ITMC20090183A1 - Orologio a lancette, per elettrodomestico, in particolare per forno. - Google Patents

Orologio a lancette, per elettrodomestico, in particolare per forno. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
"OROLOGIO A LANCETTE, PER ELETTRODOMESTICO, IN PARTICOLARE PER FORNO†.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un orologio a lancette in particolare per forno.
Nei forni per cucina sono ampiamente noti i timer di cottura nella forma di manopole che vengono azionate dall'utilizzatore per impostare un tempo di cottura. Una volta trascorso il tempo di cottura il timer comanda un allarme sonoro che avverte l'utilizzatore.
Sono noti orologi digitali con display e tasti di programmazione che consentono di visualizzare l'ora corrente e impostare una programmazione ritardata.
Bisogna considerare, però, che nelle cucine di design (“old style†) un orologio digitale a display ha un pessimo impatto estetico, mentre sono molto richiesti gli orologi a lancetta. Inoltre le persone più anziane e tradizionaliste, non hanno molta dimestichezza con gli orologi digitali e sono alquanto restie alla loro programmazione.
Tali tipi di timer a lancetta presentano i seguenti inconvenienti:
1) non consentono una programmazione ritardata della cottura, a meno di utilizzare lancette aggiuntive oltre a quelle dell’orologio;
2) non consentono una programmazione precisa con risoluzione 1 minuto dell’ora ritardata di inizio cottura (solitamente viene utilizzata una terza lancetta che indica sulla scala delle ore l’inizio della cottura con una risoluzione massima di 12 minuti e un ritardo massimo di 11,5 ore).
Inoltre tali tipi di orologi a lancetta hanno un consumo energetico molto elevato e generalmente non rispettano le normative imposte sul consumo energetico dell'elettrodomestico in stand-by.
Scopo della presente invenzione à ̈ di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un orologio a lancette, in particolare per forno, che abbia un pregevole aspetto estetico “old style†a lancette e nello stesso tempo sia in grado di implementare funzioni di impostazione della durata della cottura, di impostazione dell’ora di inizio e fine cottura e di impostazione del minute minder basate esclusivamente sulle lancette dell'orologio e con risoluzione di 1 minuto.
Altro scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un tale orologio a lancette le cui funzioni siano facilmente attuabili, in modo intuitivo dall'utilizzatore.
Altro scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un tale orologio a lancette che garantisca un basso consumo energetico in condizioni di stand-by del forno.
Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.
Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:
la Fig. 1 Ã ̈ una vista frontale dell'orologio secondo l'invenzione;
la Fig. 2 Ã ̈ una vista dal retro dell'orologio di Fig. 1; la Fig. 3 Ã ̈ uno schema a blocchi illustrante schematicamente i vari dispositivi che compongono l'orologio secondo l'invenzione;
la Fig. 4 Ã ̈ uno schema elettrico dettagliato del sistema di controllo dell'orologio secondo l'invenzione;
la Fig. 4A Ã ̈ un particolare ingrandito di Fig. 4, illustrante l'alimentatore ed il circuito di zero-crossing dell'orologio secondo l'invenzione;
la Fig. 4B Ã ̈ un particolare ingrandito di Fig. 4, illustrante l'interruttore di comando del forno e l'allarme dell'orologio secondo l'invenzione; e
la Fig. 4C Ã ̈ un particolare ingrandito di Fig. 4, illustrante i tasti, le icone ed il motore passo-passo dell'orologio secondo l'invenzione.
Con l'ausilio delle figure viene decritto l'orologio secondo l'invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento (1).
Per ora con riferimento alle Figg. 1 e 2, l'orologio (1) comprende un corpo centrale (2) sostanzialmente discoidale, sul quale sono montate una lancetta delle ore (L1) ed una lancetta dei minuti (L2). Le lancette (L1, L2) sono accoppiate tra loro in modo tale che una rotazione di 360° della lancetta dei minuti (L1) provochi una rotazione di 30° della lancetta delle ore. Le lancette (L1, L2) sono fatte ruotare mediante un motore passo-passo (M). Ad esempio il motore passo-passo (M) può essere collegato solo alla lancetta dei minuti (L2) in modo da impartire a essa una rotazione di 6° ogni minuto. Il motore passo-passo (M) comprende due alberi: uno per l’innesto della lancetta delle ore, l’altro per l’innesto della lancetta dei minuti. Gli alberi del motore (M) sporgono posteriormente dal corpo centrale (2).
Nella faccia anteriore del corpo centrale (2), in posizione periferica sono raffigurate cinque icone: icona di orologio (I1), icona di inizio cottura (I2), icona di fine cottura (I3), icona di allarme (I4) ed icona di funzionamento manuale (I5).
Attorno al corpo centrale (2) Ã ̈ montato un corpo periferico (3) a forma di toroide. Sul corpo periferico (3), alla destra del corpo centrale (2), sono montati tre tasti: tasto di incremento tempo (T1), tasto di selezione (T2) e tasto di decremento tempo (T3).
Dietro il corpo centrale (2) e dietro il corpo periferico (3) à ̈ montata una scheda di circuito stampato (4). La scheda di circuito (4) presenta un foro centrale per consentire il passaggio degli alberi del motore passo-passo (M). Sulla scheda di circuito (4) à ̈ montata tutta l'elettronica che gestisce il funzionamento dell'orologio (1) come sarà spiegato in dettaglio in seguito.
Il gruppo formato da corpo centrale (2), corpo periferico (3) e scheda di circuito (4) Ã ̈ montato in un supporto in plastica (5) di forma rettangolare. Il supporto (5) presenta alette con asole (50) per il fissaggio al pannello frontale di un forno e alette curve (51) per il trattenimento della scheda di circuito (4).
Un coperchio di plastica trasparente (6) viene disposto sulla faccia anteriore del supporto (5) in modo da coprire il corpo centrale (2) ed il corpo periferico (3), lasciando comunque l'accessibilità ai tasti (T1, T2, T2), che vantaggiosamente possono essere di tipo “touch†.
Per ora con riferimento a Fig. 3, viene descritto il sistema di controllo dell'orologio (1) che à ̈ stato implementato sulla scheda di circuito (4).
Sulla scheda di circuito (4) Ã ̈ montato un microcontrollore (MC), nella forma di un circuito integrato, che gestisce tutte le funzioni dell'orologio. Quindi il microcontrollore (MC) Ã ̈ collegato e controlla i seguenti dispositivi:
- il motore passo-passo (M) che comanda il movimento delle lancette (L1, L2),
- un allarme sonoro (BZ), quale ad esempio un buzzer, - cinque diodi led (DL1 - DL5) disposti rispettivamente sotto le cinque icone (L1 - L5) per illuminarle, e
- un interruttore (SW) che comanda l'accensione e lo spegnimento del forno.
I tasti (T1-T3) sono collegati al microcontrollore (MC) per impostare le varie funzioni dell'orologio. In particolare il tasto (T1) comanda la rotazione in senso orario della lancetta (L2) dei minuti, il tasto (T3) comanda la rotazione in senso antiorario della lancetta (L2) dei minuti e il tasto (T2) comanda l'accensione dei vari diodi led (L1-L5) e conseguentemente l'abilitazione delle varie modalità di impostazione e funzionamento dell'orologio.
L'orologio (1) deve essere alimentato dalla rete elettrica, cioà ̈ con una tensione di 230/240 Vac in corrente alternata con una frequenza di 50/60 Hz.
A tale scopo, il microcontrollore (MC) Ã ̈ collegato a un dispositivo di zero-crossing (ZC) e a un alimentatore (A). Il dispositivo di zero-crossing (ZC) Ã ̈ atto a rilevare il passaggio per lo zero della corrente alternata della rete. L'alimentatore (A) Ã ̈ atto a prelevare la corrente alternata dalla rete per alimentare il microcontrollore (MC) ed i dispositivi ad esso collegati. L'alimentatore (A) Ã ̈ atto ad implementare una funzione di risparmio energetico che garantisce un consumo minimo, in condizioni di stand-by dell'elettrodomestico, minore di 0,5 Watt.
In seguito, con riferimento alle Figg. 1 e 3 viene descritto il funzionamento dell'orologio (1).
In condizione di stand-by, l'orologio (1) funziona solo come un normale orologio indicando l'ora corrente. Il motore passo-passo (M) viene alimentato dal microcontrollore (MC) con impulsi di corrente opportuni aventi esattamente una frequenza di 1/60 Hz. Quindi, ogni minuto la lancetta dei minuti (L2) esegue una rotazione di 6°, equivalente a un minuto sulla faccia anteriore del corpo centrale (2).
L'utilizzatore desidera programmare un tempo di cottura ritardato (ad esempio sono le 9:00 e desidera programmare la cottura dalle 11:00 alle 12:00).
L'utilizzatore schiaccia il tasto (T2) per selezionare l'inizio cottura finché si illumina l'icona di inizio cottura (I2). Tramite il tasto (T1) muove le lancette (L1, L2) fino alle ore 11:00. Tramite il tasto (T2) conferma l'ora di inizio cottura e conseguentemente l'icona (I3) di fine cottura inizia a lampeggiare.
Quindi l'utilizzatore, tramite il tasto (T1) muove le lancette (L1, L2) fino alle ore 12:00. Tramite il tasto (T2) conferma l'ora di fine cottura e conseguentemente si spegne l'icona (I3) di fine cottura e si accende l'icona dell'allarme di fine cottura (I4). Infatti l'allarme di fine cottura si imposta di default e l'utilizzatore, può comunque disinserirlo tramite il tasto (T2).
A questo punto le lancette (L1, L2) tornano sull'ora corrente che à ̈ tenuta in memoria dal microcontrollore (MC) e l'orologio (1) continua a funzionare come un normale orologio.
In ogni caso, il microcontrollore (MC) tiene in memoria l'ora di inizio cottura (11:00) e l'ora di fine cottura (12:00), per l'azionamento dell'interruttore (SW).
Quando le lancette (L1, L2) arrivano alle 11:00, il microcontrollore (MC) comanda l'interruttore (SW) che si apre, comandando l'accensione del forno. Quando le lancette (L1, L2) arrivano alle 12:00, il microcontrollore (MC) comanda l'interruttore (SW) che si chiude, comandando lo spegnimento del forno. Contemporaneamente il microcontrollore (MC) comanda l'allarme (BZ) che inizia a suonare, se non à ̈ stato disinserito.
Inoltre in qualsiasi momento venga richiesto dall’utilizzatore, l’orologio e in grado di visualizzare il programma di cottura impostato, spostando le lancette (L1 ed L2) fino all’ora di inizio cottura e facendo lampeggiare l’icona di inizio cottura (I2), successivamente spostando le lancette (L1 ed L2) fino all’ora di fine cottura e facendo lampeggiare l’icona di fine cottura (I3) ed infine riposizionando le lancette (L1, L2) sull'ora corrente.
Quindi l'hardware del microcontrollore (MC) comprende:
- mezzi per memorizzare l'ora di inizio cottura individuata dalle lancette (L1, L2) spostate dall'utilizzatore mediante i tasti (T1, T3),
- mezzi per memorizzare l'ora di fine cottura individuata dalle lancette (L1, L2) spostate dall'utilizzatore mediante i tasti (T1, T3), e
- mezzi per memorizzare l'ora corrente, in modo che le lancette (L1, L2) vengano riportate sull'ora corrente, dopo aver impostato l'orario di inizio e di fine cottura.
L'orologio (1) prevede anche di far partire subito la cottura, per una durata programmata, semplicemente saltando la programmazione dell’ora di inizio cottura e passando subito alla programmazione dell’ora di fine cottura.
L’orologio prevede anche la funzione di cottura manuale che permette di iniziare e terminare la cottura manualmente. Si preme il tasto (T2) finché l’icona manuale (I5) inizia a lampeggiare, e premendo una volta o il tasto (T1) o il tasto (T3) si da inizio alla cottura. Per terminarla e sufficiente ripetere l’operazione appena descritta.
L’orologio prevede anche una funzione di minute minder che permette di programmare solamente l’allarme sonoro (BZ) senza la chiusura dell’interruttore (SW). Si preme il tasto (T2) più volte finché l’icona di allarme di fine cottura (I4) inizia a lampeggiare, e tramite i tasti (T1, T3) si imposta il tempo di allarme e si conferma premendo il tasto (T2). Dopo l’impostazione, le lancette tornano sull’ora corrente.
L'orologio (1) prevede chiaramente la funzione orologio. Si preme il tasto (T2) finché l'icona orologio (I1) inizia a lampeggiare, e si regola l'ora esatta dell'orologio con i tasti (T1, T3).
È da notare come l'orologio (1) secondo l'invenzione utilizza solo le lancette (L1, L2) dell'orologio per eseguire la programmazione dei tempi di cottura, senza utilizzare lancette aggiuntive o display che rovinano l'estetica dell'orologio e complicano la sua programmazione da parte dell'utilizzatore.
In seguito, con riferimento alle Figg. 4, 4A, 4B, e 4C viene descritta l'implementazione dei circuiti elettronici dell'orologio (1).
Come mostrato in Fig. 4, il microcontrollore (MC) à ̈ un circuito integrato avente 28 pin che à ̈ stato appositamente programmato per eseguire le funzioni dell'orologio (1).
Con riferimento a Fig. 4A, il circuito di rilevamento di zero-crossing (ZC) Ã ̈ di tipo noto e comprende due resistenze (R4, R10) e due diodi (D6, D7). Il circuito di zero-crossing viene collegato al pin 2 del microcontrollore (MC).
La sezione di alimentazione (A) comprende due condensatori in serie (C3, C1) in modo da definire un primo punto di tensione (Vcc1) ad una tensione di 5,1 V ed un secondo punto di tensione (Vcc2) ad una tensione di 29,1 V.
L’alimentatore (A) con la sua tensione di uscita più bassa (Vcc1) a 5,1V viene collegato al pin 28 del microcontrollore (MC) (Fig. 4).
L'alimentatore (A) comprende un raddrizzatore a ponte di diodi (D1 - D4), una prima sezione (A1) e una seconda sezione (A2).
Il raddrizzatore (D1 - D4) in modo noto raddrizza la corrente sinusoidale di rete, in modo da generare una tensione di alimentazione a doppia semionda.
La prima sezione (A1) comprende un transistor (Q4) che interviene durante lo stand-by dell'elettrodomestico, con il comando del microcontrollore (MC) tramite il pin 6, per ridurre il consumo in termini di Watt.
La prima sezione (A1) trasforma la tensione di alimentazione a “doppia semionda†in una tensione di alimentazione a “singola semionda†, portando in conduzione (ON) il transistor (Q4).
Il transistor (Q4) della prima sezione (A1) à ̈ un transistor npn ed il diodo (D2) del raddrizzatore à ̈ collegato tra collettore ed emettitore del transistor (Q4). Quindi, il transistor (Q4) à ̈ in conduzione (ON) quando il suo pin di base viene portato alla tensione di conduzione (Vcc1) tramite il pin 6 del microcontrollore (MC). In questo modo il transistor (Q4) cortocircuita il diodo (D2) del raddrizzatore, e abilita la tensione di alimentazione a “singola semionda†, riducendo il consumo in Watt a circa 1⁄2 di quello a pieno regime.
La seconda sezione (A2) comprende un transistor (Q3) e analogamente alla prima sezione (A1) interviene durante lo stand-by, con lo stesso comando del microcontrollore tramite il pin 6, per ridurre ulteriormente il consumo in termini di Watt. Infatti la seconda sezione (A2) cortocircuita il secondo punto di tensione (Vcc2), portando in conduzione il transistor (Q3).
Il transistor (Q3) della seconda sezione (A2) à ̈ un transistor pnp ed à ̈ in conduzione (ON) quando il suo pin di base viene portato ad alla tensione di conduzione. La base del transistor (Q3) à ̈ collegata al collettore di un transistor npn (Q5) la cui base à ̈ collegata al pin 6 del microcontrollore.
Il condensatore (C1) Ã ̈ collegato tra emettitore e collettore del transistor (Q3). Due diodi Zener (DZ1 e DZ2) sono collegati in parallelo al condensatore (C1).
Pertanto il transistor (Q3) à ̈ in conduzione quando il transistor npn (Q5) à ̈ in conduzione e ciò accade quando il suo pin di base viene portato alla sua tensione di conduzione (Vcc1) tramite il pin 6 del microcontrollore (MC).
Quando i transistor (Q5) e (Q3) sono in conduzione, i diodi (DZ1, DZ2) e il condensatore (C1) vengono cotocircuitati, disabilitando il punto di tensione (Vcc2) (quest’ultimo avrà in questo caso una tensione quasi coincidente al punto di tensione Vcc1), e riducendo il consumo in Watt a circa Vcc1/Vcc2 rispetto a quello a pieno regime.
I contributi di riduzione di potenza della prima sezione (A1) e della seconda sezione (A2) si moltiplicano, riducendo il consumo in Watt a circa 1⁄2 * Vcc1 / Vcc2 rispetto a quello a pieno regime.
Quando invece l'orologio non à ̈ in stand-by, il transistor (Q3) ed il transistor (Q4) vanno in interdizione (OFF), permettendo di avere tutta la corrente e le tensioni necessarie all’azionamento dei dispositivi collegati al microcontrollore (MC).
Tale implementazione dell'alimentatore (A) consente di contenere i consumi in stand-by dell'orologio a una potenza inferiore a 0,5 Watt, dimensionando opportunamente il circuito di alimentazione. Infatti il motore passo-passo (M) non viene alimentato costantemente, ma solo ogni minuto, cioà ̈ quando necessita potenza elettrica per far spostare le lancette.
Con riferimento alla Fig. 4B, l'interruttore (SW) à ̈ di tipo tradizionale, comunemente utilizzato per controllare una resistenza elettrica riscaldante di un forno ed eventuale ventola ed illuminazione del forno. L'interruttore (SW) comprende un'induttanza a solenoide (S) che controlla un relà ̈ (REL1). Il circuito dell'interruttore à ̈ collegato al pin 3 del microcontrollore.
L'allarme (BZ) Ã ̈ un buzzer di tipo noto e viene collegato al pin 13 del microcontrollore.
Con riferimento alla Fig. 4C, i tasti (T1, T2, T3) sono di tipo “touch†e sono collegati mediante rispettive resistenze (R20, R21, R22) rispettivamente ai pin (18, 17 e 16) del microcontrollore (MC).
I diodi led (DL1 - DL5) delle icone sono collegati mediante rispettive resistenze a rispettivi pin del microcontrollore.
Il motore passo-passo (M) presenta quattro pin (1, 2, 3, 4) che sono collegati a rispettivi pin (22, 5, 1) del microcontrollore (MC).
Alla presente forma di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (5)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Orologio (1) per elettrodomestico comprendente: - lancette (LI, L2) per indicare l'ora, - un motore passo-passo (M) per azionare dette lancette, - icone (Ι1Ί5) per indicare le funzioni dell'orologio, un interruttore (SW) per controllare Γ accensione/spegnimento deir'elettrodomestico, in conformità ad un periodo di tempo impostato dall'utente, - un microcontrollore (MC) collegato al motore passopasso (M), alle icone (11-15) e aH’interruttore (SW) per controllare il funzionamento di questi dispositivi, - tasti (Tl, T2, T3) collegati al microcontrollore (MC) e azionabili dall'utilizzatore per selezionare e controllare le funzioni dell'orologio, e - un alimentatore (A) collegato alla rete elettrica per alimentare detto microcontrollore (MC), in cui detto microcontrollore (MC) comprende: - mezzi per memorizzare l'ora di accezione deirelettrodomestico individuata dalle lancette (LI, L2) spostate dall'utilizzatore mediante i tasti (Tl, T3), - mezzi per memorizzare l'ora di spegnimento deirelettrodomestico individuata dalle lancette (LI, L2) spostate dall'utilizzatore mediante i tasti (Tl, T3), e - mezzi per memorizzare l'ora corrente, in modo che le lancette (LI, L2) vengano riportate sull'ora corrente, dopo aver impostato l'orario di accensione e spegnimento deH'elettrodomestico . in cui dette lancette (LI, L2) comprendono solo due lancette: una lancetta delle ore (LI) ed una lancetta dei minuti (LI) per eseguire tutte le programmazioni deH'orologio; e detti tasti comprendono solo tre tasti: - un tasto di incremento orario (Tl) che, quando viene toccato, provoca una rotazione in senso orario della lancetta dei minuti (L2), - un tasto di decremento orario (T3) che, quando viene toccato, provoca una rotazione in senso antiorario della lancetta dei minuti (L2), e - un tasto di selezione (T2) che quando viene toccato seleziona una funzione dell'orologio, visualizzando una di dette icone (11-15).
  2. 2) Orologio (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette icone comprendono almeno tre icone: - un’icona di accensione (12) per impostare l'ora di accensione dell'elettrodomestico, - un’icona di spegnimento (13) per impostare l'ora di spegnimento dell'elettrodomestico, e - un’icona di orologio (II) per impostare una modalità di regolazione dell'ora dell'orologio.
  3. 3) Orologio (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto orologio comprende un allarme acustico (BZ) collegato a detto microcontrollore (MC) che viene innescato dopo che à ̈ trascorso il periodo impostato dairaccensione allo spegnimento dell'elettrodomestico.
  4. 4) Orologio (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette icone comprendono un'icona di allarme (14) che può essere selezionata o deselezionata mediante il tasto di selezione (T2) per abilitare/disabilitare detto allarme acustico (BZ).
  5. 5) Orologio (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto orologio comprende un'icona di impostazione manuale (15) che può essere selezionata mediante il tasto di selezione (T2), per iniziare e terminare la cottura manualmente.
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