FI128730B - Menetelmä ja järjestely liesityypin tunnistamiseksi - Google Patents

Abstract

Liesivahtijärjestelyssä on antureita (102, 103) liedellä tapahtuvien tapahtumien havainnoimiseksi ja havaintotietojen tuottamiseksi, ja ohjelmoitava prosessointiosa (204) havaintotietojen analysoimiseksi ja poikkeustilannetiedon tuottamiseksi vasteena siihen, että havaintotiedot ilmaisevat prosessointiosan (204) ohjelmoinnissa määriteltyä poikkeustilannetta. Liesivahtijärjestelyssä on vastaanotin (202), joka on kytketty prosessointiosaan (204) ja joka on järjestetty vastaanottamaan radiotaajuisia häiriöitä ja tuottamaan niitä vastaava vastaanottotieto. Prosessointiosa (204) on järjestetty tunnistamaan säännönmukaiset muutokset mainitussa vastaanottotiedossa ja tekemään tunnistettujen säännönmukaisten muutosten perusteella päätelmä, jonka mukaan liesi on induktioliesi.

Description

MENETELMÄ JA JÄRJESTELY LIESITYYPIN TUNNISTAMISEKSI

KEKSINNÖN ALA Keksintö liittyy liesivahteihin, joilla pa- rannetaan lieden turvallisuutta ja käytettävyyttä. Erityisesti keksintö liittyy siihen, miten liesivahti tunnistaa liesityypin.

KEKSINNÖN TAUSTA Liesivahdin keskeinen tehtävä on havaita, milloin lieden normaali käyttö on muuttunut vaarati- lanteeksi tai sellaisen uhaksi. Havaintojen tekemisek- si liesivahdissa on yksi tai useampia antureita, jotka on järjestetty havainnoimaan tapahtumia liedellä ja sen ympäristössä. Tunnettuja anturityyppejä ovat esi- merkiksi infrapunavastaanottimet, liiketunnistimet, savuilmaisimet, ilmankosteusmittarit ja niin edelleen. Lieden käyttö- ja vaaratilanteet voivat olla erilaisia ja kehittyä eri tavoin riippuen lieden tyy- pistä. Erityisen paljon muista liesityypeistä eroaa induktioliesi. Siinä ruoanvalmistusastian ja sen si- sällön kuumeneminen ei perustu lämmön johtumiseen lie- den levystä astiaan vaan astian pohjamateriaalissa syntyviin indusoituneisiin sähkövirtoihin. Tämä ero vaikuttaa suuresti siihen, millaisia tilanteita voi = syntyä ja kuinka nopeasti tilanteet liedellä muuttu- N vat. 2 Esimerkkeinä vaaratilanteen kehittymisestä r 30 eri liesityypeillä voidaan vertailla paperin syttymis- I tä ja rasvapaloa. Jos valurauta- tai keraamisilla le- * vyillä varustetulle liedelle on unohtunut paperiarkki = tai paperinen lautasliina ja liesi laitetaan päälle, o paperi voi syttyä palamaan, kun lieden levy sen alla S 35 on kuumentunut tarpeeksi, kun taas induktioliedellä tällaista vaaraa ei ole. Toisaalta jos liedellä on kattila ja sen pohjalla tilkka öljyä, induktioliesi voi kuumentaa ne rasvan leimahtamiseen saakka alle puolessatoista minuutissa, kun vastaavan vaaratilan- teen syntyminen valurauta- tai keraamisella liedellä kestää tyypillisesti useita minuutteja.

Jos liesivahti ei ole liesivalmistajan val- mistama tai lieteen integroima osa vaan esimerkiksi liesituulettimeen tai muualle lieden läheisyyteen asennettu lisälaite, se ei lähtökohtaisesti tiedä, minkä tyyppinen liesi sillä on valvottavanaan. Laite- tyyppien tunnistaminen varmasti helpottuu tulevaisuu- dessa, jos voidaan olettaa, että kodinkone kuin kodin- kone alkaa jossain vaiheessa olla varustettu Bluetooth-sirulla tai vastaavilla langattoman tiedon- siirron välineillä. Älykkäät ja tiedonsiirtokykyiset laitteet voivat tällöin helposti vaihtaa erilaisia tietoja keskenään.

Ennen kuin tulevaisuuden skenaario toteutuu, ollaan kuitenkin tilanteessa, jossa liesivahdin olisi edullista pystyä omatoimisesti tunnistamaan lieden tyyppi. Tunnistetun liesityypin perusteella liesivah- din olisi mahdollista mukauttaa omaa toimintaansa niin, että se palvelisi mahdollisimman hyvin juuri tä- män tyyppisen lieden käyttöä.

Patenttijulkaisusta US 2017/0324487 Al tunne- taan menettely langattoman viestinnän järjestämiseksi keittiökoneiden välillä. Siinä käsitellään mm. sen = varmistamista, että lieden tai muun vastaavan laitteen N vastaanottaman signaalin voimakkuus on riittävä.

2 30 Patenttijulkaisusta JP 2012178300 A tunnetaan r liesivahti, joka osaa tunnistaa tilanteen, jossa pais- z tinpannu tai vastaava rucanvalmistusastia kuumenee * epänormaalilla tavalla pohjan kieroutumisen takia.

= Patenttijulkaisusta US 2013/0037535 tunnetaan o 35 induktioliesi, joka osaa tunnistaa ruoan ylikiehumisen S luotettavasti. Tunnistaminen perustuu kapasitiiviseen ilmaisimeen, joka mittaa ylikiehuvan ruoan aiheutta- maan kapasitanssin muutosta. Patenttijulkaisusta US 2015/0257576 Al tunne- taan induktioliedellä käytettäväksi tarkoitettu keit- toastia, jossa on itsessään elektronisia säätötoimin- toja. Niiden tarvitsema käyttöenergia otetaan induk- tiivisesti siitä energiasta, jolla induktioliesi läm- mittää keittoastiaa. Patenttijulkaisusta US 2016/0281995 Al tunne- taan laite, jonka tarkoitus on tuottaa käyttäjälle il- maisu lieden kuumenemisesta lieden mitatun käyttövir- ran perusteella. Virranmittausyksikkö ja ilmaisinlaite viestivät langattomasti keskenään.

KEKSINNÖN YHTEENVETO Keksinnön tavoitteena on esittää liesivahti- järjestely, joka pystyy tunnistamaan ainakin induk- tiolieden. Keksinnön tavoitteena on erityisesti, että induktiolieden tunnistaminen voidaan tehdä riippumatta liesivahdin asennuspaikasta tai -etäisyydestä lieteen nähden. Lisäksi keksinnön tavoitteena on, että induk- tiolieden tunnistaminen voidaan tehdä ilman merkittä- vää lisätilan tai -tehon tarvetta liesivahtijärjeste- lyssä. Edelleen keksinnön tavoitteena on, että induk- tiolieden tunnistaminen voidaan tehdä edullisilla ja o toimintavarmoilla komponenteilla. o Keksinnön tavoitteet saavutetaan käyttämällä 5 liesityypin tunnistamiseen lieden käytöstä aiheutuvia N 30 tyypillisiä sähkömaoneettisia ilmiöitä. - Keksinnön mukaiselle liesivahtijärjestelylle E on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen, lie- — sivahtijärjestelyä koskevan itsenäisen patenttivaati- 2 muksen tunnusmerkkiosassa. Keksinnön edullisia suori- = 35 tusmuotoja ja lisäpiirteitä on esitetty epäitsenäisis- N sä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaisessa liesivahtijärjestelyssä on vastaanotin, joka on kytketty liesivahtijärjestelyn prosessointiosaan. Se on järjestetty vastaanottamaan radiotaajuisia häiriöitä ja tuottamaan niitä vastaava vastaanottotieto. Prosessointiosa on järjestetty tun- nistamaan säännönmukaiset muutokset mainitussa vas- taanottotiedossa ja tekemään tunnistettujen säännönmu- kaisten muutosten perusteella päätelmä, jonka mukaan liesi on induktioliesi.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä vastaanote- taan radiotaajuisia häiriöitä lieden läheisyydessä ja muodostetaan niitä vastaava vastaanottotieto. Menetel- mässä tunnistetaan yksi tai useampia säännönmukaisia muutoksia mainitussa vastaanottotiedossa ja päätellään tunnistetuista säännönmukaisista muutoksista, että mainittu liesi on induktioliesi.

Monet edellä kuvatut toiminnot on mahdollista jakaa varsinaisen liesivahtiosan ja muun käyttäjän käytössä olevan laitteen kesken, jolloin saavutetaan entistä parempi käyttömukavuus ja sopeutuvuus erilai- siin käyttöympäristöihin ja -tilanteisiin.

Keksinnön edut ja sovellutusmahdollisuudet käyvät tarkemmin ilmi suoritusmuotojen yksityiskohtai- sesta selostuksesta ja oheisista kuvista.

KUVALUETTELO o Kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista > liesivahtijärjestelyä, S kuva 2 esittää keksinnön erään suoritusmuodon i 30 mukaista liesivahtijarjestelya, - kuva 3 esittää eräitä edullisia kytkentöjä E käytettäväksi keksinnön mukaisessa liesivahtijärjeste- — lyssä, 2 kuva 4 esittää keksinnön erään suoritusmuodon = 35 mukaista liesivahtijärjestelvyä ja N kuva 5 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetelmää.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS Tässä tekstissä nimitetään liesivahtijärjes- telyksi teknistä laitetta tai kahden tai useamman, 5 keskenään vuorovaikutuksessa olevan teknisen laitteen muodostamaa kokonaisuutta, jonka toimintaan kuuluu liedellä tapahtuvien tapahtumien havainnointi sekä liedellä tapahtuviin poikkeuksellisiin tapahtumiin reagointi vaaraa vähentävällä tai ehkäisevällä taval- la.

Liesivahtijärjestelyn toimintaan voi kuulua myös tietojen esittäminen käyttäjälle koskien liedellä jo- kin aika sitten tapahtuneita tapahtumia.

Jos liesivahtijärjestelyyn kuuluu kaksi tai useampia laitteita, ainakin yksi niistä voi olla var- sinainen, lieden ympäristöön asennettavissa oleva lie- sivahtiosa ja ainakin yksi toinen niistä voi olla kan- nettava käyttäjälaite.

Lieden ympäristöön asennettavia osia voi olla kaksi tai useampia esimerkiksi niin, et- tä yksi niistä on ainakin osittain näkyville asennet- tava anturiyksikkö, joka sisältää ainakin osan lie- sivahtijärjestelyyn kuuluvista antureista, ja toinen niistä on lieden sähkönsyöttöreitin varrelle asennet- tava ohjaus- ja virrankatkaisuyksikkö.

Kannettava käyttäjälaite voi olla esimerkiksi älypuhelin, älykel- lo, tablettitietokone, kannettava tietokone tai muu helposti käyttäjän kannettavissa oleva laite.

Käyttä- o jälaite voi olla myös ääniohjaukseen perustuva käyttö- o liittymä kuten älykaiutin.

Liesivahtijärjestelyyn voi 5 kuulua myös osia älykodin muista elektronisista lait- N 30 teista. - Kuva 1 esittää kaavamaisesti erästä tunnetun E tekniikan mukaista liesivahtijärjestelyä 101, jossa on — antureita 102 ja 103 liedellä tapahtuvien tapahtumien 2 havainnoimiseksi ja havaintotietojen tuottamiseksi. = 35 Antureita on tässä esimerkissä esitetty kaksi kappa- N letta, mutta niitä voi olla jokin muu määrä, esimer- kiksi yksi, kolme tai useampia.

Anturit voivat olla keskenään saman tyyppisiä ja havainnoida samaa asiaa esimerkiksi niin, että eroa on vain anturien suuntauk- sessa. On myös mahdollista, että liesivahtijärjeste- lyssä on kahden tai useamman eri tyypin antureita, jotka voivat havainnoida hyvinkin erilaisia asioita. Tunnettuja anturityyppejä ovat esimerkiksi infrapu- navastaanottimet, liiketunnistimet, savuilmaisimet, ilmankosteusmittarit ja niin edelleen. Havaintotiedoksi nimitetään tässä tekstissä sähköistä signaalia, jonka anturi 102 tai 103 tuottaa vasteena johonkin sellaiseen havaintoon, joiden teke- mistä varten anturi on olemassa. Jos puhutaan esimer- kiksi yksinkertaisesta, tietyltä alueelta infrapu- nasäteilyä vastaanottavasta anturista, havaintotieto voi olla esimerkiksi jatkuva tai ajoittainen analogi- nen tai digitaalinen signaali, joka kertoo, kuinka paljon infrapunasäteilyä anturi kulloinkin vastaanot- taa. Havaintotieto voi myös olla kyllä/ei-tyyppinen eli se voi kertoa vain, onko anturin hetkellisesti vastaanottaman infrapunasäteilyn määrä suurempi vai pienempi kuin jokin anturin rakenteen määrittämä kyn- nysarvo. Anturi voi tuottaa havaintotietoa jatkuvasti tai säännöllisesti tai vain silloin, kun sitä erikseen pyydetään. Erilaiset anturit voivat tuottaa hyvin eri- laisia havaintotietoja.

Liesivahtijärjestelyssä 101 on ohjelmoitava prosessointiosa 104 edellä mainittujen havaintotieto- > jen analysoimiseksi ja poikkeustilannetiedon tuotta- N miseksi vasteena siihen, että havaintotiedot ilmaise- 2 30 vat jotakin prosessointiosan 104 ohjelmoinnissa määri- r teltyä poikkeustilannetta. Yksinkertaistettu esimerkki z poikkeustilanteesta voisi olla se, että infrapu- * nasäteilyä vastaanottavan anturin tuottaman havainto- = tiedon mukaan vastaanotetun infrapunasäteilyn määrä on o 35 kasvanut poikkeuksellisen suureksi (eli jokin kohta S lieden alueella on merkittävästi tavallista kuumempi). Käytännössä prosessointiosan 104 ohjelmoinnissa voi-

daan määritellä hyvinkin monipuolisia tekniikoita ha- vaintotietojen analysoimiseksi ja poikkeustilanteiden havaitsemiseksi. Tällaiset tekniikat voivat sisältää esimerkiksi oppivia, tekoälypohjaisia päätöksenteko- prosesseja, jotka vertaavat tietyllä hetkellä tehtyjä havaintoja ja niitä edeltänyttä havaintohistoriaa aiemmin tapahtuneisiin vastaaviin tapahtumiin ja yrit- tävät päätellä, milloin havaintotietojen kehitys viit- taa siihen, ettei lieden alueella kaikki ole enää niin kuin pitäisi. Poikkeustilannetiedolla tarkoitetaan tässä tekstissä prosessointiosan 104 tuottamaa sähköistä signaalia, joka ilmaisee, että prosessointiosan 104 tekemän analyysin mukaan sen antureilta 102 ja 103 vastaanottamat havaintotiedot ilmaisevat poikkeusti- lannetta. Jos poikkeustilanne on prosessointiosan 104 tekemän analyysin mukaan lievä eikä edellytä välittö- miä toimenpiteitä, prosessointiosa 104 voi tyytyä tal- lentamaan poikkeustilannetiedon johonkin käytössään olevaan muistiin, tyypillisesti yhdessä täydentävien tietojen kuten esimerkiksi kellonajan ja päivämäärän kanssa. Jos poikkeustilanne on sellainen, että proses- sointiosan 104 ohjelmoinnissa sen on määritelty edel- lyttävän toimenpiteitä, prosessointiosa 104 voi tal- lentamisen lisäksi tai asemesta välittää poikkeusti- lannetiedon edelleen sopivaa rajapintaa pitkin. Kuvas- sa 1 on esitetty esimerkkeinä sähköjärjestelmärajapin- = ta 105, tiedonsiirtorajapinta 106 ja käyttäjärajapinta N 107.

2 30 Sähköjärjestelmärajapinta 105 on rajapinta, - jonka välityksellä liesivahtijärjestely 101 voi vai- z kuttaa sähkön jakeluun lieden alueella. Se voi sisäl- > tää esimerkiksi releen, jota voidaan käyttää sähkön- = syötön katkaisemiseen. Se voi sisältää myös ohjauslä- o 35 hettimen, joka pystyy muuntamaan prosessointiosan 104 S tuottaman poikkeustilannetiedon ohjauskomennoksi ja lähettämään sen jollekin sähköjärjestelmään kuuluvalle releelle tai muulle kytkimelle.

Tiedonsiirtorajapinta 106 on rajapinta, jonka välityksellä liesivahtijärjestely 101 voi vaihtaa tie- toja muiden tiedonkäsittelyyn pystyvien laitteiden vä- lillä esimerkiksi kodin 1oT-verkossa (internet of things) tai lyhyen kantaman langattomien, laitteesta laitteeseen (peer-to-peer) suuntautuvien yhteyksien yli.

Käyttäjärajapinta 107 on rajapinta, jonka väli- tyksellä liesivahtijärjestely 101 voi antaa käyttäjäl- le ilmoituksia ja kehotuksia ja jonka välityksellä se voi vastaanottaa käyttäjältä komentoja esimerkiksi na- pinpainallusten tai äänikomentojen muodossa.

Käyttä- jälle käyttäjärajapinnan 107 välityksellä annettavat ilmoitukset voivat olla esimerkiksi merkkivalojen sy- tyttämisiä, merkkiääniä, syntetisoitua puhetta, näy- töllä esitettyjä symboleja tai tekstiä tai muuta sel- laista.

Eräs kuvassa 1 esitetyn tunnetun liesivahti- järjestelyn toimintamalli voi olla esimerkiksi sellai- nen, että kun prosessointiosa 104 on havainnut poik- keustilanteen, se ilmoittaa siitä käyttäjälle käyttä- järajapinnan 107 välityksellä merkkiäänellä ja -valolla.

Käyttäjän tehtäväksi jää tällöin reagoida saamaansa ilmoitukseen esimerkiksi pienentämällä lie- den erään keittolevyn tehoa, minkä käyttäjä toteuttaa vääntämällä nuppia, painamalla nappia, koskettamalla > hipaisukytkintä tai käyttämällä jotakin muuta laitet- N ta, jonka välityksellä käyttäjä antaa liedelle ohjaus- 2 30 komentoja.

Liesi vastaanottaa käyttäjän antaman oh- - jauskomennon ja pienentää kyseisen keittolevyn tehoa z vastaavasti.

Käyttäjä voi myös antaa liesivahtijärjes- * telylle kuittauksen käyttäjärajapinnan 107 kautta. = Kuva 2 esittää kaavamaisesti keksinnön erään o 35 suoritusmuodon mukaista liesivahtijärjestelvyä.

Se S muistuttaa kuvan 1 suoritusmuotoa sikäli, että myös kuvan 2 liesivahtijärjestelyssä on antureita 102 ja

103 liedellä tapahtuvien tapahtumien havainnoimiseksi ja havaintotietojen tuottamiseksi sekä ohjelmoitava prosessointiosa 204 havaintotietojen analysoimiseksi ja poikkeustilannetiedon tuottamiseksi vasteena sii- hen, että havaintotiedot ilmaisevat prosessointiosan 204 ohjelmoinnissa määriteltyä poikkeustilannetta. Yh- täläisiä piirteitä ovat myös sähköjärjestelmärajapinta 105, tiedonsiirtorajapinta 106 ja käyttäjärajapinta

107.

Erona kuvan 1 liesivahtijärjestelyyn kuvan 2 liesivahtijärjestelyssä 201 on vastaanotin 202, joka on kytketty prosessointiosaan 204 ja järjestetty vas- taanottamaan radiotaajuisia häiriöitä ja tuottamaan niitä vastaava vastaanottotieto. Radiotaajuisilla häi- riöillä tarkoitetaan vähintään useiden kilohertsien taajuuksilla esiintyviä sähkömagneettisia värähtelyil- miöitä, joita ei ole synnytetty tarkoituksella esimer- kiksi tiedonsiirron tarpeisiin. Radiotaajuiset häiriöt voivat esiintyä johtavassa kappaleessa tai johtimessa, jolloin puhutaan johtuvista radiotaajuisista häiriöis- tä. Radiotaajuiset häiriöt voivat edetä myös langatto- masti, jolloin ne kytkeytyvät elektronisiin piireihin ja vastaanottoantenneina toimiviin johtaviin kappalei- siin sähkömagneettisen induktion ja/tai sähköstaatti- sen kytkennän välityksellä.

Vastaanottotiedolla tarkoitetaan vastaanotti- men 202 tuottamaa signaalia, jolla on yksikäsitteinen = yhteys vastaanotettujen radiotaajuisten häiriöiden N määrään ja/tai laatuun. Ajatuksena on, että vastaanot- 2 30 timen 202 tuottama vastaanottotieto on erilaista sen = mukaan, millaisia radiotaajuisia häiriöitä se vastaan- z otti. Niistä on mahdollista tunnistaa sellaisten ra- * diotaajuisten häiriöiden vastaanottaminen, joiden al- = kuperä on suurella todennäköisyydellä lähistöllä oleva o 35 induktioliesi. S Induktioliesi eroaa valurauta- tai keraami- silla levyillä varustetusta liedestä merkittävästi sen kuorman suhteen, johon sähkövirta ohjataan fruoanval- mistusastian lämmittämiseksi. Valurauta- tai keraami- silla levyillä varustetussa liedessä kuorma on lähes kokonaan resistiivinen, kun taas induktioliedessä kuormalla on merkittävää reaktiivisuutta. Sähkövirran ohjaaminen reaktiiviseen kuormaan synnyttää enemmän ja erilaisia radiotaajuisia häiriöitä kuin sen ohjaaminen resistiiviseen kuormaan. Tällaisten, induktiolieden päälläolosta johtuvien radiotaajuisten häiriöiden vas- taanottaminen vastaanottimella 202 tuottaa omanlaisen- sa vastaanottotiedon. Koska induktiolieden toimintoja kytketään aika ajoin päälle ja pois, vastaanottimen 202 tuottamassa vastaanottotiedossa näkyy vastaavia, säännönmukaisia muutoksia. Säännönmukaisilla muutok- silla voidaan tarkoittaa myös muita muutoksia, jotka aiheutuvat induktiolieden toiminnasta: liesi voi esi- merkiksi automaattisesti lisätä ja vähentää tietyn le- vyn tehoa jonkin ohjelmoidun rutiinin mukaisesti. Pro- sessointiosa 204 on järjestetty tunnistamaan säännön- mukaiset muutokset vastaanottotiedossa ja tekemään tunnistettujen säännönmukaisten muutosten perusteella päätelmä, jonka mukaan liesivahtijärjestelyn valvotta- vana oleva liesi on induktioliesi. langattomasti etenevien radiotaajuisten häi- riöiden käyttäminen induktiolieden tunnistamiseen on siinä mielessä edullista, että niitä vastaanottavan laitteen sijoitteluun lieden läheisyydessä ei kohdistu > kovinkaan suuria erityisedellytyksiä. Langattomasti N etenevät radiotaajuiset häiriöt etenevät joka suuntaan 2 30 lieden ympäristössä ja ne kytkeytyvät ainakin jollakin r voimakkuudella lähes mihin tahansa elektroniseen pii- z riin, jota ei ole erityisesti suojattu radiotaajuisia * häiriöitä vastaan.

= Jotta vastaanotin 202 tuottaisi selvästi ha- o 35 vaittavaa ja tunnistettavaa vastaanottotietoa nimen- S omaan induktiolieden aiheuttamista radiotaajuisista häiriöistä, se on edullista suunnitella vastaanotta-

maan erityisen tehokkaasti juuri niitä.

Keksintöä kos- kevassa tutkimuksessa on havaittu erityisen edullisek- si vastaanotin, jossa on värähtelypiiri, jonka pääasi- allinen resonanssitaajuus eli perustaajuus on kymmeniä tai satoja kilohertsejä, edullisimmin välillä 30 kHz - 120 kHz.

Kuva 3 esittää eräitä toteutuksia, joita voi- daan käyttää tällaisessa värähtelypiirissä.

Kuvan 3 vasemmassa reunassa on värähtelypii- ri, jossa on induktiivinen komponentti eli kela 301, kapasitiivinen komponentti eli kondensaattori 302 ja vastus 303. Tällaista piiriä voidaan nimittää LC- tai LCR-resonanssipiiriksi riippuen siitä, kuinka merkit- tävä on vastuksen 303 resistanssi.

Kuvassa 3 esitetty silmukan muotoinen resonanssipiiri ei ole ainoa mah- dollinen vaihtoehto, vaan resonanssipiirin induktiivi- nen, kapasitiivinen ja mahdollinen resistiivinen kom- ponentti voivat muodostaa myös lineaarisen tai muun- laisen piiritopologian.

Värähtelypiiriin on kytketty havainnointikyt- kentä, jossa on signaalin etenemissuunnassa peräkkäin vahvistin, A/D-muunnin ja digitaalinen prosessointiyk- sikkö.

Resonanssipiiriin indusoitunut värähtelevä sig- naali johdetaan operaatiovahvistinkytkennän 304 kautta A/D-muuntimelle 305, jonka näytteistystaajuus on riit- tävän korkea edustavien näytteiden saamiseksi.

Tunne- tun näytteistysteoreeman mukaisesti näytteistystaajuu- den on oltava vähintään kaksinkertainen siihen alkupe- = räisen signaalin suurimpaan taajuuteen nähden, jonka N esiintymistä näytteistetyssä digitaalisessa signaalis- 2 30 sa on kyettävä arvioimaan.

Digitaalinen prosessoin- r tiyksikkö 306 voi laskea näytteistetystä signaalista Ek esimerkiksi Fourier-muunnoksen tai jonkin muun, jak- * sollisten muutosten havainnointiin soveltuvan kuvauk- = sen.

Fourier-muunnoksesta tai vastaavasta voidaan esi- o 35 merkiksi tunnistaa jonkin sellaisen värähtelytaajuuden S säännönmukainen ilmaantuminen ja häviäminen, jonka ai- heuttaja on tyypillisesti induktioliesi.

Vahvistin 304, A/D-muunnin 305 ja digitaali- nen prosessointiyksikkö 306 voivat liesivahtijärjeste- lyn toimintojen jaottelussa olla esimerkiksi osa pro- sessointiosaa 204, jolloin vastaanottotiedoksi nimite- tään suoraan värähtelypiiriin indusoitunutta signaa- lia. Vaihtoehtoisesti havainnointikytkentä voi olla kokonaan tai osittain osa vastaanotinta 202, jolloin prosessointiosan 204 saama vastaanottotieto voi olla hyvinkin pitkälle prosessoitua jo prosessointiosassa

204. Myös välimuodot näiden kahden ääripäävaihtoehdon välillä ovat mahdollisia.

A/D-muuntimen 305 ja digitaalisen prosessoin- tiyksikön 306 käytöllä saavutetaan se etu, että ver- rattain monipuolisetkin analyysit värähtelypiiriin in- dusoituneista signaaleista ovat mahdollisia. Toisaalta useiden satojen kilohertsien taajuudella tehtävä A/D- muunnos ja sen tuloksista tehtävä jaksollisten muutos- ten havainnointi voivat joissain tapauksissa kuluttaa liiaksi liesivahtijärjestelyn resursseja. Kuvan 3 oi- keassa alakulmassa esitetään vaihtoehtoinen, yksinker- taisempi kytkentä, joka voitaisiin kytkeä vahvistimen 304 lähtöön. Tässä vaihtoehtoisessa toteutuksessa vä- rähtelypiiriin kytketty havainnointikytkentä koostuu siis signaalin etenemissuunnassa peräkkäin kytketyistä vahvistimesta, kaistanpäästösuodattimesta, tasasuun- taajasta ja integraattorista. Näistä tasasuuntaaja ja integraattori on kuvan 3 vaihtoehtoisessa toteutukses- > sa tehty tasasuuntaavalla integraattorikytkennällä, N jossa on etuvastus 308, operaatiovahvistin 309 ja sen 2 30 voittopuolisesti kapasitiivinen takaisinkytkentä 310.

r Signaali integraattorin lähdössä on verrannollinen z kaistanpäästösuodattimen 307 paastokaistan mukaisen * taajuusalueen energiamäärään.

= Värähtelypiirin komponenttien on edullista o 35 olla rakenteeltaan ja toiminnaltaan sellaisia, että S värähtelypiiri vastaanottaa mahdollisimman tehokkaasti radiotaajuisia häiriöitä niillä taajuuksilla, joita induktioliesi synnyttää. Toisaalta värähtelypiirin komponenttien tulisi olla pienikokoisia, valmistuskus- tannuksiltaan edullisia ja helposti käytettävissä au- tomaattisilla elektronisten laitteiden kokoonpanolin- joilla. Keksintöä koskevassa tutkimuksessa on osoit- tautunut, että erityisen edullinen värähtelypiirin in- duktiivinen komponentti on kiinteäsydäminen, piirile- vylle pintaliitoskomponenttina ladottu kela. Tällaisia keloja käytetään värähtelypiirien induktiivisina kom- ponentteina muun muassa autojen lukitusjärjestelmien kauko-ohjaimissa, joten yleisyytensä ansiosta niitä on suhteellisen edullisesti saatavissa riittävän suurui- sina erinä monesta eri lähteestä. langattomasti etenevien radiotaajuisten häi- riöiden lisäksi tai asemesta liesivahtijärjestelvyyn kuuluva vastaanotin voi olla järjestetty vastaanotta- maan johtuvia radiotaajuisia häiriöitä lieden sähkön- syöttölinjasta. Tällaista periaatetta havainnollistaa kuva 4, jossa liesivahtijärjestelyyn kuuluva anturiyk- sikkö 401 on integroitu liesituulettimeen 402. Lie- sivahtijärjestelyyn kuuluu lisäksi ohjaus- ja virran- katkaisuyksikkö 403, joka on kytketty lieden sähkön- syöttölinjaan 404. Anturiyksikön 401 ja ohjaus- ja virrankatkaisuyksikön 403 välillä on kuvan 4 suoritus- muodossa langaton tiedonsiirtoyhteys, mutta sen lisäk- si tai asemesta voitaisiin käyttää myös johdotettua yhteyttä.

= Induktiolieden jonkin osan ollessa päällä N sähkönsyöttölinjassa 404 esiintyy johtuvia radiotaa- 2 30 juisia häiriöitä. Niiden takia sähkönsvyöttölinjassa = kulkeva vaihtovirta ei ole säännöllisen sinimuotoista z vaan siinä esiintyy poikkeamia, joita voidaan nimittää * esimerkiksi kerrannaisiksi, harmonisiksi taajuuksiksi, = pätkimiseksi, vaihevirheiksi ja/tai säröksi. Lieden o 35 sähkönsyöttölinjaan 404 kytkeytyvä, esimerkiksi oh- S jaus- ja virrankatkaisuyksikköön 403 sisältyvä vas- taanotin voi olla järjestetty vastaanottamaan näitä poikkeamia ja tuottamaan niistä samaan tarkoitukseen käytettävä vastaanottosignaali, jota on kuvattu lan- gattomasti eteneviä radiotaajuisia häiriöitä vastaan- ottavan vastaanottimen yhteydessä edellä. Johtuvien radiotaajuisten häiriöiden käytössä induktiolieden tunnistamiseen on se etu, että koska niitä vastaanote- taan välittömästi lieteen kytkeytyvästä syöttölinjas- ta, niillä on hyvin selvä ja yksikäsitteinen yhteys lieden jonkin osan päälläoloon.

Radiotaajuisten häiriöiden vastaanottamiseen perustuvaa induktiolieden tunnistamista on mahdollista tukea muiden liesivahtijärjestelyyn kuuluvien anturien tuottamilla signaaleilla. Kun induktiolieden levy lai- tetaan päälle, se alkaa tuottaa radiotaajuisia häiri- öitä. Samalla mikä tahansa levyn päälle asetettu, so- pivalla tavalla sähköä johtava esine alkaa lämmetä voimakkaasti. Vastaavasti kun induktiolieden levy lai- tetaan pois päältä, sen päälläolon aikana syntyneet radiotaajuiset häiriöt lakkaavat ja sen päällä oleva kattila tai muu esine lakkaa kuumenemasta. Prosessoin- tiosa 204 voi olla järjestetty tekemään aiemmin kuvat- tu päätelmä (eli induktiolieden tunnistaminen) vastee- na havaintoon, jonka mukaan tietty säännönmukainen muutos radiotaajuisia häiriöitä kuvaavassa vastaanot- totiedossa ajoittuu samanaikaisesti sellaisen havain- totiedon kanssa, jonka mukaan ainakin yksi liesivahti- järjestelyn antureista on havainnut äkillisesti alka- = neen lämpötilan nousun tai laskun. N Kuva 5 esittää kaavamaisesti keksinnön erään 2 30 suoritusmuodon mukaista menetelmää tilakaavion muodos- - sa. Tila 501 on perustila, jossa liesivahtijärjestely z toimii käyttäen niitä asetuksia, jotka käyttäjä on * määrännyt käytettäviksi ja/tai jotka ovat käytössä = liesivahtijärjestelyn toimintaa säätelevän esiohjel- o 35 moinnin ja automatiikan ansiosta. Varsinkin kun liesi- S vahti kytketään päälle ensimmäistä kertaa tai sen ol- tua pitkän aikaa pois päältä, se voi samanaikaisesti tai vaihtelevasti vastaanottaa radiotaajuisia häiriöi- tä lieden läheisyydessä ja muodostaa niitä vastaavia vastaanottotietoja tilan 502 mukaisesti. Jos vastaan- ottotiedoissa tunnistetaan yksi tai useampia säännön- mukaisia muutoksia tilan 503 mukaisesti, niistä voi- daan päätellä, että liesivahtijärjestelyn läheisyydes- sä on induktioliesi.

Tila 504 kuvaa erästä mahdollista toimintaa, jonka lieden tunnistaminen induktioliedeksi voi lau- kaista. Tilan 504 mukaisesti kun on tunnistettu, että liesi on induktioliesi, voidaan ottaa käyttöön ainakin yksi erityisesti induktioliettä koskeva, liesivahdin toimintatapaan vaikuttava asetus. Aiemmin on todettu, että induktiolieden toiminnalle on tyypillistä lämpö- tilan nouseminen nopeammin kuin valurauta- tai keraa- misilla levyillä varustetulle liedelle. Tästä syystä mainittu erityisesti induktioliettä koskeva, liesivah- din toimintatapaan vaikuttava asetus voi olla esimer- kiksi induktiolieden toimintaan sovitettu ja lämpöti- lan noususta riippuva poikkeustilanne. Liesivahtijär- jestely voi siis olla järjestetty tulkitsemaan, että tietyt antureiden toimittamat havaintotiedot ilmaise- vat sen ohjelmoinnissa määriteltyä, lämpötilan nousuun liittyvää poikkeustilannetta, ja tämä tulkinta voidaan tehdä herkemmin tai nopeammin, jos liesi on tunnistet- tu induktioliedeksi.

Toinen esimerkki erityisesti induktioliettä > koskevasta, liesivahdin toimintatapaan vaikuttavasta N asetuksesta on viive poikkeustilanteen havaitsemisen 2 30 ja lieden jonkin osan poiskytkemisen välillä. Lie- r sivahtijärjestely voi olla järjestetty odottamaan ly- z hyemmän aikaa ennen poiskytkemistä, jos liesi on tun- * nistettu induktioliedeksi. Tämäkin johtuu siitä, että = aiemmin selostetulla tavalla tilanne voi induktiolie- o 35 dellä kehittyä ainakin jossakin tapauksissa vaaral- S liseksi nopeammin kuin valurauta- tai keraamisilla le- vyillä varustetulla liedellä.

Fdellä on selvyyden ja yksinkertaisuuden vuoksi kuvattu liesivahtijärjestelyä erillisenä lait- teena tai laitekokonaisuutena, joka sisältää kaikki edellä kuvatut toiminnallisuudet. Keksintö on kuiten- kin samalla tavoin sovellettavissa liesivahtijärjeste- lyyn, joka muodostaa integroidun osan jonkin toisen laitteen rakennetta. Tällainen toinen laite voi olla esimerkiksi liesituuletin tai valaisin. Joissain ta- pauksissa liesivahtijärjestely voi olla integroituna myös itse lieteen ja/tai liesituulettimeen.

Fdellä on myös keskitytty kuvaamaan erityi- sesti sellaisia liesivahtijärjestelyjä, joiden osat on asennettu lieden läheisyyteen. On huomattava, että merkittävä osa edellä kuvatuista liesivahtijärjestelyn eri osien toiminnallisuuksista voidaan toteuttaa muul- lakin tavoin, käyttäen hyväksi esimerkiksi pilvessä olevia prosessointi- ja tallennusresursseja ja/tai kannettavaa käyttäjän päätelaitetta. Erityisesti pro- sessointiosa, joka vastaa havaintotietojen analysoin- nista ja poikkeustilannetiedon tuottamisesta, voi si- jaita kokonaan tai osittain muualla kuin lieden lähei- syyteen asennetuissa osissa; se voi olla esimerkiksi pilvessä tai osa kannettavaa käyttäjälaitetta. Tällai- sessa toteutuksessa muiden osien kytkeminen proses- sointiosaan tarkoittaa välillistä kytkemistä eli riit- tävän suorituskykyisen tiedonsiirtoyhteyden järjestä- mistä kyseisten osien välille.

o

O N O

I jami a

O

LO 00

O N

Claims (13)

PATENTTIVAATIMUKSET

1. Liesivahtijärjestely, jossa on - antureita (102, 103) liedellä tapahtuvien tapahtu- mien havainnoimiseksi ja havaintotietojen tuottamisek- si ja - ohjelmoitava prosessointiosa (204) havaintotietojen analysoimiseksi ja poikkeustilannetiedon tuottamiseksi vasteena siihen, että havaintotiedot ilmaisevat pro- sessointiosan (204) ohjelmoinnissa määriteltyä poik- keustilannetta; tunnettu siitä, että - liesivahtijärjestelyssä on vastaanotin (202), joka on kytketty prosessointiosaan (204) ja joka on järjes- tetty vastaanottamaan radiotaajuisia häiriöitä ja tuottamaan niitä vastaava vastaanottotieto, - prosessointiosa (204) on järjestetty tunnistamaan säännönmukaiset muutokset mainitussa vastaanottotie- dossa ja tekemään tunnistettujen säännönmukaisten muu- tosten perusteella päätelmä, jonka mukaan liesi on in- duktioliesi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liesivahti- järjestely, tunnettu siitä, että mainittu vastaanotin (202) on järjestetty vastaanottamaan langattomasti eteneviä radiotaajuisia häiriöitä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen liesivahti- O järjestely, tunnettu siitä, että vastaanottimessa on S värähtelypiiri (301, 302, 303), jonka pääasiallinen O resonanssitaajuus on kymmeniä tai satoja kilohertsejä, - edullisimmin välillä 30 - 120 kHz. z 30

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen liesivahti- — järjestely, tunnettu siitä, että mainitussa värähtely- 2 piirissä (301, 302, 303) on induktiivisena komponent- = tina (301) kiinteäsydäminen, piirilevylle pintaliitos- N komponenttina ladottu kela.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen lie- sivahtijärjestely, tunnettu siitä, että siinä on vä- rähtelypiiriin kytketty havainnointikytkentä (304, 305, 306), jossa on signaalin etenemissuunnassa peräk- käin vahvistin (304), A/D-muunnin (305) ja digitaali- nen prosessointiyksikkö (306).

6. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen lie- sivahtijärjestely, tunnettu siitä, että siinä on vä- rähtelypiiriin kytketty havainnointikytkentä (304, 307, 308, 309, 310), jossa on signaalin etenemissuun- nassa peräkkäin vahvistin (304), kaistanpäästösuodatin (307), tasasuuntaaja ja integraattori (308, 309, 310).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen liesivahtijärjestely, tunnettu siitä, että mai- nittu vastaanotin (202) on järjestetty vastaanottamaan johtuvia radiotaajuisia häiriöitä lieden sähkönsyöttö- linjasta.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mu- kainen liesivahtijärjestely, tunnettu siitä, että pro- sessointiosa (204) on järjestetty tekemään mainittu päätelmä vasteena havaintoon, jonka mukaan tietty säännönmukainen muutos mainitussa vastaanottotiedossa ajoittuu samanaikaisesti sellaisen havaintotiedon kanssa, jonka mukaan ainakin yksi mainituista antu- reista on havainnut äkillisesti alkaneen lämpötilan = nousun tai laskun.

N O

9. Menetelmä liesityypin tunnistamiseksi, - tunnettu siitä, että siinä > - vastaanotetaan (502) radiotaajuisia häiriöitä lieden E 30 läheisyydessä ja muodostetaan niitä vastaava vastaan- r ottotieto, D - tunnistetaan (503) yksi tai useampia säännönmukaisia > muutoksia mainitussa vastaanottotiedossa ja

- päätellään (503) tunnistetuista säännönmukaisista muutoksista, että mainittu liesi on induktioliesi.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä vastaanotetaan (502) lan- gattomasti eteneviä radiotaajuisia häiriöitä, joiden pääasiallinen resonanssitaajuus on kymmeniä tai satoja kilohertsejä, edullisimmin välillä 30 — 120 kHz.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen me- netelmä, tunnettu siitä, että siinä päätellään (503) tunnistetuista säännönmukaisista muutoksista, että mainittu liesi on induktioliesi, jos tietty säännönmu- kainen muutos ajoittuu samanaikaisesti liesivahtijär- jestelyn antureilla havaitun äkillisesti alkaneen läm- pötilan nousun tai laskun kanssa.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun on tunnistettu (503), että mainittu liesi on induktioliesi, otetaan käyttöön (504) ainakin yksi erityisesti induktioliettä koskeva, liesivahdin toimintatapaan vaikuttava asetus.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetel- mä, tunnettu siitä, että mainittu asetus on ainakin yksi seuraavista: induktiolieden toimintaan sovitettu ja lämpötilan noususta riippuva poikkeustilanne; viive poikkeustilanteen havaitsemisen ja lieden jonkin osan O 25 poiskytkemisen välillä. & 2 = a 2 &