ITMI992707A1 - Dispositivo rilevatore di presenza di pentole e simili su apparecchi di cottura - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per rilevare la presenza di almeno un utensile di cottura almeno in parte metallico (pentola, tegame, casseruola ecc.) posto in corrispondenza di una sorgente di calore, di preferenza elettrica, di un apparecchio di cottura (fornello, piano di cottura, cucina economica ecc.), come da preambolo della annessa rivendicazione 1.

NellΈΡ-Α1-0553425 sono descritti un metodo ed un dispositivo per rilevare la presenza di un utensile di cottura posto su un piano di cottura di vetroceramica in corrispondenza di una usuale sorgente di calore, ad esempio elettrica. Tra tale sorgente ed il piano di vetroceramica è posto un resistore a filo con configurazione ad anello aperto .

A seguito del posizionamento dell'utensile di cottura si verifica una variazione: delle caratteristiche del resistore a filo disposto in configurazione e quindi del triangolo aperto, e quindi del segnale elettrico che percorre resistore .

Il dispositivo noto non si è rivelato alla prova dei fatti sufficientemente affidabile nel senso che in certe condizioni di funzionamento si sono manifestati segnali spuri che hanno dato origine a false indicazioni di presenza e/o non presenza dell'utensìle di cottura.

Scopo precipuo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo rilevatore di presenza di utensili di cottura fondato su concetti diversi e che oltre ad essere affidabile è anche economicamente più vantaggioso.

Questo scopo, oltre ad altri che meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue vengono raggiunti da un dispositivo rivelatore conforme agli insegnamenti delle annesse rivendicazioni .

L'invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata, fornita a puro titolo esemplificativo e fatta in relazione agli annessi disegni, in cui:

la fig. 1 mostra schematicamente il dispositivo dell' invenzione;

la fig. 2 mostra in vista prospettica una sorgente di calore a resistenza elettrica con la relativa spira rilevatrice della presenza o assenza dell'attrezzo di cottura;

la fig. 3 mostra un diagramma cartesiano riportante l'andamento del rapporto Vu/Vi (Vu = tensione uscita e Vi = tensione ingresso) del filtro passabasso in funzione della frequenza rispettivamente nel caso di assenza e di presenza dell'attrezzo di cottura in corrispondenza della sorgente di calore;

la fig. 4 mostra lo schema elettrico del dispositivo dell'invenzione.

Con riferimento alle figure, il piano di cottura in vetroceramica 1 comprende una convenzionale lastra di vetroceramica 2 su cui è destinato ad essere appoggiato un utensile di cottura P (ad esempio una pentola di natura metallica) .

L'appoggio della pentola P avviene in corrispondenza di una <' >zona di cottura 3 ove è situata una sorgente elettrica di calore costituita, ad esempio, da una convenzionale resistenza 4 (o altro elemento riscaldante equivalente) che, come si vede in fig. 2, è posta in un contenitore ad esempio materiale isolante fibra di vetro o similare 5 aperto in alto, cioè faccia inferiore della lastra vetroceramica con cui è a contatto. Il contenitore 5 ha una sponda di contorno 6 presentante una gola sostanzialmente anulare in cui è posta una spira 7 in metallo conduttore. Le estremità della spira terminano a morsetti 7 e le estremità dell'elemento riscaldante 4 a morsetti 8.

Attraverso i suoi morsetti 8 l'elemento riscaldante 4 è connessa con un circuito di controllo 9 con il quale è pure connessa la spira 7.

Il circuito di controllo 9 comprende, nella parte rilevatrice che interessa 1'invenzione, un oscillatore controllato in tensione indicato con VCO, che genera un segnale ad onda quadra con frequenza, ad esempio di 1MHZ. Il segnale ad onda quadra è applicato all'ingresso di un filtro passabasso L/R della cui induttanza LI fa parte la spira 7 nonché un adattatore d'impedenza X. Al limite però, con adatto VCO potrebbe bastare la sola spira. Il segnale uscente dal filtro, che è diverso a seconda che la pentola P si trovi o meno sulla sorgente di calore (resistenza 4) viene applicato ad un rettificatore di picco (peak rectifier) DS1 che trasforma il segnale uscente dal filtro in un segnale continuo, cosa che permette di ottenere un valore efficace il più elevato possibile. Il segnale uscente dal rettificatore di picco DS1 viene applicato all'ingresso invertente di un amplificatore operazionale LM (reazionato attraverso il resistore R19) ed al cui ingresso non invertente è applicato il segnale ad onda quadra non filtrato ma trasformato in un segnale continuo da un rettificatore di picco DS2 analogo a quello DS1 in precedenza citato.

A seguito dell'intervento dell'amplificatore alla sua uscita si presenta un segnale diverso a seconda che attraverso la spira 7 venga rilevata o meno la presenza della pentola P.

In caso di assenza della pentola il segnale uscente dell'amplificatore operazionale LM può essere utilizzato dal restante circuito elettronico 9 in modo da non consentire l'alimentazione della resistenza di riscaldamento 4 anche se l'operatore, agendo mediante convenzionale manopola, avrà voluto "accendere" la resistenza 4. Tale accensione si verificherà invece quando, posta la pentola P sul punto corretto del piano di cottura, il segnale uscente dell'amplificatore operazionale LM avrà abilitato l'alimentazione della resistenza. E' altresì evidente che togliendo la pentola si verificherà l'automatico "spegnimento" della resistenza di riscaldamento.

L'invenzione si basa, come si sarà potuto intuire, sulla variazione della frequenza di taglio di un filtro passabasso L/R dovuta al cambiamento del valore di L ottenuto appoggiando o togliendo la pentola P dal piano dì vetroceramica.

Si consideri il diagramma di figura 3, in cui le ascisse indicano la frequenza e le ordinate il rapporto Vu/Vi, cioè l'alternazione (tensione d'uscita = Vu; tensione d'ingresso = Vi del filtro L/R). In assenza di pentola la frequenza di taglio del filtro è ft, mentre in presenza di pentola la frequenza di taglio assume un valore più alto ftp.

Alla frequenza fVco dell'oscillatore si ha, a parità di Vi, nel caso di assenza di pentola, un valore Vu sensibilmente più basso di quello con pentola e quindi una variazione Δ che viene sfruttata per ottenere il segnale di controllo, ad esempio per il controllo soprariportato della accensione della resistenza di riscaldamento o di altro elemento riscaldante equivalente.

Come già sopra indicato l'invenzione prevede di alimentare la spira 7 con un segnale ad onda quadra, ad esempio a 1M3⁄4 dì frequenza mediante un oscillatore controllato in tensione VCO. Ciò permette, dato l'elevato contenuto in armoniche di questa particolare forma d'onda, di poter massimizzare la variazione del segnale di uscita Vu dal filtro quando la pentola viene appoggiata sulla lastra. Va notato che un oscillatore ad onda quadra è facilmente realizzabile con semplici pochi componenti come risulta dalla fig. 4 e dalla descrizione analitica che sarà fatta in seguito.

La funzione del rettificatore di picco (DS1 e DS2) adottato sia all'uscita dal filtro L/R che nel ramo di confronto che va all'ingresso non invertente dell'amplificatore LM, permette di ottenere un segnale avente un valore efficace quanto più alto possibile; fatto questo che permette una gestione molto semplice del segnale interessato .

L'utilizzo di un oscillatore controllato in tensione permette inoltre di trovare automaticamente la frequenza di taglio del filtro L/R e quindi di adattare il circuito alle variabilità introdotte da tutti i componenti del sensore (spira, adattatore d'impedenza ecc) variabile da circuito a circuito. L'adattatore d'impedenza X serve per poter utilizzare una frequenza del VCO relativamente bassa. Difatti, il ridottissimo valore dì induttanza della spira 7 richiederebbe frequenze del VCO > 1GHz.

Con tale adattatore il valore di L "visto" dal circuito è L<1 >direttamente proporzionale a N<2 >(ove N è il rapporto di spire tra il primario ed il secondario, cioè N = n2

ni

Nel caso in cui N sia 4_0 si ha N<2>=1600

1

e quindi L<1 >= 1600 L

si riduce così in modo corrispondente la frequenza di taglio che come è noto in un filtro L/R è data da ft<k '>= R

21IL<1>

Inoltre, un singolo oscillatore VCO è in grado di gestire un elevato numero di spire rilevatrici 7 (cioè di resistenze di riscaldamento) iniettando selettivamente il segnale di uno stesso oscillatore VCO nei vari filtri di uno stesso piano di cottura con multiplexing dei vari sensori 7. Ciò permette di ottenere sensibili vantaggi tecnici derivanti dal fatto che, avendo un unico oscillatore, si ovvia alle tolleranze dei componenti e si hanno vantaggi sui costi anche per la riduzione del numero dei componenti.

Inoltre l'uso di un oscillatore controllato in tensione consente di modificarne la frequenza di oscillazione sostituendo alla sorgente fissa di tensione (indicata con VI in fig. 4) una tensione variabile, ad esempio ricorrendo ad una sorgente a PWM (modulazione a larghezza d'impulsi) così da adattare la frequenza di taglio ai componenti specifici del circuito.

Nei dettagli, il circuito di fig. 4 prevede: una sorgente di alimentazione continua rappresentata da una batteria V4, l'oscillatore VCO controllato in tensione dalla sorgente VI, un primo ramo circuitale comprendente la spira 7 del filtro passabasso L/R, il rettificatore di picco DS1, 1'amplificatore reazionato LM il cui ingresso invertente è connesso a tale primo ramo circuitale, mentre il suo ingresso non invertente è connesso con un secondo ramo circuitale connesso con l'uscita dell'oscillatore VCO.

L'oscillatore VCO (in se usuale) comprende in particolare due transistori eguali Q5 e Q6 connessi tra la batteria V4 e massa attraverso resistor! RIO e RII (non necessariamente eguali). Le basi dei transistori sono unite alla sorgente VI attraverso resistor! eguali R8, R9 ed il collettore dell'uno è connesso con la base dell'altro attraverso condensatori (non necessariamente uguali) C8, CS. Il filtro L/R comprende l'induttanza LI ed il resistore RI .

I rettificatori di picco DSl e DS2 comprendono rispettivamente i diodi D1,D2 e D3,D4, ed i resistori R2, Rie ed i condensatori C2, Ci2.

Gli altri componenti (resistori R e condensatori C) non specificatamente descritti hanno funzioni di taratura, filtraggio, protezione e ad ottimizzare il livelli dei segnali nel circuito .

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo rivelatore di presenza di utensili di cottura su un piano di cottura comprendente almeno una sorgente di calore, detto dispositivo comprendendo una spira elettricamente conduttiva alimentata dal segnale generato da un oscillatore, caratterizzato dal fatto: che l'oscillatore (VCO) è un oscillatore controllato in tensione e generante segnali ad onda quadra, e che detta spira (7) atta al rilevamento dell'utensile, interviene in occasione di detto rilevamento, per modificare la frequenza di taglio di un filtro passabasso (L/R) alimentato da detto oscillatore (VCO).
2. 2. Un dispositivo come in rivendicazione 1, in cui il filtro è un filtro LR.
3. 3. Un dispositivo come in rivendicazione 1, in cui l'impedenza del filtro passabasso comprende un adattatore d'impedenza (X) e la stessa stessa spira (7).
4. 4. Un dispositivo come in rivendicazione in una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui è previsto un amplificatore operazionale (LM), in cui un ingresso è connesso con uscita del filtro passabasso (L/R) attraverso un rettificatore di picco (DS1), mentre l'altro ingresso è connesso con l'oscillatore controllato in tensione (VCO) attraverso un altro rettificatore di picco (DS2).
5. 5. Un dispositivo come in una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui l'uscita dell'amplificatore operazionale (LM) viene utilizzata per la gestione della o delle sorgenti di calore.
6. 6. Un dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la spira (7) è direttamente connessa all'oscillatore controllato in tensione (VCO).
7. 7. Un dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui l'uscita dell'amplificatore operazionale (LM) viene utilizzata da un microprocessore per gestirne la frequenza di oscillazione.
8. 8. Un dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui un unico oscillatore (VCO) viene utilizzato con tecnica elettronica di selezione per la gestione di più filtri passabasso (L/R) ciascuno associato ad una diversa sorgente di calore (4).
9. 9. Un dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui la tecnica elettronica di selezione prevede il multiplexing .