БЕСПРОВОДНОЙ ЭЛЕКТРОПРИБОР
WIRELESS ELECTRICAL APPLIANCE

Область техники
Изобретение относится к бесшнуровым (беспроводным) бытовым электроприборам и, более конкретно (но не исключительно), к бесшнуровым сосудам для нагрева жидкости.
Уровень техники
Использование бесшнурового электрического коннектора в бытовых электроприборах (таких как электрочайники или иные приборы для приготовления кофе/чая, а также утюги) для подвода электропитания к электронагревательной части (далее - электронагреватель) прибора, как и преимущества такого использования, хорошо известны. Бесшнуровые коннекторы, которые обеспечивают подключение электроприбора к подставке, осуществляющей его питание, независимо от взаимной угловой ориентации прибора относительно подставки (часто именуемые коннекторами с поворотом на 360°), популярны благодаря обеспечиваемому ими удобству пользования электроприбором. Пример базового трехполюсного коннектора описан в международной заявке WO 95/08204, поданной ранее заявителем настоящего изобретения. Такой коннектор выпускается заявителем под обозначением Р72.
В своей части, закрепленной на собственно электроприборе (далее электроприбор), бесшнуровой коннектор имеет на своей нижней стороне центральный стержень (штифт), соответствующий линии (фазе) и два концентричных проводника. Проводник меньшего диаметра соответствует нейтрали сети питания, тогда как наружный проводник соответствует земляному проводу. Соответствующая часть коннектора, относящаяся к подставке, имеет центральное углубление для указанного стержня, окруженное кольцевым вырезом для приема кольца, соответствующего нейтрали. Электрическое соединение обеспечивается с помощью пружинных контактов, находящихся внутри этой части коннектора, под углублением и частью кольцевой прорези. Эти контакты оказываются поджатыми к указанным стержню и кольцу. Часть коннектора, находящаяся в подставке, сопрягается с соответствующим земле наружным кольцом на электроприборной части коннектора, причем на одной своей стороне она несет подпружиненный контакт, обеспечивающий электрическое соединение с внутренней поверхностью наружного кольца.
Заявитель разработал также пятиполюсный бесшнуровой электрический коннектор, который, в дополнение к описанным базовым силовым контактам, содержит еще два электрических вывода для подсоединения к электроприбору. Такой пятиполюсный коннектор описан в поданной ранее заявителем международной заявке WO 01/28294 и выпускается заявителем под обозначением Р76. Данный коннектор предназначен для взаимодействия с выпускаемым заявителем под обозначением U67 контуром управления, температурный датчик в составе которого, подсоединенный через два дополнительных кольцевых проводника в составе коннектора, снабжает информацией о температуре управляющий контур, встроенный в подставку, например базовую электронную систему управления Strix ЕКО3.
Преимущество пятиполюсных коннекторов типа Strix Р76 состоит в том, что они позволяют разместить управляющий контур в подставке, тогда как главный электрический компонент, такой как электронагреватель, и дополнительный функциональный компонент, такой как датчик температуры, могут находиться вне этого контура, в электроприборе, причем бесшнуровой коннектор позволяет подводить силовой ток к главному компоненту и передавать функциональному компоненту через дополнительные выводы данные и/или сигналы управления. Достоинство такой конструкции состоит в том, что подача электрического питания в управляющий контур, находящийся в подставке, может осуществляться независимо от того, установлен ли на подставку электроприбор или нет. Это позволяет также поместить функциональный компонент электроприбора в положение, оптимальное для его функционирования. Например, применительно к датчику его положение может быть выбрано в непосредственной близости от главного компонента, чтобы эффективно отслеживать работу этого компонента.
При этом заявителю удалось установить желательность наличия в электроприборе, в дополнение к главному энергопотребляющему компоненту, одного или более функциональных компонентов. Например, электронные бытовые приборы для приготовления напитков, в дополнение к нагреву жидкости, способны к осуществлению других различных функций. Дополнительные функциональные компоненты в электроприборе могут включать датчик температуры, осветительное средство, жидкостной насос и/или двигатель для перемещения соответствующих частей, например заварочной камеры или кофемолки. Однако каждый функциональный компонент потребует, в дополнение к трем стандартным силовым выводам для главного компонента (линейному, нейтральному и земляному), наличие одного, если не двух электрических выводов.
Хотя теоретически эту проблему можно решить увеличением количества выводов в бесшнуровой соединительной системе, например переходом от пятиполюсного к семиполюсному коннектору, такое решение нежелательно по многим причинам. Так, коннектор неизбежно станет более крупным и тяжелым; кроме того, с ростом количества проводников обеспечить сопряжение частей коннектора будет становиться все более трудным, особенно в широком диапазоне углов, обеспечиваемом известным коннектором. Введение дополнительных проводников приведет также к увеличению стоимости соединительной системы.
Раскрытие изобретения
В связи с изложенным заявитель пришел к выводу о желательности обеспечить в любом бытовом электроприборе, содержащем бесшнуровой коннектор, совместное использование двумя компонентами электроприбора общей пары точек электрического соединения (выводов), имеющихся в коннекторе.
Согласно изобретению создан бесшнуровой бытовой электроприбор, содержащий:
электроприбор, содержащий по меньшей мере первый и второй электрические функциональные компоненты;
подставку для подачи на электроприбор электрического питания и бесшнуровой электрический коннектор, обеспечивающий при использовании бытового электроприбора электрическое соединение между электроприбором и подставкой.
При этом первый и второй функциональные компоненты включены между парой точек электрического соединения, имеющихся в коннекторе, таким образом, что подача электрического питания по меньшей мере на один функциональный компонент селективно обеспечивается в результате изменения относительных полярностей двух указанных точек электрического соединения.
Таким образом, согласно изобретению два функциональных компонента подсоединены к двум точкам электрического соединения (электрическим выводам) бесшнурового коннектора, включенным в контур, построенный так, что ток начинает селективно подаваться на один из компонентов при изменении относительных полярностей данных выводов. Это означает, что питанием по меньшей мере одного из двух функциональных компонентов можно управлять простым изменением полярностей выводов коннектора. Такой вариант эффективного переключения между двумя компонентами, связанными с единственной парой выводов, представляется весьма удобным. Управляющее средство, например электронный управляющий контур, выполняется с возможностью переключать относительные полярности двух электрических выводов. В результате функциональность электроприбора может быть улучшена без введения дополнительных выводов.
Хотя с электрических выводов, имеющихся в коннекторе, может сниматься переменное напряжение, это может осложнить построение контура, в котором питание на один из компонентов селективно подается просто в результате изменения полярности. Действительно, если бы использовался переменный ток, создаваемый им переменный сигнал не приводил бы к селективному запитыванию только одного из функциональных компонентов, напротив, такой ток приводил бы к запитыванию обоих компонентов. Чтобы обеспечить селективную подачу питания, можно использовать, например, выпрямитель, выдающий положительный сигнал, соответствующий одной полярности, и отрицательный сигнал, соответствующий другой полярности. В частности, можно использовать один или более транзисторов и/или диодов.
В особенно предпочтительном варианте электрические выводы могут быть подсоединены к источнику постоянного напряжения, так что выбор подключаемого функционального компонента будет зависеть только от разности потенциалов между двумя выводами. Соответственно, в одной группе предпочтительных вариантов для селективного подключения двух функциональных компонентов применяется постоянное аналоговое напряжение, так что для управления моментом активирования функционального компонента не требуется никаких цифровых команд или других средств телеметрии. Таким образом, обеспечивается достаточно простое решение проблемы управления двумя функциональными компонентами, использующими общую пару электрических выводов. В некоторых вариантах желательно, чтобы через два указанных электрических вывода не передавалось никаких цифровых сигналов. Однако в других вариантах, в дополнение к селективному запитыванию при изменении относительных полярностей могут использоваться цифровые сигналы, чтобы обеспечить, помимо селективной подачи питания при изменении полярностей, дополнительную функциональность компонентов в бесшнуровом электроприборе.
Чтобы обеспечить селективную подачу питания, на по меньшей мере один из функциональных компонентов в ответ на изменение относительных полярностей двух электрических выводов, можно использовать различные контуры. Например, может иметься средство включения, выполненное с возможностью выбора между двумя отдельными контурами для двух функциональных компонентов. Однако заявитель разработал особенно простое и элегантное решение, согласно которому первый и второй функциональные компоненты включены электрически параллельно между двумя электрическими выводами (точками электрического соединения), имеющимися в коннекторе, а средство включения подключено между первым и вторым компонентами. При этом средство включения выполнено с возможностью замыкания (т.е. обеспечения соединения) в зависимости от относительных полярностей двух электрических выводов. Средство включения может находиться в любой ветви параллельного контура.
Таким образом, предпочтительно, чтобы оба функциональных компонента были подключены к одним и тем же электрическим выводам, имеющимся в бесшнуровом коннекторе, посредством ключа для селективного изменения траектории протекания тока в параллельном контуре с управлением ключом посредством реверсирования относительных полярностей двух выводов. Это означает, что простым реверсированием полярностей обеспечивается селективное электрическое подсоединение одного из двух функциональных компонентов, т.е. один из компонентов либо включается в параллельный контур, либо отключается от него. Такой способ переключения между двумя компонентами с использованием единственной пары выводов очень удобен. При этом электрический контур в электроприборе может быть относительно простым. Это полезно, поскольку часто является желательным свести средства управления в электроприборе к минимуму и осуществлять большинство операций управления из подставки.
Хотя средство включения может быть любого приемлемого вида, оно предпочтительно представляет собой однонаправленное средство включения, т.е. ключевой контур или компонент, который проводит электрический ток в одном направлении. В результате, когда полярности двух электрических выводов соответствуют направлению тока, на которое рассчитан ключ, он замыкается; когда же полярности двух электрически выводов реверсируются, так что ток в указанном направлении больше не протекает, ключ размыкается. Однонаправленное средство включения предпочтительно содержит диод. Это недорогой и легкодоступный элемент, проводящий ток только в прямом направлении. Когда же он включен в направлении, обратном по отношению к направлению тока, диод потребляет очень мало энергии. Главное преимущество диода состоит в обеспечиваемой им простоте переключения постоянного тока в ответ на изменение относительных полярностей двух связанных с ним электрических выводов.
Средство включения может быть выполнено отдельно от функциональных компонентов или интегрировано в один из них. Если функциональный компонент сам является однонаправленным устройством, например светодиодом (СД), он сам может являться эффективным средством включения.
В менее предпочтительных вариантах средство включения может содержать ключевой компонент, не являющийся диодом, например замыкающиеся/ размыкающиеся контакты, реле или триак. Однако такие средства включения, которые, как правило, являются двунаправленными, возможно, не будут способны срабатывать непосредственно в ответ на реверсирование полярностей двух выводов. Поэтому, помимо использования постоянного тока, могут оказаться необходимыми дополнительные компоненты в контуре и/или команды управления, так что отмеченные выше преимущества не будут реализованы в той же степени, как с однонаправленным ключом, таким как диод.
Относительные полярности двух выводов могут переключаться управляющим средством, имеющимся в части коннектора, находящейся в электроприборе. Однако желательно минимизировать количество компонентов в этой части и избежать прерывания подачи питания, когда бесшнуровой бытовой электроприбор снимается с подставки. Поэтому целесообразно поместить средство для управления относительными полярностями двух точек соединения и, соответственно, для управления селективной работой первого и второго функциональных компонентов в подставку. Желательно, чтобы управляющее средство, находящееся в этой части коннектора, могло легко выбирать, на какой из функциональных компонентов нужно подать питание. Таким образом, подача электропитания на коннектор предпочтительно регулируется управляющим средством, находящимся в подставке электроприбора.
Управляющее средство, помещенное в подставку, может содержать аналоговый управляющий контур. Могут иметься также логические контура. Однако желательно, чтобы управляющее средство в подставке содержало электронный управляющий контур. Термин "электронный управляющий контур" в контексте изобретения соответствует управляющему контуру, содержащему программируемый процессор. По меньшей мере в некоторых предпочтительных вариантах электронный управляющий контур содержит интегральную схему, такую как микроконтроллерный модуль.
Данный контур предпочтительно содержит печатную плату, несущую один или более компонентов электронного управления. Эта печатная плата может быть подсоединена посредством микропроволочных выводов к выводам той части бесшнурового коннектора, которая находится в подставке.
Должно быть понятно, что электронный управляющий контур может быть запрограммирован на селективное включение функциональных компонентов путем переключения полярностей двух точек электрического соединения любым способом, который является желательным для конкретного электроприбора и типов его компонентов. Такое переключение может быть реализовано даже аналоговым управляющим контуром, например снабженным таймером.
Согласно группе вариантов полярности двух точек соединения могут реверсироваться, по существу, регулярно. Электрическое соединение может устанавливаться между двумя выводами в течение, по существу, равных периодов времени. Альтернативно, управление может состоять в подключении одного функционального компонента на относительно короткий период по сравнению с подключением другого компонента. Согласно другой группе вариантов полярности двух точек соединения изменяются нерегулярным образом, например только при возникновении потребности в подключении одного компонента вместо другого. Разумеется, может быть реализовано управление несколькими режимами подключения.
В одной группе вариантов первый и второй функциональные компоненты содержат первое и второе измерительные средства. Каждое из этих измерительных средств может формировать сигнал, характеризующий соответствующее физическое состояние электроприбора. Так, первое измерительное средство может содержать магнитный датчик, например магнитный выключатель (такой как геркон или датчик на эффекте Холла), способный определять, когда часть, соответствующая электроприбору, будет установлена на подставку. Второе измерительное средство может содержать термодатчик, такой как термистор, способный детектировать температуру электроприбора или температуру внутри него. Согласно этой группе вариантов желательно поместить средство включения в ту ветвь параллельного контура, что и второе измерительное средство. Когда средство включения находится в рабочем состоянии, электрически подсоединенным оказывается второе измерительное средство и сигнал предпочтительно отбирается из этой ветви контура, например, для, по существу, непрерывного мониторинга температуры. При этом желательно, чтобы только при размыкании средства включения первое измерительное средство оказывалось подсоединенным (для выдачи другого сигнала, характеризующего другой детектируемый параметр, например, чтобы проверить, что электроприбор остается установленным). Если сигнал от первого измерительного средства не поступает или изменился, можно определить, что имеется проблема, связанная с электроприбором. При этом порядок включения датчиков может быть изменен, например, для преимущественного мониторинга состояния магнитного ключа и более редкого мониторинга температуры. Можно использовать и другие датчики.
В одной группе вариантов первый функциональный компонент содержит измерительное средство, а второй функциональный компонент содержит операционное средство. Измерительное средство, которое предпочтительно формирует сигнал, характеризующий функционирование электроприбора, может представлять собой компонент малой мощности, например термодатчик, такой как термистор. Как уже упоминалось, измерительным средством может быть и магнитный датчик. Операционное средство предпочтительно получает через коннектор энергию для осуществления одной из физических функций электроприбора. Операционное средство может, например, содержать один или более из следующих компонентов: двигатель, осветительное средство (например в виде одного или более СД), звуковой генератор или дисплей. Разумеется, операционное средство может содержать ключ, подсоединенный последовательно к операционному компоненту, такому как двигатель, осветительное средство или дисплей. Операционное средство может даже содержать микроконтроллер, встроенный в электроприбор для управления его различными функциями, хотя такое выполнение едва ли позволит реализовать преимущество упрощения конструкции, обеспечиваемое изобретением.
В этих вариантах представляется предпочтительным поместить средство включения в ту же ветвь параллельного контура, что и операционное средство. Когда средство включения активировано, операционное средство оказывается электрически подключенным, так что в эту ветвь контура может поступать основная энергия, тогда как измерительное средство будет предпочтительно отбирать очень маленький ток. Желательно обеспечить, чтобы измерительное средство генерировало сигнал, характеризующий отслеживаемый параметр, только тогда, когда средство включения разомкнуто.
Таким образом, управляющее средство предпочтительно обеспечивает отключение операционного средства только тогда, когда требуется произвести измерение посредством датчика. Данное действие может быть запрограммировано как регулярное или выполняемое по требованию. Реверсирование полярностей может производиться только на момент считывания отсчета с датчика, после чего снова подключается операционное средство. Такая схема эффективно обеспечивает возможность подключения и датчика, и операционного средства через ту же пару выводов в бесшнуровом коннекторе при минимальных (если не нулевых) помехах для их функций.
Если один из функциональных компонентов содержит операционное средство, такое как двигатель, может оказаться желательным подавать питание в содержащую его часть контура только тогда, когда электроприбор готов к использованию этой части. В противном случае возможно напрасное расходование энергии и/или даже повреждение операционного средства. Поэтому в одной группе вариантов операционное средство включено последовательно с магнитным датчиком (например герконом или датчиком Холла). Магнитный датчик (выключатель) может быть подсоединен так, что его контакты замыкаются (т.е. к нему прикладывается магнитное поле) только тогда, когда подлежащая включению часть электроприбора, например заварочная камера, реально находится в заданном положении. При этом через операционное средство будет протекать ток. Если же данная часть удалена из заданного положения, магнитный датчик обнаружит ее отсутствие (по отсутствию магнитного поля) и разомкнет соответствующие контакты, так что операционное средство не сможет получить питание, пока требуемая часть не будет установлена.
Как описано выше, для перенаправления тока с первого функционального компонента на второй функциональный компонент может потребоваться только одно средство включения, способное включить второй компонент параллельно с первым. Однако относительная эффективность такой схемы зависит от соотношения токов, потребляемых этими компонентами. Такое построение может оказаться неоптимальным в некоторых случаях, например, когда оба компонента потребляют значительный ток при их параллельном включении, так что желательно обеспечить переключение между ними.
Поэтому в одной группе вариантов может быть предусмотрено дополнительное средство включения в параллельном контуре. При этом первое средство включения будет предпочтительно ассоциировано с первым функциональным компонентом, находящимся в одной ветви параллельного контура, а второе средство включения - со вторым функциональным компонентом, находящимся в другой ветви этого контура. Предпочтительно первое и второе средства включения являются однонаправленными ключами, такими как диоды. При этом первый ключ предпочтительно рассчитан на одно направление тока, а второй ключ - на противоположное направление. Преимущество такой схемы в том, что в каждый момент ток может течь только в одной ветви параллельного контура, или через первый, или через второй функциональный компонент, тогда как другой компонент в этот момент полностью выключен из контура. Такое выполнение может быть полезным, если без такого полного выключения будет иметь место нежелательное потребление тока функциональным компонентом. Однако, как было упомянуто, некоторые компоненты могут быть включены без ассоциированного ключа, поскольку они потребляют малый ток, даже будучи подсоединенными в параллельном контуре.
Должно быть понятно, что каждый из первого и второго функциональных компонентов может быть выполнен в виде единственного электрического элемента, хотя, конечно, при необходимости он может содержать несколько таких элементов. Так, один из функциональных компонентов может содержать светодиод (СД), включенный последовательно с двигателем, так что световые сигналы СД будут указывать на работу двигателя. Элементы, входящие в состав функционального компонента, могут быть включены последовательно или параллельно, или в схеме с любым количеством субконтуров. В зависимости от типа бытового электроприбора и его функций возможны различные комбинации его электрических элементов.
Заявитель осознал желательность наличия в электроприборе средств, обеспечивающих его идентификацию источником питания, находящимся в подставке при подключении ее к электроприбору, например идентификацию того, является ли электроприбор обычным электрочайником или прибором для приготовления напитков, и даже идентификацию одного или более функциональных компонентов в электроприборе. Это обусловлено тем, что для различных электроприборов и их функциональных компонентов могут требоваться различные уровни тока/напряжения, обеспечиваемые подставкой, и/или различные режимы подачи тока, например импульсный или непрерывный. Так, функциональному компоненту, содержащему насос, может требоваться напряжение 12 В, тогда как для СД может требоваться всего 2 В. Должно быть также понятно, что может оказаться желательным использовать одну и ту же силовую подставку с различными бесшнуровыми электроприборами, содержащими различные функциональные компоненты, или с такими электроприборами, которые, как традиционный электрочайник, не требуют селективного запитывания функционального компонента. Подставка может, например, изготовляться для продажи различным изготовителям электроприборов и/или продаваться для применения с различными электроприборами, имеющимися в доме, включая электрочайники, приборы для приготовления чая, кофемашины и т.д. В любой из этих ситуаций желательно, чтобы подставка была способна распознать подключенный к ней электроприбор и/или один или более его функциональных компонентов.
Один из возможных подходов к идентификации электроприбора или его функционального компонента состоит в использовании его цифровой подписи, которая может передаваться вместе с сигналами, поступающими от электроприбора к подставке. Однако, как уже упоминалось, для полной реализации преимуществ изобретения может оказаться желательным, чтобы через пару электрических выводов, связанных с функциональными компонентами, не передавались никакие цифровые сигналы. Поэтому в электроприборе предпочтительно не используются никакие электронные управляющие контура, такие как микроконтроллер. В связи с этим целесообразно модифицировать аналоговый сигнал, поступающий от конкретного электроприбора и/или от функционального компонента, чтобы сделать электроприбор и/или компонент идентифицируемым подставкой. Например, насос, связанный с камерой для заваривания чая, может потреблять ток при том же напряжении, что и двигатель кофемашины, но тем не менее желательно, чтобы подставка могла различать эти типы электроприборов, поскольку насос в приборе для приготовления чая целесообразно использовать в непрерывном режиме, тогда как двигатель в кофемашине (служащий, например, для размалывания кофе и/или прокачки воды через молотый кофе) целесообразно использовать в течение короткого периода или время от времени.
Заявитель установил, что особенно простой и эффективный по стоимости метод идентификации функционального компонента в бесшнуровом электроприборе состоит во включении параллельно компоненту резистора. Значение сопротивления резистора, включенного параллельно конкретному функциональному компоненту, может быть выбрано таким, чтобы сформировать делительный контур, общее сопротивление которого будет уникальным для данного компонента и/или электроприбора. В результате уровень падения напряжения на паре электрических выводов можно будет использовать для идентификации электроприбора и, предпочтительно, потребляющего ток функционального компонента, даже если напряжение, подаваемое на электроприбор и/или компонент такое же, как и другого электроприбора (компонента). Орган управления (например электронный), размещенный в питающей подставке, может использовать эту информацию при задании режима работы и/или настройке мощности, подаваемой на электрические выводы.
Любой или оба функциональных компонента могут быть снабжены, для целей идентификации, подключенным параллельно резистором. В одной группе вариантов первый функциональный компонент может соответствовать компоненту, используемому в различных электроприборах, такому как термистор, который не требует идентификации, тогда как второй функциональный компонент (например электронагреватель, насос или двигатель) может варьировать от одного электроприбора к другому, т.е. требовать идентификации. Это обстоятельство может учитываться при определении того, какой из функциональных компонентов следует снабдить идентифицирующим сопротивлением. Даже если оба функциональных компонента имеют одинаковые идентифицирующие сопротивления, орган управления может использовать для распознавания полярность пары точек электрического соединения, т.е. распознавать, что определенное значение сопротивления (или тока), ассоциированное с соединением в прямом или обратном направлении, соответствует конкретному типу функционального компонента и, таким образом, отличать первый компонент электроприбора от второго.
Бесшнуровой электрический коннектор может быть трехполюсным бесшнуровым коннектором, две точки электрического соединения которого могут соответствовать фазе и нейтрали. Такая схема может быть полезной, например, тогда, когда в электроприборе нет электрических компонентов, требующих постоянно работающего источника питания. Даже при наличии одного функционального компонента, требующего регулярного питания, например электронагревателя, система может на короткое время подключаться ко второму функциональному компоненту, такому как датчик, только чтобы произвести измерение, не оказывая существенного влияния на вышеописанный режим функционирования. Средство включения способно также реализовать импульсный режим нагревания.
Однако желательно, чтобы бесшнуровой электрический коннектор, в дополнение к указанным точкам соединения, содержал также и точки силового электрического соединения (силовые выводы). В предположении о наличии земляного вывода, как это предусматривается стандартами безопасности в большинстве стран, будут иметься три силовых вывода (соответствующие фазе, нейтрали и земле), так что бесшнуровой коннектор предпочтительно будет пятиполюсным. Разумеется, если силовые выводы соответствуют фазе и нейтрали при отсутствии земляного вывода, коннектор может быть четырехполюсным.
Изобретение может также найти применение, если с силовыми выводами трехполюсного коннектора или с двумя дополнительными электрическими выводами пятиполюсного коннектора интегрированы линии передачи данных. Цифровые сигналы могут подаваться, например, в электронный управляющий контур, находящийся в бесшнуровом электроприборе, чтобы повысить функциональность электроприбора вне зависимости от электронного управляющего контура, находящегося в подставке.
Выводы коннектора могут быть расположены, как в "старомодном" бесшнуровом коннекторе, т.е. в ряд, однако желательно расположить эти выводы так, чтобы обеспечить возможность установки сосуда на подставку практически независимо относительно его угловой ориентации, т.е. как в коннекторе с поворотом на 360°. В предпочтительной группе вариантов охватывающая часть коннектора, которая может находиться на электроприборе или на подставке (предпочтительно на подставке), содержит несколько концентричных кольцевых каналов, расположенных вокруг центрального отверстия для приема соответствующих им кольцевых выводов охватываемой части коннектора (предпочтительно выполненной на электроприборе), расположенных вокруг центрального стержня.
Таким образом, в предпочтительной группе вариантов бесшнуровой коннектор содержит пять точек электрического соединения, из которых по меньшей мере три точки (соответствующие фазе, нейтрали и земле) совместимы с линиями электросети, обеспечивающей подачу электроэнергии на главный электрический компонент электроприбора. Две дополнительные точки соединения обеспечивают электрическое подсоединение дополнительных функциональных компонентов. Тем самым достигается высокая степень функциональности электроприбора, причем все электрические соединения между подставкой и электроприбором интегрированы в единственный коннектор.
Главный электрический компонент предпочтительно связан с электрической сетью (обеспечивающей, например, в Великобритании напряжение 240 В) через точки силового соединения (соответствующие фазе и нейтрали). Главным электрическим компонентом, например, в электроутюге или в электроприборе для нагрева жидкости может быть электронагреватель. Однако таким компонентом может быть и двигатель для приведения в действие подвижных частей электроприбора или любой другой электрический или электромеханический компонент. Разумеется, если требуется повысить или понизить напряжение, снимаемое с силовых выводов, можно использовать трансформатор.
Два дополнительных электрических вывода в части коннектора, находящейся в электроприборе, могут находиться под одинаковым или близким напряжением. По меньшей мере в одной группе вариантов между двумя выводами обеспечивается небольшая разность потенциалов, предпочтительно соответствующая напряжению, близкому к 5 В. Однако это напряжение может составлять и 12 В. Подобные, более низкие напряжения являются достаточными для многих функциональных компонентов, таких как датчики и СД или другие твердотельные компоненты. Даже двигатели и насосы малой мощности могут работать от напряжений, намного меньших сетевого. Использование дополнительных выводов, имеющих довольно близкие электрические потенциалы, может быть полезным, поскольку позволяет понизить требования к их электрической изоляции, например к расстоянию между ними, по сравнению с изоляцией между выводами, соответствующими фазе и нейтрали.
Два указанных вывода могут быть связаны с двумя источниками питания, находящимися в подставке, при этом разность потенциалов между выводами должна соответствовать напряжению, прилагаемому через коннектор к функциональным компонентам электроприбора. Желательно подавать на эти электрические выводы относительно низкое напряжение, соответствующее указанной разности потенциалов. Источники питания могут выдавать напряжение, равное или близкое сетевому. Так, один вывод может находиться под напряжением 240 В, а другой под напряжением 245 В, чтобы эффективное напряжение между электрическими выводами в коннекторе составило 5 В. Альтернативно, можно использовать единственный источник питания, обеспечивающий требуемую разность потенциалов на электрических выводах.
Заявитель установил, что изобретение применимо в различных бесшнуровых электроприборах. Оно может быть особенно полезным для электроприборов, содержащих электронагреватель, в том числе для электрочайников, приборов для приготовления напитков и утюгов, поскольку электронагреватель при работе прибора предпочтительно потребляет электроэнергию в непрерывном режиме, тогда как дополнительные электрические выводы связаны с другими функциональными компонентами. Изобретение является особенно эффективным именно применительно к сосудам для нагрева жидкости, таким как электрочайники и приборы для приготовления напитков, поскольку они традиционно имели ограниченную функциональность, не считая нагрева воды, и поэтому могут получить значительный выигрыш от дополнительной функциональности, достигаемой с помощью компонентов, подключаемых, в дополнение к главному электронагревателю, через тот же интегрированный бесшнуровой коннектор.
Согласно группе описанных предпочтительных вариантов находящийся в подставке управляющий контур определяет, когда нужно селективно подавать питание на функциональные компоненты в бесшнуровом электроприборе. Однако, даже если ни один из компонентов в электроприборе не потребляет ток через бесшнуровой коннектор, управляющий контур предпочтительно продолжает получать питание, чтобы он мог снова обеспечить подачу питания на электрические выводы электроприбора, когда это потребуется, т.е. без задержки, вызванной повторным подключением управляющего контура к источнику питания. Этот фактор может быть особенно важным в таких бесшнуровых электроприборах, как сосуды для нагрева жидкости и утюги, которые могут использоваться многократно с относительно короткими перерывами между использованиями. Например, в домашних условиях жидкость в электрочайнике может быть доведена до кипения, а через короткое время снова подогрета, и/или в электрочайник может быть снова залита жидкость и снова доведена до кипения. Однако при этом возможны и относительно длительные периоды, когда электроприбор не используется.
Заявитель пришел к выводу о желательности полного отключения питания электроприборов, которые не используются в течение продолжительного времени, чтобы избежать напрасных расходов электроэнергии, когда система управления находится в режиме ожидания. Если эта система содержит электронный управляющий контур, мощность, потребляемая в таком режиме, может составлять около 0,5 Вт. Поэтому, если в подставке имеется электронный управляющий контур для управления работой электроприбора, этот контур управляет основным средством включения, предназначенным для разрыва цепи передачи энергии от подставки к коннектору, и дополнительным средством включения, выполненным с возможностью прерывать подачу энергии к самому управляющему контуру.
Такое решение представляется само по себе новым и эффективным. Поэтому в другом своем аспекте изобретение обеспечивает создание бесшнурового бытового электроприбора, содержащего собственно электроприбор, подставку для подачи на электроприбор электрического питания и бесшнуровой электрический коннектор, обеспечивающий при использовании бытового электроприбора электрическое соединение между электроприбором и подставкой. При этом подставка содержит электронный управляющий контур, выполненный с возможностью управления первым средством включения для прерывания подачи питания от подставки к коннектору и вторым средством включения для прерывания подачи питания к электронному управляющему контуру.
Должно быть понятно, что в соответствии с этим аспектом изобретения электронный управляющий контур может переводить бытовой электроприбор в режим ожидания, в котором к собственно электроприбору через коннектор энергия не подается, но управляющий контур остается запитанным, а также может отдельно прекратить подачу энергии к самому электронному управляющему контуру, так что подставка не будет отбирать никакой энергии от сети (хотя и может оставаться подсоединенной к ней). Управляющий контур предпочтительно отключает электроприбор и самого себя без необходимости приложения для такого отключения какого-либо ручного усилия. Другими словами, для перевода электроприбора из режима ожидания в режим полного отключения не требуется вмешательства пользователя. Такое решение полезно для автоматического обеспечения экономии электроэнергии. При этом оно может быть реализовано с применением дополнительного средства включения, которое содержит недорогой ключ, работающий от низкого напряжения, например тактильный ключ.
В режиме ожидания управляющий контур готов к работе и способен реагировать на команду пользователя, чтобы повторно включить подачу энергии на электроприбор через бесшнуровой коннектор. Например, электроприбор для приготовления напитка может переходить в режим ожидания по завершении конкретного цикла варки напитка. Однако спустя короткое время пользователь может решить повторить нагрев или циркуляцию напитка и выдать соответствующую команду, которая будет выполнена управляющим контуром. Чтобы эта функциональность могла быть реализована в режиме ожидания, управляющий контур не должен активировать второй ключ, чтобы полностью отключить питание, до истечения определенного периода времени с момента последнего срабатывания первого ключа. Этот период может быть запрограммирован с учетом типа и вероятного применения электроприбора. Временная задержка самоотключения управляющим контуром составляет предпочтительно по меньшей мере 30 с, 60 с, 90 с, 120 с или 5 мин. В любом случае, чтобы обеспечить экономию электроэнергии, электроприбор должен находиться в режиме ожидания не более нескольких минут.
После того как пользователь включит подачу питания на электроприбор, управляющий контур в подставке предпочтительно будет реагировать на дальнейшие входные сигналы и операционные команды со стороны пользователя. Например, электроприбор может среагировать на команду нагреть жидкость до заданной температуры или включить двигатель на заданный временной интервал. По завершении работы управляющий контур предпочтительно активирует первый ключ, чтобы отсоединить источник питания от электроприбора, т.е. перевести его в режим ожидания. Если пользователь больше не вводит никаких команд, по завершении заданного периода времени управляющий контур предпочтительно осуществит полное самоотключение, активировав второй ключ. Однако, если до истечения этого периода пользователь решит снова задействовать электроприбор, у него не возникнет необходимости вручную подключить питание управляющего контура.
В дополнение, пользователь должен иметь возможность выдачи команды на полное отключение электроприбора. Если пользователь выдает команду на прекращение работы электроприбора, даже если запрограммированный цикл работы не был завершен, управляющий контур активирует первый ключ, чтобы прервать подачу питания на электроприбор и перейти в режим ожидания. И в этом случае желательно предусмотреть временную задержку до того, как управляющий контур активирует второй ключ, чтобы прекратить питание подставки. Это приведет (по завершении периода ожидания) к полному отключению электроприбора в ответ на единственную команду на отключение со стороны пользователя.
Средство, используемое пользователем для включения электроприбора, такое как нажимная кнопка, предпочтительно выполнено отдельно от средства для выбора операций и/или выключения электроприбора.
Краткое описание чертежей
Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут описаны, только в качестве примеров, некоторые предпочтительные варианты изобретения.
На фиг.1 показан, в перспективном изображении, пример устройства для нагрева жидкости, снабженного системой управления согласно вариантам изобретения.
На фиг.2 устройство для нагрева жидкости по фиг.1 показано в разрезе.
На фиг.3 приведена схема системы управления согласно варианту изобретения.
На фиг.4а и 4b приведены схемы точек S1 и S2 электрического соединения в системе по фиг.3 для ситуаций отключения и включения двигателя.
На фиг.5 приведена схема, иллюстрирующая систему управления согласно другому варианту изобретения.
На фиг.6 представлена схема, иллюстрирующая другое расположение компонентов между точками S1 и S2 электрического соединения согласно еще одному варианту изобретения.
На фиг.7 представлена схема, иллюстрирующая альтернативное расположение компонентов между точками S1 и S2 электрического соединения согласно следующему варианту изобретения.
На фиг.8а и 8b представлены соответственно схема системы управления согласно другому варианту изобретения и схема ассоциированного с ней пользовательского интерфейса.
На схемах по фиг.9а и 9b иллюстрируется система управления согласно еще одному варианту изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг.1 и 2 представлено, в качестве примера, устройство для нагрева жидкости (бытовой электроприбор), которое (который) содержит сосуд 2 для нагрева жидкости (собственно электроприбор) и подставку 4. Электрическое соединение между сосудом 2 и подставкой 4 осуществляется посредством бесшнурового соединителя (коннектора), обозначенного в целом как 6, который обеспечивает возможность поворота сосуда на 360°, т.е. позволяет устанавливать сосуд 2 на подставку 4 с обеспечением электрического соединения между ними и осуществлять нагрев независимо от их взаимного углового положения. Коннектор 6 может содержать пятиполюсную бесшнуровую соединительную систему, например, такую как система Р76, производимая заявителем. Подставка 4 имеет сетевой шнур (не изображен) для подключения к электросети и пользовательский интерфейс 5.
Сосуд 2 представляет собой кувшин для приготовления напитков, снабженный заварочной камерой 8 для чайных листьев или аналогичных материалов. Отверстие в дне сосуда 2 перекрыто электронагревателем 10, который может содержать закрытый нагревательный элемент или толстопленочный электронагреватель, закрепленный на нижней стороне нагревающейся пластины. В нижней части сосуда 2, ниже электронагревателя 10 установлен насос 11. Этот насос, работающий от двигателя, подает нагретую жидкость из основной части сосуда 2 в заварочную камеру 8 по трубке 13, встроенной в ручку кувшина. Другие сведения о подобном устройстве для варки чая можно найти в ранее поданной заявителем международной заявке PCT/GB2009/002390 (опубликованной, как WO 2010/041003).
Охватываемая часть коннектора 6 (связанная с электроприбором) выполнена в виде интегрированного соединителя/термоограничителя, такого как U67, выпускаемого заявителем. На фиг.3 приведена схема контура 12, управляющего коннектором. Данный контур связывает линейный вывод L и вывод N нейтрали коннектора 6 с электронагревателем 10. Электронагреватель 10, кроме того, заземлен посредством электрического соединения с заземленным кольцом коннектора 6. Управляющий контур 12 содержит также термистор Т1, который установлен в нижней части сосуда 2, чтобы отслеживать температуру находящейся в нем жидкости. Так, термистор может быть закреплен на электронагревателе 10 в зоне, которая теплоизолирована от нагревательного элемента (например, как это описано в ЕР 1762161 А1), или проходить сквозь электронагреватель 10, чтобы находиться в физическом контакте с жидкостью в сосуде 2. Управляющий контур 12 может дополнительно содержать пару биметаллических предохранителей, реагирующих на состояние перегрева электронагревателя 10 и обеспечивающих двойную защиту в отношении полного выкипания жидкости или случайного сухого включения прибора.
На фиг.3 представлена также схема охватывающей части 14 коннектора 6 (связанной с подставкой). Коннектор 6 связан с поставляемым заявителем электронным управляющим контуром 16, таким как ЕКОЗ, который вмонтирован в подставку 4. Для подключения печатной платы электронного управляющего контура 16 используются микропроволочные выводы.
Далее, со ссылками на фиг.3 и 4, будет описана система управления электроприбором. 5 выводов коннектора 6 в составе системы управления обозначены как GND (земляной вывод), N (нейтраль), L (линия, или фаза) и S1 и S2 (две дополнительные точки электрического соединения). Как уже упоминалось, три вывода, L, N и GND, связаны с электронагревателем 10 сосуда 2 через контур 12, управляющий коннектором. Точки S1 и S2 соединены с двумя функциональными компонентами, образующими параллельный контур в сосуде 2. Первый функциональный компонент - это термистор Т1 в составе управляющего контура 12 коннектором.
Второй функциональный компонент в этом варианте - это двигатель М1, приводящий в действие жидкостной насос 11 в сосуде 2. В той же ветви параллельного контура, последовательно с двигателем М1 включен диод D1, благодаря которому ток через двигатель М1 может течь только при соответствующих полярностях точек S1 и S2. Когда же эти полярности соответствуют току, который для диода D1 является обратным, в ветви контура, содержащей двигатель М1, ток не течет.
В дополнение, последовательно с двигателем М1 может быть включен магнитный выключатель, такой как геркон или датчик на эффекте Холла (не изображен), чтобы детектировать момент и/или правильность установки заварочной камеры 8. Желательно, чтобы при наличии таких полярностей точек S1 и S2 электрического соединения, которые соответствуют прямому направлению тока, запитывание двигателя М1 происходило автоматически, как только будет детектировано присутствие заварочной камеры 8 и, соответственно, будет замкнут магнитный выключатель. Благодаря присутствию магнитного выключателя насос 11 может функционировать, только когда присутствует заварочная камера 8, т.е. когда прибор готов к использованию (по меньшей мере в режиме заваривания). Если камера 8 снята, прибор также может быть применен для нагрева жидкости в сосуде 2, но без подачи жидкости насосом, т.е. в режиме традиционного электрочайника.
Электронный управляющий контур 16, размещенный в подставке 4, содержит микроконтроллер IC1 и два независимо переключаемых источника питания +Vcc и -Vcc. Микроконтроллер IC1 управляет твердотельными ключами Q2 и Q5, чтобы переключать полярности точек S1 и S2 электрического соединения (контактов). Остальные компоненты электронного управляющего контура 16 не требуют подробного рассмотрения. По соображениям наглядности, соединения между линейным выводом L, выводом N нейтрали и земляным выводом GND, находящимися в части 14 коннектора, встроенной в подставку, и электронным управляющим контуром 16, не изображены. Подробные сведения об этих трех базовых соединениях можно найти в заявке WO 01/28294, принадлежащей заявителю.
Далее, со ссылками на фиг.3 и 4, будет описана работа системы управления. Микроконтроллер IC1 генерирует сигналы, управляющие ключами Q2 и Q5. Когда ключ Q2 замкнут, а ключ Q5 разомкнут, напряжение, приложенное к контакту S2, будет положительным по отношению к напряжению на контакте S1. В этом случае на диод D1, включенный последовательно с двигателем М1, подается обратное смещение, и ток через двигатель М1 не течет. При этом может быть измерен ток через термистор Т1. Это подключение иллюстрируется фиг.4а, где ветвь параллельного контура, в которую включен двигатель, изображена штриховыми линиями, поскольку ток по ней не течет.
Поскольку электрическое сопротивление термистора Т1 зависит от температуры, при использовании в управляющем контуре 16 совместно с термистором резисторов R27 и R24 для получения делителя напряжения на выводе P20/ANI0 микроконтроллера IC1 будет присутствовать напряжение, пропорциональное температуре термистора Т1 и, следовательно, температуре нагреваемой жидкости.
Как показано на фиг.4b, когда микроконтроллер IC1 разомкнет ключ Q2 и замкнет ключ Q5, напряжение, приложенное к контакту S1, будет положительным по отношению к контакту S2, т.е. их полярности изменятся на противоположные. Теперь ток может течь через контакты S1 и S2 в направлении, соответствующем прямому току диода D1. Соответственно, ток течет и через двигатель М1, и через термистор Т1, включенные в соответствующие ветви параллельного контура. Поскольку термистор Т1 не используется для измерительных целей и потребляет очень небольшой ток, протекание тока через этот компонент не оказывает никакого влияния. Основной ток потребляется двигателем М1, обеспечивающим функционирование насоса 11.
Таким образом, управляющий контур 16 обеспечивает как управление двигателем М1, так и измерение температуры термистором Т1 через единственный комплект контактов S1 и S2 в составе коннектора 6.
Управляющий контур 16, описанный со ссылками на фиг.3, использует два независимо (по отдельности) переключаемых источника питания (+Vcc и -Vcc). Однако может быть использован и управляющий контур 16', показанный на фиг.5, питаемый единственным источником V. Если нулевой (общий) провод имеет относительно истинного потенциала земли потенциал около 10 В, путем переключения вывода P23/ANI3 на микроконтроллере IC1 эффективная полярность контактов S1 и S2 может быть изменена на обратную. Когда ток является обратным по отношению к диоду D1 (аналогично ситуации по фиг.4а), резисторы R47 и R41 образуют вместе с термистором Т1 делитель напряжения, причем на выводе P20/ANI0 микроконтроллера IC1 будет создано напряжение, пропорциональное температуре жидкости в электроприборе. Когда же ток по отношению к диоду D1 является прямым, будет включен двигатель М1 в параллельной ветви контура аналогично тому, как это было описано применительно к фиг.4b.
Функциональные компоненты, подключаемые параллельно контактам S1 и S2, не ограничиваются двигателем М1 и термистором Т1, используемым в контурах, описанных в качестве примеров. Например, в сосудах для нагрева жидкости, не требующих ее циркуляции, связанный с насосом двигатель М1 и диод D1 могут быть заменены одним или более СД, используемыми для подсветки и/или для целей индикации. Если второй функциональный компонент является СД, он может выполнять и функцию средства включения, так что отпадет потребность в отдельном диоде. Другими словами, СД будет отбирать ток, когда полярности контактов S1 и S2 соответствуют его прямому току. Разумеется, любой из функциональных компонентов может быть любым другим электрическим компонентом, соответствующим функциям электроприбора, например электронагревателем, средством подсветки, генератором звукового сигнала или датчиком. Независимо от характера функциональных компонентов, схема с параллельным контуром позволяет подавать/измерять ток применительно к одному (а не к другому) компоненту в зависимости от относительных полярностей двух контактов S1, S2. При этом в любой ветви параллельного контура может быть включен ключ, например диод. Место его включения может зависеть от характера функциональных компонентов и их относительного энергопотребления.
В другом варианте двигатель М1 может быть заменен магнитным выключателем, таким как геркон или датчик Холла. Этот вариант может быть реализован в электроприборе, аналогичном представленному на фиг.1 и 2 в том отношении, что он может содержать заварочную камеру, но без водяного насоса. В таком электроприборе вода может быть нагрета в сосуде с целью приготовления завариваемого напитка, но при отсутствии циркуляции нагреваемой жидкости. В этом варианте может оказаться желательным определять, установлена ли заварочная камера, чтобы электронагреватель запитывался только тогда, когда эта камера помещена в сосуд. В данном варианте между выводами S1 и S2 бесшнурового коннектора могут быть параллельно включены магнитный выключатель и термодатчик, такой как термистор, при этом может иметься и диод D1, чтобы обеспечить селективное включение в ответ на изменение полярности. Параллельный контур может быть построен таким образом, что большую часть времени используется сигнал термистора, чтобы отслеживать температуру жидкости в сосуде. Когда же полярность контактов S1 и S2 временно изменится на обратную, вместо этого сигнала будет формироваться сигнал от магнитного датчика. Если данный сигнал отсутствует или изменился, это укажет, что заварочная камера была удалена и, следовательно, электронагреватель может быть отключен.
Хотя в описанных вариантах в качестве переключающего средства в параллельном контуре, подключенном к контактам S1 и S2 коннектора 6, используется единственный диод D1, могут быть применены и дополнительные ключи или переключатели. Так, на фиг.6 представлен альтернативный вариант параллельного контура, в котором к каждому из первого и второго функциональных компонентов F1, F2 подключен соответствующий диод (D1 и D2) таким образом, что направления обратного тока для них являются противоположными. Это означает, что при положительной полярности контакта S2 относительно контакта S1 ток может течь только в одной ветви контура, через функциональный компонент F1. Когда же полярности меняются на противоположные, так что контакт S2 становится отрицательным по отношению к контакту S1, ток может течь только в другой ветви контура, через функциональный компонент F2. Такое построение обеспечивает протекание тока в каждый момент только через один из функциональных компонентов, так что управляющий контур может обеспечить полное переключение между ними.
На фиг.7 представлен другой вариант контура, который аналогичен варианту по фиг.6, но содержит дополнительный резистор R, включенный параллельно с функциональным компонентом F2. Вместо этого резистор R может быть включен параллельно другому функциональному компоненту F1; альтернативно, для каждого функционального компонента F1, F2 может иметься отдельный резистор. Назначение резистора (резисторов) R состоит в обеспечении возможности идентификации функционального компонента, например компонента F2.
Хотя в качестве главного компонента, подключенного к силовым выводам коннектора 6, был описан электронагреватель 10, следует учитывать, что, в зависимости от типа электроприбора, с помощью бесшнурового коннектора 6 питание может подаваться и на другие электрические или электромеханические компоненты. Например, электронагреватель может быть заменен двигателем.
Следует также учитывать, что описанные параллельные контура не должны быть обязательно подключены к дополнительным выводам S1 и S2 пятиполюсного бесшнурового коннектора. Напротив, подобный параллельный контур может быть включен вместо электронагревателя при использовании трехполюсного бесшнурового коннектора, обеспечив электрическое подключение двух функциональных компонентов в электроприборе. Преимущества, достигаемые при переключении между двумя функциональными компонентами, подключенными к общей паре контактов, могут быть в полной мере реализованы и в трехполюсной соединительной системе.
Еще один возможный управляющий контур 16" показан на фиг.8а, тогда как соответствующий ему контур 18 пользовательского интерфейса показан на фиг.8b. Из фиг.8а можно видеть, что представленный контур 16" управления аналогичен вышеописанным вариантам по своей общей структуре. Интегрированный в него контроллер 20 управляет электрическими соединениями с пятью выводами бесшнурового коннектора (не изображен). Контакты S1 и S2 связаны с дополнительными выводами коннектора подобно тому, как это было описано выше. В контуре 16" управления имеются два включенных параллельно ключа (выполненных в виде триака 22 и реле 24) для управления подачей питания на электроприбор через линейный и нейтральный выводы коннектора.
Контур 16" управления по фиг.8а содержит электрический соединитель (разъем) 26 для подключения к контуру 18 интерфейса по фиг.8b. В контуре 18 пользовательского интерфейса имеется ключ SW2 для включения электроприбора и по меньшей мере один ключ (нажимная кнопка) SW1 для ввода команд пользователем. Разумеется, могут иметься и другие такие ключи (хотя на фиг.8b они не изображены); например ключи, подсоединенные параллельно SW1. Оба ключа SW1 и SW2 являются ключами мгновенного действия, которые могут активироваться единственным общим активирующим элементом или различными активирующими элементами. Ключи SW1 и SW2 и другие ключи могут быть активированы через физический пользовательский интерфейс 5 типа, показанного на фиг.1. Пользовательский интерфейс 5 может содержать нажимные кнопки и/или тачскрин.
В контуре 18 пользовательского интерфейса запускающий ключ SW2 включен параллельно оптоизолятору U1, образованному триаком 28 и СД 30. Излучение СД запускает триак 28. Имеются еще два СД, служащие индикаторами: зеленый СД 32 и красный СД 34, включенные последовательно с СД 30 оптоизолятора U1. СД 32 и СД 34 независимо включаются/выключаются транзисторами Т1, Т2 и ТЗ.
Ключ SW1, управляемый пользователем, подключен к аналоговому выводу ANI_2 контроллера 20 через соединитель 26. Резистор R5, включенный последовательно с ключом SW1 в контуре 18 пользовательского интерфейса, определяет, совместно с резистором в управляющем контуре 16", уровень входного сигнала для контроллера 20. Ключ SW1, управляемый пользователем, может использоваться для ввода различных команд в контроллер 20. Например, различные варианты нажатий, таких как единственное нажатие, двойное нажатие, короткое нажатие, долгое нажатие и т.д. ключа SW1 соответствуют различным командам. Например, короткое нажатие может указывать контроллеру 20 на необходимость инициирования цикла нагрева в электроприборе, а долгое нажатие - на необходимость отключения электроприбора от питания.
Другие ключи, включенные параллельно SW1 (каждый из которых снабжен последовательно включенным резистором, причем резисторы у различных ключей могут быть различными), могут модифицировать уровень входного сигнала, поступающего на контроллер 20. Например, активирование ключа, включенного параллельно ключу SW1, может обеспечить формирование контура делителя напряжения, который изменяет уровень входного сигнала, и контроллер 20 может интерпретировать этот уровень как представляющий желательную температуру нагрева. Соответственно, различные параллельно включенные ключи можно использовать для указания контроллеру 20 различных температур нагрева. Таким образом, ключ SW1, управляемый пользователем, помимо ручного отключения, может обеспечить выполнение и других функций.
Далее будет описана работа системы управления, представленной на фиг.8а и 8b. В результате быстрой активации ключа SW2 формируется путь протекания тока, обходящий оптоизолятор U1 и обеспечивающий подачу питания на контроллер 20. В результате своей активации контроллер 20 включает СД 30 в оптоизоляторе U1, чтобы обеспечить оптическое переключение триака 28 и замкнуть контур подачи питания. Таким образом, после нажатия и отпускания пусковой кнопки (ключа) SW2 управляющий контур будет постоянно получать питание. Затем контроллер 20 определяет (например, с помощью запускаемой по умолчанию программы и/или на основе команд пользователя), следует ли подать питание на электроприбор, и, с учетом результата определения, замыкает один или оба ключа 22, 24. Как следствие, начинает подаваться питание к бесшнуровому коннектору и через него собственно к электроприбору. Далее контроллер 20 управляет функционированием компонентов электроприбора в соответствии с записанными в нем программами и любыми новыми командами пользователя. Как уже было описано, для выдачи команд на контроллер 20 может активироваться ключ SW1.
Когда контроллер 20 определит, что желательная операция, выполняемая электроприбором, завершена, он выдает параллельно включенным ключам 22, 24 команду отсоединить линейный вывод бесшнурового коннектора, т.е. отключить питание электронагревателя. Альтернативно, если пользователь решит выключить электроприбор, он может активировать ключ SW1, чтобы направить контроллеру 20 сигнал о необходимости перевести электроприбор в режим ожидания и обеспечить управление параллельными ключами 22, 24 с целью отсоединения линейного вывода бесшнурового коннектора по указанию пользователя. В любом случае в режиме ожидания контроллер 20 остается подключенным к источнику питания в течение заданного периода на случай, если пользователь решит снова активировать электроприбор. Контроллер 20 в этом режиме потребляет небольшой ток, соответствующий мощности около 0,5 Вт.
Если в период нахождения прибора в режиме ожидания пользователем будет активирован ключ SW1 или иной источник входных сигналов, контроллер 20 оказывается подключенным к питанию, т.е готовым принимать и выполнять команды. Так, если это необходимо, он может обеспечить подачу питания на электроприбор через бесшнуровой коннектор и завершить тем самым период ожидания.
По истечении, с момента последнего использования прибора, периода, заданного для режима ожидания, например 60 с, контроллер 20 деактивирует СД 30 в оптоизоляторе U1, так что управляющий контур 16" будет отключен от сети. При этом будет реализован режим автоматического выключения (режим нулевой мощности, 0 Вт, в котором электроприбор не используется). Никакого другого ручного вмешательства не требуется.
Когда электроприбор находится в режиме нулевого энергопотребления, чтобы запитать управляющий контур, пользователь должен нажать на пусковую кнопку SW2. В результате контроллер 20 будет подключен к электросети, так что он сможет активировать триак 28 оптоизолятора U1, используя СД 30, после чего питание будет стабильно подаваться в управляющий контур.
Другой вариант системы управления электроприбором будет описан со ссылками на фиг.9а и 9b. Эта система 116 управления рассчитана на работу на переменном токе, который через подставку 4 подается на выводы коннектора 6. Для облегчения восприятия показаны только выводы для нейтрали N и линейного провода L, хотя может быть предусмотрен и вывод для земляного провода. Штриховая линия показывает место подключения бесшнурового коннектора 6 между подставкой 4 и электроприбором 2. Два электрических вывода L, N предназначены для обеспечения питания пары функциональных компонентов F1, F2, которые включены в параллельном контуре, имеющемся в электроприборе 2. Подобно описанным выше вариантам первый функциональный компонент F1 может, например, представлять собой термистор, тогда как второй функциональный компонент F2 может, например, представлять собой двигатель. Последовательно с функциональными компонентами F1, F2 в каждой ветви параллельного контура включен диод D1, D2 соответственно.
Для обеспечения возможности селективной подачи питания через подставку 4 на любой из функциональных компонентов F1, F2 в подставке имеется пара параллельно включенных диодов D3, D4, обеспечивающих выпрямление переменного тока. С целью управления выпрямлением, например, посредством микроконтроллера (не изображен) в подставке 4 предусмотрен переключатель SW3. Когда переменное напряжение подается на диод D3 (см. фиг.9а), на коннектор 6 подается только положительная полуволна напряжения, соответствующая положительному выпрямленному напряжению. Положительная полярность напряжения означает, что только диод D1 в электроприборе пропускает ток к компоненту F1, тогда как встречно включенный диод D2 предотвращает протекание тока через компонент F2 в параллельной ветви контура. Полярность напряжения изменяется на обратную путем подачи переменного напряжения на диод D4 (см. фиг.9b), так что на коннектор 6 подается только отрицательная полуволна напряжения, соответствующая отрицательному выпрямленному напряжению. В результате ток изменяется на обратный по отношению к диоду D1, так что протекание тока в ветви контура, содержащей функциональный компонент F1, прекращается, но при этом активируется компонент F2. Разумеется, для выпрямления переменного напряжения, помимо рассмотренных диодов D3, D4, могут использоваться и иные схемы.
Описанные выше контура были приведены только в качестве примеров, и специалистам будут очевидны различные модификации представленных схем.
Бесшнуровой электроприбор может являться сосудом для нагрева жидкости, служащим для приготовления широкого ассортимента напитков, таких как чаи (включая тонколистовые чаи и настои трав), кофе, какао, различные другие теплые напитки и холодные лечебные составы. Кроме того, описанные бесшнуровой коннектор и связанные с ним контура применимы, кроме сосудов для нагрева жидкости, и в других электроприборах, т.е. электроприбор согласно изобретению может вообще не содержать электронагревателя для жидкости. Таким образом, изобретение не ограничивается определенным типом бесшнурового электроприбора.