KR20120053498A - 유도성 전력 서플라이 시스템 - Google Patents

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데이비드 더블유 바맨
존 제이. 로드
나단 피. 스티엔
웨슬리 제이. 바크만
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액세스 비지니스 그룹 인터내셔날 엘엘씨
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Abstract

음식 준비 시스템은 요리 어플라이언스를 에너지 공급하기 위한 비-접촉형 전력 서플라이를 포함한다. 음식 준비 시스템은 음식 어플라이언스와 시스템간의 통신을 가능하게 하기 위한 통신 시스템을 포함한다. 어플라이언스는 시스템에 식별자를 송신한다. 어플라이언스가 송신기를 가지고 있지 않은 경우, 시스템은 어플라이언스에 의한 전력 소비의 특성화로부터 어플라이언스의 타입을 결정하려고 시도한다. 어플라이언스가 특성화될 수 없는 경우, 음식 준비 시스템은 수동으로 동작될 수 있다.

Description

유도성 전력 서플라이 시스템{INDUCTIVE POWER SUPPLY SYSTEM}
대부분의 주방들은 음식 준비를 위한 과도한 어플라이언스 및 디바이스를 구비하고 있다. 예를 들면, 주방은 토스터, 커피 메이커, 믹서, 블렌더, 푸드 프로세서(food processor) 및 스토브를 갖출 수 있다. 이들 대부분의 디바이스들은 전력 공급되거나 전력공급될 수 있다.
종종, 이들 디바이스들은 주방 전체에 걸쳐 다른 위치에서 이용된다. 전기 어플라이언스는 전기콘센트 근처에 배치되어야 한다. 이들 어플라이언스들이 스토브 근처에 이용된 경우라면 가장 큰 인간공학은 달성되지만, 이들 어플라이언스를 위한 코드는 일반적으로 스토브의 요리 표면으로부터 떨어져서 유지되어야 한다.
이들 어플라이언스를 위한 코드들은 또한 이들 어플라이언스의 유용성을 복잡하게 한다. 예를 들면, 믹서에 대한 코드는 요리사가 믹서를 다양한 위치에서 이용할 수 있도록 허용해야 한다. 코드가 너무 긴 경우, 코드는 주방에서 난잡함을 만들어내고, 음식 준비를 위한 가용한 주방용 조리대 공간을 감소시킨다.
스토브는 주방 인간공학에 다른 도전들을 제공한다. 일반적으로, 스토브 상부는 단지 요리에만 이용될 수 있다. 그러므로, 주방 내의 주방용 조리대 공간의 일부(segment)는 이용불가능하다.
일부 요리 표면들은 열 전도성 재료 아래에 가열 소자를 가지고 있다. 이것은 추가적인 주방용 조리대 공간을 제공하지만, 열 전도성 재료는 일부 절연을 제공하고, 그럼으로써 스토브의 전체 효율을 감소시킨다. 전도성 재료의 가열로 인해, 일부 요리사들은 그러한 스토브 상부를 이용하기 어렵다는 것을 알게 된다.
그러므로, 주방 내에서 다양한 어플라이언스에 전력을 제공하는 개선된 방법이 매우 바람직하다.
음식 준비 시스템은 전력을 요리 어플라이언스에 전달하기 위한 비-접촉형 전력 전달 시스템을 포함한다. 통신 시스템은 비-접촉형 전력 전달 시스템의 근처에 배치된 요리 어플라이언스에 관한 정보가 제어 시스템에 제공될 수 있게 한다. 컨트롤은 정보를 요리 어플라이언스에 전송한다. 비-접촉형 전력 전달 시스템은 유도성(inductive) 전력 시스템일 수 있다.
어플라이언스로부터의 정보를 이용하여, 컨트롤은 어플라이언스가 원하는 결과를 달성하기 위해 어플라이언스에 전달되는 에너지 양을 결정할 수 있다. 예를 들면, 요리 어플라이언스가 프라이 팬이었고 팬이 250℉로 가열되는 것이 바람직한 경우라면, 컨트롤은 원하는 온도까지 팬을 가열하는데 필요한 에너지뿐만 아니라 프라인 팬이 원하는 온도에 도달하는데 요구되는 시간을 계산한다. 프라이 팬이 온도 센서를 포함한 경우라면, 프라이 팬은 온도를 컨트롤에 제공하고, 그럼으로써 프라이 팬에 대한 폐루프 제어 시스템을 허용한다.
또 다른 실시예에서, 어플라이언스가 통신 시스템을 가지지 않은 경우, 어플라이언스의 타입은 어플라이언스에 대한 주파수 응답 프로파일을 통해 검출될 수 있다. 주파수 응답 프로파일은 비-접촉형 전력 전달 시스템에 의해 다른 동작 주파수에서 어플라이언스에 전달되는 에너지의 플롯(plot)이다. 주파수 응답 프로파일을 생성하기 위해, 비-접촉형 전력 전달 시스템은 다수의 다른 주파수에서 동작된다. 어플라이언스에 전달되는 에너지는 각 주파수에 대해 결정된다. 각 어플라이언스는 고유 주파수 응답 프로파일을 가지고 있으므로, 어플라이언스는 정확하게 식별될 수 있다. 일단 식별되면, 어플라이언스 동작에 관한 정보가 다수의 다른 어플라이언스를 포함하고 있는 데이터베이스로부터 액세스된다.
어플라이언스가 통신 시스템을 가지고 있는 경우, 어플라이언스 동작에 관한 정보는 어플라이언스로부터 제어 시스템에 정보를 다운로딩함으로써 컨트롤에 제공될 것이다. 다르게는, 어플라이언스는 식별자를 컨트롤에 제공하고, 그리고나서 컨트롤은 어플라이언스 동작에 관한 정보를 메모리로부터 액세스할 것이다.
음식 준비 시스템은 네트워크에 접속되어, 사용자가 제어 정보를 원격 위치로부터 음식 준비 시스템에 제공하도록 허용한다. 그리고나서, 사용자는 음식 준비 시스템과 함께 이용 중인 다양한 어플라이언스에 정확한 컨트롤을 제공할 수 있다.
음식 준비 시스템은 비-접촉형 전력 시스템에 대해 수용가능한 위치에 어플라이언스를 유지하기 위해 자석과 같은 정렬 수단을 또한 포함할 수 있다.
다양한 어플라이언스들이 음식 준비 시스템과 함께 이용될 수 있다. 예를 들면, 하나의 어플라이언스는 어플라이언스 및 제어 시스템의 동작을 프로그래밍하기 위한 사용자 인터페이스를 포함한다. 그러한 어플라이언스는 음식 컨테이너, 통신 시스템, 및 사용자 입력 디바이스를 포함한다. 사용자는 온도 및 시간과 같은 특정 요리 정보를 입력함으로써 어플라이언스의 동작을 프로그래밍하거나, 사용자는 미리 프로그래밍된 요리 스케줄을 선택할 수 있다.
일단 입력되면, 비-접촉형 전력 시스템 근처에 배치된 경우의 어플라이언스는 요리 스케줄에 관한 정보를 컨트롤에 전달한다. 그리고나서, 컨트롤은 스케줄에 따라 어플라이언스에 전력공급한다.
에너지는 비-접촉형 전력 시스템을 통해 어플라이언스에 전달되기 때문에, 요리 어플라이언스 및 제어 시스템은 단일 유닛에 완전하게 밀봉될 수 있다. 그리고나서, 전체 어플라이언스는 컨트롤 또는 전력 접속에 손상을 미칠 것으로 염려하지 않고서도 식기 세척기에 담기거나 놓여질 수 있다.
토스터와 같은 덜 복잡한 어플라이언스도 음식 준비 시스템과 함께 이용될 수 있다. 토스터는 비-접촉형 전력 시스템에 의해 유도성으로 가열되는 가열 소자를 포함한다. 송신기는 토스터에 관한 정보를 제어 시스템에 제공한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 장점 및 특징들은 이하의 도면들의 상세한 설명을 참조하여 더 용이하게 이해되고 숙지될 수 있을 것이다.
도 1은 음식 준비 시스템을 도시하고 있다.
도 2는 음식 준비 시스템의 상부도이다.
도 3은 유도성으로 전력공급되는 어플라이언스를 도시하고 있다.
도 4는 액티브 요리 디바이스를 도시하고 있다.
도 5는 액티브 요리 디바이스의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 6은 유도성으로 전력공급되는 토스터를 도시하고 있다.
도 6A는 요리 디바이스에 대한 독립적인 세컨더리 히터를 도시하고 있다.
도 7은 유도성 요리 어플라이언스에 대한 인터페이스 유닛을 도시하고 있다.
도 8은 유도성 요리 시스템을 동작하기 위한 방법을 도시하고 있다.
도 9는 유도성으로 전력공급되는 어플라이언스에 대한 주파수 프로파일을 도시하고 있다.
도 10은 유도성 요리 시스템에 대한 상태도이다.
도 11은 시스템에 대한 제어 알고리즘을 도시하고 있다.
도 1은 주방 내에서 이용하기 위한 음식 준비 시스템(8)을 도시하고 있다. 통신 인터페이스(10)는 안테나(12, 14, 16)에 부착된다. 통신 시스템(10)은 안테나(12, 14, 16)에 직접적으로 접속되도록 도시되어 있다. 통신 시스템(10)은 블루투스, 802.11b, 802.11g 또는 임의의 다른 전용 또는 개방형 무선 통신 프로토콜을 이용하는 무선 통신 시스템일 수 있다. 전력 서플라이(17)는 프라이머리 코일(18, 20, 22)에 접속된다.
양호하게는 전력 서플라이(17)는 참고로 그 주제가 전체적으로 포함되어 있는, 2004년 11월 30일에 발행된 Kuennen 등에 의한 미국특허 제6,825,620호에 기재된 것과 같은 적응형 유도성 전력 서플라이이다. 프라이머리 코일(18, 20, 22)은 요리 기구에 전력을 제공하기 위해 요리 기구(24, 26, 28)에 유도성으로 결합한다.
요리 기구(24, 26, 28)는 프라이머리 코일(18, 20, 22)과 협동하여 전력 서플라이(17)에 의해 전력공급된다. 주방용 조리대(30)는 포마이카? 또는 화강암과 같은 주방 조리대에 이용되는 일반적인 재료들 중 임의의 하나로 구성될 수 있다. 필요한 경우, 주방용 조리대(30)로부터 요리 기구(24, 26, 28)의 열적 및 전기적 분리를 제공하도록 절연층(32)이 이용될 수 있다. 사용자 인터페이스(34)는 음식 준비 시스템(8)의 동작을 제어하도록 사용자가 컨트롤러(36)로부터 정보를 입력하고 뷰잉할 수 있도록 한다.
주방용 조리대(30) 또는 절연층(32)은 각 프라이머리 코일(18, 20, 22)의 중앙 근처에 배치된 전자 또는 영구 자석을 더 포함하는 정렬 수단(43, 45, 47)을 포함할 수 있다. 어플라이언스(24, 26, 28)는 각 개별적인 세컨더리의 중앙 근처에 배치되고, 세컨더리 자석이 프라이머리 코일(18, 20, 22)의 중앙과 어플라이언스(24, 26, 28) 세컨더리 코일의 중앙을 정렬하는 기능을 하도록 위치조정되는 영구 자석을 포함한다. 다르게는, 정렬 수단(43, 44, 45)은 컬러링된 스폿, 인덴테이션, 돌출 섹션, 핀 또는 리세스와 같은 비주얼 인디케이터로 구성될 수 있다.
컨트롤러(36)는 프로세서(38) 및 메모리(39)를 포함한다. 프로세서(38)는 애리조나주 챈들러 소재의 마이크로칩 인크(Microchip, Inc.)에 의해 제조된 PIC30F3011과 같은 마이크로컨트롤러일 수 있다.
전력 측정 시스템(37)은 텍사스주 어스틴 소재의 시러스 로직(Cirrus Logic)에 의해 제조된 CS5460A와 같은 단상 양방향 전력/에너지 집적 회로일 수 있다. 전력 측정 시스템(37)은 외부 전력 소스로부터의 입력 전압 및 전류를 측정한다. 컨트롤러(36)는 전력 측정 시스템(37)을 주기적으로 폴링하여, 음식 준비 시스템(8)에 공급되고 있는 전력, 전류 및 전압을 결정한다.
컨트롤러(36)는 또한 전력 서플라이(18)의 동작을 제어할 뿐만 아니라, 음식 준비 시스템(8)으로부터 전력을 인출하는 임의의 디바이스를 모니터링한다. 컨트롤러(36)는 프라이머리 코일(18, 20, 22)에 공급된 전류를 또한 모니터링한다.
컨트롤러(36)는 또한 안전 차단을 제공한다. 프라이머리 코일(18, 20, 22) 중 임의의 하나에 공급된 전류가 임계 전류를 초과하는 경우에, 프라이머리 코일로의 전력이 감소되거나 제거된다.
통신 인터페이스(10)는 네트워크(27) 및 그리고나서 개인용 컴퓨터(29)에 접속될 수 있다. 사용자는 개인용 컴퓨터(29)를 이용하여 음식 준비 시스템(8)의 동작에 액세스한다.
높은 전자계의 가능성으로 인해, 컨트롤러(36)는 통신 인터페이스(10)의 무선 출력을 모니터링한다. 출력 주파수가 정확한 주파수 범위 내에 있지 않은 경우, 무선 통신이 불능화된다. 일정 시간 후에, 컨트롤러(36)는 다시 임의의 어플라이언스와 무선 통신 링크를 확립하려고 시도할 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 음식 준비 시스템(8)의 상부도이다. 온도 센서(40, 42, 44)는 표면 온도에 관한 정보를 컨트롤(34)에 제공한다. 키패드(46) 및 디스플레이(48)는 사용자가 요리 기구(24, 26, 28)에 관한 정보를 뷰잉할 수 있게 한다. 또한, 키패드(46)는 사용자가 음식 준비 시스템(8)에 명령을 전송할 수 있게 한다. 자석(43, 45, 47)은 어플라이언스를 코일(18, 20, 22)과 정렬을 유지하는데 도움을 준다.
도 3은 음식 준비 시스템(8)과 함께 이용하기 위한 패시브 가열 디바이스를 도시하고 있다. 음식 준비 시스템(8)과 함께 이용하기 위한 디바이스는 일반적으로 3가지 카테고리, 즉 패시브 가열 디바이스, 액티브 가열 디바이스, 및 블렌더, 믹서, 전기 캔 오프너, 및 다른 전기 어플라이언스와 같은 전자-기계 디바이스로 분류된다.
프라이 팬(50)은 패시브 가열 디바이스의 예이다. 프라인 팬(50) 근처에 놓여 있을 때, 음식 준비 시스템(8)의 프라이머리는 에너지 공급되는 경우에 프라이 팬(50)의 베이스 내에서 순환 전류를 생성하고, 따라서 프라이 팬(50)의 베이스를 가열시킨다.
컨트롤러(36)는 프라이 팬(50)의 공진 주파수 서명으로부터 프라이 팬(50)을 식별할 수 있다. 각 부하는 약간 다른 주파수 특성을 가지고 있는 것이 발견되었다. 프로세서(38)는 주파수 응답에 관한 정보를 이용하여 프라이 팬 또는 임의의 요리 기구에 관한 정보를 검색할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(38)는 사용자에게 프라이팬의 제조자 및 프라이 팬에 대한 다양한 가열 조건을 제공할 수 있다.
메모리(39)는 프라이 팬(50)의 요리 특성에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 메모리(39)는 프라이 팬(50)의 가열 커브를 포함할 수 있고, 프라이 팬(50)을 소정의 온도까지 가열하는데 프라이머리에 요구되는 전류를 식별한다. 이것은 사용자가 프라이 팬(50)에 대한 원하는 온도를 프로그래밍할 수 있게 한다. 그리고나서, 컨트롤러(36)는 프라이 팬(50)을 원하는 온도가 되도록 하는 것뿐만 아니라 프라이 팬(50)을 원하는 온도로 유지하는 가장 효율적인 방법을 결정할 것이다. 그러한 시퀀스는 프라이 팬(50)에 다른 전류 레벨 및 다른 주파수로 전력을 시간에 걸쳐 제공하는 것과 관련될 수 있다.
온도 센서는 추가 데이터를 컨트롤러(36)에 제공하여 프라이 팬(50) 내에서 요리 온도에 대한 매우 정밀한 제어를 제공할 수 있다. 사용자는 키패드(46) 및 디스플레이(48)를 통해 레시피 또는 온도/시간 시퀀스를 입력할 수 있고, 따라서 프라이 팬(50)에 공급된 에너지가 요리 사이클에 걸쳐 가변되게 한다.
프라이 팬(50)의 공진 주파수를 검출하여 프라이 팬(50)을 식별하는 것 대신에, 프라이 팬(50)은 RFID 태그(52)를 포함할 수 있다. RFID 태그(52)는 프라이 팬(50)을 식별하는 정보를 포함한다. RFID 태그(52)는 식별자를 포함할 수 있다. 프로세서(38)는 메모리(39)로부터 프라이 팬(50)에 관한 정보를 룩업할 것이다. RFID 태그(52)는 프라이 팬(50)의 가열 조건과 관련된 특정 정보를 포함할 수 있다. RFID 태그(52)가 프라이 팬(50)의 가열 조건에 관한 특정 정보를 포함한 경우, 정보는 프로세서(38)에 의해 프라이 팬(50)의 가열을 제어하는데 직접적으로 이용될 것이다. RFID 태그(52)는 트랜스폰더, WIFI 송신기, 또는 정보를 컨트롤러(36)에 송신하기 위한 임의의 다른 디바이스일 수 있다.
도 4는 액티브 요리 디바이스(58)를 도시하고 있다. 음식 컨테이너(60)는 가열 매스(62) 위에 놓여져 접촉된다. 가열 매스(62)는 주방용 조리대(64) 근처에 또는 그 위에 놓여진다. 디바이스 컨트롤(70)은 디스플레이(66) 및 키패드(68)를 포함한다. 키패드(68)는 스위치 또는 노브(knob)의 시리즈일 수 있다. 디바이스 컨트롤(70)은 음식 컨테이너(60) 내부의 온도를 모니터링하고 제어하는 방법을 제공한다. 예를 들면, 디스플레이(66)는 음식 컨테이너(60) 내의 온도를 보여줄 수 있다. 트랜시버(72)는 통신 인터페이스(76)를 통해 디바이스 컨트롤(70)과 컨트롤러(74) 사이의 양방향 통신을 제공한다. 안테나(78)는 주방용 조리대(64) 근처에 배치되어, 트랜시버(72)와 통신 인터페이스(76) 사이에서 통신을 용이하게 한다. 온도 센서(81)는 주방용 조리대(64)의 표면 온도에 관한 정보를 제공한다.
동작 시, 사용자는 디바이스 컨트롤(70)을 통해 음식 컨테이너(60)의 원하는 온도 또는 온도 스케줄을 입력한다. 그리고나서, 디바이스 컨트롤(70)은 음식 컨테이너(60)의 원하는 온도 및 현재 온도에 관한 정보를 트랜시버(72)를 통해 컨트롤러(74)에 전송한다. 컨트롤러(74)는 전력 서플라이(82)에 의해 프라이머리(80)에 공급된 전력을 조정하고, 그럼으로써 음식 컨테이너(60) 내의 온도의 정확한 제어를 허용한다.
액티브 요리 디바이스(58)의 다양한 변형이 가능하다. 도 5는 하나의 그러한 요리 디바이스(58)의 버전을 보여주고 있다. 요리 트레이(83)는 음식 영역(85)을 가지고 있다. 음식은 가열을 위해 음식 영역(85) 내에 놓여질 수 있다. 가열 매스는 음식 영역(85) 아래에 놓여진다. 디스플레이(84)는 날짜, 시간, 경과된 시간 및 음식 영역(85) 내의 온도를 표시할 수 있다. 디바이스 컨트롤(86)은 음식 영역(85) 내의 온도를 증가시키거나 감소시키기 위한 단순한 "업-다운" 스위치로 구성된다.
요리 트레이(83)는 습도 저항 재료로 전체적으로 인캡슐레이팅되어, 요리 트레이(83)가 세척을 위해 완전히 물에 담가질 수 있도록 허용한다. 추가적으로, 인캡슐레이팅 재료는 요리 트레이(83)가 오븐 또는 다른 베이킹 디바이스 내에 놓여질 수 있도록 허용한다.
도 6은 음식 준비 시스템(8)과 함께 이용하기 위한 토스터를 도시하고 있다. 측벽(90, 92)은 2가지 열 전도성 부재(94, 96)를 포함한다. 가열 소자(93)는 프라이머리 권선으로부터 에너지를 수신하고, 가열하기 시작되며, 이는 열 전도성 부재(94, 96)가 가열되도록 한다. 스위치(98)는 타이머(100)에 의해 빵의 어두움에 대한 선택을 허용한다. 타이머(100)는 소정 시간 길이로 설정된다. 타이머(100)가 시간 만료하는 경우, 신호가 트랜시버(102)로부터 전송되어 프라이머리 권선을 턴오프시킨다.
도 6a는 음식 준비 시스템(8)과 함께 이용하기 위한 시스템에 대한 독립적인 세컨더리 히터(110)를 도시하고 있다. 독립적인 세컨더리 히터(110)는 음식 준비 시스템(8)과 함께 비-자기성 팟(pot) 및 팬(pan)의 이용을 허용한다.
독립적인 세컨더리 히터(110)는 세컨더리 섹션(112) 및 스케일 섹션(114)을 포함한다. 세컨더리 섹션(112)은 음식 준비 시스템(8) 내의 프라이머리에 의해 가열되고, 그럼으로써 유리 또는 다른 비-금속성 조리기구를 가열할 수 있다. 스케일 섹션은 독립적인 세컨더리 히터(110) 상에 놓여지는 임의의 아이템의 무게를 검출하는데 이용된다. 독립적인 세컨더리 히터(110)는 음식 준비 시스템(8)에 정보를 전송하고 수신하기 위한 트랜시버를 포함할 수 있다.
도 7은 유도성 요리 어플라이언스에 대한 인터페이스 유닛(130)을 도시하고 있다. 인터페이스 유닛(130)은 프로세서(132), 메모리(134), 입력 디바이스(136), 유도성 세컨더리(138), 트랜시버(140), 및 디스플레이(142)를 포함한다. 인터페이스 유닛(130)은 유도성 요리 어플라이언스 상에 설치되거나, 유도성 요리 어플라이언스의 일부로서 구성될 수 있다.
입력 디바이스(136)는 사용자가 유도성 요리 어플라이언스에 대해 원하는 온도 또는 모터 속도와 같은 동작 파라미터를 입력하도록 허용한다. 입력 디바이스(136)는 키패드, 다이얼, 스위치, 또는 유도성 요리 어플라이언스의 입력 및 제어를 허용하는 임의의 다른 메커니즘일 수 있다.
메모리(134)는 동작 파라미터뿐만 아니라 요리 어플라이언스에 대한 식별자를 포함한다. 프로세서(132)는 트랜시버(140)를 통해 명령 및 정보를 프로세서(38)에 제공하여, 프로세서(38)가 각 프라이머리 코일에 제공된 전력을 제어할 수 있도록 한다. 프로세서(132)는 실제 세컨더리 코일 전압 및 타겟 전압을 모니터링하고, 주파수 변경을 요구한다. 세컨더리 코일 전압은 대략 500K샘플/sec의 레이트로 관찰된다. 샘플 레이트는 초당 500K 샘플들 초과 또는 미만일 수 있다.
메모리(134)는 가열 프로파일과 같이, 요리 어플라이언스에 대한 프로파일을 포함할 수도 있다. 그러므로, 프로세서(132)는 프로세서(38)에게 요리 어플라이언스를 급격히 가열하도록 충분한 전력을 제공한 후, 요리 어플라이언스의 온도가 원하는 온도에 도달함에 따라 요리 어플라이언스에 제공된 전력을 감소시키도록 명령할 수 있다.
트랜시버(140)는 RFID, 블루투스, WIFI 또는 임의의 다른 무선 방법을 이용하여 정보를 프로세서(38)에 전달할 수 있다. 프로세서(132)는 애리조나주 챈들러 소재의 마이크로칩 인크에 의해 제조된 PIC30F3010 마이크로컨트롤러일 수 있다.
도 8은 유도성 요리 시스템을 동작시키기 위한 방법을 도시하고 있다.
유도성 요리 시스템(8)은 이용되지 않고 있는 각각의 프라이머리를 주기적으로 에너지 공급한다. 단계 200. 양호하게는 프라이머리는 프로브 주파수로 에너지 공급된다. 양호하게는 프로브 주파수는 임의의 유도성 어플라이언스의 공진 주파수가 아니다.
그리고나서, 시스템은 부하가 프로브 주파수에 의해 검출되었는지 여부를 결정한다. 단계 202. 어떠한 부하도 검출되지 않은 경우, 프로브 주파수로 전력을 주기적으로 제공하는 프로세스는 계속된다.
부하가 존재하고 시스템이 적응형 유도성 전력 서플라이를 이용하는 경우, 적응형 유도성 전력 서플라이의 동작 주파수는 프로브 주파수로부터 시프트함으로써, 컨트롤러(36)에게 부하가 존재한다는 것을 나타낸다. 부하가 검출되는 경우, 컨트롤러(36)는 시작 주파수로 각 프라이머리를 계속적으로 에너지 공급한다. 단계 204.
시작 주파수는 프로브 주파수와 동일하거나, 다른 주파수일 수 있다. 시작 주파수로 프라이머리의 에너지 공급은 충분한 전력을 제공하여 요리 어플라이언스 상의 임의의 통신 시스템에 전력을 공급하고, 전력을 유도성 세컨더리(138)에 제공하고 그럼으로써 트랜시버(140)에 제공한다. 트랜시버(140)가 전력 업된 경우, 정보를 송신하기 시작한다.
그리고나서, 유도성 요리 시스템(8)은 유도성 어플라이언스(130)로부터의 임의의 응답을 체크한다. 단계 206.
어떠한 응답도 수신되지 않는 경우, 유도성 요리 시스템(8)은 디바이스의 특성화 분석을 수행한다. 단계 208. 특성화는 주파수 프로파일을 획득하도록 복수의 주파수에서 프라이머리를 에너지 공급하는 것으로 구성될 수 있다. 주파수 프로파일은 도 9에 도시되어 있다.
주파수 프로파일을 생성하기 위해, 전력 서플라이의 주파수는 주파수 범위에 걸쳐 가변된다. 그리고나서, 각 주파수에서의 출력 전압이 결정된다. 각 어플라이언스 타입은 고유 주파수 프로파일을 가지고 있다. 그러므로, 주파수 프로파일을 조사함으로써, 음식 준비 시스템 근처에 배치된 어플라이언스 타입이 결정될 수 있다.
도 8로 돌아가면, 어플라이언스가 특성화된 후, 시스템은 디바이스가 임의의 주지된 디바이스와 매칭하는지 여부를 결정한다. 단계 210. 특성화가 임의의 주지된 디바이스를 매칭시키는 경우, 그 디바이스에 대한 식별자가 검색된다. 단계 214.
특성화가 임의의 디바이스를 매칭시키지 못하는 경우, 시스템은 수동 모드로 동작한다. 단계 211. 수동 모드는 사용자가 사용자 인터페이스(34)를 통해 어플라이언스에 공급되는 전력을 수동으로 조정할 수 있도록 허용한다.
응답이 수신된 경우, 통신 링크가 확립된다. 단계 212. 그리고나서, 어플라이언스 식별자가 얻어진다. 단계 214.
디바이스에 대한 동작 파라미터가 얻어진다. 단계 216. 그리고나서, 전력 시스템은 동작 파라미터에 따라 에너지 공급된다. 단계 218.
도 10은 통신 인터페이스를 가지는 유도성 어플라이언스가 이용되는 경우에 프라이머리 코일(18, 20, 22) 중 하나에 대한 컨트롤러(36)에 대한 상태도이다. S_Probe_Inactive(170) 동안에, 프로브들간의 인터벌이 만료되지 않았다. 어떠한 주지된 부하 및 외부 디바이스와의 어떠한 통신도 없다. 그러므로, 코일은 에너지 공급되지 않는다. S_Probe_Wait(172)는 프로브들간의 인터벌이 만료된 경우에 발생한다. 어떠한 알려진 부하도 없고 코일도 에너지 공급되지 않으며, 어떠한 통신도 없다.
S_Probe_Active(174)는 프로브 동안에 발생한다. 컨트롤러(36)는 부하가 존재하는지 여부를 결정하고 있다. 코일은 프로브 주파수로 에너지 공급된다. 폴은 통신 인터페이스(10)에 의해 임의의 어플라이언스에 전송된다. 리턴 응답이 수신되지 않은 경우, 시스템은 S_Probe_Inactive(170)로 리턴한다. 응답이 수신된 경우, 시스템은 S_Feedback(178)으로 진행한다. (시간 지연(176)을 참조).
S_Feedback(178)에서, 부하가 발견되고 식별된다. 코일은 폐루프 피드백에 의해 가변 주파수로서 에너지 공급된다. 통신 링크는 주기적 피드백을 컨트롤러(36)에 제공한다.
시간 지연(180)에 의해 도시된 바와 같이, 통신 응답이 S_Feedback(178) 동안에 수신되지 않는 경우, 시스템은 상태 S_Probe_Inactive(170)로 되돌아간다.
도 11은 시스템에 대한 제어 알고리즘을 도시하고 있다. 박스(200)내의 것들을 제외한 모든 태스크들은 프로세서(132)에 의해 수행된다. 타겟 전압 Vtarget은 Vout-와 비교된다. 주파수 변화(△f)가 계산되어 컨트롤러(36)에 전송된다. 컨트롤러(36)는 구동 주파수를 변형하여, 다른 유도된 전압 Vout (t)를 생성한다. 그리고나서, 이것은 폐루프 피드백 시스템을 완성하기 위해 원래의 입력에 피드백된다. Vtarget과 Vout간의 사소한 변동은 무시될 수 있다.
초기 프라이머리 주파수는 임의의 주파수일 수 있다. 그러나, 프로브 주파수를 이용하는 것이 만족할만한 것으로 발견되었다. 하나의 적합한 주파수는 80KHz이다. 다시 도 9를 참조하면, 주파수 변경은 세컨더리 코일에 유도된 전압의 변경을 유발한다.
주파수의 임의의 변경이 발생하기에 앞서서, 주파수의 미세 조정이 수행되어, 전압 슬로프가 주파수 변경에 대해 양인지 또는 음인지 여부를 결정한다. 슬로프는 출력 전압을 변경하기 위해 주파수가 증가되거나 감소되는지 여부를 나타낸다. 예를 들면, 도 9를 참조하면, 프라이머리의 초기 주파수가 50KHz였다면, 증가 주파수는 출력 전압을 증가시키는데 대해, 주파수의 감소는 출력 전압을 감소시킬 것이다. 그러나, 프라이머리의 초기 주파수가 80KHz였다면, 주파수의 감소는 출력 전압의 증가를 생성하는데 대해, 주파수의 증가는 출력 전압의 감소를 생성할 것이다.
일부 상황에서, 특정 유도성 어플라이언스는 주파수 트라프(trough)를 가질 수 있다. 주파수 트라프는 전압 출력이 주파수를 증가시키거나 감소시킴으로써 감소될 수 없는 경우에 최소이다. 이러한 상황에서, 전압을 변경하려는 소정 횟수의 시도가 실패한 후에, 프라이머리의 주파수가 소정 양만큼 새로운 주파수로 시프트된다. 주파수 시프트의 소정량은 주파수 트라프로부터 동작 주파수를 이동하기에 충분하다.
일반적으로, 컨트롤러(36)와 임의의 요리 기구 간의 통신은 질의를 전송하는 컨트롤러(74)에 의해 개시된다. 요리 기구들은 질의에 응답한다. 다르게는, 요리 기구들은 정보를 컨트롤러(74)에 브로드캐스팅할 수 있다.
상기 설명은 양호한 실시예에 관한 것이다. 등가물 독트린을 포함하여 특허법의 원리에 따라 해석되어야 하는 첨부된 청구의 범위에 정의된 본 발명의 사상 및 더 넓은 양태로부터 벗어나지 않고서도 다양한 변경 및 변화가 만들어질 수 있다. 예를 들면 관사 "하나(a, an, the)" 또는 "상기"를 이용하여 구성요소들을 단수로 청구하는 임의의 참조는 구성요소를 단수로 제한하려는 것으로서 해석되어서는 안된다.

Claims (20)

  1. 세컨더리 코일(secondary coil)을 갖는 디바이스와 함께 사용하기 위한 유도성 전력 서플라이 시스템으로서,
    상기 디바이스를 배치하기 위한 표면;
    상기 디바이스에 유도성으로 전력을 제공하기 위한 유도성 전력 서플라이 - 상기 유도성 전력 서플라이는 상기 표면 근처에 위치된 프라이머리 코일에 접속되고, 상기 프라이머리 코일은 내부 공간을 정의함 - ;
    무선 통신 프로토콜을 이용하여 통신하기 위한 통신 시스템 - 상기 통신 시스템은 상기 프라이머리 코일과 분리된 안테나에 접속되고, 상기 안테나는 상기 표면 근처에 위치되고 상기 프라이머리 코일에 의해 정의되는 상기 내부 공간 내에 완전히 포함됨 - ;
    을 포함하는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나 및 상기 프라이머리 코일은 실질적으로 동일 평면에 있는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안테나의 축은 상기 표면에 대해 실질적으로 직교하고, 상기 프라이머리 코일의 축은 상기 표면에 대해 실질적으로 직교하는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 안테나의 축은 상기 프라이머리 코일에 의해 정의되는 상기 내부 공간을 통과하는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프라이머리 코일의 축 및 상기 안테나의 축은 실질적으로 평행한 유도성 전력 서플라이 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프라이머리 코일 및 상기 안테나는 실질적으로 동축(coaxial)인 유도성 전력 서플라이 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프라이머리 코일 및 상기 안테나는 동심(concentric)인 유도성 전력 서플라이 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 무선 통신 프로토콜은 블루투스(Blue Tooth), 802.11b, 및 802.11g 중 적어도 하나를 포함하는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 안테나는 코일인 유도성 전력 서플라이 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 안테나 코일은 단일 루프(single loop)인 유도성 전력 서플라이 시스템.
  11. 세컨더리 코일을 갖는 디바이스와 함께 사용하기 위한 유도성 전력 서플라이 시스템으로서,
    상기 디바이스를 배치하기 위한 표면;
    상기 디바이스에 유도성으로 전력을 제공하기 위한 유도성 전력 서플라이 수단 - 상기 유도성 전력 서플라이 수단은 상기 표면 근처에 위치된 프라이머리 코일에 접속되고, 상기 프라이머리 코일은 내부 공간을 정의함 - ;
    무선 통신 프로토콜을 이용하여 통신하기 위한 통신 수단 - 상기 통신 수단은 상기 프라이머리 코일로부터 분리된 안테나에 접속되고, 상기 안테나는 상기 표면 근처에 위치되고 상기 프라이머리 코일에 의해 정의된 상기 내부 공간 내에 완전히 포함됨 -
    을 포함하는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 안테나 및 상기 프라이머리 코일은 실질적으로 동일 평면에 있는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 안테나의 축은 상기 표면에 대해 실질적으로 직교하고, 상기 프라이머리 코일의 축은 상기 표면에 대해 실질적으로 직교하는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 안테나의 축은 상기 프라이머리 코일에 의해 정의된 상기 내부 공간을 통과하는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 프라이머리 코일의 축 및 상기 안테나의 축은 실질적으로 평행한 유도성 전력 서플라이 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 상기 프라이머리 코일 및 상기 안테나는 실질적으로 동축인 유도성 전력 서플라이 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 상기 프라이머리 코일 및 상기 안테나는 동심인 유도성 전력 서플라이 시스템.
  18. 제11항에 있어서, 상기 무선 통신 프로토콜은 블루투스, 802.11b, 및 802.11g 중 적어도 하나를 포함하는 유도성 전력 서플라이 시스템.
  19. 제11항에 있어서, 상기 안테나는 코일인 유도성 전력 서플라이 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 안테나 코일은 단일 루프인 유도성 전력 서플라이 시스템.
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