ES2290654T3 - Sistema de control para un aparato de coccion a gas. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control para un aparato de cocción a gas u otro tipo de aparato a gas, comprendiendo el aparato a gas al menos un quemador de gas (1) y, para cada quemador de gas (1), una válvula electromagnética (2) para abrir o cerrar el paso de gas hacia el quemador de gas (1), comprendiendo dicha válvula electromagnética (2) medios magnéticos (10, 11, 12) para mantener abierto el paso del gas, y un actuador (3) que se acciona manualmente para que actúe sobre los medios magnéticos (10, 11, 12) de la válvula electromagnética (2), abriéndose el paso del gas, y en donde el sistema de control (20) detecta cuándo se acciona el actuador (3), caracterizado porque dicho sistema de control (20) genera una señal de corriente (I) que circula a través de los medios magnéticos (10, 11, 12), de tal manera que, cuando se acciona dicho actuador (3), se produce un cambio de reluctancia magnética de los medios magnéticos (10, 11, 12), detectando el sistema de control (20) el accionamiento del actuador (3) en función de dicho cambio de reluctancia magnética.
Description
Sistema de control para un aparato de cocción a
gas.
La presente invención se refiere a sistemas de
control, en particular para aparatos de cocción a gas, pero
aplicables también en otro tipo de aparatos a gas que comprendan al
menos un quemador de gas y, para cada quemador de gas, una válvula
electromagnética que pueda ser accionada por el usuario mediante un
actuador para su apertura.
Son conocidos aparatos de cocción a gas que
tienen al menos un quemador de gas y, para cada quemador de gas,
una válvula electromagnética para abrir o cerrar el paso de gas
hacia el quemador de gas, comprendiendo dicha válvula
electromagnética medios magnéticos para mantener abierto el paso del
gas. EP 0635680 A1 describe un aparato a gas con una válvula
electromagnética de estas características.
Para encender un quemador, el usuario acciona
manualmente un actuador. En los aparatos de cocción a gas que
emplean válvulas electromagnéticas como las indicadas, al accionarse
el actuador, dicho actuador empuja a los medios magnéticos de la
válvula electromagnética, abriéndose el paso del gas.
Son conocidos sistemas de control para este tipo
de aparatos de cocción a gas que comprenden, entre otros medios,
medios para detectar cuándo se acciona el actuador. Habitualmente,
dichos medios comprenden un switch que es activado cuando el
usuario acciona el actuador, detectándose por tanto el accionamiento
del actuador a través de dicho switch. US6322352 divulga un sistema
de control para aparatos de cocción a gas en el que la detección
del accionamiento del actuador se realiza mediante un switch.
El objeto de la invención es el de proporcionar
un sistema de control para un aparato de cocción a gas que detecte
el accionamiento del actuador de una manera alternativa a la
empleada en el estado de la técnica.
El sistema de control de la invención se aplica
en aparatos de cocción a gas u otro tipo de aparatos de gas de los
que comprenden, para cada quemador de gas, una válvula
electromagnética para abrir o cerrar el paso de gas hacia el
quemador de gas, comprendiendo dicha válvula electromagnética medios
magnéticos para mantener abierto el paso del gas, y un actuador que
se acciona manualmente para que actúe sobre los medios magnéticos
de la válvula electromagnética, abriéndose el paso del gas.
El sistema de control de la invención genera una
señal de corriente que circula a través a los medios magnéticos.
Cuando se acciona el actuador, se produce un cambio de reluctancia
magnética de los medios magnéticos, detectando dicho sistema de
control el accionamiento del actuador en función del cambio de
reluctancia magnética.
En el sistema de control de la invención no es
necesario el empleo de switches para determinar cuándo se acciona
el actuador correspondiente a un quemador, con lo cual se trata de
un sistema de control más sencillo y económico.
Estas y otras ventajas y características de la
invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la
descripción detallada de la invención.
La Fig. 1 muestra un esquema general de un
aparato de cocción a gas.
La Fig. 2 muestra los medios magnéticos de una
válvula electromagnética en la situación en la que no hay paso de
gas.
La Fig. 3 muestra el circuito magnético
equivalente de los medios magnéticos en la situación de la Fig.
2.
La Fig. 4 muestra los medios magnéticos de la
válvula electromagnética en la situación en la que hay paso de
gas.
La Fig. 5 muestra el circuito magnético
equivalente de los medios magnéticos en la situación de la Fig.
4.
La Fig. 6 muestra una realización del sistema de
control de la invención.
La Fig. 7 muestra la señal de pulsos generada
por el sistema de control, la tensión en los bornes de los medios
magnéticos, y la señal de control resultante.
En la figura 1 se muestra una realización de un
aparato de cocción a gas, más concretamente una encimera a gas,
comprendiendo dicho aparato de cocción a gas una pluralidad de
quemadores de gas 1 y, para cada quemador de gas 1, una válvula
electromagnética 2 para abrir o cerrar el paso de gas hacia el
quemador de gas 1 correspondiente. Cada válvula electromagnética 2
comprende medios magnéticos 10, 11 y 12 para mantener abierto el
paso del gas. El usuario abre el paso de gas hacia cada quemador de
gas 1 accionando manualmente un actuador 3. Dicho actuador 3 actúa
sobre los medios magnéticos 10, 11 y 12 de la válvula
electromagnética 2 correspondiente.
El sistema de control 20 de la invención, para
detectar cuándo se acciona alguno de los actuadores 3, genera una
señal de corriente I que circula a través de los medios magnéticos
10, 11 y 12 de cada una de las válvulas electromagnéticas 2 del
aparato de cocción a gas. Así, los medios magnéticos 10, 11 y 12
tienen una inductancia determinada L, tal como se indica en la
figura 6. Cuando se acciona el actuador 3 y se actúa sobre los
medios magnéticos 10, 11 y 12, se produce un cambio de inductancia
de los medios magnéticos 10, 11 y 12 de la válvula electromagnética
2 correspondiente, o lo que es lo mismo, un cambio de reluctancia
magnética, ya que ambas magnitudes son inversamente proporcionales.
El sistema de control 20 detecta el accionamiento del actuador 3 en
función de dicho cambio de reluctancia magnética.
Los medios magnéticos 10, 11 y 12 comprenden un
núcleo 10, una placa 11 y un bobinado 12 enrollado en el núcleo 10,
tal y como se muestra en las figuras 2 y 4. La señal de corriente I
circula a través del bobinado 12, generando una fuerza
magnetomotriz F.
En la figura 3 se muestra el circuito magnético
equivalente de los medios magnéticos 10, 11 y 12 cuando circula la
señal de corriente I por dichos medios magnéticos 10, 11 y 12,
estando los medios magnéticos 10, 11 y 12 en la situación de la
figura 2, es decir, en la situación en la que no hay paso de gas. La
reluctancia magnética de dichos medios magnéticos 10, 11 y 12 en
dicha situación viene dada por la siguiente ecuación:
R_{total} =
R_{n} + R_{a} +
R_{p}
Donde:
R_{total} = Reluctancia magnética de
los medios magnéticos 10, 11 y 12.
R_{n} = Reluctancia magnética del
núcleo 10.
R_{p} = Reluctancia magnética de la
placa 11.
R_{a} = Reluctancia magnética del
aire.
Cuando se acciona el actuador 3, la placa 11
entra en contacto con el núcleo 10, tal y como se muestra en la
figura 4. En esa situación, cuando circula la señal de corriente I
por los medios magnéticos 10, 11 y 12, el circuito magnético
equivalente es el mostrado en la figura 5 y la reluctancia magnética
de dichos medios magnéticos 10, 11 y 12 viene dada por la siguiente
ecuación:
R_{total} =
R_{n} +
R_{p}
Como la reluctancia magnética del aire es mucho
mayor que la reluctancia magnética de la placa 11 y la reluctancia
magnética del núcleo 10, la reluctancia magnética resultante es
mucho menor. Así pues, se observa que cuando se acciona el actuador
3, hay un cambio de reluctancia magnética en los medios magnéticos
10, 11 y 12. El sistema de control 20 detecta dicho cambio de
reluctancia magnética, chequeando la tensión V en los bornes de los
medios magnéticos 10, 11 y 12.
El sistema de control 20, mostrado de manera
esquemática en la figura 6, comprende un microcontrolador 21. Dicho
microcontrolador 21 genera una señal de tensión de pulsos que es
aplicada a la puerta de un transistor MOSFET 22, generándose a la
salida del transistor MOSFET 22 una señal de pulsos Vp que genera la
señal de corriente I que atraviesa los medios magnéticos 10, 11 y
12. El sistema de control 20 chequea la tensión V en cada uno de
los pulsos de dicha señal de pulsos Vp.
El sistema de control 20 chequea la tensión V en
un instante de muestreo t a partir del inicio de cada pulso, de tal
manera que se determina que se ha accionado el actuador 3 porque,
debido al cambio de reluctancia magnética que produce dicho
accionamiento, la tensión V chequeada pasa, entre pulsos
consecutivos, de un valor menor que una tensión de referencia Vr a
un valor mayor que dicha tensión de referencia Vr. Para ello, dicha
tensión V se aplica a la puerta de un disparador
Trigger-Schmitt 23, el cual compara dicha tensión V
con su valor de referencia, siendo dicho valor de referencia la
tensión de referencia Vr. Así, se genera una señal de control Vc
que es leída por el microcontrolador 21 en los instantes de muestreo
t.
\newpage
El instante de muestreo t está en el intervalo
comprendido entre un primer instante t1 y un segundo instante t2,
tal y como se muestra en la figura 7. El primer instante t1 es el
instante a partir del inicio de cada pulso en el que, estando los
medios magnéticos 10, 11 y 12 en la situación de la figura 2 (paso
de gas cerrado), la tensión V alcanza la tensión de referencia Vr.
El segundo instante t2 es el instante a partir del inicio de cada
pulso en el que, estando los medios magnéticos 10, 11 y 12 en la
situación de la figura 4 (paso de gas abierto), la tensión V
alcanza la tensión de referencia Vr.
La señal de pulsos Vp tiene una frecuencia
comprendida entre 20 Hz y 1 kHz. En la realización preferente se
utiliza una señal de pulsos Vp de 50 Hz.
La figura 7 muestra la tensión V en los bornes
de los medios magnéticos 10, 11 y 12 para la situación de la figura
2 (gráfica superior) y para la situación de la figura 4 (gráfica
inferior), así como las señales de control Vc correspondientes a
cada situación. Para una tensión de alimentación Vcc del sistema de
control 20 de 5 voltios, se puede elegir una tensión de referencia
Vr de, por ejemplo, 1V. Para dicha tensión de referencia Vr, el
primer instante t1 está en torno a los 1,5us, a partir del inicio de
cada uno de los pulsos de la señal de pulsos Vp, mientras que el
segundo instante t2 está en torno a los 3,5us, a partir del inicio
de cada uno de los pulsos de la señal de pulsos Vp. Por lo tanto,
el instante de muestreo t está entre aproximadamente 1,5us y
aproximadamente 3,5us a partir del inicio de cada uno de los pulsos
de dicha señal de pulsos Vp. Tal como se observa en la figura 7,
cuando el paso de gas está cerrado la señal de control Vc en el
instante de muestreo t tiene un valor 0. En cambio, cuando se abre
el paso de gas, la señal de control Vc pasa a tener un valor 1 en
dicho instante de muestreo t.
Cuando se detecta el cambio de reluctancia
magnética de los medios magnéticos 10, 11 y 12, el sistema de
control 20 actúa sobre un generador de chispas 4 (ver figura 1),
generando dicho generador de chispas 4 un tren de chispas para
encender una llama en el quemador de gas 1 correspondiente.
De la misma manera, el sistema de control 20
actúa sobre medios de asistencia 5 (ver figura 1), haciendo
circular dichos medios de asistencia 5 una corriente de
mantenimiento Ia por los medios magnéticos 10, 11 y 12 de la
válvula electromagnética 2 correspondiente para mantener abierto el
paso del gas.
La corriente de mantenimiento Ia se genera
durante un intervalo de tiempo suficiente para que el paso de gas
se pueda mantener abierto por la acción de un termopar 6 dispuesto
en el quemador de gas 1 correspondiente (ver figura 1). Una vez
encendida la llama, el termopar 6 se va calentando y genera una
corriente de mantenimiento Im que circula a través de los medios
magnéticos 10, 11 y 12 de la válvula electromagnética 2
correspondiente. Cuando dicho termopar 6 alcanza una temperatura
suficiente, la corriente de mantenimiento Im es tal que los medios
magnéticos 10, 11 y 12 de la válvula electromagnética 2 mantienen
abierto el paso del gas al quemador de gas 1 correspondiente.
El sistema de control 20 de la invención puede
aplicarse no sólo a aparatos de cocción tales como encimeras a gas,
hornos a gas, etcétera, sino también a otros tipos de aparatos a gas
como por ejemplo calentadores, calderas o estufas a gas.
Claims (9)
1. Sistema de control para un aparato de cocción
a gas u otro tipo de aparato a gas, comprendiendo el aparato a gas
al menos un quemador de gas (1) y, para cada quemador de gas
(1),
una válvula electromagnética (2) para abrir o
cerrar el paso de gas hacia el quemador de gas (1), comprendiendo
dicha válvula electromagnética (2) medios magnéticos (10, 11, 12)
para mantener abierto el paso del gas, y
un actuador (3) que se acciona manualmente para
que actúe sobre los medios magnéticos (10, 11, 12) de la válvula
electromagnética (2), abriéndose el paso del gas, y
en donde el sistema de control (20) detecta
cuándo se acciona el actuador (3),
caracterizado porque dicho sistema de
control (20) genera una señal de corriente (I) que circula a través
de los medios magnéticos (10, 11, 12), de tal manera que, cuando se
acciona dicho actuador (3), se produce un cambio de reluctancia
magnética de los medios magnéticos (10, 11, 12), detectando el
sistema de control (20) el accionamiento del actuador (3) en
función de dicho cambio de reluctancia magnética.
2. Sistema de control según la reivindicación
anterior, en donde el cambio de reluctancia magnética se detecta
chequeando la tensión (V) en los bornes de los medios magnéticos
(10, 11, 12).
3. Sistema de control según la reivindicación
anterior, en donde la señal de corriente (I) se genera a partir de
una señal de pulsos (Vp) y se chequea la tensión (V) durante los
pulsos de dicha señal de pulsos (Vp).
4. Sistema de control según la reivindicación
anterior, en donde la tensión (V) se chequea en un instante de
muestreo (t) a partir del inicio de cada pulso, de tal manera que el
sistema de control (20) determina que se ha accionado el actuador
(3) porque debido al cambio de reluctancia magnética que produce
dicho accionamiento, la tensión (V) chequeada pasa, entre pulsos
consecutivos, de un valor menor que una tensión de referencia (Vr)
a un valor mayor que dicha tensión de referencia (Vr).
5. Sistema de control según la reivindicación
anterior, en donde dicho instante de muestreo (t) está en el
intervalo comprendido entre un primer instante (t1) y un segundo
instante (t2),
siendo dicho primer instante (t1) el instante a
partir del inicio de cada pulso en el que, estando el actuador (3)
sin accionar, la tensión (V) alcanza la tensión de referencia (Vr),
y
siendo dicho segundo instante (t2) el instante a
partir del inicio de cada pulso en el que, estando el actuador (3)
accionado, la tensión (V) alcanza la tensión de referencia (Vr).
6. Sistema de control según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde la señal de pulsos (Vp) tiene
una frecuencia comprendida entre 20 Hz y 1 kHz.
7. Sistema de control según la reivindicación 6,
en donde la señal de pulsos (Vp) tiene una frecuencia de 50 Hz.
8. Sistema de control según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde se actúa sobre un generador
de chispas (4) cuando se detecta el cambio de reluctancia magnética
de los medios magnéticos (10, 11, 12), generando dicho generador de
chispas (4) un tren de chispas para encender una llama en el
quemador (2).
9. Sistema de control según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde se actúa sobre medios de
asistencia (5) cuando se detecta el cambio de reluctancia magnética
de los medios magnéticos (10, 11, 12), haciendo circular dichos
medios de asistencia (5) una corriente de mantenimiento (Ia) por
dichos medios magnéticos (10, 11, 12) para mantener abierto el paso
del gas.
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