ES2535878A1 - Campo de cocción con sensor de temperatura - Google Patents

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Abstract

Para la captación de la temperatura de un elemento de batería de cocción, es necesaria una medición de la temperatura lo más exacta posible. En ello, un problema consiste en que un sensor de temperatura dispuesto en un campo de cocción sea calentado por los componentes circundantes, y los resultados de medición de la temperatura para la base de la batería de cocción se falseen de este modo. A través del circuito propuesto, una tensión de error provocada por la temperatura del entorno es filtrada en el sensor de temperatura de manera eficiente y, con ello, se mejora la calidad de la medición.

Description

La invención se refiere a un campo de cocción con al menos un sensor de infrarrojos, dispuesto debajo de una placa de campo de cocción, para una medición de una intensidad de luz infrarroja que es emitida por un elemento de batería de cocción apoyado sobre la placa de campo de cocción, según el preámbulo de la reivindicación 1, a un procedimiento para la determinación de valores de medición de la temperatura de un elemento de batería de cocción, apoyado sobre una placa de campo de cocción de un campo de cocción, según el preámbulo de la reivindicación 8, así como a un procedimiento para la regulación de la
temperatura de un elemento de batería de cocción apoyado sobre un campo de cocción, según el preámbulo de la reivindicación 9.
Al preparar producto de preparación consumible y, por tanto, alimentos, por lo general éstos son introducidos en un recipiente de preparación, a modo de ejemplo un elemento de batería de cocción, como una sartén o una olla, y son preparados en él. En ello, un recipiente de preparación es apoyado habitualmente sobre una zona de preparación, en particular, una zona de cocción, de un campo de preparación, en particular, un campo de cocción. En los campos de cocción modernos, se utilizan sensores que captan información esencial relativa a propiedades del producto a preparar en la batería de cocción, o bien, relativa a estados de funcionamiento esenciales del campo de cocción o de los elementos
de batería de cocción.
Para la captación de la temperatura de un elemento de batería de cocción, es necesaria una medición de la temperatura lo más exacta posible. Tal medición de la temperatura sirve, por ejemplo, para desconectar un suministro de energía si se sobrecalienta el producto de preparación, o para regular la temperatura del producto de preparación, en lo que esta
regulación deba alcanzar preferiblemente una exactitud que lleve al usuario a un aumento apreciable de la comodidad de mando.
Para los campos de cocción por inducción, es conocido determinar una temperatura de una base de un elemento de batería de cocción mediante un sensor de temperatura dispuesto debajo de una placa de campo de cocción, estando habitualmente cada vez asignado al menos un sensor de temperatura a cada una de las zonas de cocción. Los sensores de
temperatura están realizados por lo general como sensores de infrarrojos que estén previstos para una medición de una intensidad de la luz infrarroja/radiación térmica.
Un problema consiste en que un sensor de temperatura dispuesto en un campo de cocción sea calentado por los componentes circundantes, y los resultados de medición de la
temperatura para la base de la batería de cocción se falseen de este modo. En los sensores de infrarrojos, por el calor circundante se origina también una llamada corriente oscura, la cual distorsiona adicionalmente los resultados de medición de la temperatura.
Ya son conocidos campos de cocción por inducción con al menos un sensor de infrarrojos para la medición de una intensidad de la luz infrarroja, los cuales están configurados con
elementos de enfriamiento para un enfriamiento de componentes electrónicos del sensor de infrarrojos.
La invención se basa especialmente en la tarea de crear un campo de cocción genérico con al menos un sensor de temperatura, dispuesto debajo de una placa de campo de cocción, para medir la temperatura de un elemento de batería de cocción apoyado sobre la placa de
campo de cocción, en el cual la exactitud de la medición de la temperatura se vea aumentada en mayor medida.
La tarea se resuelve mediante un campo de cocción, un procedimiento para la determinación de valores de medición de la temperatura de un elemento de batería de cocción, apoyado sobre una placa de campo de cocción de un campo de cocción, así como
mediante un procedimiento para la regulación de la temperatura de un elemento de batería de cocción apoyado sobre un campo de cocción, con las características de las reivindicaciones 1, 8 y 9. En las reivindicaciones dependientes, se indican perfeccionamientos ventajosos de la invención.
La invención parte de un campo de cocción con al menos un sensor de infrarrojos, dispuesto
debajo de una placa de campo de cocción, para una medición de una intensidad de luz infrarroja que es emitida por un elemento de batería de cocción apoyado sobre la placa de campo de cocción.
Se propone que estén previstos un elemento de conexión, conectado antes del sensor de infrarrojos, para la modulación óptica de la luz infrarroja emitida, y un filtro para la eliminación al menos parcial de las fracciones parásitas de la señal de una señal de medición de la temperatura, suministrada por el sensor de infrarrojos. El término “sensor de infrarrojos” incluye el concepto de un sensor que esté previsto para efectuar una medición de una intensidad de luz infrarroja y, en particular, determinar una longitud de onda y/o una
frecuencia de un máximo de intensidad de la luz infrarroja. El término “luz infrarroja” incluye el concepto de radiación electromagnética con una longitud de onda de entre 7’8 × 10-7 m y 1 × 10-3 m, correspondiente a un intervalo de frecuencias de 3 × 1011 Hz y 4 × 1014 Hz. En particular, el término “luz infrarroja” incluye el concepto de una radiación térmica de un
elemento de batería de cocción y/o de un producto de preparación. El término “filtro” incluye el concepto de una conexión eléctrica para el debilitamiento o para la eliminación de fracciones indeseadas de la señal.
De manera ventajosa, a través de la estructura propuesta, la llamada corriente oscura es separada de la señal de medición de la temperatura, de modo que, en la señal de salida del filtro, la fracción de la corriente oscura distorsionadora de la señal de medición de la temperatura está distanciada. Por tanto, a través de la invención, una tensión de error provocada por la temperatura circundante es filtrada en el sensor de infrarrojos de manera eficiente y, con ello, se mejora la calidad de la medición. Además, por medio de la invención, otros efectos que falseen los resultados de medición, como por ejemplo un ruido de fondo u
otras interferencias externas, son reducidos en la mayor medida posible. Para ello, a través de un elemento de conexión se modula la luz infrarroja irradiada con la frecuencia de una señal de referencia, y la luz infrarroja modulada es suministrada al sensor de infrarrojos. La señal de medición de la temperatura del sensor de infrarrojos es suministrada al filtro.
En una realización ventajosa de la invención, el elemento de conexión para la modulación
óptica está configurado como interruptor periódico. El término “interruptor periódico”, incluye el concepto de un dispositivo para la modulación de la luz en su intensidad rectangularmente entre el 0% y el 100%. La mayor parte de las ocasiones, tal interruptor periódico está realizado como diafragma de sectores rotatorio para la modulación de la intensidad. Por medio de espejos rotatorios, espejos angulares o prismas pueden conseguirse
modulaciones similares.
En una forma de realización ventajosa de la invención, el elemento de conexión para la modulación óptica está configurado como al menos un panel para una modulación de la intensidad. El elemento de conexión presenta preferiblemente uno o varios paneles giratorios u oscilantes, los cuales están realizados, por ejemplo, en forma de rueda de aletas
giratoria, de manera similar a una rueda de ventilador, o en forma de péndulo. De esta forma, la intensidad de la luz es modulada rectangularmente entre el 0% y el 100%.
En una realización ventajosa de la invención, está previsto un generador de señales de referencia para la generación de una señal de referencia esencialmente periódica en el
tiempo, el cual esté configurado como generador de ritmo para el elemento de conexión
para la modulación óptica. .
En una forma de realización ventajosa de la invención, el filtro está configurado como filtro de paso de banda. El filtro de paso de banda funciona preferiblemente con una frecuencia
de la señal de referencia periódica en el tiempo.
En otra forma de realización ventajosa de la invención, el filtro está configurado como amplificador lock-in. El término “amplificador lock-in” incluye el concepto de un amplificador para la medición de una señal eléctrica alterna débil que esté modulada con una señal de referencia conocida en frecuencia y fase. Un amplificador lock-in comprende habitualmente los siguientes elementos funcionales: una entrada de señales para la señal de medición a modular, una entrada de señales para la señal de referencia sinusoidal (a veces, también rectangular), un amplificador de entrada para la entrada de señales, un desfasador para la adaptación entre señal de referencia y de medición, un mezclador (multiplicador) que multiplique la señal de entrada con la señal de referencia, y un filtro de paso bajo para realizar una determinación del promedio temporal a través de varios periodos de señales. Las dos señales de entrada son multiplicadas entre sí en el mezclador y, a continuación, son integradas en un filtro de paso bajo. Así, el amplificador lock-in calcula la correlación cruzada entre la señal de medición y la de referencia para un desfase fijo. La correlación cruzada para señales de diferente frecuencia es cero. Si, por tanto, la frecuencia de la señal
de referencia es diferente de la de la señal de medición, el amplificador lock-in no suministra ninguna señal de salida. Para frecuencias iguales, la correlación cruzada suministra un valor final y el amplificador lock-in, con ello, una señal de salida final. Como señal de salida, el amplificador lock-in proporciona por lo general una tensión continua.
En un perfeccionamiento ventajoso de la invención, el generador de señales de referencia está conectado al elemento de conexión y al amplificador lock-in.
Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento para la determinación de valores de medición de la temperatura de un elemento de batería de cocción, apoyado sobre una placa de campo de cocción de un campo de cocción según la invención, mediante una medición a través de un sensor de infrarrojos de una intensidad de la luz infrarroja emitida por el
elemento de batería de cocción.
Se propone que la luz infrarroja emitida sea modulada ópticamente por un elemento de conexión, y que la luz infrarroja modulada sea suministrada al sensor de infrarrojos. Las fracciones parásitas de la señal de la señal de medición de la temperatura suministrada al sensor de infrarrojos son eliminadas, al menos parcialmente, mediante un filtro, siendo determinados los valores de medición de la temperatura a partir de la señal de medición de la temperatura filtrada.
Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento para la regulación de la temperatura de
un elemento de batería de cocción apoyado sobre un campo de cocción, en el que la regulación de la temperatura sea efectuada mediante un procedimiento según la invención para la determinación de valores de medición de la temperatura.
Otras ventajas y rasgos caracterizadores de la invención se extraen de la siguiente descripción de las figuras. La descripción de las figuras, los dibujos y las reivindicaciones
contienen numerosas características en una combinación que únicamente constituye ejemplos de realización de la invención. El experto reconocerá que también son utilizables otras combinaciones parciales de las características representadas y descritas para la utilización de la idea de la invención descrita en las reivindicaciones. Muestran:
Figura 1 un campo de cocción con una disposición representada esquemáticamente para la determinación de una temperatura respectiva de elementos de batería de cocción,
Figura 2 una representación esquemática de un circuito según la invención para la determinación de una temperatura de un elemento de batería de cocción.
La figura 1 muestra una representación esquemática de un campo de cocción por inducción 10 con una placa de campo de cocción 12 con dos zonas de cocción, sobre las cuales están apoyados recipientes de cocción 30. En el área de las zonas de cocción, debajo de la placa de campo de cocción 12 están dispuestos dos elementos eléctricos de calentamiento 16, 17 realizados como bobinas de inducción, mediante los cuales se calienta producto de cocción
contenido en los recipientes de cocción 30. Para un control apropiado de un proceso de calentamiento de los recipientes de cocción 30 por medio de una unidad de control y reguladora 26, a través de un sensor de infrarrojos 22 se efectúa un control de la temperatura mediante una medición de una intensidad de luz infrarroja emitida de los recipientes de cocción 30. Para ello, en cada zona de cocción, un área con forma de cilindro
circular de 15 mm. de diámetro está conformada a partir de un punto de medición 14 realizado de un material transparente para la luz infrarroja, a través del cual la luz infrarroja atraviesa la placa de campo de cocción 12, y es desviada hacia el sensor de infrarrojos 22.
La luz infrarroja emitida por el recipiente de cocción 30, y que atraviesa la placa de campo de cocción 12 en el punto de medición 14, es desviada hacia el sensor de infrarrojos 22 mediante elementos de desviación óptica 18, 19, los cuales están realizados como fibras ópticas, en las que la luz infrarroja es conducida por reflexión interna total.
El sensor de infrarrojos 22 está dispuesto centralmente en relación a la placa de campo de cocción 12 para poder recibir igual de bien la luz infrarroja de varios puntos de medición 14. Asimismo, mediante la posición del sensor de infrarrojos 22 se consigue una pequeña entrada de calor en el sensor de infrarrojos 22, a través de lo cual puede prescindirse de elementos de enfriamiento para un enfriamiento de la electrónica del sensor de infrarrojos
22.
Entre el sensor de infrarrojos 22 y los elementos de desviación óptica 18, 19 está dispuesta una unidad de multiplexación 20, la cual está prevista para transmitir al sensor de infrarrojos 22 en alternancia temporal señales de varios puntos de medición 14 a través de una línea común. Para ello, la unidad de multiplexación 20 está realizada como unidad de conmutación, la cual conmuta en un intervalo temporal de 600 mseg. entre señales de luz infrarroja provenientes de diferentes puntos de medición 14, y transmite la señal correspondiente al sensor de infrarrojos 22. En principio, la unidad de multiplexación 20 puede transmitir al sensor de infrarrojos 22 señales de una pluralidad de distintos puntos de medición 14 en alternancia temporal. Para una dirección ventajosa del proceso de
calentamiento de los recipientes de cocción 30 a través de la unidad de control y reguladora 26, se recomienda transmitir a través de la unidad de multiplexación 20 señales de, como máximo, cinco puntos de medición 14 diferentes a un sensor de infrarrojos 22 a través de una línea común.
Antes del sensor de infrarrojos está conectado un elemento de conexión 32 para la
modulación óptica según la invención de la luz infrarroja. El sensor de infrarrojos 22 está formado por un sensor semiconductor de arseniuro de indio y galio, y está concebido especialmente para medir intensidades de luz infrarroja en un rango de longitudes de onda de entre 1’2 μm y 2’4 μm. En el sensor de infrarrojos 22 se mide la intensidad de la luz infrarroja incidente, modulada, en lo que una medición está finalizada dentro del margen de
una duración de medición de 100 mseg., y se emiten datos de medición de la intensidad como señal eléctrica con una amplitud proporcional a la intensidad de la luz infrarroja. A través de una conexión de datos 28, el sensor de infrarrojos 22 está conectado con una unidad de evaluación central 24 integrada en una unidad de control y reguladora 26. En la unidad de evaluación central 24, la señal de medición de la temperatura es amplificada
según la invención, y se efectúa una determinación de la temperatura a partir de la señal de
medición de la temperatura amplificada del sensor de infrarrojos 22.
La determinación de la temperatura se prevé mediante un cálculo de la temperatura correspondiente en una unidad de cálculo de la unidad de control y reguladora 26. De modo alternativo, la determinación de la temperatura puede realizarse en la unidad de evaluación central 24 mediante una comparación de los datos de la señal de medición de la temperatura del sensor de infrarrojos 22 con datos de referencia. Basándose en los valores de medición de la temperatura determinados, la unidad de control y reguladora 26 dirige el elemento eléctrico de calentamiento 16, 17 de la zona de cocción asociada al punto de
medición 14 correspondiente de tal modo que se suministre una potencia de calentamiento solicitada por un usuario para la zona de cocción a través de una unidad de mando no representada.
La figura 2 muestra una representación esquemática de un circuito según la invención para la determinación de una temperatura de un elemento de batería de cocción. Con el fin de conseguir una mayor claridad, en las figuras 1 y 2 los elementos iguales están provistos de símbolos de referencia iguales. El elemento de batería de cocción 30 está apoyado sobre una placa de campo de cocción 12 con una zona de cocción. En el área de la zona de cocción, debajo de la placa de campo de cocción 12 está dispuesto un elemento eléctrico de calentamiento 17, realizado como bobina de inducción, mediante el cual se calienta producto
de cocción contenido en el elemento de batería de cocción 30.
En la zona de cocción está configurado un punto de medición 14, realizado de un material transparente para la luz infrarroja, a través del cual la luz infrarroja atraviesa la placa de campo de cocción 12 y, mediante elementos de desviación óptica 19, es desviada hacia un modulador óptico 32. En este ejemplo de realización, el modulador óptico 32 está realizado
como diafragma de sectores rotatorio, en el que la luz infrarroja se modula en su intensidad rectangularmente entre el 0% y el 100%. La frecuencia de modulación es predeterminada en ello mediante la señal alterna de un generador de señales 38, el cual activa el modulador óptico 32.
La luz infrarroja modulada es suministrada al sensor de infrarrojos 22. La señal de medición
de la temperatura en la salida del sensor de infrarrojos 22 es amplificada a través de un amplificador de señales 34 y, finalmente, es suministrada al amplificador lock-in 36. Además, el generador de señales 38 está conectado con el amplificador lock-in 36, y le suministra una señal de referencia.
La señal de medición de la temperatura amplificada en la salida del amplificador lock-in 36 es básicamente una señal continua sin una fracción provocada por la corriente oscura del sensor de infrarrojos 22. Finalmente, los valores de medición de la temperatura son determinados para la zona de cocción respectiva a partir de la señal de medición de la
5 temperatura amplificada.
Símbolos de referencia
10
Campo de cocción por inducción
12
Placa de campo de cocción
14
Punto de medición
16
Elemento eléctrico de calentamiento
17
Elemento eléctrico de calentamiento
18
Elemento de desviación óptica
19
Elemento de desviación óptica
20
Unidad de multiplexación
22
Sensor de infrarrojos
24
Unidad de evaluación central
26
Unidad de control y reguladora
28
Conexión de datos
30
Recipiente de cocción
32
Elemento de conexión para la modulación óptica
34
Amplificador de señales
36
Amplificador lock-in
38
Generador de señales

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Campo de cocción con al menos un sensor de infrarrojos, dispuesto debajo de una placa de campo de cocción, para una medición de una intensidad de la luz infrarroja que es emitida por un elemento de batería de cocción apoyado sobre la placa de
    campo de cocción,
    caracterizado por
    un elemento de conexión, conectado antes del sensor de infrarrojos, para la modulación óptica de la luz infrarroja emitida, un filtro para la eliminación al menos parcial de las fracciones parásitas de la señal
    de una señal de medición de la temperatura, suministrada por el sensor de infrarrojos.
  2. 2. Campo de cocción según la reivindicación 1, caracterizado porque
    el elemento de conexión para la modulación óptica está configurado como interruptor periódico.
  3. 3. Campo de cocción según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de conexión para la modulación óptica está configurado como al menos un panel para la modulación de la intensidad.
  4. 4. Campo de cocción según la reivindicación 1, caracterizado por un generador de señales de referencia para la generación de una señal de referencia esencialmente periódica en el tiempo, el cual está conectado como generador de ritmo al elemento de conexión para la modulación óptica.
  5. 5. Campo de cocción según la reivindicación 1, caracterizado porque el filtro está configurado como filtro de paso de banda.
  6. 6. Campo de cocción según la reivindicación 1, caracterizado porque el filtro está configurado como amplificador lock-in.
  7. 7. Campo de cocción según la reivindicación 6, caracterizado porque el generador de señales de referencia está conectado al elemento de conexión y al amplificador lock-in.
  8. 8.
    Procedimiento para la determinación de valores de medición de la temperatura de un
    elemento de batería de cocción, apoyado sobre una placa de campo de cocción de
    un campo de cocción según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente,
    mediante una medición a través de un sensor de infrarrojos de una intensidad de la
    5
    luz infrarroja emitida por el elemento de batería de cocción, caracterizado porque
    la luz infrarroja emitida es modulada ópticamente por un elemento de conexión, la luz
    infrarroja modulada es suministrada al sensor de infrarrojos,
    las fracciones parásitas de la señal de la señal de medición de la temperatura
    suministrada
    al sensor de infrarrojos son eliminadas, al menos parcialmente,
    10
    mediante un filtro,
    los valores de medición de la temperatura son determinados a partir de la señal de
    medición de la temperatura filtrada.
  9. 9.
    Procedimiento para la regulación de la temperatura de un elemento de batería de
    15
    cocción apoyado sobre un campo de cocción, en el que la regulación de la
    temperatura es efectuada mediante
    valores de medición de la temperatura
    determinados con un procedimiento según la reivindicación 8.
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