar un dispositivo para detectar la presencia de utensilios de cocina que está basado en diferentes conceptos y que además, el ser fiable, es también más ventajoso económicamente.

Este y otros objetivos que resultarán evidentes a partir de la descripción detallada dada a continuación, se logran por medio de un dispositivo detector de acuerdo con las enseñanzas de las reivindicaciones adjuntas.

El invento resultará más evidente a partir de la descripción detallada siguiente, dada a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática del dispositivo del invento;

la figura 2 es una vista en perspectiva de una fuente de calor en la forma de un elemento de resistencia eléctrica, y la espira de bobina correspondiente para detectar la presencia o ausencia del utensilio de cocina;

la figura 3 es un gráfico que muestra la variación en la relación V_{u}/V_{i} (V_{u} = voltaje de salida y V_{i} = voltaje de entrada) del filtro de paso de bajos en función de la frecuencia, con el utensilio de cocina respectivamente ausente y presente sobre la fuente de calor;

la figura 4 muestra el circuito eléctrico del dispositivo del invento.

Con referencia a las figuras, el quemador de cocina de vitrocerámica 1 comprende una placa de vitrocerámica convencional 2 sobre la que se va a apoyar un utensilio de cocina (por ejemplo una cacerola de metal).

La cacerola P se apoya sobre una región de cocina 3 que comprende una fuente de calor eléctrica que consiste, por ejemplo, en un elemento de resistencia convencional 4 (u otro elemento calentador equivalente) que, como se puede ver en la figura 2, está situado en un recipiente 5, por ejemplo de material aislante, fibra de vidrio o similar, abierto hacia arriba, hacia la cara inferior de la placa de vitrocerámica con la que está en contacto. El recipiente 5 tiene una pared perimetral 6 que comprende una ranura sustancialmente anular que contiene una espira de bobina 7 de metal conductor. Los extremos de la espira terminan en terminales 7, terminando los extremos del elemento calentador 4 en terminales 8.

El elemento calentador 4 está conectado a través de sus terminales 8 a un circuito de control 9 al que también está conectada la espira 7.

En su parte sensora relativa al invento, el circuito de control 9 comprende un oscilador controlado por voltaje indicado por VCO, que genera una señal de onda cuadrada con una frecuencia, por ejemplo, de 1 MHz. La señal de onda cuadrada es aplicada a la entrada de un filtro de paso de bajos L/R cuya inductancia L1 forma parte de la espira 7, y un adaptador de impedancia X. Sin embargo, en el límite, utilizando un VCO adecuado, la espira podría ser suficiente por sí sola. La señal de salida de filtro, que difiere dependiendo de si la cacerola P está o no situada sobre la fuente de calor (elemento de resistencia 4), es aplicada a un rectificador de pico DS1 que transforma la señal de sale del filtro en una señal continua, permitiendo esto que se obtenga el mayor valor efectivo posible. La señal que sale del rectificador de pico DS1 es aplicada a la entrada inversora de un amplificador operacional LM (retroalimentado a través de la resistencia R19), a su entrada no inversora, siendo aplicada la señal de onda cuadrada no filtrada transformada en una señal continua por un rectificador de pico DS2 idéntico a dicho rectificador de pico DS1.

La acción del amplificador es tal que su señal de salida es diferente de acuerdo a si la presencia de la cacerola P es detectada o no es detectada por la espira 7.

Si la sartén está ausente, la señal que sale del amplificador operacional LM puede ser utilizada por el circuito electrónico remanente 9 de manera que permita que el elemento de calentamiento de resistencia 4 sea energizado incluso si el operador desea encender el elemento de resistencia 4 operando un botón convencional. Sin embargo será encendido si, habiendo situado la cacerola P sobre el punto correcto del quemador de cocina, la señal que sale del amplificador operacional LM permite la activación del elemento de resistencia. Quitar la cacerola tiene como resultado el apagado automático del elemento de calentamiento de resistencia.

Como es evidente, el invento está basado en la variación de la frecuencia de corte de un filtro de paso de bajos L/R debido al cambio en el valor de L, que ocurre al apoyar la cacerola P sobre, o quitarla de, la superficie de vitrocerámica.

Con referencia a la figura 3, en la que el eje horizontal indica frecuencia y el eje vertical indica la relación V_{u}/V_{i}, esto es la alternancia (voltaje de salida = V_{u}, voltaje de entrada = V_{i} del filtro L/R), si la cacerola está ausente la frecuencia de corte de filtro es ft, mientras que si la cacerola está presente la frecuencia de corte adopta el valor mayor ftp.

A la frecuencia de oscilador fvco hay, en ausencia de la cacerola, un valor V_{u} para el mismo V_{i} que es sustancialmente más bajo que con la cacerola, y por lo tanto una variación que es utilizada para obtener la señal de control, por ejemplo para el control mencionado anteriormente para el encendido del elemento de calentamiento de resistencia u otro elemento de calentamiento equivalente.

Como ya se expuso, de acuerdo con el invento, la espira 7 es alimentada con una señal de onda cuadrada, por ejemplo de frecuencia de 1 MHz, por medio de un oscilador controlado por voltaje VCO. Este, dado el alto contenido de armónicos de esta forma de onda concreta, permite la maximización de la variación de la señal de salida de filtro V_{u} cuando se apoya la cacerola sobre la placa. Ha de observarse que un oscilador de onda cuadrada es fácil de formar utilizando unos pocos componentes simples, como es evidente de la figura 4 y de la descripción analítica siguiente.

El uso de un rectificador de pico (DS1 y DS2), ambos en la salida del filtro L/R y en la rama de comparación de la entrada no inversora del amplificador LM, permite que se obtenga una señal que tenga el mayor valor efectivo posible, y por lo tanto sea manejada muy fácilmente.

El uso de un oscilador controlado por voltaje permite que la frecuencia de corte del filtro L/R sea encontrada automáticamente, permitiendo por lo tanto que el circuito sea adaptado a la variabilidades introducidas por los distintos componentes sensores (espira de bobina, adaptador de impedancia, etc.), que varían de circuito en circuito. El adaptador de impedancia X permite que se utilice una frecuencia VCO relativamente baja. En realidad, la muy baja inductancia de la espira de bobina 7 significa que la frecuencia VCO ha de ser mayor de 1 MHz.

Sin embargo, con este adaptador el valor de L "visto" por el circuito es L', que es directamente proporcional a N^{2} (donde N es la relación de espira de primario a secundario, esto es N = n_{1}/n_{2}. Si N es 40/1, N^{2} = 1.600, por lo tanto L'= 1.600 L. Esto reduce correspondientemente la frecuencia de corte que en un filtro L/R está dada por ft' = R/(2\piL').

Además, un único oscilador VCO es capaz de manejar un gran número de espiras sensoras 7 (esto es, un gran número de elementos de calentamiento de resistencia) inyectando selectivamente la señal de uno y el mismo oscilador VCO en los distintos filtros de uno y el mismo botón de cocina, multiplexando los distintos sensores 7. Esto permite que se obtengan ventajas técnicas sustanciales derivadas del hecho de que tener sólo un oscilador evita tolerancias de componente, y también origina ventajas de coste, debido a la reducción en el número de componentes.

De nuevo, utilizar un oscilador controlado por voltaje significa que su frecuencia de oscilación se puede cambiar reemplazando la fuente de voltaje fijo (indicada por V1 en la figura 4) por una fuente de voltaje variable, por ejemplo utilizando una fuente de PMW (modulación de anchura de pulso) para adaptar la frecuencia de corte a los componentes específicos del circuito.

En detalle, el circuito de la figura 4 comprende un fuente de suministro de corriente continua representada por una batería V4, el oscilador controlado por voltaje VCO por la fuente V1, una primera rama de circuito que comprende la espira de bobina 7 del filtro de paso de bajos L/R, el rectificador de pico DS1, y el amplificador conectado en retroalimentación LM, del cual la entrada inversora está conectada a dicha primera rama de circuito y la entrada no inversora está conectada a una segunda rama de circuito conectada a la salida del oscilador VCO.

El oscilador VCO (del tipo usual) comprende dos transistores idénticos Q5 y Q6 conectados entre la batería V4 y tierra a través de resistencias R10 y R11 (no necesariamente idénticas). Las bases de transistor están conectadas a la fuente V1 a través de resistencias idénticas R8, R9, estando el colector de una conectado a la base de la otra a través de condensadores C8, C9 (no necesariamente idénticos).

El filtro L/R comprende la inductancia L1 y la resistencia R1.

Los rectificadores de pico DS1 y DS2 comprenden respectivamente, los diodos D1, D2 y D3, D4, las resistencias R_{2}, R_{16}, y los condensadores C_{2}, C_{12}.

Los otros componentes no descritos específicamente (resistencias R y condensadores C) son proporcionados para propósitos de calibración de circuito, filtrado, protección y optimización de nivel de señal.

Claims (9)

1. Un dispositivo para detectar la presencia de utensilios de cocina sobre un quemador de cocina, que comprende al menos una fuente de calor, comprendiendo dicho dispositivo una espira de bobina eléctricamente conductora alimentada por la señal generada por un oscilador, caracterizado porque el oscilador (VCO) es un oscilador controlado por voltaje que genera señales de onda cuadrada, actuando dicha espira de bobina (7) para detectar el utensilio, cuando ocurre dicha detección, para modificar la frecuencia de corte de un filtro de paso de bajos (L/R) alimentado por dicho oscilador (VCO).

2. Un dispositivo como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que el filtro es un filtro LR.

3. Un dispositivo como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que la impedancia del filtro de paso de bajos comprende un adaptador de impedancia (X) y dicha espira de bobina (7).

4. Un dispositivo como el reivindicado en una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que se proporciona un amplificador operacional (LM), en el que una entrada está conectada a la salida del filtro de paso de bajos (L/R) a través de un rectificador de pico (DS1), estando la otra entrada conectada al oscilador controlado por voltaje (VCO) a través de un rectificador de pico adicional (DS2).

5. Un dispositivo como el reivindicado en una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la salida del amplificador operacional (LM) se utiliza para controlar la fuente o fuentes de calor.

6. Un dispositivo como el reivindicado en una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la espira de bobina (7) está conectada directamente al oscilador controlado por voltaje (VCO).

7. Un dispositivo como el reivindicado en una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la salida del amplificador operacional (LM) es utilizada por un microprocesador para controlar la frecuencia de oscilación.

8. Un dispositivo como el reivindicado en una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que un único oscilador (VCO) es utilizado con selección electrónica para controlar varios filtros de paso de bajos (L/R), cada uno asociado a una fuente de calor diferente (4).

9. Un dispositivo como el reivindicado en la reivindicación anterior, en el que la selección electrónica comprende multiplexado.