操作在感应加热炊具上的无线厨房用具

摘要

本发明涉及一种无线地操作在感应加热炊具（K）上的厨房用具（1），包括可编程微控制器（2）；一个或多于一个的电子电路（3），其使微控制器（2）控制通信装置、用户接口和传感器，从而提供与在其上操作厨房用具（1）的感应加热炊具（K）的通信；功率控制电路系统（4），其给微控制器（2）和电子电路（3）供应低水平DC电压；接收器线圈（5），其部分地收集由感应加热炊具（K）中的感应线圈（B）产生的功率并且将由感应加热炊具（K）中的感应线圈（B）产生的功率传输至功率控制电路系统（4）；整流器（6），其将从接收器线圈（5）传输的AC电压转换为DC电压；以及在整流器（6）出口对DC电压滤波的缓冲器电容器（7）。

说明书

技术领域

本发明涉及一种操作在感应加热炊具上的无线厨房用具。

背景技术

通过无线功率传输的原理在感应加热炊具上使用厨房用具是已知的。无线厨房用具是例如壶和平底锅的无源加热装置，例加水壶、咖啡机、烤箱的有源加热装置，或者例如混合器、搅拌器的采用电动马达操作的机电装置。在一些实施例中，用户接口、传感器和例如RFID的提供与感应加热炊具通信的通信装置布置在无线厨房用具上。需要低水平电功率以用于向无线厨房用具上的电子电路和控制这些电路的微处理器供电。该电功率借由接收器线圈从感应加热炊具中的感应线圈供给。微控制器和其他电子电路必需被供应不中断且恒定的电压。如果向这些部件供电的功率源的电压水平低于或者高于所需电压，微控制器和其他电子电路的操作中断，并且无线厨房用具无法以期望的方式操作在感应加热炊具上。铁磁体容器放置在感应加热炊具上以用于正常加热操作，并且用户可以借由例如在1至9之间不同功率水平下比例缩放的旋钮而加热。用于铁磁体容器的当前功率比例设定也用于无线厨房用具。如果无线厨房用具例如是水壶，可以做出电阻加热器的功率调整，并且在例如具有电动马达的混合器的用具中调整电动马达的速度。当由用户改变感应加热炊具的功率比例设定时，向功率源电路系统供应的电压也改变，并且无法获得期望的连续且恒定的电压。此外，感应加热炊具所连接的主电源电压中的波动不利地影响了功率控制电路系统。在现有技术中，使用例如电池的功率存储元件以便于保持由功率控制电路系统供应的电压恒定，然而引起了不便，例如需要分立结构以用于用完、更换或对电池充电。超级电容器也可以用于替代电池，然而成本非常高。

国际专利申请No.WO9941950涉及一种用在感应加热炉灶中的烹饪器皿。

国际专利申请No.WO2010080738涉及一种采用感应功率源无线地操作的智能炊具。

美国专利No.US7355150涉及一种采用非接触功率源供电的烹饪用具。

发明内容

本发明的目的在于实现一种厨房用具，其无线地操作在感应加热炊具上，并且防止其电子电路受到电压改变的影响。

为了获得本发明目的所实现的、在第一权利要求及其相应权利要求中说明的厨房用具是无线地操作在感应加热炊具上的用具，例如烹饪容器、水壶、咖啡机或混合器。用户接口、传感器以及提供与感应加热炊具通信的通信构件布置在厨房用具中。由微控制器控制操作这些构件的电子电路、开关等。由具有低水平DC电压的功率控制电路系统对微控制器和其他电子电路供能。厨房用具包括接收器线圈，其部分地接收由厨房用具在其上操作的感应加热炊具的感应线圈所产生的功率，并传输给功率控制电路系统；将从接收器线圈输送的AC电压转换为DC电压的整流器；布置在接收器线圈和整流器之间的缓冲器电容器和谐振电路，谐振电路的谐振电容器串联地或者并联地连接至接收器线圈，其调节传输至功率控制电路系统的电压，由此使功率控制电路系统、微控制器和其他电子电路被供应恒定数值且不中断的DC电压。

在本发明的实施例中，借由布置在整流器和缓冲器电容器之间的尖峰电压追踪器检测功率控制电路系统中的电压改变。

在本发明的另一实施例中，谐振电路包括切换装置，其串联连接至每一个谐振电容器并且激活或者停用谐振电容器。如果由尖峰电压追踪器检测到的电压水平高于期望的电压水平，微控制器通过增大由切换装置激活的谐振电容器数目来减小电压，并且如果由尖峰电压追踪器检测到的电压水平较低，微控制器通过减小激活的谐振电容器数目而增大电压。

在本发明的另一实施例中，微控制器通过测量从接收器线圈传输的功率的频率检测电压是高还是低，并且取决于测得的频率数值激活或者停用谐振电容器，换言之，增大或者减小电压。

在本发明的另一实施例中，微控制器在感应加热炊具操作在低功率设定下的情形中停用厨房用具中的汲取高功率的部件，例如LED、显示器和背光。

在本发明的厨房用具中，使微控制器和其他电子电路被供应恒定且不中断的DC电压。在从外界施加至功率控制电路系统的电压改变的条件下，防止了在微控制器和电子电路中发生错误，并且保护微控制器和电子电路免受可变电压条件的影响。为了保持由功率控制电路系统提供的电压水平恒定，无需例如电池、超级电容器的元件。

附图说明

为了获得本发明的目的而实现的厨房用具示出在附图中，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 是在本发明另一实施例中操作在感应加热炊具上的无线厨房用具的示意图。

附图中所示元件标注如下：

1. 厨房用具

2. 微控制器

3. 电子电路

4. 功率控制电路系统

5. 接收器线圈

6. 整流器

7. 缓冲器电容器

8. 谐振电路

9. 尖峰电压追踪器

10. 开关装置

11. 高功率接收器线圈。

具体实施方式

厨房用具（1）适用于采用由感应线圈（B）产生的功率而无线地操作在感应加热炊具（K）上。位于感应加热炊具（K）中的感应线圈（B）由将AC主电源电压转换为DC电压的功率源单元（U）操作，其是本领域现有技术。

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），其使微控制器（2）控制通信和/或控制装置（E），例如RFID、用户接口和传感器，提供了与在其上操作厨房用具（1）的感应加热炊具（K）的通信；功率控制电路系统（4），其给微控制器（2）和电子电路（3）供应低水平DC电压；接收器线圈（5），其部分地收集感应加热炊具（K）中的感应线圈（B）产生的功率并且将该功率传输至功率控制电路系统（4）；整流器（6），布置在功率控制电路系统（4）中，其将从接收器线圈（5）输送的AC电压转换为DC电压；以及缓冲器电容器（7），其在整流器（6）出口处对DC电压滤波。

本发明的厨房用具（1）包括谐振电路（8），其由微控制器（2）控制，布置在接收器线圈（5）和整流器（6）之间，具有一个或多于一个的谐振电容器（C1，C2），所述谐振电容器（C1，C2）通过与接收器线圈（5）形成LC回路（谐振）而产生特定数值的谐振频率、并且通过调节在接收器线圈（5）出口处的电压而使功率控制电路系统（4）给微控制器（2）和电子电路（3）供应不中断且恒定数值的电压。

在本发明的实施例中，谐振电路（8）是由并联地连接到彼此并且串联地连接至接收器线圈（5）的谐振电容器（C1，C2）形成的串行谐振电路（8）。

在本发明的另一实施例中，谐振电路（8）是由并联地连接到彼此并且并联地连接至接收器线圈（5）的谐振电容器（C1，C2）形成的并行谐振电路（8）。

在本发明的厨房用具（1）中，当在感应加热炊具（K）上改变功率比例设定时，从感应线圈（B）传输至接收器线圈（5）并且因此从接收器线圈（5）传输至功率控制电路系统（4）的电压水平改变。特别地，如果选择低功率比例，感应线圈（B）的占空比减小，并且功率间歇地输送至接收器线圈（5），以及传输的电压水平落为低于能够操作微控制器（2）和电子电路（3）的水平。如果在感应加热炊具（K）上选择高功率比例，感应线圈（B）的占空比增大，并且不间断地从接收器线圈（5）输送功率，然而在该情形下，传输的电压水平上升至可以损坏微控制器（2）和电子电路（3）的水平。在从接收器线圈（5）传输的电压改变的情形中，由微控制器（2）调节谐振电路（8）输出电压，如果电压水平低则增大输出电压，如果电压水平高则减小输出电压，因此功率控制电路系统（4）向微控制器（2）和电子电路（3）供应恒定的、不中断的和无波纹的DC电压（例如5V）。通过在任何时刻在可变电压条件下重置而防止微控制器（2）擦除关于在厨房用具（1）中正实施的程序的数据，并且使得电子电路（3）良好地操作，保护免受波动电压影响并且避免故障。

谐振电路（8）包括一个或多于一个的开关装置（10），例如继电器，其由微控制器（2）控制，其串联地连接至每一个谐振电容器（C1，C2）并且通过取决于期望要减小/增大的电压水平的切换而激活或者停用谐振电容器（C1，C2）。

在本发明的实施例中，厨房用具（1）包括尖峰电压追踪器（9），布置在整流器（6）和缓冲器电容器（7）之间，追踪在整流器（6）出口处的电压的峰值并且反馈回至微控制器（2）。

当功率控制电路系统（4）的功率水平在功率比例设定变化、操作感应线圈（B）的DC主电源电压波动和电子电路（3）的可变功率需求波动的条件下改变时，微控制器（2）调节谐振电路（8）的输出电压，通过取决于从尖峰电压追踪器（9）接收的反馈借由切换装置（10）激活或者停用谐振电容器（C1，C2），使由接收器线圈（5）传输至功率控制电路系统（4）的电压保持恒定。

如果从接收器线圈（5）传输并且由尖峰电压追踪器（9）反馈的功率水平高于微控制器（2）和电子电路（3）在其下保持活动的电压水平，微控制器（2）增大借由切换装置（10）激活的谐振电容器（C1，C2）的数目，将谐振电路（8）的频率调整至与感应线圈（B）的频率不匹配的数值；因此在谐振电路（8）出口处AC电压幅度降低，并且从接收器线圈（5）传输至功率控制电路系统（4）的电压水平降低。

如果由尖峰电压追踪器（9）反馈的、从接收器线圈（5）传输的功率水平低于微控制器（2）和电子电路（3）在其下保持活动的电压水平，微控制器（2）通过减少借由切换装置（10）激活的谐振电容器（C1，C2）的数目将谐振电路（8）的频率调整至与感应线圈（B）的频率匹配的数值；因此在谐振电路（8）出口处AC电压的幅度增大，并且从接收器线圈（5）传输至功率控制电路系统（4）的电压水平增高。

当感应线圈（B）操作在不同功率设定下时，不仅传输至接收器线圈（5）的电压改变，而且频率也改变。因此，频率改变，因为从接收器线圈（5）传输至功率控制电路系统（4）的功率是从感应线圈（B）接收的功率的转换。当感应线圈（B）操作在低功率水平下时，传输至接收器线圈（5）并且从接收器线圈（5）传输至功率控制电路系统（4）的功率的电压降低并且频率增大，以及当感应线圈（B）操作在高功率水平下时，传输至接收器线圈（5）并且从接收器线圈（5）传输至功率控制电路系统（4）的功率的电压增大并且频率降低。

在本发明的实施例中，微控制器（2）通过测量从感应线圈（B）传输至接收器线圈（5）并且从接收器线圈（5）传输至功率控制电路系统（4）的功率的频率而检测电压是否高于或者低于所需电压，并且通过取决于测量的频率数值致动切换装置（10）而激活或者停用谐振电容器（C1，C2）并且调节谐振电路（8）的输出电压。

在该实施例中，如果从接收器线圈（5）传输的功率的频率数值低于存储在其存储器中的预定的频率数值，微控制器（2）判定电压高于期望水平，并且通过增大借由切换装置（10）激活的谐振电容器（C1，C2）的数目而使从接收器线圈（5）传输至功率控制电路系统（4）的电压水平降低。

如果从接收器线圈（5）传输的功率的频率数值高于存储在其存储器中的预定的频率数值，微控制器（2）判定电压低于期望水平，并且通过减少借由切换装置（10）激活的谐振电容器（C1，C2）的数目而使得从接收器线圈（5）传输至功率控制电路（4）的电压水平增大。

当由用户在低功率设定下操作感应加热炊具（K）时，特别地以导通/关断方式操作的感应线圈（B）处于关断的持续时间拉长，并且在该情形下变得难以向微控制器（2）供应不中断电压。在感应加热炊具（K）操作在低功率设定的情形下以及在存储在缓冲器电容器（7）中的功率不足以向微控制器（2）供应恒定电压水平的情形中，由微控制器（2）停用布置在厨房用具（1）上的部件，例如LED、显示器、背光，其汲取高功率，从而减小缓冲器电容器（7）的负载，并且使微控制器（2）供应不中断电压。

在本发明的实施例中，厨房用具（1）是采用由感应线圈（B）产生的感应电能加热的铁磁烹饪容器。

在本发明的另一实施例中，厨房用具（1）是具有电阻加热器的有源加热用具，例如水壶或烤箱。

在本发明的另一实施例中，厨房用具（1）是由电动机操作的机电用具，例如混合器、搅拌器、搅拌机、食品处理器等等。

在本发明的实施例中，厨房用具（1）是自动咖啡机，并且由红外传感器提供烹饪控制，功率控制电路系统（4）借由谐振电路（8）向电子电路（3）和控制了红外传感器的微控制器（2）供应不中断且恒定的电压。

在本发明的另一实施例中，厨房用具（1）包括一个或多于一个的高功率接收器线圈（11），其从感应线圈（B）输送用于操作汲取高电流的的构件（M）（例如加热器或马达）的功率（图2）。

在本发明的厨房用具（1）中，由谐振电路（8）调节从接收器线圈（5）输送至功率控制电路系统（4）的电压，向微控制器（2）和电子电路（3）供应恒定和不中断的电压。在用户改变感应加热炊具（K）的设定的情形中以及在可变主电源AC电压条件下，防止了微控制器（2）和电子电路（3）中发生错误，并且保护微控制器（2）和电子电路（3）免受可变电压条件影响。无需例如电池或超级电容器的高成本和难用部件以用于保持由功率控制电路系统（4）供应的电压水平为恒定。

要理解的是，本发明不限于如上公开的实施例，并且本领域技术人员能够易于引入不同实施例。这些应该视作落入由本发明的权利要求要求的保护范围内。