ES2572972T3 - Aparato de cocina inalámbrico operado en una cocina de calentamiento por inducción - Google Patents

Aparato de cocina inalámbrico operado en una cocina de calentamiento por inducción Download PDF

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Abstract

Un aparato (1) de cocina, adecuado para ser operado de manera inalámbrica en una cocina (K) de calentamiento por inducción con la energía generada por la bobina (B) de inducción, que comprende un microcontrolador (2), uno o más de un circuito electrónico (3) que proporciona medios (E) de comunicación y/o control para ser controlados por el microcontrolador (2), un circuito (4) de control de potencia que alimenta el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electrónicos con una tensión de corriente continua de bajo nivel, una bobina (5) receptora que parcialmente recoge y proporciona una transferencia de la energía generada por la bobina (B) de inducción a los circuitos (4) de control de potencia, un rectificador (6) que está dispuesto en el circuito (4) de control de potencia y que convierte la tensión de corriente alterna suministrada desde la bobina (5) receptora en tensión de corriente continua y un condensador (7) de amortiguación que filtra la tensión de corriente continua en el rectificador (6) de salida, caracterizado por un transformador (8) que está dispuesto entre la bobina (5) receptora y el rectificador (6) y que alimenta el circuito (4) de control de potencia para suministrar al microcontrolador (2) y a los circuitos (3) electrónicos una tensión constante mediante la compensación de la tensión en la salida de la bobina (5) receptora.

Description

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DESCRIPCION
Aparato de cocina inalambrico operado en una cocina de calentamiento por induccion
La presente invencion se refiere a un aparato de cocina inalambrico que se opera en una cocina de calentamiento por induccion.
Se conoce el uso de aparatos de cocina que se operan en la cocina de calentamiento por induccion por el principio de transmision de energfa inalambrica. Los aparatos de cocina inalambricos son dispositivos pasivos de calentamiento, tales como ollas y sartenes, dispositivos de calentamiento activos tales como teteras, cafeteras, tostadora o dispositivos electromecanicos como batidoras, licuadoras, que se operan con el motor electrico. Una interfaz de usuario, unos sensores y unos medios de comunicacion tales como RFID, que proporcionan comunicacion con la cocina de calentamiento por induccion estan dispuestos en los aparatos de cocina inalambricas. Se requiere energfa electrica de baja intensidad para la activacion de los circuitos electronicos y el microprocesador que controla estos circuitos del aparato de cocina inalambrico. Esta energfa electrica se adquiere de la bobina de induccion en la cocina de calentamiento por induccion por medio de una bobina receptora de baja potencia. El microcontrolador y los otros circuitos electronicos tienen que ser alimentados con una tension ininterrumpida y constante. Si el nivel de tension de la fuente de alimentacion que alimenta estos elementos es mayor o menor que la tension requerida, la operacion del microcontrolador y de los otros circuitos electronicos se interrumpe, y el aparato de cocina inalambrico no puede funcionar en la cocina de calentamiento por induccion de la forma deseada. Un recipiente ferromagnetico se coloca en la cocina de calentamiento por induccion para la operacion de calentamiento normal y el usuario puede calentar el recipiente por medio de un boton que se escala a diferentes niveles de potencia, por ejemplo entre 1 a 9. La configuracion actual de la escala de potencia utilizada para el recipiente ferromagnetico tambien se utiliza para el aparato de cocina inalambrico. Si el aparato de cocina inalambrico es, por ejemplo, un hervidor de agua, se puede realizar el ajuste de potencia del calentador resistente y en un aparato tal como un mezclador con motor electrico, se ajusta la velocidad del motor electrico. Cuando el ajuste de la escala de potencia de la cocina de calentamiento por induccion es cambiado por el usuario, la tension electrica suministrada al circuito de la fuente de alimentacion tambien cambia, y no puede proporcionarse la tension continua y constante deseada. Ademas, las fluctuaciones en la tension de red a la cual esta conectada la cocina de calentamiento por induccion afectan a los circuitos de control de potencia de manera adversa. En el estado de la tecnica, se utilizan elementos de almacenamiento de energfa, tal como una batena, para mantener la tension suministrada por la constante de los circuitos de control de potencia pero, sin embargo, surgen inconvenientes como que se requiere una estructura separada para que funcione en el exterior, cambio o carga de la batena. Un supercondensador tambien se puede utilizar en lugar de la batena, pero el coste es bastante alto.
La solicitud de patente internacional WO9941950 se refiere a un recipiente de coccion que se utiliza en cocinas de calentamiento por induccion.
La solicitud de patente internacional WO2010080738 se refiere a una batena de cocina inteligente que se opera de manera inalambrica con una fuente de alimentacion inductiva.
La patente de Estados Unidos US7355150 se refiere a un aparato de coccion que se activa con la fuente de alimentacion sin contacto. Los documentos DE 10 2008 054 904 A1 y EP 2 203 029 A1 desvela cocinas de calentamiento por induccion.
El objetivo de la presente invencion es la realizacion de un aparato de cocina que sea operado de forma inalambrica en una cocina de calentamiento por induccion, y en la que se evite que los circuitos electronicos se vean afectados por los cambios de tension.
El aparato de cocina realizado para alcanzar el objetivo de la presente invencion, explicado en la primera reivindicacion y las respectivas reivindicaciones de la misma, es un aparato tal como un recipiente de coccion, hervidor de agua, maquina de cafe o mezclador que es operado de forma inalambrica en una cocina de calentamiento por induccion. Una interfaz de usuario, unos sensores y unos elementos de comunicacion que proporcionan comunicacion con la cocina de calentamiento por induccion estan dispuestos en el aparato de cocina. Unos circuitos electronicos, conmutadores, etc., que operan estos elementos son controlados por un microcontrolador. El microcontrolador y los otros circuitos electronicos se alimentan mediante un circuito de control de potencia con una tension de corriente continua de bajo nivel. El aparato de cocina comprende una bobina receptora que recibe parcialmente la energfa generada por la bobina de induccion de la cocina de calentamiento por induccion sobre la cual se acciona el aparato de cocina y proporciona una transferencia a los circuitos de control de potencia, un rectificador que convierte la tension de corriente alterna suministrada desde la bobina receptora a una tension de corriente continua, un condensador de amortiguacion y un transformador dispuesto entre la bobina receptora y el rectificador, que regula la tension que se transfiere a los circuitos de control de potencia, proporcionando de este modo a los circuitos de control potencia para alimentar el microcontrolador y los otros circuitos electronicos con un valor constante y una tension de corriente continua ininterrumpida.
En una realizacion de la presente invencion, los cambios de tension en el circuito de control de potencia se detectan mediante de un rastreador de tension pico que esta dispuesto entre el rectificador y el condensador de
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amortiguacion.
En otra realizacion de la presente invencion, el transformador comprende un devanado primario, mas de un devanado secundario y un rele que esta controlado por el microcontrolador, que activa o desactiva los devanados secundarios mediante conmutacion. El microcontrolador disminuye el numero de devanados secundarios activados mediante el rele si el nivel de tension detectado por el rastreador de tension pico es mayor que el nivel de tension deseado, y aumenta el numero de devanados secundarios activados si el nivel de tension detectado por el rastreador de tension pico es inferior.
En otra realizacion de la presente invencion, el transformador comprende un doble devanado secundario de extremo comun.
En otra realizacion de la presente invencion, el microcontrolador desactiva los elementos como LED, pantalla, luz de fondo que consumen mucha potencia en el aparato de cocina en situaciones en las que la cocina de calentamiento por induccion se opera en ajustes de baja potencia.
En el aparato de cocina de la presente invencion, se proporcionan el microcontrolador y los otros circuitos electronicos para alimentar con una tension de corriente continua constante y sin interrupciones. Bajo condiciones en las que la tension aplicada desde el exterior a los circuitos de control de potencia cambia, se evita la ocurrencia de errores en el microcontrolador y en los circuitos electronicos, y el microcontrolador y los circuitos electronicos estan protegidos de las condiciones de tension variable. Elementos como una batena o un supercondensador no se requieren para mantener constante el nivel de tension proporcionado por los circuitos de control de potencia.
El aparato de cocina realizado para alcanzar el objetivo de la presente invencion se ilustra en las figuras adjuntas, donde:
La figura 1 es una vista esquematica del aparato de cocina por induccion.
La figura 2 es una vista esquematica del aparato de cocina por induccion en otra realizacion de la presente invencion.
Los elementos ilustrados en las figuras estan numerados como
1. Aparato de cocina
2. Microcontrolador
3. Circuito electronico
4. Circuito de control de potencia
5. Bobina receptora
6. Rectificador
7. Condensador de amortiguacion
8. Transformador
9. Rastreador de tension pico
10. Medios de conmutacion
11. Bobina receptora de alta potencia
El aparato (1) de cocina es adecuado para ser operado de forma inalambrica en una cocina (K) de calentamiento por induccion con la energfa generada por la bobina (B) de induccion. La bobina (B) de induccion situada en la cocina (K) de calentamiento por induccion es operada mediante una unidad de fuente de alimentacion (U) que acciona la bobina (B) de induccion mediante la conversion de la tension de red de CA a una tension de CC como en el estado de la tecnica.
El aparato (1) de cocina comprende un microcontrolador programable (2), uno o mas de un circuito electronico (3) que se proporciona al microcontrolador (2) para controlar la comunicacion y/o medios de control (E), tal como RFID, una interfaz de usuario y un sensor que proporciona comunicacion con la cocina (K) de calentamiento por induccion en el que se opera el aparato (1) de cocina, un circuito (4) de control de potencia que alimenta el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electronicos con la tension de corriente continua de bajo nivel, una bobina (5) receptora que parcialmente recoge y proporciona una transferencia de la energfa generada por la bobina (B) de induccion de la cocina (K) de calentamiento por induccion a los circuitos (4) de control de potencia, un rectificador (6) dispuesto en el circuito (4) de control de potencia, que convierte la tension de corriente alterna suministrada desde la bobina (5) receptora a la tension de corriente continua y un condensador (7) de amortiguacion que filtra la tension de corriente continua en el rectificador de salida (6).
El aparato (1) de cocina de la presente invencion comprende un transformador (8) dispuesto entre la bobina (5) receptora y el rectificador (6), cuya operacion es controlado por el microcontrolador (2), que alimenta el circuito (4) de control de potencia para alimentar el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electronicos con un valor de tension constante e ininterrumpida de compensacion de la tension en la salida de la bobina (5) receptora en situaciones en las que la tension transferida desde la bobina (B) de induccion cambia.
inalambrico operado en una cocina de calentamiento inalambrico operado en una cocina de calentamiento
sigue:
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En el aparato (1) de cocina de la presente invencion, cuando se cambia el ajuste de escala de potencia en la cocina (K) de calentamiento por induccion, el nivel de tension que se transfiere desde la bobina (B) de induccion a la bobina (5) receptora y, por lo tanto, desde la bobina (5) receptora a los circuitos (4) de control de potencia, cambia. En particular, si se selecciona una escala de baja potencia, la relacion de trabajo de la bobina (B) de induccion disminuye, y la potencia se transfiere a la bobina (5) receptora de forma intermitente y el nivel de tension transferido cae por debajo del nivel que puede operar el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electronicos. Si se selecciona una escala de potencia alta en la cocina (K) de calentamiento por induccion, la relacion de trabajo de la bobina (B) de induccion aumenta y la energfa se suministra ininterrumpidamente desde la bobina (5) receptora, sin embargo, en esta situacion, la tension transferida se eleva a un nivel que pueda danar el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electronicos. Cuando el transformador (8) se activa mediante el microcontrolador (2) en situaciones en las que la tension transferida desde la bobina (5) receptora cambia, si el nivel de tension es bajo, se aumenta, si es alto, entonces disminuye, de este modo, el circuito (4) de control de potencia se proporciona para alimentar el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electronicos con una tension de corriente continua constante, sin interrupciones y libre de ondulaciones (por ejemplo, 5V). Se evita que el microcontrolador (2) borre los datos relativos al programa que esta siendo ejecutado en el aparato (1) de cocina, restableciendose en cualquier momento en condiciones de tension variable y los circuitos (3) electronicos se proporcionan para un correcto funcionamiento, protegido detensiones fluctuantes e impidiendo un mal funcionamiento.
En una realizacion de la presente invencion, el transformador (8) comprende un devanado (P) primario y mas de un devanado (S1, S2) secundario y unos medios (10) de conmutacion, por ejemplo, un rele, controlado por el microcontrolador (2), que activa o desactiva uno o mas de un devanado (Si, S2) secundario mediante la conmutacion de los devanados (Si, S2) secundarios dependiendo del nivel de tension requerido para su aumento/disminucion.
En una realizacion de la presente invencion, el aparato (1) de cocina comprende un rastreador (9) de tension pico que esta dispuesto entre el rectificador (6) y el condensador (7) de amortiguacion, que realiza el seguimiento de los valores pico de la tension en la salida del rectificador (6) y se retroalimenta al microcontrolador (2).
El microcontrolador (2) proporciona la activacion o desactivacion de uno o mas de un devanado (S1, S2) secundario con respecto al nivel de tension deseado para disminuir/aumentar mediante el accionamiento de los medios (10) de conmutacion en funcion de la retroalimentacion del rastreador (9) de tension pico en situaciones de cambios en la configuracion de la escala de energfa, fluctuaciones de la tension de red de corriente alterna que operan la bobina (B) de induccion y en los requerimientos de potencia variable de los circuitos (3) electronicos.
El microcontrolador (2) disminuye el numero de devanados (S1, S2) secundarios activados mediante los medios (10) de conmutacion y proporciona la tension al transformador (8) de salida para disminuir si el nivel de tension detectado y retroalimentado por el rastreador (9) de tension pico, transferido desde la bobina (5) receptora es mayor que el nivel de tension en el que el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electronicos se mantienen activos.
El microcontrolador (2) aumenta el numero de devanados (S1, S2) secundarios activados mediante los medios (10) de conmutacion y proporciona la tension en la salida del transformador (8) para aumentar si el nivel de tension detectado y retroalimentado por el rastreador (9) de tension pico, transferido desde la bobina (5) receptora es menor que el nivel de tension en el que el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electronicos se mantienen activos.
En otra realizacion de la presente invencion, el transformador (8) comprende un doble devanado (S1, S2) secundario de extremo comun (C). El microcontrolador (2) aumenta el nivel de tension mediante la activacion del primer y segundo devanados (S1, S2) secundarios mediante los medios (10) de conmutacion cuando el nivel de tension en la bobina (5) receptora de salida disminuye, y disminuye el nivel de tension mediante la desactivacion del primer devanado secundaria (S1) y mediante la activacion del segundo devanado secundario (S2) mediante los medios (10) de conmutacion cuando la tension aumenta en la salida de la bobina (5) receptora.
Cuando la cocina (K) de calentamiento por induccion es operada por el usuario en el ajuste de baja potencia, las duraciones en las que la bobina (B) de induccion, que en particular funciona de manera de encendido/apagado, es "apagado" se prolongan, y en este caso se hace diffcil suministrar una tension ininterrumpida al microcontrolador (2). En las situaciones en la que la cocina (K) de calentamiento por induccion se opera a los ajustes de baja potencia y en las que la energfa almacenada en el condensador de tampon (7) no es suficiente para alimentar el microcontrolador (2) con el nivel de tension constante, elementos tales como LED, pantalla, luz de fondo, dispuestos en el aparato (1) de cocina y que consumen mucha energfa se desactivan mediante el microcontrolador (2), se disminuye la carga del condensador (7) de amortiguador y se proporciona al microcontrolador (2) para alimentarse con una tension ininterrumpida.
En una realizacion de la presente invencion, el aparato (1) de cocina es un recipiente de coccion ferromagnetico que se calienta con la energfa de induccion generada por la bobina (B) de induccion.
En otra realizacion de la presente invencion, el aparato (1) de cocina es un aparato de calentamiento activo, tal como un hervidor o tostador, que tiene un calentador de resistencia.
En otra realizacion de la presente invencion, el aparato (1) de cocina es un aparato electromecanico, tal como un mezclador, batidora o procesador de alimentos, etc. que es operado por un motor electrico.
En una realizacion de la presente invencion, el aparato (1) de cocina es una maquina de cafe automatica y proporciona un control de coccion mediante un sensor de infrarrojos y el circuito (4) de control de potencia alimenta 5 el circuito electronico (3) y el microcontrolador (2) controlando el sensor de infrarrojos con una tension ininterrumpida y constante mediante el transformador (8).
En otra realizacion de la presente invencion, el aparato (1) de cocina comprende una o mas de una bobina receptora de alta potencia (11) que transfiere la potencia desde la bobina (B) de induccion para los elementos operativos (M) que consumen una alta corriente, tal como el calentador o el motor (figura 2).
10 En el aparato (1) de cocina de la presente invencion, la tension transferida desde la bobina (5) receptora a los circuitos (4) de control de potencia se compensa mediante el transformador (8), proporcionando al microcontrolador (2) y a los circuitos (3) electronicos un suministro de tension constante y sin interrupciones. En situaciones en las que el usuario cambia la configuracion de energfa de la cocina (K) de calentamiento por induccion y las condiciones en la red de tension variable, se impide la aparicion de errores en el microcontrolador (2) y en los circuitos (3) 15 electronicos, y el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electronicos estan protegidos de las condiciones de tension variable. Elementos de alto coste y diffciles de usar, tal como la batena o el supercondensador no son necesarios para mantener constante el nivel de tension suministrado por el circuito (4) de control de potencia.
Debe entenderse que la presente invencion no esta limitada por las realizaciones desveladas anteriormente y un experto en la tecnica puede introducir facilmente realizaciones diferentes. Estas deben considerarse dentro del 20 alcance de la proteccion indicado por las reivindicaciones de la presente invencion.

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato (1) de cocina, adecuado para ser operado de manera inalambrica en una cocina (K) de calentamiento por induccion con la energfa generada por la bobina (B) de induccion, que comprende un microcontrolador (2), uno o mas de un circuito electronico (3) que proporciona medios (E) de comunicacion y/o control para ser controlados por el microcontrolador (2), un circuito (4) de control de potencia que alimenta el microcontrolador (2) y los circuitos (3) electronicos con una tension de corriente continua de bajo nivel, una bobina (5) receptora que parcialmente recoge y proporciona una transferencia de la energfa generada por la bobina (B) de induccion a los circuitos (4) de control de potencia, un rectificador (6) que esta dispuesto en el circuito (4) de control de potencia y que convierte la tension de corriente alterna suministrada desde la bobina (5) receptora en tension de corriente continua y un condensador (7) de amortiguacion que filtra la tension de corriente continua en el rectificador (6) de salida, caracterizado por un transformador (8) que esta dispuesto entre la bobina (5) receptora y el rectificador (6) y que alimenta el circuito (4) de control de potencia para suministrar al microcontrolador (2) y a los circuitos (3) electronicos una tension constante mediante la compensacion de la tension en la salida de la bobina (5) receptora.
  2. 2. Un aparato (1) de cocina segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el transformador (8) comprende un devanado (P) primario y mas de un devanado (S1, S2) secundario y medios (10) de conmutacion controlados por el microcontrolador (2), que activan o desactivan uno o mas de un devanado (S1, S2) secundario mediante la conmutacion de los devanados (S1, S2) secundarios.
  3. 3. Un aparato (1) de cocina segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por un rastreador (9) de tension pico que esta dispuesto entre el rectificador (6) y el condensador (7) de amortiguador, que realiza el seguimiento de los valores pico de la tension en la salida del rectificador (6) y retroalimenta de nuevo al microcontrolador (2).
  4. 4. Un aparato (1) de cocina segun la reivindicacion 3, caracterizado porque el microcontrolador (2) activa o desactiva uno o mas de un devanado (S1, S2) secundario mediante el accionamiento de los medios (10) de conmutacion en funcion de la retroalimentacion recibida desde el rastreador (9) de tension pico.
  5. 5. Un aparato (1) de cocina segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el transformador (8) comprende un doble devanado (S1, S2) secundario de extremo comun.
  6. 6. Un aparato (1) de cocina segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el microcontrolador (2) desactiva los elementos tales como LED, pantalla, luz de fondo que se basan en situaciones de alta potencia, en las que la cocina (K) de calentamiento por induccion se opera a la configuracion de baja potencia.
  7. 7. Un aparato (1) de cocina segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es un recipiente de coccion ferromagnetico que se calienta por la energfa de induccion generada por la bobina (B) de induccion.
  8. 8. Un aparato (1) de cocina segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque es un aparato de calentamiento activo que tiene un calentador de resistencia.
  9. 9. Un aparato (1) de cocina segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque es un aparato electromecanico que se opera mediante un motor electrico.
  10. 10. Un aparato (1) de cocina segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque es una maquina de cafe en la que el control de la coccion se proporciona mediante un sensor de infrarrojos.
  11. 11. Un aparato (1) de cocina segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque uno o mas de una bobina (11) receptora de alta potencia transfiere potencia desde la bobina (B) de induccion a los elementos (M) de operacion, tal como un calentador o un motor.
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