CN104159479B - 在感应加热炊具上操作的无线厨房用具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在感应加热炊具(K)上无线地操作的厨房用具(1)，其包括：可编程微控制器(2)；一个或多于一个的电子电路(3)，其供应微控制器(2)以控制通信装置、用户界面和传感器，提供与厨房用具(1)在其上操作的感应加热炊具(K)的通信；功率控制电路(4)，其向微控制器(2)和电子电路(3)供给低电平直流电压；接收线圈(5)，其部分地收集由感应加热炊具(K)中的感应线圈(B)产生的功率并将该功率传递至功率控制电路(4)；整流器(6)，其将输送自接收线圈(5)的交流电压转换为直流电压；以及缓冲电容器(7)，其过滤整流器(6)输出口处的直流电压。

Description

在感应加热炊具上操作的无线厨房用具
技术领域
本发明涉及一种在感应加热炊具上操作的无线厨房用具。
背景技术
通过无线功率传输的原理，使用在感应加热炊具上操作的厨房用具是已知的。无线厨房用具有无源加热设备，如壶和锅；有源加热设备，如水壶，咖啡机，烤箱或机电装置(如通过电动马达操作的混合器，搅拌器)。用户界面、传感器和通信装置(如RFID)设置在无线厨房用具上，其提供与感应加热炊具的通信。需要低电平的电功率为电子电路和微处理器供能，所述微处理器控制无线厨房用具上的这些电路。此种电功率是通过低功率接收线圈从感应加热炊具中的感应线圈获得的。微控制器和其他电子电路需要被供给不间断且恒定的电压。如果馈给这些部件的电源的电压电平高于或低于所需的电压，则微控制器和其他电子电路的操作被中断并且无线厨房用具无法以期望的方式在感应加热炊具上操作。铁磁容器放置在感应加热炊具上用于正常的加热操作，而用户可通过以不同功率水平设置刻度(例如，在1至9之间)的旋钮来加热所述容器。现有的用于铁磁容器的功率刻度设置也用于无线厨房用具。如果无线厨房用具例如是水壶，则可进行电阻加热器(resistantheater)的功率调节，而在具有电动马达的用具如混合器中，则电动马达的速度被调节。当用户改变感应加热炊具的功率刻度设置时，供给至电源电路的电压也改变并且无法提供期望的连续且恒定的电压。此外，感应加热炊具所连接的供电电压中的波动不利地影响功率控制电路。在现有技术中，使用功率储存元件(如电池)以保持由功率控制电路所供给的电压恒定，但是会产生不便，例如需要单独的结构用于电池的耗尽、改变或充电。超级电容器也可用来代替电池但成本却相当高昂。
国际专利申请号WO9941950涉及一种用于感应加热炉灶面中的烹饪器皿。
国际专利申请号WO2010080738涉及一种通过感应电源无线操作的智能烹饪器具。
美国专利号US7355150涉及一种通过非接触电源供能的烹饪用具。
发明内容
本发明的目的是实现一种在感应加热炊具上无线地操作的厨房用具，并且防止该厨房用具的电子电路受电压变化的影响。
在第一权利要求及其相关的权利要求中详细说明的、为了获得本发明的目的而实现的厨房用具，是一种在感应加热炊具上无线地操作的用具(如烹饪容器、水壶、咖啡机器或混合器)。用户界面、传感器和通信部件设置在厨房用具中，其提供与感应加热炊具的通信。操作这些部件的电子电路、切换器等通过微控制器控制。微控制器和其他电子电路通过功率控制电路利用低电平的直流电压供能。厨房用具包括：接收线圈，其部分地接收由感应加热炊具的感应线圈产生的功率并且提供至功率控制电路的传递，所述厨房用具在所述感应加热炊具上操作；整流器，其将输送自接收线圈的交流电压转换为直流电压；设置在接收线圈和整流器之间的缓冲电容器和变压器，其调节传递至功率控制电路的电压，从而提供功率控制电路以向微控制器和其他电子电路供给恒定值和不间断的直流电压。
在本发明的一个实施例中，通过设置在整流器和缓冲电容器之间的峰值电压***检测功率控制电路中的电压变化。
在本发明的另一个实施例中，变压器包括初级绕组、多于一个的次级绕组以及通过微控制器控制的继电器，所述继电器通过切换来启用或停用次级绕组。如果峰值电压***检测到的电压电平高于期望的电压电平，则微控制器通过继电器减少启用的次级绕组的数量，而如果峰值电压***检测到的电压电平较低，则微控制器增加启用的次级绕组的数量。
在本发明的另一个实施例中，变压器包括公共端双次级绕组。
在本发明的另一个实施例中，在感应加热炊具以低功率设置操作的情形中，微控制器停用在厨房用具中抽运高功率的部件(如LED，显示器，背光灯)。
在本发明的厨房用具中，微控制器和其他电子电路提供为被供给恒定和不间断的直流电压。在从外部施加至功率控制电路的电压变化的情况下，防止了在微控制器和电子电路中出现差错并且保护了微控制器和电子电路免受可变电压状态。为了保持由功率控制电路提供的电压电平恒定，并不需要诸如电池、超级电容的元件。
附图说明
在附图中示出了为了获得本发明的目的而实现的厨房用具，其中：
图1是在感应加热炊具上操作的无线厨房用具的示意图。
图2是本发明的另一个实施例中的在感应加热炊具上操作的无线厨房用具的示意图。
附图中示出的元件标记如下：
1.厨房用具
2.微控制器
3.电子电路
4.功率控制电路
5.接收线圈
6.整流器
7.缓冲电容器
8.变压器
9.峰值电压***
10.切换装置
11.高功率接收线圈
具体实施方式
厨房用具(1)适于利用由感应线圈(B)产生的功率在感应加热炊具(K)上无线地操作。位于感应加热炊具(K)中的感应线圈(B)通过电源单元(U)操作，所述电源单元(U)通过如在现有技术中那样将交流供电电压转换为直流电压来驱动感应线圈(B)。
厨房用具(1)包括：可编程微控制器(2)；一个或多于一个的电子电路(3)，其提供微控制器(2)以控制诸如RFID的通信和/或控制装置(E)、用户界面和传感器，所述通信和/或控制装置(E)、用户界面和传感器提供与所述厨房用具(1)在其上操作的感应加热炊具(K)的通信；功率控制电路(4)，其向微控制器(2)和电子电路(3)供给低电平直流电压；接收线圈(5)，其部分地收集由感应加热炊具(K)中的感应线圈(B)产生的功率并且提供将所述功率传递至功率控制电路(4)；设置在功率控制电路(4)中的整流器(6)，其将输送自接收线圈(5)的交流电压转换为直流电压；以及缓冲电容器(7)，其过滤整流器(6)输出口处的直流电压。
本发明的厨房用具(1)包括设置在接收线圈(5)和整流器(6)之间的变压器(8)，所述变压器(8)的操作由微控制器(2)控制，在传递自感应线圈(B)的电压变化的情况下，所述变压器(8)供应功率控制电路(4)以通过补偿接收线圈(5)的输出口处的电压向微控制器(2)和电子电路(3)供给恒定值和不间断的电压。
在本发明的厨房用具(1)中，当感应加热炊具(K)上的功率刻度设置改变时，从感应线圈(B)传递至接收线圈(5)的电压电平改变且因此从接收线圈(5)传递至功率控制电路(4)的电压电平改变。具体地，如果选择低功率刻度，则感应线圈(B)的负载比(或占空率)减小并且功率间歇地传递至接收线圈(5)，于是所传递的电压电平下降低于可操作微控制器(2)和电子电路(3)的水平。如果在感应加热炊具(K)上选择高功率刻度，则感应线圈(B)的负载比增大并且从接收线圈(5)不间断地传送功率，然而在这种情况下，所传递的电压上升到能破坏微控制器(2)和电子电路(3)的水平。在传递自接收线圈(5)的电压变化的情况下通过由微控制器(2)启用变压器(8)，如果电压电平为低时，则其将增加，如果为高时，则降低，由此供应功率控制电路(4)以向微控制器(2)和电子电路(3)供给恒定、不间断和无纹波(或脉动)的直流电压(例如5V)。通过在可变电压状态下随时重新设置，防止了微控制器(2)擦除与在厨房用具(1)中执行的程序相关的数据，并且电子电路(3)被提供为稳健地操作、保护电压不受波动和防止故障。
在本发明的一个实施例中，变压器(8)包括初级绕组(P)、多于一个的次级绕组(S1，S2)以及由微控制器(2)控制的切换装置(10)，例如继电器，其通过根据需要降低/升高的电压电平切换次级绕组(S1，S2)来启用或停用一个或多于一个的次级绕组(S1，S2)。
在本发明的一个实施例中，厨房用具(1)包括设置在整流器(6)和缓冲电容器(7)之间的峰值电压***(9)，其跟踪在整流器(6)的输出口处的电压峰值并且反馈至微控制器(2)。
在功率刻度设置改变、操作感应线圈(B)的交流供电电压波动以及电子电路(3)的可变功率需求变化的情况下，微控制器(2)根据峰值电压***(9)的反馈，通过启动切换装置(10)来关于期望降低/升高的电压电平提供启用或停用一个或多于一个的次级绕组(S1，S2)。
如果由峰值电压***(9)检测和反馈的、传递自接收线圈(5)的电压电平高于微控制器(2)和电子电路(3)保持起用所处的电压电平，则微控制器(2)减少通过切换装置(10)启用的次级绕组(S1，S2)的数量并且提供在变压器(8)输出口处用以降低的电压。
如果由峰值电压***(9)检测和反馈的、传递自接收线圈(5)的电压电平低于微控制器(2)和电子电路(3)保持起用所处的电压电平，则微控制器(2)增加通过切换装置(10)启用的次级绕组(S1，S2)的数量并且提供在变压器(8)输出口用以升高的电压。
在本发明的另一个实施例中，变压器(8)包括公共端(C)双次级绕组(S1，S2)。当在接收线圈(5)输出口处的电压电平降低时，微控制器(2)通过借助于切换装置(10)启用第一和第二次级绕组(S1，S2)而升高电压电平，而当在接收线圈(5)输出口处的电压电平升高时，微控制器(2)通过借助于切换装置(10)停用第一次级绕组(S1)而启用第二次级绕组(S2)来降低电压电平。
当通过用户以低功率设置操作感应加热炊具(K)时，特别是以开/关方式操作的感应线圈(B)处于“关”的期间被延长，并且在这种情况下，难以向微控制器(2)供给不间断的电压。在感应加热炊具(K)以低功率设置操作以及储存在缓冲电容器(7)中的功率不足以向微控制器(2)供给恒定电压电平的情况下，设置在厨房用具(1)上的抽运高功率的部件(如LED，显示器，背光灯)通过微控制器(2)被停用，缓冲电容器(7)的负载被减少，于是微控制器(2)提供为被供给不间断的电压。
在本发明的一个实施例中，厨房用具(1)是铁磁烹饪容器，其通过由感应线圈(B)产生的感应能加热。
在本发明的另一个实施例中，厨房用具(1)是有源加热用具，如水壶或烤箱，其具有电阻加热器。
在本发明的另一个实施例中，厨房用具(1)是机电用具，如混合器，搅拌器或食物加工器等，其通过电动马达操作。
在本发明的一个实施例中，厨房用具(1)是自动咖啡机并且通过红外传感器提供烹饪控制，以及功率控制电路(4)通过变压器(8)向电子电路(3)和控制红外传感器的微控制器(2)供给不间断和恒定的电压。
在本发明的另一个实施例中，厨房用具(1)包括一个或多于一个的高功率接收线圈(11)，所述高功率接收线圈(11)传递来自感应线圈(B)的功率以操作抽运高电流的部件(M)，如加热器或马达(图2)。
在本发明的厨房用具(1)中，通过变压器(8)补偿从接收线圈(5)传递至功率控制电路(4)的电压，使得微控制器(2)和电子电路(3)被供给恒定和不间断的电压。在用户改变感应加热炊具(K)的功率设置的情况下以及在可变供电电压状态下，防止了在微控制器(2)和电子电路(3)中出现差错以及保护了微控制器(2)和电子电路(3)免受可变电压状态。为保持由功率控制电路(4)供给的电压电平恒定，并不需要成本高昂和难以使用的部件(如电池或超级电容器)。
应当理解，本发明不限于上述公开的实施例，并且本领域技术人员可容易地引入不同的实施例。这些应被视作为处在由本发明的权利要求所主张的保护范围内。

Claims (11)

1.一种厨房用具（1），其适于利用由感应线圈（B）产生的功率在感应加热炊具（K）上无线地操作，所述厨房用具（1）包括：微控制器（2）；一个或多于一个的电子电路（3），其提供由所述微控制器（2）控制的通信和/或控制装置（E）；功率控制电路（4），其向所述微控制器（2）和所述电子电路（3）供给低电平直流电压；接收线圈（5），其部分地收集由所述感应线圈（B）产生的功率并将所述功率传递至所述功率控制电路（4）；整流器（6），其设置在所述功率控制电路（4）中并且将输送自所述接收线圈（5）的交流电压转换为直流电压；以及缓冲电容器（7），其过滤所述整流器（6）的输出口处的直流电压，其特征在于：设置在所述接收线圈（5）和所述整流器（6）之间的变压器（8），所述变压器（8）供应所述功率控制电路（4）以通过补偿所述接收线圈（5）的输出口处的电压向所述微控制器（2）和所述电子电路（3）供给恒定电压。
2.如权利要求1所述的厨房用具（1），其特征在于：所述变压器（8）包括初级绕组（P）、多于一个的次级绕组（S1，S2）以及由所述微控制器（2）控制的切换装置（10），所述切换装置（10）通过切换所述次级绕组（S1，S2）而启用或停用一个或多于一个的次级绕组（S1，S2）。
3.如权利要求2所述的厨房用具（1），其特征在于：设置在所述整流器（6）和所述缓冲电容器（7）之间的峰值电压***（9），所述峰值电压***（9）跟踪所述整流器（6）的输出口处的电压峰值并且反馈至所述微控制器（2）。
4.如权利要求3所述的厨房用具（1），其特征在于：所述微控制器（2）根据接收自所述峰值电压***（9）的反馈，通过起动所述切换装置（10）启用或停用一个或多于一个的次级绕组（S1，S2）。
5.如权利要求1-4中任一项所述的厨房用具（1），其特征在于：所述变压器（8）包括双次级绕组（S1，S2）。
6.如权利要求1-4中任一项所述的厨房用具（1），其特征在于：在所述感应加热炊具（K）以低功率设置操作的情况下，所述微控制器（2）停用抽运高功率的部件。
7.如权利要求1-4中任一项所述的厨房用具（1），其特征在于：所述厨房用具（1）是铁磁烹饪容器，其通过由所述感应线圈（B）产生的感应能加热。
8.如权利要求1-4中任一项所述的厨房用具（1），其特征在于：所述厨房用具（1）是具有电阻加热器的有源加热用具。
9.如权利要求1-4中任一项所述的厨房用具（1），其特征在于：所述厨房用具（1）是通过电动马达操作的机电用具。
10.如权利要求1-4中任一项所述的厨房用具（1），其特征在于：所述厨房用具（1）是咖啡机，在其中通过红外传感器提供烹饪控制。
11.如权利要求1-4中任一项所述的厨房用具（1），其特征在于：一个或多于一个的高功率接收线圈（11），其传送来自所述感应线圈（B）的功率以操作加热器或马达。
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