Brevet FR2466932A1 — publié le 19810410

-2466932 La présente invention concerne un appareil de chauffage à induction et notamment un appareil de cuisson et en particulier un appareil qui soit d'une utilisation facile. On a proposé récemment des appareils de chauffage a à induction pour la cuisson. Dans un tel appareil de chauffage à induction, un objet tel qu'une poêle ou autre en un matériau magnétique, à chauffer, est placé dans le flux magnétique engendré par une bobine qui est alimentée par un courant alter- natif, de façon à engendrer des courants de Foucault dans l'objet, pour le chauffer de cette façon. Dans cet appareil de cuisson, l'objet tel que la pogle ou analogue que l'on veut chauffer, est placé sur une plaque supérieure, en un matériau non magnétique, pour être chauffé selon les indications ci- dessus. Dans cet appareil de cuisson, la plaque supérieure elle- même n'est pas chauffée c'est-à-dire que sa température ne s'élève pas, ce qui réduit le risque et est avantageux pour la sécurité. Dans l'appareil de chauffage à induction, ci-dessus utilisé pour la cuisson, lorsqu'une poêle par exemple en un matériau non magnétique est placée sur la plaque supérieure, il n'y a pas de courant de Foucault à l'intérieur de la poële si bien que la poêle ne se chauffe pas, même si la bobine est alimentée en courant alternatif. Cela entraIne une consommation inutile de courant. En outre, il y a le risque dans cet appa- reil de cuisson, que si une fourchette ou autre élément en un matériau magnétique, qui ne doit pas être chauffé, est mis accidentellement sur la plaque supérieure, elle chauffe et risque d'être endommagée. Pour remédier à ce danger, on a prévu un circuit de détection de matériau magnétique et un circuit de détection de charge, dans l'appareil de cuisson connu. Ce circuit de détection de matériau magnétique est par exemple constitué par un aimant placé sous la plaque supérieure, et qui détecte la nature de la matière qui se trouve sur la plaque supérieure, pour vérifier si cette matière est magnétique ou non, puis commande le circuit pour qu'il ne fournisse aucun courant à l'enroulement, si la matière détectée est une matière non magnétique; par cortre, il donne un signal de recherche dépen- dant du a1gaî.l de sorie dle détection et le courant est fourni -l' erll rment -9endzt Cm u 3ourte durée0 lorsque la matière I c-i dteotte È eaux:. une n::ii'ie e Le cI1ltecteur de charge détecte la dimension de la charge ou de l'objet placé sur la plaque supérieure, pendant la période ci-dessus, par exemple en détectant l'amplitude, le cycle de travail ou analogue du courant qui traverse un élément de commutation d'un inverseur donnant le courant-alternatif alimentant l'enroulement. Si la charge ou l'objet sur la plaque supérieure, est détecté ou est considéré par détection comme une charge légère c'est-à-dire une faible charge telle qu'une cuillère, un petit ustensile ou analogue, l'inverseur est inhibé, pour ne pas fournir de courant à la bobine. Le détecteur de matière magnétique et le détecteur de charge équipant l'appareil de cuisson permettent de remédier aux inconvénients mentionnés précédemment. Toutefois si la poêle est en un matériau magnétique et qu'on la place dans un coin de la plaque supérieure, et non dans la position normale c'est-à-dire au centre, le détecteur de matière magnétique constate que la poêle est en un matériau magnétique et il crée un signal de recherche. Puis le détecteur de charge détecte la dimension de la charge. A ce moment toutefois le détecteur de charge pense que la charge est petite ou légère et ne commande pas son chauffage. Or, l'utilisateur ne peut savoir si la poêle se chauffe ou non. Même s'il constate ultérieurement que la poêle n'est pas chauffée du fait qu'elle n'est pas placée dans la position normale sur la plaque supérieure, ou que la poêle se déplace de sa position normale sur la plaque supérieure, le détecteur de matière magnétique ne crée plus le signal de recherche et n'effectue plus la détection de la charge. C'est pourquoi, même si on corrige la position de la poêle sur la pla- que,upérieure, cette pogle ne se chauffe pas. En outre, comme on effectue la détection de la charge pendant un court instant, on risque que même si la poêle est normale ou en matière magnétique, et présente des dimensions normales, en étant placée sur la plaque supérieure dans la position normale, le détecteur ne détecte pas cela comme condi- tion normale et la poêle ne se chauffe pas. La présente invention a pour but de créer un appareil de chauffage à induction, utilisable pour la cuisson, remédiant aux inconvénients des solutions connues, permettant de chauffer efficacement un produit, normal, destiné à être chauffé, et comportant un moyen pour émettre un signal d'alarme lorsque l'objet que l'on veut chauffer est placé sur la plaque supérieure de l'appareil. A cet effet, l'invention concerne un appareil de chauffage à induction utilisable pour la cuisson, cet appa- reil étant caractérisé en ce qu'il se compose d'une plaque de support, plate sur laquelle on place l'objet à chauffer, une bobine de chauffage par induction, sous la plaque de support pour engendrer un flux magnétique servant à chauffer l'objet, un générateur de signaux comportant un commutateur pour commu- ter un signal continu, redressé à partir d'un signal alternatif et créer un signal fourni à la bobine de chauffage par induction, un générateur de signal d'entra nement pour créer un signal d'entraînement du commutateur, une porte branchée entre le générateur de signal d'entraînement et le commutateur, pour commander le passage du signal d'entraînement, un détecteur pour détecter si l'objet placé sur la plaque de support est en un matériau magnétique ou non et pour créer un signal de sortie, un générateur d'impulsions de recherche commandé par la sortie du détecteur et pour créer une impulsion de recherche commandant la porte, un détecteur de charge pour détecter la charge pour le générateur de signal et créer un signal de sortie comnandant la porte avec l'impulsion de recherche, ainsi qu'un-générateur de signal périodique commandé par le signal de sortie du détec- teur de charge et pour créer un signal périodique fourni au générateur d'impulsions de recherche, de façon que celui-ci crée l'impulsion de recherche à une vitesse correspondant à la fréquence du signal périodique. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma-bloc d'un exemple d'appareil de chauffage à induction utilisable pour la cuisson, selon l'invention. - les figures 2A-2D et 3A-3E sont des chronogram- mes servant à expliquer le fonctionnement de l'exemple de réali- sation selon la figure 1. DESCRIPTION D ODE DE RMALISATION PREFERENTIEL DE L'INVENTION La description ci-après concerne un appareil de chauffage e induction selon lirnveention. La Ziçyure 1 rsprésente un exemple d'appareil de e.ÄggS.:c'ie uti1s pour la l, sson; cet appareil comporte une fiche 1 destinée à 9tre branchée sur une prise du réseau. La-fiche 1 est reliée par un fusible 2 et des commuta- teurs 3a, 3b à l'entrée du redresseur 4 dont la borne de sortie de tension positive 4a est reliée à la borne de sortie de ten- sion négative 4b par le montage en série formé par une bobine d'arrgt 5 destinée a arrêter le passage des signaux de haute fréquence, une bobine de chauffage par induction 6 et un conden- sateur 7 pour éviter la résonance. Le point de jonction de la bobine d'arrgt 5 et du réseau 6 est relié à la cathode d'une diode d'amortissement 8 dont l'anode est elle-même reliée à la borne de tension négative 4b ainsi qu'à l'anode d'un commutateur à porte commandée, 9 constituant l'élément de commutation donnant un courant alternatif de haute fréquence appliqué à la bobine de chauffage par induction 6. La cathode de l'élément 9 est elle-m9me reliée à la borne de sortie de tension. négative 4b. Au-dessus de l'enroulement 6 se trouve une plaque supérieure 10, de support, plate, réalisée en un matériau non magnétique. Un objet 11 tel qu'une pogle en un matériau magné- tique, que l'on veut chauffer se place sur la plaque supérieure 10. Lorsque l'élément 9 fournit un courant alternatif à l'en- roulement 6, ce courant engendre un flux magnétique. Si la poêle 11 en matière magnétique est placée sur la plaque supérieure 10 dans une position correcte ou normale, des courants de Foucault apparaissent dans la poêle 11 qui se chauffe comme dans l'art antérieur, Dans le montage de la figure 1, l'oscillateur 12 génère un signal rectangulaire de fréquence par exemple égale à KHz et dont le rapport de travail est égal à 50 %. Le signal oscillant fourni par le générateur est appliqué à l'une des bornes d'entrée d'une porte ET 13 dont le signal de sortie passe par le circuit déentrainement 14 pour attaquer la porte de l'élément 9, et en commander l'état passant ou l'état bloqué, à haute fréquence. Il est prévu un commutateur magnétique 15 qui détecte si la matière ou l'objet placé sur la plaque supérieure est ou non en un matériau magnétique. Ce commutateur magné- tique 15 est réalisé de façon à donner un signal de niveau haut "1" lorsque la matière placée sur la plaque supérieure 10 est en un matériau magnétique, alors qu'il donne un signal de niveau bas '0" lorsqu'il s'agit d'une matière non magnétique. Le signal de sortie du commutateur magnétique 15 est appliqué à l'une des bornes d'entrée d'une porte ET 16. Un oscillateur d'alarme 17 donne un signal rectan- gulaire d'une période par exemple égale à 1,45 seconde et d'un rapport de travail de 50 %. Le signal de sortie fourni par cet oscillateur est appliqué à l'autre entrée de la porte ET, 16 par un diviseur de fréquence 18 effectuant une division par 21 L'oscillateur d'alarme 17 est réalisé de façon qu'il oscille toujours sauf lorsque l'alimentation est branchée et qu'un détecteur de charge 19 décrit ultérieurement donne un signal de niveau haut "1", à sa sortie, c'est-à-dire lorsqu'un objet normal tel qu'une pogle 11 ou autre, destiné à 9tre chauffé se trouve sur la plaque supérieure 10. Le signal de sortie de l'oscillateur d'alarme 17 est également appliqué au générateur d'alarme lumineuse 20 qui comporte une diode photo-émissive ou analogue, s'éclairant en synchronisme avec le signal d'oscilla- tion de l'oscillateur d'alarme 17. Le signal d'oscillation de l'oscillateur d'alarme 17 est en outre appliqué à l'une des bornes d'entrée de la porte ET, 21 qui reçoit également sur son autre entrée le signal de sortie de la porte ET, 16 par l'inver- seur 22. Le signal de sortie de la porte ET, 21 est appliqué à un générateur d'alarme sonore 23 qui est par exemple un bruiteur émettant un son seulement si le signal de sortie de la porte ET 21 est un signal de niveau haut "V'. Dans ces conditions, le volume sonore de l'alarme peut se régler à l'aide de la résis- tance variable 24 reliée au dispositif 23. Le signal de sortie de la porte ET 16 est égale- ment appliqué à la borne de déclenchement d'un multivibrateur monostable 25 qui donne alors un signal de recherche. Le signal de sortie est appliqué à l'une des bornes d'entrée de la porte OU, 26 dont la sortie est reliée à la borne D d'un flip-flop 27 de type D; la borne Q de ce flip-flop est reliée à l'autre borne d'entrée de la porte ET 13. La constante de temps du mul- tivibrateur monostable 25 est par exemple choisie égale à 120 millisecondes et le signal de sortie de ce multivibrateur constitue le signal de recherches Il es-t. prévlu un générateur d'impulsions de syn- CINOnis-atiOfi *. 1-- liale.on 28 qui est relié à la fiche 1 par i 'inters- e >Z. 50-: a-t-. ai:éUr 3a pour donner un signal impul- *ur r " e. Le s L nr 2 1fS1 éruuig ionnel est appliqué à la borne d'entrée de cadence C du flip-flop 27 de type D. Le point de jonction entre la bobine d'arrgt 5 et l'enroulement 6 est également relié à l'entrée du détecteur de charge 19 qui détecte la période de temps pendant laquelle la diode d'amortissement 8 est conductrice, puis détecte si la matière de l'objet placé sur la plaque supérieure 10 est une charge légère c'est-à-dire un petit élément tel qu'une cuillère, une fourchette ou analogue qu'il ne faut pas chauffer ou s'il s'agit d'une charge normale telle qu'une pogle 11. Le détecteur de charge 19 fournit un signal de niveau haut "1" lorsque la charge normale telle que la poêle 11 est mise sur la plaque supérieure 10; par contre, le détecteur 19 fournit un signal de niveau bas "0" lorsque d'autres objets qui doivent être chauffés, sont placés sur la plaque supérieure 100 Le signal de sortie du détecteur de charge 19 est appliqué à l'autre borne d'entrée de la porte OU 26 ainsi qu'à la borne de commande d'oscillation de l'oscillateur d'alarme 17 par l'intermédiaire d'un inverseur 29. L'oscillateur d'alarme 17 est réalisé de façon qu'il n'oscille pas lorsque le signal de sortie du détec- teur de charge 19 est un signal de niveau haut "1". L'invention étant réalisée comme indiqué ci-dessus, lorsqu'une pogle habituelle Il en un matériau magnétique, des- tinée à etre chauffée, est placée sur la plaque supérieure 10, le commutateur magnétique 15 donne un signal de sortie de niveau haut "1"; le signal de sortie du détecteur de charge 19 est alors un signal de niveau bas "0", à l'instant lorsqu'on ferme les commutateurs d'alimentation 3a, 3b. A ce moment, l'oscilla- teur4'alarme 17 oscille et crée à la sortie un signal oscillant représenté à la figure 2A. Comme ce signal oscillant est appliqué au diviseur 18 qui divise la fréquence par deux, à sa sortie on obtient un signal 18a-dont la période est par exemple égale à 1,9 seconde (figure 2B) . Ce signal 18a attaque l'autre borne d'entrée de la porte ET, 16, si bien que cette porte 16 donne en sortie le signal représenté à la figure 2B. Le signal de la porte ET, 16 est appliqué au multivibrateur monostable 25 pour le déclencher et donner en sortie un signal impulsionnel 25a dont la période est par exemple égale à 120 millisecondes (figure 3A). Le signal impulsionnel 25a est appliqué par la porte OU, 26 à la borne D du flip-flop 27 de type D pour donner sur sa borne Q un signal de niveau haut "1" qui est appliqué à l'autre borne d'entrée de la porte ET 13. Le signal de sortie de l'oscillateur 12 est ainsi appliqué par la porte ET 13 et le circuit dentralnement 14 à la porte de l'élément 9 pour que l'enroulement 6 engendre le flux magnétique nécessaire au chauffage par induction. A ce moment, comme la poêle normale 11 que l'on veut chauffer, se trouve sur la plaque supérieure 10, le détecteur de charge 19 donne à sa sortie un signal de niveau haut "1" (figure 3C) qui est appliqué par l'inverseur 29 à l'oscillateur d'alarme 17 pour en arr9ter l'oscillation. En même temps le signal de niveau haut "1" du détecteur de charge 19 est appliqué par la porte OU, 26 à la borne D du flip-flop 27 de type S, si bien qu'un signal qui est ajouté à ceux des figures 3A, 3C, comme représenté à la figure 3D, est appliqué à la borne D du flip-flop 27 de type D; le flip-flop 27 donne sur sa borne de sortie Q un signal appliqué à l'autre borne d'entrée de la porte ET 13. Le signal de sortie oscillant de l'oscillateur 12 est ainsi appliqué par la porte ET 13 et le circuit d'entratnement 14 à la porte de l'élément 9, en permanence, si bien que l'enroulement 6 continue son chauffage par induction ou par perte de courant de Foucault dans la poële 11 sous l'effet du flux magnétique de l'enroule- ment 6, de façon à chauffer la poole 11. Comme l'impulsion synchronisée sur le réseau par exemple a 50 Hz (figure 3B) est appliquée à la borne C ou borne d'horloge-du flip-flop 27 par le générateur 28, sa sortie sur la borne Q passe au niveau bas "0" en synchronisme avec le courant du réseau. Si un élément de petite dimension, tel qu'une cuillère, une fourchette ou analogue en un matériau magnétique, mais de petite dimension par cormlparaison à celle d'une poole habituelle 11 et qu'il ne faut pas chauffer, est mis sur la plaque supérieure 10, le commutateur magnétique 15 fournit un signal de niveau haut "1l", analogue à ce qui se produit pour une poële normale 11. ce moment: comme l'oscillateur d'alarme 17 oscille, on obtient à la sortie du multivibrateur monostable le signal de recherohe o5a (figure 3A) qui est appliqué par la porte OMi 26 à la borne D du flipslop 27 de type D. A la b rne Q, it, pat- a à; se lz-cn nal de niveau haut "l"' qui est appli- .! 1c. d! ? È' t - l il, a a -zct e T 13 et ainsi le i''f i '- tcil1'die air o1 Aiee p ra la porte 8- ET 13 et le circuit d'entraînement 14 à la porte de l'élément 9. A ce moment, le détecteur de charge 19 donneen sortie un signal de niveau bas 'O', puisqu'un élément de petite dimension, qui ne doit pas être chauffé, se trouve sur la plaque-supérieure 10. L'oscillateur d'alarme 17 continue ainsi à osciller et son signal de sortie est appliqué à l'autre borne d'entrée de la porte ET 16. Comme le signal de sortie de la porte ET 16 passe au niveau haut '"", après cela, par exemple après 2,9 secondes, le multivibrateur monostable 25 commence à fournir de nouveau le signal de recherche 25a (figure 3E) et effectue une opération de détection de charge comme indiqué ci-dessus. Puis, l'opéra- tion mentionnée se répète. A ce moment, le signal de sortie de l'oscillateur d'alarme 13 est appliqué au générateur d'alarme lumineuse 20 qui émet une lumière en synchronisme avec le signal de sortie de l'oscillateur d'alarme 17. En même temps, à la sortie de la porte ET, 16, on dérive le signal représenté à la figure 2B, si bien que le signal appliqué à l'autre borne d'entrée de la porte ET, 21 est le signal qui est l'inverse de celui appliqué à la sortie de la porte ET, 16 (figure 2C) du fait de l'inverseur 22. Comme le signal de sortie de l'oscillateur d'alarme 17 (figure 2A) est appliqué à une borne d'entrée de la porte ET 21, cette porte ET 21 laisse passer la moitié du signal impulsiohnel de sortie de l'oscillateur d'alarme 17 (figure 2D). Le signal impulsionnel de la porte ET 21 est appliqué au générateur d'alarme sonore 23 qui émet de façon répétée un signal sonore donné dont la période est double de-celle de l'oscillateur d'alarme 17. En d'autres termes, lorsqu'une faible charge, de petite dimension, telle qu'une cuillère ou une fourchette ou analogue, qu'il ne faut pas chauffer, se trouve sur la plaque supérieure 10, la lumière émet par intermittence et en m9me temps le dispositif émet un signal sonore dont la période est double de celle de l'émission -lumineuse. De plus, si la première détection faite par le détecteur de charge 19 est fausse, l'opération est effectuée par le second, le troisième... signal de recherche comme dans le cas d'une poêle normale mise en place. On peut également corriger une fausse manoeuvre. De plus lorsque le détecteur de charge 19 effectue une détection ou une appréciation erronée du fait que la pogle normale ne se trouve pas dans une position correcte sur la plaque supérieure, m9me si on met la pogle dans sa position correcte sur la plaque supérieure, le signal de recherche 25a est émis en séquence suivant une période donnée. on peut ainsi corriger la fausse manoeuvre. Dans ces conditions, la période du-signal de recherche est déterminée par la fréquence d'oscillation de l'oscillateur d'alarme 17. Toutefois la période et la durée du signal de recherche sont choisies pour qu'une pièce petite telle qu'une cuillère, une fourchette ou analogue ne soit pas chauffée pendant cette période et cet intervalle de temps. Lorsqu'une pogle ou autre, en un matériau non magnétique sont placés sur la plaque supérieure 10 ou qu'il n'y a pas de matériau de charge sur la plaque supérieure 10, l'aimant magnétique 15 donne un signal de niveau bas "O". C'est pourquoi le signal de sortie de la porte ET 16 est un signal de niveau bas "O" et à ce moment le circuit ne fournit aucun signal de recherche. Il en résulte que le signal de sortie du détecteur de charge 19 est toujours un signal de niveau bas "O" et l'oscil- lateur d'alarme 17 poursuit son oscillation. L'autre borne d'entrée de la porte ET 21 continue de recevoir un signal de niveau haut "1" et une borne d'entrée de la porte ET 21 reçoit le signal de sortie de l'oscillateur d'alarme 17. Comme le générateur d'alarme lumineuse 20 émet une lumière clignotante, le générateur d'alarme sonore 23 émet le signal sonore, répété en synchronisme avec la lumière clignotante. On détecte ainsi cette situation dans laquelle aucune charge ou matière non magnétique se trouve sur la plaque supérieure 10 ou qu'une pièce en une matière magnétique mais de petite dimension par comparaison avec un produit normal (et qu'il ne faut pas chauf- fer) se trouve sur la plaque supérieure 10. Dans l'exemple ci-dessus, selon l'invention,le flip-flop 27 de type D est commandé en cadence en synchronisme avec l'alimentation alternative de sorte que si la tension de l'alimentation alternative est nulle, on peut arrgter le signal fourni par l'élément 9. 1l n'y a dans ces conditions aucun risque qu'une tension exceptionnelle, n'augmente à l'arrêt du signal dl afintation0 Co'iÉt.é dé",crit fç:i&asuse se ton l'invention, même sel y a un siqnal de reche.oete Dor dt7 ter la charge et que cette détection de charge soit fausse pour une raison quelconque, le signal de recherche est de nouveau fourni après une période de temps prédéterminée. Il ne se produit ainsi aucune difficulté en pratique. En outre selon l'exemple ci-dessus de l'invention, on détecte ou on discerne si la charge est de petite dimension ou si elle est en un matériau non magnétique, si bien que l'utilisation de l'installation est intéressante en pratique. Dans l'exemple ci-dessus de l'invention, le volume du signal sonore d'alarme peut se régler de façon appropriée en commandant la résistance variable 24 comme décrit ci-dessus, si bien que cela n'est pas g9nant pour une personne dure d'oreille ou lorsque l'appareil est utilisé dans une atmosphère calme, puisque le volume du signal sonore peut être réglé au choix de l'utilisateur. l1 REVENDICATIONS 1 ) Appareil de chauffage par induction, notamment pour la cuisson, appareil comportant une plaque de support plane, sur laquelle on place l'objet à chauffer, un enroulement de chauffage par induction étant placé en-dessous de la plaque de support pour engendrer un flux magnétique servant à chauffer l'objet, appareil caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de signaux comportant un commutateur (9) pour commander un signal continu redressé obtenu à partir d'un signal alternatif, et pour créer un signal appliqué à l'enroulement de chauffage (6) par induction, un générateur de signal d'entraînement (12) créant un signal d'entraînement pour le commutateur (9), une porte branchée (13) entre le générateur de signal d'entraînement (12) et le commutateur (9), pour commander le passage du signal d'entraînement dans la porte (13), un détecteur (15) pour détecter si l'objet placé sur la plaque de support (10) est en un matériau magnétique ou non et pour donner un signal de sortie, un géné- rateur d'impulsions de recherche (25) commandé par la sortie du détecteur pour créer une impulsion de recherche commandant la porte (13), un détecteur de charge (19) pour détecter la charge pour le générateur de signal et donner un signal de sortie commandant la porte en même temps que l'impulsion de recherche, ainsi qu'un générateur de signal périodique (17) commandé par la sortie du détecteur de charge (19) pour créer un signal périodique appliqué au générateur d7impulsions de recherche (25) de façon que le générateur d'impulsions de recherche donne lVimpulsion de recherche à une vitesse correspondant à la fréquence du signal périodique. 2 ) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impulsion de recherche à la sortie du détecteur de charge est appliquée à la porte OU (26) dont la sortie commande la porte (13). 3 ) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la sortie de la porte OU est appliquée à un flip-flop (D 27) qui est commandé par un signal synchronisé sur le signal alternatif et le signal de sortie du flipsflop (D) commande la porte (13). 4 ) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce lue la sortie du dtecteur e-t le signal périodique sont 4'O al,.ql s. une porte ET dent la sortie con-tmande le générateur iGi-; e p-orte 2 2466932 -12- ) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal périodique est appliqué à une alarme indi- quant que l'objet placé sur la plaque de support ne doit pas 9tre chauffé.