ITTO940472A1

ITTO940472A1 - Metodo per il controllo di un apparato frigorifero, ed apparato implementante tale metodo.

Info

Publication number: ITTO940472A1
Application number: IT94TO000472A
Authority: IT
Inventors: Valerio Aisa
Original assignee: Merloni Elettrodomestici Spa
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 1995-12-08
Also published as: IT1266851B1; ES2182856T3; EP0686818A3; EP0686818B1; DE69528112T2; DE69528112D1; ITTO940472A0; EP0686818A2

Abstract

Viene descritto un metodo per il controllo di un apparato frigorifero, comprendente almeno un primo scomparto (1), un circuito frigorifero comprendente un dispositivo agente (compressore) attivabile e disattivabile (6), un dispositivo di regolazione manuale (11) per regolare la temperatura di funzionamento all'interno dell'apparato, un elemento sensore della temperatura (3) in detto primo scomparto (1), utilizzato per mantenere la stessa al valore scelto a mezzo di detto dispositivo di regolazione manuale (11), ed un dispositivo elettronico digitale di controllo (8) che gestisce il funzionamento dell'apparato, detto dispositivo di controllo (8) essendo associato ad una memoria permanente (ROM), nella quale sono contenute opportune informazioni, indicanti, per ogni posizione del dispositivo manuale di regolazione (11) e per ogni valore di temperatura esterna compreso in un campo prefissato di valori, il valore ottimale della durata di attivazione di detto primo dispositivo agente (6); la caratteristica principale del metodo descritto consiste nel fatto che il valore della temperatura dell'ambiente esterno viene determinato in maniera indiretta da detto dispositivo di controllo (8) attraverso l'esame delle dispersioni termiche del frigorifero, cioè attraverso l'analisi della rapidità di variazione della temperatura all'interno di detto primo scomparto (1), quando il dispositivo agente è disattivato.

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

"METODO PER IL CONTROLLO DI UN APPARATO FRIGORIFERO, ED APPARATO IMPLEMENTANTE TALE METODO"

R I A S S U N T O

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per il controllo di un apparato frigorifero secondo il preambolo della rivendicazione 1 allegata.

Un apparato frigorifero del tipo di quello indicato è noto per esempio dalla domanda di brevetto europeo pubblicata n. 0513539.

Tutti i moderni frigoriferi domestici a controllo elettronico comprendono normalmente un primo scomparto destinato alla conservazione dei cibi freschi, denominato anche scomparto frigo, ed un secondo scomparto destinato alla congelazione e conservazione dei cibi surgelati, denominato anche scomparto freezer, un circuito di refrigerazione comprendente un compressore, un primo ed un secondo evaporatore, disposti rispettivamente in detto primo e detto secondo scomparto, ed un condensatore; inoltre dispongono di una sonda di temperatura situata in aria nel primo scomparto (cella dei cibi freschi o cella frigo), nel quale è pure disposto solitamente un dispositivo di regolazione manuale per impostare la temperatura ad un valore preferito, in un campo di valori accettabili per la conservazione dei cibi; detta sonda serve a disattivare il compressore quando la temperatura nella cella frigo è scesa al valore impostato manualmente (per esempio 2°).

E' anche noto il disporre una seconda sonda sull'evaporatore del primo scomparto, allo scopo di gestire le fasi di sbrinamento dello stesso, consentendo la riattivazione del compressore quando la piastra di evaporazione ha raggiunto una determinata temperatura positiva (per esempio 4°C) che garantisca il suo completo sbrinamento.

In alcuni frigoriferi di tipo noto, la sonda posta sull'evaporatore è utilizzata per ricavare, in maniera indiretta, il valore della temperatura entro il primo scomparto; tale sistema di misurazione indiretta, se da un lato non necessita di una sonda in aria interna allo scomparto frigo, è dall’altro lato influenzabile in maniera considerevole dalle condizioni di temperatura esterna: per assicurare un buon funzionamento del frigorifero è quindi necessario prevedere un apposito sensore della temperatura esterna.

Sono altresì note le difficoltà nell'ottenere un controllo soddisfacente delle temperature, sia nello scomparto frigo che nello scomparto freezer, quando il circuito frigorifero (compressore, condensatore evaporatori) è unico per entrambi gli scompartì, soprattutto in corrispondenza delle diverse condizioni ambientali che si possono verificare (d'inverno o d'estate, in paesi del nord o in paesi del sud, con il frigorifero in una casa ben riscaldata o situato su di un balcone, ecc...).

La previsione di una valutazione della temperatura esterna allo scopo di gestire correttamente le fasi operative di un circuito frigorifero, che alimenti sia la cella dei cibi freschi, che quella dei cibi congelati, diventa imperativa in quegli apparecchi che operano lo sbrinamento dell'evaporatore della cella dei cibi freschi in modo naturale, cioè senza l'ausilio di una apposita resistenza di sbrinamento. In tali apparecchi infatti, in condizioni di esercizio in cui la temperatura ambiente sia molto bassa, se non si tenesse conto di tale situazione d'esercizio, lo sbrinamento naturale dell'evaporatore avverrebbe in tempi troppo lunghi e tali da fornire un'insufficiente quantità di freddo alla cella freezer, con conseguente deterioramento dei cibi in essi contenuti. Parimenti se la temperatura esterna è troppo alta ed il sistema che regola i tempi di funzionamento del circuito frigorifero non ne tiene conto, si avrebbe il pericolo di avere il compressore sempre funzionante, con la conseguenza di pericoli di surriscaldamento dello stesso e di formazione della cosiddetta bolla di ghiaccio sull'evaporatore della cella dei cibi freschi. Da quanto testé descritto, è chiaro quanto sia importante, nei frigoriferi a sbrinamento naturale, la previsione di un elemento sensore della temperatura esterna.

La sopra citata domanda di brevetto europeo 0 513 539 descrive unn apparato frigorifero per uso domestico che si caratterizza dalla presenza di un ulteriore elemento sensore di temperatura dedicato alla misura della temperatura esterna e posizionato in modo tale da effettuare tale misura in maniera diretta, e dotato di un. sistema di controllo a microprocessore in grado di regolare i tempi di attivazione del compressore in maniera da mantenere stabili, sulla base del valore di temperatura rilevato dal suddetto sensore di temperatura esterna e tenendo conto di opportune informazioni codificate nella sua memoria permanente (ROM), le temperature dei suoi scomparti al variare delle condizioni ambientali.

Lo scopo principale della presente invenzione è quello di indicare come sia possibile, in un apparato frigorifero il cui funzionamento è influenzato dalle condizioni esterne, sfruttare il controllo elettronico per ricavare in maniera indiretta il valore della temperatura esterna, senza cioè la necessità di disporre di un apposito elemento sensore per la sua rilevazione diretta.

Scopo ulteriore della presente invenzione è quello di indicare un tale apparato che sia in grado, in modo semplice ed economico, di fornire informazioni sulle sue condizioni di-funzionalità.

Per conseguire tale scopo, la presente invenzione ha per oggetto un metodo per il controllo di un apparato frigorifero, ed un apparato frigorifero a controllo elettronico, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione dettagliata che segue e dai disegni annessi fomiti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, in cui:

- la figura 1 rappresenta schematicamente l'apparato frigorifero secondo l'invenzione;

- la figura 2 rappresenta schematicamente un possibile pannello comandi dell'apparato frigorifero della figura 1 ;

- la figura 3 rappresenta schematicamente il flusso logico generale del programma che realizza l'aggiornamento periodico della temperatura dell'ambiente esterno; - la figura 4 rappresenta schematicamente il flusso logico relativo ad un possibile algoritmo per la determinazione indiretta della temperatura dell'ambiente esterno; - la figura 5 rappresenta schematicamente il flusso logico relativo all'utilizzo della lampada frigo come strumento di segnalazione per l’utente;

- la figura 6 rappresenta schematicamente il flusso logico relativo all'utilizzo della lampada frigo come strumento di segnalazione diagnostica per il tecnico di assistenza.

Nella figura 1, che rappresenta schematicamente il frigorifero secondo l'invenzione, il numero di riferimento 1 indica un primo scomparto, o scomparto frigo; il numero di riferimento 4 indica un secondo scomparto, o scomparto freezer, il numero di riferimento 5 indica un evaporatore posto nello scomparto freezer 4. Il numero di riferimento 7 indica un dispositivo di comando del frigorifero, contenente una manopola per l'impostazione della temperatura desiderata nello scomparto frigo ed una spia luminosa che normalmente indica il corretto funzionamento dell'apparato, ma che può anche svolgere la funzione di fornire informazioni di tipo diagnostico, come descritto più avanti.

H numero di riferimento 6 indica un compressore (dispositivo agente).

Il numero di riferimento 8 indica il dispositivo di controllo vero e proprio del frigorifero, che è collocato all'interno dello scomparto frigo ed è costituito, nelle sue parti essenziali, da un circuito alimentatore, da un microcontrollore, da un primo attuatore di potenza (relè elettromeccanico, oppure relè allo stato solido o triac) per la gestione del compressore e, opzionalmente, da un secondo attuatore di potenza (triac) per la gestione di una lampada dello scomparto frigo, indicata con il numero di riferimento 9.

Il numero di riferimento 2 indica un evaporatore posto nello scomparto frigo 1; il numero di riferimento 3 indica una sonda che misura la temperatura sull'evaporatore dello scomparto frigo. Il numero di riferimento 10 indica un pulsante a leva del tipo normalmente utilizzato per attivare la lampada 9 dello scomparto frigo in condizioni di porta aperta; tale pulsante può svolgere altresì la funzione di elemento sensore dello stato di apertura o chiusura della porta dello scomparto frigo 1.

Nella figura 2, che rappresenta schematicamente un possibile pannello comandi per il frigorifero secondo l’invenzione, il numero di riferimento 11 rappresenta la citata manopola di regolazione del dispositivo di comando 7; detta manopola 11 è costituita per esempio da un potenziometro rotativo di tipo lineare; il numero di riferimento 12 rappresenta una spia luminosa di funzionamento, cioè una spia che è sempre accesa quando è presente la tensione di rete.

Nel caso qui illustrato a mo' d'esempio, il controllo della temperatura dell'aria entro 10 scomparto frigo viene effettuata in maniera indiretta, in modo in sé noto, attraverso la sonda 3 e grazie al controllo di tipo elettronico.

11 microcontrollore contenuto nel dispositivo di controllo 8 costituisce l'elemento fondamentale per il controllo del frigorifero secondo l'invenzione.

Esso dispone di informazioni, opportunamente codificate ed organizzate all'interno di una sua memoria permanente (ROM), che gli consentono di modificare, attraverso un opportuno programma di controllo contenuto nella medesima memoria permanente, i valori dei parametri di controllo del frigorifero al variare delle condizioni ambientali esterne (entro determinati limiti) in modo tale da mantenere stabili nel tempo i valori di temperatura selezionati dall'utènte mediante l'apposita manopola di comando.

Le suddette informazioni codificate nella memoria permanente del microcontrollore derivano da numerose prove sperimentali effettuate durante la fase di sviluppo del sistema di controllo; lo scopo di tali prove è quello di individuare, per ogni condizione ambientale esterna (simulata mediante l'ausilio di camere climatizzate) il valore ottimale dei paràmetri di controllo della temperatura negli scompartì interni del frigorifero, in accordo con le possibili esigenze dell'utente, esprimibili mediante l'opportuno posizionamento dell'indice della manopola di regolazione 11 all'interno di un determinato campo di posizioni.

Il metodo di codifica di dette informazioni può essere di tipo classico, cioè attraverso opportune tabelle di costanti associate alle diverse condizioni ambientali ed alle differenti esigenze dell'utente, oppure può essere basato su opportune regole di tipo "IF <a> THEN <b>" (fuzzy rules), derivanti dalla teoria della "fuzzy logie” applicata ai sistemi di controllo, dove <a> esprime la condizione (rilevata con l'ausilio di opportuni sensori) e <b> esprime l'azione conseguente. In particolare questa seconda metodologia di codifica dei dati sperimentali consente di inserire all'interno della memoria permanente del microcontrollore una notevole quantità di informazioni, denominata base di conoscenza (knowledge base), in forma estremamente compatta e tale da poter essere elaborata anche da dispositivi molto economici (microcontrollori a 4 ed 8 bit di limitata capacità elaborativa).

Per maggiori dettagli relativi alla teoria della logica fuzzy ed al suo impiego nel campo dei sistemi di controllo, si rimanda alla letteratura tecnica ormai ampiamente disponibile su tale argomento (es: H.J.Zimmermann: "Fuzzy Set Theory and its Applications", second edition, 1991, Kluwer Àcademic Publishers / B.Kosko: "Neural Networks and Fuzzy Systems", 1992, Prentice-Hall / D.Driancov, H.Hellendoom, M.Reinfrank: "An Introduction to Fuzzy Control", 1993, Springer- Verlag) .

Più in particolare, il dispositivo di controllo 8 contiene, all'interno della sua memoria permanente ROM, il valore ottimale dei tempi di attivazione del compressore 6 per ogni posizione del dispositivo manuale di regolazione, o manopola, Il e per ogni valore di temperatura esterna compreso nel campo di utilizzo dell’apparato stesso, il quale è in generale compreso tra 10°C e 40°C. Nella memoria permanente ROM sono inoltre contenute informazioni sul valore ottimale dei parametri di riferimento della regolazione, che comprendono le soglie di taratura utilizzate per la regolazione della temperatura dello scomparto frigo 1. Vantaggiosamente la memoria permanente ROM contiene inoltre delle informazioni sperimentali indicanti le corrispondenze tra la velocità di variazione della temperatura interna e la temperatura esterna.

Sulla base di dette informazioni, il microcontrollore del dispositivo di controllo 8, pertanto, è in grado di effettuare una correzione dinamica della soglia di temperatura di disattivazione del compressore 6, in modo tale che, al variare della temperatura esterna, venga sempre garantita la costanza della temperatura interna del frigorifero. La caratteristica principale dell'apparato secondo l'invenzione consiste proprio nel determinare il valore della temperatura dell'ambiente esterno in maniera indiretta, cioè senza far uso di un apposito sensore, attraverso l'esame delle dispersioni termiche del frigorifero, cioè esaminando la modalità con cui la temperatura dello scomparto frigo 1, rilevata dallo stesso sensore di temperatura 3 utilizzato per il controllo, tende a salire, durante le fasi di pausa del compressore 6, per effetto dell'influenza dell'ambiente esterno.

Detta determinazione indiretta del valore della temperatura dell'ambiente esterno è resa possibile dalla presenza, all'interno della memoria permanente ROM del microcontrollore, della specifica "base di conoscenza" (knowledge base) derivata da opportune prove sperimentali effettuate a diverse condizioni ambientali e con differenti condizioni di funzionamento del frigorifero, imposte mediante la manopola di regolazione 11.

La legge di variazione della temperatura rilevata dal sensore 3 di temperatura dipende, infatti, sia dal salto termico fra l'ambiente interno dello scomparto frigo e l'ambiente esterno, sia dalle caratteristiche di isolamento termico (tipo, geometrie e spessore dell’isolante termico) del frigorifero.

Pertanto, fissate le caratteristiche meccaniche e termodinamiche del frigorifero ed effettuate in fase di progetto le opportune prove sperimentali al variare delle condizioni di funzionamento (temperatura dell’ambiente esterno e temperatura interna selezionata dall'utente), è possibile ricavare le regole (fuzzy rules) che esprimono la dipendenza della dispersione termica dalle condizioni ambientali e che consentono al sistema di controllo di risalire con buona approssimazione al valore della temperatura dell'ambiente esterno.

Nel processo di misura indiretta della temperatura dell'ambiente esterno è ovviamente necessario considerare l'influenza negativa delle aperture della porta frigo, le quali provocano un riscaldamento anomalo delio scomparto frigo. Tale problema viene risolto secondo l'invenzione evitando di effettuare la misura nel caso di frequenti aperture della porta frigo. In altre parole viene tenuto sotto controllo il pulsante a leva 10 associato alla porta frigo, normalmente utilizzato per gestire la lampada, e viene effettuata la misura indiretta della temperatura solo dopo un certo numero di ore, ad esempio tre, dall'ultima apertura della porta, considerando valida tale misura solo se effettuata in condizioni di porta costantemente chiusa.

In tal caso il suddetto pulsante 10 viene quindi utilizzato come elemento sensore dello stato di apertura o chiusura della porta dello scomparto frigo.

Normalmente non è difficile trovare, nell'arco delle 24 ore, un periodo di non utilizzo dell'apparato, per esempio durante la notte, conforme ai requisiti necessari per effettuare una misura valida della temperatura esterna. Comunque, anche se il frigorifero venisse costantemente utilizzato, notte e giorno, il conseguente ritardo nell'aggiomamento del valore della temperatura esterna non provocherebbe alcun problema, essendo le variazioni di tale temperatura esterna legate alle variazioni climatiche, che, come è noto, sono molto lente.

Nelle figure 3 e 4 sono esplicitate, tramite dei diagrammi di flusso, le modalità attraverso le quali viene determinato in maniera indiretta il valore della temperatura dell'ambiente esterno.

La figura 3 rappresenta il flusso logico generale di un possibile programma del citato microcontrollore che realizza l'aggiomamento periodico della temperatura dell'ambiente esterno.

In tale figura il blocco 100 indica il blocco di partenza del flusso logico ed è collegato al blocco 101; tale blocco 101 provvede all’azzeramento del conteggio del tempo e cede il controllo al successivo blocco 102. Il blòcco 102 é un blocco di test, il quale verifica se la porta dello scomparto frigo è aperta: se la porta è aperta il controllo toma al blocco 101; se invece la porta è chiusa il controllo passa al successivo blocco 103. Il blocco 103 provvede all'incremento del conteggio del tempo e passa il controllo al blocco 104; tale blocco 104 è un blocco di test che provvede a verificare se è stato raggiunto un tempo Tl, ad esempio di 3 ore, di condizione di porta chiusa: in caso negativo il controllo ritorna al blocco 102, mentre in caso positivo il controllo passa al blocco 105. Il blocco 105 provvede all'esecuzione di un algoritmo per la misura indiretta della temperatura dell'ambiente esterno (tale algoritmo è descritto in termini generali nella successiva figura 4). Il controllo passa quindi al successivo blocco 106, il quale è un blocco di test che verifica se il citato algoritmo è stato eseguito con successo: in caso negativo il controllo ritorna al blocco 101, mentre in caso positivo il controllo viene ceduto al blocco 107. Tale blocco 107 provvede all’aggiomamento dei parametri di controllo dell'apparato in base al nuovo valore di temperatura esterna.

Dalla figura 3 si evince quindi come l'esecuzione dell'algoritmo per la determinazione indiretta della temperatura esterna viene effettuato tutte le volte in cui la porta dello scomparto frigo rimane costantemente chiusa per almeno un tempo Tl, pari ad esempio a tre ore.

Nella figura 4 viene esplicitato, tramite un diagramma di flusso, un possibile algoritmo per la determinazione indiretta della temperatura esterna.

In tale figura 4 il blocco 200 indica il blocco di partenza del flusso logico, che cede il controllo al blocco 201; tale blocco 201 provvede all'azzeramento del conteggio del tempo e cede il controllo al successivo blocco 202. Il blocco 202 é un blocco di test, il quale verifica se il compressore è attivo: in caso negativo il controllo toma al blocco 201, mentre in caso affermativo il controllo passa al successivo blocco 203. Il blocco 203 è un blocco di test che provvede a verificare il momento di disattivazione del compressore: infatti, se il compressore risulta attivo il controllo ritorna al blocco 203, mentre se il compressore risulta inattivo il controllo passa al successivo blocco 204. Il blocco 204 provvede alla rilevazione della temperatura TA presente entro lo scomparto frigo nell'istante di disattivazione del compressore, e cede il controllo al blocco 205, che provvede airinciemento del conteggio del tempo. Il controllo viene quindi ceduto al blocco 206, il quale è un blocco di test che provvede a verificare se è stato raggiunto un tempo T2, pari ad esempio a 10 minuti, di condizione di disattivazione del compressore. In caso negativo il controllo passa al blocco 207, che è un blocco di test che provvede a verificare se la porta dello scomparto frigo è aperta: in caso negativo il controllo ritorna al blocco 205, mentre in caso positivo il controllo passa al blocco 208, indicativo della impossibilità di effettuare la misura indiretta della temperatura esterna, il quale passa poi il controllo al blocco 212, che è il blocco finale del programma.

Se, al blocco 206 è stato verificato il raggiungimento del tempo T2, il controllo viene ceduto al blocco 209, che provvede alla misura della temperatura TB interna allo scomparto frigo al tempo T2. Il controllo viene quindi ceduto al blocco 210, che provvede al calcolo della differenza DT tra la temperatura TA e la temperatura TB e cede il controllo al blocco 211. Tale blocco 211 provvede alla determinazione indiretta della temperatura dell’ambiente esterno, che è calcolata in funzione del valore di DT e della posizione della manopola di comando 11: in questo caso, pertanto la misura indiretta della temperatura esterna è eseguita con successo ed il controllo viene ceduto al blocco finale del programma, indicato con 212.

Dalla figura 4 si evince quindi come, per poter determinare il valore della temperatura esterna, occorre dapprima individuare l'istante il cui il compressore, nell'ambito dei cicli di termostàtazione, passa dallo stato di attivazione a quello di pausa, o disattivazione, in modo da poter misurare la rapidità del riscaldamento interno del frigorifero, cioè le sue dispersioni termiche, a partire da tale istante. La misura delle suddette dispersioni del frigorifero (che dipendono dall'ambiente esterno e dal livello di freddo selezionato dall'utente tramite l'apposita manopola) viene effettuata calcolando la variazione di temperatura (DT), rilevata dal sensore o sonda interna allo scomparto frigo posta sull'evaporatore, fra l'istante in cui il compressore va in pausa (temperatura TA) ed un certo istante T2 (temperatura TE). Il delta di temperatura DT rilevato (DT=TB-TA), riferito al livello di freddo selezionato dall'utente (POS), viene poi messo in relazione con i dati sperimentali contenuti nella memoria permanente del microcontrollore.

Nel caso di utilizzo della logica di controllo di tipo fuzzy, tali dati saranno rappresentati dalla citata base di conoscenza (knowledge base) ricavata sperimentalmente; nel caso invece in cui si utilizzi un approccio più tradizionale, essi saranno contenuti in un'apposita tabella a due dimensioni i cui valori sono indirizzati rispettivamente dal delta di temperatura DT e dalla posizione POS della manopola di regolazione. I dati contenuti in ciascuna locazione di tale tabella rappresentano i valori di temperatura dell'ambiente esterno associati alla relativa coppia di valori di DT e di POS.

Va notato che l'algoritmo rappresentato nella figura 4 consente la determinazione indiretta della temperatura dell'ambiente esterno solo se detta misura non è perturbata da una eventuale apertura della porta del frigorifero (blocchi 205-206-207 del diagramma di flusso di figura 4); infatti, nel caso in cui venga aperta tale porta, l'esecuzione dell'algoritmo verrà interrotta immediatamente e si tornerà di nuovo a ricercare le condizioni necessarie per poter effettuare un nuovo tentativo di misura.

Come detto, l'apparato frigorifero dispone nella citata memoria permanente dei tempi ottimali di attivazione e di disattivazione del compressore relativi ai diversi valori di temperatura impostabili dall'utente e alle diverse situazioni ambientali. Secondo l'invenzione il suo sistema di controllo è inoltre in grado di confrontare tali valori memorizzati permanentemente con i valori correnti dei tempi di attivazione/disattivazione del compressore (associati ad un determinato valore di temperatura interna scelto dall'utente e ad un determinato valore della temperatura esterna misurato indirettamente come sopra descritto), questi valori correnti essendo contenuti in una memoria di lettura e scrittura RAM associata al microcontrollore: in tal modo, quindi, il microcontrollore è in grado di diagnosticare eventuali situazioni di funzionamento anomalo (quale ad esempio una diminuzione di efficienza del frigorifero a causa di una perdita nel circuito refrigerante) sulla base della entità degli scostamenti, facendo sempre riferimento ad opportuni dati sperimentali, ricavati simulando situazioni di guasto, codificati nella memoria permanente del microcontrollore.

In tale ottica, altra caratteristica dell'apparato secondo l'invenzione consiste nella sua capacità di fornire informazioni, utili per l'utente e per l'assistenza tecnica, mediante la opportuna modulazione della luce emessa da una semplice spia luminosa: tali informazioni sullo stato di funzionamento ed efficienza del frigorifero vengono comunicate mediante differenti frequenze di lampeggio della citata spia, oppure mediante differenti sequenze di lampeggi (cioè differenti numeri di lampeggi consecutivi) intervallati da pause e ripetute regolarmente.

Tale spia luminosa può essere la spia di normale funzionamento 12, indicata in figura 2 a fianco della manopola di regolazione 11, oppure, meglio ancora, perchè a più basso costo, essa può coincidere con la stessa lampada 9, sempre presente associata allo scomparto frigo.

Nel caso in cui sia utilizzata, come spia luminosa per la segnalazione di informazioni, la lampada frigo 9, è necessario che questa venga gestita direttamente dal sistema di controllo tramite un opportuno attuatone di potenza, quale un relè elettromeccanico oppure un triac. In tal caso il pulsante a leva 10 della porta frigo viene utilizzato unicamente come sensore dello stato di apertura o chiusura della porta stessa.

Nel caso di segnalazioni utili da effettuare durante il normale funzionamento del frigorifero, si può utilizzare la lampada 9 frigo per avvertire l'utente, in condizioni di porta frigo aperta, che sarebbe opportuno richiudere la porta, onde evitare un eccessivo riscaldamento dello scomparto frigo, essendo trascorso un determinato tempo (ad esempio 30 secondi) dall'inizio della sua apertura. Ad esempio il sistema di controllo può gestire la lampada frigo 9 nel modo seguente:

- all'apertura della porta da parte dell’utente, rilevata attraverso l'apposito pulsante 10, viene immediatamente attivata la lampada 9, allo scopo di illuminare il relativo scomparto, e tramite il microcontrollore viene iniziato il conteggio del tempo di apertura;

- dopo un determinato tempo T1 (ad esempio T1 = 30 secondi), trascorso con la porta mantenuta aperta, il microcontrollore provvede a far lampeggiare morbidamente la lampada (ad esempio un lampeggio ogni 2 secondi), per ricordare all'utente l'opportunità di richiudere la porta stessa;

- dopo un ulteriore tempo T2 (ad esempio T2 = 5 minuti), trascorso con la porta mantenuta ancora aperta, il microcontrollore provvede a spegnere la lampada, allo scopo di limitare il riscaldamento del portalampada e dello stesso scomparto frigo, e comanda dei brevi lampeggi periodici (ad esempio ogni 5 secóndi) per continuare a ricordare all'utente la necessità di chiudere la porta.

In figura 5 è rappresentato il diagramma logico relativo all'utilizzo della lampada frigo per sollecitare l'utente a non tenere aperta troppo a lungo la porta dello scomparto frigo.

In tale figura il blocco 13 indica il blocco di partenza del flusso logico ed è collegato al blocco 14, che è un blocco di test, il quale verifica se la porta dello scomparto frigo viene aperta. Se la porta è chiusa, il controllo toma al precedente blocco 13; se invece la porta risulta aperta, il controllo passa al successivo blocco 15. II blocco 15 esegue l'attivazione della lampada, inizia il conteggio del tempo di apertura della porta e cede il controllo al successivo blocco 16, che è un blocco di test, il quale verifica se la porta frigo è stata chiusa o no. Se la porta risulta chiusa, il controllo viene ceduto al blocco 17, il quale provvede allo spegnimento della lampada e poi passa il controllo al blocco iniziale 13; se invece la porta risulta essere aperta, viene ceduto il controllo al blocco 18, che è un blocco di test, il quale verifica se è trascorso o meno un tempo T1 (ad esempio T1 = 30 secondi).

Se il tempo T1 non è ancora trascorso, il controllo toma al precedente blocco 15; se invece il tempo T1 è già trascorso, il controllo viene ceduto al successivo blocco 19. Il blocco 19 provvede ad attivare un lampeggio morbido (con periodo di circa 2 secondi) della lampada frigo e poi cede il controllo al successivo blocco 20, che è un blocco di test, il quale verifica la eventuale richiusura della porta.

Se la porta risulta chiusa, il controllo viene ceduto al blocco 17, il quale provvede allo spegnimento della lampada e poi passa il controllo al blocco iniziale 13; se invece la porta resta aperta, viene ceduto il controllo al blocco 21, che è un blocco di test, il quale verifica se è trascorso o meno un tempo T2 (ad esempio T2 = 5 minuti). Se il tempo T2 non è ancora trascorso, il controllo toma al precedente blocco 19; se invece il tempo T2 è già trascorso, il controllo viene ceduto al successivo blocco 22, il quale provvede a spegnere la lampada e ad attivare brevi lampeggi periodici della stessa, e poi cede il controllo al successivo blocco 23, che è un blocco di test, il quale verifica la eventuale richiusura della porta.

Se la porta risulta chiusa, il controllo viene ceduto al blocco 17, il quale provvede allo spegnimento della lampada e poi passa il controllo al blocco iniziale 13; se invece la porta resta aperta, il controllo toma al precedente blocco 22.

Attraverso opportuni lampeggi, la lampada frigo 9, oppure, ih alternativa, la spia di normale funzionamento 12 può altresì essere utilizzata per fini diagnostici a supporto del tecnico di assistenza; in tal caso è necessario poter attivare questa funzione di diagnosi attraverso una opportuna chiave di accesso, in modo da impedirne l'utilizzo, anche accidentale, da parte dell'utente ed evitare possibili confusioni.

L'idea che si propone, per accedere in maniera sicura alla funzione di autodiagnosi del sistema, è descritta nel diagramma logico di figura 6.

In tale figura il blocco 24 indica il blocco di partenza del flusso logico ed è collegato al blocco 25, che è un blocco di test, il quale verifica lo stato di apertura o chiusura della porta frigo.

Se la porta frigo è aperta, il controllo torna al precedente blocco 24; se invece tale porta è chiusa, il controllo viene ceduto al successivo blocco 26, che è un blocco di test, il quale verifica la eventuale rotazione della manopola di regolazione 11 dalla posizione di minimo alla posizione di massimo e viceversa, con riferimento ad una finestra temporale di M secondi (ad esempio M = 6 secondi).

Π verificarsi della suddetta rotazione della manopola di regolazione 11 entro tale finestra temporale, essendo la porta mantenuta chiusa, sta ad indicare un fatto apparentemente paradossale, poiché detta manopola di regolazione, essendo posizionata all'interno dello scomparto frigo, non è accessibile con la porta chiusa. Tale fatto, in realtà, indica al sistema di controllo che il tecnico di assistenza sta agendo con una mano sulla manopola di regolazione Il e con l'altra sul pulsante 10 della porta frigo, simulando lo stato di porta chiusa.

Questa operazione, che non può verificarsi spontaneamente in condizioni di normale funzionamento, costituisce di fatto una chiave di accesso alla funzione di autodiagnosi, la quale si esplica attraverso opportune sequenze di lampeggi della lampada frigo che il tecnico di assistenza è in grado di interpretare, essendo questi i corrispondenti di un messaggio trasmesso in forma digitale.

Se il sistema riconosce la suddetta chiave di accesso, il controllo viene ceduto al blocco 27; altrimenti si toma al blocco 23 di partenza.

Il blocco 27 è quello che esegue la funzione di autodiagnosi ed è connesso al blocco 28, che è un blocco di test, il quale verifica il passaggio dallo stato di porta chiusa in realtà simulata chiusa da parte del tecnico allo stato di porta aperta, ed ha la funzione di individuare la condizione di fine della fase di autodiagnosi.

Se infatti la porta viene riconosciuta chiusa, il controllo toma al blocco 27; se invece la porta viene riconosciuta aperta, il controllo viene ceduto al blocco 29, che è il blocco di uscita del sistema di controllo dallo stato di autodiagnosi.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche ed i vantaggi del metodo di controllo e dell'apparato frigorifero secondo la presente invenzione. Il beneficio più immediato che deriva dalla determinazione indiretta della temperatura esterna, secondo l'invenzione, consiste nel risparmio dell'apposito sensore di temperatura, il cui costo rappresenta circa il 20% del costo totale di un sistema di controllo di tipo semplificato quale è, per esempio, quello descritto nella presente invenzione.

Un ulteriore beneficio, molto importante, è inoltre costituito dalla maggiore affidabilità globale del sistema, venendo a mancare un componente (il sensore della temperatura dell'ambiente esterno) che è caratterizzato da possibili problemi di interconnessione con la scheda di controllo (control board) e da esigenze di isolamento elettrico, termico e nei confronti di agenti ambientali quali l'umidità o la corrosione. A tali benefìci si aggiungono poi quelli che derivano dalla conoscenza del valore della temperatura dell'ambiente esterno, i quali riguardano non soltanto le prestazioni del frigorifero (cioè la costanza, al variare delle condizioni ambientali, della temperatura scelta dall'utente), ma anche la sua assistìbilità (cioè: la capacità di autodiagnosi); infatti, noto il valore della temperatura esterna e disponendo di opportuni dati sperimentali codificati nella memoria permanente del microcontrollore, il sistema di controllo è in grado di riconoscere eventuali situazioni anomale di funzionamento del frigorifero e di diagnosticarne le cause. Numerose varianti possono essere apportate dall'uomo dell'arte all'apparato descritto come esempio, senza per questo uscire dall'ambito dei principi di novità insiti nell'invenzione. Ad esempio, è chiaro che il valore della temperatura entro lo scomparto frigo, anziché essere determinata in maniera indiretta tramite la sonda 3 posta sull'evaporatore, potrebbe essere rilevato in modo diretto tramite una sonda di temperatura in aria, posta entro detto scomparto frigo (ad esempio un sensore di tipo PTC o NTC, direttamente saldato sul circuito stampato interno al dispositivo di controllo 8).

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo per il controllo di un apparato frigorifero, comprendente almeno un primo scomparto (1), un circuito frigorifero comprendente un dispositivo agente (compressore) attivabile e disattivabile (6), un dispositivo di regolazione manuale (11) per regolare la temperatura di funzionamento alTinterno dell'apparato, un elemento sensore della temperatura (3) in detto primo scomparto (1), utilizzato per mantenere la stessa al valore scelto a mezzo di detto dispositivo di regolazione manuale (11), ed un dispositivo elettronico digitale di controllo (8) che gestisce il funzionamento dell'apparato, detto dispositivo di controllo (8) essendo associato ad una memoria permanente (ROM), nella quale sono contenute opportune informazioni, indicanti, per ogni posizione del dispositivo manuale di regolazione (1 1) e per ogni valore di temperatura esterna compreso in un campo prefissato di valori, il valore ottimale della durata di attivazione di dettodispositivo agente (6), caratterizzato dal fatto che il valore della temperatura dell’ambiente esterno viene determinato in maniera indiretta da detto dispositivo di controllo (8) attraverso l'esame delle dispersioni termiche del frigorifero, cioè attraverso l’analisi della rapidità di variazione della temperatura all'interno di detto primo scomparto (1), quando il dispositivo agente è disattivato.
2. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il valore della temperatura dell'ambiente esterno viene ricavato da detto dispositivo di controllo (8) sulla base della velocità di variazione della temperatura all'interno di detto primo scomparto (1), rilevata mediante Io stesso elemento sensore (3) utilizzato per il controllo della temperatura all'interno dello stesso primo scomparto (1), e cioè senza far uso di uno specifico elemento sensore posto a contatto diretto con detto ambiente esterno.
3. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il valore della temperatura dell'ambiente esterno viene ricavato tenendo conto della temperatura impostata, a mezzo di detto dispositivo di regolazione manuale (11), per detto primo scomparto (1).
4. Metodo, secondo la rivendicazione 2 e 3, caratterizzato dal fatto che per la determinazione del valore della temperatura dell'ambiente esterno viene individuato l'istante il cui detto dispositivo agente (compressore) passa da uno stato di attivazione ad uno stato di disattivazione, viene calcolata la variazione di temperatura (DT) entro il primo scomparto fra detto istante ed successivo istante prefissato (T2), e la variazione di temperatura rilevata (DT=TB-TA), riferita alla temperatura impostata a mezzo di detto dispositivo di regolazione manuale (11), viene poi messa in relazione a dati sperimentali contenuti nella memoria (ROM) del dispositivo di controllo (8).
5. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di controllo (8) provvede ad attivare detto dispositivo agente (6) in maniera tale da mantenere la temperatura di detto primo scomparto (1) stabile e in accordo con il valore impostato a mezzo di detto dispositivo di regolazione manuale (11).
6. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il controllo della temperatura all'interno di detto primo scomparto (1) è basato sulle informazioni fomite da detto elemento sensore (3) e su quelle contenute in detta memoria permanente (ROM) di detto dispositivo di controllo (8).
7. Metodo, secondo le rivendicazioni 2 e 5, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di controllo (8) provvede ad effettuare una correzione dinamica della soglia di temperatura di disattivazione del dispositivo agente sulla base di informazioni sperimentali indicanti le corrispondenze tra la velocità di variazione della temperatura interna e la temperatura esterna, contenute in detta memoria permanente (ROM), in modo tale che, al variare della temperatura esterna, venga sempre garantita la costanza della temperatura interna del frigorifero.
8. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto apparato comprende inoltre un secondo scomparto (4) e dal fatto che il controllo della temperatura all'interno di detto secondo scomparto (4) è gestito in maniera indiretta da detto dispositivo di controllo (8) attraverso il controllo della temperatura in detto primo scomparto (1).
9. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la regolazione della temperatura in detto primo scomparto (1) e quella indiretta in detto secondo scomparto (4) è effettuata sulla base delle informazioni fomite da detto elemento sensore (3) posto all'interno di detto primo scomparto (4).
10. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la misura indiretta della temperatura dell'ambiente esterno viene effettuata in assenza di interferenze dovute alla apertura della porta di detto primo scomparto (1), detta misura indiretta della temperatura esterna essendo in particolare effettuata dopo un determinato intervallo di tempo (es. almeno circa 3 ore) durante il quale non si verifica alcuna apertura della porta di detto primo scomparto (1).
11. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che le eventuali aperture della porta di detto primo scomparto (1) vengono rilevate da detto dispositivo di controllo (8) attraverso un mezzo sensore (10) dello stato di apertura della porta di detto primo scomparto (1).
12. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fato che il valore di detta misura indiretta della temperatura esterna non viene considerato valido se, durante l'operazione di detta misura, si verifica almeno una apertura della porta di detto primo scomparto (1).
13. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di controllo (8) provvede a confrontare i valori ottimali dei parametri di controllo con i valori correnti degli stessi, ricavati durante il processo di controllo e contenuti in una sua memoria di letura/scrittura (RAM), in particolare allo scopo di diagnosticare, sulla base degli scostamenti di questi ultimi rispetto ai primi, le eventuali situazioni di funzionamento anomalo dell'apparato stesso.
14. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fato che la capacità di detto dispositivo di controllo (8) di diagnosticare eventuali situazioni di funzionamento anomalo è basata su criteri ricavati attraverso prove sperimentali, codificati nella memoria permanente (ROM) del dispositivo di controllo (8) stesso, in particolare secondo le tecniche di codifica della logica fuzzy.
15. Metodo, secondo le rivendicazioni 13 e 14, caratterizzato dal fatto che le informazioni diagnostiche sono fomite all'estemo, su imputazione di uno specifico comando, attraverso opportuni lampeggi di almeno una spia luminosa, detto specifico comando consistendo in particolare nell’eseguire una precisa sequenza di operazioni, nota ai tecnici di assistenza, che non è compatibile con il funzionamento normale dell'apparato.
16. Metodo, secondo le rivendicazioni 11 e 15, caratterizzato dal fatto che detta sequenza di operazioni consiste nell'aprire la porta frigo, nell'agire manualmente su detto mezzo sensore (10) dello stato di apertura della porta in modo da simulare la richiusura della stessa e nell'agire opportunamente, mantenendo simulata la chiusura della porta, su deto dispositivo di regolazione manuale (11).
17. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di controllo (8) prevede a segnalare all'utente, dopo un determinato intervallo di tempo in cui detta porta è mantenuta aperta, la necessità di richiudere la stessa per evitare l'eccessivo riscaldamento di detto scomparto frigo (1), in particolare mediante un primo tipo di lampeggio di una lampada (9) posta in detto primo scomparto (1).
18. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fato che, trascorso un determinato intervallo di tempo dalla apertura di detta porta, detta lampada (9) viene spenta e viene emesso soltanto un secondo tipo di lampeggio, limitando al minimo il calore emesso da detta lampada (9), per continuare a segnalare all'utente la necessità di richiudere la porta.
19. Apparato elettrodomestico a controllo elettronico, il cui funzionamento è influenzato dalle condizioni ambientali esterne (temperatura), in particolare un frigorifero, comprendente almeno un primo scomparto (1) destinato a contenere ciò su cui si esplica l'azione dell'apparato (cibi), un primo evaporatore (2) situato in deto primo scomparto (1), un dispositivo agente attivabile e disattivabile (6), un dispositivo di regolazione manuale (7,11) per regolare il funzionamento dell'apparato, un elemento sensore (3) della temperatura in detto primo scomparto (1), utilizzato per mantenere la stessa al valore impostato a mezzo di detto dispositivo di regolazione manuale (11), ed un dispositivo elettronico digitale di controllo (8) che gestisce il funzionamento dell'apparato, detto dispositivo di controllo (8) essendo associato ad una memoria permanente (ROM), nella quale sono contenute opportune informazioni, indicanti, per ogni posizione del dispositivo manuale di regolazione (11) e per ogni valore delle condizioni ambientali esterne (temperatura) compreso in un campo prefissato di valori, il valore ottimale della durata di attivazione di detto primo dispositivo agente (6), caratterizzato dal fatto che in detta memoria permanente (ROM) sono contenute informazioni per abilitare detto dispositivo di controllo (8) a ricavare il valore della temperatura esterna sulla base della velocità di variazione della temperatura in detto primo scomparto (1), misurata da detto elemento sensore (3), quando il dispositivo agente è disattivato.
20. Apparato elettrodomestico frigorifero, secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che in detta memoria permanente (ROM) sono contenute informazioni sperimentali indicanti le corrispondenze tra la velocità di variazione della temperatura interna e la temperatura esterna, in particolare riferite alla temperatura impostata a mezzo di detto dispositivo di regolazione manuale (11).
21. Apparato elettrodomestico frigorifero, secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di controllo (8) contiene, all'interno di detta memoria permanente (ROM), il valore ottimale dei tempi di attivazione del dispositivo agente (6) per ogni posizione del dispositivo manuale di regolazione (11) e per ogni valore di temperatura esterna compreso nel campo di utilizzo dell'apparato stesso, che è in partieoi are compreso tra 10°C e 40°C.
22. Apparato elettrodomestico frigorifero, secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che in detta memoria permanente (ROM) sono contenute informazioni sul valore ottimale dei parametri di riferimento della regolazione di temperatura, detti parametri di riferimento comprendendo in particolare le soglie di taratura utilizzate per la regolazione della temperatura di detto scomparto frigo (1).
23. Apparato elettrodomestico frigorifero, secondo almeno una delle rivendicazioni da 19 a 22, caratterizzato dal fatto che le informazioni contenute nella memoria permanente (ROM) di detto dispositivo di controllo (8) sono codificate mediante le tecniche di codifica della logica fuzzy e/o mediante costanti organizzate sotto forma di semplici tabelle.
24. Apparato elettrodomestico frigorifero, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a detto dispositivo di controllo (8) è associata una memoria di lettura/scrittura (RAM) e dal fatto che detto dispositivo di controllo (8) provvede a confrontare i valori ottimali dei parametri di riferimento della regolazione di temperatura con i valori correnti degli stessi, ricavati durante il processo di controllo e contenuti in detta memoria di lettura/scrittura (RAM).
25. Apparato elettrodomestico frigorifero, secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un secondo scomparto (4), destinato alla congelazione dei cibi, ed un secondo evaporatore (5) situato in detto secondo scomparto (4), connesso in serie a detto primo evaporatore (2) ed alimentato dal fluido refrigerante gestito da detto primo dispositivo agente (6), il controllo della temperatura all'interno di detto secondo scomparto (4) essendo gestito in maniera indiretta attraverso il controllo della temperatura in detto primo scomparto (1).
26. Apparato elettrodomestico frigorifero, secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo elettronico di controllo (8) comprende un microcontrollore.
27. Apparato elettrodomestico frigorifero, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una spia di normale funzionamento (12) dell'apparato stesso e/o una lampada (9) presente all'interno di detto scomparto frigo (1).
28. Apparato elettrodomestico frigorifero, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato di comprendere un mezzo sensore (10) dello stato di apertura della porta di detto primo scomparto (1).
29. Apparato elettrodomestico a controllo elettronico, il cui funzionamento è influenzato dalle condizioni ambientali esterne (temperatura), in particolare un frigorifero, comprendente almeno un primo scomparto (1) ed un secondo scomparto (4) destinati a contenere ciò su cui si esplica l’azione dell’apparato (cibi), un primo evaporatore (2) situato in detto primo scomparto (1) e un secondo evaporatore (5) situato in detto secondo scomparto (4), un primo dispositivo agente attivabile e disattivabile (6), un dispositivo di regolazione manuale (7,11) per regolare il funzionamento dell'apparato, ed un dispositivo elettronico digitale di controllo (8) che gestisce il funzionamento dell’apparato, detto dispositivo di controllo (8) essendo associato ad una memoria permanente (ROM), nella quale sono contenute opportune informazioni, indicanti, per ogni posizione del dispositivo manuale di regolazione (11) e per ogni valore delle condizioni ambientali esterne (temperatura) compreso in un campo prefissato di valori, il valore ottimale della durata di attivazione di detto dispositivo agente (6), caratterizzato dal fatto che in detta memoria permanente (ROM) sono contenute informazioni per abilitare detto dispositivo di controllo (8) a ricavare il valore della temperatura esterna a partire da un unico elemento sensore (3) della temperatura posto in detto primo scomparto (1) e che viene anche utilizzato per mantenere la stessa al valore impostato a mezzo di detto dispositivo di regolazione manuale (11).
30. Metodo e/o apparato, quale risulta dalla presente descrizione e dai disegni annessi.