ITMI20100862A1 - Monitoraggio di guasti del circuito di riscaldamento di un elettrodomestico - Google Patents

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ITMI20100862A1
ITMI20100862A1 IT000862A ITMI20100862A ITMI20100862A1 IT MI20100862 A1 ITMI20100862 A1 IT MI20100862A1 IT 000862 A IT000862 A IT 000862A IT MI20100862 A ITMI20100862 A IT MI20100862A IT MI20100862 A1 ITMI20100862 A1 IT MI20100862A1
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Paolo Driussi
Marco Lorenzi
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Description

DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce in generale al settore degli elettrodomestici, ed in particolare agli elettrodomestici quali le lavabiancheria, le lavasciuga, le asciugabiancheria, le lavastoviglie, ed in generale a tutti gli elettrodomestici che includono un circuito di riscaldamento di un fluido (liquido di lavaggio della biancheria o delle stoviglie, o aria di asciugatura della biancheria).
I circuiti di riscaldamento previsti negli elettrodomestici summenzionati generalmente comprendono un elemento riscaldante consistente in un resistere, ed un interruttore (ad esempio un relay comandato da un'unità di controllo dell’ elettrodomestico) per fornire selettivamente energia al resistere quando richiesto, per esempio per riscaldare il liquido di lavaggio della biancheria o delle stoviglie, o per riscaldare il flusso d'aria di asciugatura della biancheria.
II circuito di riscaldamento viene monitorato per accertarne il corretto funzionamento o per rilevare possibili guasti dello stesso. I guasti possono in particolare verificarsi nel resistere di riscaldamento o nell'interruttore che lo alimenta. Il monitoraggio del circuito di riscaldamento serve per identificare se il resistere di riscaldamento è alimentato o meno, o se esso è cortocircuitato a terra. Alcuni guasti possono essere dannosi per l'elettrodomestico o addirittura estremamente pericolosi per l’incolumità degli utilizzatori. Ad esempio, occorre impedire che il resistere di riscaldamento si surriscaldi, per evitare danni alla componentistica dell’ elettrodomestico o incendi; un cortocircuito a terra del resistere di riscaldamento è inoltre potenzialmente rischioso, in quanto le correnti di dispersione possono raggiungere l’involucro esterno dell’ elettrodomestico e causare scosse elettriche all’ignaro utilizzatore. Nel caso si rilevino simili guasti, il funzionamento dell’ elettrodomestico deve essere interrotto.
Sono note soluzioni per il monitoraggio del circuito di riscaldamento che prevedono di rilevare uno o più potenziali elettrici in determinati nodi circuitali del circuito stesso, ed il confronto del/dei potenziali elettrici rilevati con valori prestabiliti memorizzati nell’unità di controllo dell’ elettrodomestico.
La Richiedente ha osservato che questa soluzione presenta degli inconvenienti, in quanto i diversi valori che la tensione alternata nominale assume nei diversi paesi, ed anche le fluttuazioni nel tempo della stessa in un medesimo paese, rendono poco pratico e poco affidabile il monitoraggio così eseguito; ad esempio, per tenere conto dei diversi standard adottati nei differenti paesi, si renderebbe necessario produrre elettrodomestici diversi per i diversi mercati, con memorizzati valori di potenziale prestabiliti diversi.
La Richiedente ha affrontato il problema di escogitare una soluzione per il monitoraggio del circuito di riscaldamento di un elettrodomestico che superasse i problemi summenzionati e che garantisse maggiore affidabilità.
In accordo con un aspetto della presente invenzione, è fornito un elettrodomestico comprendente un circuito di riscaldamento per il riscaldamento di un fluido, detto circuito di riscaldamento del fluido comprendendo un elemento riscaldante aumentabile in modo selettivo per determinare il riscaldamento del fluido, ed un’unità di monitoraggio del funzionamento del circuito di riscaldamento, detta unità di monitoraggio essendo configurata per:
- monitorare almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento,
- rilevare un valore della tensione di rete elettrica; e
- riconoscere uno stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento sulla base di un confronto fra l’ almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato ed il valore della tensione di rete elettrica rilevato.
In particolare, l’unità di monitoraggio può essere configurata per riconoscere lo stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento sulla base di un confronto dell’ almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato con almeno un potenziale elettrico di riferimento, derivato dall’unità di monitoraggio in modo dinamico, ad esempio periodicamente, nel funzionamento dell’ elettrodomestico a partire dal valore rilevato della tensione di rete elettrica.
L’unità di monitoraggio può essere configurata per calcolare, a partire dal valore rilevato della tensione della rete elettrica, potenziali elettrici di riferimento primo e secondo, da utilizzare per il confronto con l’almeno un potenziale elettrico interno rilevato, ed a riconoscere lo stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento nel caso in cui l’almeno un potenziale elettrico interno rilevato non rientri in un intervallo di valori compreso fra i potenziali elettrici primo e secondo.
In una forma di realizzazione della presente invenzione, l’unità di monitoraggio può essere configurata per:
- calcolare, a partire dal valore rilevato della tensione di rete, un primo ed un secondo valore numerico adimensionale;
- calcolare, a partire dall’ almeno un potenziale elettrico interno rilevato, un terzo valore numerico adimensionale;
- confrontare il terzo valore numerico adimensionale con i valori numerici adimensionali primo e secondo; e
- riconoscere lo stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento qualora il terzo valore numerico adimensionale non rientri in un intervallo di valori compresi fra il primo ed il secondo valore numerico adimensionale.
Detti valori numerici adimensionali primo e secondo possono essere calcolati periodicamente.
Detto almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento può in particolare essere almeno uno fra:
- un potenziale elettrico interno rilevato in corrispondenza di un primo terminale dell’elemento riscaldatore collegato ad un interruttore di accensione/spegnimento del circuito di riscaldamento;
- un potenziale elettrico interno rilevato in corrispondenza di un secondo terminale dell’elemento riscaldatore collegato ad un interruttore principale dell’ elettrodomestico o ad un interruttore di sicurezza previsto per spegnere il circuito di riscaldamento in caso di malfunzionamento dell’interruttore di accensione/spegnimento.
In accordo con un altro aspetto della presente invenzione, è fornito un metodo di monitoraggio di un circuito di riscaldamento di un elettrodomestico, detto circuito di riscaldamento essendo previsto per il riscaldamento di un fluido e comprendendo un elemento riscaldante aumentabile in modo selettivo per determinare il riscaldamento del fluido, il metodo comprendendo:
- monitorare almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento,
- rilevare un valore della tensione di rete elettrica; e
- riconoscere uno stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento sulla base di un confronto fra Γ almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato ed il valore della tensione di rete elettrica rilevato.
Lo stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento può ad esempio essere riconosciuto sulla base di un confronto dell’ almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato con almeno un potenziale elettrico di riferimento, derivato in modo dinamico, ad esempio periodicamente, nel corso del funzionamento dell’ elettrodomestico a partire dal valore rilevato della tensione di rete elettrica.
Questi ed altri caratteristiche e vantaggi della presente invenzione saranno resi maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa, che per migliore intelligibilità dovrebbe essere letta facendo riferimento al disegno annesso, in cui è mostrato uno schema elettrico a blocchi funzionali della forma realizzativa esemplificativa della presente invenzione.
In particolare, in figura sono indicati con i riferimenti 105a e 105b terminali elettrici dell’ elettrodomestico (ad esempio, una lavabiancheria, una lavasciuga, una asciugabiancheria, una lavastoviglie, e più in generale un elettrodomestico che include un circuito di riscaldamento di un fluido) che nell’impiego sono inseriti in una presa di corrente di un impianto elettrico di una abitazione, per ricevere la tensione alternata di rete (AC); per esempio, il terminale 105a è collegato al terminale di una spina di corrente che è inseribile nella porta della presa collegata alla fase, ed il terminale 105b è collegato al terminale della spina inseribile nella porta della presa collegata al neutro. Come noto, il valore della tensione alternata dipende dallo standard adottato nel generico paese; standard comuni sono 220 V a 50 Hz nominali (come nel caso dello standard adottato in Europa) e 110 V a 60 Hz nominali (come nello standard statunitense).
La tensione alternata di rete è fornita ad un complesso di trasformazione e raddrizzamento di tensione 110, per generare uno o più valori di tensione continua (DC) 115 (riferiti ad una tensione continua di riferimento o massa 120), ad esempio una tensione di 5 V per alimentare un’unità logica di controllo 125 comprendente ad esempio un microprocessore o microcontrollore programmato per controllare il funzionamento dell’ elettrodomestico.
II blocco 130 è inteso rappresentare tutti i componenti dell’ elettrodomestico che, per il funzionamento, sono alimentati dalla tensione alternata di rete, distribuita nell’ elettrodomestico da linee di distribuzione 145a e 145b; tali componenti comprendono ad esempio, nel caso di una lavabiancheria, il motore elettrico per la rotazione del cesto, la pompa di scarico del liquido di lavaggio/ri sci acquo, la/le elettrovalvola/e per il carico di acqua di lavaggio/ri sci acquo.
Un interruttore principale 135, comandato dall’unità di controllo 125, permette di alimentare selettivamente tutte le parti elettriche dell’ elettrodomestico; l’unità di controllo 125 può, per motivi di sicurezza, dare il consenso alla chiusura dell’interruttore 135 soltanto a condizione che venga rilevata la corretta chiusura di una porta o oblò o sportello dell’ elettrodomestico, impedendo in tal modo che l’ elettrodomestico possa essere avviato se la porta non è chiusa, e determinando lo spegnimento dell’ elettrodomestico nel caso in cui, durante il funzionamento, la porta venisse aperta.
Il riferimento 140 identifica un circuito di riscaldamento dell’ elettrodomestico, ad esempio, nel caso di una lavabiancheria, per riscaldare il liquido di lavaggio. Il circuito di riscaldamento 140, nella forma di realizzazione esemplificativa qui descritta, è collegato alle linee di distribuzione 145a e 145b della tensione alternata di rete a valle dell’interruttore principale 135, tuttavia in forme di realizzazione alternative esso potrebbe essere collegato a monte dell’interruttore principale 135. Il circuito di riscaldamento 140 comprende almeno un resistere di riscaldamento 150, in serie al quale è collegato almeno un interruttore 155, controllato dall’unità di controllo 125. Il resistere di riscaldamento 150 è il componente che, quando alimentato, si riscalda per effetto Joule e determina il riscaldamento del liquido di lavaggio della biancheria o delle stoviglie o del flusso d’aria di asciugatura della biancheria. L’interruttore 155 può ad esempio essere un relay monostabile o bistabile. L’unità di controllo 125 comanda la chiusura dell’interruttore 155 quando, nel corso di un ciclo di funzionamento dell’ elettrodomestico, occorre riscaldare il liquido di lavaggio, o il flusso d’aria di asciugatura della biancheria. Nell’esempio mostrato, il resistere di riscaldamento 150 ha un terminale 160a connesso alla linea di distribuzione 145a della fase ed un terminale 160b connesso ad un primo terminale dell’interruttore 155, e quest’ultimo ha un secondo terminale connesso alla linea di distribuzione 145b del neutro, ma nulla vieta di invertire le posizioni del resistere di riscaldamento 150 e dell’interruttore 155. Ad uno o ad entrambi i terminali 160a, 160b del resistere di riscaldamento 150 possono essere previsti termofusibili di protezione contro il surriscaldamento e la bruciatura del resistere 150.
L’unità di controllo 125 monitora il buon funzionamento del circuito di riscaldamento 140. A tal fine, in una forma di realizzazione della presente invenzione, l’unità di controllo 125 monitora almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento 140, detto potenziale elettrico interno essendo rilevato in corrispondenza di almeno un nodo del circuito di riscaldamento. In particolare, nella forma di realizzazione esemplificativa qui considerata, l’unità di controllo 125 rileva (attraverso un divisore di tensione 165, ad esempio un partitore di tensione resistivo) il potenziale elettrico in corrispondenza del terminale 160b del resistere di riscaldamento 150. In forme di realizzazione alternative, l’almeno un potenziale elettrico interno rilevato dall’unità di controllo 125 potrebbe essere rilevato in corrispondenza del terminale 160a del resistere di riscaldamento 150.
Sempre ai fini del monitoraggio del buon funzionamento del circuito di riscaldamento 140, l’unità di controllo 125 monitora la tensione di rete. In particolare, nella forma di realizzazione esemplificativa qui considerata, l’unità di controllo 125 rileva (attraverso un divisore di tensione 170, ad esempio un partitore di tensione resistivo) il potenziale elettrico della fase (terminale 105a).
Il riconoscimento del buon funzionamento del circuito di riscaldamento 140 o di un eventuale malfunzionamento o guasto del medesimo si basa su un confronto, operato dall’unità di controllo 125, fra la tensione di rete rilevata e l’almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato.
Ad esempio, a partire dal valore della tensione di rete rilevato, l’unità di controllo 125 calcola dinamicamente uno o più valori di tensione di confronto, che vengono utilizzati per operare un confronto col potenziale elettrico rilevato nel circuito di riscaldamento 140. Tali valori di tensione di confronto vengono calcolati ripetutamente nel corso del tempo, ad esempio ad intervalli di tempo regolari, ad esempio ogni 20 - 80 ms.
In particolare, a partire dalla tensione di rete rilevata Tunità di controllo 125 calcola due valori di tensione di riferimento, dai quali vengono derivati, mediante un calcolo matematico, due rispettivi valori numerici adimensionali di riferimento XI ed X2. A partire dal valore delTalmeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato dalTunità di controllo 125, ad esempio in corrispondenza del terminale 160b del resistere di riscaldamento 150, l’unità di controllo 125 calcola un valore numerico adimensionale X. Il valore numerico adimensionale X viene confrontato dalTunità di controllo 125 con i due valori numerici adimensionali di riferimento XI ed X2 (con XI <X2). Qualora l’esito del confronto riveli che il valore X non rientra nell’intervallo definito dai valori XI ed X2, l’unità di controllo 125 dichiara una condizione di malfunzionamento o guasto del circuito di riscaldamento. A seguito di ciò, Tunità di controllo 125 può ad esempio decidere di disattivare il circuito di riscaldamento 140, aprendo l’interruttore 155, e/o arrestare T elettrodomestico, aprendo l’interruttore principale 135. L’unità di controllo 125, oltre a monitorare il buon funzionamento del circuito di riscaldamento 140 quando quest’ultimo è attivo, può monitorarne il funzionamento anche quando esso è disattivato (interruttore 155 aperto). Per esempio, qualora il comando impartito dalTunità di controllo 125 all’interruttore 155 corrisponda alla apertura dello stesso, ma al contrario il potenziale elettrico rilevato in corrispondenza del terminale 160b del resistere di riscaldamento 150 sia basso (ed in particolare, il valore Asia inferiore al valore di riferimento XI), Tunità di controllo 125 è in grado di stabilire un malfunzionamento del circuito di riscaldamento 140, che può consistere nel fatto che l’interruttore 155 è bloccato chiuso, o che il resistere di riscaldamento 150 è cortocircuitato a terra; qualora invece il comando impartito dalTunità di controllo 125 all’interruttore 155 corrisponda alla chiusura dello stesso, ma il potenziale elettrico rilevato in corrispondenza del terminale 160b del resistere di riscaldamento 150 è relativamente elevato (ed in particolare, il valore X è maggiore del valore di riferimento X2\ Tunità di controllo 125 è in grado di stabilire un malfunzionamento del circuito di riscaldamento 140, che consiste nel fatto che il resistere di riscaldamento 150 è cortocircuitato alla fase.
Grazie al fatto che il/i potenziali elettrici rilevato/i nel circuito di riscaldamento 140 vengono confrontati con valori di potenziale elettrico che non sono prestabiliti, ma calcolati dinamicamente in funzione del valore della tensione alternata della rete elettrica, il monitoraggio del buon funzionamento del circuito di riscaldamento risulta affidabile anche al variare del valore della tensione alternata di rete, tenendo conto sia del fatto che i valori standard di quest’ultima variano in generale da paese a paese, sia del fatto che la tensione di rete normalmente fluttua nel tempo attorno al valore nominale.
La presente invenzione è stata descritta considerando una sua forma di realizzazione esemplificativa. I tecnici del settore potranno apportare numerose varianti alla forma di realizzazione descritta, senza per questo fuoriuscire dall’ambito di tutela definito nelle seguenti rivendicazioni.
Ad esempio, in forme di realizzazione alternative, il circuito di riscaldamento potrebbe comprendere un interruttore di sicurezza (ciò potrebbe in particolare essere utile qualora il circuito di riscaldamento fosse collegato a monte dell’interruttore principale, in modo da poter disattivare il circuito di riscaldamento anche in caso di guasto dell’interruttore 155 senza necessariamente dover spegnere l’intero elettrodomestico); l’interruttore di sicurezza potrebbe essere collegato fra la linea di distribuzione della fase ed il terminale 160a del resistere di riscaldamento 150, e l’almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato dall’unità di controllo 125 potrebbe in tal caso essere il potenziale in corrispondenza del terminale 160a del resistere di riscaldamento collegato all’interruttore di sicurezza.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un elettrodomestico comprendente un circuito di riscaldamento (140) per il riscaldamento di un fluido, detto circuito di riscaldamento del fluido comprendendo un elemento riscaldante (150) aumentabile in modo selettivo (155) per determinare il riscaldamento del fluido, ed un’unità di monitoraggio (125) del funzionamento del circuito di riscaldamento, detta unità di monitoraggio essendo configurata per: - monitorare almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento, caratterizzato dal fatto che l’unità di monitoraggio è ulteriormente configurata per: - rilevare un valore della tensione di rete elettrica; e - riconoscere uno stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento sulla base di un confronto fra l’ almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato ed il valore della tensione di rete elettrica rilevato.
  2. 2. L’ elettrodomestico secondo la rivendicazione 1, in cui l’unità di monitoraggio è configurata per riconoscere lo stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento sulla base di un confronto dell’almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato con almeno un potenziale elettrico di riferimento, derivato dall’unità di monitoraggio in modo dinamico nel funzionamento dell’ elettrodomestico a partire dal valore rilevato della tensione di rete elettrica.
  3. 3. L’ elettrodomestico secondo la rivendicazione 2, in cui detto potenziale elettrico di riferimento derivato in modo dinamico è calcolato periodicamente.
  4. 4. L’ elettrodomestico secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui l’unità di monitoraggio è configurata per calcolare, a partire dal valore rilevato della tensione della rete elettrica, potenziali elettrici di riferimento primo e secondo, da utilizzare per il confronto con l’ almeno un potenziale elettrico interno rilevato, ed a riconoscere lo stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento nel caso in cui Γ almeno un potenziale elettrico interno rilevato non rientri in un intervallo di valori compreso fra i potenziali elettrici di riferimento primo e secondo.
  5. 5. L’ elettrodomestico secondo la rivendicazione 1, in cui l’unità di monitoraggio è configurata per: - calcolare, a partire dal valore rilevato della tensione di rete, un primo ed un secondo valore numerico adimensionale; - calcolare, a partire dall’ almeno un potenziale elettrico interno rilevato, un terzo valore numerico adimensionale; - confrontare il terzo valore numerico adimensionale con i valori numerici adimensionali primo e secondo; e - riconoscere lo stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento qualora il terzo valore numerico adimensionale non rientri in un intervallo di valori compresi fra il primo ed il secondo valore numerico adimensionale.
  6. 6. L’ elettrodomestico secondo la rivendicazione 5, in cui detti valori numerici adimensionali primo e secondo sono calcolati periodicamente.
  7. 7. L’ elettrodomestico secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui detto almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento è almeno uno fra: - un potenziale elettrico interno rilevato in corrispondenza di un primo terminale dell’elemento riscaldatore collegato ad un interruttore (155) di accensione/spegnimento del circuito di riscaldamento; - un potenziale elettrico interno rilevato in corrispondenza di un secondo terminale dell’elemento riscaldatore collegato ad un interruttore principale dell’ elettrodomestico (135) o ad un interruttore di sicurezza previsto per spegnere il circuito di riscaldamento in caso di malfunzionamento dell’interruttore di accensione/spegnimento.
  8. 8. Metodo di monitoraggio di un circuito di riscaldamento (140) di un elettrodomestico, detto circuito di riscaldamento essendo previsto per il riscaldamento di un fluido e comprendendo un elemento riscaldante (150) alimentabile in modo selettivo (155) per determinare il riscaldamento del fluido, il metodo comprendendo: - monitorare almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento, - rilevare un valore della tensione di rete elettrica; e - riconoscere uno stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento sulla base di un confronto fra Γ almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato ed il valore della tensione di rete elettrica rilevato.
  9. 9. Il metodo secondo la rivendicazione 8, in cui lo stato di buon funzionamento o malfunzionamento del circuito di riscaldamento è riconosciuto sulla base di un confronto dell’ almeno un potenziale elettrico interno al circuito di riscaldamento rilevato con almeno un potenziale elettrico di riferimento, derivato in modo dinamico nel funzionamento dell’ elettrodomestico a partire dal valore rilevato della tensione di rete elettrica.
  10. 10. Il metodo secondo la rivendicazione 9, in cui detto potenziale elettrico di riferimento derivato in modo dinamico è calcolato periodicamente.
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