Электрический утюг Советский патент 1993 года по МПК D06F75/08 

Изобретение относится к бытовым электроприборам, в частности к электрическим утюгам.

Известен электрический утюг, содержащий металлическую подошву, нагревательный элемент, кожух, ручку и противопожарное устройство, состоящее из двух пар контактов укрепленных внутри ручки и включенных параллельно между собой и последовательно с терморегулятором и сетью, причем крышка ручки управляет состоянием контактов таким образом, что когда утюг находится в вертикальном положении, то питание нагревателя осуществляется через первую пару контактов, а в горизонтальном положении - через вторую пару контактов и только при нажатой крышке ручки.

Этот утюг обладает следующими недостатками:

не обеспечивает полной пожаробезо- пасности, так как будучи поставлен в вертикальное положение он все-таки может касаться различных тканей или складок тканей. Дело в том, что при глажений больших

вещей сначала ставят утюг, а потом начинают укладывать участок, который подлежит глажению, отбрасывая лишние части вещи в виде складок и сборок в стороны. При касании этих складок забытого или надолго оставленного утюга возгорание ткани неминуемо;

не обеспечивает сбережения электроэнергии, так как забытый в вертикальном положении утюг потребляет электроэнергию в таком же количестве, как и в рабочем положении;

не обеспечивает достаточного удобства в работе, так как в процессе глажения надо постоянно прижимать подвижную часть ручки для обеспечения электрического контакта в цепи электропитания утюга, если он находится в горизонтальном положении.

Известны улучшенные электрические утюги, свободные от второго вышеуказанного недостатка, т.е. они обеспечивают сбережение электроэнергии при отпускании ручки утюга его пользователем.

Эти утюги содержат металлическую подошву, нагревательный элемент, кожух, ручсо

с

XI 00 00

ю о го

СА

ку и противопожарное устройство, состоящее из крышки ручки, по крайней мере одной пары контактов и реле времени. До тех пор пока крышка ручки нажата, электропитание утюга осуществляется через замкну- тые контакты. При отпущенной крыше ручки электрическая сеть отключается через вре- мя,установленное в реле времени (Л.2, Л.З, Л.4).

В качестве реле времени может исполь- зоваться как вообще любое реле времени так и конкретно реализованное, например, на использовании теплоинерционных свойств системы утюг-терморегулятор, или на использовании инерционности системы сильфон-дроссель, связанной с контактами и крышкой ручки,

Эти утюги обеспечивают отключение электроэнергии, после того как ими перестали пользоваться или их забыли.

Однако, если выбрать время устанавли- ваемое в реле времени равным нулю, то неполное обеспечение пожаробезопасно- сти устраняется, а недостаточное удобство в работе зн ачительноусиливается. Действи- тельно, как только ручка утюга отпущена, он сразу же выключается и начинает охлаждаться независимо оттого, в каком положении он находится: в горизонтальном или вертикальном. Таким образом, для того что бы утюг разогрелся до рабочей температуры после его включения в сеть, его надо держать все время за ручку, что бы контакты были замкнуты.

Если же выбрать время,устанавливав- мое в реле времени достаточно большим (10 и больше минут, что бы утюг не отключался и не выходил из рабочего режима в то время, когда складывают отутюженные вещи и расправляют очередную вещь для утюжки), то возрастает вероятность возгорания ткани при ситуации, когда утюг забыт на ткани.

Целью изобретения является обеспечение полной пожарной безопасности при од- новременнрм улучшении удобства пользования и одновременном снижении энергопотребления.

Поставленная цель достигается тем, что утюг содержит термостойкую подставку с гнездом для металлической подошвы утюга и датчиком присутствия утюга на подставке, сенсорный датчик, электроды которого размещены на ручке утюга, датчик тока, протекающего через нагревательный элемент утюга, устройство программного управле- ния, устройство звуковой и световой сигнализации, логические элементы И, НЕ и коммутирующие элементы, причем выход датчика присутствия соединен с одним из входов устройства программного управления и этот же выход датчика присутствия соединен со входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента И, который своим вторым входом подключен к выходу сенсорного датчика, а выход элемента И подключен к второму входу устройства программного управления, третий вход которого соединен с выходом датчика токаупротекающего через нагревательный элемент утюга, кроме того четвертый вход устройства программного управления подключен к сети питания, а выходы этого устройства подключены к коммутирующим элементам и к устройству звуковой и световой сигнализации.

На фиг.1 приведен предлагаемый электрический утюг. Этот утюг состоит из металлической подошвы 1, кожуха 2, ручки 3, термостойкой подставки 4, датчика присутствия 5, электродов 6, сенсорного датчика 7, датчика тока 8, элемента НЕ 9, элемента И 10, блок программного управления 11 со входами А, В, С, D и выходами Е и F, коммутирующих элементов 12 и блок звуковой и световой сигнализации 13.

В предлагаемом утюге возможны 6 режимов работы, которые мы и рассмотрим.

Первоначальное включение утюга в сеть.

Утюг находится в гнезде подставки.

В этом режиме с выхода датчика присутствия на вход А поступаетлогическая 1. На выходе сенсорного датчика - О и на вход В поступает логический О. При первоначальном включении датчик тока на своем выходе устанавливает и поддерживает логический О до тех пор, пока через нагревательный элемент утюга проходит ток. Как только терморегулятор утюга отключит нагревательный элемент от сети и через датчик тока прекратится прохождение тока, этот датчик устанавливает на своем выходе логическую 1 и самоблокируется,т.е. дальнейшие подключения и отключения нагревательного элемента терморегулятором утюга не изменяют выходной сигнал датчика тока.

После появления на входе С логической 1 блок программного управления выдает на выходе F импульс, который запускает звуковой и световой сигнализации. Этот блок мелодией звучащей в течение времени tM (около 10 с), а так же световой сигнализацией, сообщает пользователю о готовности утюга к работе, т.е. о том что температура подошвы достигла рабочего значения. Утюг переходит в один из рабочих режимов.

Утюг находится в руке пользователя,

В этом случае с выхода датчика присутствия на вход А поступает логический О, а

с выхода элемента И на вход В -логическая 1. С выхода датчика тока на вход С, как и в случае 1.1 , поступает логический О до первого отключения терморегулятором нагревательного элемента утюга. После появ- ления 1 на выходе датчика тока и поступления ее на вход С все процессы аналогичны описанным в п. 1.1 , т.е. утюг под сопровождение мелодии и световой сигнализации так же переходит в один из рабочих режимов.

Утюг не на подставке и не в руках.

В этом случае с выхода датчика присутствия и сенсорного датчика поступают логические О, в соответствии с чем на входы А и В программного управления поступают также О программного управления с выхода F выдает набор импульсов,включающих звуковую и световую сигнализацию нерабочего режима утюга (на время t2), а сигналом с выхода Е блокирует коммутирующие элементы. Подключения нагревательного элемента утюга к сети не происходит. Для работы с утюгом пользователь должен выключить утюг из сети, поставить утюг на подставку и вновь включить его в сеть.

Рабочие режимы утюга.

Утюг в руке пользователя,

В этом случае с выхода сенсорного датчика поступает логическая 1, а с выхода датчика присутствия -логический О. Соответственно, на входе А - логический О, на входе В - логическая - 1 и на входе С - логическая 1. Блок программного управления не выдает сигналов по выходу F и Е, т.е. утюг работает в нормальном рабочем режиме.

Утюг в гнезде подставки.

В этом режиме с датчика присутствия на вход А поступает логическая 1, на вход В - логический О и на вход С - логическая 1. При такой комбинации сигналов на входах блока программного управления, в этом блоке начинается отсчет времени t1. Через время :1, равное, например, 2 мин. Блок программного управления выполняет следующие операции:

выдает с выхода F сигнал на блок звуковой и световой сигнализации на подачу предупредительных сигналов;

снижает значение потребления электроэнергии до 60-70 Х от номинальной величины (подачей команды с выхода Е на коммутирующие элементы);

начинает отсчет времени t2.

После окончания отсчета времени t2, равного, например, 5 мин устройство программного управления на выходе Е устанавливает сигнал, полностью блокирующий подачу электроэнергии на нагревательный

элемент утюга, т.е. выключает утюг, сообщая об этом соответствующей мелодией.

Подача комбинации сигналов и прерывает режим 2.2., т.е. отсчет времени сбрасывается на О и начинается заново. Это означает, что достаточно коснуться рукой ручки утюга, когда после истечения времени t1 заиграла музыка, что бы вернуть утюг в исходное рабочее состояние.

В том случае, если произошло отключение утюга (после t1 и t2), его надо выключить из сети и включить опять в сеть (это для того, что бы можно было продолжать работу с утюгом).

Утюг не в руках и не на подставке.

В этом случае с обоих датчиков (сенсорного и присутствия) на входы А и В поступают логические О, Происходит мгновенное отключение нагревательного элемента утюга, сопровождаемое мелодией типа сирены, жидкость из увлажнителя выпускается под подошву утюга.

Конструктивно, датчик присутствия, сенсорный датчик, датчик тока, элементы И, НЕ, блок программного управления и блок звуковой и световой сигнализации выполняются в виде гибридной микросхемы, размещаемой в той части подставки утюга, которая наиболее удалена от подошвы.

Алгоритм работы блока 11 приведен на фиг.2. Элементы алгоритма помечены номерами, проставленными в разрыве рамок.

В алгоритме, приведенном на фиг.2, в качестве переменных для анализа и принятия решений используются входные сигналы блока 11: А, В и С, и вспомогательный внутренний сигнал R. При записи значений этих сигналов на фиг.2 использовалась сжатая форма, когда сигналы А, В, С и R записаны как четырехразрядное двоичное число, например, , что соответствует значениям сигналов: , , и .

Кроме того, надо учесть что, выходы блока 11 Е и F являются многопроводными, то есть по выходу F могут выдаваться команды F1 и F3, а по выходу Е - команды Е1 и Е2.

Схема устройства, которое полностью реализует алгоритм,приведенный на фиг.2, приведена на фиг.З. Устройство содержит В шин, из них 4 шины для сигналов А, В, С и R и 4 шины для инверсных сигналов А, В, С и R. Сигналы А, В, С получаются из сигналов А, В, С с помощью инверторов DD1.1, DD2.1 и DD3.1, Триггер DD1.8 служит для фиксации перехода от состояния первоначального включения утюга в сеть в рабочее состояние.

Фиксация осуществляется за счет того, что триггер DD1.8 хранит значение вспомогательного внутреннего сигнала R (при первоначальном включении при работе утюга в рабочих режимах ).

Элементы анализа сигналов А, В, С и R, отмеченные на фиг.2 номерами 2, 3, 4, 6 и 7 на схеме (фиг.З) реализованы с помощью элементов DD1.2, DD2.2, DD1.3, DD1.5, DD1.6H DD2.6.

На элементах DD2.7, DD3.7 и DD4.7 собран тактовый генератор, являющийся составной частью таймера.

В состав таймера также входит делитель частоты, выполненный на элементах DD1.9, DD2.5, DD1.11, DD1.12 и DD1.13.

Цепь Р1, R2, С1, С2, VD1 и VD2 служит для начальной установки элементов памяти блока 11 в нулевое состояние (на алгоритме это блок 1).

3. Работа блока 11, реализованного по схеме, приведенной на фиг.З, происходит следующим образом. При включении утюга в сеть через цепь R1, R2, С1, С2, VD1 и VD2 подается импульс установки в нулевое состояние элементов DD1.8, DD1.9, DD1.11 и DD1.12.

После окончания разогрева утюга на шине С появляется 1. При этом или на выходе DD1.2 или на выходе DD2.2 появится О (элемент 4 алгоритма), что приведет к появлению 1 на выходе DD1.7. Эта единица по- ступив на вход С ООТ.б перебросит триггер и установит (элемент 5 алгоритма). При этом на выходе F1 появится единичный сигнал: (сигнал для включения мелодии о готовности утюга к работе).

Если утюг оставлен на подставке, то сиг- нал появится на выходе DD1.3. Этот сигнал пройдя на вход 002.3 откроет прохождение импульсов от тактового генератора на пересчетную схему (с DD4.1 на вход DD2.3 поступает 1, так как триггер DD1.11 находится в нулевом состоянии). Частота тактового генератора выбрана равной 1 с. Поэтому через 16x8 с (около 2-х минут) на выходе Q4 DD1.12 появится .1, которая пройдя через DD1.14 и DD2.14 выдаст на выходе блока 11 сигнал Е1 (снизить энергопотребление утюга на 25%) и сигнал F3 (предупреждающая мелодия).

Импульсы от тактового генератора бу- дут продолжать проходить на пересчетную схему. Через 16x16 с (около 4 минут) на выходе DD1.13 появится 1, которая перебросит триггер DD1.11 в единичное состояние. При этом 1. появившаяся на выходе DD1.11 даст 0 на выходе DD4.1 и элемент DD2.3 отключит тактовый генератор от пересчетной схемы, которая запомнит свое состояние. При этом на выходе DD3.14 появится сигнал Е2 (полное выключение нагревательного элемента утюга), а на выходе DD4.14 - сигнал F3 (предупреждающая мелодия).

Если в процессе отсчета времени таймером каснуться электродов сенсорного датчика рукой, то сформируется сигнал (см. элемент 7 алгоритма). При этом на выходе DD1.5 появится 1, которая пройдя через DD1.4 сбросит таймер в нулевое состояние и утюг будет снова готов к работе.

Ситуации, когда утюг оставлен без присмотра и не на подставке: или (см. элементы 3 и 6 алгоритма), формируют на выходе DD1.6 или DD2.6 значения 0, что дает на выходе DD1.10 1. Эта единица поступая на вход S триггера DD1.1 перебрасывает его в единичное состояние, блокирует пересчетную схему и формирует на выходах DD3.14 и DD4.14 сигналы , .

В качестве DD1, DD2, DD6, DD7, DD8, DD9, DD10, DD11 и DD12 используются микросхемы 155 серии, а в качестве DD3, DD4, DD5, DD13 и DD14 - микросхемы 555 серии, в частности: DD1 - К155ЛН1; DD2, DD6 - К155ЛА1; DD3, DD5, DD13 - К555ЛИ6; DD4 - К555ЛЛ1; DD7, DD10 - К155ЛАЗ; DD8 и DD11 - 1 шт К155ТМ2; DD9, DD12 - К155ИЕ5; DD14 - К155ЛИ1,

Формула изобретения Электрический утюг, содержащий металлическую подошву, кожух, ручку, нагревательный элемент, терморегулятор, увлажнитель и противопожарное устройство, отличающийся тем, что, с целью обеспечения полной пожарной безопасности при одновременном улучшении удобства в пользовании и снижении энергопотребления, он дополнительно содержит термостойкую подставку с гнездом для металлической подошвы утюга и датчиком присутствия утюга на подставке, сенсорный датчик, электроды которого размещены на ручке утюга, датчик тока, протекающего через нагревательный элемент утюга, блок программного управления, блок звуковой и световой сигнализации, логические элементы И и НЕ и коммутирующие элементы, причем выход датчика присутствия соединен с первым входом блока программного управления и с входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента И, вторым входом подключенного к выходу сенсорного датчика, а выход элемента И подключен к второму входу блока программного управления, третий вход которого соединен с выходом датчика тока,

четвертый вход блока является входом сете- коммутирующему элементу и блоку звукового напряжения, а выходы подключены к вой и световой сигнализации.

Изобретение относится к бытовым электроприборам, в частности к электроутюгам. Сущность изобретения: электрический утюг содержит металлическую подошву 1, кожух 2, ручки 3, термостойкую подставку 4, датчик присутствия 5, электроды 6, сенсорный датчик 7, датчик тока 8, элемент НЕ 9, элемент И 10, блок программного управления 11, коммутирующие элементы 12, блок звуковой и световой сигнализации 13 6 5- 11- 12- 8- 11. 3 ил.

Фиг. 1

Г

2fc/w4 vw ffce/nt)