ITTO20090991A1 - INDUCTION HOB WITH MOBILE INDUCTORS - Google Patents
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Description
“Piano cottura a induzione con induttori mobili†⠀ œInduction hob with movable inductorsâ €
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad un piano cottura a induzione secondo il preambolo della rivendicazione 1. The present invention refers to an induction hob according to the preamble of claim 1.
L’invenzione si riferisce inoltre ad un metodo di controllo di un induttore in un piano cottura. The invention also refers to a method of controlling an inductor in a hob.
I piani a cottura a induzione sono dispositivi che sfruttano il fenomeno del riscaldamento per induzione per la cottura dei cibi, secondo principi di funzionamento che saranno descritti in maggiore dettaglio nella descrizione del presente brevetto. Induction hobs are devices that exploit the phenomenon of induction heating for cooking food, according to operating principles that will be described in greater detail in the description of this patent.
Questo tipo di piani cottura senza fiamma presenta un’efficienza migliore rispetto ai piani cottura elettrici (ossia, una frazione maggiore della potenza introdotta viene efficacemente convertita in calore che scalda la pentola). Inoltre i piani a cottura a induzione risultano più sicuri da utilizzare per la mancanza di superfici di per sé calde o di fiamme, riducendo il rischio di ustioni per l’utente o di incendi. This type of flameless hobs has a better efficiency than electric hobs (that is, a greater fraction of the power introduced is effectively converted into heat that heats the pot). In addition, induction hobs are safer to use due to the lack of surfaces that are per se hot or flames, reducing the risk of burns for the user or fires.
Tuttavia, dal momento che il calore viene generato solo nella pentola e che il piano cottura non si riscalda, per l’utente à ̈ difficile assicurarsi di aver posizionato la pentola in perfetta corrispondenza dell’induttore, in modo da sfruttare in maniera pienamente efficiente il riscaldamento. Nel caso di pentole di dimensioni maggiori che vadano a coprire più induttori, à ̈ ancora più difficile posizionare correttamente la pentola. However, since the heat is generated only in the pot and the hob does not heat up, it is difficult for the user to make sure that the pan has been positioned in perfect correspondence with the inductor, in order to fully exploit efficient heating. In the case of larger pots that cover more inductors, it is even more difficult to position the pot correctly.
I brevetti ES2319031 e DE19907596 descrivono piani cottura in cui gli elementi riscaldanti sono mossi mediante attuatori in varie posizioni sul piano, e controllati da un dispositivo per posizionarsi in corrispondenza della pentola da scaldare, eventualmente raggruppando più elementi riscaldanti al di sotto della medesima pentola. Patents ES2319031 and DE19907596 describe hobs in which the heating elements are moved by actuators in various positions on the hob, and controlled by a device to position themselves in correspondence with the pan to be heated, possibly grouping several heating elements under the same pan.
D’altra parte queste soluzioni presentano lo svantaggio di richiedere la presenza di attuatori, tipicamente motori elettrici, che comportano un costo aggiuntivo e, in caso di rottura, provocano problemi di disservizio per il piano cottura. On the other hand, these solutions have the disadvantage of requiring the presence of actuators, typically electric motors, which involve an additional cost and, in the event of breakage, cause problems of disservice for the hob.
Inoltre queste soluzioni presentano lo svantaggio di richiedere un sistema di controllo degli attuatori complesso per far sì che gli induttori vadano a posizionarsi al di sotto della zona coperta dalla pentola da scaldare. Furthermore, these solutions have the disadvantage of requiring a complex actuator control system to ensure that the inductors are positioned below the area covered by the pan to be heated.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di presentare un piano cottura a induzione che risolva i problemi dell’arte nota; in particolare à ̈ scopo della presente invenzione quello di presentare un piano cottura a induzione con induttori mobili che sia meno costoso da realizzare e al contempo sia più robusto e richieda meno manutenzione. The purpose of the present invention is to present an induction hob that solves the problems of the known art; in particular, the aim of the present invention is to present an induction hob with movable inductors which is less expensive to manufacture and at the same time is more robust and requires less maintenance.
Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di presentare un piano cottura in cui gli induttori mobili siano controllati in maniera semplice ed immediata senza introdurre complessi dispositivi di controllo. A further object of the present invention is to present a hob in which the mobile inductors are controlled in a simple and immediate way without introducing complex control devices.
Questi ed altri scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un piano cottura ad induzione ed un metodo di controllo di un induttore in un piano cottura, che incorporano le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione. These and other objects of the present invention are achieved by means of an induction hob and a method of controlling an inductor in a hob, which incorporate the characteristics of the attached claims, which form an integral part of the present description.
L’idea generale alla base della presente invenzione à ̈ di prevedere nel piano cottura almeno un induttore disposto sotto una superficie d’appoggio (ad esempio un piano o anche una griglia poggia pentola) ed alimentabile per generare un campo magnetico, in cui detto induttore à ̈ liberamente mobile lungo almeno una direzione sotto l’effetto della forza di attrazione magnetica che si instaura mutuamente tra la pentola da scaldare di materiale ferromagnetico e l’induttore quando esso à ̈ alimentato. The general idea behind the present invention is to provide in the hob at least one inductor arranged under a support surface (for example a hob or even a pot rest grill) and which can be powered to generate a magnetic field, in which said inductor is freely mobile along at least one direction under the effect of the magnetic attraction force that is mutually established between the ferromagnetic material pot to be heated and the inductor when it is powered.
Questa soluzione consente di superare gli svantaggi dell’arte nota; infatti, rispetto ai piani cottura noti il meccanismo per lo spostamento dell’induttore risulta semplificato e più robusto. This solution allows to overcome the disadvantages of the known art; in fact, compared to known hobs, the mechanism for moving the inductor is simplified and more robust.
Inoltre, questa soluzione consente di semplificare anche il dispositivo di controllo del movimento dell’induttore. Infatti, vantaggiosamente l’induttore si muove avvicinandosi alla pentola da scaldare per effetto del campo magnetico, e termina il suo movimento in corrispondenza di questa. Furthermore, this solution also allows to simplify the device for controlling the movement of the inductor. In fact, the inductor advantageously moves towards the pan to be heated due to the effect of the magnetic field, and ends its movement in correspondence with this.
Inoltre, preferibilmente, il piano può comprendere più induttori che si muovono per avvicinarsi a una pentola di dimensioni maggiori e contribuire al riscaldamento. Also, preferably, the hob can include multiple inductors that move to get closer to a larger pot and contribute to heating.
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione dettagliata che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui: Further objects and advantages of the present invention will become clearer from the detailed description that follows and from the attached drawings, provided purely by way of non-limiting example, in which:
- La figura 1 esemplifica il principio di funzionamento di un piano cottura ad induzione di tipo tradizionale su cui à ̈ posizionata una pentola da scaldare. - Figure 1 exemplifies the operating principle of a traditional induction hob on which a pot to be heated is positioned.
- Le figure 2a, 2b, 2c, 2d mostrano una prima forma di realizzazione del piano cottura secondo la presente invenzione, ed un’esemplificazione del suo funzionamento. - Figures 2a, 2b, 2c, 2d show a first embodiment of the hob according to the present invention, and an example of its operation.
- La figura 3 mostra un dettaglio di un induttore mobile utilizzato in un piano cottura secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. - Le figure 4a, 4b, 4c mostrano una seconda forma di realizzazione di un piano cottura secondo la presente invenzione, ed un’esemplificazione del suo funzionamento. Figure 3 shows a detail of a mobile inductor used in a hob according to an embodiment of the present invention. - Figures 4a, 4b, 4c show a second embodiment of a hob according to the present invention, and an example of its operation.
- La figura 5 mostra un diagramma di flusso di una procedura di controllo degli induttori. - Figure 5 shows a flow diagram of an inductor control procedure.
- Le figure 6a, 6b mostrano una terza forma di realizzazione di un piano cottura secondo la presente invenzione, ed un’esemplificazione del suo funzionamento. - Figures 6a, 6b show a third embodiment of a hob according to the present invention, and an example of its operation.
La figura 1 illustra il funzionamento di un piano cottura ad induzione 1 secondo l’arte nota. Il piano cottura comprende un piano di materiale vetro-ceramico 101, su cui viene posizionata la pentola 100. Al di sotto del piano 101 à ̈ posizionato un induttore 102 comprendente delle spire di filo di rame (o altro materiale elettricamente conduttore) appoggiate su un supporto; alimentando l’induttore con un generatore (non rappresentato in figura) mediante i morsetti 103 e facendo circolare una corrente oscillante 104 nelle spire, per esempio una corrente alternata, si produce un campo elettro-magnetico 105 anch’esso oscillante. Questo campo elettro-magnetico 105 ha l’effetto principale di indurre una corrente parassita all’interno della pentola 100, realizzata di un materiale che sia conduttore elettrico. Figure 1 illustrates the operation of an induction hob 1 according to the known art. The hob comprises a glass-ceramic material top 101, on which the pot 100 is positioned. An inductor 102 is positioned below the top 101, comprising coils of copper wire (or other electrically conductive material) resting on a support; by feeding the inductor with a generator (not shown in the figure) by means of the terminals 103 and by circulating an oscillating current 104 in the coils, for example an alternating current, an electromagnetic field 105 is produced, which is also oscillating. This electro-magnetic field 105 has the main effect of inducing an eddy current inside the pot 100, made of a material which is an electrical conductor.
La corrente parassita, circolante nella pentola 100, produce calore per dissipazione; questo calore à ̈ localizzato solo nella pentola 100 ed agisce senza scaldare il piano cottura 101. The eddy current, circulating in the pot 100, produces heat by dissipation; this heat is localized only in the pot 100 and acts without heating the hob 101.
Dal momento che il calore viene generato da correnti indotte, il sistema di controllo del piano cottura (non rappresentato) monitora le correnti che percorrono l’induttore 102 in particolare quando percorso da una corrente alternata; tale monitoraggio di corrente consente di rilevare automaticamente la presenza di una pentola al di sopra degli induttori e spegnerli automaticamente qualora la pentola venga rimossa dalla superficie. Inoltre in questo modo à ̈ possibile effettuare la regolazione automatica della potenza fornita a ciascun induttore, utile in particolare nel caso in cui la pentola non copra la totalità dell’induttore, per adattare la quantità di potenza fornita alle dimensioni della pentola. Since the heat is generated by induced currents, the hob control system (not shown) monitors the currents which flow through the inductor 102, in particular when crossed by an alternating current; this current monitoring makes it possible to automatically detect the presence of a pan above the inductors and turn them off automatically if the pan is removed from the surface. Furthermore, in this way it is possible to automatically adjust the power supplied to each inductor, particularly useful if the pan does not cover the entire inductor, to adapt the amount of power supplied to the size of the pan.
Qualora la pentola 100 non fosse posizionata in esatta corrispondenza dell’induttore 102, il flusso magnetico attraverso la superficie della pentola risulterebbe ridotto, e conseguentemente la corrente parassita circolante nella pentola sarebbe ridotta e provocherebbe un minore riscaldamento della stessa. If the pot 100 were not positioned exactly in correspondence with the inductor 102, the magnetic flux across the surface of the pot would be reduced, and consequently the eddy current circulating in the pot would be reduced and would cause less heating of the same.
La figura 2a rappresenta un piano cottura 2 secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione. La pentola 200 di materiale ferromagnetico viene collocata in una posizione qualsiasi al di sopra del piano 201 di materiale vetro-ceramico, al di sotto del quale si trova l’induttore 202. L’induttore 202 comprende almeno una spira di materiale elettricamente conduttore appoggiata su un supporto 204. A sua volta, il supporto 204 à ̈ collegato a dei mezzi di sostegno, per esempio una guida 205, in maniera tale da essere libero di muoversi lungo almeno una direzione. Tale guida 205 à ̈ vincolata al telaio del piano cottura 206. Figure 2a shows a hob 2 according to a first embodiment of the present invention. The pot 200 of ferromagnetic material is placed in any position above the plane 201 of glass-ceramic material, below which the inductor 202 is located. The inductor 202 comprises at least one loop of electrically conductive material supported on a support 204. In turn, the support 204 is connected to support means, for example a guide 205, in such a way as to be free to move along at least one direction. This guide 205 is connected to the hob frame 206.
Quando l’induttore 202 viene alimentato mediante i morsetti 203, si genera un campo magnetico 207, rappresentato mediante linee di campo. Le linee del campo magnetico, per semplicità , sono rappresentate in figura 2 come aperte, ossia non si chiudono su se stesse; questa scelta à ̈ per una maggior chiarezza del disegno, infatti in realtà le linee di un campo magnetico sono sempre chiuse su se stesse, poiché esso à ̈ un campo vettoriale di tipo solenoidale. When the inductor 202 is powered through the terminals 203, a magnetic field 207 is generated, represented by field lines. The magnetic field lines, for simplicity, are represented in figure 2 as open, that is, they do not close on themselves; this choice is for a greater clarity of the drawing, in fact in reality the lines of a magnetic field are always closed on themselves, since it is a vector field of solenoid type.
In figura 2b viene rappresentato il medesimo piano cottura 2 in cui si evidenzia che il campo magnetico 207’ si modifica per l’effetto dell’interazione con la pentola di materiale ferromagnetico 200. La permeabilità magnetica Î1⁄4, definita dal rapporto Î1⁄4 = B/H fra l’induzione magnetica B e il campo magnetico H, à ̈ infatti più elevata nei materiali ferromagnetici che negli altri materiali o nel vuoto. Pertanto la presenza della pentola 200 modifica il campo magnetico 207’ le cui linee di campo tendono a chiudersi attraversando il volume della pentola 200. Figure 2b shows the same hob 2 which shows that the magnetic field 207â € ™ changes due to the effect of the interaction with the ferromagnetic material pan 200. The magnetic permeability Î1⁄4, defined by the ratio Î1⁄4 = B / H between the magnetic induction B and the magnetic field H, is in fact higher in ferromagnetic materials than in other materials or in vacuum. Therefore the presence of the pot 200 modifies the magnetic field 207â € ™ whose field lines tend to close as they cross the volume of the pot 200.
In figura 2c viene rappresentato il medesimo piano cottura 2 in cui si evidenzia la forza di attrazione magnetica 208 che si instaura tra l’induttore 202 e la pentola 200. La forza di attrazione 208 causa la spostamento del supporto 204 sulla guida 205, facendolo avvicinare alla pentola 200. Figure 2c shows the same hob 2 which shows the magnetic attraction force 208 which is established between the inductor 202 and the pot 200. The attraction force 208 causes the support 204 to move on the guide 205, making it approach the pan 200.
In questa fase di avvicinamento, in cui la pentola ancora non deve essere riscaldata, à ̈ possibile alimentare i morsetti 203 con una corrente di tipo diverso da quella che sarà poi impiegata nella fase di riscaldamento. In this approach phase, in which the pan does not yet have to be heated, it is possible to supply terminals 203 with a current of a different type from that which will then be used in the heating phase.
Per esempio, nella fase di avvicinamento à ̈ possibile prevedere più sottofasi: ad esempio una di movimentazione ed una di verifica. For example, in the approach phase it is possible to foresee several sub-phases: for example one of handling and one of verification.
Nella fase di avvicinamento l’induttore viene mosso ed avvicinato alla posizione di lavoro finale, mentre nella fase di verifica si verifica se l’induttore à ̈ giunto in prossimità della pentola o se deve essere ancora mosso. In the approach phase the inductor is moved and brought closer to the final working position, while in the verification phase it is checked whether the inductor has reached the pan or if it still needs to be moved.
Nella fase di avvicinamento, la corrente che circola nell’induttore à ̈ preferibilmente una corrente continua; tuttavia, più in generale, in questa fase di avvicinamento può essere utilizzata una corrente unidirezionale, dove con questo termine si intende una corrente che scorre sempre nel medesimo verso. Infatti se i campi magnetici 207, 207’, 207’’ generati nelle varie configurazioni non variano nel tempo il proprio verso, la forza di attrazione magnetica risulta anch’essa applicata costantemente nello stesso verso ed à ̈ pertanto efficace per muovere l’induttore verso la pentola. Tale corrente unidirezionale può eventualmente essere fornita da un generatore ausiliario (non rappresentato) su cui possono essere commutati i morsetti 203. In the approach phase, the current flowing in the inductor is preferably a direct current; however, more generally, in this approach phase a unidirectional current can be used, where this term means a current that always flows in the same direction. In fact, if the magnetic fields 207, 207â € ™, 207â € ™ â € ™ generated in the various configurations do not change their direction over time, the magnetic attraction force is also applied constantly in the same direction and is therefore effective for move the inductor towards the pan. This unidirectional current can possibly be supplied by an auxiliary generator (not shown) on which terminals 203 can be switched.
Diversamente, nella fase di riscaldamento della pentola, gli induttori dovranno per forza essere alimentati da una corrente oscillante, in particolare da una corrente alternata, ossia una corrente variabile nel tempo sia in intensità che in direzione. Questa condizione à ̈ infatti necessaria per generare le correnti parassite all’interno della pentola e riscaldarla. Otherwise, in the heating phase of the pot, the inductors must necessarily be powered by an oscillating current, in particular by an alternating current, that is a current which varies over time both in intensity and in direction. This condition is in fact necessary to generate eddy currents inside the pot and to heat it.
In figura 2d viene rappresentato il medesimo piano cottura in cui il supporto 204 à ̈ stato spostato dalla forza di attrazione magnetica lungo la guida 205 in corrispondenza della pentola 200. Una volta raggiunta la posizione al di sotto della pentola, l’induttore si trova in una posizione di equilibrio rispetto alla forza magnetica e termina il proprio movimento. Una volta che l’induttore ha raggiunto questa posizione, à ̈ possibile alimentare i morsetti 203 con una corrente oscillante e generare mediante il campo magnetico 207’’’ nella pentola le correnti indotte che ne causano il riscaldamento, come descritto in precedenza. Figure 2d shows the same hob in which the support 204 has been moved by the magnetic attraction force along the guide 205 in correspondence with the pan 200. Once the position below the pan has been reached, the inductor is in a position of equilibrium with respect to the magnetic force and ends its movement. Once the inductor has reached this position, it is possible to supply terminals 203 with an oscillating current and generate, by means of the magnetic field 207â € ™ â € ™ â € ™ in the pot, the induced currents that cause its heating, such as described above.
La figura 3 mostra un dettaglio di un esempio di realizzazione del piano cottura oggetto della presente invenzione. L’induttore 202 comprende un avvolgimento di spire 304 posizionate sul supporto 204; quest’ultimo à ̈ provvisto di una coppia di elementi 301 di supporto, scorrevoli liberamente lungo le guide 205. Gli elementi 301 possono essere per esempio dei pattini o dei rulli, utilizzati per lo scopo di ridurre gli attriti e facilitare lo scorrimento sulle guide 205. L’induttore 202 à ̈ alimentato mediante i morsetti 203, collegati mediante un cablaggio di lunghezza tale da assecondarne il movimento o mediante contatti di tipo strisciante 302 ad un generatore di segnali 303 in grado di produrre il tipo di corrente desiderata, per esempio unidirezionale (ad ampiezza costante o variabile) oppure alternata. In questo modo à ̈ possibile alimentare l’induttore 202 in qualsiasi posizione in cui il supporto 204 venga a trovarsi sulle guide 205, anche durante il movimento. Figure 3 shows a detail of an example of embodiment of the hob object of the present invention. The inductor 202 comprises a winding of turns 304 positioned on the support 204; the latter is provided with a pair of support elements 301, freely sliding along the guides 205. The elements 301 can be, for example, runners or rollers, used for the purpose of reducing friction and facilitating sliding on the guides 205. The inductor 202 is powered by terminals 203, connected by means of a wiring of such length as to accommodate its movement or by means of sliding contacts 302 to a signal generator 303 capable of producing the type of current desired, for example unidirectional (with constant or variable amplitude) or alternating. In this way it is possible to feed the inductor 202 in any position in which the support 204 is on the guides 205, even during movement.
La figura 4a illustra un piano cottura 4 secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione. In questo esempio una pentola di grandi dimensioni 400 viene appoggiata sulla superficie vetroceramica 401 in una posizione decentrata rispetto agli induttori 402 e 406. L’induttore 402 montato sul supporto 404 à ̈ libero di muoversi lungo la guida 405, fissata al telaio 409, ed à ̈ provvisto di una coppia di morsetti 403 attraverso i quali può essere alimentato. Similmente l’induttore 406 montato sul supporto 407 à ̈ libero di muoversi lungo la guida 408, anch’essa supportata dal telaio 409, ed à ̈ provvisto di una coppia di morsetti 403’ attraverso i quali può essere alimentato. In figura 4a il piano cottura viene mostrato al momento dell’accensione degli induttori 402 e 406; questi ultimi quando sono alimentati producono rispettivamente i campi magnetici 411 e 410 che, come descritto in precedenza, generano forze di attrazione magnetica tra gli induttori 402 e 406 e la pentola 400 e causano lo spostamento dei supporti 404 e 407 lungo le guide 405 e 408. Figure 4a illustrates a hob 4 according to a second embodiment of the present invention. In this example a large pot 400 is placed on the glass ceramic surface 401 in an off-center position with respect to the inductors 402 and 406. The inductor 402 mounted on the support 404 is free to move along the guide 405, fixed to the frame 409, and is equipped with a pair of 403 terminals through which it can be powered. Similarly, the inductor 406 mounted on the support 407 is free to move along the guide 408, which is also supported by the frame 409, and is provided with a pair of terminals 403â € ™ through which it can be powered. In figure 4a the hob is shown at the moment of ignition of the inductors 402 and 406; the latter, when powered, produce respectively the magnetic fields 411 and 410 which, as previously described, generate magnetic attraction forces between the inductors 402 and 406 and the pot 400 and cause the displacement of the supports 404 and 407 along the guides 405 and 408 .
La figura 4b illustra il medesimo piano cottura 4 in una situazione di equilibrio in cui i supporti 404 e 407 vengono a trovarsi in corrispondenza della superficie occupata dalla pentola 400. Una volta raggiunta questa configurazione, i campi magnetici oscillanti 410’ e 411’ prodotti dai due induttori generano le correnti indotte che causano il riscaldamento della pentola, come descritto in precedenza. Figure 4b illustrates the same hob 4 in a situation of equilibrium in which the supports 404 and 407 are located in correspondence with the surface occupied by the pan 400. Once this configuration has been reached, the oscillating magnetic fields 410â € ™ and 411â € ™ produced by the two inductors generate the induced currents that cause the pan to heat, as described above.
La figura 4c illustra il medesimo piano cottura 4, in cui due pentole 400’ e 400’’ vengono appoggiate in posizioni qualsiasi sul piano vetro-ceramico 401. Secondo il meccanismo già descritto in precedenza, le forze di attrazione magnetica che si instaurano tra gli induttori 402 e 406 e ciascuna delle pentole 400’ e 400’’ causano lo spostamento dei supporti 404 e 407 lungo le guide 405 e 408, fino a che ciascuno degli induttori non si venga a trovare nella posizione esemplificata in figura, ossia al di sotto di una delle pentole da riscaldare. A questo punto à ̈ possibile alimentare i morsetti 403 e 403’ con una corrente oscillante, per riscaldare le pentole come descritto in precedenza. Figure 4c illustrates the same hob 4, in which two pots 400â € ™ and 400â € ™ â € ™ are placed in any position on the glass-ceramic top 401. According to the mechanism already described above, the magnetic attraction forces that are established between the inductors 402 and 406 and each of the pots 400â € ™ and 400â € ™ â € ™ cause the displacement of the supports 404 and 407 along the guides 405 and 408, until each of the inductors is in the position exemplified in the figure, i.e. below one of the pots to be heated. At this point it is possible to supply terminals 403 and 403â € ™ with an oscillating current, to heat the pots as previously described.
A titolo di esempio, si descrive ora con riferimento alla figura 5, una possibile procedura che il controllo del piano cottura esegue per rilevare la presenza di pentole e posizionare gli induttori in modo tale da permettere il riscaldamento delle pentole rilevate. By way of example, with reference to Figure 5, a possible procedure is now described that the control of the hob carries out to detect the presence of pots and to position the inductors in such a way as to allow the detected pots to be heated.
La procedura di cui sopra viene eseguita dall’unità di controllo per ogni induttore, tuttavia per semplicità d’esposizione, qui di seguito viene esposta per un singolo induttore. The above procedure is performed by the control unit for each inductor, however for the sake of simplicity, it is explained below for a single inductor.
Al passo 500 viene avviata la procedura di controllo degli induttori, a seguito di un comando di avvio generato secondo tecniche note da un dispositivo supervisore del funzionamento del piano cottura; il passo iniziale 501 prevede l’azzeramento di un contatore N relativo al numero di movimentazioni effettuate dall’induttore. At step 500 the inductor control procedure is started, following a start command generated according to known techniques by a device that supervises the operation of the hob; the initial step 501 provides for the resetting of a counter N relating to the number of movements carried out by the inductor.
Successivamente, al passo 502 viene applicata all’induttore alimentato (ad esempio l’induttore 402 di figura 4a e 4b) una tensione elettrica ad alta frequenza, ad esempio a 50 kHz. Subsequently, at step 502 a high frequency electrical voltage, for example at 50 kHz, is applied to the powered inductor (for example the inductor 402 of figures 4a and 4b).
Successivamente (passo 503) si misura lo sfasamento ΦHFa 50 kHz,della corrente circolante nell’induttore rispetto alla tensione applicata. Ciò può ad esempio essere fatto utilizzando dei circuiti di zero crossing e rilevando il tempo che intercorre tra i passaggi per lo zero della tensione applicata all’induttore e della corrente circolante. Subsequently (step 503) the phase shift ΦHFa 50 kHz, of the current circulating in the inductor with respect to the applied voltage, is measured. This can for example be done using zero crossing circuits and detecting the time between the zero crossings of the voltage applied to the inductor and of the circulating current.
Al passo 504 si verifica se lo sfasamento ΦHFmisurato à ̈ superiore ad una soglia prefissata Φ50K; in caso positivo allora questo vuol dire che nelle immediate vicinanze dell’induttore non à ̈ presente alcuna pentola e non à ̈ vantaggioso eseguire alcuna movimentazione dell’induttore, pertanto si termina la procedura raggiungendo lo stato 506 di Uscita_0 cui corrisponde la cessata alimentazione dell’induttore. In questo caso, il metodo di controllo della posizione dell’induttore termina in tempi molto brevi, dell’ordine di alcuni millisecondi. At step 504 it is checked whether the measured phase shift ΦHF is higher than a predetermined threshold Φ50K; in the positive case then this means that in the immediate vicinity of the inductor there is no pot and it is not advantageous to carry out any movement of the inductor, therefore the procedure is terminated by reaching the status 506 of Output_0 which corresponds to the ceased power supply of the inductor. In this case, the method of controlling the position of the inductor ends in a very short time, of the order of a few milliseconds.
Qualora invece al passo 504 si sia verificato che lo sfasamento tra corrente e tensione à ̈ inferiore alla soglia prefissata Φ50K, si procede (passo 507) ad applicare all’induttore una tensione a frequenza più bassa rispetto alla frequenza usata per la rilevazione della presenza della pentola, più idonea per una stima della posizione relativa della pentola rispetto all’induttore. If, on the other hand, in step 504 it is verified that the phase shift between current and voltage is lower than the pre-set threshold Φ50K, proceed (step 507) to apply to the inductor a voltage with a lower frequency than the frequency used for the detection the presence of the pan, more suitable for estimating the relative position of the pan with respect to the inductor.
Ad esempio, si procede ad applicare all’induttore una tensione a 30 kHz. For example, a voltage of 30 kHz is applied to the inductor.
Al passo 508 viene misurato il valore attuale di sfasamento ΦNtra tensione a 30 kHz applicata all’induttore e relativa corrente circolante, valore univocamente associato all’indice N del contatore; detto valore ΦNviene successivamente memorizzato al passo 509. In una forma di realizzazione, la fase di misura dello sfasamento (passo 508) può avere una durata prefissata compresa tra 1ms e 100ms, più preferibilmente compresa tra 1ms e 50ms, ed ancor più preferibilmente pari a 50ms. Risulta preferito e vantaggioso effettuare la misura dopo almeno un semiperiodo della tensione di rete ( 10ms a 50Hz oppure 8.3ms a 60 Hz) che alimenta il piano, dalla precedente misura di sfasamento, in modo tale da evitare effetti di transitorio che possano disturbare la misura. At step 508 the current value of phase shift ΦNtra voltage at 30 kHz applied to the inductor and relative circulating current is measured, a value univocally associated with the N index of the counter; said value ΦN is subsequently stored in step 509. In one embodiment, the phase shift measurement phase (step 508) can have a predetermined duration between 1ms and 100ms, more preferably between 1ms and 50ms, and even more preferably equal to 50ms. It is preferred and advantageous to carry out the measurement after at least a half-period of the mains voltage (10ms at 50Hz or 8.3ms at 60Hz) that powers the plane, from the previous phase shift measurement, in order to avoid transient effects that could disturb the measurement. .
Al passo 510 si verifica lo sfasamento misurato ΦNrispetto ad un valore di soglia Φ30Kmin:in caso esso sia minore, questo vuol dire che si ha un buon accoppiamento tra induttore e pentola, e si può pertanto terminare la procedura raggiungendo lo stato Uscita_1 (passo 511), a cui corrisponderà l’avvio della fase di riscaldamento. At step 510 the phase shift measured ΦN is checked with respect to a threshold value Φ30Kmin: if it is lower, this means that there is a good coupling between the inductor and the pot, and therefore it is possible to terminate the procedure by reaching the state Output_1 (step 511), which will correspond to the start of the heating phase.
Se la verifica al passo 510 dà esito negativo, ossia se il valore misurato à ̈ maggiore o uguale al valore di soglia Φ30Kmin,si verifica ulteriormente se il contatore N à ̈ pari a 0 (passo 512), ossia se ancora non sia mai stata effettuata la movimentazione degli induttori. If the check in step 510 gives a negative result, i.e. if the measured value is greater than or equal to the threshold value Φ30Kmin, it is further checked whether the counter N is equal to 0 (step 512), i.e. if it is not yet the inductors have never been moved.
Se la verifica al passo 512 dà esito positivo, si effettua la movimentazione dell’induttore (passo 513) secondo le modalità descritte in precedenza. If the check in step 512 gives a positive result, the inductor is moved (step 513) according to the procedures described above.
Nel caso in cui la verifica condotta al passo 512 dia esito negativo, ossia se à ̈ già stata precedentemente eseguita una fase di movimentazione, allora si verifica (passo 515) se la differenza ΔΦ tra lo sfasamento ΦNmisurato al passo 508 e quello ΦN-1misurato nel ciclo precedente (e memorizzato al passo 509 del ciclo N-1) à ̈ inferiore in valore assoluto ad un valore predeterminato Dfmin. Se la verifica ha esito positivo, ciò vuol dire che la distanza relativa tra induttore e pentola à ̈ rimasta sostanzialmente invariata e quindi si può ritenere di avere raggiunto una situazione di equilibrio, per cui ulteriori fasi di movimentazione non migliorerebbero il trasferimento di potenza dall’induttore alla pentola. Si verifica quindi (passo 516) se la posizione dell’induttore à ̈ tale da consentirne l’accensione, valutando lo sfasamento fNrispetto ad una soglia predeterminata f30Kmax. Qualora lo sfasamento fNsia minore significa che c’à ̈ sufficiente accoppiamento tra induttore e pentola e si termina la procedura raggiungendo lo stato Uscita_1, cui corrisponderà l’avvio della fase di riscaldamento. Altrimenti, qualora lo sfasamento fNsia maggiore si termina la procedura raggiungendo lo stato Uscita_0, cui corrisponderà la cessata alimentazione dell’induttore. In the event that the check carried out in step 512 gives a negative result, that is, if a movement phase has already been previously performed, then (step 515) it occurs (step 515) if the difference Î "Φ between the phase shift ΦNmeasured in step 508 and that ΦN-1 measured in the previous cycle (and stored in step 509 of cycle N-1) is lower in absolute value than a predetermined value Dfmin. If the verification is positive, this means that the relative distance between the inductor and the pan has remained substantially unchanged and therefore it can be assumed that a situation of equilibrium has been reached, so that further handling phases would not improve the transfer of power from the ™ inductor to the pot. It is therefore verified (step 516) whether the position of the inductor is such as to allow it to switch on, evaluating the phase shift fN with respect to a predetermined threshold f30Kmax. If the phase shift is smaller, it means that there is sufficient coupling between the inductor and the pan and the procedure is terminated by reaching the Output_1 status, which will correspond to the start of the heating phase. Otherwise, if the phase shift fN is greater, the procedure is terminated by reaching the status Output_0, which will correspond to the ceased power supply of the inductor.
Se invece al passo 515 si rileva che la variazione dello sfasamento Df à ̈ in valore assoluto maggiore o uguale del valore di soglia predeterminato Dfmin, allora si procede (passo 517) a verificare se si sia raggiunto il numero limite predeterminato di iterazioni, ovvero se il contatore N abbia raggiunto il valore NMax. Se N=NMaxallora non si procede ad ulteriori movimentazioni e si procede al passo 516 in cui, come già descritto, si verifica se la posizione dell’induttore à ̈ tale da consentirne l’accensione (passo 511, Uscita_1) oppure se la procedura termina cessando l’alimentazione all’induttore (passo 506, Uscita_0). If, on the other hand, in step 515 it is found that the variation of the phase shift Df is in absolute value greater than or equal to the predetermined threshold value Dfmin, then one proceeds (step 517) to verify whether the predetermined limit number of iterations has been reached, that is, if the counter N has reached the value NMax. If N = NMax then no further movements are carried out and one proceeds to step 516 in which, as already described, it is checked whether the position of the inductor is such as to allow it to switch on (step 511, Output_1) or if the the procedure ends by cutting off the power supply to the inductor (step 506, Output_0).
Il passo 513 di movimentazione dell’induttore, qualora accada, à ̈ seguito dal passo 514 in cui si incrementa di 1 il contatore dei cicli della procedura N, che rappresenta anche il numero delle movimentazioni effettuate. The inductor movement step 513, if this occurs, is followed by step 514 in which the cycle counter of procedure N is increased by 1, which also represents the number of movements performed.
La fase di movimentazione sopra citata (passo 513 della procedura di controllo) viene eseguita con alimentazione in corrente unidirezionale, preferibilmente continua, per causare l’avvicinamento dell’induttore alla pentola. The above-mentioned handling phase (step 513 of the control procedure) is performed with unidirectional current supply, preferably continuous, to cause the inductor to approach the pan.
In particolare, la fase di movimentazione può avere una durata prefissata compresa tra 1s e 5s, più preferibilmente compresa tra 1s e 3s, ed ancor più preferibilmente pari a 2s. In particular, the movement phase can have a predetermined duration between 1s and 5s, more preferably between 1s and 3s, and even more preferably equal to 2s.
Tuttavia, più preferibilmente, la durata della fase di movimentazione dipende dal valore dello sfasamento della corrente, che à ̈ indice della distanza tra induttore e pentola; in particolare, tanto più à ̈ alto lo sfasamento, tanto maggiore sarà la durata della fase di movimentazione. However, more preferably, the duration of the movement phase depends on the value of the phase shift of the current, which is an index of the distance between the inductor and the pan; in particular, the higher the phase shift, the greater the duration of the handling phase.
Ancor più preferibilmente detta durata può essere determinata anche in funzione della variazione dello sfasamento Df misurato, in modo da ottimizzare la durata complessiva del ciclo di posizionamento; ad esempio quando la variazione di sfasamento da un ciclo al successivo tende a ridursi, l’induttore si sta muovendo verso la posizione desiderata, ed à ̈ quindi possibile ridurre gradualmente il tempo di movimentazione dell’induttore. Even more preferably, said duration can also be determined as a function of the variation of the measured phase shift Df, so as to optimize the overall duration of the positioning cycle; for example when the phase shift variation from one cycle to the next tends to decrease, the inductor is moving towards the desired position, and it is therefore possible to gradually reduce the inductor handling time.
Analogamente anche l’intensità della corrente fatta circolare negli induttori, preferibilmente dipende dal valore dello sfasamento della corrente, ed ancor più preferibilmente anche dalla variazione dello sfasamento Df misurata tra due cicli successivi. Similarly, also the intensity of the current circulated in the inductors, preferably depends on the value of the phase shift of the current, and even more preferably also on the variation of the phase shift Df measured between two successive cycles.
Durante la fase di riscaldamento, conseguente al termine della procedura nello stato Uscita_1, il controllo del piano cottura alimenta con corrente oscillante, per esempio corrente alternata atta a creare l’effetto riscaldante come descritto in precedenza, gli induttori che si trovano al di sotto della superficie occupata dalle pentole, individuati in base ai criteri precedentemente descritti (in questo caso, sia 402 che 406). During the heating phase, following the end of the procedure in the Output_1 state, the hob control supplies the inductors located underneath with oscillating current, for example alternating current to create the heating effect as described above. of the surface occupied by the pots, identified on the basis of the previously described criteria (in this case, both 402 and 406).
In una forma di realizzazione, il riscaldamento della pentola avviene applicando una tensione la cui frequenza à ̈ preferibilmente compresa tra 18 e 22 kHz, in funzione della potenza che si vuole trasferire alla pentola. In one embodiment, the pot is heated by applying a voltage whose frequency is preferably between 18 and 22 kHz, depending on the power to be transferred to the pot.
Durante la fase di riscaldamento à ̈ comunque sempre attivo il monitoraggio della presenza o assenza di pentole al di sopra di ciascun induttore alimentato, effettuato secondo i metodi noti basati sulla misura della corrente negli induttori, descritti in precedenza: qualora il controllo del piano cottura 1 non rilevi la presenza di una pentola al di sopra di un induttore alimentato, esso provvede ad interromperne l’alimentazione. During the heating phase, the monitoring of the presence or absence of pots above each powered inductor is always active, carried out according to the known methods based on the measurement of the current in the inductors, described above: if the control of the hob 1 does not detect the presence of a pot above a powered inductor, it cuts off the power supply.
In una forma di realizzazione preferita, il piano cottura à ̈ previsto di un’interfaccia sulla quale vengono visualizzati gli induttori alimentati; attraverso questa interfaccia l’utente regola selettivamente la potenza riscaldante sui livelli desiderati. In a preferred embodiment, the hob is provided with an interface on which the powered inductors are displayed; through this interface the user selectively adjusts the heating power to the desired levels.
È possibile inoltre prevedere che ciascuno degli induttori, una volta terminato il riscaldamento, venga riportato in una posizione predeterminata, per esempio in corrispondenza del punto medio della propria escursione. Questo effetto può essere ottenuto mediante un sistema di ritorno elastico a bassa rigidezza (per esempio mediante molle con ridotta costante elastica) oppure mediante una opportuna sagomatura delle guide che sfrutti l’attrazione gravitazionale per riportare ciascun induttore nella posizione di quota minore. It is also possible to provide that each of the inductors, once the heating is finished, is returned to a predetermined position, for example at the midpoint of its excursion. This effect can be obtained by means of an elastic return system with low stiffness (for example by means of springs with a reduced elastic constant) or by means of an appropriate shaping of the guides which exploits the gravitational attraction to bring each inductor back to the lowest position.
La figura 5a illustra una terza forma di realizzazione di un piano cottura 5 secondo la presente invenzione. In questa vista dall’alto, al di sotto del piano vetro-ceramico 601 sono posizionati una pluralità di induttori, per esempio quattro induttori 602,603,604,605, ciascuno montato in maniera da potersi muovere liberamente, per esempio sulle guide 606,607,608,609, come descritto in precedenza. In particolare nell’esempio di figura 5a le guide 606 e 608 si trovano ad occupare le due metà della diagonale 610 del piano cottura, mentre le guide 607 e 609 occupano le due metà dell’altra diagonale 611 del piano cottura. Se per esempio una pentola 612 viene posizionata nell’angolo in basso a destra del piano cottura, secondo quanto descritto in precedenza, solo l’induttore 605 sarà mosso dalla forza magnetica e si posizionerà al di sotto della pentola 612 per riscaldarla. Figure 5a illustrates a third embodiment of a hob 5 according to the present invention. In this view from above, a plurality of inductors are positioned under the glass-ceramic surface 601, for example four inductors 602,603,604,605, each mounted in such a way as to be able to move freely, for example on the guides 606,607,608,609, as described above. In particular, in the example of figure 5a the guides 606 and 608 occupy the two halves of the diagonal 610 of the hob, while the guides 607 and 609 occupy the two halves of the other diagonal 611 of the hob. For example, if a 612 pan is positioned in the lower right corner of the hob, as described above, only the inductor 605 will be moved by the magnetic force and will position itself below the 612 pan to heat it.
La figura 5b illustra il piano cottura 5, su cui viene posizionata la pentola 612’ di dimensioni maggiori rispetto alla pentola 612 di figura 5a, in una posizione qualsiasi nei pressi del centro del piano cottura 501. In questo caso, secondo quanto descritto in precedenza, gli induttori 602,603,604,605 saranno mossi dalla forza magnetica e si posizioneranno al di sotto della pentola 612’ per riscaldarla. Si deve osservare che l’induttore 603 può per esempio arrivare alla fine della sua corsa sulla guida 507 trovandosi in minima parte al di sotto della superficie occupata dalla pentola 612’; in questa condizione, il controllo del piano cottura riconoscerebbe l’induttore 603 come non impegnato, e pertanto non lo alimenterebbe nella fase di riscaldamento. Figure 5b illustrates the hob 5, on which the larger pot 612â € ™ is positioned with respect to the pot 612 of figure 5a, in any position near the center of the hob 501. In this case, as described in previously, the inductors 602,603,604,605 will be moved by the magnetic force and will position themselves under the pot 612â € ™ to heat it. It should be noted that the inductor 603 can for example reach the end of its stroke on the guide 507 being minimally below the surface occupied by the pot 612â € ™; in this condition, the hob control would recognize inductor 603 as not engaged, and therefore would not power it in the heating phase.
E’ chiaro che molte varianti sono possibili all’uomo esperto del settore senza per questo fuoriuscire dall’ambito di protezione quale risulta dalle rivendicazioni allegate. It is clear that many variants are possible for the man skilled in the sector without thereby departing from the scope of protection as shown in the attached claims.
Per esempio, Ã ̈ possibile combinare nel medesimo piano cottura induttori di tipo mobile secondo la presente invenzione con altri induttori posizionati in modo fisso. For example, it is possible to combine in the same hob inductors of the movable type according to the present invention with other inductors positioned in a fixed manner.
È inoltre possibile prevedere svariate combinazioni di induttori di tipo mobile, anche di dimensioni diverse e scorrevoli su guide di lunghezze diverse, a creare configurazioni anche complesse. It is also possible to provide various combinations of mobile type inductors, even of different sizes and sliding on guides of different lengths, to create even complex configurations.
Ancora, la superficie d’appoggio del piano su cui à ̈ possibile appoggiare una pentola, può essere un piano d’appoggio pieno o presentante delle aperture, al limite essa può essere una griglia poggia pentole. Furthermore, the support surface of the top on which it is possible to place a pot, can be a full support surface or with openings, at the limit it can be a pot rest grill.
Infine à ̈ possibile combinare più elementi di induzione su di un medesimo supporto montato scorrevolmente su guide. Finally, it is possible to combine several induction elements on the same support mounted slidingly on guides.
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Also Published As
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