IT201700000241A1 - Sistema e metodo di controllo per un piano cottura a gas - Google Patents

Description

Titolo: “Sistema e metodo di controllo per un piano cottura a gas”

D E S C R I Z I O N E

L’invenzione riguarda un sistema e metodo di controllo per un piano cottura a gas, in particolare per uno o più bruciatori a gas compresi nel piano cottura, e un migliorato piano di cottura a gas.

I piani cottura o fornelli sono ordinariamente di due tipi: elettrici o a gas. I primi, che hanno resistenze elettriche o bobine ad induzione per sviluppare il calore di cottura, sono controllati in pratica da segnali elettrici, per cui una gestione elettronica intelligente e sofisticata non pone problemi di sorta. Ad es. è noto ottimizzare il funzionamento della cappa aspiratrice soprastante il piano di cottura controllandola via radio dal piano di cottura in funzione dello stato acceso/spento dei fornelli, oppure controllare da remoto lo stato acceso/spento dei fornelli.

Per scaldare le pentole, un piano cottura o fornello a gas comprende invece uno o più bruciatori a gas, che sono comandati tramite un rubinetto meccanico difficilmente interfacciabile con una scheda elettronica. Qualche tentativo a riguardo coinvolge trasduttori potenziometrici collegati al rubinetto girevole, ma sono costosi, complessi e ingombranti.

La presente invenzione ha per scopo migliorare questo stato dell’arte.

Un primo aspetto dell’invenzione è un metodo per controllare un bruciatore a gas compreso in un fornello per cucinare, il bruciatore essendo alimentato da un flusso di gas proveniente da un rubinetto in cui il flusso è comandato da un segnale elettrico generato da un sensore di fiamma posto vicino al bruciatore, con la fase di

trattare elettronicamente il segnale elettrico per determinare un’informazione indicatrice dello stato acceso/spento del bruciatore, ovvero per generare un dato contenente l’informazione dello stato acceso/spento del bruciatore.

Questa fase non solo consente di utilizzare un sensore già presente per l’intrinseco funzionamento del bruciatore, ma è la base per altre vantaggiose applicazioni.

Ad es. una variante del metodo prevede di trasmettere l’informazione o il dato ad un ricevitore remoto, in modo da istituire un sistema di sorveglianza e/o sicurezza per il bruciatore. In particolare, l’informazione può essere trasmessa al ricevitore remoto tramite sms, con messaggio su social network, o via comunicazione wireless (ad es. wi-fi o bluetooh®), o via rete di dati (ad es. Internet).

Un’altra variante del metodo prevede di determinare detta informazione o dato confrontando il segnale elettrico con un segnale o soglia o dato di riferimento. La relazione d’ordine tra il segnale elettrico e il segnale o soglia o dato di riferimento genera un’informazione o dato binario interpretabile come (a) bruciatore acceso o (b) bruciatore spento. Pertanto è facile digitalizzare l’informazione e trasmetterla altrove.

Un’altra variante del metodo prevede di convertire in segnale digitale detto segnale generato dal sensore di fiamma. Ciò facilità la trasmissione del segnale, potendo usare tutte le note tecniche di codifica, cifratura o modulazione.

Nel caso il sensore di fiamma sia una termocoppia, il segnale è analogico (una tensione o una corrente): assente o zero senza fiamma, diverso da zero e tanto maggiore quanto più grande è la fiamma accesa sul bruciatore. Pertanto se il segnale è maggiore di un certo valore, si stabilisce che sul bruciatore c’è effettivamente una fiamma accesa. Il segnale è presente in due conduttori elettrici che collegano la termocoppia al rubinetto. Un semplice convertitore A/D o un comparatore elettronico sono sufficienti per generare un dato digitale dal segnale analogico.

Un’altra variante del metodo prevede di far giungere al rubinetto un segnale diverso da quello emesso dal sensore per inibire il flusso di gas. In questo modo si può bloccare il gas e spegnere la fiamma indipendentemente dalla presenza della fiamma; ovvero si simula artificialmente la condizione di fiamma assente. In particolare il detto segnale diverso si può ottenere facilmente, e senza generare un segnale supplementare, modificando il trasferimento del segnale elettrico dal sensore al rubinetto.

In particolare, soprattutto nel caso della termocoppia, si modifica detto trasferimento ad es.: (1a) cortocircuitando tra loro cavetti conduttori elettrici che portano il segnale elettrico dal sensore al rubinetto, e/o

(2a) cortocircuitando a massa almeno uno dei detti cavetti conduttori elettrici, e/o

(3a) interrompendo la continuità elettrica della maglia relativa a detti cavetti conduttori elettrici. La termocoppia, e/o il segnale elettrico da essa generato per il rubinetto, è facilmente interfacciabile ad una scheda elettronica di controllo, preferibilmente con un terzo conduttore elettrico che collega uno dei due detti cavetti conduttori elettrici alla scheda. Anche le fasi (1a) e (2a) sono molto semplici da eseguire, in particolare agendo sul terzo conduttore elettrico.

Un’altra variante del metodo prevede di far giungere al rubinetto detto segnale diverso, e/o inibire il flusso di gas dal rubinetto, quando viene ricevuto un segnale di arresto da un trasmettitore remoto.

Un’altra variante del metodo prevede di

trattare elettronicamente N segnali relativi rispettivamente a N bruciatori, N > 2; determinare un’informazione o dato riguardante lo stato acceso/spento per ogni N-esimo bruciatore;

regolare un dispositivo associato al bruciatore (ad es. una cappa soprastante) in funzione del numero e/o posizione di bruciatori accesi o spenti.

Un secondo aspetto dell’invenzione è un dispositivo di sorveglianza per un bruciatore a gas equipaggiato quello definito nel metodo precedente, comprendente:

un elemento elettricamente conduttore per prelevare il segnale elettrico generato dal sensore di fiamma,

un circuito elettronico (ad es. un microprocessore) collegato all’elemento elettricamente conduttore per trattare il segnale elettrico prelevato e determinare o generare un’informazione o dato riguardante lo stato acceso/spento del bruciatore.

In varianti preferite il dispositivo comprende:

un circuito comparatore per confrontare il segnale elettrico prelevato con un segnale di riferimento e ricavare dal risultato del confronto detta informazione o detto dato. Il circuito comparatore serve ad es. anche per digitalizzare il dato in forma binaria; e/o

un ricevitore di onde elettromagnetiche collegato al circuito elettronico per ricevere un comando da un utente o trasmettitore remoto, ove il circuito elettronico ha la funzione di reagire al comando attivando un elemento inibitore per inibire il flusso di gas uscente dal rubinetto. Detto un elemento inibitore preferibilmente comprende un circuito per alterare il trasferimento di segnale elettrico dal sensore al rubinetto, in particolare un interruttore elettronico posto in derivazione all’elemento conduttore elettrico per collegarlo a massa o per cortocircuitare il segnale generato dal sensore o per interrompere la continuità elettrica della maglia relativa a detti cavetti conduttori elettrici; e/o un trasmettitore di onde elettromagnetiche collegato al circuito elettronico per trasmettere ad un utente o ricevitore remoto detta informazione o dato; e/o

un’interfaccia collegata al circuito elettronico per leggere da un supporto dati dei protocolli di comunicazione. Il circuito elettronico preferibilmente è in grado di caricare un protocollo di comunicazione è usarlo per trasmettere verso un ricevitore remoto, come ad es. una cappa soprastante il bruciatore.

Un terzo aspetto dell’invenzione è un piano di cottura che è equipaggiato come nel primo aspetto e che comprende un dispositivo come definito al secondo aspetto.

Una variante del terzo aspetto comprende

N bruciatori, N > 2;

N elementi conduttori per portare N segnali al dispositivo, ove il circuito elettronico comprende N ingressi per ciascun N-esimo elemento conduttore ed è in grado di determinare un’informazione relativa allo stato acceso/spento per ognun N-esimo bruciatore e, preferibilmente, di regolare un dispositivo associato al bruciatore (ad es. una cappa aspiratrice soprastante) in funzione del numero e/o posizione di bruciatori accesi o spenti.

Preferibilmente, gli N-ingressi sono dedicati a specifici bruciatori, cioè il circuito elettronico interpreta il segnale presente ad un N-esimo ingresso rispetto ad un’implicita classificazione. Oppure gli N-ingressi sono programmabili e assegnabili a piacere a qualsiasi bruciatore degli N.

Un quarto aspetto dell’invenzione è una app per smartphone o tablet che quando eseguita dallo smartphone o tablet esegue le fasi di

ricevere un’informazione o dato di stato acceso/spento relativa ad un bruciatore a gas trasmessa da un dispositivo come definito nel secondo aspetto; e

visualizzarla su un display dello smartphone o tablet, e/o

trasmettere al dispositivo un comando di interdire il flusso di gas ad un bruciatore.

In particolare, la detta fase di trasmettere al dispositivo un comando di interdire il flusso di gas può avvenire dopo che o come conseguenza del fatto che la app ha avuto in ingresso un comando o una selezione da parte di un utente.

Un quinto aspetto dell’invenzione è una cappa aspiratrice dotata di un circuito elettronico in grado di

ricevere un’informazione o dato di stato acceso/spento relativa ad un bruciatore a gas sottostante trasmessa da un dispositivo come definito nel secondo aspetto; e

pilotare le funzioni di aspirazione della cappa e/o regolarne il funzionamento in funzione dell’informazione o dato ricevuto.

Un sesto aspetto dell’invenzione è l’uso di una termocoppia,

collegata ad un bruciatore a gas compreso in un fornello per cucinare, il bruciatore essendo alimentato da un flusso di gas proveniente da un rubinetto in cui il flusso è comandato da un segnale elettrico generato dalla termocoppia,

per generare un’informazione o dato, da trasmettere ad un utente remoto, riguardante lo stato acceso/spento del bruciatore, ovvero per generare un dato contenente l’informazione dello stato acceso/spento del bruciatore da trasmettere ad un utente remoto.

Un settimo aspetto dell’invenzione è un metodo per segnalare ad un utente remoto lo stato acceso/spento di un bruciatore a gas compreso in un fornello per cucinare, il bruciatore essendo alimentato da un flusso di gas proveniente da un rubinetto in cui il flusso è comandato da un segnale elettrico generato da un sensore di fiamma (ad es. una termocoppia) posto vicino al bruciatore, con la fase di

rilevare il segnale elettrico,

trattare il segnale elettrico per determinare lo stato acceso/spento del bruciatore, trasmettere all’utente remoto un dato indicativo dello stato acceso/spento così determinato. Il metodo del settimo aspetto condivide tutte le variante sopra descritte per il primo aspetto, e non si ripetono.

Per tutti gli aspetti dell’invenzione qui elencati, valgono le seguenti varianti:

- il sensore preferibilmente è una termocoppia, che spesso correda già il bruciatore. La termocoppia genera un segnale elettrico (proporzionale o quasi al calore sviluppato dalla fiamma) portato con due cavetti conduttori elettrici al rubinetto, il quale comprende un otturatore mobile per bloccare o consentire il flusso di gas. Normalmente l’otturatore è tenuto in una posizione in cui blocca il flusso da una molla, ma il segnale elettrico, quando presente, agisce in opposizione alla molla ed è sufficiente a spostare l’otturatore in una posizione in cui permette il flusso. Il sensore può comunque essere di tipo diverso, ad es. un rilevatore di immagine, un sensore a infrarossi, un sensore di calore o temperatura differente dalla termocoppia, un raggio laser, una giunzione pn; e/o

- il detto ricevitore remoto può essere un cellulare o uno smartphone, o un elettrodomestico nei pressi del bruciatore, o una cappa soprastante al bruciatore, o un server remoto, o un sito web; e/o

- il detto trasmettitore remoto, operato da un utente, può essere un cellulare o uno smartphone, un server remoto, o un sito web, un dispositivo funzionante con comunicazione wireless (ad es. wi-fi o bluetooh®), o via rete di dati (ad es. Internet); e/o - per “rubinetto” si intende un rubinetto manuale, un rubinetto azionabile manualmente, o anche una equivalente valvola per l’accensione o spegnimento manuale del gas nel bruciatore.

Per illustrare ancora meglio i vantaggi dell’invenzione, una forma di realizzazione preferita sarà ora descritta con riferimento all’allegato disegno, ove

fig. 1 mostra uno schema a blocchi di un sistema di controllo per un piano di cottura a gas. Nelle figure numeri uguali indicano parti uguali. Per non appesantire il disegno, a volte non tutti gli elementi uguali sono numerati.

Un fornello, ad es. domestico, comprende un bruciatore 30 capace di generare una fiamma 32 bruciando gas. Vicino al bruciatore 30 è presente una termocoppia 40 che genera un segnale elettrico proporzionale al calore sviluppato dalla fiamma 32. Due conduttori elettrici 42, 44 convogliano il segnale elettrico ad un noto rubinetto 10 per gas che alimenta con gas il bruciatore 30.

II rubinetto 10 comprende un corpo 14 in cui è girevole una manopola 12 per regolare la quantità di gas mandata al bruciatore 30. Dentro al corpo 14 c’è una valvola con otturatore mobile 16 (una sorta di spillo) che serve a bloccare o consentire il flusso di gas in uscita dal rubinetto 10. L’otturatore 16 è spinto in posizione di chiusura gas da una molla 18. Il segnale elettrico, quando presente nei cavetti 42, 44, è sufficiente a spostare l’otturatore 16 in opposizione alla molla 18 (tramite una sorta di elettromagnete) onde aprire il flusso di gas. Quindi, se la fiamma 32 accidentalmente si spegne, seppur con la manopola 12 girata per dare gas al bruciatore 30 il flusso di gas viene interdetto dall’otturatore 16 perché non c’è più tensione elettrica sui cavetti 42, 44.

II funzionamento del bruciatore 30 è controllato da una scheda elettronica 50, ad un cui ingresso IN è collegato un cavetto conduttore 52 posto in derivazione al “caldo” dei cavetti 42, 44 (l’altro è posto a massa). La scheda 50 comprende un microprocessore 54 in grado di rilevare, tramite un opzionale circuito 56 di condizionamento di segnale, la tensione o corrente presente sul cavetto 52. Il microprocessore 54 è anche collegato ad un interruttore 58 (ad es. un interruttore elettronico come un bjt o Mosfet o un interruttore meccanico come un relè) posto in derivazione verso massa all’ingresso IN, e ad una scheda 62 di comunicazione wireless dati (ad es. wi-fi o GSM o a Radiofrequenza).

Il microprocessore 54 è anche opzionalmente collegato:

- ad una interfaccia 64 capace di leggere un supporto dati 66 (ad es. una memoria ROM o una chiavetta USB) in cui sono memorizzati dei protocolli di trasmissione; e/o

- ad una interfaccia 60 di trasmissione dati verso una rete 94, ad es. Internet; e/o

- ad un avvisatore 98 acustico e/o sonoro.

FUNZIONAMENTO

La scheda 50 consente di eseguire parecchie funzioni.

Ad es. il microprocessore 54 può leggere ed elaborare il segnale sul cavetto 52 per determinare lo stato acceso/spento del bruciatore 30. Questa informazione può poi essere trasmessa

- tramite l’interfaccia 62 ad un utente remoto, che la può leggere direttamente su uno smartphone 92, o

- tramite l’interfaccia 62 ad un circuito elettronico installato in una cappa aspiratrice 90 soprastante il bruciatore 30. Il circuito elettronico della cappa 90 piloterà i mezzi della cappa 90 tenendo conto dell’informazione, ad es. per regolare la potenza di aspirazione in funzione del numero e/o della grandezza dei bruciatori attivi. I protocolli di comunicazione con la cappa 90, che normalmente sono proprietari del costruttore di cappe e variano da cappa a cappa, possono essere letti e implementati dal microprocessore 54 tramite l’interfaccia 64 accedendo al supporto 66. Così si può pilotare ogni cappa adattando la scheda 50 al suo protocollo speciale; o

- tramite l’interfaccia 60 ad un server remoto, cui l’utente può accedere tramite la rete 94 per visitare una pagina web del server contenente l’informazione.

E’ evidente che il sistema consente un comodo monitoraggio a distanza della fiamma 32 sul bruciatore 30.

Inoltre il sistema consente anche di intervenire a distanza per spegnere la fiamma 32 sul bruciatore 30.

Ad es. un utente remoto, sfruttando i mezzi anzidetti per comunicare in senso inverso (cioè verso la scheda 50), dallo smartphone 92 o dalla rete 94 può inviare un comando al microprocessore 54 per istruirlo di chiudere l’interruttore 58 verso massa. Ciò comporta l’annullamento del segnale di polarizzazione per l’otturatore 16, il quale rimane dominato dalla molla 18 e blocca il flusso di gas.

Il microprocessore 54, automaticamente o su comando remoto, può attivare l’avvisatore 98 per diffondere un segnale di allarme nel caso si rilevi una condizione pericolosa, utile ad es. qualora si presuma un incendio pericolo e si voglia allarmare le persone nei locali del bruciatore 30.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per controllare un bruciatore (30) a gas compreso in un fornello per cucinare, il bruciatore essendo alimentato da un flusso di gas proveniente da un rubinetto azionabile manualmente (10) in cui il flusso è comandato da un segnale elettrico generato da un sensore di fiamma (40) posto vicino al bruciatore, con la fase di: trattare elettronicamente il segnale elettrico per determinare un’informazione indicatrice dello stato acceso/spento del bruciatore.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui si trasmette l’informazione ad un ricevitore remoto (92).
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui si determina detta informazione confrontando il segnale elettrico con un segnale o soglia o dato di riferimento.
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il sensore di fiamma è una termocoppia (40).
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui il segnale elettrico è prelevato da due conduttori uscenti dalla termocoppia.
6. 6. Metodo secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui onde inibire il flusso di gas si fa giungere al rubinetto un segnale diverso da quello emesso dal sensore.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui si far giungere al rubinetto detto segnale diverso quando viene ricevuto un segnale di arresto da un trasmettitore remoto.
8. 8. Dispositivo di sorveglianza (50) per un bruciatore a gas (30) compreso in un fornello per cucinare, il bruciatore essendo alimentato da un flusso di gas proveniente da un rubinetto manuale (10) in cui il flusso è comandato da un segnale elettrico generato da un sensore di fiamma (40) posto vicino al bruciatore, comprendente: un elemento elettricamente conduttore (52) per prelevare il segnale elettrico generato dal sensore di fiamma (40), e un circuito elettronico (54) collegato all’elemento elettricamente conduttore per trattare il segnale elettrico prelevato e determinare o generare un’informazione o dato riguardante lo stato acceso/spento del bruciatore.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, comprendente un ricevitore di onde elettromagnetiche (62) collegato al circuito elettronico (54) per ricevere un comando da un utente o trasmettitore remoto (92), ove il circuito elettronico (54) ha la funzione di reagire al comando attivando un elemento inibitore (58) per inibire il flusso di gas uscente dal rubinetto.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 8 o 9, comprendente un trasmettitore di onde elettromagnetiche (62) collegato al circuito elettronico (54) per trasmettere ad un utente o ricevitore remoto (92) detta informazione o dato.