ES2335981T3 - Placa de cocina electrica y metodo para determinar la posicion de utensilios de cocina sobre esta. - Google Patents
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Abstract
Una placa de cocina que tiene una pluralidad de celdas térmicas distribuidas en una formación de conjunto ordenado o matriz, por debajo de una superficie resistente al calor sobre la cual pueden colocarse utensilios de cocina de una manera aleatoria, que comprende medios para determinar la posición, la forma y las dimensiones de uno o más utensilios de cocida colocados sobre dicha placa de cocina, que incluyen una fuente de señal, medios para procesar o tratar una señal procedente de dicha fuente de señal individualmente a través de dicha pluralidad de celdas térmicas, a fin de determinar qué celdas térmicas se encuentran por debajo de dicho(s) utensilio(s) de cocina; y medios para permitir que ésas de dichas celdas térmicas que se encuentran por debajo de dicho(s) utensilio(s) de cocina sean alimentadas energéticamente por una fuente de potencia, caracterizada por que cada celda térmica (10) es susceptible de ser alimentada energéticamente con una polaridad opuesta a la polaridad de la corriente utilizada para llevar a cabo dicha determinación, de tal manera que la fuente de potencia y la fuente de señal pueden ser aplicadas al mismo tiempo a diferentes celdas térmicas (10).
Description
Placa de cocina eléctrica y método para
determinar la posición de utensilios de cocina sobre ésta.
La presente invención se refiere a una placa de
cocina eléctrica y a un método para determinar la posición de
utensilios de cocina sobre una placa de cocina. Más particularmente,
la presente invención se refiere a una placa de cocina que tiene
una pluralidad de celdas térmicas distribuidas en una formación de
conjunto ordenado o matriz, por debajo de una superficie resistente
al calor sobre la cual pueden colocarse los utensilios de cocina de
una manera aleatoria. Se describe una placa de cocina de este tipo
en los IT-A-MI200A000926 y
EP-A-1206164.
Se conocen en la técnica de los aparatos
eléctricos de cocina las placas de cocina que tienen dispositivos
para detectar la posición de una olla o sartén (y para suministrar
energía, de forma simultánea, a los elementos de calentamiento
relacionados situados debajo de la olla), de tal manera que dicha
clase de encimeras de cocina recibe el nombre de "encimeras de
cocina de alta versatilidad". Estas encimeras de cocina se
divulgan, por ejemplo, en el documento
US-A-3.215.817 y permiten al usuario
colocar un utensilio de cocina en cualquier parte de la superficie
de cocina, sin estar obligado a chocar dichos utensilios en
posiciones fijas predeterminadas.
Las encimeras de cocina de alta versatilidad se
realizan, por lo común, dividiendo el área de cocción en pequeños
elementos de calentamiento, habitualmente dispuestos en rejillas o
retículas hexagonales u ortogonales.
A pesar de haber sido divulgadas hace mucho
tiempo, estas encimeras de cocina nunca llegaron al mercado como
consecuencia de la elevada complejidad de la implementación técnica
propuesta. Es un propósito de la presente invención divulgar algún
método para alcanzar una implementación industrialmente factible, al
resolver diversos problemas presentes en las soluciones técnicas de
acuerdo con la técnica anterior.
A fin de ser realmente convenientes, tales
encimeras de cocina de alta versatilidad deberán incluir ciertos
sistemas que sean capaces de suministrar calor únicamente debajo de
la posición de la olla o sartén, al objeto de aportar energía tan
sólo a la parte de la encimera de cocina que está realmente cubierta
por el (los) utensilio(s) de cocina. Tales sistemas pueden
estar basados en conmutadores mecánicos (documento
US-A-3.215.817), en la
identificación térmica de la carga (documento WO 97/12298) o en
técnicas ópticas. Todas dichas técnicas resultan, en la práctica,
difícilmente factibles debido a que todas ellas hacen uso de un gran
número de sensores discretos, cada uno de los cuales tiene que
trabajar a las temperaturas extremadamente elevadas que se alcanzan
habitualmente dentro de los calentadores (de hasta 1.000ºC). La
solución técnica divulgada en el documento
EP-A-1206164, a nombre del presente
Solicitante, describe una técnica que acomete éste último problema
mediante el uso de los propios elementos de calentamiento como
sensores del utensilio de cocina. Dicho método trabaja inyectando
en cada una de las celdas de calentamiento una señal de corriente
alterna de radiofrecuencia (RF-CA) y detectando la
señal inducida en uno o más bucles conductores situados entre el
utensilio de cocina y la celda de calentamiento, de tal manera que
dicha señal inducida es sustancialmente modificada por la presencia
de la olla. Dicha solución conocida divulga también un posible
método eléctrico para aplicar tanto la corriente de potencia
necesaria para calentar los elementos, como la señal de
RF-CA que se requiere para detectar la presencia de
ollas. El método sugerido, a pesar de ser meritorio, tiene la
desventaja de que las corrientes de detección de la cacerola y de
potencia no pueden ser aplicadas exactamente al mismo tiempo, sino
que precisan no estar solapadas en el tiempo. Esto significa que la
acción de detectar la presencia de utensilios de cocina en una
matriz de celdas térmicas dada (de tal modo que cada celda térmica
es una pequeña resistencia eléctrica de calentamiento individual)
requiere la desconexión completa de la potencia durante un tiempo
que, en la práctica, no puede ser inferior a algunas décimas de
milisegundo. Dicha desconexión temporal de la carga puede dar lugar
a problemas a la hora de adecuarse a las normas de
"fluctuación" impuestas en la mayor parte de los países
industrializados.
Es, por tanto, un propósito de la presente
invención resolver el problema de la aplicación simultánea tanto de
corriente de potencia como de corriente de RF-CA a
las celdas de calentamiento de una encimera de cocina de alta
versatilidad organizada en matriz.
Estos y otros objetos adicionales que resultarán
más evidentes a partir de la descripción detallada que sigue, se
alcanzan gracias a una placa de cocina y a un método de acuerdo con
las reivindicaciones que se acompañan.
La presente invención ofrece la posibilidad de
superar dicha limitación de la solución divulgada en el documento
EP-A-1206164, al permitir la
inyección simultánea de potencia en una o más celdas al tiempo que
se permite la inyección simultánea del estímulo de radiofrecuencia
en una o más de otras celdas. El concepto básico de la invención
consiste en conferir polaridades opuestas a la corriente de potencia
(calentamiento) con respecto a la corriente CA+CC ("AC+DC
-alternate current + direct current") que se utiliza para
realizar la detección de la olla de acuerdo con el método divulgado
en el documento EP-A-1206164,
mediante el uso de una de las estructuras de diodos que se
describen en las siguientes realizaciones preferidas, proporcionadas
aquí, en lo que sigue, a modo de ejemplo no limitativo e ilustradas
en los dibujos que se acompañan, en los cuales:
- la Figura 1 es una vista esquemática de un
dispositivo de acuerdo con la técnica anterior, con sus circuitos
eléctricos-electrónicos;
- la Figura 2 es una vista esquemática de un
dispositivo de acuerdo con una primera realización de la presente
invención, en el cual el circuito presenta una topología unipolar
entrelazada;
- la Figura 3 es una vista esquemática de un
dispositivo de acuerdo con una segunda realización de la presente
invención, con una topología de circuito bipolar entrelazada por
filas; y
- la Figura 4 muestra un circuito similar al de
la Figura 3, con una topología bipolar entrelazada por columnas.
La tecnología de circuito divulgada por el
documento EP-A-1206164 y que se
muestra en la Figura 1 (técnica anterior) puede ser definida como
una tecnología unipolar no entrelazada.
Haciendo referencia a la Figura 2, se muestra en
ella una primera realización de la invención en la que unas celdas
de calentamiento 10 están dispuestas físicamente en una estructura
de panal de abejas en la encimera de cocina, pero están, en
realidad, conectadas eléctricamente en un conjunto ordenado o matriz
de filas duplicadas/columnas únicas (que tiene, en este ejemplo, en
aras de la simplicidad, 6 filas y 4 columnas, siendo el concepto
aplicable a cualquier otro número de filas y de columnas). Cada
celda 10 que se encuentra en una "fila a" está conectada por
uno de sus contactos a una barra 11a de fila asociada, y lo mismo se
cumple para todas las demás filas (11b, c, d, e, f). El otro
contacto de cada una de las celdas 10 está conectado a un diodo de
pequeña potencia 1 por el ánodo, y a un diodo de alta potencia 2 por
el cátodo. Todos los diodos de pequeña potencia 1 que inciden en
las celdas que se encuentran en la "columna a" tienen los
cátodos conectados unos con otros por medio de una barra 13a de
columna de señal respectiva, y lo mismo se cumple para todas las
demás barras de columna de señal (13b, c, d); de forma similar,
todos los diodos de alta potencia 2 que inciden en las celdas que
se encuentran en la "columna a" tienen los ánodos conectados
unos con otros por medio de una barra 12a de columna de potencia, y
lo mismo es cierto para todas las demás barras de columna de
potencia (12b, c, d). Cada una de las barras de columna de potencia
puede ser puesta eléctricamente a la tensión de referencia (0)
mediante el cierre del conmutador de estado sólido 4
correspondiente, siendo dicha tensión de referencia el terminal o
polo positivo de una fuente de potencia unipolar genérica, aquí
representada, como solución preferida, por una red de suministro
rectificada 9. Cada una de las barras 11 de fila puede ser puesta
eléctricamente a una tensión negativa en comparación con la tensión
de referencia (0) cerrando el conmutador de estado sólido asociado
3.
Con el uso de esta disposición, el presente
Solicitante ha obtenido una matriz entrelazada doble de elementos
organizados en filas/columnas, en la que es posible alimentar con
energía uno o más elementos o celdas de calentamiento 10 y, al
mismo tiempo, inyectar un estímulo de radiofrecuencia en una o más
de otras celdas, siempre y cuando esas celdas que se van a
alimentar energéticamente se encuentren en las intersecciones de
filas y columnas diferentes de las de las celdas a las que se va a
inyectar estímulo de RF.
En lo que sigue se describe el método para hacer
funcionar la matriz doble entrelazada al objeto de obtener la
aplicación simultánea anteriormente mencionada de alta potencia para
el calentamiento y de estímulo de RF para la detección de la
cacerola. Cada elemento de calentamiento 10 puede ser alimentado
energéticamente por medio del cierre del conmutador de potencia de
estado sólido 4 de la barra 12 de columna de potencia
correspondiente, de manera que se conecta la propia barra a la
tensión de referencia (0) y, al mismo tiempo, se cierra el
conmutador de estado sólido 3 de la barra 11 de la fila
correspondiente, conectando de este modo la propia fila de potencia
a una tensión que es inferior a la tensión de referencia (0). Al
mismo tiempo, puede inyectarse RF a otra celda 10 mediante el
cierre del conmutador de estado sólido 5 de señal perteneciente a la
barra 13 de columna de señal correspondiente, conectando de esta
forma la propia barra a la tensión de referencia (0) y, al mismo
tiempo, cerrando el conmutador 3 de señal de estado sólido de la
barra 11 de fila correspondiente, con lo que se conecta la propia
fila de potencia a una tensión que es mayor que la tensión de
referencia (0). La regulación secuencial correcta de los
conmutadores estáticos 3, 4 y 5, así como de los conmutadores 6,
corre a cargo de una lógica de control digital 14 (por ejemplo, un
microprocesador). Es, por supuesto, evidente que es posible obtener
una solución técnica sustancialmente equivalente invirtiendo la
polaridad de todos los diodos 1 y 2, de la fuente 9 de red de
suministro rectificada y del descentramiento de CC 8.
Otra solución equivalente consiste en
intercambiar el papel de las filas y las columnas (en ese caso, las
dos matrices subordinadas o sub-matrices
entrelazadas compartirán las barras de columna en lugar de las
barras de fila).
En la solución técnica preferida, los
conmutadores de potencia estáticos 4 son rectificadores controlados
de silicio (SCR -"silicon controlled rectifiers") o
transistores bipolares de puerta aislada (IGBT -"insulated gate
bipolar transistors"), de tal manera que los conmutadores
estáticos de potencia 3 son TRIACS, los conmutadores estáticos 5 de
señal son MOSFETs [transistores de efecto de campo de
metal-óxido-semiconductor
-"Metal-Oxide-Semiconductor Field
Effect Transistors"] o BJTs [Transistores de Unión Bipolar
-"Bipolar Junction Transistors"], y los conmutadores estáticos
6 de señal son opto-triacs.
La Figura 2 muestra una segunda realización de
la invención en la que las mismas partes o las partes
correspondientes se indican con los mismos números de referencia de
la Figura 2. En la Figura 3, las celdas de calentamiento 10 están
conectadas eléctricamente en una matriz de filas/columnas en la que
las celdas de calentamiento 10 conectadas a las filas impares (como
la fila a, la fila c, etc.) están conectadas a los diodos 2 por el
ánodo, y las celdas de calentamiento 10 que están conectadas a filas
pares (como la fila b, la fila d, etc.) están conectadas a los
diodos 2 por el cátodo. Los contactos de los diodos 2 no conectados
a las celdas de calentamiento 10 están conectados a las barras 12
de columna, y cada una de esas barras puede ponerse a la tensión
del primero de los dos terminales o polos de una fuente de potencia
de corriente alterna al cerrar el conmutador de estado sólido
correspondiente 3, materializado como un TRIAC [Triodo para
Corriente Alterna] en una solución preferida.
Cada una de las barras 11 de fila puede ser
puesta a la tensión del segundo de los dos polos de una fuente de
potencia de corriente alterna al cerrar el conmutador de estado
sólido correspondiente 4. Como puede comprender fácilmente una
persona experta en la técnica, un circuito dispuesto como en la
Figura 3 permite la alimentación con energía de celdas 10 que se
encuentran en filas impares (como la 3a, la 3c, etc.) únicamente
cuando la fuente de potencia de corriente alterna 9 es negativa en
el lado de las columnas y positiva en el lado de las filas, siendo
exactamente lo opuesto para las celdas que se encuentras en filas
pares (como la 3b, la 3d, etc.). La aparente desventaja de tener la
posibilidad de alimentar energéticamente cada celda 10 únicamente
en la mitad de las medias ondas de corriente alterna, abre la
posibilidad de inyectar el estímulo de RF de detección de la
cacerola durante la otra mitad, simplemente aprovechando la
polaridad inversa de la fuente de potencia de corriente alterna,
tal y como puede comprenderse por el siguiente ejemplo. Suponiendo
que se desea suministrar potencia dentro de la celda de
calentamiento conectada en la "fila a" y en la "columna
c", se cerrarán los conmutadores de estado sólido (3a) y (4c);
esto será posible únicamente en los instantes en que la tensión de
fila sea superior a la tensión de columna. Al mismo tiempo, con el
fin de inyectar un estímulo de RF en la celda de calentamiento
conectada en la "fila b" y en la "columna d", se tendrán
que cerrar los conmutadores de estado sólido 3b y 4d; al mismo
tiempo, será necesario ajustar el descentramiento 8 de corriente
continua de polaridad programable de manera que tenga la corriente
que fluye al diodo 2 en serie con la celda a la que se ha de
inyectar la RF.
En otras palabras, la configuración representada
en la Figura 3 se sirve de la misma técnica de polarización inversa
entre la fuente de potencia y el estímulo de RF que se utiliza en la
configuración de la Figura 2 (ésta es la clave para la inyección
simultánea de potencia y de RF), pero utilizando una matriz de una
sola fila-columna que forma dos matrices
subordinadas o sub-matrices virtuales por medio de
la diferente polarización de los diodos 2.
También en esta segunda realización preferida,
una lógica de control, que no aparece representada en la Figura 3,
se ocupará de la conmutación de los conmutadores de estado sólido 3
y 4.
La Figura 4 muestra una realización similar a la
que se ha mostrado en la Figura 3, en la que el circuito está
entrelazado por columnas en lugar de por filas.
Claims (7)
1. Una placa de cocina que tiene una pluralidad
de celdas térmicas distribuidas en una formación de conjunto
ordenado o matriz, por debajo de una superficie resistente al calor
sobre la cual pueden colocarse utensilios de cocina de una manera
aleatoria, que comprende medios para determinar la posición, la
forma y las dimensiones de uno o más utensilios de cocida colocados
sobre dicha placa de cocina, que incluyen una fuente de señal,
medios para procesar o tratar una señal procedente de dicha fuente
de señal individualmente a través de dicha pluralidad de celdas
térmicas, a fin de determinar qué celdas térmicas se encuentran por
debajo de dicho(s) utensilio(s) de cocina; y medios
para permitir que ésas de dichas celdas térmicas que se encuentran
por debajo de dicho(s) utensilio(s) de cocina sean
alimentadas energéticamente por una fuente de potencia,
caracterizada por que cada celda térmica (10) es susceptible
de ser alimentada energéticamente con una polaridad opuesta a la
polaridad de la corriente utilizada para llevar a cabo dicha
determinación, de tal manera que la fuente de potencia y la fuente
de señal pueden ser aplicadas al mismo tiempo a diferentes celdas
térmicas (10).
2. Una placa de cocina de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada por que la fuente de señal es
una fuente de radiofrecuencia con un descentramiento de c.c.
(corriente continua).
3. Una placa de cocina de acuerdo con la
reivindicación 1 ó la reivindicación 2, caracterizada por que
comprende una matriz de filas duplicadas/columnas únicas en la que
cada celda térmica (10) en la que cada celda térmica (10) que se
encuentra en una fila está conectada, por un primer contacto de la
misma, a una barra (11) de fila respectiva, de tal modo que el
segundo contacto de cada celda térmica (10) está conectado a un
primer diodo (1) por el ánodo y a un segundo diodo (2) por el
cátodo, de forma que todos los primeros diodos (1) conectados a las
celdas térmicas (10) se encuentran en una columna que tiene los
cátodos conectados entre sí por medio de una primera barra (13) de
columna respectiva, todos los segundos diodos (2) conectados a las
celdas térmicas (10) se encuentran en una columna que tiene sus
ánodos conectados entre sí por medio de una segunda barra (12) de
columna respectiva, de tal manera que cada una de las segundas
barras (12) de columna son susceptibles de conectarse
eléctricamente a una tensión de referencia mediante el cierre de
unos primeros conmutadores de estado sólido (4), siendo cada una de
las barras (11) de columna susceptible de ponerse eléctricamente en
conexión con una tensión negativa en comparación con la tensión de
referencia, al cerrar unos segundos conmutadores de estado sólido
(3), de tal manera que cada una de las barras (11) de columna que no
están conectadas a través de los primeros conmutadores (4) a una
tensión negativa en comparación con la referencia (0), son
susceptibles de conectarse a una tensión positiva con respecto a la
referencia (0), a través de unos terceros conmutadores de estado
sólido (6), siendo cada una de las barras (13) de columna
susceptible de conectarse a la tensión de referencia (0) a través
de unos cuartos conmutadores de estado sólido (5), siendo también
válida la misma configuración para una matriz de columnas
duplicadas/filas únicas (en la que las filas se han intercambiado
por las columnas), y siendo también válida la misma configuración si
se invierte la polaridad de todos los diodos y la polaridad de
todas las fuentes de corriente.
4. Una placa de cocina de acuerdo con la
reivindicación 1 ó la reivindicación 2, caracterizada por que
las celdas térmicas (10) de la matriz de filas/columnas que están
conectadas a filas impares se conectan a diodos por el ánodo,
siendo conectadas a diodos las celdas térmicas que están conectadas
a filas pares, por el cátodo, de tal manera que los contactos de
los diodos que no están conectados a las celdas térmicas se conectan
a unas barras (12) de columna, de manera que cada una de las barras
(12) de columna es susceptible de ponerse a la tensión de uno
primero de los dos terminales o polos de una fuente de potencia de
corriente alterna, al cerrar un primer conmutador de estado sólido
(4) correspondiente, cada una de las barras (11) de fila es
susceptible de ponerse a la tensión del segundo de los dos polos de
una fuente de potencia de corriente alterna, al cerrar un segundo
conmutador de estado sólido (3) correspondiente, cada una de las
barras (11) de fila es también susceptible de conectarse a uno de
los polos de una fuente de radiofrecuencia descentrada en corriente
continua (7, 8), por medio de unos terceros conmutadores de estado
sólido (6), y cada una de las barras (12) de columna es también
susceptible de ser conectada al otro polo de la fuente de
radiofrecuencia descentrada en corriente continua (7, 8), por medio
de unos cuartos conmutadores de estado sólido (5), siendo válida la
misma configuración también cuando las filas son intercambiadas con
las columnas, y siendo también válida la misma configuración si se
invierte la polaridad de todos los diodos y la polaridad de todas
las fuentes de corriente.
5. Un método para determinar la posición de
utensilios de cocina sobre una placa de cocina que comprende una
pluralidad de celdas térmicas distribuidas en formación de conjunto
ordenado o matriz, por debajo de una superficie resistente al calor
sobre la cual puede colocarse el utensilio de cocina de una manera
aleatoria, de tal modo que la determinación de su posición, forma y
dimensiones permite alimentar energéticamente las celdas térmicas
que se encuentran por debajo del utensilio, siendo dicha celda
térmica utilizada individualmente también para dicha determinación,
en el cual se aplican al mismo tiempo a diferentes celdas térmicas
una fuente de corriente de potencia y una fuente de señal,
caracterizado por que cada celda térmica se alimenta
energéticamente con una polaridad opuesta a la polaridad de la
corriente utilizada para llevar a cabo la determinación de la
posición del utensilio de cocina.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado por que la fuente de señal es una fuente de
radiofrecuencia.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6,
caracterizado por que la fuente de señal tiene un
descentramiento de corriente continua superpuesto a la polaridad
seleccionable.
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