ES2258931B1 - METHOD FOR AUTOMATICALLY DISCONNECTING AN ELECTRIC HEATER DEVICE IN CASE OF A DRY WARMING OF A CONTAINER. - Google Patents
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Abstract
Método para desconectar automáticamente un dispositivo calentador eléctrico en caso de un calentamiento en seco de un recipiente. Para una mejor seguridad, se propone utilizar un dispositivo calentador (2) con una unidad de control de potencia (4) que comprende un medio medidor (302, 304) y un medio procesador (306) para determinar un valor de vigilancia a partir de cantidades eléctricas del dispositivo calentador (2) que están correlacionadas con la temperatura de un recipiente a calentar, un medio de almacenamiento (307), un medio diferenciador (308) y un medio comparador (310) para detectar una situación de calentamiento en seco del recipiente a calentar comparando el cambio del valor de vigilancia a lo largo del tiempo con un valor umbral, y un medio conmutador (312) para desconectar el elemento calentador (3) del dispositivo calentador (2) en el caso de que se haya detectado la situación de calentamiento en seco.Method to automatically disconnect an electric heating device in case of dry heating of a container. For better safety, it is proposed to use a heating device (2) with a power control unit (4) comprising a measuring means (302, 304) and a processing means (306) to determine a monitoring value from electrical quantities of the heating device (2) that are correlated with the temperature of a container to be heated, a storage medium (307), a differentiating means (308) and a comparator means (310) to detect a dry heating situation of the container to be heated by comparing the change of the monitoring value over time with a threshold value, and a switching means (312) to disconnect the heating element (3) from the heating device (2) in the event that the dry heating situation.
Description
Método para desconectar automáticamente un dispositivo calentador eléctrico en caso de un calentamiento en seco de un recipiente.Method to automatically disconnect a electric heating device in case of dry heating of a bowl
La presente invención se refiere a un método, especialmente para utilizar en una cafetera de filtro, para desconectar automáticamente un dispositivo calentador eléctrico en caso de un calentamiento en seco de un recipiente calentado por el dispositivo calentador, en el que el dispositivo calentador tiene un elemento calentador.The present invention relates to a method, especially for use in a filter coffee maker, to automatically disconnect an electric heater device in case of dry heating of a vessel heated by the heating device, in which the heating device has a heating element.
La presente invención se refiere también a una unidad de control de potencia para un elemento calentador de un dispositivo calentador así como a una cafetera de filtro para hacer café que comprende un dispositivo calentador y un elemento calentador con esa unidad de control de potencia.The present invention also relates to a power control unit for a heating element of a heating device as well as a filter coffee maker to make coffee comprising a heating device and an element heater with that power control unit.
Con respecto a la seguridad y a la reducción del consumo de energía, es un punto importante desconectar un dispositivo calentador si el recipiente calentado por él se ha calentado en seco, es decir, el líquido contenido en el recipiente ha hervido hasta consumirse completamente. Si el dispositivo calentador no se desconectara, el propio dispositivo calentador, en especial su electrónica, podría dañarse o, en el peor caso, podría iniciarse un incendio. Además, se consumiría innecesariamente mucha energía.With regard to safety and the reduction of energy consumption, it is an important point to disconnect a heating device if the container heated by it has been dry heated, that is, the liquid contained in the container It has boiled until completely consumed. If the device heater will not disconnect, the heater device itself, in special your electronics, could be damaged or, in the worst case, could start a fire In addition, much would be consumed unnecessarily Energy.
En el caso especial de las cafeteras de filtro, está el aspecto adicional del sabor del café. Si se hierve el café, su sabor se deteriora de manera importante. Las cafeteras de filtro comprenden en general un recipiente para agua que hay que calentar. El agua y/o el vapor hirviendo se hace pasar a través de un tubo a otro recipiente que contiene granos de café molidos. El agua y/o el vapor se filtra a través del café molido para obtener el café. En las cafeteras de filtro estilo americano, el café vuelve a caer al recipiente del agua, donde se añade al agua para calentarse. La concentración de café depende de cuánto tiempo se caliente y se filtre el agua o la mezcla agua-café a través del café molido. Otras cafeteras de filtro como las cafeteras con grifo o las máquinas de café exprés proporcionan un recipiente separado para recoger el café hecho.In the special case of filter coffee makers, there is the additional aspect of coffee flavor. If the coffee is boiled, Its flavor deteriorates significantly. Filter coffee makers they generally comprise a container for water to be heated. Water and / or boiling steam is passed through a tube to another container that contains ground coffee beans. The water and / or the Steam is filtered through the ground coffee to obtain the coffee. In American style filter coffee makers, coffee falls back to water container, where it is added to the water to warm up. The coffee concentration depends on how long it is heated and it filter the water or the water-coffee mixture through the ground coffee Other filter coffee makers such as tap coffee machines or espresso machines provide a separate container To pick up the coffee made.
En las cafeteras de filtro estilo americano, no sería deseable seguir calentando los recipientes del agua si están vacíos de agua y/o café. En las cafeteras de filtro con recipientes separados que recogen el café habría el problema de que, si se continúa calentando el recipiente del agua, incluso si está vacío, el recipiente del café se calentaría también hasta la temperatura de ebullición, si no está térmicamente aislado del recipiente del agua, deteriorando así el sabor del café.In American style filter coffee makers, no it would be desirable to continue heating the water containers if they are empty of water and / or coffee. In filter coffee makers with containers separated that collect coffee would be the problem that if continue to heat the water container, even if it is empty, the coffee container would also warm up to the temperature boiling, if not thermally insulated from the container water, thus deteriorating the taste of coffee.
En la solicitud de patente española ES P200301242, se describe una manera de regular la temperatura de una olla que se calienta por inducción sin necesidad de un sensor. Con este fin, se determina un valor de referencia a partir de una cantidad eléctrica que depende de la temperatura de la olla. Además, se determina un valor comparativo respectivo para un momento posterior dependiendo de la cantidad eléctrica, así como la desviación entre el valor de referencia y el valor comparativo. Dependiendo de esta desviación, se aplica potencia al inductor con el fin de regular la temperatura de la olla a un valor constante correspondiente al valor de referencia. La cantidad eléctrica puede ser, por ejemplo, una o más de entre la tensión de salida, la corriente de salida, la potencia y la corriente de entrada. Esta solicitud se incorpora aquí por referencia.In the Spanish patent application ES P200301242, a way of regulating the temperature of a pot that is heated by induction without the need for a sensor. With For this purpose, a reference value is determined from a electrical quantity that depends on the temperature of the pot. Further, a respective comparative value is determined for a moment later depending on the electrical quantity, as well as the deviation between the reference value and the comparative value. Depending on this deviation, power is applied to the inductor with in order to regulate the pot temperature to a constant value corresponding to the reference value. The electrical quantity can be, for example, one or more of the output voltage, the output current, power and input current. This Application is incorporated here by reference.
Es un objetivo de la presente invención presentar una posibilidad de reconocer automáticamente si se ha calentado en seco un recipiente que se calienta mediante un dispositivo calentador y luego desconectar el dispositivo calentador sin necesitar un sensor de temperatura.It is an objective of the present invention present a possibility to automatically recognize if it has Dryly heated a vessel that is heated by a heater device and then disconnect the device heater without needing a temperature sensor.
Este problema se resuelve mediante un método para desconectar automáticamente un dispositivo calentador eléctrico en caso de un calentamiento en seco de un recipiente calentado por el dispositivo calentador, en el que el dispositivo calentador tiene un elemento calentador, con las etapas de: definir un valor de vigilancia que depende de una cantidad eléctrica del dispositivo calentador que está correlacionada con la temperatura del recipiente; medir, a través de dicha cantidad eléctrica, el valor de vigilancia una primera y una segunda vez durante el calentamiento; comparar el primer y el segundo valores de vigilancia; y desconectar el elemento calentador si la diferencia entre el primer y el segundo valores de vigilancia es mayor que un valor umbral elegido.This problem is solved by a method. to automatically disconnect a heating device electric in case of dry heating of a container heated by the heating device, in which the device heater has a heating element, with the stages of: defining a monitoring value that depends on an electrical quantity of the heating device that correlates with temperature of the container; measure, through said electrical quantity, the surveillance value a first and a second time during the heating; compare the first and second values of surveillance; and disconnect the heating element if the difference between the first and second surveillance values is greater than a chosen threshold value.
Se resuelve además mediante una unidad de control de potencia para el elemento calentador de un dispositivo calentador que comprende un medio medidor para medir una cantidad eléctrica; un medio procesador para calcular un valor de vigilancia que depende de la cantidad eléctrica medida; un medio de almacenamiento para almacenar un valor de vigilancia calculado; un medio diferenciador para determinar la diferencia entre un valor de vigilancia calculado y el valor de vigilancia almacenado; un medio comparador para comparar dicha diferencia con un valor umbral; y un medio conmutador para desconectar el elemento calentador si dicha diferencia es mayor que dicho valor umbral.It is also resolved by a unit of power control for the heating element of a device heater comprising a measuring means for measuring an amount electric; a processor means to calculate a surveillance value which depends on the measured electrical quantity; a half of storage to store a calculated surveillance value; a differentiating means to determine the difference between a value of calculated surveillance and stored surveillance value; a medium comparator to compare said difference with a threshold value; and a switching means for disconnecting the heating element if said difference is greater than said threshold value.
De acuerdo con otro aspecto, la invención proporciona un cafetera de filtro para hacer café que comprende un dispositivo calentador y un elemento calentador con esa unidad de control de potencia.According to another aspect, the invention provides a coffee filter coffee maker comprising a heating device and a heating element with that unit of power control
El método según la presente invención es aplicable a toda clase de dispositivos calentadores eléctricos utilizados para cocinar o calentar, en otro caso, recipientes llenos de líquido. El método está basado en el hecho de que, al conectar un elemento calentador a una potencia constante, la temperatura del recipiente que se debe calentar aumenta hasta que se ha alcanzado la temperatura de ebullición. Durante la ebullición, la temperatura se mantiene constante a la temperatura de ebullición. Desde el momento en que el líquido hierve hasta consumirse completamente, la temperatura aumenta repentinamente, porque el calor transferido del elemento calentador al recipiente ya no se utiliza para transformar el líquido en gas o vapor, sino solamente para calentar más el recipiente.The method according to the present invention is Applicable to all kinds of electric heating devices used for cooking or heating, otherwise, containers full of liquid. The method is based on the fact that, at connect a heating element to a constant power, the temperature of the container to be heated increases until boiling temperature reached. During the boiling, the temperature remains constant at the temperature of boiling. From the moment the liquid boils to completely consumed, the temperature rises suddenly, because the heat transferred from the heating element to the container It is no longer used to transform the liquid into gas or steam, but only to heat the container more.
Determinando un valor de vigilancia, que depende de una o más cantidades eléctricas y que está directamente correlacionado con la temperatura del recipiente, es actualmente posible supervisar cualitativamente la temperatura midiendo solamente las cantidades eléctricas dentro del dispositivo calentador, sin necesidad de un sensor de temperatura en el propio recipiente. El valor de vigilancia se comporta cualitativamente como la temperatura, en la medida en que muestra grandes cambios con el tiempo si así se comporta la temperatura, o pequeños cambios o ninguno con el tiempo si así se comporta la temperatura.Determining a surveillance value, which depends of one or more electrical quantities and that is directly correlated with the temperature of the vessel, it is currently possible to qualitatively monitor the temperature by measuring only the electrical quantities inside the device heater, without the need for a temperature sensor itself container. The surveillance value behaves qualitatively as the temperature, as it shows great changes over time if the temperature behaves, or small changes or none over time if the temperature behaves like this.
La asociación entre el valor de vigilancia y la temperatura real se hace mediante el valor umbral. El valor umbral se elige dependiendo del líquido a calentar, del elemento calentador y del recipiente y debe ser esencialmente equivalente al salto de temperatura después del calentamiento en seco.The association between surveillance value and Actual temperature is done by the threshold value. Threshold value It is chosen depending on the liquid to be heated, the element heater and container and must be essentially equivalent to temperature jump after dry heating.
En realizaciones preferidas de la presente invención, se mide el valor de vigilancia más de dos veces durante el calentamiento y se compara el valor de vigilancia medido en cada momento con el valor de referencia previamente medido, para proporcionar una supervisión continua de la temperatura del recipiente durante el calentamiento. Cuanto más a menudo se mida la cantidad eléctrica y se determine el valor de vigilancia, más fiable será el método y más rápidamente podrá reaccionar el sistema a una situación real de calentamiento en seco.In preferred embodiments of the present. invention, the monitoring value is measured more than twice during the heating and the measured surveillance value is compared in each moment with the previously measured reference value, for provide continuous monitoring of the temperature of the bowl during heating. The more often the electrical quantity and the monitoring value is determined, plus Reliable will be the method and the system can react more quickly to a real dry heating situation.
Preferentemente, se mide la cantidad eléctrica y se determina el valor de vigilancia periódicamente. Esto hace más sencillo elegir un valor umbral significativo.Preferably, the electrical quantity is measured and the monitoring value is determined periodically. This does more Simple to choose a significant threshold value.
Se ha demostrado que es ventajoso elegir el valor umbral dependiendo del intervalo de tiempo entre dos medidas sucesivas. Cuanto menores sean los intervalos de tiempo, más pequeño podrá elegirse el valor umbral, al tiempo que se asegura la detección de una situación de calentamiento en seco.It has been shown that it is advantageous to choose the threshold value depending on the time interval between two measurements successive The shorter the time intervals, the more small, the threshold value may be chosen, while ensuring Detection of a dry heating situation.
En realizaciones preferidas, la cantidad eléctrica es la potencia consumida por el elemento calentador y/o la tensión del elemento calentador y/o la corriente que circula a través del elemento calentador. Valores de vigilancia proporcionales a esas cantidades se comportarían de manera inversa a la temperatura, es decir, disminuyendo cuando la temperatura esté aumentando.In preferred embodiments, the amount electric is the power consumed by the heating element and / or the heating element voltage and / or the current flowing at through the heating element. Proportional monitoring values at those amounts they would behave in reverse to the temperature, that is, decreasing when the temperature is increasing.
Preferentemente, el valor de vigilancia se define como equivalente a la energía consumida por el elemento calentador. En ese caso, el valor de vigilancia se comportaría de manera inversa a la temperatura del recipiente. Como el calentamiento del recipiente presenta un comportamiento de saturación, la energía consumida por intervalo de tiempo disminuye. Por lo tanto, mientras aumenta la temperatura disminuye el valor de vigilancia. Durante la ebullición, la energía consumida se mantiene constante. Lo mismo pasa con la temperatura y el valor de vigilancia. Con el calentamiento en seco, la temperatura del recipiente aumenta repentinamente. Pero la energía necesaria para calentar más el recipiente es mucho menor que la energía necesaria para transformar líquido en gas o vapor. Por consiguiente, el valor de vigilancia muestra una disminución importante.Preferably, the monitoring value is defined as equivalent to the energy consumed by the element Heater. In that case, the surveillance value would behave Reverse way to vessel temperature. As the vessel heating exhibits a behavior of saturation, the energy consumed per time interval decreases. Therefore, as the temperature increases the value of surveillance. During boiling, the energy consumed is maintained constant. The same goes for the temperature and the value of surveillance. With dry heating, the temperature of the vessel suddenly increases. But the energy needed to heating the container more is much less than the energy needed to transform liquid into gas or steam. Therefore the value Surveillance shows a significant decrease.
Para cumplir los requisitos del presente método, la unidad de control de potencia comprende un medio medidor y un medio procesador para determinar el valor de vigilancia, un medio de almacenamiento, un medio diferenciador y un medio comparador para detectar una situación de calentamiento en seco del recipiente a calentar, y un medio conmutador para desconectar el elemento calentador, en caso de que se haya detectado la situación de calentamiento en seco.To meet the requirements of this method, the power control unit comprises a measuring means and a processor means to determine the monitoring value, a means of storage, a differentiating medium and a comparator medium for detect a dry heating situation of the container a heat, and a switching means to disconnect the element heater, in case the situation of dry heating.
En realizaciones preferidas de la presente invención, se dispone el medio medidor para medir la tensión y/o la corriente del elemento calentador, ya que éstas se miden y se relacionan con la temperatura del recipiente de manera relativamente simple.In preferred embodiments of the present. invention, the measuring means for measuring the tension and / or the current of the heating element, since these are measured and relate to the temperature of the container relatively simple.
Preferentemente, se dispone el medio procesador para calcular la energía consumida por el elemento calentador como valor de vigilancia. Como se ha explicado antes, este valor está correlacionado con la temperatura del recipiente, asegurando así que se detecta con fiabilidad una situación de calentamiento en seco.Preferably, the processing medium is arranged to calculate the energy consumed by the heating element as monitoring value As explained before, this value is correlated with the temperature of the container, thus ensuring that a heating situation is reliably detected in dry.
Un dispositivo calentador con una unidad de control de potencia según la presente invención podría utilizarse, por ejemplo, para cocinas eléctricas. Podrían calentar de manera convencional, por inducción o mediante lámparas halógenas. La definición de valor de vigilancia y del umbral tendría que elegirse en función del mecanismo calentador, para optimizar la sensibilidad del sistema a los cambios de temperatura del recipiente.A heating device with a unit of power control according to the present invention could be used, for example, for electric kitchens. They could heat so conventional, by induction or by halogen lamps. The definition of surveillance value and threshold should be chosen depending on the heating mechanism, to optimize the sensitivity from system to vessel temperature changes.
Las utilizaciones más preferidas son cafeteras de filtro independientes que tienen su propio dispositivo de calentamiento con una unidad de control de potencia según la presente invención. Pueden utilizarse sin el peligro de daños por sobrecalentamiento del recipiente del agua y ahorran energía. Especialmente en las cafeteras de filtro que tienen un recipiente para café separado, se mejora la calidad del café.The most preferred uses are coffee makers independent filters that have their own device heating with a power control unit according to the present invention They can be used without the danger of damage by Overheating the water container and save energy. Especially in filter coffee makers that have a container For separate coffee, coffee quality is improved.
A continuación se da una descripción detallada de la invención. Dicha descripción se presenta a manera de ejemplo no limitativo que debe leerse con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:A detailed description is given below. of the invention. This description is presented by way of example non-limiting that should be read with reference to the drawings Attachments, in which:
la Fig. 1a muestra un esquema básico de una cafetera de filtro estilo americano;Fig. 1a shows a basic scheme of a American style filter coffee maker;
la Fig. 1b muestra un esquema básico de una cafetera de filtro para hacer café exprés;Fig. 1b shows a basic scheme of a filter coffee maker to make espresso coffee;
la Fig. 2 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo calentador con elemento calentador y unidad de control de potencia según la invención (con fines de claridad, se omiten los componentes usuales de una unidad de control de potencia);Fig. 2 shows a block diagram of a heating device with heating element and control unit of power according to the invention (for clarity purposes, they are omitted the usual components of a power control unit);
la Fig. 3 muestra un diagrama de flujo del método para reconocer automáticamente una situación de calentamiento en seco y desconectar el elemento calentador según la presente invención; yFig. 3 shows a flow chart of the method to automatically recognize a situation of dry heating and disconnect the heating element according to the present invention; Y
la Fig. 4 muestra un gráfico de potencia, temperatura y valor de vigilancia en función del tiempo que ilustra la correlación de la temperatura y el valor de vigilancia.Fig. 4 shows a power graph, temperature and monitoring value as a function of the time it illustrates Temperature correlation and monitoring value.
En las figuras 1a y 1b se muestran realizaciones preferidas de cafeteras de filtro para hacer café, de acuerdo con la invención.Embodiments 1a and 1b show embodiments Preferred coffee filter coffee makers, according to the invention.
En la figura 1a puede verse un dibujo esquemático de una cafetera de filtro y, más concretamente, una cafetera de filtro estilo americano. Dicha cafetera 1 comprende un dispositivo calentador 2 eléctrico dispuesto en la parte inferior de la cafetera 1, un elemento calentador 3 asociado a dicho dispositivo calentador 2, una unidad de control 4 de la potencia suministrada por dicho elemento calentador 3 para provocar el calentamiento de un recipiente 5 que contiene agua, un tubo 6 que une el recipiente 5 para agua con un recipiente 7 que contiene café molido, y una tapa 12 del recipiente 5 para agua. En la presente realización preferida, el recipiente 7 para café molido está dispuesto en el interior del recipiente 5 para agua, aunque podría encontrarse externo.A drawing can be seen in figure 1a schematic of a filter coffee maker and, more specifically, a American style filter coffee maker. Said coffee maker 1 comprises a electric heating device 2 arranged at the bottom of the coffee maker 1, a heating element 3 associated with said heater device 2, a power control unit 4 supplied by said heating element 3 to cause the heating a container 5 containing water, a tube 6 that join the water container 5 with a coffee container 7 ground, and a lid 12 of the container 5 for water. At the moment preferred embodiment, the ground coffee container 7 is arranged inside the container 5 for water, although it could meet outside
En la realización mostrada en la figura 1b, los elementos comunes a la realización de la figura la se indican con la misma referencia numérica.In the embodiment shown in Figure 1b, the elements common to the embodiment of the figure are indicated by The same numerical reference.
En la figura 1b se muestra una cafetera de filtro y, más concretamente, una cafetera 1 de filtro para hacer café exprés. Dicha cafetera 1 comprende el dispositivo calentador 2 eléctrico dispuesto en la parte inferior de la cafetera 1, el elemento calentador 3 asociado al dispositivo calentador 2, la unidad de control 4 de la potencia suministrada por el elemento calentador 3, destinada a provocar el calentamiento del recipiente 5 que contiene el agua, un tubo 8 que une el recipiente 5 para agua con un recipiente 9 que contiene café molido, un tubo 11 que conecta el recipiente 9 de café molido con un recipiente 10 para café líquido, y la tapa 12 para cerrar el recipiente 10.Figure 1b shows a coffee maker of filter and, more specifically, a filter coffee maker 1 to make espresso. Said coffee maker 1 comprises the heating device 2 electric arranged in the bottom of the coffee maker 1, the heating element 3 associated with the heating device 2, the control unit 4 of the power supplied by the element heater 3, intended to cause heating of the container 5 containing the water, a tube 8 that joins the water container 5 with a container 9 containing ground coffee, a tube 11 that connects the ground coffee container 9 with a coffee container 10 liquid, and lid 12 to close the container 10.
El funcionamiento básico de la cafetera (1) de filtro estilo americano descrita es el siguiente. El elemento calentador 3 calienta el recipiente 5 que contiene el agua, la cual, en forma de agua hirviendo y/o vapor, pasa al recipiente 7 que contiene el café molido a través del tubo 6. En dicho recipiente 7, el agua y/o vapor se filtra a través del café molido para obtener el café. Algunas veces, en este tipo de cafeteras (1), el café obtenido vuelve a caer al recipiente 5 del agua, para añadirse al agua para calentarse. Por ello, la concentración de café depende de cuánto tiempo se caliente y se filtre el agua o la mezcla café-agua a través del café molido.The basic operation of the coffee maker (1) of American style filter described is as follows. The element heater 3 heats the container 5 containing the water, the which, in the form of boiling water and / or steam, passes to container 7 which contains ground coffee through tube 6. In said container 7, water and / or steam is filtered through ground coffee to obtain the coffee. Sometimes, in this type of coffee maker (1), coffee obtained falls back to the container 5 of the water, to be added to the water to warm up Therefore, the concentration of coffee depends on how long it is heated and the water or coffee-water mixture is filtered Through ground coffee.
El funcionamiento básico de la cafetera 1 de filtro para hacer café exprés es muy parecido al descrito en el párrafo anterior. En dicho tipo de cafeteras, el agua hirviendo y/o vapor circula a través del tubo 8, pasando del recipiente 5 para agua al recipiente 9 con café molido, y filtrándose a través del café molido. El café obtenido pasa al recipiente 10 a través del tubo 11, en el que se recoge el café hecho.The basic operation of the coffee maker 1 espresso coffee filter is very similar to the one described in the previous paragraph. In such type of coffee makers, boiling water and / or steam circulates through tube 8, passing from container 5 to water to container 9 with ground coffee, and filtering through the ground coffee The coffee obtained passes to container 10 through the tube 11, in which the coffee made is collected.
Por cuestiones de seguridad o de ahorro de energía, en cualquier aparato que disponga de un dispositivo calentador 2 eléctrico utilizado principalmente para calentar recipientes 5 que contienen líquido o para cocinar, es deseable detectar el calentamiento en seco del recipiente 5.For security or savings reasons of energy, on any device that has a device Electric heater 2 mainly used to heat 5 containers containing liquid or for cooking, it is desirable detect the dry heating of the container 5.
En el caso especial de la cafetera de filtro 1 de la invención, es necesario además preservar la calidad del café, evitando que se deteriore su sabor. Así, por ejemplo, en las cafeteras de filtro de estilo americano no se deben seguir calentando los recipientes 5 para agua, si están vacíos de agua o café, mientras que en las cafeteras con recipientes separados que recogen el café no debe calentarse el recipiente del café hasta alcanzar la temperatura de ebullición.In the special case of the filter coffee maker 1 of the invention, it is also necessary to preserve the quality of coffee, preventing its taste from deteriorating. Thus, for example, in American style filter coffee makers should not be followed by heating the water containers 5, if they are empty of water or coffee, while in coffee makers with separate containers that they collect the coffee the coffee container should not be heated until reach the boiling temperature.
Para ello, como se puede ver en la figura 2, el dispositivo calentador 2 comprende el elemento calentador 3 y la unidad de control 4 de la potencia suministrada por el elemento calentador 3 para el calentamiento del recipiente 5 para agua. Dicha unidad de control 4 comprende un medidor 302 de la corriente I que circula a través del elemento calentador 3; un medidor 304 de la tensión U del elemento calentador 3; un procesador 306 para determinar un valor de vigilancia SV que depende de la corriente I medida por el medidor 302 y de la tensión U medida por el medidor 304; una memoria 307 para almacenar el valor de vigilancia SV calculado, al que se le atribuye la consideración de valor de referencia; un diferenciador 308 para determinar la diferencia \DeltaSV entre un nuevo valor de vigilancia calculado y el valor de vigilancia almacenado en la memoria 307; un comparador 310 para comparar dicha diferencia obtenida por el diferenciador 308, con un valor umbral; y un conmutador 312 para desconectar el elemento calentador 3 en el caso de que la diferencia obtenida por el comparador 310 sea superior al valor umbral predeterminado. Una fuente de alimentación de energía 320 alimenta al elemento calentador 3, a través del conmutador 312.To do this, as can be seen in Figure 2, the heating device 2 comprises the heating element 3 and the control unit 4 of the power supplied by the element heater 3 for heating the container 5 for water. Said control unit 4 comprises a meter 302 of the current I circulating through the heating element 3; a meter 304 of the voltage U of the heating element 3; a 306 processor for determine a monitoring value SV that depends on the current I measured by the meter 302 and of the voltage U measured by the meter 304; a memory 307 to store the SV surveillance value calculated, to which the consideration of value of reference; a 308 differentiator to determine the difference ΔSV between a new calculated monitoring value and the value monitoring stored in memory 307; a comparator 310 for compare said difference obtained by differentiator 308, with a threshold value; and a switch 312 to disconnect the element heater 3 in case the difference obtained by the comparator 310 is greater than the predetermined threshold value. A 320 power supply feeds the element heater 3, through switch 312.
El comparador 310 permite detectar una situación de calentamiento en seco del recipiente 5 para agua, mientras que el conmutador 312 permite desconectar el elemento calentador 3 cuando se detecta la situación de calentamiento en seco.The comparator 310 allows to detect a situation Dry heating of container 5 for water while switch 312 allows to disconnect heater element 3 when the dry heating situation is detected.
El procesador 306 puede disponerse para calcular la energía consumida por el elemento calentador 3 como valor de vigilancia. Puesto que dicho valor está correlacionado con la temperatura T del recipiente 5, es posible asegurar la detección con fiabilidad de una situación de calentamiento en seco.The processor 306 can be arranged to calculate the energy consumed by the heating element 3 as a value of surveillance. Since this value is correlated with the T temperature of container 5, it is possible to ensure detection with reliability of a dry heating situation.
La determinación del valor umbral depende principalmente del intervalo de tiempo entre dos medidas sucesivas. Cuanto menores sean los intervalos de tiempo, más pequeño podrá ser el valor umbral, al tiempo que se asegura la detección de una situación de calentamiento en seco.The determination of the threshold value depends mainly of the time interval between two successive measurements. The shorter the time intervals, the smaller it can be the threshold value, while ensuring the detection of a dry heating situation.
Dicho valor umbral se utiliza para asociar el valor de vigilancia con la temperatura T real. Así, el valor umbral se elige dependiendo del líquido a calentar (agua, en la presente realización preferida), del elemento calentador 3 y del recipiente 5, y debe ser equivalente al salto de temperatura después del calentamiento en seco.Said threshold value is used to associate the monitoring value with actual temperature T. Thus, the threshold value It is chosen depending on the liquid to be heated (water, here preferred embodiment), of the heating element 3 and the container 5, and must be equivalent to the temperature jump after dry heating.
Con la determinación por parte del procesador 306 del valor de vigilancia, que depende de la corriente I y de la tensión U del elemento calentador 3 y que está directamente correlacionado con la temperatura T del recipiente 5, se consigue supervisar la temperatura T a partir únicamente de las cantidades eléctricas citadas, sin necesidad de que el recipiente 5 incorpore un sensor de temperaturas. Un modo de obtener el valor de vigilancia es como se hace en el documento del estado de la técnica antes citado.With the determination by the processor 306 of the monitoring value, which depends on the current I and the voltage U of the heating element 3 and which is directly correlated with the temperature T of the container 5, it is achieved monitor temperature T from quantities only electrical cited, without the need for the container 5 to incorporate a temperature sensor A way to get the value of surveillance is as done in the prior art document aforesaid.
En la figura 3 se muestra un diagrama de flujo del método para desconectar automáticamente el dispositivo calentador 2 en caso de calentamiento en seco del recipiente 5 para agua. Partiendo de una etapa de espera (no mostrada), se mide, en una etapa 402, mediante el medidor 302, la corriente I que circula a través del elemento calentador 3 del dispositivo calentador 2, y, mediante el medidor 304, la tensión U del elemento calentador 3. Una vez obtenidos dichas cantidades eléctricas, el procesador 306 determina, en una etapa 404, un primer valor de vigilancia SV, el cual se almacena, en una etapa 405, en una memoria 307. Dicho primer valor de vigilancia SV se establece como valor de referencia.A flowchart is shown in Figure 3 of the method to automatically disconnect the device heater 2 in case of dry heating of container 5 for Water. Starting from a waiting stage (not shown), it is measured, in a stage 402, by means of the meter 302, the current I circulating at through the heating element 3 of the heating device 2, and, by means of the meter 304, the voltage U of the heating element 3. Once these electrical quantities have been obtained, the processor 306 determines, in a step 404, a first SV surveillance value, the which is stored, in a step 405, in a memory 307. Said first surveillance value SV is set as the value of reference.
A continuación, después de un tiempo determinado, mediante el medidor 302 y el medidor 304, se mide nuevamente, en una etapa 406, la corriente I y la tensión U del elemento calentador 3, calculando el procesador 306, en una etapa 408, el valor de vigilancia asociado a dichas cantidades eléctricas I, U.Then after a while determined, using meter 302 and meter 304, is measured again, in a step 406, the current I and the voltage U of the heater element 3, calculating processor 306, in one stage 408, the monitoring value associated with said electrical quantities I, U.
En una etapa 410, el diferenciador 308 determina la diferencia \DeltaSV entre el primer y el segundo valor de vigilancia, y el comparador 310 compara, en una etapa 412, dicha diferencia \DeltaSV con el valor umbral predeterminado, de manera que si el valor de la diferencia es mayor que el valor umbral, el conmutador, en una etapa 414, desconecta el elemento calentador 3. En el caso de que la diferencia \DeltaSV sea menor al valor umbral, el control pasa a la etapa 405, en la que el segundo valor de vigilancia calculado se almacena en la memoria 307 como valor de referencia, para una posterior diferenciación, en la etapa 410, con un nuevo valor de vigilancia calculado en la etapa 408, a partir de la medición de la corriente I y la tensión U del elemento calentador 3 en este nuevo instante.In a step 410, differentiator 308 determines the difference ΔSV between the first and the second value of surveillance, and comparator 310 compares, in a step 412, said difference ΔSV with the default threshold value, so that if the value of the difference is greater than the threshold value, the switch, in a step 414, disconnects the heating element 3. In case the difference ΔSV is less than the value threshold, the control goes to step 405, in which the second value calculated monitoring is stored in memory 307 as a value of reference, for further differentiation, in step 410, with a new surveillance value calculated in step 408, from the measurement of the current I and the voltage U of the element 3 heater in this new instant.
Es importante destacar que es necesario definir el valor de vigilancia a partir de la corriente I y de la tensión U en el elemento calentador 3, cuyas cantidades eléctricas I,U están correlacionadas con la temperatura del recipiente 5. Dichas cantidades eléctricas EQ se relacionan con la temperatura T del recipiente de manera relativamente sencilla.It is important to emphasize that it is necessary to define the monitoring value from current I and voltage U in the heating element 3, whose electrical quantities I, U are correlated with the temperature of the container 5. Said electrical quantities EQ are related to the temperature T of the container relatively easily.
Queda claro que el valor de vigilancia se puede calcular dos o más veces durante el calentamiento, comparándose el valor de vigilancia medido en cada momento, con el valor de referencia previamente medido. Dicha medición puede realizarse periódicamente, lo que permite determinar de una manera más sencilla un valor umbral significativo. De este modo se consigue una supervisión continuada de la temperatura del recipiente 5 durante el calentamiento. Cuanto más a menudo se mida la cantidad eléctrica EQ (en la presente realización, la corriente I y la tensión U del elemento calentador 3), y se determine el valor de vigilancia SV, más fiable será el método objeto de la invención, y más rápidamente podrá reaccionar la unidad de control 4 de la invención ante una situación de calentamiento en seco.It is clear that the monitoring value can be calculate two or more times during heating, comparing the surveillance value measured at any time, with the value of previously measured reference. This measurement can be performed periodically, which makes it easier to determine a significant threshold value. In this way you get a continuous monitoring of the temperature of the container 5 during The warm-up. The more often the electrical quantity is measured EQ (in the present embodiment, current I and voltage U of the heating element 3), and the monitoring value SV is determined, the more reliable the method object of the invention, and more quickly the control unit 4 of the invention may react to a dry heating situation.
En la figura 4 se muestra un gráfico de potencia P, temperatura T y valor de vigilancia SV en función del tiempo t, que ilustra la correlación de la temperatura T y el valor de vigilancia SV.A power graph is shown in Figure 4 P, temperature T and monitoring value SV as a function of time t, which illustrates the correlation of temperature T and the value of SV surveillance.
Cuando el elemento calentador 3 se conecta a una potencia de entrada P constante, la temperatura T del recipiente 5 que se debe calentar aumenta hasta que se alcanza la temperatura de ebullición en un tiempo t1. Durante la ebullición, como se puede ver en el gráfico de la figura 4, la temperatura se mantiene constante a la temperatura de ebullición. En el momento en el que el líquido, normalmente agua, hierve hasta que se consume completamente, la temperatura aumenta repentinamente debido a que el calor transferido del elemento calentador 3 al recipiente 5 para calentar el agua ya no se utiliza para transformar el agua en vapor, sino que únicamente se utiliza para calentar más el recipiente. En dicha situación, cuando se detecta el calentamiento en seco (tiempo t2), el conmutador 312 desconecta el elemento calefactor 3.When the heating element 3 is connected to a constant input power P, the temperature T of the container 5 that must be heated increases until the temperature of boil in a time t1. During the boil, how can you see in the graph of figure 4, the temperature is maintained constant at boiling temperature. At the moment the liquid, usually water, boils until consumed completely, the temperature rises suddenly because the heat transferred from the heating element 3 to the container 5 to heating water is no longer used to transform water into steam, but is only used to heat the container. In such situation, when heating is detected dry (time t2), switch 312 disconnects the element heater 3.
Puesto que en la presente realización, el valor de vigilancia se define como equivalente a la energía consumida por el elemento calentador 3, el valor de vigilancia SV se comporta de manera inversa a la temperatura T, tal como se puede ver en el gráfico. De este modo, si la temperatura T presenta grandes cambios con el tiempo, también los presenta el valor de vigilancia, mientras que si la temperatura T presenta cambios pequeños o ninguno, el valor de vigilancia se comporta de la misma manera. Como el calentamiento del recipiente 5 presenta un comportamiento de saturación, la energía consumida por intervalo de tiempo disminuye. Por lo tanto, queda claro que mientras aumenta la temperatura T, el valor de vigilancia disminuye. Durante la ebullición, la energía consumida, la temperatura T y el valor de vigilancia SV se mantienen constantes. Con el calentamiento en seco, la temperatura T del recipiente 5 aumenta repentinamente, mientras que la energía necesaria para calentar más el recipiente 5 es mucho menor que la energía necesaria para transformar el agua en vapor. Por lo tanto, el valor de vigilancia SV muestra en el gráfico una disminución importante.Since in the present embodiment, the value monitoring is defined as equivalent to the energy consumed by the heating element 3, the monitoring value SV behaves of inverse manner at temperature T, as can be seen in the graphic. Thus, if the temperature T presents large changes Over time, the monitoring value also presents them, while if the temperature T shows small changes or None, the surveillance value behaves in the same way. As the heating of the container 5 exhibits a behavior saturation, the energy consumed per time interval decreases Therefore, it is clear that while increasing temperature T, the monitoring value decreases. During the boiling, energy consumed, temperature T and the value of SV surveillance remain constant. With the heating in dry, the temperature T of the container 5 suddenly increases, while the energy needed to heat the vessel 5 more it is much less than the energy needed to transform water into steam. Therefore, the surveillance value SV shows in the chart a significant decline.
A pesar de que se han descrito y representado realizaciones concretas de la presente invención, es evidente que el experto en la materia podrá introducir variantes y modificaciones, o sustituir los detalles por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.Although they have been described and represented specific embodiments of the present invention, it is clear that the person skilled in the art may introduce variants and modifications, or replace the details with others technically equivalent, without departing from the scope of protection defined by the attached claims.
Por ejemplo, la cantidad eléctrica EQ puede corresponder a la potencia consumida por el elemento calentador 3 y/o a la tensión U del elemento calentador y/o a la corriente I que circula a través del elemento calentador. Valores de vigilancia proporcionales a estas cantidades eléctricas se comportan de manera inversa a la temperatura T, es decir, disminuyen cuando la temperatura aumenta.For example, the electrical quantity EQ can correspond to the power consumed by the heating element 3 and / or the voltage U of the heating element and / or the current I that circulates through the heating element. Surveillance values proportional to these electrical quantities behave in a manner inverse to the temperature T, that is, they decrease when the temperature rises.
Por otro lado, un dispositivo calentador 2 con una unidad de control 4 según la presente invención, podría utilizarse, por ejemplo, para cocinas eléctricas, las cuales podrían calentar de manera convencional, por inducción o mediante lámparas halógenas. La definición de los valores de vigilancia y umbral tendría que elegirse en función del mecanismo calentador, para optimizar la sensibilidad del sistema a los cambios de temperatura T del recipiente 5.On the other hand, a heating device 2 with a control unit 4 according to the present invention could be used, for example, for electric cookers, which they could heat conventionally, by induction or by halogen lamps The definition of surveillance values and threshold would have to be chosen based on the heating mechanism, to optimize the sensitivity of the system to changes in T temperature of the container 5.
Claims (10)
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- definir un valor de vigilancia (SV) que depende de una cantidad eléctrica (EQ) del dispositivo calentador (2) que está correlacionada con la temperatura (T) del recipiente (5);define a monitoring value (SV) that depends on an electrical quantity (EQ) of the heating device (2) that correlates with the temperature (T) of the container (5);
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- medir (404, 408) a través de dicha cantidad eléctrica (EQ) el valor de vigilancia (SV) una primera y una segunda vez durante el calentamiento y comparar (410) el primer y el segundo valores de vigilan- cia;to size (404, 408) through said electrical quantity (EQ) the value of surveillance (SV) a first and a second time during the heating and compare (410) the first and second values of vigilance;
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- desconectar (414) el elemento calentador (3), si la diferencia (\DeltaSV) entre el primer y el segundo valores de vigilancia es mayor que un valor umbral elegido.disconnect (414) the heating element (3), if the difference (ΔSV) between the first and the second monitoring values is greater than a threshold value chosen one.
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- un medio medidor (302, 304) para medir (402) una cantidad eléctrica (EQ);a Meter means (302, 304) to measure (402) an electrical quantity (EQ);
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- un medio procesador (306) para calcular (404) un valor de vigilancia (SV) que depende de la cantidad eléctrica medida (EQ);a processor means (306) to calculate (404) a monitoring value (SV) which depends on the measured electrical quantity (EQ);
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- un medio de almacenamiento (307) para almacenar (405) un valor de vigilancia calculado;a storage medium (307) for storing (405) a value of calculated surveillance;
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- un medio diferenciador (308) para determinar (410) la diferencia (\DeltaSV) entre un valor de vigilancia calculado y un valor de vigilancia almacenado;a differentiating means (308) to determine (410) the difference (ΔSV) between a calculated surveillance value and a value of stored surveillance;
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- un medio comparador (310) para comparar (412) dicha diferencia con un valor umbral;a comparator means (310) to compare (412) said difference with a threshold value;
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- un medio conmutador (312) para desconectar (414) el elemento calentador (3) si dicha diferencia es mayor que dicho valor umbral.a switching means (312) to disconnect (414) the element heater (3) if said difference is greater than said value threshold.
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