ES2627683T3 - Dispositivo de calentamiento que tiene una función de detección de la posición de un recipiente para alimentos - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de calentamiento (1) que tiene una función de detección de una posición de un recipiente para alimentos (2), comprendiendo dicho dispositivo de calentamiento (1): una bobina de inducción (14) para calentar dicho recipiente para alimentos (2); un circuito inversor (13) para recibir un voltaje rectificado (Vr) y generar un voltaje de accionamiento (Vo) para accionar dicha bobina de inducción (14); un primer circuito de detección de corriente (15) conectado en serie con dicha bobina de inducción (14) para detectar una primera corriente (I1) que fluye a través de dicha bobina de inducción (14), generando de este modo una primera señal de detección de corriente (Vs1); un circuito de procesado de señales (16) conectado a dicho primer circuito de detección de corriente (15) para generar una señal de fase de corriente (Sp) según dicha primera señal de detección de corriente (Vs1); y una unidad de control (17) para generar por lo menos una primera señal de control (S1) según una opción de cocción, controlando de este modo dicho circuito inversor (13), caracterizado por que según una diferencia de duración o una diferencia de fase entre dicha primera señal de control (S1) y dicha señal de fase de corriente (Sp), dicha unidad de control (17) determina una zona de dicho recipiente para alimentos (2) que recubre dicha bobina de inducción (14) con respecto a una zona de dicha bobina de inducción (14) o una posición de dicho recipiente para alimentos (2) con respecto a dicha bobina de inducción (14), ajustando de este modo un funcionamiento de dicho circuito inversor (13).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de calentamiento que tiene una funcion de deteccion de la posicion de un recipiente para alimentos. Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un dispositivo de calentamiento, y mas particularmente, a un dispositivo de calentamiento que tiene una funcion de deteccion de una posicion de un recipiente para alimentos.
Antecedentes de la invencion
En la actualidad, se usa ampliamente una variedad de dispositivos de calentamiento, tales como cocinas de gas, hornos de infrarrojos, hornos microondas y cocinas electricas, para cocinar alimentos. Los diferentes dispositivos de calentamiento poseen ventajas o desventajas. En funcion del alimento a cocinar, se selecciona un dispositivo de calentamiento deseado.
Considerese, por ejemplo, una cocina de induccion. Cuando una corriente fluye a traves de la bobina inductora de la cocina de induccion, se genera una induccion electromagnetica para producir corrientes de Foucault, calentando de este modo un recipiente para alimentos. En funcion de la posicion del recipiente para alimentos con respecto a la bobina de induccion, la cantidad de calor para calentar el recipiente para alimentos por parte de la bobina de induccion y la magnitud de la corriente de la bobina de induccion varfan. Por ejemplo, en un caso en el que la zona del recipiente para alimentos sobre la bobina de induccion con respecto a la zona de la bobina de induccion sea muy elevada (por ejemplo, del 95%), la cantidad de calor para calentar el recipiente para alimentos por parte de la bobina de induccion es alta. En esta situacion, se reducen tanto la potencia reactiva de funcionamiento de la bobina de induccion como la magnitud de la corriente. Por otro lado, en un caso en el que la zona del recipiente para alimentos sobre la bobina de induccion, con respecto a la zona de la bobina de induccion, sea demasiado baja, o el recipiente para alimentos quede considerablemente desviado con respecto a la bobina de induccion, la cantidad de calor para calentar el recipiente para alimentos por medio de la bobina de induccion resulta muy baja (o cero). En esta situacion, se incrementan tanto la potencia reactiva de funcionamiento de la bobina de induccion como la magnitud de la corriente. Por ello, posiblemente la cocina de induccion se queme. Para resolver este problema, es necesario que la cocina de induccion disponga de una funcion de deteccion de forma precisa la posicion del recipiente para alimentos.
La cocina de induccion convencional usa una unidad de microcontrol (MCU) para calcular una relacion de un valor de rafz cuadratica media (rms) de una corriente de entrada con respecto a un valor de rafz cuadratica media (rms) de una corriente de la bobina de induccion, determinando de este modo la posicion correcta del recipiente para alimentos. Puesto que la frecuencia de la corriente de la bobina de induccion es elevada (por ejemplo, 20k~50kHz), la frecuencia de muestreo deberfa ser alta, y la cantidad y la velocidad de calculo de la unidad de microcontrol se deberfan incrementar para calcular el valor de rafz cuadratica media de la corriente de la bobina de induccion. Debido a que el proceso de calculo es complicado, se incrementa el coste de fabricacion de la cocina de induccion.
En un caso en el que las magnitudes de la corriente de la bobina de induccion y la corriente de entrada sean las dos muy altas, es necesario un transformador de corriente (CT) o un resistor de deteccion para reducir las magnitudes del circuito. Despues de que se hayan reducido las magnitudes del circuito, una relacion de la senal de corriente se ajusta por medio de un circuito de amplificacion, y, a continuacion, un circuito de muestreo muestrea la corriente reducida de la bobina de induccion y la corriente de entrada reducida. Puesto que la adaptacion de impedancias del circuito de amplificacion, el transformador de corriente y el circuito de muestreo presenta una tolerancia respectiva, y en las senales de corriente interfiere facilmente el ruido, la magnitud de la corriente obtenida por la unidad de microcontrol presenta un error elevado, que es igual al error total resultante del transformador de corriente, el circuito de amplificacion y el circuito de muestreo. En esta situacion, el ruido influye negativamente en la precision para determinar la posicion del recipiente para alimentos. Por otra parte, cuando se cambia la posicion del recipiente para alimentos, la relacion del valor de rafz cuadratica media de una entrada de corriente con respecto al valor de rafz cuadratica media de la corriente de la bobina de induccion se adquiere con experimentos excesivos. Habitualmente, la precision de la relacion es insatisfactoria.
La solicitud de patente del Reino Unido GB 2 183 941 A se refiere a un aparato de cocina por induccion electromagnetica, con capacidad de proporcionar una potencia de entrada sustancialmente constante. El aparato dispone de un circuito de deteccion de carga sensible a la corriente en un circuito de resonancia accionado por un inversor, con el fin de identificar el material del utensilio de cocina que se esta usando. Si se detecta una carga de hierro o acero inoxidable, el circuito provoca que una alimentacion de DC produzca un voltaje E1 y que un conmutador se cierre entre contactos de manera que el circuito de resonancia queda formado por un condensador y un inductor (N1 vueltas) y es accionado a su frecuencia de resonancia f por el inversor. Si se detecta una carga de cobre o aluminio, la alimentacion produce un voltaje E2, y el circuito de resonancia queda formado por condensadores conectados en serie e inductores conectados en serie (N2 vueltas) accionados a su frecuencia de resonancia f2. El aparato funciona de manera que se cumpla la siguiente relacion: N2/N1 = K ■
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(E2/E1) ■ (f2/fi), estando K comprendida entre 4 y 6, garantizando de este modo una potencia de entrada sustancialmente constante para las diferentes cargas. El voltaje producido por la alimentacion de DC se puede cambiar mediante el control de fase de un tiristor, o mediante conexion a diferentes puntos en un doblador de voltaje, o por conmutacion de diferentes condensadores de filtro.
El documento US 2009/0321425 A1 divulga un procedimiento para controlar un aparato de cocina por induccion con por lo menos una bobina, en donde la potencia de la bobina se ajusta en funcion de una posicion de un utensilio de cocina sobre la bobina. Este documento se refiere tambien a un aparato de cocina por induccion para calentar un utensilio de cocina, el cual tiene por lo menos una bobina y una unidad de accionamiento para la bobina, estando disenado el aparato de cocina por induccion para implementar el procedimiento mencionado.
Sumario de la invencion
Un objetivo de la presente invencion es proporcionar un dispositivo de calentamiento que dispone de una funcion de deteccion de una posicion de un recipiente para alimentos, sin calculos complicados y experimentos excesivos. La funcion de deteccion de la posicion del recipiente para alimentos se puede implementar por medio de un microcontrolador con una cantidad y una velocidad de calculo menores.
Otro objetivo de la presente invencion preve un dispositivo de calentamiento que dispone de una funcion de deteccion de una posicion de un recipiente para alimentos con una precision elevada y un error reducido.
Otro objetivo de la presente invencion proporciona un dispositivo de calentamiento con capacidad de discernir si los componentes del dispositivo de calentamiento se encuentran en una situacion anomala con el fin de superar el problema de quemado del dispositivo de calentamiento.
Segun un aspecto de la presente invencion, esta previsto un dispositivo de calentamiento que dispone de una funcion de deteccion de una posicion de un recipiente para alimentos. El dispositivo de calentamiento incluye una bobina de induccion, un circuito inversor, un primer circuito de deteccion de corriente, un circuito de procesado de senales y una unidad de control. La bobina de induccion se usa para calentar el recipiente para alimentos. El circuito inversor se usa para recibir un voltaje rectificado y generar un voltaje de accionamiento para accionar la bobina de induccion. El primer circuito de deteccion de corriente esta conectado en serie con la bobina de induccion para detectar una primera corriente que fluye a traves de la bobina de induccion, generando de este modo una primera senal de deteccion de corriente. El circuito de procesado de senales esta conectado al primer circuito de deteccion de corriente para generar una senal de fase de corriente segun la primera senal de deteccion de corriente. La unidad de control se usa para generar por lo menos una primera senal de control de acuerdo con una opcion de coccion, controlando de este modo el circuito inversor. De acuerdo con una diferencia de duracion o una diferencia de fase entre la primera senal de control y la senal de fase de corriente, la unidad de control determina una zona del recipiente para alimentos sobre la bobina de induccion, con respecto a una zona de la bobina de induccion, o una posicion del recipiente para alimentos con respecto a la bobina de induccion, ajustando de este modo el funcionamiento del circuito inversor.
Segun otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un dispositivo de calentamiento que dispone de una funcion de deteccion de una posicion de un recipiente para alimentos. El dispositivo de calentamiento incluye una bobina de induccion, un circuito inversor, un primer circuito de deteccion de corriente, un circuito de procesado de senales y una unidad de control. La bobina de induccion se usa para calentar el recipiente para alimentos. El circuito inversor se usa para recibir un voltaje rectificado, generando de este modo un voltaje de accionamiento para accionar la bobina de induccion. El primer circuito de deteccion de corriente esta conectado en serie con la bobina de induccion para detectar una primera corriente que fluye a traves de la bobina de induccion, generando de este modo una primera senal de deteccion de corriente. El circuito de procesado de senales esta conectado al primer circuito de deteccion de corriente para generar una senal de fase de corriente de acuerdo con la primera senal de deteccion de corriente. La unidad de control se usa para generar por lo menos una primera senal de control de acuerdo con una opcion de coccion, controlando de este modo el circuito inversor. En concordancia con una diferencia de duracion o una diferencia de fase entre la primera senal de control y la senal de fase de corriente, la unidad de control determina una zona del recipiente para alimentos sobre la bobina de induccion con respecto a una zona de la bobina de induccion, o una posicion del recipiente para alimentos con respecto a la bobina de induccion, ajustando de este modo el funcionamiento del circuito inversor. Si la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control y la senal de fase de corriente excede un intervalo predeterminado, la unidad de control juzga que la posicion del recipiente para alimentos es incorrecta o anomala, y controla el circuito inversor para que se accione en un modo de deteccion de cacerolas. En el modo de deteccion de cacerolas, el circuito inversor se acciona con una frecuencia de conmutacion incrementada o un ciclo de trabajo reducido, o dicho circuito inversor se deshabilita.
El anterior contenido de la presente invencion se pondra mas claramente de manifiesto para los expertos ordinarios en la materia, despues de revisar la siguiente descripcion detallada y los dibujos adjuntos, en los cuales:
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Breve descripcion de los dibujos
La FIG. 1 es un diagrama de bloques esquematico de un circuito que ilustra un dispositivo de calentamiento que posee una funcion de deteccion de una posicion de un recipiente para alimentos de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion;
la FIG. 2A es una vista esquematica que ilustra la posicion del recipiente para alimentos con respecto a la bobina de induccion en el dispositivo de calentamiento de la presente invencion;
la FIG. 2B es una vista esquematica que ilustra otra posicion del recipiente para alimentos con respecto a la bobina de induccion en el dispositivo de calentamiento de la presente invencion; y
la FIG. 3 es un diagrama de formas de onda de temporizacion que ilustra esquematicamente las senales de corriente y la senal de control correspondientes procesadas en el dispositivo de calentamiento de la FIG. 1.
Descripcion detallada de la forma de realizacion preferida
A continuacion se describira mas especfficamente la presente invencion haciendo referencia a las siguientes formas de realizacion. Debe indicarse que las siguientes descripciones de formas de realizacion preferidas de esta invencion se presentan en la presente memoria unicamente con fines ilustrativos y descriptivos. No pretenden ser exhaustivas o limitarse a la forma precisa divulgada.
La FIG. 1 es un diagrama de bloques esquematico de un circuito, que ilustra un dispositivo de calentamiento que tiene una funcion de deteccion de una posicion de un recipiente para alimentos de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion. Tal como se muestra en la FIG. 1, el dispositivo de calentamiento 1 incluye un circuito rectificador 11, un circuito de filtrado 12, un circuito inversor 13, una bobina de induccion 14, un primer circuito de deteccion de corriente 15, un circuito de procesado de senales 16, una unidad de control 17 y una unidad de interfaz de usuario 18.
En esta forma de realizacion, el circuito rectificador 11 es un circuito rectificador en puente. El circuito rectificador 11 rectifica un voltaje de entrada Vin obteniendo un voltaje rectificado Vr. El circuito de filtrado 12 esta conectado a un terminal de salida del circuito rectificador 11. El circuito de filtrado 12 se usa para filtrar el ruido de alta frecuencia contenido en el voltaje rectificado Vr. En esta forma de realizacion, el circuito de filtrado 12 incluye un condensador de filtrado Ca. En algunas formas de realizacion, el circuito de filtrado 12 puede incluir diversos inductores y diversos condensadores (no mostrados). La bobina de induccion 14 esta dispuesta en el interior de un panel de calentamiento 10 para calentar un recipiente para alimentos 2.
El terminal de entrada de potencia del circuito inversor 13 esta conectado al circuito de filtrado 12. El terminal de salida de potencia del circuito inversor 13, la bobina de induccion 14 y el primer circuito de deteccion de corriente 15 estan conectados entre si en serie. En esta forma de realizacion, el circuito inversor 13 incluye un primer elemento de conmutador Q1, un segundo elemento de conmutacion Q2, un primer condensador C1 y un segundo condensador C2. El primer elemento de conmutador Q1 y el segundo elemento de conmutador Q2 estan conectados entre si en serie. Un primer nodo de conexion entre el primer elemento de conmutacion Q1 y el segundo elemento de conmutador Q2 esta conectado al primer circuito de deteccion de corriente 15. El primer condensador C1 y el segundo condensador C2 estan conectados entre si en serie. Un segundo nodo de conexion entre el primer condensador C1 y el segundo condensador C2 esta conectado a un primer terminal de la bobina de induccion 14. El primer nodo de conexion entre el primer elemento de conmutador Q1 y el segundo elemento de conmutador Q2 sirve como primer terminal de salida de potencia del circuito inversor 13. El segundo nodo de conexion entre el primer condensador C1 y el segundo condensador C2 sirve como segundo terminal de salida de potencia del circuito inversor 13. El terminal de control del primer elemento de conmutador Q1 y el terminal de control del segundo elemento de conmutacion Q2 estan conectados a la unidad de control 17. Bajo el control de la unidad de control 17, el primer elemento de conmutacion Q1 y el segundo elemento de conmutador Q2 son conducidos de una manera intercalada de acuerdo con una primera senal de control S1 y una segunda senal de control S2. De este modo, el circuito inversor 13 genera un voltaje de accionamiento de AC Vo para accionar la bobina de induccion 14.
Como respuesta a un estado de habilitacion de la primera senal de control S1 y un estado de deshabilitacion de la segunda senal de control S2, el primer elemento de conmutacion Q1 entra en conduccion, pero el segundo elemento de conmutacion Q2 se abre. Por ello, la energfa electrica del voltaje rectificado Vr se transmite a la bobina de induccion 14 a traves del primer elemento de conmutacion Q1 y el segundo condensador C2. En esta situacion, el voltaje de accionamiento Vo es igual a la componente positiva del voltaje rectificado Vr, de manera que la bobina de induccion 14 recibe la componente positiva del voltaje rectificado Vr. Por contra, como respuesta a un estado de deshabilitacion de la primera senal de control S1 y un estado de habilitacion de la segunda senal de control S2, el primer elemento de conmutacion Q1 se abre, pero el segundo elemento de conmutacion Q2 entra en conduccion. Como tal, la energfa electrica del voltaje rectificado Vr se transmite a la bobina de induccion 14 a traves del primer condensador C1 y el segundo elemento de conmutacion Q2. En esta
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situacion, el voltaje de accionamiento Vo es igual a la componente negativa del voltaje rectificado Vr, de manera que la componente negativa del voltaje rectificado Vr es recibida por la bobina de induccion 14.
En esta forma de realizacion, el primer circuito de deteccion de corriente 15 es un transformador de corriente. El lado primario del transformador de corriente 15, la bobina de induccion 14 y el terminal de salida de potencia del circuito inversor 13 estan conectados entre si en serie. El lado secundario del transformador de corriente 15 esta conectado al circuito de procesado de senales 16. El transformador de corriente 15 se usa para detectar la primera corriente I1 que fluye a traves de la bobina de induccion 14. Ademas, por medio del transformador de corriente 15, se reduce la primera corriente I1 y se genera una primera senal correspondiente de deteccion de corriente Vs1. En otras palabras, la forma de onda, la secuencia temporal y la fase de la primera senal de deteccion de corriente Vs1 son identicas a las correspondientes de la primera corriente I1.
El circuito de procesado de senales 16 esta interconectado entre el primer circuito de deteccion de corriente 15 y la unidad de control 17. De acuerdo con la primera senal de deteccion de corriente Vs1, el circuito de procesado de senales 16 emite una senal de fase de corriente Sp hacia la unidad de control 17. En esta forma de realizacion, el circuito de procesado de senales 16 incluye un circuito de comparacion. De acuerdo con la primera senal de deteccion de corriente Vs1, el circuito de comparacion da salida a la senal de fase de corriente Sp. En un caso en el que la primera corriente I1 se conmuta desde un estado negativo a un estado positivo, desde el circuito de comparacion se emite hacia la unidad de control 17 la senal de fase de corriente Sp en un estado de habilitacion. Por el contrario, en un caso en el que la primera corriente I1 se conmuta desde el estado positivo al estado negativo, desde el circuito de comparacion se emite hacia la unidad de control 17 la senal de fase de corriente Sp en un estado de deshabilitacion.
En cierta forma de realizacion, el circuito de comparacion compara la primera senal de deteccion de corriente Vs1 con un voltaje de referencia (no mostrado). Si la primera senal de deteccion de corriente Vs1 es mayor que el voltaje de referencia, la senal de fase de corriente Sp en el estado de habilitacion se emite desde el circuito de comparacion hacia la unidad de control 17. Al contrario, si la primera senal de deteccion de corriente Vs1 es menor que el voltaje de referencia, desde el circuito de comparacion se emite hacia la unidad de control 17 la senal de fase de corriente Sp en el estado de deshabilitacion.
De acuerdo con la opcion de coccion del usuario, se ajustan las frecuencias de funcionamiento y las duraciones de la primera senal de control S1 y un estado de habilitacion de la segunda senal de control S2. La opcion de coccion del usuario incluye, por ejemplo, un elemento selectivo de apagado, un elemento selectivo de encendido, un elemento selectivo de la cantidad de calor, un elemento selectivo del tiempo de calentamiento, un elemento selectivo de calentamiento rapido o un elemento selectivo de calentamiento lento. A medida que se ajustan las frecuencias de funcionamiento y las duraciones de la primera senal de control S1 y un estado de habilitacion de la segunda senal de control S2, cambian la magnitud de la potencia transmitida a la bobina de induccion 14 desde el circuito inversor 13, la magnitud de la primera corriente I1 y la cantidad de calor para calentar el recipiente para alimentos 2 por medio de la bobina de induccion 14. Ademas, de acuerdo con una diferencia de duracion o una diferencia de fase entre la primera senal de control S1 y la senal de fase de corriente Sp, la unidad de control 17 determina una zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 con respecto a una zona de la bobina de induccion 14, o una posicion del recipiente para alimentos 2 con respecto a la bobina de induccion 14, ajustando de este modo el funcionamiento del circuito inversor. En esta forma de realizacion, la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la segunda senal de control S2 y la senal de fase de corriente Sp es igual a la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 y la senal de fase de corriente Sp. En algunas formas de realizacion, de acuerdo con la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la segunda senal de control S2 y la senal de fase de corriente Sp, la unidad de control 17 determina una zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 con respecto a una zona de la bobina de induccion 14, o una posicion del recipiente para alimentos 2 con respecto a la bobina de induccion 14.
En lo sucesivo en la presente memoria, se ilustrara de forma mas detallada el principio de determinacion de una zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 con respecto a una zona de la bobina de induccion 14, o una posicion del recipiente para alimentos 2 con respecto a la bobina de induccion 14, de acuerdo con la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 y la senal de fase de corriente Sp.
La unidad de interfaz de usuario 18 esta conectada a la unidad de control 17 para recibir la opcion de coccion del usuario e indicar el mensaje de funcionamiento. La opcion de coccion del usuario incluye, por ejemplo, un elemento selectivo de apagado, un elemento selectivo de encendido, un elemento selectivo de cantidad de calor, un elemento selectivo de tiempo de calentamiento, un elemento selectivo de calentamiento rapido o un elemento selectivo de calentamiento lento. En esta forma de realizacion, la unidad de interfaz de usuario 18 es una pantalla tactil para implementar la opcion de coccion del usuario. Ademas, en la pantalla tactil se muestra tambien el mensaje de funcionamiento.
En esta forma de realizacion, el dispositivo de calentamiento 1 incluye ademas un segundo circuito de deteccion de corriente 19. El segundo circuito de deteccion de corriente 19 incluye un resistor de deteccion Rs, el resistor
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de deteccion Rs esta interconectado entre el circuito de filtrado 12 y el circuito inversor 13, para detectar una segunda corriente I2 que fluye a traves del circuito inversor 13, generando de este modo una segunda senal de deteccion de corriente Vs2 hacia la unidad de control 17. De acuerdo con la segunda senal de deteccion de corriente Vs2, la unidad de control 17 calcula la segunda corriente I2, la cual es relativamente mayor.
Un ejemplo de la unidad de control 17 incluye, aunque sin caracter limitativo, un controlador de modulacion por frecuencia de impulsos (PFM), un microcontrolador, un microprocesador un procesador de senal digital (DSP). Cada uno del primer elemento de conmutacion y el segundo elemento de conmutacion es un transistor de efecto de campo de tipo metal-oxido-semiconductor (MOSFET), un transistor de union bipolar (BJT) o un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT).
La FIG. 2A es una vista esquematica que ilustra una posicion del recipiente para alimentos con respecto a la bobina de induccion en el dispositivo de calentamiento de la presente invencion. Tal como se muestra en la FIG. 2A, el recipiente para alimentos 2 se situa sobre la parte central de la bobina de induccion 14. La zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 con respecto a la zona de la bobina de induccion 14 es muy alta. Por ejemplo, la zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 (A1) es el 95% de la zona de la bobina de induccion 14. Puesto que la cantidad de calor para calentar el recipiente para alimentos 2 por medio de la bobina de induccion 14 es elevada, tanto la potencia reactiva de funcionamiento de la bobina de induccion 14 como la primera corriente I1 son relativamente menores. En esta situacion, la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 y la senal de fase de corriente Sp esta dentro de un intervalo predeterminado (por ejemplo, 1 ps ~ 7 ps). De acuerdo con la diferencia de duracion o la diferencia de fase, la unidad de control 17 establecera si la zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 con respecto a la zona de la bobina de induccion 14, o la posicion del recipiente para alimentos 2 con respecto a la bobina de induccion 14, es adecuada. Adicionalmente, de acuerdo con la diferencia de duracion o la diferencia de fase, la unidad de control 17 controla el circuito inversor 13 para dar salida a la potencia termica o cantidad de calentamiento establecida por la opcion de coccion. Al mismo tiempo, la potencia termica o cantidad de calentamiento maxima a la que se da salida desde el circuito inversor 13 es igual al valor nominal.
La Fig. 2B es una vista esquematica que ilustra otra posicion del recipiente para alimentos con respecto a la bobina de induccion en el dispositivo de calentamiento de la presente invencion. Tal como se muestra en la Fig. 2B, el recipiente para alimentos 2 no esta situado completamente sobre la parte central de la bobina de induccion 14. La zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 con respecto a la zona de la bobina de induccion 14 es muy baja. Por ejemplo, la zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 (A2) es un 15% de la zona de la bobina de induccion 14. Puesto que la cantidad de calor para calentar el recipiente para alimentos 2 por medio de la bobina de induccion 14 es baja, se incrementan tanto la potencia reactiva de funcionamiento de la bobina de induccion 14 como la primera corriente I1 en comparacion con la Fig. 2A. En esta situacion, la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 (o la segunda senal de control S2) y la senal de fase de corriente Sp excede el intervalo predeterminado (por ejemplo, > 7 ps). De acuerdo con la diferencia de duracion o la diferencia de fase, la unidad de control 17 establecera que la posicion del recipiente para alimentos 2 es incorrecta o anomala. Al mismo tiempo, la unidad de control 17 controla el circuito inversor 13 para que funcione en un modo de deteccion de cacerolas. En el modo de deteccion de cacerolas, el primer elemento de conmutacion Q1 y el segundo elemento de conmutacion Q2 del circuito inversor 13 se accionan con una frecuencia de conmutacion mayor o un ciclo de trabajo menor. Alternativamente, la bobina de induccion 14 se deshabilita para evitar que queme el dispositivo de calentamiento 1, debido a que el recipiente para alimentos 2 esta posicionado de manera incorrecta o anomala, o no hay colocado ningun recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14.
En otro caso en el que el recipiente para alimentos 2 se coloca sobre la parte central de la bobina de induccion 14, pero la zona del recipiente para alimentos 2 es muy pequena (por ejemplo, la zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 (A1) es un 30% de la zona de la bobina de induccion 14), la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 (o la segunda senal de control S2) y la senal de fase de corriente Sp esta dentro del intervalo predeterminado. En comparacion con el caso de la Fig. 2A, se incrementan tanto la potencia reactiva del funcionamiento de la bobina de induccion 14 como la primera corriente I1. Ademas, el valor de rafz cuadratica media (rms) de la segunda corriente I2 o la segunda senal de deteccion de corriente Vs2 sera menor que un primer valor de umbral de corriente (por ejemplo, 1A). Para evitar que el dispositivo de calentamiento 1 se queme, la potencia termica o la cantidad de calor a la que da salida el circuito inversor 13 se reduce bajo el control de la unidad de control 17. Al mismo tiempo, la potencia termica o la cantidad de calor maxima a la que se da salida desde el circuito inversor 13 es menor que el valor nominal. Es decir, para adaptarse a los diferentes tamanos de los recipientes para alimentos, deben tenerse en cuenta la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 (o la segunda senal de control S2) y la relacion entre la segunda corriente I2 y el primer valor de umbral de corriente.
Si la unidad de control 17 juzga que la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 (o la segunda senal de control S2) y la senal de fase de corriente Sp esta dentro del intervalo predeterminado, y la segunda corriente I2 es menor que el primer valor de umbral de corriente, significa que
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sobre la parte central de la bobina de induccion 14 esta colocado un recipiente para alimentos 2 de tamano relativamente menor. En esta situacion, la potencia termica o la cantidad de calor a la que se da salida desde el circuito inversor 13 se reduce bajo el control de la unidad de control 17, de manera que la potencia termica o cantidad de calor maxima que se obtiene a la salida del circuito inversor 13 es inferior al valor nominal. Por el contrario, si la unidad de control 17 juzga que la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 (o la segunda senal de control S2) y la senal de fase de corriente Sp esta dentro del intervalo predeterminado, y la segunda corriente I2 es mayor que el primer valor de umbral de corriente, esto significa que sobre la parte central de la bobina de induccion 14 esta colocado un recipiente para alimentos 2 de tamano normal. En esta situacion, la unidad de control 17 controla el circuito inversor 13 para dar salida a la potencia termica o cantidad de calor establecida por la opcion de coccion, de manera que la potencia termica o cantidad de calor maxima a la que se da salida desde el circuito inversor 13 es igual al valor nominal.
La FIG. 3 es un diagrama de formas de onda de temporizacion que ilustra esquematicamente las senales de corriente y la senal de control correspondientes procesadas en el dispositivo de calentamiento de la FIG. 1. Tal como se muestra en la FIG. 3, la forma de onda secuencia y secuencia temporal de la primera senal de deteccion de corriente Vs1 son identicas a las correspondientes de la primera corriente I1. Puesto que el circuito de procesado de senales 16 obtiene la senal de fase de corriente Sp de acuerdo con la primera senal de deteccion de corriente Vs1, la secuencia temporal de la senal de fase de corriente Sp es sustancialmente identica a la de la primera corriente I1. En otras palabras, la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la senal de control (S1 o S2) y la senal de fase de corriente Sp es igual a la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la senal de control (S1 o S2) y la primera corriente I1. Como tal, la unidad de control 17 puede calcular la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la senal de control (S1 o S2) y la primera corriente I1 de acuerdo con la senal de fase de corriente Sp. El proceso de calculo de la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la senal de control (S1 o S2) y la senal de fase de corriente Sp se simplifica puesto que ya no es necesaria una cantidad enorme de datos de muestreo. En estas circunstancias, incluso si la frecuencia de la primera corriente I1 que fluye por la bobina de induccion 14 es elevada (por ejemplo, > 20 kHz), la unidad de control 17 se puede implementar por medio de un microcontrolador con una cantidad y una velocidad de calculo menores. Por ejemplo, en un primer instante de tiempo t1, se activa un temporizador (no mostrado) de la unidad de control 17 para contar el tiempo como respuesta a la primera senal de control S1 en el estado de habilitacion; y en un segundo instante de tiempo t2, el temporizador de la unidad de control 17 deja de contar tiempo como respuesta a la senal de fase de corriente Sp en el estado de habilitacion. Como consecuencia, la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la primera senal de control S1 y la senal de fase de corriente Sp se calculara sin dificultades.
En esta forma de realizacion, el primer elemento de conmutacion Q1 y el segundo elemento de conmutacion Q2 se hacen funcionar al estilo de conmutacion por voltaje cero (ZVS). En un caso en el que el primer elemento de conmutacion Q1, el segundo elemento de conmutacion Q2, el primer condensador C1, el segundo condensador C2, la bobina de induccion 14 o cualquier otro componente de software o hardware presenta un fallo o una anomalfa, el primer elemento de conmutacion Q1 y el segundo elemento de conmutacion Q2 no consiguen funcionar al estilo de conmutacion por voltaje cero (ZVS). En esta situacion, la corriente de conmutacion es demasiado grande o la primera corriente I1 se incrementa considerablemente. Al mismo tiempo, la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 (o la segunda senal de control S2) y la senal de fase de corriente Sp esta por debajo del intervalo predeterminado (por ejemplo, < 1 ms). Si la diferencia de duracion o la diferencia de fase entre la primera senal de control S1 (o la segunda senal de control S2) y la senal de fase de corriente Sp esta por debajo del intervalo predeterminado, esto significa que uno o mas componentes del dispositivo de calentamiento 1 presenta un fallo o una anomalfa. Para evitar que el dispositivo de calentamiento 1 se queme, la potencia termica o la cantidad de calor a la que da salida el circuito inversor 13 se reduce bajo el control de la unidad de control 17. Al mismo tiempo, la potencia termica o cantidad de calor maxima a la que se da salida desde el circuito inversor 13 es menor que el valor nominal. Alternativamente, el dispositivo de calentamiento 1 se deshabilita.
En las anteriores formas de realizacion, el dispositivo de calentamiento 1 determina la posicion del recipiente para alimentos 2 de acuerdo con la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la senal de control (S1 o S2) y la senal de fase de corriente Sp. El proceso de calculo de la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) se simplifica puesto que ya no es necesaria una cantidad enorme de datos de muestreo. En estas circunstancias, la unidad de control 17 se puede implementar por medio de un microcontrolador con una cantidad y una velocidad de calculo menores. Como tal, el dispositivo de calentamiento 1 resulta rentable. En un caso en el que el recipiente para alimentos 2 no se situe completamente sobre la parte central de la bobina de induccion 14 y se reduzca la zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 con respecto a la zona de bobina de induccion 14, se incrementa la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la senal de control (S1 o S2) y la senal de fase de corriente Sp. Por el contrario, en un caso en el que la zona del recipiente para alimentos 2 sobre la bobina de induccion 14 con respecto a la zona de la bobina de induccion 14 se incremente, se reduce la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la senal de control (S1 o S2) y la senal de fase de corriente Sp. La diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la senal de control (S1 o S2) y la senal de fase de corriente Sp es detectable por un instrumento (por ejemplo, un osciloscopio) sin excesivos experimentos.
Por otra parte, despues de que el circuito de procesado de senales 16 genere la senal de fase de corriente Sp de acuerdo con la primera senal de deteccion de corriente Vsi, la unidad de control 17 calculara la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) entre la senal de control (Si o S2) y la senal de fase de corriente Sp de 5 acuerdo con la senal de fase de corriente Sp. Por ello, se reduce el error en la deteccion del recipiente para alimentos 2, se reduce la posibilidad de interferencias por ruido y se aumenta la precision en la deteccion del recipiente para alimentos 2. Por otra parte, puesto que la diferencia de duracion (d) o la diferencia de fase (d) se puede usar para establecer si los componentes del dispositivo de calentamiento se encuentran en una situacion anomala, se supera el problema de que se pueda quemar el dispositivo de calentamiento 1.
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Claims (12)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Dispositivo de calentamiento (1) que tiene una funcion de deteccion de una posicion de un recipiente para alimentos (2), comprendiendo dicho dispositivo de calentamiento (1):una bobina de induccion (14) para calentar dicho recipiente para alimentos (2);un circuito inversor (13) para recibir un voltaje rectificado (Vr) y generar un voltaje de accionamiento (Vo) para accionar dicha bobina de induccion (14);un primer circuito de deteccion de corriente (15) conectado en serie con dicha bobina de induccion (14) para detectar una primera corriente (I1) que fluye a traves de dicha bobina de induccion (14), generando de este modo una primera senal de deteccion de corriente (Vs-i);un circuito de procesado de senales (16) conectado a dicho primer circuito de deteccion de corriente (15) para generar una senal de fase de corriente (Sp) segun dicha primera senal de deteccion de corriente (Vs1); yuna unidad de control (17) para generar por lo menos una primera senal de control (S1) segun una opcion de coccion, controlando de este modo dicho circuito inversor (13),caracterizado por que segun una diferencia de duracion o una diferencia de fase entre dicha primera senal de control (S1) y dicha senal de fase de corriente (Sp), dicha unidad de control (17) determina una zona de dicho recipiente para alimentos (2) que recubre dicha bobina de induccion (14) con respecto a una zona de dicha bobina de induccion (14) o una posicion de dicho recipiente para alimentos (2) con respecto a dicha bobina de induccion (14), ajustando de este modo un funcionamiento de dicho circuito inversor (13).
- 2. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dicho circuito de procesado de senales (16) comprende un circuito de comparacion para generar dicha senal de fase de corriente (Sp) en un estado de habilitacion o un estado de deshabilitacion segun dicha primera senal de deteccion de corriente (Vs1).
- 3. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por que si dicha primera senal de deteccion de corriente (Vs1) es mayor que un voltaje de referencia, dicha senal de fase de corriente (Sp) en dicho estado de habilitacion se emite desde dicho circuito de comparacion hacia dicha unidad de control (17), en el que si dicha primera senal de deteccion de corriente (Vs1) es menor que dicho voltaje de referencia, dicha senal de fase de corriente (Sp) en dicho estado de deshabilitacion se emite desde dicho circuito de comparacion hacia dicha unidad de control (17).
- 4. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que si dicha diferencia de duracion o dicha diferencia de fase entre dicha primera senal de control (S1) y la senal de fase de corriente (Sp) excede un intervalo predeterminado, dicha unidad de control (17) juzga que dicha posicion de dicho recipiente para alimentos (2) es incorrecta o anomala y controla dicho circuito inversor (13) para que se haga funcionar en un modo de deteccion de cacerolas, en el que en dicho modo de deteccion de cacerolas, dicho circuito inversor (13) se hace funcionar a una frecuencia de conmutacion aumentada o un ciclo de trabajo reducido, o dicho circuito inversor (13) es deshabilitado.
- 5. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que ademas comprende:un circuito rectificador (11) para rectificar un voltaje de entrada (Vin) obteniendo dicho voltaje rectificado (Vr); yun circuito de filtrado (12) conectado a dicho circuito inversor (13) y a dicho circuito rectificador (11).
- 6. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 5, caracterizado por que ademas comprende un segundo circuito de deteccion de corriente (19), que esta interconectado entre dicho circuito de filtrado (12) y dicho circuito inversor (13) para detectar una segunda corriente (I2) que fluye a traves de dicho circuito inversor (13), generando de este modo una segunda senal de deteccion de corriente (Vs2).
- 7. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que si dicha diferencia de duracion o dicha diferencia de fase entre dicha primera senal de control (S1) y dicha senal de fase de corriente (Sp) esta dentro de un intervalo predeterminado y dicha segunda corriente (I2) es menor que un primer valor de umbral de corriente, dicha unidad de control (17) controla dicho circuito inversor (13) para dar salida a una potencia termica o cantidad de calor reducida, de tal manera que la potencia termica o cantidad de calor maxima a la que se da salida desde dicho circuito inversor sea (13) inferior a un valor nominal.51015202530354045
- 8. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 7, caracterizado por que si dicha diferencia de duracion o dicha diferencia de fase entre dicha primera senal de control (Si) y dicha senal de fase de corriente (Sp) esta dentro de dicho intervalo predeterminado y dicha segunda corriente (I2) es mayor que dicho primer valor de umbral de corriente dicha unidad de control (17) controla dicho circuito inversor (13) para dar salida a la potencia termica o cantidad de calor establecida por dicha opcion de coccion, de tal manera que la potencia termica o cantidad de calor maxima a la que se da salida desde dicho circuito inversor sea igual a dicho valor nominal.
- 9. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que si dicha diferencia de duracion o dicha diferencia de fase entre dicha primera senal de control (S1) y dicha senal de fase de corriente (Sp) esta por debajo de un intervalo predeterminado, dicha unidad de control (17) juzga que uno o mas componentes de dicho dispositivo de calentamiento (1) presenta un fallo o una anomalfa, y dicha unidad de control (17) controla dicho circuito inversor (13) para dar salida a una potencia termica o cantidad de calor reducida, de tal manera que la potencia termica o cantidad de calor maxima a la que se da salida desde dicho circuito inversor (13) sea inferior a un valor nominal o dicho dispositivo de calentamiento (1) sea deshabilitado.
- 10. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que segun dicha primera senal de control (S1) y dicha senal de fase de corriente (Sp), se activa un temporizador de dicha unidad de control (17) para contar el tiempo o deja de contar el tiempo, calculando de este modo dicha diferencia de duracion o dicha diferencia de fase entre dicha primera senal de control (S1) y dicha senal de fase de corriente (Sp).
- 11. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dicho circuito inversor (13) comprende:un primer elemento de conmutacion (Q1) que presenta un terminal de control conectado a dicha unidad de control (17);un segundo elemento de conmutacion (Q2) conectado a dicho primer elemento de conmutacion (Q1), en el que un primer nodo de conexion entre dicho primer elemento de conmutacion (Q1) y dicho segundo elemento de conmutacion (Q2) sirve como primer terminal de salida de potencia de dicho circuito inversor (13);un primer condensador (C1); yun segundo condensador (C2) conectado con dicho primer condensador (C1) en serie, en el que un segundo nodo de conexion entre dicho primer condensador (C1) y dicho segundo condensador (C2) sirve como segundo terminal de salida de potencia de dicho circuito inversor (13),en el que bajo el control de dicha unidad de control (17), dicho primer elemento de conmutacion (Q1) y dicho segundo elemento de conmutacion (Q2) son conducidos de una manera intercalada segun dicha primera senal de control (S1) y una segunda senal de control (S2), de manera que dicho voltaje de accionamiento (Vo) sea generado por dicho circuito inversor (13) para accionar dicha bobina de induccion (14).
- 12. Dispositivo de calentamiento segun la reivindicacion 1, que ademas comprende una unidad de interfaz de usuario (18), que esta conectada a dicha unidad de control (17) para recibir dicha opcion de coccion e indicar un mensaje de funcionamiento.
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