操作在感應(yīng)加熱炊具上的無線廚房用具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無線地操作在感應(yīng)加熱炊具（K）上的廚房用具（1），包括可編程微控制器（2）；一個(gè)或多于一個(gè)的電子電路（3），其使微控制器（2）控制通信裝置、用戶接口和傳感器，從而提供與在其上操作廚房用具（1）的感應(yīng)加熱炊具（K）的通信；功率控制電路系統(tǒng)（4），其給微控制器（2）和電子電路（3）供應(yīng)低水平DC電壓；接收器線圈（5），其部分地收集由感應(yīng)加熱炊具（K）中的感應(yīng)線圈（B）產(chǎn)生的功率并且將由感應(yīng)加熱炊具（K）中的感應(yīng)線圈（B）產(chǎn)生的功率傳輸至功率控制電路系統(tǒng)（4）；整流器（6），其將從接收器線圈（5）傳輸?shù)腁C電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓；以及在整流器（6）出口對DC電壓濾波的緩沖器電容器（7）。
【專利說明】操作在感應(yīng)加熱炊具上的無線廚房用具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種操作在感應(yīng)加熱炊具上的無線廚房用具。

【背景技術(shù)】
[0002]通過無線功率傳輸?shù)脑碓诟袘?yīng)加熱炊具上使用廚房用具是已知的。無線廚房用具是例如壺和平底鍋的無源加熱裝置，例加水壺、咖啡機(jī)、烤箱的有源加熱裝置，或者例如混合器、攪拌器的采用電動(dòng)馬達(dá)操作的機(jī)電裝置。在一些實(shí)施例中，用戶接口、傳感器和例如RFID的提供與感應(yīng)加熱炊具通信的通信裝置布置在無線廚房用具上。需要低水平電功率以用于向無線廚房用具上的電子電路和控制這些電路的微處理器供電。該電功率借由接收器線圈從感應(yīng)加熱炊具中的感應(yīng)線圈供給。微控制器和其他電子電路必需被供應(yīng)不中斷且恒定的電壓。如果向這些部件供電的功率源的電壓水平低于或者高于所需電壓，微控制器和其他電子電路的操作中斷，并且無線廚房用具無法以期望的方式操作在感應(yīng)加熱炊具上。鐵磁體容器放置在感應(yīng)加熱炊具上以用于正常加熱操作，并且用戶可以借由例如在1至9之間不同功率水平下比例縮放的旋鈕而加熱。用于鐵磁體容器的當(dāng)前功率比例設(shè)定也用于無線廚房用具。如果無線廚房用具例如是水壺，可以做出電阻加熱器的功率調(diào)整，并且在例如具有電動(dòng)馬達(dá)的混合器的用具中調(diào)整電動(dòng)馬達(dá)的速度。當(dāng)由用戶改變感應(yīng)加熱炊具的功率比例設(shè)定時(shí)，向功率源電路系統(tǒng)供應(yīng)的電壓也改變，并且無法獲得期望的連續(xù)且恒定的電壓。此外，感應(yīng)加熱炊具所連接的主電源電壓中的波動(dòng)不利地影響了功率控制電路系統(tǒng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，使用例如電池的功率存儲兀件以便于保持由功率控制電路系統(tǒng)供應(yīng)的電壓恒定，然而引起了不便，例如需要分立結(jié)構(gòu)以用于用完、更換或?qū)﹄姵爻潆?。超級電容器也可以用于替代電池，然而成本非常高?br> [0003]國際專利申請N0.W09941950涉及一種用在感應(yīng)加熱爐灶中的烹飪器皿。
[0004]國際專利申請N0.W02010080738涉及一種采用感應(yīng)功率源無線地操作的智能炊具。
[0005]美國專利N0.US7355150涉及一種采用非接觸功率源供電的烹飪用具。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種廚房用具，其無線地操作在感應(yīng)加熱炊具上，并且防止其電子電路受到電壓改變的影響。
[0007]為了獲得本發(fā)明目的所實(shí)現(xiàn)的、在第一權(quán)利要求及其相應(yīng)權(quán)利要求中說明的廚房用具是無線地操作在感應(yīng)加熱炊具上的用具，例如烹飪?nèi)萜?、水壺、咖啡機(jī)或混合器。用戶接口、傳感器以及提供與感應(yīng)加熱炊具通信的通信構(gòu)件布置在廚房用具中。由微控制器控制操作這些構(gòu)件的電子電路、開關(guān)等。由具有低水平DC電壓的功率控制電路系統(tǒng)對微控制器和其他電子電路供能。廚房用具包括接收器線圈，其部分地接收由廚房用具在其上操作的感應(yīng)加熱炊具的感應(yīng)線圈所產(chǎn)生的功率，并傳輸給功率控制電路系統(tǒng)；將從接收器線圈輸送的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓的整流器；布置在接收器線圈和整流器之間的緩沖器電容器和諧振電路，諧振電路的諧振電容器串聯(lián)地或者并聯(lián)地連接至接收器線圈，其調(diào)節(jié)傳輸至功率控制電路系統(tǒng)的電壓，由此使功率控制電路系統(tǒng)、微控制器和其他電子電路被供應(yīng)恒定數(shù)值且不中斷的DC電壓。
[0008]在本發(fā)明的實(shí)施例中，借由布置在整流器和緩沖器電容器之間的尖峰電壓追蹤器檢測功率控制電路系統(tǒng)中的電壓改變。
[0009]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，諧振電路包括切換裝置，其串聯(lián)連接至每一個(gè)諧振電容器并且激活或者停用諧振電容器。如果由尖峰電壓追蹤器檢測到的電壓水平高于期望的電壓水平，微控制器通過增大由切換裝置激活的諧振電容器數(shù)目來減小電壓，并且如果由尖峰電壓追蹤器檢測到的電壓水平較低，微控制器通過減小激活的諧振電容器數(shù)目而增大電壓。
[0010]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，微控制器通過測量從接收器線圈傳輸?shù)墓β实念l率檢測電壓是高還是低，并且取決于測得的頻率數(shù)值激活或者停用諧振電容器，換言之，增大或者減小電壓。
[0011]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，微控制器在感應(yīng)加熱炊具操作在低功率設(shè)定下的情形中停用廚房用具中的汲取高功率的部件，例如LED、顯示器和背光。
[0012]在本發(fā)明的廚房用具中，使微控制器和其他電子電路被供應(yīng)恒定且不中斷的DC電壓。在從外界施加至功率控制電路系統(tǒng)的電壓改變的條件下，防止了在微控制器和電子電路中發(fā)生錯(cuò)誤，并且保護(hù)微控制器和電子電路免受可變電壓條件的影響。為了保持由功率控制電路系統(tǒng)提供的電壓水平恒定，無需例如電池、超級電容器的元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了獲得本發(fā)明的目的而實(shí)現(xiàn)的廚房用具示出在附圖中，其中:
圖1是在感應(yīng)加熱炊具上操作的無線廚房用具的示意圖。
[0014]圖2是在本發(fā)明另一實(shí)施例中操作在感應(yīng)加熱炊具上的無線廚房用具的示意圖。
[0015]附圖中所示元件標(biāo)注如下:
1.廚房用具
2.微控制器
3.電子電路
4.功率控制電路系統(tǒng)
5.接收器線圈
6.整流器
7.緩沖器電容器
8.諧振電路
9.尖峰電壓追蹤器
10.開關(guān)裝置
11.高功率接收器線圈。

【具體實(shí)施方式】
[0016]廚房用具(I)適用于采用由感應(yīng)線圈(B)產(chǎn)生的功率而無線地操作在感應(yīng)加熱炊具(K)上。位于感應(yīng)加熱炊具(Κ)中的感應(yīng)線圈(Β)由將AC主電源電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓的功率源單元(U)操作，其是本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)。
[0017]廚房用具(1)包括可編程微控制器(2);—個(gè)或多于一個(gè)的電子電路(3)，其使微控制器(2)控制通信和/或控制裝置(E)，例如RFID、用戶接口和傳感器，提供了與在其上操作廚房用具(1)的感應(yīng)加熱炊具(K)的通信；功率控制電路系統(tǒng)(4)，其給微控制器(2)和電子電路(3)供應(yīng)低水平DC電壓；接收器線圈(5)，其部分地收集感應(yīng)加熱炊具(K)中的感應(yīng)線圈(B)產(chǎn)生的功率并且將該功率傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4);整流器(6)，布置在功率控制電路系統(tǒng)(4)中，其將從接收器線圈(5)輸送的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓；以及緩沖器電容器(7)，其在整流器(6)出口處對DC電壓濾波。
[0018]本發(fā)明的廚房用具(1)包括諧振電路(8)，其由微控制器(2)控制，布置在接收器線圈(5)和整流器(6)之間，具有一個(gè)或多于一個(gè)的諧振電容器(Cl，C2)，所述諧振電容器(C1，C2)通過與接收器線圈(5)形成LC回路(諧振)而產(chǎn)生特定數(shù)值的諧振頻率、并且通過調(diào)節(jié)在接收器線圈(5 )出口處的電壓而使功率控制電路系統(tǒng)(4 )給微控制器(2 )和電子電路(3 )供應(yīng)不中斷且恒定數(shù)值的電壓。
[0019]在本發(fā)明的實(shí)施例中，諧振電路(8)是由并聯(lián)地連接到彼此并且串聯(lián)地連接至接收器線圈(5)的諧振電容器(Cl，C2)形成的串行諧振電路(8)。
[0020]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，諧振電路(8)是由并聯(lián)地連接到彼此并且并聯(lián)地連接至接收器線圈(5)的諧振電容器(Cl，C2)形成的并行諧振電路(8)。
[0021]在本發(fā)明的廚房用具(1)中，當(dāng)在感應(yīng)加熱炊具(K)上改變功率比例設(shè)定時(shí)，從感應(yīng)線圈(B)傳輸至接收器線圈(5)并且因此從接收器線圈(5)傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4)的電壓水平改變。特別地，如果選擇低功率比例，感應(yīng)線圈(B)的占空比減小，并且功率間歇地輸送至接收器線圈(5)，以及傳輸?shù)碾妷核铰錇榈陀谀軌虿僮魑⒖刂破?2)和電子電路(3)的水平。如果在感應(yīng)加熱炊具(K)上選擇高功率比例，感應(yīng)線圈(B)的占空比增大，并且不間斷地從接收器線圈(5)輸送功率，然而在該情形下，傳輸?shù)碾妷核缴仙量梢該p壞微控制器(2)和電子電路(3)的水平。在從接收器線圈(5)傳輸?shù)碾妷焊淖兊那樾沃?，由微控制?2)調(diào)節(jié)諧振電路(8)輸出電壓，如果電壓水平低則增大輸出電壓，如果電壓水平高則減小輸出電壓，因此功率控制電路系統(tǒng)(4)向微控制器(2)和電子電路(3)供應(yīng)恒定的、不中斷的和無波紋的DC電壓(例如5V)。通過在任何時(shí)刻在可變電壓條件下重置而防止微控制器(2)擦除關(guān)于在廚房用具(1)中正實(shí)施的程序的數(shù)據(jù)，并且使得電子電路(3)良好地操作，保護(hù)免受波動(dòng)電壓影響并且避免故障。
[0022]諧振電路(8)包括一個(gè)或多于一個(gè)的開關(guān)裝置(10)，例如繼電器，其由微控制器
(2)控制，其串聯(lián)地連接至每一個(gè)諧振電容器(C1，C2)并且通過取決于期望要減小/增大的電壓水平的切換而激活或者停用諧振電容器(Cl，C2)。
[0023]在本發(fā)明的實(shí)施例中，廚房用具(1)包括尖峰電壓追蹤器(9)，布置在整流器(6)和緩沖器電容器(7)之間，追蹤在整流器(6)出口處的電壓的峰值并且反饋回至微控制器(2)。
[0024]當(dāng)功率控制電路系統(tǒng)(4)的功率水平在功率比例設(shè)定變化、操作感應(yīng)線圈(B)的DC主電源電壓波動(dòng)和電子電路(3)的可變功率需求波動(dòng)的條件下改變時(shí)，微控制器(2)調(diào)節(jié)諧振電路(8)的輸出電壓，通過取決于從尖峰電壓追蹤器(9)接收的反饋借由切換裝置(10)激活或者停用諧振電容器(C1，C2)，使由接收器線圈(5)傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4)的電壓保持恒定。
[0025]如果從接收器線圈(5)傳輸并且由尖峰電壓追蹤器(9)反饋的功率水平高于微控制器(2)和電子電路(3)在其下保持活動(dòng)的電壓水平，微控制器(2)增大借由切換裝置(10)激活的諧振電容器(Cl，C2)的數(shù)目，將諧振電路(8)的頻率調(diào)整至與感應(yīng)線圈(B)的頻率不匹配的數(shù)值；因此在諧振電路(8)出口處AC電壓幅度降低，并且從接收器線圈(5)傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4)的電壓水平降低。
[0026]如果由尖峰電壓追蹤器(9)反饋的、從接收器線圈(5)傳輸?shù)墓β仕降陀谖⒖刂破?2 )和電子電路(3 )在其下保持活動(dòng)的電壓水平，微控制器(2 )通過減少借由切換裝置
(10)激活的諧振電容器(C1，C2)的數(shù)目將諧振電路(8)的頻率調(diào)整至與感應(yīng)線圈(B)的頻率匹配的數(shù)值；因此在諧振電路(8)出口處AC電壓的幅度增大，并且從接收器線圈(5)傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4)的電壓水平增高。
[0027]當(dāng)感應(yīng)線圈(B)操作在不同功率設(shè)定下時(shí)，不僅傳輸至接收器線圈(5)的電壓改變，而且頻率也改變。因此，頻率改變，因?yàn)閺慕邮掌骶€圈(5 )傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4)的功率是從感應(yīng)線圈(B)接收的功率的轉(zhuǎn)換。當(dāng)感應(yīng)線圈(B)操作在低功率水平下時(shí)，傳輸至接收器線圈(5)并且從接收器線圈(5)傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4)的功率的電壓降低并且頻率增大，以及當(dāng)感應(yīng)線圈(B)操作在高功率水平下時(shí)，傳輸至接收器線圈(5)并且從接收器線圈(5)傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4)的功率的電壓增大并且頻率降低。
[0028]在本發(fā)明的實(shí)施例中，微控制器(2 )通過測量從感應(yīng)線圈(B )傳輸至接收器線圈
(5)并且從接收器線圈(5)傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4)的功率的頻率而檢測電壓是否高于或者低于所需電壓，并且通過取決于測量的頻率數(shù)值致動(dòng)切換裝置(10 )而激活或者停用諧振電容器(Cl，C2)并且調(diào)節(jié)諧振電路(8)的輸出電壓。
[0029]在該實(shí)施例中，如果從接收器線圈(5)傳輸?shù)墓β实念l率數(shù)值低于存儲在其存儲器中的預(yù)定的頻率數(shù)值，微控制器(2)判定電壓高于期望水平，并且通過增大借由切換裝置
(10)激活的諧振電容器(Cl，C2)的數(shù)目而使從接收器線圈(5)傳輸至功率控制電路系統(tǒng)(4)的電壓水平降低。
[0030]如果從接收器線圈(5)傳輸?shù)墓β实念l率數(shù)值高于存儲在其存儲器中的預(yù)定的頻率數(shù)值，微控制器(2)判定電壓低于期望水平，并且通過減少借由切換裝置(10)激活的諧振電容器(Cl，C2)的數(shù)目而使得從接收器線圈(5)傳輸至功率控制電路(4)的電壓水平增大。
[0031]當(dāng)由用戶在低功率設(shè)定下操作感應(yīng)加熱炊具(K)時(shí)，特別地以導(dǎo)通/關(guān)斷方式操作的感應(yīng)線圈(B)處于關(guān)斷的持續(xù)時(shí)間拉長，并且在該情形下變得難以向微控制器(2)供應(yīng)不中斷電壓。在感應(yīng)加熱炊具(K)操作在低功率設(shè)定的情形下以及在存儲在緩沖器電容器(7)中的功率不足以向微控制器(2)供應(yīng)恒定電壓水平的情形中，由微控制器(2)停用布置在廚房用具(I)上的部件，例如LED、顯示器、背光，其汲取高功率，從而減小緩沖器電容器(7)的負(fù)載，并且使微控制器(2)供應(yīng)不中斷電壓。
[0032]在本發(fā)明的實(shí)施例中，廚房用具(I)是采用由感應(yīng)線圈(B)產(chǎn)生的感應(yīng)電能加熱的鐵磁烹飪?nèi)萜鳌?br> [0033]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，廚房用具(I)是具有電阻加熱器的有源加熱用具，例如水壺或烤箱。
[0034]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，廚房用具(I)是由電動(dòng)機(jī)操作的機(jī)電用具，例如混合器、攪拌器、攪拌機(jī)、食品處理器等等。
[0035]在本發(fā)明的實(shí)施例中，廚房用具(I)是自動(dòng)咖啡機(jī)，并且由紅外傳感器提供烹飪控制，功率控制電路系統(tǒng)(4)借由諧振電路(8)向電子電路(3)和控制了紅外傳感器的微控制器(2)供應(yīng)不中斷且恒定的電壓。
[0036]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，廚房用具(I)包括一個(gè)或多于一個(gè)的高功率接收器線圈(11)，其從感應(yīng)線圈(B)輸送用于操作汲取高電流的的構(gòu)件(M)(例如加熱器或馬達(dá))的功率(圖2)。
[0037]在本發(fā)明的廚房用具(I)中，由諧振電路(8 )調(diào)節(jié)從接收器線圈(5 )輸送至功率控制電路系統(tǒng)(4)的電壓，向微控制器(2)和電子電路(3)供應(yīng)恒定和不中斷的電壓。在用戶改變感應(yīng)加熱炊具(K)的設(shè)定的情形中以及在可變主電源AC電壓條件下，防止了微控制器(2 )和電子電路(3 )中發(fā)生錯(cuò)誤，并且保護(hù)微控制器(2 )和電子電路(3 )免受可變電壓條件影響。無需例如電池或超級電容器的高成本和難用部件以用于保持由功率控制電路系統(tǒng)
(4)供應(yīng)的電壓水平為恒定。
[0038]要理解的是，本發(fā)明不限于如上公開的實(shí)施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠易于引入不同實(shí)施例。這些應(yīng)該視作落入由本發(fā)明的權(quán)利要求要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種廚房用具(1)，適于使用感應(yīng)線圈(B)產(chǎn)生的功率操作在感應(yīng)加熱炊具(K)上，其包括微控制器(2);—個(gè)或多于一個(gè)的電子電路(3)，其提供由所述微控制器(2)控制的通信和/或控制裝置(E);功率控制電路系統(tǒng)(4)，其給所述微控制器(2)和所述電子電路(3)提供低水平DC電壓；接收器線圈(5)，其部分地收集由所述感應(yīng)線圈(B)產(chǎn)生的功率，并且將由所述感應(yīng)線圈(B)產(chǎn)生的功率傳輸至所述功率控制電路系統(tǒng)(4);整流器(6)，其將從所述接收器線圈(5)輸送的AC電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓；以及在整流器(6)出口處對所述DC電壓濾波的緩沖器電容器(7)，其特征在于，諧振電路(8)布置在所述接收器線圈(5)和所述整流器(6)之間，其具有一個(gè)或多于一個(gè)的諧振電容器(Cl，C2)，并且其使所述功率控制電路系統(tǒng)(4)通過調(diào)節(jié)在所述接收器線圈(5)出口處的電壓給所述微控制器(2 )和所述電子電路(3)供應(yīng)恒定的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廚房用具(1)，其特征在于串行諧振電路(8)，其由并聯(lián)地連接至彼此并且串聯(lián)地連接至所述接收器線圈(5)的所述諧振電容器(Cl，C2)形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廚房用具(1)，其特征在于并行諧振電路，其由并聯(lián)地連接至所述接收器線圈(5)的所述諧振電容器(Cl，C2)形成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的廚房用具(1)，其特征在于，所述諧振電路(8)具有一個(gè)或多于一個(gè)的切換裝置(10)，其串聯(lián)地連接至每一個(gè)所述諧振電容器(Cl，C2)并且由所述微控制器(2)控制。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的廚房用具(1)，其特征在于，尖峰電壓追蹤器(9)布置在所述整流器(6 )和所述緩沖器電容器(7 )之間，追蹤在所述整流器(6 )的出口處的電壓的峰值并且反饋回至所述微控制器(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廚房用具(1)，其特征在于，所述微控制器(2)取決于從所述尖峰電壓追蹤器(9)接收的反饋借由所述切換裝置(10)激活或者停用所述諧振電容器(Cl,C2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的廚房用具(1)，其特征在于，所述微控制器(2)通過測量從所述接收器線圈(5)傳輸?shù)乃龉β实念l率檢測所述電壓是高還是低，并且取決于測得的頻率數(shù)值激活或者停用所述諧振電容器(Cl，C2)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的廚房用具(O,其特征在于，在所述感應(yīng)加熱炊具(K)操作在低功率設(shè)定下的情形中，所述微控制器停用汲取高功率的部件，例如LED、顯示器、背光。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的廚房用具(1)，其特征在于，鐵磁體烹飪?nèi)萜?，其采用由所述感?yīng)線圈(B)產(chǎn)生的感應(yīng)電能加熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的廚房用具(I)，其特征在于具有電阻加熱器的有源加熱用具。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的廚房用具(1)，其特征在于由電動(dòng)馬達(dá)操作的機(jī)電用具。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的廚房用具(I),其特征在于咖啡機(jī)，其中由紅外傳感器提供烹飪控制。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的廚房用具(O,其特征在于，一個(gè)或多于一個(gè)的高功率接收器線圈(11)，其從所述感應(yīng)線圈(B)傳輸用于操作例如所述加熱器或馬達(dá)的構(gòu)件 (M)的功率。
【文檔編號】H05B6/12GK104365176SQ201280070955
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月29日
【發(fā)明者】奧努爾·亞曼, 阿梅特·約盧科格魯, 塞法·哈茲爾 申請人:阿塞里克股份有限公司