ITTO991164A1 - Termostato, in particolare per elettrodomestici. - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce ad un termostato, in particolare per elettrodomestici, specialmente adatto per essere utilizzato in frigoriferi e congelatori.

Come è noto, sono attualmente disponibili diversi tipi di termostati per elettrodomestici.

Un primo genere è rappresentato dai termostati meccanici, i quali prevedono l'impiego di un elemento meccanico ad espansione, sensibile alla temperatura, collegato con un interruttore per comandare alternativamente l'accensione e lo spegnimento di un dispositivo attuatore. Ad esempio, nei frigoriferi e nei congelatori, cui si farà nel seguito riferimento senza per questo perdere in generalità, tale dispositivo è costituito da un compressore accoppiato al circuito di raffreddamento. L'elemento meccanico espansivo, per esempio del tipo a polmone, è collegato con un dispositivo meccanico .che permette di tarare il termostato ad una temperatura prefissata. Quando la temperatura rilevata è diversa da quella prefissata il termostato attua l'interruttore fra le posizioni di accensione e di spegnimento del compressore.

I termostati meccanici presentano però l'inconveniente di essere poco affidabili, dato che sono facilmente soggetti a rotture, e sono inoltre poco precisi. Sono quindi stati -oggi sostituiti da termostati elettronici o elettromeccanici, di tipo sia digitale che analogico.

Questi ultimi comprendono un circuito di regolazione e utilizzano un sensore (per esempio una sonda a termocoppia), che fornisce un segnale, ad esempio una tensione, indicativo del valore della temperatura da regolare. Tuttavia,- i termostati analogici noti

sono pire poco precisi, rei la parte di interfaccia utente e richiedoo dì

e I detrazione dei segnal i relativamente empiessi .

Per questo motivo sono preferiti, specie dagli utenti, i termostati di tipo digitale, che effettuano un campionamento del segnale fornito dalla sonda e, successivamente, eseguono il confronto con un valore di riferimento per mezzo di un microprocessore. Inoltre, una memoria non volatile (ad esempio una EEPROM) può contenere i valori di riferimento corrispondenti a ciascun valore di temperatura obiettivo selezionabile.

Di conseguenza, rispetto ai termostati analogici, i termostati digitali permettono vantaggiosamente di selezionare con elevata precisione i valori di riferimento per la temperatura obiettivo che si desidera ottenere e, quindi, consentono di effettuare una migliore regolazione. Inoltre, è possibile rendere disponibile all'utente un'informazione relativa alla temperatura obiettivo correntemente impostata, ad esempio visualizzando il valore della stessa su un display.

Tuttavia, la necessità di includere componenti complessi, come il microprocessore e la memoria non volatile rappresenta un inconveniente, dato che rende molto costosi i termostati di tipo digitale.

Scopo della presente invenzione è realizzare un termostato che sia privo degli inconvenienti descritti e, in particolare, sia -semplice ed economico da realizzare, permettendo al contempo una regolazione della temperatura abbastanza precisa e affidabile.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fornire un termostato del tipo suddetto che permetta, secondo una preferita forma di attuazione, di visualizzare per l'utente la temperatura obiettivo impostata o, comunque, un ideogramma ad essa proporzionale, di modo che, per l'utente finale, il termostato appaia "equivalente" sul piano delle prestazioni, ad un termostato digitale.

Secondo la presente invenzione viene dunque realizzato un termostato, in particolare per elettrodomestici, destinato ad azionare in dispositivo attuatore, in particolare un compressore per un circuito refrigerante di un frigorifero o congelatore, caratterizzato dal fatto di comprendere, in combinazione: un commutatore meccanico atto ad assumere selettivamente una pluralità di configurazioni differenti, ed un circuito analogico di regolazione, includente un contatto di ingresso, ricevente una tensione di ingresso da un sensore di temperatura, ed un partitore di riferimento con rapporto di partizione variabile; detto partitore di riferimento comprendendo un resistore di riferimento e mezzi resistivi atti ad assumere selettivamente una pluralità di prefissati valori di resistenza elettrica , differenti uno dall'altro; detto commutatore meccanico collegando detti mezzi resistivi a detto resistore di riferimento in modo tale che, in corrispondenza di ciascuna configurazione di detta pluralità di configurazioni differenti del detto commutatore, detti mezzi resistivi assumono selettivamente, all'interno di detto partitore di riferimento, un prefissato valore di resistenza elettrica .

In una preferita forma di realizzazione, il circuito analogico di regolazione comprende un amplificatore operazionale e un selettore. L'amplificatore operazionale presenta un terminale non invertente collegato a un nodo di riferimento del partitore di riferimento e un terminale invertente collegato al citato contatto di ingresso. Inoltre, il selettore presenta un terminale di ingresso collegato a una linea di alimentazione di rete, un primo terminale di uscita collegato con un terminale flottante e un secondo terminale di uscita collegato con un dispositivo attuatore.

<■ >In questo modo, pertanto, il termostato è realizzato in modo estremamente semplice e poco costoso e, nel contempo, permette di selezionare con precisione un valore di temperatura obiettivo che si desidera ottenere, effettuando inoltre una accurata regolazione della temperatura.

Secondo una preferita variante, il termostato comprende anche un dispositivo per la visualizzazione della temperatura impostata, comprendente ad esempio una batteria di LED.

In questo modo è possibile ottenere l'ulteriore vantaggio di permettere all'utente di conoscere la temperatura attualmente impostata, come accade per i più costosi termostati digitali.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che viene di seguito fornita di una sua preferita forma di realizzazione, a puro .titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 è una vista in pianta dall'alto di un termostato secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista in elevazione laterale, sezionata secondo un piano di traccia II-II, del termostato di figura 1;

- la figura 3 mostra un dettaglio in scala ingrandita del termostato di figura 1; e

- la figura 4 illustra uno schema elettrico semplificato relativo al termostato di figura 1.

Come mostrato nelle figure 1 e 2, è indicato con il numero di riferimento 1 un termostato di tipo analogico, ad esempio utilizzato per la regolazione della temperatura operativa di un frigorifero o di un congelatore. Nel seguito della trattazione, si farà riferimento a questo caso, senza per questo perdere in generalità.

Il termostato 1 comprende un involucro o supporto 2, realizzato in un materiale elettricamente isolante, per esempio in una materia plastica sintetica, e conformato a tazza, un commutatore meccanico girevole 3 e un circuito di regolazione 4,.il quale è realizzato su una base 5, costituita da un circuito stampato, montata a scatto al supporto 2.

Il commutatore 3 comprende un alberino 6, collegato a una manopola di regolazione, per comodità non mostrata e alloggiato in una sede 7 del supporto 2 ed in una corrispondente sede 7a della base 5. Inoltre, l'alberino 6 presenta una flangia 8, per mezzo della quale è trattenuto serrato a pacco fra la base 5 e l'involucro 2 stesso.

La flangia 8 è accoppiata, in modo di per sé noto, con una superficie interna 9 del supporto 2, per mantenere l'alberino 6 posizionato in modo preciso rispetto alla base 5, ed è provvista di un dispositivo noto atto ad arrestare selettivamente in modo rilasciabile l'alberino 5 in una pluralità di posizioni angolari prefissate, corrispondenti ad altrettante rispettive configurazione (posizioni) di utilizzo diverse del commutatore 3. Ad esempio, sulla flangia 8 può essere realizzato a sbalzo un risalto radiale (non.

mostrato) cooperante selettivamente con una fra una pluralità di scanalature (non mostrate) portate dalla superficie interna 9, ciascuna corrispondente a una rispettiva configurazione (posizione) di utilizzo del commutatore 3.

Il commutatore 3 comprende inoltre una prima e una seconda lamella metallica 10, 11, fra loro elettricamente isolate, montate <■ >sull'alberino 6 angolarmente solidali con lo stesso e disposte in prossimità della base 5. La prima lamella metallica 10 presenta una prima e una seconda bugnatura 14, 15, poste a diverse distanze da un asse di rotazione A dell 'alberino 6. Una terza e una quarta bugnatura 16, 17 della seconda lamella 11 sono poste a una distanza maggiore dall'asse di rotazione A rispetto alla prima e alla<' >seconda bugnatura 14, 15.

Secondo quanto illustrato in figura 3, il commutatore 3 comprende inoltre un contatto anulare interno 20 e una pluralità di contatti selezionabili di regolazione 21, tutti realizzati sulla base 5 e collegati, nel modo che si vedrà, con il circuito di regolazione 4, per comandarne il funzionamento.

I contatti selezionabili di regolazione 21, in numero pari al prefissato numero di posizioni di utilizzo del commutatore 3 (ad esempio otto), presentano forma di settore di corona circolare e sono disposti concentricamente rispetto al contatto anulare interno 20, all’esterno dello stesso. Inoltre, il contatto anulare interno 20 e i contatti selezionabili di regolazione 21 sono coassiali con l'asse di rotazione A dell'alberino 6.

La prima bugnatura 14 coopera eletricamente a contatto strisciante con il contatto anulare interno 20, mentre la seconda bugnatura 15 è posizionabile, ruotando l'alberimo 6, selettivamente in contatto strisciante con uno dei contatti selezionabili di regolazione 21. In questo modo, la lamella metallica 10 forma un primo ponticello IOa del commutatore 3 e collega selettivamente, a seconda della posizione di utilizzo impostata dall'utente, uno dei contatti selezionabili di regolazione 21 con il contatto anulare interno 20.

In figura 3 sono mostrati con linea a tratteggio, in quanto fanno parte di una preferita forma di attuazione dell'invenzione, ma possono mancare, ulteriori contatti selezionabili di visualizzazione 25 e un contatto anulare esterno 26 che, in modo analogo a quanto descritto in riferimento al contatto anulare interno 20 e ai contatti selezionabili di regolazione 21, sono collegati per mezzo della terza e quarta bugnatura 16, 17 della seconda lamella metallica 11, formante un secondo ponticello Ila del commutatore 3.

La figura 4 illustra uno schema elettrico del circuito di regolazione 4, che comprende un partitore di ingresso 30, un partitore di riferimento 31, avente un rapporto di partizione variabile, un primo amplificatore operazionale 32 e un selettore 33.

Il partitore di ingresso 30 è disposto fra un contatto di ingresso 34 del circuito di regolazione 4 di tipo noto e rappresentato da un generatore di tensione, e una linea di alimentazione costante 35, fornente una tensione di alimentazione VDD, ad esempio pari a 24 V. Il contatto di ingresso 34 è collegato a un sensore di temperatura 39, qui rappresentato mediante un generatore di tensione, che fornisce una tensione di ingresso Vs rappresentativa di un valore corrente della temperatura da regolare.

Un nodo intermedio 36 del partitore di ingresso è collegato a un terminale non invertente di un secondo amplificatore operazionale 37, in configurazione di inseguitore di tensione, avente terminale invertente e terminale di uscita direttamente collegati fra di loro; inoltre, il terminale di uscita del secondo amplificatore operazionale 37 è collegato a un terminale invertente del primo amplificatore operazionale 32.

Il primo amplificatore operazionale 32 presenta terminale non invertente collegato a un nodo di riferimento 40 del partitore di riferimento 31 e terminale di uscita collegato, attraverso un terzo amplificatore operazionale 41, anch'esso in configurazione di inseguitore di tensione, a un terminale di comando 42 del selettore 33. Inoltre, un resistore di retroazione 43 è disposto fra il nodo di riferimento 40 e il terminale di uscita del primo amplificatore operazionale 32.

Il partitore di riferimento 31 comprende un resistore di riferimento 45, collegato fra il nodo di riferimento 40 e massa, e un elemento resistivo a resistenza variabile 47, formato da una batteria di resistori selezionabili 46, ciascuno inserito fra due contatti selezionabili di regolazione 21 fra loro adiacenti. Inoltre, uno dei resistori selezionabili 46 presenta un terminale collegato alla linea di alimentazione continua 35. Il contatto anulare interno 20, selettivamente collegato a uno dei contatti selezionabili di regolazione 21 per mezzo del primo ponticello IOa del commutatore 3, è collegato al nodo di riferimento 40.

Il selettore 33, preferibilmente un relè a due posizioni con isteresi, è comandato dalia tensione di comando Vc e presenta un terminale di ingresso collegato a una linea di alimentazione di rete 48, fornente una tensione di rete VAC. Inoltre, il selettore 33 ha due terminali di uscita collegati con un contatto flottante 49 e, rispettivamente, con un contatto di comando 50, a sua volta collegato con un dispositivo attuatore, ad esempio un compressore 55 di un circuito di raffreddamento dell' elettrodomestico, noto e non illustrato. Il selettore 33 collega la linea di alimentazione di rete 48 con il terminale flottante 49, quando si trova in uno stato eccitato, e con il contatto di comando 50, quando si trova in uno-stato non eccitato.

Secondo la preferita forma di attuazione, il circùito di regolazione 4 comprende inoltre un dispositivo di visualizzazione 51, comprendente una batteria di LED 52, ciascuno dei quali è collegato fra un rispettivo contatto selezionabile di visualizzazione 25 e massa. I contatti 25 sono collegati con il contatto anulare esterno 36 per mezzo del secondo ponticello del commutatore 3, azionato solidalmente con il primo ponticello. I LED 52, ciascuno dei quali corrisponde a un valore di temperatura obiettivo selezionabile, sono visibili all'esterno attraverso una maschera 56 (mostrata in figura 4 con linea a tratteggio) che preferibilmente porta impressi tali valori di temperatura obiettivo.

Un resistore di visualizzazione 53 è collegato fra il contatto anulare esterno 26 e la linea di alimentazione costante 35.

Il funzionamento del termostato 1 è il seguente. Ruotando il commutatore 3, il contatto anulare interno 20 viene collegato a uno dei contatti selezionabili di regolazione 21 mediante il primo ponticello 10a e, pertanto, tutti i resistori selezionabili 46 disposti fra tale contatto selezionabile e la linea di alimentazione costante 35 vengono collegati al nodo di riferimento 40.

In questo modo viene impostato un valore del rappòrto di partizione del partitore di riferimento 31 e, di conseguenza, anche un valore di una tensione di riferimento VR presente sul nodo di riferimento 40 e rappresentativa di una valore di temperatura obiettivo che si desidera ottenere. Inoltre, un corrispondente LED 52, viene alimentato, permettendo all'utente di leggere il valore di temperatura obiettivo impostato.

Il primo amplificatore operazionale 32 fornisce in uscita una tensione di comando Vc in funzione della differenza fra la tensione di riferimento VR e una tensione intermedia Vs' , presente al nodo intermedio 37 e proporzionale alla tensione di ingresso Vs. Tale tensione intermedia Vs' viene alimentata al terminale invertente del primo amplificatore operazionale 32 stesso.

Attraverso il terzo amplificatore operazionale 41, la tensione di comando Vc viene fornita al terminale di comando 42 del selettore 33, ponendo quest'ultimo alternativamente nello stato eccitato o nello stato non eccitato .

In particolare, quando la temperatura da regolare si trova al di sopra della temperatura obiettivo impostata, la tensione intermedia VS' è minore della tensione di riferimento VR e la tensione di comando VC generata dal primo amplificatore operazionale 32 è tale da porre il selettore 33 nello stato non eccitato. Di conseguenza, il selettore 33 collega la linea di alimentazione di rete al contatto di comando 50, in modo da azionare il compressore 55 del circuito di raffreddamento e determinare un abbassamento della temperatura da regolare. Pertanto, anche la tensione di ingresso VS, la tensione intermedia VS' e la tensione di comando VC diminuiscono, fino a quando la tensione di comando VC stessa scende sotto una prima prefissata soglia (corrispondente a un valore di temperatura leggermente inferiore al valore di temperatura obiettivo impostato) e il selettore 33 viene posto nello stato eccitato.

La linea di alimentazione di rete 48 viene allora collegata al contatto flottante 49 e il compressore 55 viene disattivato, in modo che la temperatura da regolare inizia a crescere, facendo aumentare le tensioni di ingresso VS, di intermedia VS' e di comando VC.

Quando la tensione di comando VC supera una seconda prefissata soglia (corrispondente a un valore di temperatura leggermente superiore al valore di temperatura obiettivo impostato), il selettore 33 viene posto nello stato non eccitato e quindi il compressore 55 viene nuovamente azionato.

In questo modo, è possibile regolare la temperatura in modo preciso, facendola oscillare attorno al valore di temperatura obiettivo impostato.

Risulta infine evidente che al termostato descritto possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall'ambito della presente invenzione.

In particolare, il commutatore 3 a funzionamento discreto può essere sostituito con un dispositivo che permetta di variare con continuità il valore, della tensione di riferimento VR e quindi della temperatura obiettivo impostata (ad esempio un potenziometro). In questo caso, al posto dei contatti selezionabili di regolazione 21 e della batteria di resistori selezionabili 46 è possibile realizzare una pista di materiale avente un determinato valore di resistività, disposta attorno al contatto anulare interno 20 e collegata ad esso mediante il primo ponticello.

Inoltre, la batteria di LED 52 che permette di mostrare all'utente la temperatura obiettivo impostata può essere sostituita con un diverso dispositivo di visualizzazione di tipo noto.

Claims (9)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Termostato, in particolare per elettrodomestici, destinato ad azionare un dispositivo attuatore (55), in particolare un compressore per un circuito refrigerante di un frigorifero o congelatore, caratterizzato dal fatto di comprendere, in combinazione: un commutatore meccanico (3) atto ad assumere selettivamente una pluralità di configurazioni differenti, ed un circuito analogico di regolazione (4), includente un contatto di ingresso (34), ricevente una tensione di ingresso (VS) da un sensore di temperatura (39), ed un partitore di riferimento (31) con rapporto di partizione variabile; detto partitore di riferimento comprendendo un resistore di riferimento (45) e mezzi resistivi (47) atti ad assumere selettivamente una pluralità di prefissati valori di resistenza elettrica , differenti uno dall'altro; detto commutatore meccanico (3) collegando detti mezzi resistivi (47) a detto resistore di riferimento (45) in modo tale che, in corrispondenza di ciascuna configurazione di detta pluralità di configurazioni differenti del detto commutatore (3), detti mezzi resistivi (47) assumono selettivamente, all'interno dì detto partitore di riferimento (31), un prefissato valore dì resistenza elettrica.
2. 2. Termostato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto commutatore meccanico (3) comprende un alberino rotante (6); un contatto anulare interno (20); una pluralità di contatti selezionabili di regolazione (21); ed una prima lamella metallica (10) montata su detto alberino (6) angolarmente solidale con il medesimo per strisciare permanentemente in contatto elettrico con detto contatto anulare interno (20) e, selettivamente, su ciascuno di detti contatti selezionabili di regolazione (21).
3. 3. Termostato secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto commutatore (3) comprende inoltre una pluralità di contatti selezionabili di visualizzazione (25), un contatto anulare esterno (26) ed una seconda lamella metallica (11) montata angolarmente solidale su detto alberino, elettricamente isolata da detta prima lamella metallica (10), per strisciare permanentemente in contatto elettrico con detto contatto anulare esterno (26) e, selettivamente, su ciascuno di detti contatti selezionabili di visualizzazione (25).
4. 4. Termostato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di visualizzazione (51), per la visualizzazione di una temperatura obiettivo impostata.
5. 5. Termostato secondo ■ le rivendicazioni 4, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di visualizzazione (51) comprende una batteria di LED (52), ciascuno collegato a un rispettivo di detti contatti selezionabili di visualizzazione (25) di detto commutatore meccanico (3).
6. 6. Termostato secondo una· qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto circuito analogico di regolazione (4) comprende un amplificatore operazionale (32) e un selettore (33); detto amplificatore operazionale (32) presentando un terminale non invertente collegato a un nodo di riferimento (40) di detto partitore di riferimento (31) e un terminale invertente collegato a detto contatto di ingrèsso (34) .
7. 7. Termostato secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto selettore (33) presenta un terminale di ingresso collegato a una linea di alimentazione di rete (48), un primo terminale di uscita collegato con un terminale flottante (49) e un secondo terminale di uscita collegabile con detto dispositivo attuatore (55).
8. 8. Termostato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, caratterizzato dal fatto che detto circuito analogico di regolazione (4) e detti contatti (20,21; 25,26) di detto commutatore meccanico sono portati da una base (5) costituita da un circuito stampato; detto alberino essendo portato da un supporto isolante conformato a tazza (2), il quale è accoppiato meccanicamente a pacco con detta base (5).
9. 9. Termostato, sostanzialmente come descritto ed