IT201800004418A1

IT201800004418A1 - Piano a induzione a cottura automatica

Info

Publication number: IT201800004418A1
Application number: IT102018000004418A
Authority: IT
Inventors: Gilberto Romboli; Daniele Bucci; Lellis Andrea Maria Di
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2019-10-12

Description

PIANO AD INDUZIONE A COTTURA AUTOMATICA

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione riguarda la gestione automatica della cottura dei cibi tramite un feedback tra la misura della temperatura del recipiente e dei cibi in esso contenuti e l’erogazione della potenza elettrica alle bobine induttive in modo che non vengano superate le temperature impostate dall’utente.

Background

Il piano cottura ad induzione è uno strumento alternativo ai piani cottura a gas o a resistenza elettrica. I piani cottura ad induzione sono utilizzati sia in ambito casalingo che professionale.

Un piano cottura ad induzione comprende un piano in vetro ceramico, delle bobine elettriche piane poste sottostante al piano del vetro gestite da una elettronica di potenza accoppiata ad una elettronica di controllo e di regolazione dell’elettrodomestico.

Attualmente l’utente sceglie la potenza a cui alimentare le bobine tramite una interfaccia in cui compare il numero di watt assorbiti dal sistema bobine recipiente. Gli attuali piani cottura ad induzione non danno la possibilità di impostare la temperatura a cui portare il recipiente che contiene gli alimenti da cuocere. La rapidità con cui il calore viene trasferito al recipiente dalla bobina ad induzione unitamente alla impossibilità di limitare l’innalzamento della temperatura del recipiente oltra ad una certa soglia rende comune il danneggiamento organolettico degli alimenti.

La conoscenza della temperatura che il cibo raggiunge durante la cottura è essenziale per poter gestire, tramite controlli automatici, la cottura dosando nel tempo, secondo quanto misurato dal sensore di temperatura, la potenza da fornire alle bobine. Sono note alcune principali metodiche per effettuare la misura nei piani ad induzione della temperatura che raggiungono i contenitori posti sulla bobina induttiva che vanno da elementi sensorizzati che si frappongono tra il contenitore e il piano in vetroceramica come descritto nel US 3742179 del 1973 oppure speciali recipienti per la cottura che ospitano un sensore di temperatura come per il US 9006622 B2 del 2015.

Esiste tuttavia ancora l’esigenza misurare la temperatura dei cibi durante la fase di cottura dei cibi tramite piani ad induzione in quanto l’attuale tecnica nota non ha avuto applicazioni commerciali ma soprattutto l’attuale tecnica non utilizza il valore della temperatura dei cibi per gestire in modo automatico la potenza erogata alle bobine in funzione del cibo da cuocere e dal tipo di cottura da eseguire.

Sommario dell’invenzione

Il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione è pertanto quello di fornire un sistema di misura integrato all’elettronica del piano cottura che consenta di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da un dispositivo secondo la rivendicazione 1.

Caratteristiche preferite della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Il piano cottura ad induzione secondo l’invenzione comprende una telecamera ad infrarossi ad alta risoluzione alloggiata al di sopra del piano cottura tramite un supporto telescopico integrato nel piano oppure inserendola nella cappa di aspirazione fumi in modo da coprire visivamente l’area del piano cottura.

Secondo l’invenzione, il sistema di misura della temperatura comprende inoltre un circuito elettrico integrato alla camera ad infrarossi il quale effettua l’elaborazione della mappa termica della superficie totale del piano cottura con una risoluzione almeno pari a 0,5°C per una griglia con risoluzione minore o uguale a 5 mm di lato.

Una ulteriore elettronica elaborerà la mappa termica ed invierà all’inverter il segnale che modulerà la temperatura di cottura variando la potenza trasferita alla bobina induttiva.

Secondo una forma realizzativa dell’invenzione, un algoritmo, tramite una opportuna funzione di trasferimento fornirà alla elettronica le indicazioni per gestire la potenza da erogare alle bobine induttive per effettuare il ciclo cottura previsto per le singole tipologie di cibi e ricette.

Secondo una forma realizzativa dell’invenzione tramite la telecamera ad infrarossi sarà possibile inoltre verificare la presenza sul piano cottura dei contenitori metallici in alternativa, per esempio, alla tecnica che utilizza l’analisi degli assorbimenti elettrici come descritto nel US 2012/0305546 oppure tramite sensori induttivi come nel caso del dispositivo descritto nel US8492684 B2 del 2013.

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Descrizione breve delle figure

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 mostra il blocco schematico di un piano cottura ad induzione in accordo con la forma realizzativa proposta;

- la figura 2 mostra la vista planimetrica del piano cottura secondo una delle forme realizzative proposte;

- la figura 3 mostra la vista frontale del piano cottura secondo una delle forme realizzative proposte;

- la figura 4A mostra la vista laterale del piano cottura con l’asta telescopica estratta secondo una delle forme realizzative proposte;

- la figura 4B mostra la vista laterale del piano cottura con l’asta telescopica retratta secondo una delle forme realizzative proposte;

- la figura 5 mostra la planimetria del piano cottura con l’immagine termica ad alta risoluzione come rappresentata elettronicamente tramite codici in colore;

- la figura 6 illustra il flusso del processo la forma realizzativa delle presenti rivendicazioni.

Descrizione dettagliata di forme preferite di realizzazione

Con riferimento inizialmente alla figura 1 e 6 un sistema di rilevamento della temperatura e gestione automatica della cottura tramite un piano cottura ad induzione è indicata in generale con il numero di riferimento 100 ed è rappresentata in un blocco schematico comprensivo delle funzioni dell’elettronica di funzionamento del piano cottura ad induzione.

Il sistema di gestione automatica della cottura 100 comprende in modo noto i componenti specifici dell’invenzione 101 composti da una telecamera ad infrarossi 102 di almeno 120 x 160 pixels e un campo di vista di circa 50° di apertura ed una elettronica di controllo 104 in grado di sincronizzare il flusso di dati, trasdurre la temperatura a cui si trova in ogni istante il recipiente 111 e il cibo in esso contenuto e gestire la potenza erogata alla bobina 110 tramite il pilotaggio dell’inverter 109.

Il sistema di riscaldamento a induzione include una sorgente di corrente alternata 107 che convenzionalmente è pari a 110/220 V c.a. a 50/60 Hz fornita dalle compagnie di produzione e distribuzione di corrente elettrica, un raddrizzatore di corrente 108 che comprende un filtro di correzione della potenza come ben conosciuto nello stato dell’arte. Il piano cottura ad induzione 100 include inoltre un modulo inverter risonante per fornire una corrente ad alta frequenza alla bobina riscaldante 110. La bobina ad induzione 110 quando alimentata dall’inverter 109 con una corrente ad alta frequenza scalda per induzione un recipiente di cottura. La corrente fornita alle bobine di riscaldamento 110 è trasmessa dall’inverter 109 il quale la modula secondo quanto richiesto dal segnale 105 così da mantenere le temperature richieste dal programma di cottura scelta tramite l’interfaccia utente 106. L’interfaccia utente 106 consente al cliente di scegliere tra due modalità alternative di gestione del piano cottura 100, optando sulla selezione di un programma di cottura 200 dei cibi preimpostati all’interno del micro PC 104 oppure scegliendo la temperatura massima di cottura 201 che dovrà raggiungere il recipiente 111 e il cibo contenuto al suo interno.

Nella forma realizzativa illustrata il modulo elettronica 101 individua su quale bobina del piano è stato posto il recipiente di cottura 111, ne determina le dimensioni e attiva la fase di cottura abilitando la fornitura di corrente alla bobina 110 alla frequenza appropriata per raggiungere le temperature richieste dall’utente. Il mantenimento delle temperature impostate dall’utente è attuato tramite un controllo in loop chiuso eseguito dal modulo elettronico 104 a cui arriva il segnale della temperatura 103 proveniente dalla telecamera 102 così da generare il segnale 105 per gestire tramite l’inverter 109 la potenza da erogare alla bobina 110 in modo che la temperatura del contenitore 111 e del cibo in esso contenuto sia mantenuto all’interno dell’intervallo previsto dal programma di cottura. La misura della temperatura è campionato ripetutamene con una velocità di un campione al millisecondo che viene messo a disposizione dal segnale 103. Lo spettro delle frequenze della corrente che fluirà all’interno delle bobine 110 verrà mantenuto superiore alle frequenze udibili dall’uomo, per esempio all’interno dell’intervallo 20 – 50 kHz che soddisfano il criterio di non udibilità.

Secondo l’invenzione la telecamera 102 insieme al modulo 104 forniranno una mappa con pixel in due dimensioni rappresentativi di temperatura di almeno 5 mm di lato, nell’esempio rappresentato nella figura 5 il bordo 119 di colore rosso intenso corrisponde alla temperatura del recipiente mentre i campi di vario colore 121 e 120 rappresentano i vari livelli di temperatura registrati all’interno del recipiente di cottura 111. La mappa di figura 5 potrà essere riprodotta su uno schermo visivo a servizio del piano cottura.

Secondo l’invenzione il gruppo elettronico 101 quando registrerà un aumento della corrente in modulazione e una diminuzione della temperatura del recipiente 111 segnalerà che il recipiente non si trova allineato con il centro di simmetria della bobina richiedendo all’utente un intervento manuale per ripristinare l’allineamento degli assi della bobina 110 con il recipiente 111.

Nella forma realizzativa illustrata qualora il valore della temperatura per un tempo di t1 secondi ecceda di una opportuna soglia la cottura si ritiene terminata 205 e alla bobina 110 non viene più erogata corrente. Per la sicurezza del sistema automatico di cottura, nel caso in cui il recipiente 111 o il cibo in esso contenuto superi, per esempio, la temperatura imposta rispettivamente di 50° C e di 30°C per più di 15 secondi la corrente con cui viene alimentata la bobina 110 verrà interrotta in modo automatico azionando uno stop di emergenza 206.

Nella forma realizzativa illustrata i programmi di cottura 200 dei cibi sono residenti nel micro PC 104 in modo tale che il livello di potenza da erogare alla bobina 110 per riscaldare il recipiente 111 sia gestita in modo del tutto trasparente all’utente. I programmi di cottura potranno essere aggiornati periodicamente tramite il ricorso ad una connessione wireless.

Nella forma realizzativa illustrata la telecamera ad infrarossi 102 è orientata verso il piano ad inquadrare la superficie di cottura ad una altezza dipendente dalle dimensioni del piano. In un esempio di forma realizzativa la telecamera ha un campo di vista di 50° e dovendo rilevare la temperatura di un piano cottura di dimensioni pari a 80 x 56 centimetri l’altezza a cui porre la telecamera sarà di 65 centimetri dal livello del piano stesso.

In riferimento alle figure 2, 3, 4A e 4B è rappresentato lo stelo 115 alla cui sommità 118 è vincolata la telecamera 102 in una forma preferita di realizzazione lo stesso stelo 115 sarà di tipo telescopico così da rientrare a scomparsa all’interno del vano in cui è incassato il piano cottura ad induzione come si evince dalla figura 4B. Non è necessario porre la telecamera 102 in corrispondenza all’incrocio delle diagonali del piano cottura in quanto l’angolo di visuale della telecamera 102 consente comunque di poter misurare la temperatura su tutta la superficie del piano. In alternativa a questa preferita realizzazione la telecamera 102 potrà essere sorretta al di sopra del piano cottura tramite qualsiasi supporto compreso il suo alloggiamento in una cappa di aspirazione dei fumi di cottura.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui idi seguito riportate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Piano cottura ad induzione (100) comprendente: i) Una bobina riscaldante funzionante tramite riscaldamento ad induzione di campo magnetico; ii) Una telecamera IR (102) ad elevata risoluzione per la misura senza contatto della temperatura; iii) Un micro PC (104) il quale riceve i dati della temperatura (103) a cui si trova il recipiente di cottura (111) e i cibi collocati al suo interno e in conseguenza di ciò con un processo iterativo il modulo (104) invia all’inverter (109) il segnale (105) che gestisce la modulazione della potenza inviata alla bobina (110) in modo tale che tramite un controllo in loop chiuso la temperatura del recipiente (111) e del suo contenuto rimangano in un intervallo richiesto dal programma di cottura selezionato dall’utente tramite l’interfaccia (106) fino a che la cottura sia conclusa.
2. Il piano cottura (100) secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre all’interno del micro PC (104) una serie di programmi di cottura selezionabili dal cliente i quali una volta selezionati imposteranno i parametri di temperatura a cui si effettuerà la cottura tramite i cui valori sarà gestita in loop chiuso la potenza trasmessa alla bobina (110).
3. Il piano cottura (100) secondo la rivendicazione 1 e 2 comprendente un software di interazione con l’utente in cui sia possibile selezionare una temperatura massima di funzionamento della bobina ad induzione (110) a cui si effettuerà la cottura che verrà mantenuta grazie al controllo in loop chiuso della potenza trasmessa alla bobina (110).
4. Il piano cottura (100) secondo le rivendicazioni da 1 a 3 in cui la mappa di temperatura effettuata dal sistema (101) abbia un pixel di temperatura uniforme rappresentativo di un quadrato di almeno 5 mm di lato.
5. Piano cottura (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui l’unità elettronica (101) comprendente la telecamera (102) e il micro PC (104) effettui lo spegnimento dell’erogazione della corrente alla bobina (110) quando il valore della temperatura del recipiente (111) ecceda per t1 secondi consecutivi la temperatura massima impostata dal programma o dall’utente di una percentuale o di una determinata soglia.
6. Piano cottura (100) secondo la rivendicazione 1 in cui il sensore a raggi infrarossi (102) è alloggiato alla sommità (118) di uno stelo telescopico (115) il quale scompaia alla vista una volta richiuso all’interno del vano di alloggiamento del piano cottura.
7. Metodo alternativo di fissaggio della telecamera (102) secondo qualsiasi rivendicazione dalla 1 alla 6 al di sopra del piano cottura (100) tramite il suo alloggiamento in una cappa di aspirazione fumi di cottura.
8. Metodo alternativo di fissaggio della telecamera (102) secondo qualsiasi rivendicazione dalla 1 alla 6 che la collochi al di sopra del piano cottura (100) tramite altri mezzi solidali o meno con il piano cottura (100).
9. Metodo per determinare la centratura dell’asse del recipiente di cottura (111) rispetto all’asse della bobina induttiva (110) secondo la rivendicazione 1 tramite il confronto tra la corrente erogata alla bobina (110) e la temperatura raggiunta dal recipiente (111).
10. Metodo per verificare, secondo la rivendicazione 1, la presenza del recipiente di cottura (111) su una delle bobine di cui è dotato il piano cottura tramite la visualizzazione effettuata con la telecamera ad infrarossi (102).