ES2269179T3 - Metodo y aparato para calentamiento por inducion magnetica en el que se utiliza radio frecuencia para la identificacion del objeto de calentar. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de calentamiento por inducción magnética (20) que comprende un componente para generar un campo magnético (28) con el fin de calentar un objeto (22), unos circuitos de control acoplados de modo operativo a dicho componente generador (28) con vistas a un funcionamiento selectivo de este, unos circuitos de recepción (36, 38, 40) para recibir informaciones almacenadas por un marcador RFID (50) (identificación por radiofrecuencia) asociado a dicho objeto, estando dichas informaciones relacionadas con dicho objeto, caracterizado porque dichos circuitos de control comprenden un microprocesador (32) que posee una memoria electrónica para almacenar dichas informaciones recibidas de parte de dicho marcador RFID, y porque dichos circuitos de recepción comprenden un lector RFID (36) destinado a provocar que dicho marcador RFID transmita dichas informaciones, en lo que el funcionamiento de dicho dispositivo depende por lo menos en parte de dichas informaciones recibidas desde dicho marcador.
Description
Método y aparato para calentamiento por
inducción magnética en el que se utiliza radio frecuencia para la
identificación del objeto a calentar.
La presente invención se refiere ampliamente a
sistemas de calentamiento por inducción magnética y métodos con
los que puede calentarse por inducción y ser regulado por
temperatura un objeto que no está físicamente conectado a un
calentador por inducción magnética, usando tecnología de
identificación de radiofrecuencia (RFID). Mas específicamente, el
invento se refiere a tales sistemas, así como a sus componentes
individuales, en donde unos objetos que deben calentarse están
equipados con etiquetas RFTD y los calentadores por inducción
incluyen lectores RFID; cuando un objeto marcado como una vajilla es
colocado en el calentador, la marca transmite información como por
ejemplo la clase de alimento que debe calentarse, y el conjunto de
circuitos de control del calentador utiliza la información para
iniciar y llevar a cabo un ciclo de calentamiento para calentar y
regular la temperatura. En formas preferentes se han establecido
transmisiones de dos vías entre la etiqueta y el lector/grabador,
teniendo cada una memoria para almacenar información relevante
acerca del calentamiento. Se logra una regulación mas precisa de la
temperatura usando una etiqueta RFID que lleva asociado un
conmutador que responde una condición externa como es la temperatura
experimentada por el conmutador. La invención es aplicable a
virtualmente cualquier tipo de objeto apto para calentamiento por
inducción tales como vajillas para alimentos.
WO 99 41950A expone un dispositivo de
calentamiento por inducción que lleva un componente para generar un
campo magnético para calentar un recipiente y conjunto de circuitos
encapsulado en el asa del recipiente a calentar que sirve para
detectar las condiciones de temperatura y transmitir señales de
control a dicho dispositivo.
GB 2308947 A solamente expone una etiqueta RFID
que tiene un detector ambiental con almacenamiento en memoria capaz
de grabar las lecturas del sensor. La referencia solamente sugiere
un almacenamiento de la información del sensor en la etiqueta
RFID.
Las patentes americanas 5,951,900 de Amrke,
4,587,406 de Andre, y 3,742,178 a Harnden, Jr. describen métodos y
dispositivos de regulación de temperatura sin contacto que emplean
el calentamiento por inducción electromagnética. En estos
dispositivos anteriores se emplean transmisiones de radiofrecuencia
entre un objeto a calentar y la aplicación de inducción en un
intento de control del proceso de calentamiento.
In Smrke, Andre y Harnden un sensor de algún
tipo es fijado al objeto a calentar para proporcionar información de
control que es transmitida a la aplicación de inducción. En cada
caso, a parte de las entradas manuales efectuadas por el usuario,
los cambios en la potencia de salida de la aplicación de inducción
realizadas por su controlador se basan únicamente en la información
recogida y transmitida por el sensor de temperatura. Considerando
que la mayoría de los objetos que se deban regular por temperatura
no son homogéneos, esta exclusiva dependencia de datos desde el
sensor de temperatura frecuentemente conduce a temperaturas no
deseadas dentro de ciertas partes del objeto. Por ejemplo, cuando
se coloca una olla llena de alimento denso sobre un hornillo
inductor y la potencia es mantenida a un nivel constante, la
temperatura de la superficie de la olla sube rápidamente mientras
que las capas de comida mas alejadas de la placa de hornillo aún se
encuentran a temperatura de ambiente. Si se coloca un sensor de
temperatura sobre la superficie de la placa de hornillo, la
temperatura medida en ese punto puede tener una relación desconocida
o variable respecto a la temperatura de las capas remotas. De este
modo, cuando el sensor alcanza un temperatura preajustada que la
unidad de control del aparato intenta mantener, una gran parte de
la comida está aún fría. Contrariamente, si el sensor de temperatura
es colocado adyacente a la capa superior de la comida, la superficie
puede llegar a calentarse excesivamente antes de que esta capa de
comida alcance la temperatura adecuada, resultando en que la comida
se quema sobre la superficie de la placa de hornillo.
Smrke intenta resolver este problema requiriendo
que el sensor de temperatura se ubique sobre la tapa de la olla.
Harnden muestra la colocación de un sensor de temperatura en
contacto térmico directo con la pared interior ferromagnética de un
recipiente. No obstante, independientemente de la ubicación del
sensor, los problemas asociados con el calentamiento de un objeto no
homogéneo prevalecen. Es más, ninguna de soluciones propuestas
pueden evitar que un sensor de temperatura efectúe un contacto
térmico imperfecto con su superficie pretendida, una posible
condición que lleva a grandes imprecisiones en el control de
temperatura. Es frecuentemente difícil manufacturar un dispositivo
de modo que se sitúen uno o más sensores de temperatura en contacto
perfectamente térmico. Así mismo, en el tiempo, las expansiones y
contracciones térmicas que sufre el sensor de temperatura/superficie
de objeto lleva a un contacto térmico imperfecto.
Adicionalmente a la necesidad de un sensor de
temperatura en o adyacente al objeto que hay que calentar, los
dispositivos del anterior estado de la técnica también requieren una
medición continua o periódica del objeto y por ello transmisiones
periódicas o continuadas del objeto al receptor conectado al
aparato inductor. Ni Harnden, ni André, ni Smrke enseñan medios
prácticos para evitar la interferencia entre estas transmisiones de
RF periódicas o continuadas y el campo magnético principal producido
por el aparato inductor, de modo que se asegure una recepción
apropiada de la información de datos devuelta.
En Harnden, un sensor de temperatura como un
termistor proporciona una señal de voltaje continuada de voltaje
variable, que se corresponde con la temperatura detectada, a un
oscilador de control ubicado dentro del objeto. El oscilador de
control de voltaje produce una señal de frecuencia variable que se
corresponde con la temperatura detectada. Esta señal de
radiofrecuencia variable es transmitida a una unidad receptora que
se conectado al hornillo la de inducción. En André se realizan unas
mediciones del objeto y se transmiten periódicamente a una unidad
de recepción/control en intervalos constantes de tiempo. Cada valor
de temperatura es guardado en la memoria de la unidad. Un circuito
diferencial calcula entonces la diferencia de temperatura y usa la
información para controlar un elemento de calentamiento.
Para asegurar una recepción apropiada de esta
información de retrocontrol de radiofrecuencia basada en la
temperatura Harnden enseña que la frecuencia de salida de la señal
de retrocontrol debería de ser por lo menos de un megahercio o
múltiplos de este. Esto no es una solución práctica para evitar las
interferencias en un aparato productor de emisiones reguladas. En
André y Smrke no se toma en cuenta ningún modo de evitar la
interferencia entre la señal RF de temperatura y el campo
magnético.
Además, aunque la información de temperatura de
los objetos es importante, muchas veces no basta con ejecutar una
operación de calentamiento apropiada a una temperatura de regulación
deseada dentro de un periodo de tiempo deseado. Por ejemplo, se
sabe que una potencia aplicada a un objeto colocado sobre un
hornillo de inducción depende mayormente de la distancia el
material ferromagnético y el inductor de calentamiento del hornillo.
Si un objeto requiere una aplicación de potencia especialmente
graduada para evitar el sobrecalentamiento de algunas partes del
objeto mientras se alcanza la temperatura deseada de regulación por
todo el objeto, igual que en el anterior ejemplo de la olla, es
fundamental que la propia potencia se acople al objeto durante cada
regulación. Además, la mayoría de las operaciones de calentamiento
requerían que se alcanzase la temperatura de regulación prescrita
en un tiempo máximo predeterminado. Esta restricción hace incluso
mas importante que se aplique la potencia apropiada durante cada
graduación de temperatura. Unos medios para corregir un acoplamiento
de potencia inconsistente basados en comparaciones entre mediciones
de potencia y datos de acoplamiento de potencia almacenados son
fundamentales para conseguir unas operaciones de calentamiento
consistentes y una regulación precisa de la temperatura. Ni Smrke,
ni André ni Harnden mencionan la transmisión o uso de otras que no
sean la información de temperatura.
Finalmente, aunque Smrke y André intentan
proporcionar una operación para un aparato de inducción múltiple
con objetos similares, ninguno muestra como un único dispositivo de
inducción puede automáticamente diferenciar entre distintos objetos
colocados sobre el mismo de modo que se aplique una única operación
de calentamiento para cada tipo. André emplea la medición
diferencial de temperatura para evitar el sobrecalentamiento de un
objeto que está colocado sobre un elemento diferente de
calentamiento involuntario. En Smrke, cuando existe mas de un
dispositivo de inducción, una unidad central electrónica conectada a
todos los dispositivos de inducción puede aceptar señales de cada
transmisor acoplado a su respectiva placa de hornillo y utilizarlos
parea determinar qué dispositivo de inducción está arriba en la
placa de hornillo. En ningún caso una sola aplicación de inducción
puede distinguir entre varios tipos de objetos antes de el comienzo
del calentamiento de cada tipo de objeto.
RFID es una tecnología de identificación
automática similar en su aplicación a la tecnología de código de
barras, solo que utiliza radiofrecuencia en vez de señales ópticas.
Los sistemas de RFID pueden ser o bien de solo escritura o bien de
solo lectura. Para un sistema de solo lectura como por ejemplo el
Motorola OMR-705+ y una etiqueta
IT-254E, un sistema RFID consiste en dos componentes
principales - lector y una "etiqueta" especial. El lector
realiza varias funciones, una de las cuales es producir un campo
magnético de radiofrecuencia de bajo nivel, típicamente a 125 kHz o
a 13,56 MHz. El campo de RF magnético emana del lector por medio de
una antena transmisora, típicamente en forma de bobina o serpentín.
Un lector puede venderse en dos partes separadas; una acoplador
RFID, que incluye una unidad de radio-procesamiento
y una unidad de procesamiento digital, y una antena desmontable.
Una marca RFID también contiene una antena, también típicamente en
forma de bobina, y un circuito integrado (IC). Los sistemas de
lectura/escritura permiten dos vías de comunicación entre el
lector/escritor y ambos componentes incluyen típicamente una memoria
electrónica para guardar la información recibida.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de calentamiento de inducción tal como se reivindica en
la reivindicación 1 y a un método de calentamiento de un objeto tal
como se reivindica en la reivindicación 8.
En las formas preferentes, el dispositivo de
calentamiento por inducción incluye un componente (por ejemplo un
inversor de frecuencia por ultrasonido) para generar un campo
magnético para calentar inductivamente el objeto conjuntamente con
circuitos basados en microprocesador acoplados al componente
generador para inicial selectivamente y completar la generación de
un campo magnético. El aparato receptor de información está
conectado de modo operativo con el circuito de control, y
normalmente incluye una señal RFID (preferentemente un
lector/grabador) y una antena transmisora de potencia RFID. La marca
RFID asociada con el objeto a ser calentado incluye un circuito de
transmisión y una antena. En los sistemas preferidos de dos vías de
la invención tanto el lector/grabador como la etiqueta RFID tienen
una memoria electrónica para guardar la información. El circuito de
control del dispositivo de calentamiento incluye también
ventajosamente un sensor operable para medir un parámetro de
circuito relacionado con la impedancia de la carga experimentada por
el dispositivo; tal sensor determina continuada- o periódicamente
tales parámetros (como la corriente) para determinar si el objeto a
ser calentado se ubica dentro el campo magnético.
Una característica en particular de la invención
es que la etiqueta RFID asociada con las respectivas clases de
objetos a ser calentados permiten el uso de distintos dispositivos
de calentamiento por inducción, en tanto que esto9s últimos estén
equipados con lectores RFID y circuitos asociados. Es más, un
dispositivo de calentamiento por inducción dado puede guardar
múltiples algoritmos de calentamiento designados para calentar
distintas clases de objetos; cuando un objeto de una clase dada es
situado sobre el dispositivo, la etiqueta del objeto transmite al
lector la identidad de la clase, iniciando así el algoritmo de
calentamiento para esa clase. Adicionalmente, en los sistemas
preferentes de la invención la etiqueta del objeto contiene
información almacenada que periódicamente es actualizada por
transmisiones desde el lector/grabador, guardando con ello en la
etiqueta la historia de inducción relevante del objeto en
particular. De este modo, si se retira del hornillo de inducción un
objeto en particular por un corto espacio de tiempo y después es
sustituido, la información RFID actualizada puede ser comunicada al
calentador de inducción de modo que continúa con el algoritmo de
calentamiento adecuado.
Para asegurar una alta integridad, las
transmisiones libres de interferencias entre la marca RFID y el
lector/grabador, el dispositivo de calentamiento por inducción está
diseñado de tal manera que estas transmisiones ocurren durante los
ceses intermitentes de operación del generador primario de campo
magnético del calentador.
Para proporcionar una mejor regulación de la
temperatura, las etiquetas asociadas con objetos a ser tratados
incluyen un conmutador que es conmutable entre un establecimiento y
una interrupción de circuito en respuesta a una condición externa
experimentada por el conmutador, alterando con ello la operación de
la etiqueta RFID. Por ejemplo uno o varios conmutadores térmicos
pueden ser acoplados operativamente con la etiqueta (habitualmente
una EEPROM de la etiqueta) de modo que cuando el conmutador térmico
experimenta una condición de temperatura predeterminada, el (los)
conmutador(es) operan en respuesta para evitar o alterar la
transmisión de información desde la etiqueta.
Los objetos capaces de calentarse por inducción
equipados con las etiquetas RFID de la invención, así como los
calentadores por inducción que llevan aparatos y circuitos de
control apropiados para recibir información de etiqueta RFDI, los
métodos correspondientes, y compuestos de conmutación de etiqueta
RFDI también son aspectos por separado individuales de la
invención.
Fig. 1 es una vista esquemática de un
dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con la
invención, que soporta platos de vajilla diseñados para ser
calentados usando el dispositivo;
Fig. 2 es una vista esquemática de sección
transversal de una vista de un cuerpo de cerámica equipado con un
revestimiento metálico en su superficie inferior y una etiqueta RFID
ubicada centralmente adherida a la superficie inferior;
Fig. 4 es una vista en perspectiva de con partes
separadas ilustrando una placa térmica que retiene el calor y que
tiene una etiqueta RFDI situada centralmente asegurada a su
superficie superior ;
Fig. 5 es un gráfico de una función gráfica de
la potencia del hornillo en relación con el tiempo que ilustra la
secuencia de las etapas ideales que comprenden una parte del
algoritmo de calentamiento para la fuente ilustrado en Fig. 1 y con
una superposición gráfica de la temperatura media de superficie de
la fuente trazado sobre la misma escala de tiempo.
Fig. 6 es un gráfico de la temperatura media de
superficie de la Fig. 1 fuente versus tiempo, ilustrando un
comportamiento ideal de enfriamiento.
Fig. 7 es una diagrama de flujo de un algoritmo
general preferente para el dispositivo de calentamiento según la
invención;
Fig. 8 es diagrama de flujo de un algoritmo de
software específico de calentamiento relativo a la vajilla dibujada
en en Fig. 1;
Fig. 9 es una representación esquemática de una
antena RFID con un conmutador térmico fijado a ella;
Fig. 10 es una representación esquemática
similar a la de la Fig. 9 pero que ilustra una antena RFID con dos
conmutadores térmicos fijados a esta en serie, y en donde la
información de temperatura se usa para definir una temperatura de
regulación.
\newpage
Realización de la Fig.
1
En términos generales, el aparato de
calentamiento del invento incluye un dispositivo de calentamiento
por inducción magnética especializado conjuntamente con un objeto
capaz de calentarse por inducción para ser regulado en temperatura
que tiene una etiqueta RFID de lectura/grabación. Con este fin el
dispositivo de calentamiento es perfectamente capaz de leer la
información digital almacenada en la etiqueta RFID, y también puede
periódicamente escribir nueva información digital en la etiqueta. Se
han provisto algoritmos de software apropiados para el control por
microprocesador del dispositivo de calentamiento, y pueden ser
modificados basándose en la información leída desde la etiqueta RFID
y/o desde parámetros de circuito de dispositivo de calentamiento por
inducción.
Las realizaciones preferentes del presente
invento en relación con productos para cocinar y su calentamiento
por inducción controlada incorporan algunas nuevas características
descritas en la patente USA No. 5,954,984 y solicitud pendiente US
S/N 09/314,824 registradas el 19 de Febrero de 1999 que están aquí
incorporadas por referencia.
La Fig. 1 describe un dispositivo de
calentamiento por inducción preferente en forma de un hornillo 20,
como ejemplo con un una vajilla 22 capaz de ser calentada por
inducción sobre la misma, en este caso una así denominada
"cazoleta" usada en restaurantes. El dispositivo 20 comprende
un rectificador enchufado con corriente alterna comercialmente
disponible de una toma 26, para convertir la corriente alterna a
corriente directa. El rectificador está enchufado a un invertidor
de estado sólido 28 para convertir la corriente directa en
frecuencia ultrasónica (preferentemente de alrededor de
20-100 kHz) dirigida a través de una inductor de
calentamiento 30. Un circuito de control basado en microprocesador
32 ha sido acoplado operativamente a este y controla el invertidor
28; este conjunto de circuitos también puede controlar varias otras
funciones del hornillo internas y del interfaz de usuario. El
conjunto de circuitos también incluye un sensor 31 de parámetros
del circuito acoplado al microprocesador para medir un parámetro
relacionado con o dependiente de la carga experimentada por el
dispositivo 20 durante el uso; en la práctica, esto puede ser un
sensor de corriente dentro del invertidor 28 que mide la corriente a
través de uno de los transistores de conmutación del invertidor. El
dispositivo 20 también incluye un soporte 34 del objeto por encima
del inductor 30. Los elementos 24, 28, 30, 32 y 34 comprenden los
principales componentes de muchas cocinas de inducción
comercialmente disponibles. Una cocina de inducción particularmente
preferente útil en el contexto de esta invención es la CookTek Model
CD-1800, aunque también puede usarse una variedad de
otras aplicaciones comercialmente disponibles.
El dispositivo 20 también incluye un conector 36
lector/grabador de RFDI que está conectado al microprocesador 32;
esta conexión preferentemente permite comunicaciones en el protocolo
RS-232. El conector preferente 36 es un Gemplus'
GemWave® Medio SO13. Este conector tiene protocolos de comunicación
RS-232, RS485, y TTL y puede transmitir datos de
hasta 26 kb/s. Adicionalmente, una antena 38 forma parte del
dispositivo 20, y está conectado al conector 36 por vía del cable
coaxial 40. La antena GemPlus' Model 1' es utilizada preferentemente
debido a su pequeño tamaño, su ausencia de plano de fondo y una
rango de lectura/grabación de aproximadamente 2 pulgadas (5,08 cm);
el Gemplus' Model Medio A-SA también trabaja
satisfactoriamente.
El dispositivo 20 normalmente también incluye un
reloj 42 en tiempo real que puede mantener un tiempo preciso a por
largos períodos de tiempo. El reloj es un microprocesador compatible
y preferentemente contiene un alimentador de reserva que puede
operar por períodos prolongados si se desconecta el dispositivo 20
de calentamiento por inducción. Los relojes compatibles incluyen un
modelo de semiconductor nacional MM58274C o semiconductor DALLAS
modelo DS.1286.
El dispositivo 20 también preferentemente tiene
una memoria adicional 44 a la que se puede acceder por el
microprocesador 32. El dispositivo de memoria 44 debería de ser
capaz de poderse grabar en él fácilmente o ser sustituido
fácilmente de modo que permita al usuario añadir algoritmos de
software siempre y cuando un nuevo tipo de objeto, no programado
previamente, deba calentarse usando el dispositivo 20. Una unidad
preferente de memoria es una tarjeta de memoria flash como la
Micron's CompactFlashCard; otra es un dispositivo de EEPROM o
dispositivo de memoria flash equipado con una conexión módem de modo
que permita la reprogramación de un sitio remoto a través de una
línea de teléfono.
El producto precocinado 22 en forma de un sizzle
plate incluye una sartén metálica (p.e. de acero inoxidable 46 que
sd coloca en una base 48 típicamente formada de madera, plástico o
materiales de cerámica. Una etiqueta RFDI 50 se conecta
operativamente al producto pre-cocinado 22 en un
receso formado en la base 48, y se asegura por vía de un adhesivo 1
o cualquier otro medio adecuado de conexión. Una etiqueta preferente
RFID es la GemPlus' Gemware Ario 40-SL Stamp que
posee unas dimensiones de 17 x 17 x 1,6 mm y está diseñada para
soportar temperaturas y condiciones de humedad y presión extremas.
Esta etiqueta lleva un código de 8 bits implantado en fábrica en el
bloque cero, página cero de su memoria, y lleva una memoria EEPROM
configurada en cuatro bloques conteniendo cada bloque cuatro
páginas de datos. Cada página de 8 bits puede ser grabada por
separado por el lector. Otras etiquetas adecuadas RFDI incluyen el
Gemplus' Ario 40-SL.
Como se muestra, la etiqueta RFID 50 no necesita
estar en contacto térmico con la parte del objeto en el cual se está
induciendo la actual corriente, tal como la placa metálica 46 del
producto de vajilla 22. De hecho, debido a las temperaturas de
funcionamiento limitadas de la mayoría de las etiquetas RFDI (la
etiqueta Motorola IT-254E puede aguantar
temperaturas continuas de funcionamiento hasta los 200ºC, el GemPlus
Ario-40 SL Stamp puede soportar temperaturas hasta
350ºF (177ºC), se prefiere que la etiqueta sea de alguna manera
aislada térmicamente de cualquiera de estos elementos metálicos. El
punto importante es que la etiqueta 50 puede llevar información
sobre la identidad de los objetos en su historia de calentamiento
por inducción. Además, la etiqueta transmitirá esta información a
cualquier lector/grabador que le interroga. Cuando la etiqueta
recibe la energía del campo magnético del lector, este transmite
información de memoria programada en el IC al lector, el cual
después valida la señal, decodifica los datos y transmite los datos
aun dispositivo de salida deseado en un formato deseado. Esta
información de memoria programada típicamente incluye un código
digital que solamente identifica un objeto. La etiqueta RFDI puede
estar varios centímetros alejada de la antena de lector RFID y aún
comunicarse con el lector.
El producto de vajilla 22 descrito en la Fig. 2
también ilustra el uso de un conmutador óptico 52. No se requiere
conmutador, pero frecuentemente es preferente. El diseño específico
y el uso del conmutador térmico en este contacto se describe en
mayor detalle.
En la discusión siguiente, la construcción del
hardware y el control de software del dispositivo 20 de
calentamiento por inducción del ejemplo y la cazoleta de producto de
vajilla 22 serán descritos en detalle. Se debe de entender, por
supuesto, que esta discusión es aplicable igualmente (con las
modificaciones apropiadas basadas en los usos finales deseados) a
todos los tipos de otros productos de vajilla tales como los
ilustrados en Figs. 2 y 3, y también a una amplia variedad de otros
objetos capaces de calentase por inducción tales como la tableta de
calentamiento mostrada en Fig. 4. Por ello, esta descripción debería
ser tomada en cuenta en un sentido amplio como solamente una posible
utilización de la invención.
Como constatado previamente, el lector/grabador
36 está conectado operativamente con el circuito de control basado
en microprocesador del dispositivo 20 de calentamiento por
inducción. La antena 38 del lector/grabador 36 debería de ser
colocada de tal modo que la fuente 22 quede a una distancia de
lectura/grabación del lector/grabador 36 cuando se deba calentar el
objeto de la fuente 22-. En una configuración preferente de antena,
se ha situado una bobina de espiral plana de la antena RFID en una
relación de plano y dentro del boquete central de la placa de
hornillo 30. En referencia a la Fig. 1, los tests han mostrado que
la antena también puede colocarse entre el plano del calentador por
inducción 30 y la superficie de soporte del hornillo 34 sin inducir
corrientes residuales en la antena RFID durante la operación del
hornillo.
Independientemente de la orientación precisa de
la antena, se prefiere que la antena 38 sea colocada en el centro de
la cocina 30. Para calentar varios tipos de objetos de modo uniforme
en la misma cocina 30, es deseable centrar cada elemento sobre la
cocina 30. Además, una única antena 38 RFID debería preferentemente
estar acoplada con una etiqueta 50 a uno de la mayor cantidad
posible de diferentes objetos compatibles con la inducción.
El sistema de lector/grabador RFID y de
etiquetas realizado a partir del lector/grabador 36, la antena 38 y
la etiqueta RFID 50 deberían de transmitir y recibir por lo menos
los siguientes tipos de información: 1) el tipo de clase y objeto
(en lo sucesivo referido como COB; 2) la última etapa del algoritmo
de calentamiento conocida del objeto (en lo sucesivo referida como
LKPS); y 3) el último tiempo de aplicación de la última etapa de
potencia del algoritmo de calentamiento (en los sucesivo referida
como t_{(LKPS)}). Esta información debería de ser transmitida
por la etiqueta RFID 50 y ser leída por el lector/grabador RFID tras
la colocación de un objeto tal como la fuente 22 encima del
dispositivo 20. Además, esta información (con la excepción de COB),
y posiblemente otra información es rescrita preferentemente en la
etiqueta RFID 50 una vez que cada intervalo de tiempo
\Deltat_{entre \ transmisión} elegido durante el total del
tiempo que la fuente 22 es llevada a la temperatura seccionada de
regulación por el dispositivo 20. La duración de tiempo como el
GemPlus' GemWave Medio^{TM} SO13 lector/escritor y Ario
40-SL etiqueta de lectura/escritura,
\Deltat_{transmisión} para prototipos de
pre-producción se ha encontrado que es
aproximadamente de 150 milisegundos.
Preferentemente, la comunicación entre el
lector/escritor 36 y la etiqueta 50 ocurre durante las
interrupciones en la producción de campos magnéticos por el
dispositivo 20, Es decir, es deseable interrumpir la producción del
campo magnético principal justo antes de la transmisión de
información entre el lector/grabador RFID 36 y la etiqueta 50, y
para reanudar la producción del campo magnético principal que emana
de una de los tres puertos instalados en el conector GemPlus Medio
SO-13 para disparar el invertidor de la placa de
hornillo. Alternativamente, debido al control de microprocesador de
la mayoría de placas de cocina y la comunicación disponible en el
conector RFID y dicho microprocesador, la interrupción puede
sincronizarse a través del microprocesador 32.
Por ejemplo, incluso durante la operación
normal, un modelo CookTek C-1800 de invertidor de
placa de hornillo esta en "on" (la corriente está fluyendo a
través de unos elementos de conmutación hacia la cocina de modo que
rellena la energía transferida a la carga) para solamente 59 de 60
ciclos de alimentación de potencia (línea) incluso si se está
usando la potencia de salida mas elevada. Para unos niveles mas
bajos de salida durante el funcionamiento normal se usan menos de 50
ciclos "on" del invertidor.
Durante los tiempos en "off" del invertidor
se permite a la corriente no rectificada fluir desde la fuente de
alimentación AC a través de los conmutadores a la cocina 30. Durante
esos tiempos de "off", la intensidad próxima a cero del campo
magnético emanante no produce interferencia alguna con transmisiones
entre la etiqueta RFID 50 y el lector/grabador 36. El
microprocesador 32 puede por ello controlar el tiempo de "on" y
"off" del invertidor y también controlar el tiempo en el cual
el lector/grabador 36 transmite y recibe información de la etiqueta
RFDI 50. De este modo, es posible leer y grabar con éxito la
información desde el lector/grabador RFID 36 a la etiqueta RFID 50
durante los tiempos en "off" del invertidor cuando la
interferencia de campo magnético está en un mínimo, incluso sin
modificar los ciclos obligados de nivel de potencia de
"operaciones normales".
Además, debido a la flexibilidad y a la
facilidad de programación del microprocesador 32, los ciclos
obligados de nivel de potencia en "operaciones normales" pueden
ser modificados para hacer que el invertidor quede en "off"
para cualquier cantidad de ciclos durante un período 60 elegido o
durante algún otro intervalo de tiempo. Estos ciclos en "off"
pueden ser sincronizados para que ocurran periódicamente comenzando
a cualquier intervalo de tiempo. Por ejemplo, en intervalos de
tiempo consecutivos en los sucesivo aquí referidos como "tiempo
trascurrido entre comienzo de transmisiones", o
\Deltat_{entre \ transmisión}, el microprocesador puede asegurar
que la corriente que fluye por los transistores de conmutación a la
cocina 30 es interrumpida por un espacio de tiempo,
\Deltat_{transmisión}. En este ejemplo, el máximo porcentaje
efectivo posible de tiempo "on" del invertidor es
{(\Deltat_{entre \ transmisión} -
\Deltat_{transmisión})(\Deltat_{entre \ transmisión)}. Hay
que tener en cuenta que, debido a que \Deltat_{transmisión} es
consistente, \Deltat_{entre \ transmisión} es también el tiempo
trascurrido entre las finalizaciones de transmisiones.
Independientemente de la periodicidad escogida, puede lograrse un
período de trasmisión/recepción sincronizando el período de
transmisión/recepción del sistema de lector/grabador/etiqueta RFID
36, 38, 50 con los tiempos de producción de campo magnético próximos
a cero de la cocina 30.
Teniendo en cuenta que el lector/grabador RFID
36 puede escogerse para que tenga un frecuencia de salida (o bien
125 kHz, 13,56 MHz, o otras frecuencias) bastante distintas de las
de la placa de hornillo por inductor (típicamente 20 - 60 kHz), su
antena asociada 38 puede transmitir y recibir datos desde la
etiqueta RFID de modo fiable durante estos tiempos en "off" del
invertidor. Además, debido a que la densidad de vatios del campo
producido por la placa de hornillo de inducción magnética es lo
suficientemente bajo, las antenas del lector/grabador 36 y la
etiqueta 50 no desarrollan corrientes dañinas debidas a la
exposición de dicho campo durante el tiempo de funcionamiento del
invertidor.
El principal propósito de la integración del
software es el de implementar un algoritmo de software que puede ser
seguido por dispositivo 20 de calentamiento por inducción que le
permita calentar un objeto que puede comenzar a calentar un ciclo a
cualquier temperatura a la temperatura de regulación deseada y
mantenerla ahí por un espacio indefinido de tiempo. "Interacción
de software" se refiere al hecho de que el algoritmo de software
debería preferentemente permitir al microprocesador 32 utilizar las
siguientes tres fuentes de información para confeccionar un
algoritmo de calentamiento pre-programado en lasa
condiciones iniciales existentes al comenzar el calentamiento: 1)
información extraída de la etiqueta RFDI 50; 2) información desde
los sensores de circuito de dispositivo 20 con unos parámetros de
circuito tales como corriente y voltaje; y 3) información almacenada
en una memoria accesible al microprocesador 32.
Otro propósito de algoritmo de software es
permitir que muchos diferentes tipos de objetos, cada uno con una
distinta temperatura de regulación y requisitos de calentamiento,
sean regulados por temperatura usando el mismo dispositivo 20. Esto
puede ser cumplimentado fácilmente si la etiqueta RFDI 50 de cada
objeto respectivamente almacena información de identidad, una vez
leída por el lector/grabador 36, es usada por este algoritmo de
software para acceder y modificar el algoritmo de calentamiento
apropiado pre-programado que se ha diseñado para
ese tipo de objeto específico.
En resumen, el microprocesador 32 del
dispositivo 20 tiene un algoritmo principal de software que, basado
en una información de etiqueta RFDI en particular, accede a muchos
algoritmos de pre-calentamiento preprogramados. Un
algoritmo de calentamiento preprogramado, en lo sucesivo aquí
referido como "algoritmo de calentamiento para una clase
específica de objeto" o HA(COB) es un conjunto específico
de datos, fórmulas y variables de cálculo necesarias, e
instrucciones almacenadas en memoria que es usado por la placa de
hornillo para calentar y regular en temperatura una específica
"clase de objeto", (COB). Los acometidos básicos de
HA(COB) son:
Tarea 1: estimar la temperatura actual del
objeto, EPT
Tarea 2: usando el valor calculado de EPT,
comenzar a calentar el objeto usando niveles de potencia
"corregidos" para tiempos específicos trascurridos (comienzo al
nivel adecuado de potencia"corregida" y por el tiempo apropiado
trascurrido al nivel de potencia) de modo que lleve al objeto desde
su EPT a la temperatura de regulación deseada y mantenerle ahí.
Tarea 3: Actualizar la etiqueta RFID 50 fijada
al objeto con el última etapa de potencia conocida del algoritmo de
calentamiento LKPS y el tiempo de aplicación de este algoritmo de
calentamiento, t_{(LKPS)}, una vez por cada intervalo de tiempo
\Deltat_{entre \ transmisión} hasta alcanzar la temperatura de
regulación deseada.
Para completar estas tareas básicas se puede
desarrollar e implementar un HA(COB) de la manera abajo
descrita. Para un propósito de ejemplo se describirá el software
requerido para que se caliente apropiadamente la cazoleta ilustrada
en Fig. 1 usando el dispositivo 20, en donde la superficie de
contacto con el alimento de la sartén de hierro fundido 46 debería
de tener una regulación deseada de 250ºF (121ºC) mas o menos 20ºF
(6ºC).
Para completar las tareas 1 y 2, se deben
obtener unos "datos permanentes" que se requieren para regular
en temperatura el objeto en condiciones "ideales" de
funcionamiento. Estos datos incluyen tanto el calentamiento como el
enfriamiento obtenido en condiciones "ideales" de
funcionamiento. Los datos permanente de memoria no se actualizan
periódicamente, pero se almacenan permanentemente en una ubicación
de la memoria que corresponde y es accesible fácilmente a HA
(cazoleta). Aunque se prefiere que los datos de memoria permanentes
se guarden en un dispositivo que sea parte del dispositivo de
calentamiento por inducción (tal como el dispositivo adicional 44 de
la Fig. 1), es posible también para esta información que se almacene
dentro de la memoria EEPROM de la etiqueta RFID. En este caso, las
ubicaciones de EEPROM que se corresponden con estos datos
permanentes de memoria no necesitan ser rescritos una vez que la
etiqueta RFID sea puesta en servicio. Independientemente de la
ubicación física de los datos permanentes, debe de estar disponible
para el microprocesador 32 antes de y durante la operación de
calentamiento.
calentamiento.
Después, sabiendo que las condiciones
"ideales" de funcionamiento casi nunca se darán, se han
desarrollado unas instrucciones y fórmulas de "alteración" para
usarse dentro del algoritmo de calentamiento para permitir al
sistema funcionar en las condiciones "actuales" de
funcionamiento. Finalmente, para estas instrucciones y fórmulas de
"alteración" a usar dentro del algoritmo de calentamiento, se
recoge periódicamente información por el lector/grabador RFID 36 y
por los sensores de circuito de la placa de hornillo. Esta
información obtenida se guarda en la "memoria temporal" y se
actualiza periódicamente a través de la operación de
calentamiento.
El conjunto resultante de instrucciones y
fórmulas de "alteración", la información guardada en la
"memoria permanente", y la información de la "memoria
temporal" comprenden los "bloques constructivos" del
algoritmo de calentamiento que están programados para usarse por el
microprocesador integrado 32. Un algoritmo actual de software y el
algoritmo HA(cazoleta) se describirán línea a línea una vez
que estos "bloques constructivos" se describan mas
adelante.
Bloque constructivo
1
Las condiciones "ideales" de funcionamiento
para una cazoleta son que la cazoleta: 1) nunca sea calentada desde
una temperatura inicial de la cazoleta mas baja que la temperatura
de ambiente, 2) siempre es calentada sin alimento alguno en su
superficie, 3) siempre se coloca sobre el dispositivo 20 de modo que
conecta magnéticamente a eficacia de punta, y 4) siempre es retirada
de la placa de hornillo solamente cuando se ha alcanzado la
temperatura de regulación deseada. Con estas condiciones ideales
bajo control, se calienta una cazoleta representativa sobre una
placa de hornillo de inducción magnética. Se han fijado unos
conectores térmicos a la cazoleta y sus mediciones se usan como
respuesta por el microprocesador de la placa de modo que se lleve al
objeto a la temperatura deseada de regulación en el período deseado
de tiempo. Se usa la misma respuesta para mantener la temperatura
de regulación deseada por un período de tiempo hasta que exista un
equilibrio y surja un patrón distinto de operaciones requeridas de
calentamiento de la placa. Una vez que la placa esté funcionando
para calentar la cazoleta dentro de las especificaciones, se
realizan mediciones a todos los parámetros significantes de
temperatura del objeto y de circuitos de la placa mientras que se
está calentando la cazoleta hasta alcanzar su temperatura de
regulación y ahí se mantiene.
Se recoge la siguiente información y se almacena
en la "memoria permanente" que es accesible al microprocesador
de la placa para uso con el HA(cazoleta).
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
La escala de tiempo para el proceso de
calentamiento, que es lo que efectivamente es \Deltat_{entre \
transmisión}, se ha elegido dependiendo de las necesidades del
cliente. Se ha asumido que el cliente a requerido que la cazoleta
sea calentada a partir de una temperatura de ambiente a su
temperatura máxima de contacto con la comida de 250ºF (120ºC) \pm
20ºF (6ºC) en 25 segundos tras ser colocada sobre la placa de
cocina. A través del cálculo y experimentación, se ha determinado
que una placa de inducción de 5,0kW que emplee el método de control
de potencia del CookTek Model CD 1800 puede cumplir con esta tarea.
Debe de tenerse en cuenta que el valor de \Deltat_{entre \
transmisión} determinará la precisión de una operación de
temperatura de regulación dada para este método de regulación
preferente en donde no se emplea sensor de temperatura. Cuanto mas
pequeña sea la escala de calentamiento efectivo elegida, tanto más
precisa será la regulación de temperatura y tanto menores serán las
variaciones de temperatura sobre dicha temperatura de regulación. No
obstante, cuanto más pequeña sea la escala de tiempo, tanto menos
cantidad de ciclos completos de calentamiento aguantará una
etiqueta RFID antes de necesitar ser sustituida. Una etiqueta RFID
típica esta diseñada para operar a por lo menos 100.000 operaciones
de lectura/escritura antes de que falle. Ya que el tiempo requerido
para calentar la cazoleta de la Fig. 1 desde la temperatura de
ambiente una superficie de temperatura de 250ºF requiere por lo
menos 10 operaciones de lectura/escritura, no puede garantizarse que
la etiqueta RFID fijada a la cazoleta dure más de 10.000 ciclos de
calentamiento.
Basándose en los requerimientos asumidos del
cliente y un equilibrio seleccionado entre precisión, exactitud, y
longevidad del sistema \Deltat_{entre \ transmisión} para la
aplicación de la cazoleta se ha seccionado como 2,0 segundos. Este
valor está guardado en memoria permanente que es accesible por el
microprocesador de la placa de cocina para usarse con la
HA(cazoleta).
Debería parecer que la vía mas sencilla de
calentar por inducción la cazoleta de modo que la superficie
superior en contacto con la comida alcanzase una temperatura
uniforme de 250ºF sería aplicar toda la potencia conectada
disponible desde la placa por todo el período de tiempo de
calentamiento. No obstante, para muchos objetos, incluido esta
cazoleta, el efecto pelicular, combinado con la conductividad
térmica final del propio objeto, produce un retardo en el
equilibrado de temperatura entre la temperatura de la superficie en
contacto con la comida y la superficie que toca la placa de cocina
por inducción. Por ello, en este caso, se ha encontrado que es la
mejor manera de lograr una superficie de contacto con la comida
uniforme a 250ºF al final del ciclo de calentamiento sin forzarlo
demasiado o sin causar que la superficie próxima a la cocina alcance
temperaturas mucho mas altas de 250ºF es "bajar por etapas" el
nivel de los niveles de potencia aplicados a la cazoleta mientras
crece la temperatura de la superficie en contacto con la comida.
La fig. 5 ilustra gráficamente la secuencia de
niveles de potencia "ideales" a ser aplicados a la cazoleta a
una temperatura de ambiente para alcanzar en 25 segundos una
superficie uniforme de 250ºF en contacto con la comida. Cada
aplicación ideal de potencia para una unidad de tiempo igual a un
intervalo de tiempo \Deltat_{entre \ transmisión} será
referida en lo sucesivo como un paso de potencia "ideal". Se
requieren diez etapas ideales de potencia en este ejemplo para
llevar la cazoleta desde la temperatura ambiente a una superficie
uniforme de 250ºF. Se debe tener en cuenta que la temperatura media
de la superficie de la placa que toca la comida ahora solamente
alcanza los 250ºF al final de la etapa 10 ideal de potencia, pero
continúa subiendo después. La tabla 2 es una lista escrita de la
secuencia de pasos ideales de potencia como se muestra en Fig. 5.
Esta secuencia de pasos ideales de potencia se usa como directriz
para gobernar el funcionamiento de la placa de hornillo durante la
operación de calentamiento de la cazoleta excepto que los niveles
"ideales" de potencia se sustituirán dentro de cada nivel
"ideal" de potencia por niveles de potencia corregidos.
La magnitud de cada nivel de potencia ideal
dentro de la secuencia de etapas ideales de potencia es"ideal"
debido a que se basa sobre una eficiencia ("ideal") de conexión
de potencia deseada entre el objeto y la cocina de la placa de
hornillo por inducción, es decir está basado en que se haya centrado
en la cocina la parte de hierro fundido de la placa de hornillo,
siendo la parte de hierro fundido de la placa de hornillo la altura
estándar sobre la cocina, y el voltaje de línea de la fuente de
alimentación comercial siendo de un valor elegido como estándar.
Aunque el nivel de potencia de una placa de hornillo como la CookTek
Model CD-1800, o su contrapartida de 5kW, puede ser
de 59 ciclos "on" y 60 ciclos de línea, la potencia actual
conectada a la cazoleta puede ser menor para una cazoleta no
centrada en la cocina que para una cazoleta con eficiencia de
conexión ideal en la misma placa de hornillo empleando solamente 40
ciclos "on" de 60 ciclos disponibles. Por ello es importante
hacer una distinción entre un "nivel de potencia" y la potencia
actual conectada a la carga (cazoleta). Para eso en este ejemplo en
donde las potencia de salida de la placa es controlada por el
porcentaje de tiempo en "on" del invertidor, en lo sucesivo un
"nivel de potencia" se expresará en términos de porcentaje de
tiempo en "on" del invertidor. La potencia actual conectada a
la placa de potencia para un nivel de potencia dado puede deducirse
(y será así expresado en lo sucesivo) midiendo uno o más de varios
parámetros de circuitos de placa de hornillo.
El nivel ideal de potencia más alto usado
durante el modelado final (nivel ideal de potencia 1, en lo
sucesivo aquí referido como IPL1) para determinar esta secuencia de
pasos ideales de potencia es el mas alto disponible para el
algoritmo de calentamiento. Por ello, es el nivel de potencia para
el que el porcentaje efectivo de tiempo en "on" del invertidor
es {(\Deltat_{entre \ transmisión} -
\Deltat_{transmisión}/(\Deltat_{entre \ transmisión})}.
Todos los niveles de potencia ideal mas bajos (nivel de potencia
ideal 2 (IPL2), nivel de potencia ideal 3 (IPL3), nivel de potencia
ideal 4 (IPL4), nivel de potencia ideal 5 (IPL5) aplicados
subsecuentemente también se describen en términos de porcentaje de
tiempo en "on" del invertidor. Estos porcentajes para el
ejemplo de la cazoleta se describirán mas adelante en la presente
exposición.
Fig. 5 también muestra la primera de una
secuencia de pasos de potencia ideal para ser aplicados a la
cazoleta una vez que esta alcanza los 250ºF de modo que se mantenga
a esta temperatura (dentro de 20ºF) indefinidamente. El paso de
potencia ideal 11 es una súbita subida de energía aplicada al objeto
por un intervalo de tiempo \Deltat_{entre \ transmisión} que
añade suficiente energía como para afrontar pérdidas al entorno
mientras el objeto aguarda su uso. Para la cazoleta, se aplica un
paso de potencia ideal 11 a un nivel de potencia ideal de 55% de
tiempo en "on" del invertidor y con una duración de un período
de tiempo \Deltat_{entre \ transmisión}. Debe tenerse en cuenta
que tras haberse completado el paso ideal 10, aún se hacen las
transmisiones entre el lector/grabador RFID y la etiqueta RFID para
actualizar t(LKPS) pero no el valor actual de LKPS. Así, el
valor de LKPS permanece en 10 durante las aplicaciones del paso de
potencia ideal 11 pero se actualiza el valor de t(10) para
reflejar el tiempo de compleción del último paso de potencia ideal
11.
Se repite indefinidamente el paso 11 en
intervalos iguales hasta que el objeto es retirado de la placa. No
obstante, el paso ideal 11 no se repite necesariamente en intervalos
iguales de tiempo entre aplicaciones. El intervalo de tiempo entre
aplicaciones consecutivas del paso de potencia ideal 11 en lo
sucesivo es referido como el tiempo de retardo, o DT. Aunque el
tiempo de retardo puede ser variable, se determina un máximo de
tiempo de retraso, en lo sucesivo llamado aquí MXDT, y se guarda en
la memoria permanente. Para la cazoleta de este ejemplo se
determina que MXDT es de 2 minutos. Para la cazoleta, se aplica el
paso de potencia 11 primero un tiempo de retardo de MXDT tras la
conclusión del paso ideal de potencia 10. Tras esto, se aplica a la
cazoleta un paso ideal de potencia 11 idéntico en tiempos de retardo
consecutivos iguales a (50% MXDT), o 1 minuto.
Para resumir los resultados de aplicación de la
secuencia arriba mencionada de pasos de potencia ideal aplicados a
la cazoleta en condiciones ideales para llevarla de una temperatura
de ambiente a una temperatura media de superficie de 250ºF \pm
20ºF y mantenerla ahí, ocurre lo siguiente:
Se aplica en IPL1 un paso de potencia ideal 1.
Durante el paso de potencia ideal 1, la temperatura de superficie de
contacto con la comida de la cazoleta sube desde temperatura
ambiente (designada como T(0) a temperatura T1 = 100ºF. Se
aplica inmediatamente después en IPL1 el paso de potencia ideal 2.
Durante el paso de potencia ideal 2 la superficie de la cazoleta
sube desde la temperatura T(1) = 100ºF a la temperatura
T(2) = 130ºF. El paso de potencia ideal 3 es aplicado después
inmediatamente en IPL1. Durante el paso de potencia ideal 3 la
temperatura de superficie de la cazoleta sube desde la temperatura
T(2) = 130ºF a la temperatura T(3) = 160ºF. El paso
ideal de potencia 4 es después inmediatamente aplicado en IPL1.
Durante el paso de potencia ideal 4 la
temperatura de superficie de la cazoleta sube desde la temperatura
T(3) = 160ºF a la temperatura T(4) = 190ºF. El paso
ideal de potencia 5 es después inmediatamente aplicado en IPL2.
Durante el paso de potencia ideal 5 la
temperatura de superficie de la cazoleta sube desde la temperatura
T(4) = 190ºF a la temperatura T(5) = 210ºF. El paso
ideal de potencia 6 es después inmediatamente aplicado en IPL2.
Durante el paso de potencia ideal 6 la
temperatura de superficie de la cazoleta sube desde la temperatura
T(5) = 210ºF a la temperatura T(6) = 224ºF. El paso
ideal de potencia 7 es después inmediatamente aplicado en IPL3.
Durante el paso de potencia ideal 7 la
temperatura de superficie de la cazoleta sube desde la temperatura
T(6) = 224ºF a la temperatura T(7) = 232ºF. El paso
ideal de potencia 8 es después inmediatamente aplicado en IPL3.
Durante el paso de potencia ideal 8 la
temperatura de superficie de la cazoleta sube desde la temperatura
T(7) = 232ºF a la temperatura T(8) = 240ºF. El paso
ideal de potencia 9 es después inmediatamente aplicado en IPL4.
Durante el paso de potencia ideal 9 la
temperatura de superficie de la cazoleta sube desde la temperatura
T(8) = 240ºF a la temperatura T(9) = 240ºF. El paso
ideal de potencia 10 es después inmediatamente aplicado en IPL4.
Durante el paso de potencia ideal 10 la
temperatura de superficie de la cazoleta sube desde la temperatura
T(9) = 246ºF a la temperatura T(10) = 250ºF.
En este punto se mantiene el invertidor en la
condición de "off" excepto para pulsos de comprobación
rutinaria de cortos ciclos del campo magnético para buscar una carga
apropiada por un período de tiempo de MXDT. Estos pulsos de
comprobación rutinaria de ciclos cortos (habitualmente un ciclo de
60 disponibles) usados para buscar una carga apropiada encima de la
placa de hornillo se implementan durante una operación en modo
"standby" y son un procedimiento estándar de operación para la
mayoría de las placas de hornillo. Aproximadamente 1 minuto en la
MXDT la temperatura media de superficie de la cazoleta trepa a 255ºF
ya que se equilibran las temperaturas dentro del espesor de las
paredes de hierro fundido de la cazoleta. Tras el MXDT se aplica la
primera en una secuencia de pasos de potencia ideal 11
inmediatamente en IPL5. Durante el paso ideal de potencia 11 la
temperatura de superficie de la cazoleta sube desde aproximadamente
245ºF a 255ºF.
Inmediatamente después de la primera aplicación
del paso de potencia ideal 11, el invertidor es mantenido de nuevo
en la condición de "off" hasta un DT de (0,5) (MXDT), en cuyo
tiempo se aplica de nuevo el paso de potencia ideal 11. Tras esto,
en tanto que las cazoleta permanezca sobre la placa, se aplicará el
paso de potencia ideal 11 tras un DT (0,5)(MXDT). En caso de
retirarse la cazoleta la placa de hornillo vuelve al modo de espera
y a la producción periódica de pulsos de comprobación de ciclo
corto rutinaria, en donde esperará un objeto con una baja impedancia
de carga y una etiqueta RFID antes de abandonar el modo de espera y
comenzar con una nueva operación de calentamiento.
Como se ilustra en la Fig. 5, las transmisiones
de lectura/grabación entre el lector/grabador RFID y la etiqueta
fijada al objeto sucede durante el intervalo de tiempo
\Deltat_{transmisión} que ocurre al final de, pero dentro de
cada intervalo de tiempo \Deltat_{entre \ transmisión}. Además,
un intervalo de tiempo igual a \Deltat_{entre \ transmisión}
comprende el período de tiempo completo de cada paso de potencia
ideal. Cualquier reducción de la cantidad de de ciclos en "on"
del invertidor debido a la implementación de IPL2, IPL3, IPL4, o
IPL5 no reducirá el período \Deltat_{transmisión} existente en
"off" del invertidor, pero puede añadir solamente mas período
"off".
La secuencia de pasos de potencia ideal arriba
descrita se usa como directriz para gobernar el funcionamiento de
la placa de hornillo durante la operación de calentamiento de la
cazoleta, excepto que los niveles de paso de potencia ideal se
sustituirán dentro de cada paso de potencia ideal por pasos de
potencia "corregidos". No obstante, para calcular los
apropiados pasos de potencia "corregidos", los pasos de
potencia ideal se almacenan en memoria permanente para su uso en los
cálculos.
Para el ejemplo de la presente cazoleta existen
5 niveles de potencia ideal usados en condiciones ideales de
funcionamiento: siendo IPL1 el mas alto hasta siendo IPL5 el mas
bajo. IPL es el nivel de potencia para el cual el porcentaje
efectivo de tiempo en "on" del invertidor es
{(\Deltat_{entre \ transmisión} -
\Deltat_{transmisión})/(\Deltat_{entre \ transmisión})},
mientras que la actual potencia conectada a la cazoleta depende de
los factores arriba discutidos. En este ejemplo de cazoleta,
\Deltat_{entre \ transmisión} es igual a 2,0 segundos, mientras
que \Deltat_{transmisión} es igual a 0,150 segundos. Con ello,
el porcentaje efectivo del tiempo en "on" del invertidor para
IPL1 es 93%. Para implementar IPL1, el microprocesador de la placa
(o el puerto de salida del conector RFID) instruirán al invertidor
de permanecer en "on" (se permite que la corriente fluya a
través del (los) transistor(es) de conmutación a la cocina)
para 111 ciclos de 120, y mantiene una condición en "off" para
los 9 ciclos que quedan. Es durante esos 9 ciclos en "off"
cuando sucede la operación de transmisión y recepción del sistema
RFID.
IPL2 es un nivel de potencia con un porcentaje
efectivo del 83% de tiempo en "on" del invertidor. Así, para
implementar IPL2, microprocesador de la placa (o el puerto de salida
del conector RFID) instruirán al invertidor de permanecer en
"on" (se permite que la corriente fluya por el (los)
transistor(es) de la cocina) por 100 ciclos de 120, después
mantiene una condición en "off" para los restantes 20 ciclos.
Es durante los últimos 9 ciclos en "off" de esos 20 ciclos en
"off" cuando sucede la operación de transmisión y recepción del
sistema RFID.
IPL3 es un nivel de potencia con un porcentaje
efectivo del 74% de tiempo en "on" del invertidor. Así, para
implementar IPL3, microprocesador de la placa (o el puerto de salida
del conector RFID) instruirán al invertidor de permanecer en
"on" (se permite que la corriente fluya por el (los)
transistor(es) de la cocina) por 89 ciclos de 120, después
mantiene una condición en "off" para los restantes 31 ciclos.
Es durante los últimos 9 ciclos en "off" de esos 31 ciclos en
"off" cuando sucede la operación de transmisión y recepción del
sistema RFID.
IPL4 es un nivel de potencia con un porcentaje
efectivo del 65% de tiempo en "on" del invertidor. Así, para
implementar IPL4, microprocesador de la placa (o el puerto de salida
del conector RFID) instruirán al invertidor de permanecer en
"on" (se permite que la corriente fluya por el (los)
transistor(es) de la cocina) por 78 ciclos de 120, después
mantiene una condición en "off" para los restantes 42 ciclos.
Es durante los últimos 9 ciclos en "off" de esos 42 ciclos en
"off" cuando sucede la operación de transmisión y recepción del
sistema RFID.
IPL5 es un nivel de potencia con un porcentaje
efectivo del 55% de tiempo en "on" del invertidor. Así, para
implementar IPL5, microprocesador de la placa (o el puerto de salida
del conector RFID) instruirán al invertidor de permanecer en
"on" (se permite que la corriente fluya por el (los)
transistor(es) de la cocina) por 66 ciclos de 120, después
mantiene una condición en "off" para los restantes 54 ciclos.
Es durante los últimos 9 ciclos en "off" de esos 54 ciclos en
"off" cuando sucede la operación de transmisión y recepción del
sistema RFID.
Para implementar fórmulas e instrucciones de
"alteración" que permitan a la HA(cazoleta) compensar
una conexión no ideal, se ha almacenado en la memoria permanente un
parámetro de circuito de la placa representativo de la potencia
actual conectada magnéticamente a la placa en condiciones ideales de
conexión. La ubicación preferente de almacenaje de este elemento de
memoria es la etiqueta RFID, pero pueden usarse la memoria del
microprocesador de la placa o el dispositivo de memoria
adicional.
El parámetro de circuito representativo de la
potencia conectada a la placa bajo IPL1 y condiciones ideales puede
elegirse de entre muchas posibilidades; la magnitud de la corriente
que fluye por el inversor de conmutación de la placa durante los
tiempos de invertidor en "on" con la carga conectada (en lo
sucesivo referido como I_{transistor \ ideal}), la magnitud de la
corriente resonante durante los tiempos de inversor en "on" con
la carga conectada (en lo sucesivo referido como I_{resonante}),
la magnitud de la corriente rectificada que fluye desde la fuente
de alimentación comercial a los transistores de conmutación con la
carga conectada (en lo sucesivo referido como I_{l\text{í}nea}),
El parámetro de circuito de la placa representativo de IPL1 es
referido como I_{transistor \ max \ ideal}, aunque se da por
entendido que cualquier otro parámetro de circuito de la placa que
sea indicativo de la potencia conectada IPL1 bastaría para esta
invención. Por ello, el valor de I_{transistor \ max \ ideal}
puede medirse por vía de un transformador a través de cuyo primario
se impulsa la corriente que pasa a través de uno de los transistores
de conmutación durante un ciclo medio de invertidor en "on" y
por cuyo secundario corre la corriente inducida. Esta corriente
inducida después es rectificada y es suministrada a la unidad de
control del microprocesador. La magnitud de esta corriente
secundaria inducida rectificada que se corresponde con la potencia
conectada con la cazoleta bajo IPL1 y condiciones ideales será
guardada en una ubicación permanente de memoria mostrada en la tabla
1 a ser etiquetada como el valor I_{transistor \ max \
ideal}.
Referente a Fig. 5 la temperatura media de la
superficie en contacto con la comida de la cazoleta en función del
tiempo se sobrepuesto en el gráfico que ilustra la secuencia de los
pasos de potencia ideal. Al final de cada paso de potencia ideal,
la temperatura media de la superficie en contacto con la cazoleta es
medida y almacenada en memoria permanente. El valor T(0) se
corresponde con la temperatura normal de funcionamiento mas baja,
que en el caso de la cazoleta es la temperatura de ambiente, 72ºF.
T(1), la temperatura tras el paso de potencia ideal 2 es
130ºF. T(3), la temperatura tras el paso de potencia ideal 3
es 160ºF. T(4), la temperatura tras el paso de potencia ideal
4 es 190ºF. T(5), la temperatura tras el paso de potencia
ideal 5 es 210ºF. T(6), la temperatura tras el paso de
potencia ideal 6 es 224ºF. T(7), la temperatura tras el paso
de potencia ideal 7 es 232ºF. T(8), la temperatura tras el
paso de potencia ideal 8 es 240ºF. T(9), la temperatura tras
el paso de potencia ideal 9 es 246ºF. T(10), la temperatura
tras el paso de potencia ideal 10 es la temperatura deseada de
regulación de 250ºF.
El tiempo máximo de retraso entre aplicaciones
idénticas de potencia, referido como MXTD, es el tiempo es el
tiempo entre la conclusión del paso de potencia ideal 10 y el
comienzo de la primera aplicación del paso de potencia ideal 11.
Para el ejemplo de l cazoleta, MXDT es igual 120 segundos.
Para estimar la presente temperatura de la
cazoleta, se determina el comportamiento de enfriamiento de la
cazoleta en las condiciones ideales. La información a partir de la
curva resultante de temperatura/tiempo es mas tarde usada en un paso
de "alteración". Fig. 6 es una grafo del perfil
temperatura/tiempo de una cazoleta normal que ha sido retirada de la
placa tras una carga exitosa a 250ºF y se le ha dejado enfriar en
condiciones ideales. Los datos trazados en este grafo se obtienen
usando una cazoleta con conectores térmicos fijados en varios puntos
en su superficie de contacto con la comida que ha sido calentada a
su temperatura deseado de regulación y se ha sometido a condiciones
ideales durante su enfriamiento. Las condiciones ideales de la
cazoleta son aquellas que ocurren mas comúnmente durante
funcionamientos normales. En este caso: ninguna carga de comida por
los primeros minutos, una carga decreciente de comida para los
próximos 20 minutos, y después ninguna carga de comida para los
siguientes 40 minutos hasta que la temperatura media de superficie
de contacto con la comida de la cazoleta sea otra vez la temperatura
ambiente. La cazoleta tiene un área de superficie tan grande,
conductividad térmica elevada, y emisividad alta que una carga
externa de comida puede variar mucho sin con ello afectar
significativamente su perfil de temperatura/tiempo en el
enfriamiento.
Una vez que estos datos han sido obtenidos y
trazados, se graban los tiempos requeridos por la cazoleta para
enfriarse desde la temperatura T(10) a las temperaturas
T(9), T(8), T(0). Estos tiempos se muestran en
la Fig. 6. Seguidamente, la curva de enfriamiento es modelada por
tres líneas que cruzan la curva de enfriamiento actual a
temperaturas entre el grupo de T(0) a T(9). En este
ejemplo, el primer segmento lineal cuya pendiente se ha designado
CR_{2}, cruza la tasa de enfriamiento en T(6) y
T(2). Finalmente, el tercer segmento lineal, cuya pendiente
está designada como CR_{3} cruza la curva de enfriamiento
T(2) y T(0).
Cuanto mas realista sea la curva de enfriamiento
modelada, mas precisa será la presente temperatura estimada deducida
EPT de la cazoleta. Además cuanta mas desviación de enfriamiento de
una carga térmica ideal, tanto menos precisa será la EPT deducida.
Como se verá el paso propuesto de "alteración" designado para
determinar la EPT de la cazoleta es muy conservador.
Bloque constructivo
2
Considerando que una cazoleta generalmente nunca
funcionará en las condiciones ideales como descritas arriba, se han
diseñado las fórmulas e instrucciones aquí referidas como "pasos
de alteración" para ser usadas dentro de in algoritmo ideal de
modo que cada operación de calentamiento de cazoleta logrará su
objetivo de llegar 250ºF más o menos 20ºF dentro de 25 segundos de
calentamiento de placa, independientemente de las condiciones
iniciales o condiciones de trabajo de la cazoleta. Una miríada de
condiciones no ideales puede encontrarse en las operaciones día a
día. No obstante, en cualquier sistema las condiciones no ideales
que causan mas impacto sobre el resultado de la operación de
calentamiento normalmente pueden ser identificadas. En el ejemplo de
la cazoleta, se han provisto "los pasos de alteración" para
corregir las condiciones no ideales siguientes:
1) conexión no ideal entre la cazoleta y la
placa, y 2) comenzar la operación de calentamiento entre con la
temperatura de la cazoleta a una temperatura diferente de la
temperatura de ambiente.
Para compensar una conexión no ideal, se ha
guardado en la memoria fija un parámetro de circuito de la placa
representativo de la potencia magnética conectada a la cazoleta bajo
IPL1 y la s condiciones de conexión ideales. El parámetro de
circuito es I_{transis \ max \ ideal}, que ha sido previamente
determinado por medio de una comprobación en condiciones
ideales.
Otro valor representativo de la magnitud de la
corriente que fluye por el transistor de conmutación de la cocina es
medido al comienzo de cada operación de calentamiento de la cazoleta
y es guardad en una "memoria temporal". Este valor será
referido después como I_{transis \ max \ actual}. Se mide
I_{transis \ max \ ideal} del mismo modo que I_{transis \ max \
ideal}, excepto que I_{transis \ max \ actual} es medido durante
un pulso de comprobación al final de cada modo en espera de la
cazoleta y consecuentemente, al comienzo de cada operación de
calentamiento.
El "comienzo de cada operación de
calentamiento" significa que la cocina que antes había estado en
modo de espera de la operación (en donde estaba mandando pulsos de
comprobación del campo magnético buscando una carga apropiada de
impedancia) tiene un objeto situado encima que no solamente posee
una impedancia de carga que produce un valor de I_{transis \ max \
actual} dentro de los límites descritos por detectar, sino que
también posee una marca RFID que envía una identificación apropiada
al lector RFID integrado en el conjunto de circuitos de control de
la placa. Tanto una impedancia de carga apropiada como una señal de
identidad RFID apropiada desde el objeto son detectadas ambas por
la placa antes de comenzar el calentamiento por inducción del
objeto. Una determinada cazoleta puede ser retirada de la placa y
ser sustituida muchas veces antes de llegar a sus 250ºF de
temperatura y aún así cada vez que es sustituida se guarda en
memoria un nuevo valor de I_{transis \ max \ actual}.
Con este nuevo valor de I_{transis \ max \
actual} disponible para el microprocesador de la cocina, se
calculan en tiempo real muy al comienzo de la operación de
calentamiento un conjunto de niveles de potencia corregidos que usan
los niveles ideales de potencia como su base de referencia. En este
ejemplo de cazoleta, se han calculado en tiempo real cinco niveles
de potencia corregidos: nivel de potencia corregido 1, CPL1; nivel
de potencia corregido 2, CPL2; nivel de potencia corregido 3,
CPL3; nivel de potencia corregido 1, CPL4; nivel de potencia
corregido 5, CPL5. La siguiente tabla 3 ilustra las fórmulas usadas
para calcular el porcentaje de tiempo en "on" del invertidor
para cada uno de estos niveles corregidos de potencia.
CPL1 es igual a IPL1 porque al comienzo de cada
operación de calentamiento se desea toda potencia conectada
disponible. Cualquier fórmula para corregir IPL1 nunca podría
proporcionar mas potencia conectada de la disponible usando un 93%
de tiempo en "on" del invertidor. Mientras que CPL1 es igual a
IPL1, cada uno de los CPL restantes pueden o bien ser corregidos a
un porcentaje mas elevado de tiempo en "on" o a un porcentaje
mas reducido de tiempo en "on" de sus respectivos IPLs
Después se calcula la cantidad de ciclos en
"on" por \Deltat_{entre \ transmisión} de la manera antes
descrita. Una vez calculado, los valores e instrucciones de niveles
de potencia para implementar cada nivel de potencia de la placa son
guardados en memoria temporal.
Una vez calculados los valores CPL1 hasta CPL5
al comienzo de cada operación de calentamiento y una vez guardados
en memoria temporal, estos se usan para implementar la secuencia
actual de pasos de potencia, en lo sucesivo referidos como "Pasos
de potencia actuales". La secuencia de pasos de potencia actuales
se muestra abajo en la tabla 4
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Por ello, se siguen todos los aspectos de la
secuencia de pasos ideales de potencia (duración de los pasos de
potencia, cantidad de pasos de potencia, tiempos de retardo, etc.)
excepto el uso de IPLs. Ekl objetivo de emplear una secuencia de
pasos de potencia ideal con los COLs insertados en vez de IPLs es
para asegurar que se logrará virtualmente la misma curva de
tiempo/temperatura que la que se mostró sobrepuesta en Fig. 5
cuando se ha seguido la secuencia de pasos de potencia actual bajo
todas las demás condiciones de funcionamiento excepto la conexión de
potencia ideal. Aunque las temperaturas actuales alcanzadas al final
de cada paso de potencia actual aplicado bajo condiciones de
funcionamiento de otro modo ideales puede no ser igual a T(1)
hasta T(10) debido a la incapacidad de corregir IPL1 para una
eficiencia mas reducida de conexión de potencia, las respectivas
temperaturas alcanzadas nunca deberían de ser mas elevadas y serán
muy aproximadas.
Los procedimientos resaltados arriba también son
correctos para un voltaje no-ideal de línea de la
fuente de alimentación comercial, ya que I_{transist \ max \
actual} también será diferente de I_{transist \ max \ ideal}
debido a este factor.
Para permitir que HA/cazoleta) lleve la cazoleta
a la temperatura de regulación deseada pese a su actual temperatura
al comienzo de la operación de calentamiento, primero se estima la
presente temperatura y después la cocina debe de comenzar la
secuencia de pasos de potencia actual en el paso de potencia actual
apropiado. También se da por sentado que la cazoleta nunca será
enfriada por debajo de la temperatura de ambiente. Si la cazoleta se
encuentra por debajo de la temperatura de ambiente cuando esta es
colocado sobre la placa, HA(cazoleta) la llevara a una
temperatura inferior a 230ºF, lo que es una salida segura. También
se asume que la cazoleta nunca será sometida a una fuente de calor
(distinta a la comida colocada sobre su superficie superior)
distinta de una placa de esta
invención.
invención.
\newpage
Las temperaturas T(1) hasta T(10)
que se asumen para lograrse tras la complexión de los pasos de
potencia actual 1 a 10 son las mismas temperaturas que se muestran
Fig. 6 en varias posiciones a lo largo de la curva ideal de
enfriamiento. Correspondiendo con cada una de esas temperaturas
T(0) a T(10) en la curva de enfriamiento es un tiempo
en segundos que se requirió para enfriar a la temperatura respectiva
la cazoleta completamente calentada. El primer paso en esta parte
del algoritmo de calentamiento HA(cazoleta) diseñado para
determinar EPT es asignar un valor a la ubicación temporal de
memoria diseñado como "n" que se corresponde con el número de
segundos requeridos para que se enfríe la cazoleta desde
T(10) (la misma temperatura que se da por sentada que ocurre
tras el paso de potencia actual 11) a un temperatura dada entre
T_{(LKPS)}.
La tabla 5 describe el medio para asignar
valores a "n". El valor de "n" es asignado a la memoria
variable inmediatamente tras haberse colocado la cazoleta sobre la
placa y la primera etiqueta RFID haya transferido los valores LKPS
y t_{(LKPS)} al lector/grabador RFID y así a sus respectivos
sitios de memoria temporal. Por ello basándose en el valor de LKPS
extraído de las marca RFID (recordando que no está permitido guardar
como LKPS en la memoria de la marca RFID un valor mas alto de 10),
la cantidad de segundos requeridos para enfriarse desde T(10)
a la temperatura de T(LKPS), en condiciones ideales, se
guardará en "n".
\vskip1.000000\baselineskip
El segundo paso en esta parte del algoritmo de
calentamiento HA (cazoleta) diseñado para determinar EPT es
determinar el tiempo de enfriamiento trascurrido, ELCLT, y guardar
su valor en segundos en su sitio temporal de memoria. ELCLT es
simplemente igual al tiempo presente Pt tal como determinado por un
reloj de tiempo real o como reflejado en reloj del microprocesador
de la placa, menos el tiempo de complexión del último paso conocido
de potencia, t(LKPS).
El paso final en esta parte del algoritmo de
calentamiento HA(cazoleta) diseñado para determinar EPT es
seguir las instrucciones de condición "si", "entonces"
como se describe en la tabla 6.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\vskip1.000000\baselineskip
La fórmula para determinar EPT por tanto
requiere que los valores ELCLT, n, T(LKPS), y las tasas de
enfriamiento lineal CR_{1}, CR_{2}, y CR_{3}. Por ejemplo,
para un valor LKPS de 8 que se ha sacado de la etiqueta RFID fijada
a la cazoleta, el valor correspondiente de EPT sería igual a
{T(8) - [(CR1)(PT - t(8))]}.
Una vez que la EPT ha sido determinada usando la
parte de algoritmo de calentamiento mostrado en la Tabla 6, se han
programado instrucciones en el microprocesador de la placa que usa
este valor de EPT para comenzar las operaciones de calentamiento en
el paso de potencia actual apropiado de la secuencia mostrada en
Tabla 4. La Tabla 7 abajo muestra las instrucciones programadas en
el microprocesador de la placa de modo que permite el comienzo de la
operación de calentamiento a un paso de potencia actual en
proporción con EPT. Si se ha calculado un valor de EPT al comienzo
de una operación dada de calentamiento como menor a un
T(LKPS) dado, la placa comenzará con la operación de
calentamiento a un paso de potencia actual correspondiente al
supuesto de que la cazoleta pueda estar muy cerca de dicho
T(CKPS). En este sentido, cualquier temperatura de regulación
actual de al cazoleta debería de ser calculada para ser una
temperatura mayor a T(3) pero menor que T(4), el
algoritmo de calentamiento, HA(cazoleta), comenzará con la
operación de calentamiento en el paso de potencia actual 5.
\newpage
Bloque constructivo
3
Como se ha constatado arriba varios trozos de
información son extraídos o bien de la marca RFID fijada a la
cazolet5a o bien son determinados a partir de mediciones realizadas
por los sensores de circuito de la cazoleta para permitir que la
HA(cazoleta) funcione correctamente. La mayoría de estos
pedazos de información requeridos, y los medios para determinarlos,
y los nombres dados a ellos han sido descritos. La tabla 8 en lista
cada uno de estos elementos de datos requerido que deben de ser
guardados en una memoria temporal accesible al microprocesador de la
placa.
La fig 7. es un diagrama de flujo que muestra el
algoritmo de software preferente, que opera para dirigir la placa a
acceder HA(cazoleta), dado por sentado que por lo menos los
tres elementos obligatorios de las información que a continuación se
dispone en la Tabla 9 de abajo son guardados en la memoria de la
etiqueta RFID.
El primero de los tres elementos de información
requeridos es "clase de objeto", o COB. Este elemento de
información es almacenado permanentemente en la memoria de la
etiqueta RFDI y nunca será rescrito con información del
lector/grabador RFID de la placa. Para una marca RFID fijada a la
cazoleta, el código digital COB será único para esa clase de
cazoletas. Para un objeto de diferente clase, por ejemplo un
cubierto de cena existirá un código digital distinto en su marca
RFDI. El COB puede o no incluir una parte de código que además
distingue la identidad única de esa cazoleta de todas las demás
cazoletas.
Los otros dos elementos de información
requerida, el último paso de potencia del algoritmo de
calentamiento LKPS y el tiempo del último paso conocido de potencia
del algoritmo t_{(LKPS)} tienen sitios de memoria correspondientes
en la memoria temporal HA(cazoleta) (y para otra clase de
objetos, en sitios de memoria correspondientes de aquellos
HA(COB). LKPS y t_{(LKPS)} serán programados como ceros en
una etiqueta RFID recién fabricada fijada a una cazoleta recién
estrenada. Mas adelante, los valores serán regrabados periódicamente
por el lector/grabador RFDI.
La tabla 9 también continua con información
opcional que puede ser almacenada en la etiqueta RFDI. Por ejemplo,
cualquiera de las variables de la "memoria permanente" puede
almacenarse en la etiqueta RFDI. Además, puede guardarse el número
total de ciclos de pleno calentamiento que la etiqueta RFDI ha
completado. Esta información puede ser empleada para permitir al
usuario ser notificado cuando llegue el momento de sustituir las
etiqueta.
Referente a Fig. 7, el algoritmo general de
control opera como sigue, asumiendo que la potencia de la placa
está en "on", Paso 54. Primero la placa vuelve al modo de
espera, Paso 56, un pulso de comprobación es enviado cada segundo
para determinar si un objeto está colocado en la placa; para este
propósito, I_{transistor} es medido en cada pulso usando el
sensor 31 para este propósito. Seguidamente, en el paso 58, se
determina se I_{transistor} es mayor o igual a I_{1}, y menor o
igual a I_{2} (estos valores de corriente están
pre-configurados para la placa en particular,
basándose en su eficacia con corrientes de transistor altas y
bajas). Asimismo a dos los elementos de memoria temporal en la
memoria del microprocesador como se enumera en la Tabla 8 se les ha
dado el valor de 0, excep0to para Pt (tiempo actual) que siempre
contiene el tiempo actual de corriente registrado en base al reloj
de tiempo real o la del reloj del microprocesador. Si la respuesta
a la cuestión 58 es "no", significando que no se encuentra
objeto alguno sobre la placa, el programa vuelve al paso 56. Si la
respuesta en el paso 58 es "si", el programa procede al paso
60, en donde el lector/grabador RFID manda una señal para buscar una
respuesta de una etiqueta compatible RFID. En el siguiente paso 62
se ha de tomar una determinación si el lector/grabador RFDI recibe
un COB válido de una etiqueta RFDI. Si la respuesta a esta pregunta
es "no" (lo que puede ocurrir por ejemplo si se coloca una
placa de hierro fundido sin una etiqueta RFDI sobre la placa de
hornillo, el programa vuelve al paso 56 y la placa de cocina queda
en su modo de espera. Así, no se calentará nunca de modo
significante un objeto no deseado.
Si se ha recibido un código COB válido, la
respuesta a este paso 62 es "si", y el programa entonces
procede al paso 64, en donde el lector/grabador manda el código COB
apropiado al microprocesador de la placa; esto dirige el algoritmo
del software al HA(COB) apropiado, es este caso una
HA(cazoleta). Durante el trascurso de la ejecución de
HA(cazoleta), paso 66, la placa continúa midiendo
periódicamente las cargas de impedancia y asegura que está dentro
de los límites, como reflejado en el paso 68. Mientras el valor de
I_{transistor} esté dentro de los límites, los pasos de algoritmo
de HA(cazoleta) continuarán en su orden. No obstante, si el
valor de I_{transistor} cae fuera de estos límites (como ocurriría
si la cazoleta es retirada de la placa), el algoritmo sale de
HA(cazoleta) y el algoritmo general de fig. 7 retornará al
paso 56 en donde la placa de hornillo está en modo de espera.
Seguidamente dirigimos la atención a la Fig. 8
que ilustra las instrucciones de algoritmo importantes para
HA(COB) y en particular HA(cazoleta). En esta
discusión, se da por sentado que el paso 64 de la fig. 67 ha
iniciado el algoritmo de la fig. 8, y que además se ha colocado una
nueva cazoleta a temperatura de ambiente sobre el dispositivo
calentador, y se mantiene ahí a través de 2 pasos de potencia actual
11. Para ello, en el paso 70, cuando el lector/grabador interroga a
la etiqueta RFDI en la cazoleta, LKPS y t_{(LKPS)} tendrán valor
cero, y las ubicaciones de memoria temporal correspondientes a LKPS
y a t(LKPS) dentro de HA(cazoleta) recibirán valor
cero. Seguidamente en el paso 72, el valor I_{transistor} es
medido y almacenado en la ubicación de memoria HA(cazoleta)
temporal de I_{transistor \ max \ actual} en este momento la
placa aún está en modo de espera. Usando las fórmulas enlistadas en
la Tabla 3, se calculan las CPL de la operación de calentamiento,
paso 74. Si el usuario colocó la cazoleta en su ubicación apropiada
sobre la placa, estos valores de CPL deberían de ser
aproximadamente igual a sus valores IPL correspondientes. En el
paso 76, un valor de 3600, es asignado a n, ya que LKPS es igual
cero. En el paso 78, el valor de ELCLT es calculado para ser mucho
mayor que 3600 segundos y es guardado en la memoria temporal.
Seguidamente en el paso 80, se calcula que EPT es igual a
T(0) o 72ºF. Este valor de EPT también es almacenado en la
memoria temporal. En el paso 82, usando el valor guardado de EPT, el
microprocesador de la placa seguirá las instrucciones enlistadas en
la tabla 7 y arrancará la secuencia de pasos de potencia actual
descrita en la Tabla 4, en el paso de potencia actual 1.
En paso 84 se instruye a la placa completar
todos los restantes pasos de potencia actual (1-10
y THE TWOLL). Al final de cada paso de potencia actual el
lector/grabador RFID transmitirá el valor de LKPS recién completado
(hasta el valor 10). Por ejemplo, al final del paso actual de
potencia 1, durante el intervalo de tiempo \Deltat_{tramit}, el
lector/grabador RFID transmitirá el valor 1 como LKPS y la etiqueta
RFID guardará ese valor en su ubicación de memoria dedicada e LKPS.
Simultáneamente, lector/grabador RFID también transmitirá el tiempo
de transmisión, preferentemente en formato UTC. Esta información es
guardada en la ubicación de memoria de la etiqueta RFID reservada
para t_{(LKPS)}. Al final de cada paso de potencia sucesivo, las
ubicaciones de memoria de la etiqueta RFID reservadas para LKPS y
t_{(LKPS)} recibirán dos nuevos valores.
También se verá que en el paso 84 se repite la
cuestión del paso 68 (Fig. 7), asegurando que I_{transistor} está
entre I_{1} y I_{2}; mientras que esto se obtiene, continua el
paso 84 y se efectúan los pasos de potencia actual restantes. No
obstante, si la contestación al paso 68 es "no", los valores de
la memoria temporal son puestos a cero (paso 86) y el software
vuelve a modo de espera (es decir, el inversor en off excepto para
los pulsos de comprobación) del paso 56, Fig. 7.
En este escenario, la cazoleta no es retirada de
la placa hasta que la placa no haya completado dos aplicaciones del
paso de potencia actual 11, y por lo tanto la placa habrá logrado su
temperatura de regulación deseada de 250ºF \pm 20ºF. Una vez
retirada, la placa RFID tendrá la siguiente información guardada en
su memoria: LKPS = 10, t_{(LKPS)} = el tiempo en el cual se ha
completado la segunda aplicación del paso de potencia actual 11, COB
= cazoleta. Considerando que el valor mas alto de LKPS permitido es
10, mientras que la memoria de la etiqueta RFID es actualizada con
t_{(LKPS)} para reflejar el tiempo de la última aplicación de un
paso de potencia actual de 11, la cazoleta es armada con información
concerniente a la historia de carga pasada.
Seguidamente se asume que la cazoleta es servida
al cliente, tras lo cuál se lava y se deja a un lado, y de nuevo se
coloca sobre una placa tras un período de 60 minutos, pero es
retirada tras 6 segundos. Como se ve arriba, la memoria de etiqueta
de RFID tendrá un valor de 10 para LKPS y una valor de t_{(LKPS)}
que se corresponde con el final de la aplicación del segundo paso de
potencia actual 11 una hora antes del tiempo en el que el
lector/grabador RFID interroga a la etiqueta RFID en el paso 70,
Fig. 8.
Por lo tanto, la ubicación de memoria temporal
que se corresponde con el microprocesador de la placa recibirá esos
valores de 10 de t_{(LKPS)} recién descritos. Seguidamente, en el
paso 72, en el momento del próximo pulso de comprobación del campo
magnético de la placa (en ese momento la placa está aún en su modo
de operación), el valor de I_{Transistor} se medirá y se guardará
en la memoria temporal de la HA(cazoleta) de I_{Transistor \
max \ actual}. Usando las fórmulas encontradas en la Tabla 3, se
calculará en el paso 74 la CPL para este funcionamiento de
calentamiento. Si el usuario ha colocado la cazoleta en su sitio
adecuado encima de la placa, estos valores de CPL deberían de ser
casi igual a sus correspondientes valores IPL. En el paso 76, se
asignará a n el valor de 0, ya que LKPS es igual a 10. En el paso 78
m, el valor ELCLT será calculado para ser igual a 3600 segundos y
será destruido en una memoria temporal. Por ello en el paso 80, el
valor de EPT será calculado (por vía de las instrucciones de la
Tabla (6) para ser igual a T(0) o 72ºF. Este valor de EPT
será guardado en memoria temporal. Usando el valor guardado de EPT,
el microprocesador de la placa seguirá las instrucciones como se
describe en la Tabla 7 y comenzará la secuencia de pasos actuales de
potencia, tal como se describe en la Tabla 4, el actual paso de
potencia 1.
El paso 84 instruye a la placa a completar todos
los pasos de potencia actual restantes (1 hasta 10 y 11s). Al
final de cada paso de potencia actual el lector/grabador RFID
transmitirá el valor de LKPS que recientemente ha completado (sin
exceder el valor 10). Por ejemplo, al final del paso de potencia
actual 4, durante el intervalo de tiempo \Deltat_{Transmit} el
lector/grabador RFID transmite el valor 4 como LKPS y la etiqueta
RFID guardará en su ubicación de memoria dedicado a LKPS ese valor.
Simultáneamente, el lector/grabador RFID también transmitirá la
hora del día de la transmisión. Esta información será guardada en la
ubicación de memoria de la etiqueta RFID reservada para
t_{(LKPS)}. Al final de cada actualización sucesiva de la potencia
actual, la memoria de etiqueta RFID recibe los nuevos valores para
LKPS (hasta un valor de 10) y t_{(LKPS)}.
En vista del hecho de que se retira la cazoleta
tras 6 segundos, esta habrá completado la aplicación del paso de
potencia actual 3. Por ello, habrá alcanzado una temperatura de
aproximadamente T(3). Además, la etiqueta RFID ahora tendrá
la siguiente información almacenada en la memoria cuando su memoria
se retire de la cazoleta; LKPS = 3, t_{(LKPS)} = al tiempo en el
cual la aplicación del paso de potencia actual 3 acaba de
completarse, COB = cazoleta. Por ello, la cazoleta se armará con
información respecto a su historia pasada de carga y estará lista
para ser colocada sobre el cargador.
Seguidamente si se asume que se coloca la
cazoleta a una temperatura de aproximadamente T(3)
inmediatamente sobre la placa, la cazoleta tendrá el valor de 3 para
LKPS y un valor de t_{(LKPS)} que se corresponde con el final de
la aplicación de el segundo paso de potencia 3. Asumiendo que el
valor de t_{(LKPS)} coincide con el del microprocesador una vez
que se y ha colocado de nuevo sobre la placa, en el paso 70 la
ubicación de memoria temporal correspondiente a LKPS y t_{(LKPS)}
dentro de HA(cazoleta) y accesible al microprocesador de la
placa recibirá estos valores de 3 y el valor de t (3) recién
descrito. Seguidamente en el paso 72 en el momento del siguiente
pulso de comprobación del campo magnético desde la placa (en ese
momento la placa aún está en su modo operativo de espera), el valor
de I_{transistor} será medido y guardado en la ubicación de
memoria temporal HA(cazoleta) de I_{transistor \ max \
actual}. Usando las fórmulas de la Tabla 3, la CPL para esta
operación de calentamiento se calcula en el paso 74. Si el usuario
ha colocado la cazoleta en su sitio adecuado encima dfe la placa,
estos valores deberían de ser aproximadamente igual a sus
correspondientes valores IPL. En el paso 76, se asigna a n el valor
de 2100, ya que LKPS es igual a 3. En el paso 78, el valor de ELCLT
se calculará para ser igual a 1 segundo a así y será guardado en la
memoria temporal. De esta manera, en la instrucción del paso 80, el
valor de EPT se calculará (por vía de las instrucciones de la Tabla
6) para ser igual a una temperatura de ligeramente menos que
T(3) pero mas que T(2). Este valor de EPT será
almacenado en la memoria temporal. Usando este valor guardado de
EPT, el microprocesador de la placa seguirá las instrucciones como
se describe en la Tabla 7 y arranca la secuencia de los pasos de
potencia actual, como descritos en Tabla 4, en el paso de potencia
actual 4.
El paso 84 instruye a la placa que complete
todos los restantes pasos de potencia actual (paso 4 hasta 10 y a
11). Al final de cada paso de potencia actual el lector/grabador
RFID transmite el valor de LKPS que acaba de completar (hasta que
alcanza el valor de 10). Por ejemplo, al final del paso potencia
actual 4, durante el intervalo \Delta_{transmit}, el
lector/grabador RFID transmite el valor 4 como LKPS y la etiqueta
RFID guarda ese valor en su ubicación de memoria dedicada a LKPS.
Simultáneamente, el lector/grabador RFID también transmitirá el
tiempo del día de la transmisión. Esta información será guardada en
la ubicación de memoria de la etiqueta RFID reservada para
t_{(LKPS)}. Al final de cada paso sucesivo de potencia actual la
memoria de etiqueta RFID recibe dos nuevos valo9rews para LLKPS (sin
excederse de 10) y t_{(LKPS)}.
En este escenario la placa mantendrá la cazoleta
a 250ºF indefinidamente. El valor de LKPS en la memoria RFID
continuará hasta que quede en 10 y el valor de t_{(LKPS)} será
actualizado continuadamente al final de cada paso de potencia actual
11.
Como se ha descrito previamente, la cazoleta de
vajilla 22 mostrada en Fig. 1 puede incluir, como característica
adicional un conmutador térmico 52. Adicionalmente, las Figs. 9 y 10
ilustran las etiquetas RFID con uno o dos conmutadores térmicos
respectivamente. En el caso de la realización de Fig. 1, el
conmutador térmico 52 está preferentemente en contacto con
sub-superficie de la placa 46 hierro fundido.
El propósito de un conmutador térmico en este
contexto es el de alterar la transmisión de datos desde la etiqueta
de algún modo e una temperatura específica en donde el conmutador
térmico se activa de tal modo que el lector RFID tras haberse
activado la conmutación térmica recibe información de la etiqueta
distinta de la que recibía antes de tal activación.
Fundamentalmente, la combinación de uno o mas conmutadores térmicos
y una etiqueta RFID se vuelve un conmutador en si mismo que puede
transmitir una señal de réplica de radio frecuencia al
lector/grabador RFID en donde el lector/grabador RFID sabe que
acción de conmutación ha ocurrido. No obstante, esta nueva
conmutación combinada es "inteligente" porque también puede
almacenar toda la información digital tal como descrita en la
realización preferente, información que puede ser leída y
actualizada por el lector/grabador RFID.
Volviendo seguidamente a Fig. 9 se ha ilustrado
un compuesto 88 de conmutador térmico de etiqueta RFID. En este
ejemplo, la etiqueta RFID 90 es una GemPlus Ario
40-SL Stamp, hecha de una base de epoxi 92 con una
antena grabada de cobre 94 encima. La antena 94 está conectada a un
circuito integrado (no mostrado en Fig. 9) debido al hecho de que
está sobre la cara reversa de la etiqueta). La antena de cobre 94
termina en dos "placas de terminación" 96 y 98 que son piezas
rectangulares de cobre de una dimensión mucho mayor que el resto de
las líneas de antena. Esta arquitectura de la ARIO
40-SL Stamp, la misma que la de la ARIO
40-SM Module y la mas pequeña ARIO
40-SMD, hace que la conexión de un conmutador
térmico sea una tarea fácil. No obstante cualquier etiqueta RFID es
adecuada para realizar un compuesto de acuerdo con la invención,
debido a que tales etiquetas contienen ambas una antena y un
circuito integrado.
El otro componente del compuesto de etiqueta
RFID/conmutador térmico o "conmutador inteligente" es el
propio conmutador térmico 100 en sí mismo. Cualquier conmutador del
anterior estado de la técnica que cambia de contactos abiertos a
cerrados, o de contactos cerrados a abiertos a una temperatura
variable preajustada será adecuado. Los conmutadores apropiados
tienen las siguientes características; tamaño pequeño, aptitud para
el moldeo, una alta temperatura operativa, aptitud para funcionar en
campos magnéticos, pequeña tolerancia de temperatura de conmutación
preajustada, y un estrecho diferencial. Un conmutador térmico que
venga desde fabrica ajustado a ir de contacto abierto a contacto
cerrado a una temperatura de 150ºF con una tolerancia de \pm 5ºF
irá a contactos cerrados en algún punto entre 145ºF y 155ºF. No
obstante, tras cambiar a cerrado, permanecerá en contacto cerrado
por un tiempo finito, y con ello en un rango finito de temperatura,
hasta que se enfría a una temperatura en la cual el conmutador
vuelve a abrirse. Esta rango de temperatura finito se denomina el
diferencial. Por ejemplo, una conmutación perfecta de 150ºF
(normalmente abierta) como se ha descrito arriba con 40ºF \pm 20ºF
diferencial se volverá a abrir no antes de 130ºF y puede enfriarse
hasta 90ºF antes de volver a abrirse.
El conmutador térmico 100 para su uso en esta
invención es un termostato bi-metálico en miniatura,
a veces llamado frecuentemente un protector térmico. Estos se usan
comúnmente o bien para propósitos de control o bien para
propósitos de limitación de temperatura. Estos pueden adquirirse en
una de estas dos configuraciones: 1) (normalmente abierto) cerrar a
la subida, o 2) (normalmente cerrado) abrir a la subida. El modelo
de conmutación preferido para esta invención es el termostato
bi-metálico en miniatura de la serie 5003, fabricada
por Airpax® Termal Sensing Products. Este termostato tiene un
diferencial de 15º para los rangos de temperatura de conmutación
que interesan en esta invención. Otras conmutaciones térmicas
adecuadas incluyen la línea Klixon® de termostatos
bi-metálicos en miniatura de acción de disparo
fabricados por Texas Instruments. El termostato en miniatura
bi-metálico de acción de disparo de la serie Airpax
6600, y los protectores térmicos bi-metálicos de las
series OPS y UP7 fabricados por UCHIYA y vendidos por Selco Products
Company of California. Estos últimos conmutadores mencionados,
aunque mas pequeños que la serie 5003, típicamente tienen un
diferencial de 50ºF.
Se ha comprobado por experimento que el método
más simple de convertir una etiqueta RFID en un conmutador o
compuesto de conmutación de radiofrecuencia inteligente es conectar
cada extremo del conmutador térmico a su respectivo extremo de la
antena en las placas de terminación 96 y 98. Basta con una simple
unión por soldadura. Por supuesto, esta conexión puede realizarse
por el usuario como un proceso de post-producción, o
por el fabricante de la etiqueta RFID.
Cuando un único conmutador térmico 100 es
conectado de esta manera, debería de ser normalmente una conmutación
de (normalmente abierta) cierre a la subida. Esto permite que la
etiqueta RFID se comunique normalmente con el lector RFID a
temperaturas por debajo de la temperatura de conmutación (referida
de aquí en adelante como TS1) porque la antena 94 mantiene sus
características de impedancia originales. A temperaturas por encima
de TS1 se cierra la conmutación térmica 100. Esto cierra el circuito
de la antena 94, cambiando sus características de impedancia, y
evita que se comunique con el lector/grabador RFID. Por supuesto,
durante el rango de temperatura "diferencial" que existe
durante el enfriamiento para un termostato
bi-metálico (por ejemplo, 15ºF por debajo de TS1
para un termostato de serie Airpax 5003) la antena RFID 94
configurada como se muestra en Fig. 9 será incapaz de comunicarse
con el lector/grabador RFID. Para un conmutador térmico 100 con un
diferencial pequeño, este hecho no se detracta mucho de la
precisión y exactitud del método de regulación alternativa de
temperatura abajo descrito. No obstante, para un conmutador térmico
de diferencial mas alto, el rango de temperatura de "silencio"
mucho mayor es un detrimento.
Fig. 10 ilustra un compuesto 102 de etiqueta
RFID/conmutador térmico que supera el problema de "silencio"
que puede ser causado por un único conmutador
bi-metálico con una gran diferencial. El compuesto
102 incluye una etiqueta RFID 90 idéntica que tiene una base 92,
antena 94 y placas 96, 98. No obstante en este ejemplo, dos
conmutaciones térmicas en serie 104, 106 han sido conectadas como se
muestra a las placas de terminación. El conmutador 106 normalmente
está abierto, cierra al subir, mientras que el otro conmutador 104
está normalmente cerrado para abrirse al subir. El conmutador 106
debería de tener una temperatura de conmutación de TS1, masa baja
que la temperatura TS2 de conmutación del conmutador 104 normalmente
cerrado. Por ello, durante el calentamiento, previamente a TS1, la
etiqueta RFID puede comunicarse normalmente con el lector RFID.
Entre TS1 y TS2, la etiqueta RFID no puede comunicarse con el lector
RFID. Por encima, las comunicaciones TS2 son normales otra vez,
Durante el enfriamiento, el período de temperatura de
"silencio" no es mayor que el diferencial de un único
termostato bi-metálico, pero ahora es la diferencia
de temperatura entre TS1 y TS2. Este intervalo de temperatura puede
ser elegido por el diseñador para ser pequeño si el valor de TS2 es
elegido como temperatura de regulación. No obstante, puede elegirse
y usarse un intervalo mas grande de temperatura entre TS1 y TS2
para compensar las cargas de enfriamiento no ideales, si TS1 es
elegido como temperatura de calibración y no como la temperatura de
regulación.
A pesar del hecho de que el camino mas sencillo
para conectar uno o varios conmutadores térmico a una etiqueta RFID
de modo que se proporcione una conmutación o compuesto
"inteligente" es conectarlos de modo que se acorte la antena,
es posible conectar uno o varios conmutadores térmicos a la etiqueta
RFID de modo que solamente se acorte la sección de EEPROM de la
etiqueta. En esta conexión por debajo de la temperatura de
conmutación TS1 (o por encima de TS2 para una configuración de
conmutación dual). No obstante, por encima de TS1 (o entre TS1 y TS2
para una configuración de conmutación dual) la etiqueta se
comportaría como una etiqueta de solo lectura. Por ello, el
lector/grabador RFID, y con ello el dispositivo de inducción de esta
invención, serían capaces de leer información de un objeto tal como
su COB todas las veces que la etiqueta está en el campo del
lector/grabador. También pueden usarse otros métodos de conexión.
Independientemente de los medios de ubicación de la conexión de
la(s) conmuta-
ción(es) térmica(s), el lector/grabador RFID será capaz de detectar una diferencia entre una etiqueta cuyo conmutador o conmutadores están en una condición contra la otra.
ción(es) térmica(s), el lector/grabador RFID será capaz de detectar una diferencia entre una etiqueta cuyo conmutador o conmutadores están en una condición contra la otra.
En la siguiente exposición se explica el uso de
un compuesto 88 como mostrado en Fig. 9 un compuesto 102 de doble
conmutación como se ilustra en Fig. 10. De este modo, la combinación
etiqueta RFID/conmutador térmico aparecerá ante el lector/grabador
RFID como si no estuviese presente ninguna etiqueta en el campo
durante su estado "alterado" (cuando uno o mas conmutadores
térmicos acortan la antena RFID como en las Figs. 9 y 10) pero
aparecen de otro modo como etiquetas de lector/grabador RFID.
Durante el "estado alterado" del compuesto etiqueta
RFID/conmutador térmico no son posibles las comunicaciones entre la
etiqueta y el lector. No obstante, los métodos alternativos
descritos en adelante funcionarán para otros compuestos etiqueta
RFID/conmutador térmico también durante el estado alterado.
Información que emplea la regulación de
temperatura transmitida de una etiqueta RFID conectada a uno o
varios conmutadores de temperatura, en donde el o los
conmutador(es) de temperatura definen la regulación de
temperatura.
Considerando primero el aparato mostrado en Fig.
1, con la vajilla 22 que tiene un único conmutador térmico 52, una
temperatura de conmutación ejemplar del conmutador 52 (TS1) es
seleccionada para ser igual a T(10), la temperatura de
regulación pre-programada mostrada en Fig. 5. El
algoritmo general de software de la Fig. 7 también permite el uso de
tal construcción sin modificación. No obstante se han realizado
cambios en el software HA(COB), en este caso
HA(cazoleta). Por ello, tras encender el dispositivo de
calentamiento por inducción, se seguirán todos los pasos de la Fig.
7 como se ha descrito anteriormente. Es solamente en el paso 66, en
donde se ejecuta HA(COB), que el microprocesador ejecuta un
algoritmo distinto.
La clase de código de objeto (COB) en la
etiqueta RFDI que solamente tiene un conmutador térmico fijado
dirigirá controlador del microprocesador del dispositivo de
calentamiento por inducción para que siga el HA(COB con una
conmutación térmica que define la temperatura de regulación) que se
muestra esquemáticamente en Fig. 11. Este diagrama de flujo de la
Fig. 11 tiene solamente una diferencia del de la Fig. 8, a saber en
el paso 84a. La diferencia estriba simplemente en que; si durante
cualquier operación de lectura/escritura realizada durante los
últimos 0,15 segundos de un paso de potencia ideal se detecta una
marca RFID en "estado alterado", entonces el programa vuelve
al modo operativo de espera a través de los pasos 86 y 56 por un
período de tiempo igual a (0,5)(MXDT) tras lo cuál el programa
entonces se traslada al paso de potencia actual 11.
Para tener clara esta diferencia se asume que la
cazoleta con el compuesto etiqueta RFID/conmutador térmico (cuya
temperatura TS1 coincide con T(0) se coloca sobre el
dispositivo 20 de calentamiento por inducción. Se asume que la
etiqueta RFID es nueva. En lo referente a la Fig. 7, el
microprocesador de la placa comenzará a implementar la
HA_{(cazoleta \ con \ 1 \ conmutación \ térmica \ que \ define \
la \ temperatura \ de \ regulación)} en el paso 66. En lo
referente a la Fig. 11, la cazoleta tendrá valores cero para LKPS y
t_{(LKPS)} cuando el lector/grabador RFID interroga a la etiqueta
RFID en el paso 70. Por lo tanto, la ubicación de memoria temporal
correspondiente a LKPS y t_{(LKPS)} dentro de HA_{(cazoleta \
con \ 1 \ conmutación \ térmica \ que \ define \ la \ temperatura}
_{de \ regulación)} y accesible al microprocesador de la placa
recibirá valores cero. Seguidamente, en el paso 72, en el momento
del siguiente pulso de comprobación del campo magnético desde la
placa (en este momento la placa está todavía en su modo operativo de
espera), el valor de I_{transistor} se medirá y se almacenará en
la ubicación de memoria temporal HA_{(cazoleta \ con \ 1 \
conmutación \ térmica \ que \ define \ la \ temperatura \ de \
regulación)} de I_{transistor \ max \ actual}. Usando las
fórmulas de la Tabla 3 se calcularán en el paso 74 las CPls para la
operación de calentamiento. Si el usuario ha colocado la cazoleta en
su sitio apropiado sobre la placa, estos valores de CPL deberían de
ser aproximadamente igual a sus valores IPL correspondientes. En el
paso 76, el valor de 3600 se asignará a n, ya que LKPS es igual a 0.
En el paso 78, el valor de ELCLT se calcula de modo que sea mucho
mayor que 3600 segundos y será almacenado en la memoria temporal.
Así, en el paso 80, el valor de EPT se calcula (por vía de las
últimas dos líneas de la Tabla 6) para que sea igual a T(0) o
72ºF. Este valor de EPT se guardará en la memoria temporal. Usando
este valor guardado de EPT, el microprocesador de la placa seguirá
las instrucciones como se describe en Tabla 7, y arrancará la
secuencia de pasos de potencia actual como se describe en Tabla 4,
en al paso de potencia actual 1.
El paso 84ª (Fig. 11) instruye a la placa a
completar todos los pasos de potencia actual restantes (1 hacia 10 y
11). Al final de cada paso de potencia actual, el lector/grabador
RFID transmite el valor de LKPS que acaba de completar (hasta llegar
al valor 10). No obstante, existe una diferencia posible entre el
modo de operación y la conexión previamente descrita en conexión con
la Fig. 8. Cuando la cazoleta alcanza el final del paso de potencia
actual 10 e intenta escribir un nuevo valor de LKPS y t_{(LKPS)}
en la etiqueta RFID, esta puede encontrarse con la etiqueta RFDI no
se comunica en respuesta porque está en un modo alterado. Esto sería
el caso di rl conmutador térmico ha llegado a TS1 antes del final
del paso de potencia actual 10 (en el caso de que el final del paso
de potencia actual 10 se alcance antes de TS1, la placa tendría
exactamente el mismo comportamiento que como si la etiqueta RFID no
tuviese conmutación alguna fijada a esta). Asumiendo que esto
ocurra, el lector/grabador RFID ahora sabría que la cazoleta aún
está sobre el cargador porque la respuesta a la pregunta en el paso
68 es aún "si". Por tanto, el microprocesador seguirá las
instrucciones del paso 84a y hará que la placa vuelva a su modo de
espera por un período de tiempo igual a (0,5) (MXDT). En ese momento
la placa aplicaría el paso de potencia actual 11, en donde, de
acuerdo con la Tabla 4 se aplicaría CPL5 por 2 segundos. No
obstante, durante los últimos 0,15 segundos de CPL5, el
lector/grabador determinaría de nuevo que la etiqueta está en un
modo alterado, y por ello repetiría el período (0,5)(MXDT) y la
aplicación del paso de potencia actual 11 por segunda vez.
Ya que en este caso la cazoleta no se retirará
de la placa hasta que se hayan completado dos aplicaciones de l paso
de potencia actual 11, esta habrá alcanzado su temperatura de
regulación deseada de 250ºF \pm 20ºF. No obstante, difiriendo del
método de la Fig. 8 la etiqueta RFID tendrá la siguiente información
almacenada en su memoria; LKPS = 9, t_{(LKPS)} = el tiempo en el
cual últimamente se ha completado el paso de potencia actual 9, COB
= cazoleta con un conmutador térmico que define la temperatura de
regulación. Con ello, la cazoleta se armará con información
concerniente a su historia pasada de carga y estará dispuesta a ser
colocada de nuevo sobre el cargador.
Se asume seguidamente que la cazoleta se usa
para servicio del cliente y después es lavada y guardada, y después
es colocada de nuevo sobre la placa por un período de tiempo de 60
minutos y es retirada tras 6 segundos. En este caso la cazoleta
tendrá un valor de 9 para LKPS y un valor de t_{(LKPS)} que se
corresponde con el final de la aplicación del paso de potencia
actual 9. Este valor de t_{(LKPS)} está en poco mas que una hora
antes del tiempo en que el lector/grabador RFID interroga la
etiqueta RFDI en el paso 70. Por tanto, la ubicación de memoria
temporal correspondiente a LKPS y t_{(LKPS)} dentro de
HA_{(cazoleta \ con \ 1 \ conmutador \ térmico \ que \ define \ la
\ temperatura \ de \ regulación)} y accesible al microprocesador de
la placa, recibirá estos valores de 9 y el valor de t_{(LKPS)}
recién descrito. Seguidamente, en el paso 72, en el momento del
siguiente pulso de comprobación del campo magnético 9 desde la placa
(en ese instante la placa aún está en su modo operativo de espera),
el valor de I_{transistor} se medirá y se almacenará en la
ubicación de memoria temporal HA_{(cazoleta \ con \ 1 \
conmutador \ térmico \ que \ define \ la \ temperatura \ de \
regulación)} de I_{transistor \ max \ actual}. Usando las
fórmulas encontradas en la Tabla 3, las CPLs para esta operación de
calentamiento se calcularán en el paso 74. Si el usuario ha
colocado la cazoleta en su ubicación apropiada encima de la placa,
estos valores de CPL deberían de ser aproximadamente igual a sus
correspondientes valores IPL.
En el paso 76 se asigna a n un valor de 120, ya
que LKPS es igual a 9. En el paso 78, el valor de ELCLT será
calculado para que sea igual a digamos 3700 segundos y será
almacenado temporalmente en memoria. Así, en el paso 80, el valor de
EPT será calculado (por vía de las instrucciones de la Tabla 6) para
ser igual a T(0) o 72ºF. Este valor de EPT será guardado en
la memoria temporal. Usando el valor guardado de EPT, el
microprocesador seguirá las instrucciones como se describe en la
Tabla 7 y arrancará la secuencia de pasos de potencia actual, como
se describe en Tabla 4, en el paso de potencia actual 1.
El paso 84 a instruye a la placa que complete
todos los restantes pasos de potencia actual (de 1 a 10 y 11). Al
final de cada paso de potencia actual, el lector/grabador RFID
transmitirá el valor de LKPS que acaba de ser completado (sin
exceder el valor 10). Por e3jemplo, al final del paso de potencia
actual 1, durante el intervalo de tiempo \Deltat_{transmit}, el
lector/grabador RFID transmitirá el valor 1 como LKPS y la etiqueta
RFDI guardará el valor en su ubicación de memoria dedicada a LKPS.
Simultáneamente, el lector/grabador también transmitirá la hora del
día de la transmisión. Esta información será guardada en la
ubicación de la memoria de la etiqueta RFID reservada para
t_{(LKPS)}. Al final de cada paso de potencia actual sucesivo, la
memoria de la etiqueta RFDI recibirá dos nuevos valores para LKPS
(hasta llegar al valor de 10) y t_{(LKPS)}.
Considerando que la cazoleta es retirada de la
placa tras 6 segundos, esta habrá completado recientemente la
aplicación del paso de potencia actual 3. Así, esta habrá alcanzado
la temperatura de aproximadamente T(3). Además, su etiqueta
RFID ahora tendrá la siguiente información guardada en su memoria
cuando se retire3 de la placa; LKPS = 3, t_{(LKPS)} = tiempo en
el que se acaba de completar la aplicación del paso de potencia
actual 3., COB = cazoleta con 1 conmutador térmico que define la
temperatura de regulación. Así, la cazoleta se armará con
información concerniente a su pasada historia de carga y estará
dispuesta a ser colocada de nuevo sobre el cargador.
Asumiendo seguidamente que la cazoleta es vuelta
a poner inmediatamente sobre la placa y que se le permite
permanecer allí por tiempo indefinido. Ya que la cazoleta acaba de
alcanzar aproximadamente la temperatura de T(3), la cazoleta
tendrá el valor de 3 para LKPS y un valor de t_{(LKPS)} que se
corresponde con el final de la aplicación del segundo paso de
potencia actual 3 unos segundos antes de este instante. Si el valor
de t_{(LKPS)} coincide con el del computador una vez este es
sustituido sobre la placa, en el paso 70, la ubicación de memoria
temporal correspondiente a LKPS y a t_{(LKPS)} dentro de
HA_{(cazoleta \ con \ 1 \ conmutador \ térmico \ que \ define \ la
\ temperatura \ de \ regulación)} y accesible al microprocesador de
la placa, recibe esos valores de 3 y el valor de T(3) recién
descrito. Seguidamente, en el paso 72, en el momento del siguiente
pulso de comprobación de campo magnético de la placa (en este
instante la placa aún está en su modo operativo de espera), el valor
de I_{transistor} será medido y guardado en la ubicación de
memoria temporal de HA_{(cazoleta \ con \ 1 \ conmutador \ térmico
\ que \ define \ la \ temperatura \ de \ regulación)} de
I_{transistor \ max \ actual}. Usando las fórmulas encontradas en
Tabla 3, se calcularán las CPLs para esta operación de
calentamiento, en el paso 74. Si el usuario ha colocado la cazoleta
en su sitio apropiado encima de la placa, estos valores de CPL
deberían se aproximadamente igual a sus correspondientes valore IPL.
En el paso 76, el valor de 2100 será asignado a n, ya que LKPS es
igual a 3. En el paso 78, el valor de ELCT será calculado a ser
igual a un segundo o así y será almacenado en memoria temporal. Así,
en el paso 80, el valor de EPT será calculado (por vía de las
instrucciones de la Tabla 6) a ser igual a una temperatura
ligeramente menor que T(3) pero mayor que T(2). Este
valor de EPT será almacenado en la memoria temporal. Usando el valor
almacenado de EPT, el microprocesador de la placa seguirá las
instrucciones como se describe en la Tabla 7 y arrancará la
secuencia de los pasos de potencia actual como se describe en la
Tabla 4, en el paso de potencia actual 4.
El paso 84 a instruye a la placa a completar
todos los demás pasos de potencia actual restantes (paso 4 a 10 y
11). Al final de cada paso de potencia actual, el lector/grabador
RFID transmite el valor de LKPS que justo acaba de completar (hasta
llegar al valor de 10). Por ejemplo, al final del paso de potencia
actual 4, durante el intervalo de tiempo \Deltat_{transmit}, el
lector/grabador RFID transmite el valor de 4 como LKPS y la etiqueta
RFID guarda ese valor en su sitio de memoria dedicada a LKPS.
Simultáneamente, el lector/grabador RFID también transmitirá la
hora del día de la transmisión. Esta información será guardada en la
ubicación de memoria de la etiqueta RFID reservada pata
t_{(LKPS)}. Al final de cada paso de potencia actual sucesivo, la
memoria de etiqueta RFID recibirá dos nuevos valores LKPS (sin
excederse de 10) y t_{(LKPS)}.
Es posible que todos los pasos de potencia
actual hasta el número 11 sean completados. También es posible que
el conmutador térmico no haga que la etiqueta RFID entre en un
estado alterado. Por ello, la secuencia de método preferente de
activaciones del paso de potencia 11 se seguirá exactamente como se
muestra en la Tabla 4. La placa mantendrá la cazoleta a
aproximadamente 250ºF indefinidamente. El valor de LKPS en la
memoria RFID continuara estando en 10 y el valor de t_{(LKPS)}
será continuamente actualizado al final de cada paso de potencia
actual 11.
Seguidamente se asume que la misma cazoleta es
retirada de la placa, limpiada, calentada en un horno a 150ºF, y
después será colocada sobre la placa tras un período de 60 minutos
permitiéndosele permanecer ahí indefinidamente.
En este caso, entra en juego la característica
de seguridad añadida por el conmutador térmico. La cazoleta tendrá
el valor de 10 para LKPS y un valor de t_{(LKPS)} que se
corresponde con el último paso de potencia actual 11. El valor de
t_{(LKPS)} será aproximadamente de 1 hora antes del tiempo en el
que el lector/grabador RFID interroga a la etiqueta RFID en el paso
70. Por ello, la ubicación de memoria correspondiente a LKPS y
t_{(LKPS)} dentro de HA _{(cazoleta \ con \ 1 \ conmutación \
térmica \ que \ define \ la \ temperatura \ de \ regulación)} y
accesible al microprocesador de la placa recibirá estos valores de
10 del t_{(LKPS)} recién descrito. Seguidamente, en el paso 72, en
el instante del pulso de comprobación de campo magnético desde la
cazoleta (en este momento la cazoleta aún se encuentra en su modo
operativo de espera, el valor de I_{transistor} será medido y
almacenado en la ubicación de memoria temporal HA_{(cazoleta \ con
\ 1 \ conmutación \ térmica \ que \ define \ la \ temperatura \ de \
regulación)} de I_{transistor \ max \ actual}. Usando las
fórmulas de la Tabla 3, se calculará en el paso 74 las CPLs para
esta operación de calentamiento. Si el usuario ha colocado la
cazoleta en su sitio adecuado sobre la placas, estos valores de CPL
deberían de estar aproximadamente igual a sus correspondientes
valores IPL. En el paso 76, el valor de 0 será asignado a n, ya que
LKPS es igual a 10. En el paso 78, el valor de ELCLT será calculado
que sea igual a 3600 segundos y será guardado en la memoria
temporal.
\newpage
Debido al calentamiento no autorizado de la
cazoleta en un horno a una temperatura de 150ºF, este valor de EPT
es incorrecto. No obstante, las instrucciones encontradas en la
Tabla 7 se seguirán aun así. Por eso, usando el valor almacenado de
EPT, el microprocesador de la placa seguirá las instrucciones tales
como descritas en la Tabla 7 y arrancará la secuencia de los pasos
de potencia actuales, como se describe en la Tabla 4, en un paso de
potencia 1.
El paso 84 a instruye a la placa de completar
todos los pasos restantes de paso de potencia actual (de 1 a 10 y
11). No obstante, el conmutador térmico alcanzará TS1 bastante antes
del paso de potencia actual 10. Así, durante los últimos 0,15 segs.
de algún paso de potencia actual, la etiqueta RFID no devolverá la
comunicación al lector RFID porque se encuentra en un estado
alterado. El lector RFID aún sabrá que las cazoleta aún está sobre
el cargador porque la respuesta a la pregunta en el paso 68 aún es
"si". Por tanto, el microprocesador de la placa seguirá las
instrucciones del paso 84 a y hará que la cazoleta vuelva a si modo
de espera por un período de tiempo igual a (0,5=(MXDT). En ese
momento de la cazoleta aplicará el paso de potencia actual 11, en
donde, de acuerdo con la Tabla 4, se aplicará CPL5 por espacio de 2
segundos. No obstante, durante los últimos 0,15 segundos de CPL5,
el lector determinaría de nuevo que la etiqueta RFID está en un
estado alterado, y por ello repite el período (0,4)(MXDT) y la
aplicación del paso de potencia actual 11 por segunda vez.
Debería ser evidente que la conmutación térmica
fijada a la etiqueta RFID evita el sobrecalentamiento de la
cazoleta, en el caso de que la cazoleta haya sido calentado
inadvertidamente por otro dispositivo distinto al dispositivo de
calentamiento por inducción de la presente invención antes de ser
colocado sobre dicho dispositivo de calentamiento por inducción.
También debería de ser evidente que una etiqueta RFID con dos
conmutadores térmicos, como se muestra en Fig. 10 podría ser usada
con unas ligeras modificaciones para alcanzar los mismos objetivos.
El estado alterado de la etiqueta RFDI con dos conmutaciones
térmicas, al ser detectada por el lector RFID, se usaría para
definir la temperatura de regulación. Así la temperatura de
regulación sería una temperatura cualquiera entre TS1 y TS2.
En detalle, lo siguiente es otro esquema de
regulación de temperatura que usa un compuesto de conmutación
dual/etiqueta RFDI como el que se muestra en Fig. 10. Este esquema
logra dos objetivos: 1) mide la temperatura intermedia de un
objeto durante el calentamiento de modo que manda un algoritmo e
calentamiento al paso de calentamiento apropiado - para
esencialmente "calibrar" el algoritmo de calentamiento, y 2)
mide el tiempo entre TS1 y TS2, lo compara con un tiempo ideal
almacenado en memoria y de acuerdo con ello ajusta los CPLs
restantes de modo que se alcance mas precisamente la temperatura de
regulación deseada.
El objeto a ser regulado en temperatura debe de
tener una etiqueta RFID con dos o mas conmutadores térmicos
conectados, como se describe arriba. Para simplificar la discusión
siguiente, se emplea la cazoleta de Fig. 1, pero con un compuesto
de conmutación dual/etiqueta RFDI de acuerdo con la Fig. 10 en vez
del conmutador único térmico 52. Se selecciona la temperatura de
conmutación del conmutador térmico 106 (TS1) para ser la misma que
TS(2), mientras que la temperatura de conmutación de la
conmutación térmica 104 (TS2) es seleccionado para ser T(4).
Estas dos temperaturas se sitúan en la zona sobre la cual se aplica
CPL1, que es igual a IPL1.
Preferentemente, el dispositivo de calentamiento
por inducción 20 es capaz de diferenciar automáticamente entre
objetos sin sensores de temperatura, y por ello emplear el método
preferente de regulación de temperatura, y aquellos que emplean
conmutador(es) térmico(s), y automáticamente
implementan el método apropiado de regulación de temperatura.
Por ello, el algoritmo de software de Fig. 7
permite que se empleen los esquemas de regulación alternativa y de
acuerdo con ello todos los cambios relacionados con la realización
preferente se encuentran solamente en la propia HA(COB)
(dentro del paso 66 del algoritmo general, Fig. 7). Por tanto, tras
encenderse el dispositivo de calentamiento por inducción, todos los
pasos de la Fig. 7 serán seguidos idénticamente. Solamente en el
paso 66, en donde se ejecuta HA(COB), es en donde el
microprocesador sigue un algoritmo diferente. La código de clase de
objeto (COB) en la etiqueta RFDI que tiene fijados dos conmutadores
térmicos dirigirá el controlador del microprocesador del
dispositivo de calentamiento por inducción para que siga la HA
_{(cazoleta \ con \ 2 \ conmutaciones \ térmicas \ que \ definen \
temperaturas \ intermedias)}.
En este caso, se añaden tres nuevos elementos de
memoria permanente a la lista de memoria de la etiqueta RFDI.
Referente a la Tabla 9, estos elementos de memoria son TS1, TS2, y
TS1/TS2_tiempo. TS1 es la temperatura a la cuál salta el conmutador
térmico #1, causando una transmisión en estado alterado de la
etiqueta RFDI. La temperatura TS2 es la temperatura en la cuál salta
el conmutador #2 produciendo que la etiqueta RFID se mueva del
estado alterado de vuelta al modo normal de comunicación. TS1/TS2 es
el tiempo trascurrido entre TS1 y TS2 para la cazoleta en
condiciones ideales de funcionamiento. Estos elementos deben de
almacenarse en la memoria RFID porque estos son específicos de la
cazoleta propiamente dicha, y por ello, deberían de ser legibles por
cualquier dispositivo individual de calentamiento por inducción.
El valor de TS2, que en este ejemplo es igual a
T(4), se usa como temperatura de calibración de modo que el
microprocesador de la placa iniciará un pasos de potencia actual #5
siempre y cuando el lector/grabador RFID determine que el conmutador
térmico #2 se activa durante el calentamiento. Por ejemplo, si se
coloca sobre dispositivo de calentamiento por inducción una cazoleta
recién estrenada que se ha colocado inadvertidamente en un fogón
hasta llegar a los 125ºF, la HA_{(cazoleta \ con \ 2 \
conmutaciones \ térmicas \ que \ definen \ temperaturas \
intermedias)} calcula que la temperatura actual estimada (EPT) es
de 72ºF y por ello arrancará el algoritmo de calentamiento en el
paso de potencia actual #11. Tan pronto como el lector/grabador RFID
determina que ha ocurrido TS2 (190ºF), el microprocesador de la
placa obviará cualquiera de los pasos de potencia actual
intermedios y automáticamente iniciará el paso de potencia actual 5.
Esta característica de método alternativo #2 por ello "calibra"
el algoritmo de calentamiento a las condiciones verdaderas iniciales
de la cazoleta.
Para lograr el primer objetivo (medición de una
temperatura intermedia durante el calentamiento de modo que se
envíe el algoritmo de calentamiento al propio paso de
calentamiento), solamente es necesario la capacidad de determinar
cuando pasa la etiqueta RFDI de un estado alterado a un estado
normal de comunicación, lo que ocurre en TS2. No obstante, para
alcanzar la segunda meta (medición de tiempo entre TS1 y TS2 y
comparación de este tiempo con el tiempo ideal almacenado en
memoria) es necesario determinar el tiempo trascurrido, y medido
por un reloj de tiempo real, que le hace falta a la cazoleta para
pasar de TS1 a TS2 para tanto una condición experimental como ideal
de calentamiento, definiéndose tras esto dicho tiempo trascurrido
como TS1/TS2_tiempo, y para cada operación de calentamiento actual,
definiéndose de aquí en adelante dichos tiempos trascurridos como
TS1/TS2 tiempo actual.
El valor de TS1/TS2-tiempo
almacenado en una memoria RFDI específica de la cazoleta se
determina experimentalmente, como arriba descrito para su
información de memoria permanente, en condiciones ideales de
operación. Estas condiciones ideales de operación incluyen un
dispositivo de calentamiento por inducción de referencia estándar
que opera con un voltaje de línea nominal. Además, la cazoleta debe
de aplicar CPL1, que es igual a IPL1, a lo largo de la determinación
experimental. TS1/TS2_tiempo es por ello un tiempo ideal.
Debe de haberse provisto una ubicación de
memoria temporal correspondiente que se llame
TS1/TS2_tiempo_ac-
tual. Este valor será medido por el microprocesador de la placa durante cada operación de calentamiento y almacenarse en memoria temporal dentro de HA_{(cazoleta \ con \ 2 \ conmutaciones \ térmicas \ que \ definen \ temperaturas \ intermedias)}. Además, deben de haberse previsto dos otras ubicaciones de memoria temporal: TS1_tiempo (el tiempo, tal como es medido por un reloj de tiempo real, cuando el lector RFID detecta primero la etiqueta RFID pasando de un estado normal de comunicación a un estado alterado de comunicación), y TS2_tiempo (el tiempo tal como medido por un reloj de tiempo real, cuando el lector RFDI primero detecta la etiqueta RFID pasando de un estado alterado de comunicación a un estado normal de comunicación). Cada una de estas tres ubicaciones de memoria temporal adicionales deben de ser accesibles al microprocesador durante la operación de calentamiento.
tual. Este valor será medido por el microprocesador de la placa durante cada operación de calentamiento y almacenarse en memoria temporal dentro de HA_{(cazoleta \ con \ 2 \ conmutaciones \ térmicas \ que \ definen \ temperaturas \ intermedias)}. Además, deben de haberse previsto dos otras ubicaciones de memoria temporal: TS1_tiempo (el tiempo, tal como es medido por un reloj de tiempo real, cuando el lector RFID detecta primero la etiqueta RFID pasando de un estado normal de comunicación a un estado alterado de comunicación), y TS2_tiempo (el tiempo tal como medido por un reloj de tiempo real, cuando el lector RFDI primero detecta la etiqueta RFID pasando de un estado alterado de comunicación a un estado normal de comunicación). Cada una de estas tres ubicaciones de memoria temporal adicionales deben de ser accesibles al microprocesador durante la operación de calentamiento.
Finalmente, el microprocesador de la placa se
programa con un paso de alteración que usa los valores de
ofT-SI/TS_tiempo y TS1/TS2_tiempo_actual para
corregir cargas térmicas inadecuadas durante el calentamiento. Estos
nuevos comandos de pasos de alteración se aplican dentro de
HA_{(cazoleta \ con \ 2 \ conmutaciones \ térmicas \ que \ definen
\ temperaturas \ intermedias)} en un nuevo paso 48b, en donde el
paso 48b es idéntico al paso 84 de la Fig. 8 excepto para la adición
de unos comandos de paso de alteración. Estos nuevos comandos de
paso de alteración sirven para alterar los valores de CPL2, CPL3,
CPL4 y CPL5 basándose en una comparación del valor medido de
TS1/TS2_tiempo_actual al valor ideal TS1/TS2_tiempo. Hay que tener
en cuenta que la alteración será realizada sobre los niveles
corregidos de potencia 2 a 5 porque los algoritmos de calentamiento
ya han corregido el nivel de potencia ideal antes de comenzar con la
operación de calentamiento, tal como se ha descrito previamente en
conexión con la realización preferente. La nueva corrección de CPL2,
CPL3, CPL4, y CPL5 se ha realizado en el momento en el que el
microprocesador de la placa inicia el paso de potencia actual
#5.
El propósito de este nuevo paso de alteración es
el de corregir los niveles de potencia aplicados para cargas no
ideales encontradas durante el calentamiento. Por ejemplo, para el
algoritmo de calentamiento de la cazoleta, los niveles de potencia
corregidos se basan en el calentamiento de una cazoleta sin comida
alguna en su superficie. Si la cazoleta se calentase
inadvertidamente con una carga de comida mensurable, el algoritmo de
calentamiento preferente haría que la cazoleta alcanzase una
temperatura media de superficie bastante por debajo de 250ºF, la
temperatura de regulación enfocada. Comparando el tiempo actual que
atraviesa temperaturas T(2) a T(4) con el tiempo
ideal que atraviesa el mismo rango de temperaturas, se puede
determinar aproximadamente si la carga de enfriamiento de la
cazoleta es ideal o no. Por ejemplo, si el valor de TS1/TS2_tiempo
actual es mucho mayor que TS1/TS2_tiempo, entonces hay comida o
cualquier otro factor reductor de calor en contacto térmico con la
cazoleta. Por tanto, para alcanzar la temperatura de superficie
deseada, en CPL2 a CPL5 se debe de incrementar la potencia. Sería
verdadero lo contrario si se viese que TS1/TS2_tiempo_actual es
mucho menos que TS1/TS2_tiempo.
Para lograr esta corrección de potencia, la
fórmula de paso de alteración preferente para el ejemplo de la
cazoleta, referida como ecuación 1, es como sigue:
CPL(n) =
CPL(n)*{1+(0,1*((TS1/TS2_tiempo_actual) -
(TS1/TS2_tiempo)))},
siendo en ello n = 2, 3, 4, y 5 en
nuestro ejemplo de
cazoleta.
Por supuesto, para otros objetos puede ser
apropiada una ecuación de paso de alteración diferente, pero aún así
estarán involucrados los mismos valores comparados.
El siguiente ejemplo de operación de
calentamiento ilustra la realización presente en donde dos
conmutadores térmicos definen temperaturas intermedias. Considérese
una nueva cazoleta del mismo tipo, tras ser calentada en un fogón a
125ºF y con comida colocada sobre ella, que es situada sobre la
placa y se le permite permanecer ahí indefinidamente. Para la
siguiente discusión, refiérase a Fig. 8, recordando que un nuevo
paso 84b que emplea todas las instrucciones dentro del paso 84b pero
que añade el paso de alteración arriba descrito, sustituye el paso
84 de Fig. 8.
En este caso la cazoleta tendrá valores de cero
para LKPS y t_{(LKPS)} cuando el lector/grabador RFID interrogue
la etiqueta RFID en el paso 70. Seguidamente, el lector RFID leerá
un valor para TS1/TS2_tiempo que ha sido almacenado en la etiqueta
RFID. Por tanto, la ubicación de memoria temporal correspondiente a
LKPS y t_{(LKPS)} dentro de HA_{(cazoleta \ con \ 2 \
conmutaciones \ térmicas \ que \ definen \ temperaturas \
intermedias)} y accesible por el microprocesador de la placa
recibirá valores de cero. Además, la ubicación de memoria temporal
correspondiente a TS1/TS2_tiempo_accesible al microprocesador de la
placa recibirá el valor guardado en el chip. Para el ejemplo de
nuestra cazoleta, el valor es de 4 segundos. Seguidamente, en el
paso 72, en el instante del siguiente pulso de comprobación del
campo magnético desde la cazoleta (en ese momento la cazoleta aún
está en su modio operativo de espera), el valor de I_{transistor}
será medido y guardado en la ubicación de memoria temporal de
HA_{(cazoleta \ con \ 2 conmutaciones \ térmicas \ que \ definen \
temperaturas \ intermedias)} de I_{transistor \ max \ actual}.
Usando las fórmulas encontradas en Tabla 3, se calcularán los CPLs
para esta operación de calentamiento en el paso 74. Si el usuario
ha colocado la cazoleta en su ubicación adecuada encima de la
placas, estos valores de CPL deberían de ser aproximadamente igual a
sus valores de IPL correspondientes. En el paso 76, el valor de
3600 será asignado a n, ya que LKPS es igual a 0. En el paso 78, se
calculará el paso de ELCLT para que sea mucho mayor de 3600 segundos
y será almacenado en la memoria intermedia. Por ello en el paso 80,
el valor de EPT será calculado (por vía de las últimas líneas de la
Tabla 6) para ser igual a T(0) o 72ºF. Este valor de EPT será
almacenado en una memoria temporal. Usando este valor almacenado en
EPT, el microprocesador de placa seguirá las instrucciones como se
describe en la Tabla 7 y arrancará la secuencia de pasos de potencia
actual, como se describe en la Tabla 4, en el paso de potencia
actual 1. Desafortunadamente, las superficie superior de la cazoleta
se encuentra ahora a 125ºF con comida sobre esta.
Afortunadamente, el paso 84b instruye a la placa
para completar los pasos de potencia actual restantes (1 a 10, y 11)
a no ser que el lector RFID detecte que la etiqueta RFID está
pasando de un estado alterado a un estado normal en TS2, momento en
el cual el microprocesador de la placa iniciará el paso de potencia
actual #5. Además el paso 84b instruye al microprocesador de la
placa y al lector RFID para que lea y almacene los tiempos
TS1_tiempo y TS2_tiempo, y luego usarlos para calcular TS
I/TS2_tiempo actual si tanto TS1-tiempo como
TS2_tiempo son grabados durante la misma operación de calentamiento.
Finalmente, el paso 84b instruye al microprocesador de la placa que
aplique la ecuación 1 para modificar los CPL's 2, 3, 4 y 5 si se
calcula con éxito un valor de TS1/TS2_tiempo_actual.
Con ello, poco tiempo después de aplicar el paso
de potencia actual \sim1, la cazoleta alcanzará los 130ºF, en cuyo
momento se cerrará el conmutador térmico #1 y causará un estado
alterado decomunicación entre la etiqueta RFID y el lector cuando
el lector intenta grabar los nuevos valores de LKPS y t_{(LKPS)}.
Por ello, el microprocesador de la placa sabrá que TS1 ha sido
alcanzado y guardará el tiempo actual como TS_tiempo. El paso de
potencia actual #2 se aplica, seguido del paso de potencia actual
#3. Al final del paso de potencia actual #3, la superficie de la
cazoleta probablemente haya alcanzado los 180ºF, una temperatura aún
corta de TS2. De este modo se aplica el paso de potencia actual #4.
Durante los últimos 0,15 segundos de paso de potencia actual #4, el
lector/grabador RFID intenta transmitir un nuevo valor de LKPS y
t_{(LKPS)}. No obstante, el lector/grabador RFID determinará que
la etiqueta RFID ahora ha pasado de un estado alterado a un estado
normal de comunicación. Por ello, el microprocesador de la placa
calculará TS1/TS2_tiempo_actual, y procederá a aplicar la ecuación 1
de alteración. La ecuación #1 multiplicará cada uno de los CPLs 2,
3, 4 y 5 actuales por (1,2) y guardará estos valores nuevos de
CPL2, 3, 4, y 5. Finalmente, el microprocesador de la placa iniciará
el paso de potencia actual #5 y aplicará este nuevo valor de
CPL2.
Ahora la placa procederá a aplicar el nuevo paso
de potencia actual #5 a 10 y después aplica una cantidad indefinida
de pasos de potencia actual #11, como arriba descrito. Al final de
cada paso de potencia actual, el lector/grabador RFID transmite el
valor de LKPS que acaba de completar (hasta llegar al valor de 10) y
transmitirá cada valor correspondiente de t_{(LKPS)}.
Mientras que la discusión precedente a título de
ejemplo ha descrito la construcción y operación de la cazoleta de
vajilla 22, el invento no se limita a ningún tipo en particular de
vajilla o de otro objeto a calentar. Por ejemplo, la fig. 2 ilustra
una placa 108 de diseño convencional, segura para provisión de una
capa metálica 110 en su lado inferior conjuntamente con una etiqueta
RFDI 112, siendo esta última encapsulada dentro de un cuerpo de
epoxi o cualquier otro cuerpo de resina sintética 114. De manera
similar, la fig. 3 ilustra una taza de express 116 que tiene en su
base una capa metálica 118 y una etiqueta RFID 120,manteniéndose
esta última en su sitio con una matriz de resina sintética 122.
Finalmente, la Fig. 4 ilustra una tableta de calentamiento 124
diseñada para ser calentada por inducción y usada en conexión con
bolsas de comida o similares (como bolsas para pizza). La tableta
124 incluye un núcleo 126 apto para el calentamiento por inducción
y un cuerpo 128 de resina sintética que lo rodea. La tableta también
tiene una etiqueta RFDI 130 dispuesta en el centro. Se puede
apreciar que pueden usarse estos dispositivos, así como una miríada
de otros tipos de dispositivos de calentamiento por inducción, en el
contexto de la presente invención.
Claims (12)
1. Dispositivo de calentamiento por inducción
magnética (20) que comprende un componente para generar un campo
magnético (28) con el fin de calentar un objeto (22), unos circuitos
de control acoplados de modo operativo a dicho componente generador
(28) con vistas a un funcionamiento selectivo de este, unos
circuitos de recepción (36, 38, 40) para recibir informaciones
almacenadas por un marcador RFID (50) (identificación por
radiofrecuencia) asociado a dicho objeto, estando dichas
informaciones relacionadas con dicho objeto, caracterizado
porque dichos circuitos de control comprenden un microprocesador
(32) que posee una memoria electrónica para almacenar dichas
informaciones recibidas de parte de dicho marcador RFID, y porque
dichos circuitos de recepción comprenden un lector RFID (36)
destinado a provocar que dicho marcador RFID transmita dichas
informaciones, en lo que el funcionamiento de dicho dispositivo
depende por lo menos en parte de dichas informaciones recibidas
desde dicho marcador.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
comprendiendo en ello además dichos circuitos de recepción un
dispositivo de escritura RFID (36).
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
comprendiendo en ello además dichos circuitos de recepción una
antena RFID (38) que no posee ningún plano de masa asociado a
este.
4. Dispositivo según la reivindicación,
comprendiendo dichos circuitos además una memoria suplementaria (44)
acoplada de modo operacional a dicho micro procesador (32) para
almacenar informaciones recibidas de parte de dicho marcador RFID
(50).
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
comprendiendo dichos circuitos un captador (31 capaz de medir un
circuito de parámetro de circuito relacionado con la impedancia de
la carga subida por dicho dispositivo.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
comprendiendo en ello dicho captor (31) un captor de corriente.
7. Dispositivo según la reivindicación 1, en lo
que dicho componente comprende un inversor (28).
8. Procedimiento de calentamiento de un objeto
que comprende las etapas que consisten en:
- -
- prever un objeto (22) que tiene un marcador RFID (50) acoplado de modo operativo a este;
- -
- ubicar dicho objeto (22) de modo adyacente a un calentador por inducción magnética (20), comprendiendo dicho calentador un componente para generar un campo magnético (28) a fin de calentar dicho objeto, circuitos de control (32) que llevan una memoria y acoplados de modo operativo a dicho componente generador con vistas a un funcionamiento selectivo de este, y circuitos de recepción (36, 38, 40) acoplados a dichos circuitos de control a fin de recibir informaciones almacenadas de parte de dicho marcador RFID (50) asociado a dicho objeto, perteneciendo dichas informaciones a dicho objeto; y
- -
- provocar que dicho marcador RFID (50) transmita informaciones a dichos circuitos de recepción (36, 38, 40),
- -
- almacenar dichos circuitos de control con el fin de recibir informaciones almacenadas por parte de dicho marcador RFID (50) asociado a dicho objeto, perteneciendo dichas informaciones a dicho objeto, y
- -
- provocar que dicho marcador RFID (50) transmita informaciones a dichos circuitos de recepción (36, 38, 40), almacene dichas informaciones en la memoria de dichos circuitos de dichos circuitos de control (32), y controle dicho componente (28) por lo menos parcialmente en respuesta de las informaciones transmitidas por dicho marcador RFID.
9. Procedimiento según la reivindicación
8, en donde dichas informaciones comprenden una característica de
calentamiento de dicho objeto (22).
10. Procedimiento según la reivindicación 8,
en donde dichas informaciones comprenden una identidad de objeto
(22).
11. Procedimiento según la reivindicación 8,
en donde dichas informaciones comprenden el histórico de
calentamiento por inducción experimentado anteriormente por dicho
objeto (22).
12. Procedimiento según la reivindicación 8,
en donde dichas informaciones comprenden por lo menos una
temperatura deseada del objeto.
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