CN102811651A - 无线电器具 - Google Patents

Abstract

一种无线电器具，其包括器具部分，该器具部分包括至少两个功能部件(T1、M1)和用于将电力供应给器具部分的基座。无线电连接器(6)在使用中在器具部分和基座部分之间形成电连接。功能部件(T1、M1)都连接在由连接器(6)提供的一对电连接部之间，且设置为使功能部件(T1、M1)中的至少一个响应于两个电连接部的相对极性的改变而选择性地通电。诸如二极管(D1)的开关可以设置在两个功能部件(T1、M1)之间，以便依赖于连接部的极性而接通或切断到功能部件(T1、M1)的电流。

Description

无线电器具

技术领域

本发明涉及无线电器具，特别地但是并非排他地涉及无线液体加热容器。

背景技术

在诸如水壶、咖啡/茶制作机和熨斗的家用器具中使用无线电连接器，用于例如向其加热元件供应电力，以及这样带来的益处是众所周知的。允许器具与电力基座接合而不用考虑它们的相对角度取向的无线连接器(经常被称为360°连接器)由于其提供了使用的方便性而流行。申请人的公开号为WO 95/08204的在先申请中公开了基本的3极电连接器的一个实例。这种连接器可从施特里克斯有限公司(Strix Limited)以产品名称P72获得。

在它的基本形式中，无线连接器的器具部分具有在其下侧上的中心火线管脚和两个同中心的环形导体。较小直径的导体是用于干线供应的中性部件，同时最外面的一个是接地连接部。连接器的对应的基座部分具有用于火线管脚的中心孔，该中心孔由用于接收中性环的环形槽包围。电连接分别经由孔下面的基座连接器部分内侧的弹簧触点与环形槽的一部分相应地形成，它们分别偏置抵靠火线管脚和中性环。基座连接器部分装配在器具连接器部分的最外面的接地环之内，且在一侧上具有向外的弹簧触点，用于形成到接地环的内表面的连接。

申请人还发明了5极无线电连接器，其除了提供到器具的基本电力连接部之外还提供了两个另外的电连接部。这种5极连接器在申请人的公开号为WO 01/28294的在先申请中进行了描述。实例可从施特里克斯有限公司以产品名称P76获得。P76连接器设计为与施特里克斯U67控制单元对接，其中温度传感器经由连接器中的两个附加的导体环连接，以将温度信息提供给设置在电力基座中的控制电路，例如提供给施特里克斯EK03基座电控制系统。

诸如施特里克斯P76连接系统的5极连接器的益处在于控制单元可以设置在电力基座中，而主要的电部件(诸如加热元件和诸如温度传感器的另外的功能部件)可以在器具中设置在远处，无线连接器能够进行到主要部件的电力传输以及经由附加的连接部将数据/控制信号传输到功能部件和从功能部件传输。这具有以下益处：不管器具是否在基座上，都可以维持到基座中的控制单元的电力。此外，根据其意图的目的，功能部件可以放置在器具中的最适宜的位置。例如在传感器的情况下，它可以定位在紧邻主要部件处，以便能够准确地感测主要部件的操作。

申请人已经认识到，可能期望在器具中除了主要的电力汲取部件之外提供多于一个功能部件。例如，电饮料制作器具可以提供除了加热液体之外的各种功能。器具中另外的功能部件可以包括温度传感器、照明装置、液体泵、用于诸如用于茶的浸泡篮或用于咖啡的研磨机的移动部分的马达等。但是，除了到主要部件的三个标准的电力连接部(火线、中性线、地线)之外，每个功能部件将需要一个(即使不是两个)电连接部。

虽然一个理论方案是增加无线连接系统中接线端的数量，例如，从5极连接器变为7极连接器，但是由于大量的理由这是不期望的，例如，连接器会变得较大且较重，并且随着导体数量的增多，会变得更难于接合两个连接器部分，特别是在期望由360°连接器提供的角度范围上。此外，包括另外的接线端会显著地增加连接器系统的成本。

此外，申请人意识到在包括无线连接器的任何电器具中，都可能期望器具中的两个部件能够共享由连接器提供的一对公共电连接部。

发明内容

根据本发明，提供了一种无线电器具，其包括：包括至少第一电功能部件和第二电功能部件的器具；用于将电力供应给器具的基座；以及用于在使用中在器具和基座之间形成电连接的无线电连接器；其中第一电功能部件和第二电功能部件连接在由连接器提供的一对电连接部之间，且设置为使功能部件中的至少一个响应于两个电连接部的相对极性的改变而选择性地通电。

因此可以看到，根据本发明，两个功能部件连接到由电路中的无线连接器提供的相同的两个电连接部，该电路设置为当两个接线端的相对极性转变时使电流选择性地施加到部件中的一个。这意味着两个功能部件中的至少一个的通电可以简单地通过翻转连接器接线端上的极性而控制。这是以单对的连接部在两个部件之间有效地切换的非常方便的方式。优选地，例如电子控制部的控制装置设置为切换两个电连接部的相对极性。由此，在不需要任何另外的电连接部的情况下器具的功能性得到改善。

虽然由连接器提供的电连接部可以供应AC，但是这可能导致不易于建立这样的电路，该电路中部件中的一个响应于极性的改变而简单地选择性地通电。如果施加了AC电流，那么它本身变化的信号单独地不会导致功能部件中的一个选择性地通电；而是两个部件都由正常交流电流通电。为了实现选择性地通电，例如可以使用整流来提供提供一个极性的正电压信号和提供相反极性的负电压信号。可以使用一个或多个晶体管和/或二极管。

发明的特别益处是两个电连接部可以连接到DC电源，其中功能部件中的一个仅仅依赖于两个连接部之间的电压差而选择性地通电。因此，在一组优选实施例中，模拟DC电压用来选择性地操作两个功能部件。不一定需要数字控制命令或其它遥测装置以控制何时功能单元可操作。因此，对于从一对共享的电连接部来控制两个功能部件的问题，提供了非常简易的方案。在一些实施例中，优选地两个电连接部不传送任何数字信号。但是，在其它实施例中，除了通过切换极性而提供选择性通电之外，还可以使用数字信号以提供用于无线器具中的部件的附加的功能性。

各种电路设置方式可以用来响应于两个电连接部的相对极性的改变而选择性地给功能部件中的至少一个通电。例如，可以设置开关装置以在用于两个功能部件的两个分开的电路之间选择。但是，申请人已经发明了特别简单且别致的设置方式，其中优选地第一功能部件和第二功能部件在由连接器提供的两个电连接部之间并联电连接，开关装置设置在第一功能部件和第二功能部件之间，开关装置设置为依赖于两个电连接部的相对极性而接通或切断。该开关装置可以在并联电路的任一分支中。

由此优选地两个功能部件连接到由无线连接器提供的相同的两个电连接部，其中开关用于选择性地转向并联电路中的电流，通过反转施加到两个接线端的相对极性来控制开关。这意味着简单地通过反转极性而选择性地提供了到两个功能部件中的一个的电连接，以使部件中的一个切换为进入到并联电路中或从并联电路中切换出来。这是用单对的连接部在两个部件之间切换的非常方便的方式。此外，器具中的电路可能相对简单。通常期望保持器具中的控制电路最小化且来自基座的控制最有效。

虽然开关装置可以采用任何合适的形式，但是优选地它包括优先地沿一个方向导通电流的开关电路或部件，即单向开关装置。因此当两个电连接部的极性沿开关支持的方向提供电流时，那么它基本上接通，但是当两个电连接部的极性交换以使电流不再沿支持的方向时，那么开关完全地切断。开关装置优选地包括二极管。这是低成本且可容易地获得的部件，其基本上仅沿其正向导通电流。当沿其反向连接时，二极管将消耗非常小的电力。二极管的主要益处在于它响应于形成到两个电连接部的相对极性而非常简单地提供用于DC电流的切换功能。

开关装置可以与功能部件分开或它可以由功能部件中的一个集成地提供。当功能部件本身为诸如发光二极管(LED)的单向器件时，那么有利地由它本身来提供开关装置。

在较不优选的实施例中，开关装置可以包括开关部件而非二极管，例如开关触点组、继电器或双向触发三极管(triac)。但是，这种开关装置或许不能够响应于两个连接部的极性反转而直接地切换，原因在于它们典型地是双向开关。除了DC电流之外，需要附加的电路部件和/或控制命令，因此上文概述的益处不会实现到与诸如二极管的单向开关相同的程度。

两个连接部的相对极性可以由连接器的器具部分中设置的控制装置切换。但是，期望最小化器具中部件的数量并避免在无线器具从基座上提起时将发生的电力损失。由此，优选地，基座包括控制装置，该控制装置用于控制两个连接部的相对极性，因此优选地控制第一功能部件和第二功能部件的选择性操作。有利地，控制装置能容易地从连接器的控制装置一侧选择哪个功能部件会通电。因此，到连接器的电供应优选地由器具的基座中的控制装置调节。

基座中的控制装置可以包括模拟控制电路。可以包括逻辑电路。但是，优选地，基座中的控制装置包括电子控制单元。这里所使用的术语“电子控制单元”应理解为涉及包括可编程处理器的控制电路。至少在一些优选实施例中，电子控制单元包括诸如微控制器单元(MCU)的集成电路。

电子控制单元优选地包括安装电子控制部的一个或多个部件的印刷电路板。这种电路板可以通过飞线连接到设置在基座中的无线连接器部分的接线端。

可以意识到电子控制单元可以编程为以依赖于器具和部件的性质的期望的任何方式，通过切换两个电连接部上的极性而在两个功能部件之间切换。甚至模拟控制电路也可以设置有例如适当的计时器以对调极性。

根据一组实施例，两个连接部的极性可以基本上有规律地来回切换。在两个接线端之间可以建立接近相等时间段的电连接，或者与到其它部件的连接相比，控制部可以仅将一个部件接通相对短的时间间隔。根据另一组实施例，两个连接部的极性可以间歇性地切换，例如仅当需要连接到一个部件而非另一个部件时。当然，控制部可以应用多于一种切换制度。

在一组实施例中，第一功能部件和第二功能部件包括第一感测装置和第二感测装置。两个感测装置可以各自提供指示器具的相应的物理状态的信号。例如，第一感测装置可以包括诸如簧片开关或霍尔探头的磁开关，该磁开关设置为检测何时器具的一部分已装配或处于适当的位置。第二感测装置可以包括诸如热敏电阻的热传感器，其设置为检测器具的或器具中的温度。在此组实施例中，优选地，开关装置设置在并联电路的与第二感测装置相同的分支中。当开关装置接通时，建立了到第二感测装置的电连接，且优选地，主要从电路的此分支中提取信号，例如用于基本上连续的温度监测。优选地，仅当开关装置切断时，到第一感测装置的电连接提供指示另一个感测参数的不同的信号，例如用以检查器具的操作部分仍然处于适当的位置。如果没有来自第一感测装置的信号或者那个信号中有改变，那么可以检测到器具存在问题。当然，两个传感器可以交换过来，例如设置为主要用于磁开关的监控以及较不经常地用于温度监控。当然，可以使用其它传感器。

在一组实施例中，第一功能部件包括感测装置，第二功能部件包括操作装置。感测装置优选地提供指示器具的操作的信号。感测装置可以为低功率部件，例如诸如热敏电阻的热传感器。如上文提到，感测装置可以为磁传感器。操作装置优选地经由连接器汲取电力，以使器具的物理功能中的一个运转。操作装置例如可以包括诸如马达、例如一个或多个LED的灯、声发射器或显示器的一个或多个部件。当然，操作装置可以包括与诸如马达或照明装置或显示器的操作部件串联的开关。操作装置甚至可以包括设置在器具中的微控制器，以便控制几个不同的功能，虽然这种设置方式可能不受益于本发明提供的简易性。

在这些实施例中，优选地，开关装置设置在并联电路的与操作装置相同的分支中。当开关装置接通时，建立了到操作装置的电连接，且优选地，电力将主要地供应给电路的此分支，优选地，由感测装置汲取的电流非常小。优选地，仅当开关装置切断时到感测装置的电连接提供指示感测参数的信号。

控制部优选地设置为仅当需要进行传感器测量时暂时地切断操作装置。这可以编程为有规律地或在要求时发生。极性可以仅短暂地对调，以允许在操作装置切换回到电路中之前进行传感器读取。可以意识到，这有利地允许传感器和操作单元经由无线连接器中的相同的一对接线端来连接，而对于它们各自的功能具有非常小的损害(如果有的话)。

在功能部件中的一个包括诸如马达的操作装置的情形下，可能期望当器具做好相关的部分待操作的准备时，电力仅切换到电路的这一部分。否则，电力可能会不必要地浪费和/或操作装置可能遭受损坏。因此在一组实施例中，设置有与操作装置串联的磁开关(例如簧片开关或霍尔传感器)。磁开关可以设置为使它的触点仅当器具的待操作部分(诸如浸泡腔室)物理地处于合适的位置(例如用于对开关施加磁场时)关闭。然后电流可以流到操作装置。如果待操作部分从器具中它的位置移除，那么磁传感器将检测到缺少的部分(通过磁场的缺失)并打开开关触点，以使操作装置不能通电，直到该部分被放回原处。

如上文所描述的，为了将电流从第一功能部件基本上转向第二功能部件，即通过切换第二部件到与第一部件并联，可以仅需要一个开关装置。但是此设置方式的功效依赖于两个部件的相对电流汲取。这种设置方式在一些情况下可能是不期望的，例如在两个部件并联连接时都汲取大量的电流且期望在它们之间有效地切换的情形。

在一组实施例中，可以在并联电路中设置另外的开关装置。在并联电路的一个分支中，第一开关装置优选地与第一功能部件相关联，且在并联电路的另一个分支中，第二开关装置优选地与第二功能部件相关联。优选地，第一开关装置和第二开关装置都为诸如二极管的单向开关。进一步优选地，第一开关设置为沿一个方向操作，而第二开关设置为沿相反的方向操作。此设置方式的益处在于电流在某一时刻将仅在并联电路的一个分支中流动，通过第一功能部件或者第二功能部件，同时另一个部件从电路完全地切换出来。这可能是期望的，由于如果功能部件没有从电路切换出来它将不必要地汲取电流。但是如上文所描述的，一些低功率部件可以不使用相关联的开关连接，因为它们即使留下连接在并联电路中时也只汲取非常小的电流。

可以意识到第一功能部件和第二功能部件各自可以为单个的电部件，但是当期望时，当然它们各自也可以包括多个部件。例如，功能部件中的一个可以包括与马达串联的LED，以使LED的照明发出操作马达的信号。组成功能部件的多个部件可以串联或并联连接，或者以为子电路设置方式的任何结合。依赖于器具和它的各种功能可以设想电部件的很多不同的结合。

申请人已经认识到，对于器具来说可能期望其包括当连接到电源基座时能够由电源基座来识别的装置，例如识别其是否为传统的水壶或饮料制作机，并且甚至识别器具中的一个或多个功能部件。这是由于不同的器具和它们的功能部件可能需要由电力基座供应的不同的电流/电压水平，和/或例如脉冲或连续的不同种类的电流供应。例如，包括泵的功能部件可能需要12V，而LED可能仅需要2V。此外，可以理解的是，相同的电力基座可能设计为用于与大量的包括不同功能部件的不同无线器具一起使用，或者与不需要对功能部件进行选择性通电的诸如传统水壶的一些器具一起使用。例如，基座可以制造和销售给不同的器具生产者。并且/或者基座可以销售用于与家庭中的包括水壶、茶制作机、咖啡制作机等的不同器具一起使用。在任一状况下，对于基座来说期望当形成到其的电连接时其能够辨认给定的器具和/或器具中的一个或多个功能部件。

识别器具或器具中的功能部件的一种可能的方式是集成可以与信号一起从器具传输到基座的数字签名。但是，如上文所提到的，可能优选的是，到功能部件的该对电连接部不传送任何数字信号，以便基本上享有发明的益处。可能优选的是，在器具中不设置诸如微控制器的电子控制单元。因此，优选地，变更来自特定器具和/或功能部件的模拟信号，以使器具和/或部件能够由基座识别。例如，用于茶浸泡篮的泵可能以与用于咖啡制作机的马达相同的电压汲取电流，但是可能期望电力基座能够在这两个不同的器具之间进行区分，例如由于茶制作机中的泵最好是连续地操作，而咖啡制作机(例如用于研磨咖啡和/或泵送水通过咖啡渣)中的马达最好是在有限的时间段操作或间歇性地操作。

申请人已经认识到，识别无线器具中的功能部件的特别简单和低成本的方式是优选地设置与部件并联的电阻器。并联连接到特定功能部件的电阻值可能定制为形成代表那个部件和/或器具的独特的总电阻的分压器电路。因此，跨过该对电连接部的电压量可以用来识别器具，优选地识别正汲取电流的功能部件，即使器具和/或部件的额定电压与另一个相同。然后当设置操作模式和/或调节到电连接部的电力时，控制部(例如电力基座中的电子控制部)可以使用那个信息。

为识别目的，第一功能部件和第二功能部件中的任一个或两个可以设置有并联连接的电阻器。在一组实施例中，第一功能部件可以代表不同器具所共有的不需要识别的部件，诸如热敏电阻，而对于不同的器具，第二功能部件可以不同(例如加热器、泵、马达等)且可能需要识别。这种考虑可以确定哪个功能部件设置有识别电阻。即使两个功能部件具有相同的识别电阻，那么控制部也可以辨认该对电连接部的极性，因此辨认与相应的正向或反向连接相关联的一定的电阻值(或电流)代表特定类型的功能部件，从而在器具中的第一部件和第二部件之间进行区别。

无线电连接器可以包括3极无线电连接器。两个电连接部可以包括火线和中性线接线端。例如，在器具中没有需要恒定电源的电部件的情形下，这可能是吸引人的设置方式。如上文所描述的，即使具有例如加热器的需要电力的功能部件中的一个，系统可能仅短暂地暂时切换到诸如传感器的第二功能部件，以进行测量而不显著地影响操作。脉中加热可能会受到开关装置影响。

但是，优选地，无线电连接器包括除了两个电连接部之外的电力连接部。假设如在大多数国家由安全标准所要求地，存在接地连接部，那么将有三个电力连接部(火线、中性线和地线)，且无线连接器优选地是5极连接器。当然，如果电力连接点包括火线和中性线而没有地线，那么它可以仅为4极连接器。

发明也可以应用至数据通信与3极连接器的电力线或5极连接器的两个附加的电连接部集成的情形。数字信号例如可以提供给无线器具中的电子控制单元(例如不依赖于电力基座中的电子控制单元)，以便增大器具的功能性。

连接器接线端可以由“老式”类型的无线连接器提供，接线端成一排设置在其上，但是优选地，接线端设置在允许容器部分放置在基座部分上而基本上不用考虑它们的相对角度取向(即所谓的360°连接器)的类型的无线连接器中。在一组优选实施例中，连接器的母部分(其可以设置在器具上或基座上，但其优选地设置在基座上)包括在中心孔周围的多个同中心的环形通道，用于接收在中心火线管脚周围设置的公连接器部分(其优选地设置在器具上)的对应的环形接线端。

因此在一组优选实施例中，无线连接器包括五个电连接部，其中接线端中的至少三个(火线、中心线和地线)与干线电供应一致，用于给器具的主要电部件提供干线电力。两个另外的接线端提供到两个附加的功能部件的电连接。因此器具提供有高度的功能性，而基座和器具之间的所有电连接都处于单个集成连接器中。

主要电部件优选地由电力连接部(火线和中性线)来提供干线电力，即在英国为240V。例如在器具为熨斗或液体加热器具的情形下，主要的电部件可以为电加热器。但是，主要电部件可以替代为用于操作器具的移动部分的马达或任何其它的电或电-机械部件。当然，在需要升高或降低由电力连接部提供的电压的情形下，可以设置变压器。

连接器的器具部分中的两个附加的电连接部也可以处于干线电势或接近干线电势。在至少一组优选实施例中，在两个连接部之间提供有小的相对电势差。跨过两个连接部的电压优选地为大约5V。可以提供达到约12V的电压差。这种较低的电压对于使诸如传感器和LED的很多功能部件运转(尤其是当它们为固态器件时)是足够的。甚至低功率的马达和泵可以以比干线电压小得多的电压运转。事实上，对于两个附加的接线端来说，在电势上相对地接近是有益处的，因为比方说相比于火线和中性线接线端之间的必要的绝缘，这能够使接线端的物理绝缘(例如分开的距离)降低。

两个电连接部可以连接到基座中的两个电源，其中电源的连接部之间的电压差提供了由连接器施加的跨过器具中的功能部件的电压。优选地，由于此相对电势差，给两个电连接部有效地提供了低电压供应。电源可以为或接近干线电压，例如一个连接部处于240V且另一个偏移在245V，以在连接器中的电连接部之间提供5V的有效电压。可替换地，可以使用单个电源，其中两个电连接部相对于彼此偏移。

申请人意识到本发明可以应用于各种无线电器具。由于在与为其它功能部件设置的附加的电连接部一起使用时，加热器优选地连续地汲取电力，因此本发明可能特别地适合于包括电加热器的那些器具，例如水壶、饮料制作机、熨斗等。本发明看起来当应用到诸如水壶和饮料制作机的液体加热容器时是特别有益的，由于它们除了加热水之外传统地设置有很少的功能性，因此具有很大的潜能以受益于由两个另外的部件提供的功能性，该两个另外的部件是除了主要加热器之外由相同的集成无线连接器连接的。

根据上文描述的一组优选实施例，基座中的控制部确定何时电力选择性地供应给无线器具中的功能部件。但是即使当没有由器具中的任何部件经由无线连接器汲取电流时，优选地保持提供电力给控制部，它可以操作以根据需要将电连接部重新连接到器具，以便例如在控制部重新连接到电源时不存在延迟。这在诸如液体加热容器和熨斗的器具中特别地重要，其中无线器具可能以各次使用之间的相对短的时间段反复地操作。例如在家用状况中，水壶中的液体可能沸腾且然后不久后再沸腾和/或水壶再填充且液体再一次沸腾。但是，当器具不使用时，也将会有相对长的时间段。

申请人已经意识到当电器具在很长的时间段不使用时，期望该电器具完全地断电，以避免当控制部处于“待机”模式时的不需要的能量浪费。在控制部包括电子控制单元的情形下，例如，这种待机模式可能消耗～0.5W的功率。因此优选地，在基座部分包括用于控制器具部分的操作的电子控制单元的情形下，电子控制单元控制设置以断开从基座到连接器的电力供应的开关装置和设置以断开到控制单元本身的电力供应的另外的开关装置。

此设置方式其本身方面是新颖的且有利的，因此从进一步的方面，本发明提供了一种无线电器具，其包括器具部分、用于将电力供应到器具的基座部分和用于在使用中在器具部分和基座部分之间形成电连接的无线电连接器，其中基座部分包括设置以控制第一开关装置和设置以控制第二开关装置的电子控制单元，第一开关装置用于断开从基座到连接器的电力供应，第二开关装置用于断开到电子控制单元的电力供应。

因此可以理解，根据本发明的此方面，电子控制单元可以使器具进入“待机”模式，其中没有电力经由连接器提供给器具部分，但控制单元仍然被提供电力，且也可以分开地移除给电子控制单元本身的所有电力，以便基座部分不汲取任何干线电力(尽管它仍然连接到干线供应)。有利地，控制单元切断整个器具和它本身，而不需要手动断电开关或类似物。因此，不需用户干预以将器具从“待机”模式改变到“关机”模式。这可以有益地提供自动节能。此外，这可以使用包括诸如触觉开关的低电压、低成本开关的另外的开关装置来实现。

在待机模式中，控制单元准备就绪并能对用户输入作出反应，以通过无线连接器重新将电力连接到器具。例如在饮料制作器具的情况下，器具可以在已经完成特定的调制周期之后改变到待机模式中。但是，短时间之后，用户可以决定重新加热或重新循环饮料，并将给出由控制单元完成的适当的命令。为了提供待机模式中的此功能性，优选地，从第一开关的最后操作起经过预定时间段之后，控制单元才激活第二开关以断开所有的电力。此时间段可以依赖于器具的性质和可能的使用而编程。控制单元切断它本身之前的延迟优选地至少为30s、60s、90s、120s或达到5分钟。但是，优选地，器具处于待机模式不多于几分钟以节省能量。

一旦用户已经接通到器具的电力，那么基座控制单元优选地设置以响应于进一步的用户输入和操作命令。器具例如可以响应于命令以将液体加热到一定温度或者使马达运转一定的时间段。当操作已经完成时，控制单元优选地激活第一开关以断开到器具的电源，因此改变到待机模式。如果用户没有输入任何进一步的命令，那么优选地在一定的时间段之后，控制单元将通过激活第二开关来完全地关停它本身。但是，如果在此期间，用户决定再一次操作器具，那么就不需要手动地重新将电力连接到控制单元。

此外，可以为用户提供装置以命令器具的切断。如果用户命令器具的当前操作停止，即使它没有运行如所编程的所有操作，那么控制单元也将激活第一开关以断开到器具的电力并改变到待机。再一次，优选地，在控制单元激活第二开关以断开所有到基座的电力之前有延时。这有利地导致在待机期间之后响应于单个用户输入使器具整体断电。

用于接通器具的用户输入装置，例如按钮，优选地与用于选择操作和/或切断器具的输入装置分开地设置。

附图说明

现在将仅以示例的方式，并参考附图对本发明的一些优选实施例进行描述，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的包括控制系统的示例性液体加热容器的立体图；

图2是图1的液体加热容器的截面图；

图3是示出根据本发明的实施例的控制系统的示意性电路图；

图4a和4b示出图3的电连接部S1和S2处于马达的相应的切断状态和接通状态的细节；

图5是示出根据本发明另一个实施例的控制系统的示意性电路图；

图6是示出根据本发明另一个实施例的电连接部S1和S2之间的部件的可替换设置方式的示意性局部电路图；

图7是示出根据本发明另一个实施例的电连接部S1和S2之间的部件的可替换设置方式的示意性局部电路图；

图8a是示出根据本发明进一步实施例的控制系统的示意性电路图，图8b是用于相关联的用户界面的示意性电路图；以及

图9a和9b示出根据本发明另一个实施例的控制系统的示意性电路图。

具体实施方式

首先转到图1和2，示出了示例性的液体加热容器。该器具大体上包括液体加热容器部分2和基座部分4。容器2和基座4之间的电连接由大体上由数字6标明的360°无线连接器提供，该360°无线连接器允许容器部分2以电连接到其的方式放置在电力基座4上并且不用考虑它的相对角度取向地操作。连接器6可以包括诸如从施特里克斯有限公司可获得的P76的5极无线连接系统。基座4包括用于连接到干线电源的电力引线(未示出)和用户界面5。

容器部分2示出为包括用于茶叶或类似物的浸泡腔室8的饮料制作壶。容器2的底部部分中的开口由加热器10封闭，该加热器10可以包括安装到加热器板的下侧的带有护套的加热元件或厚膜印刷加热器。泵11设置在容器部分2的底部部分中、加热器10下面。泵11由马达驱动，以将已加热的液体从容器2的主要部分经由嵌入在壶的把手中的输送管13输送到浸泡腔室8中。这种茶制作器具的进一步细节可以在申请人的公开号为WO2010/041003的国际专利申请PCT/GB2009/002390中找到。

连接器6的(公)器具部分由诸如从施特里克斯有限公司可获得的U67的集成的连接器和限温器提供。现在转到图3，可以看到连接器控制单元大体上由数字12标明。连接器控制单元12将连接器6的火线L和中性线N的接线端连接到加热器10。加热器10也可以通过电连接到连接器6的地线圈而适当地接地。控制单元12还包括安装在容器2的底部部分中的热敏电阻T1，以便监测容器2中的液体的温度。热敏电阻例如可以在与元件热绝缘的区域中安装到加热器10(例如，如EP 1762161A1中所描述的)或者它可以穿透加热器10以与容器2中的液体物理接触。控制单元12可以进一步包括一对双金属致动器，用于感测容器10的过热状况并提供避免器具的烧干或意外干接通的两级保护。

在图3中，连接器6的(母)基座部分大体上由数字14标明。连接器6与设置在电力基座4中的电子控制单元16(诸如从施特里克斯有限公司可获得的EK03)对接。飞线用于连接到电子控制单元16的印刷电路板。

现在将参照图3和4来描述用于器具的控制系统的一个实施例。在控制系统中，连接器6的五个接线端标明为用于接地的GND、用于中性线的N、用于火线的L以及用于两个附加电连接部的S1和S2。如上文提到，三个接线端L、N和GND经由连接器控制单元12连接到容器2中的加热器10。连接部S1和S2连接到容器2中以并联电路设置的两个功能部件。第一功能部件为由连接器控制单元12提供的热敏电阻T1。

在此实施例中的第二功能部件为用来驱动容器2中的液体泵11的马达M1。二极管D1在并联电路的相同分支中与马达M1串联连接。当连接部S1和S2的极性提供正向电流时，二极管D1允许电流流过到马达M1。但是当极性提供相对于二极管D1的反向电流时，那么电路的包括马达M1的分支中没有电流流过。

另外，诸如簧片开关或霍尔效应传感器的磁开关(未示出)可以设置为与马达M1串联，且设置为检测何时浸泡腔室8处于适当的位置和/或正确地定位。有利地，当切换连接部S1和S2的极性以提供正向电流时，一检测到浸泡腔室8的存在且磁开关闭合，马达M1就将自动地通电。由于磁开关，泵11可以仅在浸泡腔室8存在且器具准备使用(至少处于浸泡模式)时操作。如果浸泡腔室8移除，那么器具仍然可以用来加热容器2中的液体，但是不泵送，即为常规水壶的方式。

基座4中的电子控制部16包括微控制器IC1以及两个独立切换电源+Vcc和-Vcc。固态开关Q2和Q5由微控制器IC1控制，以切换触点S1和S2的极性。这里不详细讨论电子控制部16的其它部件。为了清楚起见，没有示出基座连接器部分14的火线L、中性线N和地线GND的接线端与电子控制部16之间的电连接部。对于这三个基本连接部的细节可以参照申请人的WO 01/28294。

现在将参照图3和4来描述控制系统的操作。微控制器IC1提供信号以操作开关Q2和Q5。当Q2接通且Q5切断时，正电压相对于触点S1施加到触点S2。在此配置中，与马达M1串联的二极管D1反向偏压，没有电流流过马达M1。由热敏电阻T1汲取的电流可以测量。这在图4a中被示出，其中并联电路的由虚线示出的马达分支没有电流。

随着热敏电阻T1的电阻随温度而改变，通过将此与控制电路16中的电阻器R27和R24结合以形成分压器，而在微控制器IC1的管脚P20/ANI0处生成电压，该电压与热敏电阻T1的温度成比例，因此与正在加热的液体的温度成比例。

如图4b中所示，当由微控制器IC1切断Q2且接通Q5时，正电压相对于触点S2施加到触点S1，极性切换。由连接部S1和S2提供的电流现在为沿二极管D1的正向。因此，在并联电路的马达M1和热敏电阻T1的各自的分支中，电流流过马达M1和热敏电阻T1。由于热敏电阻T1未用于测量目的且只汲取非常小的电流，因此电流流过此部件是没有关系的。电流的大部分是由正在操作泵11的马达M1所汲取的。

由此，控制电路16通过由连接器6提供的单个组的触点S1和S2，允许控制马达M1和由热敏电阻T1的温度测量。

上文结合图3描述的控制电路16使用两个分开切换的独立切换电源+Vcc和-Vcc。但是，也可以使用诸如图5中示出的控制电路16’，其由单个的电源V来替代操作。使用从真正接地偏移大约10V的0V共轨，通过切换微控制器IC1上的P23/ANI3(触发(illum))管脚，可以反转接线端S1和S2的有效极性。当电流相对于二极管D1反转偏压时，相似于图4a，电阻器R47和R61与器具中的热敏电阻T1产生分压器，且再次在微控制器IC1的管脚P20/ANI0处生成电压，该电压其与器具中的液体的温度成比例。当电流相对于二极管D1正向偏压时，那么相似于图4b，马达M1切换到并联电路中。

与两个连接部S1和S2并联连接的功能部件不限于如上文描述的示例性电路中示出的马达M1和热敏电阻T1。例如，在不要求任何液体循环的液体加热容器中，泵马达M1和二极管D1可以由一个或多个为了照明和/或指示目的而使用的LED来替换。在第二功能部件为LED的情形下，开关装置可以集成地设置，而不需要用分开的二极管。换句话说，LED将仅当它由施加到连接部S1和S2的极性正向偏压时才汲取电流。当然，根据器具的功能所要求，功能部件中的任何一个都可以为任何其它电部件，诸如，例如加热器、光装置、蜂鸣器、传感器等。不管两个功能部件的性质为何，依赖于两个连接部S1、S2的相对极性，并联电路的设置方式允许在一个部件而不在另一个中施加/测量电流。例如二极管的开关可以设置在电路图的任一分支中。位置的选择可以依赖于功能部件的性质和它们的相对电力消耗。

在另一实施例中，马达M1可以由诸如簧片开关或霍尔传感器的磁开关替换。这可以涉及类似于图1和2中示出的器具的器具，其中其包括浸泡篮但省略了水泵。在此器具中，可以在容器中加热水以制作浸泡饮料，但没有已加热的液体的循环。在这种器具中，可能期望检测何时浸泡篮处于适当的位置，以便仅当篮在容器中时才给加热器通电。在此实施例中，磁开关和诸如热敏电阻的热传感器可以并联连接在无线连接器的接线端S1和S2之间，并设置有二极管D1以允许响应于极性的改变而选择性地通电。可以设置并联电路以使信号主要从热敏电阻提供，以便监测容器内液体的温度，但是当连接部S1和S2的极性暂时地切换时，替代地从磁传感器提供信号。如果此信号不存在或已经改变，那么它将指示浸泡篮已经移除，因此可以切断加热器。

虽然上文描述的实施例包括单个的二极管D1作为连接到连接器6的触点S1和S2的并联电路中的开关装置，但可以采用附加的开关。例如，图6中示出了并联电路的可替换设置方式，其中第一功能部件F1和第二功能部件F2各自连接到相应的二极管D1和D2，二极管D1和D2所阻止的反向电流彼此沿相反的方向。因此，可以看到当触点S2相对于触点S1为正时，那么电流仅能在电路的一个分支中流到功能部件F1。另一方面，当极性反转以使触点S2相对于触点S1为负时，那么电流仅能在电路的另一个分支中流到功能部件F2。这种电路确保在任何一个时刻两个功能部件中的仅有一个汲取电流。控制电路可以在两个功能部件之间完全地切换。

图7中图示了另一个实施例，其具有与图6相同的电路设置方式，除了附加地电阻器R与功能部件中的一个F2并联连接。电阻器R可以替代地与另一个功能部件F1并联连接，或者可以为功能部件F1、F2中的每个提供电阻器。电阻器R的目的是使相关的功能部件(例如F2)能够被识别。

尽管加热器10已经描述为连接到连接器6的电力接线端的主要部件，但可以了解，依赖于器具，无线连接器6可以替代地为其它电或电机械部件提供电力。例如，加热器可以由马达替换。

此外，可以了解上文描述的并联电路不一定连接到5极无线连接器中的两个附加的接线端S1和S2。替代地，这种并联电路可以代替加热器与3极无线连接器连接，形成到器具中的两个功能部件的电连接。通过在连接到一对公共连接部的两个功能部件之间切换而给予的益处可以在3极连接系统中同等地实现。

图8a中示出了进一步可替换的控制电路16”，连同图8b中的对应的用户界面电路18。从图8a可以看出，控制电路16”就它的基本布局而言类似于上面描述的实施例。集成控制器20控制到无线连接器(未示出)的五个接线端的电连接。触点S1和S2用来以与上文描述类似的方式连接到连接器的两个附加的极。在控制电路16”中，两个开关(也就是双向触发三极管(triac)22和继电器24)并联地设置，用于控制通过连接器的火和中性极到器具的电力供应。

图8a的控制电路16”具有与图8b的用户界面电路18的电连接部，大体上由26标明。在用户界面电路18中，设置有器具接通开关SW2和至少一个用户输入开关SW1。当然，还可以提供另外的用户输入开关(尽管未示出)，例如与SW1并联连接。开关SW1和SW2都为瞬时开关触点。开关SW1和SW2可以由单个的公共致动器或由分开的致动器来激活。开关SW1和SW2及其他可以经由诸如图1中所示的物理用户界面5激活。用户界面5可以包括按钮和/或触屏。

在用户界面电路18中，接通开关SW2与由双向触发三极管28和LED30形成的光隔离器U1并联连接。LED的照明触发双向触发三极管28。设置两个另外的LED(与光隔离器U1的LED 30串联连接的绿色LED 32和红色LED 34)用于指示目的。LED 32和LED 34可由晶体管T1、T2和T3独立地切换。

用户输入开关SW1经由连接部26连接到控制器20的模拟输入管脚ANI_2。在用户界面电路18中与开关SW1串联的电阻器R5连同控制电路16中的电阻器一起确定在控制器20处的输入量。用户输入开关SW1可以方便地用来输入各种命令给电子控制单元20。例如，可以设置为输入开关SW1的单按、双按、短按、长按等各自代表不同的命令。例如，短按可以告诉控制器20启动在器具中的加热循环，而长按可以告诉控制器20切断给器具的电力。

并联连接到SW1的另外的开关(各自串联地装配有不同的电阻器)可以变更到控制器20的输入量。那么，例如激活与SW1并联的另一个开关可以形成改变输入量的分压器电路，且控制器20可以将那个量解释为代表期望的加热温度。由此不同的并联开关可以用来给控制器20指示不同的加热温度。由此用户输入开关SW1除了提供手动切断之外，还可以提供多项功能。

现在将描述图8a和8b中示出的控制系统的操作。当接通开关SW2短暂地激活时，提供了将光隔离器U1旁路的电流通路，其提供电力给控制器20。一旦激活，控制单元20接通光隔离器U1中的LED 30，以光学地触发双向触发三极管28并使电力电路闭合。因此一旦开关SW2已经被致动且释放，控制单元20就连续地提供电力。控制器20然后确定是否适于给器具提供电力(例如，依赖于它的默认程序和/或用户输入)，并相应地闭合开关22、24中的一个或两个，以使电力供应给无线连接器并因此供应给器具部分。控制器20随后依赖于它的存储程序和来自用户的任何进一步的输入来控制器具中的部件的操作。如上文所描述，可以激活用户输入开关SW1以将命令给控制器20。

当控制器20确定已经完成了器具的期望操作时，它控制并联开关22、24以断开无线连接器的火线，例如以切断加热器。可替换地，如果用户决定切断器具，那么可以激活用户输入开关SW1以发送信号给控制器20，器具将进入“待机”模式，它将根据要求控制并联开关22、24以断开无线连接器的火线。总之，处于待机模式时，控制器20在预定时间段中保持连接到电源，以防用户决定再一次激活器具。控制器20即使处于待机模式也汲取对应于～0.5W的低背景电流。

如果在待机时段激活用户输入开关SW1(或者另一个输入)，那么控制器20连接到电源，准备接受并处理命令。如果必要的话，它可以经由无线连接器重新连接电力到器具。这将重启待机时段。

从器具的最后操作开始起经过待机时段(例如60秒)之后，控制器20解除激活光隔离器U1中的LED 30，然后控制电路16”从干线电源断开连接。从而当不使用器具时提供了自动关机(零功率模式，即0W)。不需要进一步的手动干预。

一旦器具处于零功率模式，为了再次给控制单元20通电，用户必须激活接通开关SW2。这将控制器20连接到干线电源以使它可以操作为使用LED 30来锁住光隔离器U1中的双向触发三极管28，且因此电力再一次提供给控制电路。

现在将参照图9a和9b来描述用于器具的控制系统的另一个实施例。此控制系统116适用于将要由基座4供应给连接器6的接线端的交流(AC)电力。为了简洁，仅示出了中性线N和火线L的连接部，尽管也可以提供地线连接部。虚线指示在基座4和器具2之间设置无线电连接器6之处。设置两个电连接部L、N用于在器具2中的并联电路中设置的一对功能部件F1、F2。如上文关于上述实施例的描述，第一功能部件F1例如可以包括热敏电阻，而第二功能部件F2例如可以包括马达。相应的二极管D1、D2在并联电路的每个分支中与功能部件F1、F2串联连接。

为了使基座4能够选择性地给功能部件F1或功能部件F2通电，一对二极管D3、D4在基座4中并联设置，以便于将交流电流整流。设置开关SW3以控制该整流，其可以例如由基座4中的微控制器(未示出)控制。如图9a中所示，当AC信号切换到二极管D3，仅电压的正半部分作为已整流的信号传输给连接器6。正极性意味着器具中的二极管D1允许电流流过部件F1但反向的二极管D2阻止电流传递到电路的并联分支中的部件F2。如图9b中所示，通过切换AC信号到二极管D4，电压的极性反转，以使仅电压的负半部分作为相反极性的已整流的信号传输给连接器6。现在具有关于二极管D1的反向电流，因此没有电流可以在包括功能部件F1的电路分支中流动，但替代地F2通电。当然，对AC信号的这种整流可以由其它设置方式而非这里示出的二极管D3、D4来实现。

这里描述的电路为示例性的，并且技术人员将想到很多改变和变型。

无线器具可以为用于诸如茶(包括细叶茶和草药浸泡物)、咖啡、热巧克力、冷药物和其它温饮料的饮料范围内的任何一种的液体加热容器。此外，除了液体加热容器之外的器具可以受益于这里所描述的无线连接器和电路设置方式。事实上，器具可以根本不包括液体加热器。本发明不限于特定类型的无线电器具。

Claims (36)

1.一种无线电器具，包括：

器具，其包括至少第一电功能部件和第二电功能部件；

基座，其用于将电力供应给所述器具；以及

无线电连接器，其用于在使用中在所述器具和所述基座之间形成电连接；

其中所述第一功能部件和所述第二功能部件连接在由所述连接器提供的一对电连接部之间，且设置为使所述功能部件中的至少一个响应于所述两个电连接部的相对极性的改变而选择性地通电。

2.如权利要求1所述的器具，其中所述一对电连接部连接到DC电源。

3.如权利要求1或2所述的器具，其中在所述一对电连接部之间提供小的相对电势差。

4.如权利要求3所述的器具，其中跨过所述一对电连接部的电压为大约5V。

5.如前述权利要求任一项所述的器具，其中所述一对电连接部不传送任何数字信号。

6.如前述权利要求任一项所述的器具，其中所述第一功能部件和所述第二功能部件并联地电连接在由所述连接器提供的所述一对电连接部之间。

7.如权利要求6所述的器具，其中开关装置设置在所述第一功能部件和所述第二功能部件之间，所述开关装置设置为依赖于所述两个电连接部的所述相对极性而接通或切断。

8.如权利要求6或7所述的器具，其中在所述并联电路的一个分支中，第一开关装置与所述第一功能部件相关联，且在所述并联电路的另一个分支中，第二开关装置与所述第二功能部件相关联。

9.如权利要求7或8所述的器具，其中所述开关装置包括单向开关装置。

10.如权利要求8所述的器具，其中所述单向开关装置包括二极管。

11.如从属于权利要求8的权利要求9或10所述的器具，其中所述第一开关装置设置为在一个方向上操作，而所述第二开关装置设置为在相反的方向上操作。

12.如权利要求7-11中任一项所述的器具，其中所述开关装置与所述功能部件分开。

13.如权利要求7-11中任一项所述的器具，其中所述开关装置由所述功能部件中的一个集成地提供。

14.如前述权利要求任一项所述的器具，其中所述第一功能部件包括感测装置，且所述第二功能部件包括操作装置。

15.如权利要求17所述的器具，其中所述感测装置包括热传感器或磁传感器。

16.如权利要求14或15所述的器具，其中所述操作装置经由所述连接器汲取电力以执行物理操作。

17.如权利要求14、15或16所述的器具，其中所述操作装置包括电加热器、马达、或泵、或照明装置中的一个或多个。

18.如权利要求14-17中任一项所述的器具，其中所述操作装置设置在并联电路的与开关装置或所述开关装置相同的分支中。

19.如权利要求14-18中任一项所述的器具，其中所述操作装置仅当需要从所述感测装置进行测量时切断。

20.如权利要求14-19中任一项所述的器具，其中所述操作装置与磁传感器串联连接，所述磁传感器设置为检测何时待操作的部分存在于所述器具中。

21.如权利要求1到13中任一项所述的器具，其中所述第一功能部件包括第一感测装置，且所述第二功能部件包括第二感测装置。

22.如权利要求21中所述的器具，其中所述感测装置中的一个包括热传感器，且另一个感测装置包括磁传感器。

23.如前述权利要求任一项所述的器具，其中电阻器与所述第一功能部件和/或所述第二功能部件并联连接，以提供所述一对电连接部之间的预定电阻值，从而能够识别所述器具和/或所述第一功能部件和/或所述第二功能部件。

24.如前述权利要求任一项所述的器具，其中所述无线电连接器包括3极无线电连接器，且所述一对电连接部与所述电力连接部集成。

25.如权利要求1到23中任一项所述的器具，其中所述无线电连接器包括多极无线电连接器，所述多极无线电连接器包括除了所述一对电连接部之外的电力连接部。

26.如前述权利要求任一项所述的器具，其中所述无线连接器是允许所述容器部分放置在所述基座部分上而基本上不用考虑它们的相对角度取向的类型。

27.如前述权利要求任一项所述的器具，其中所述两个连接部的所述极性基本上有规律地来回切换。

28.如权利要求1到26中任一项所述的器具，其中所述两个连接部的所述极性间歇性地切换。

29.如前述权利要求任一项所述的器具，其中所述基座包括用于控制所述两个连接部的所述相对极性的控制装置。

30.如权利要求29所述的器具，其中所述基座中的所述控制装置包括电子控制单元。

31.如权利要求30所述的器具，其中所述电子控制单元包括诸如微控制器单元的集成电路。

32.如权利要求30或31所述的器具，其中保持向所述基座中的所述控制装置提供电力，以便它能够操作以根据需要将所述电连接部重新连接到所述器具。

33.如权利要求30、31或32所述的器具，其中所述电子控制单元控制设置为断开从所述基座到所述连接器的电力供应的开关装置以及设置为断开到所述控制单元的电力供应的另外的开关装置。

34.一种无线电器具，包括器具部分、用于将电力供应到所述器具的基座部分和用于在使用中在所述器具部分和所述基座部分之间形成电连接的无线电连接器，其中所述基座部分包括电子控制单元，所述电子控制单元设置为控制第一开关装置用于断开从所述基座到所述连接器的电力供应且设置为控制第二开关装置用于断开到所述电子控制单元的电力供应。

35.如权利要求33或34所述的器具，其中从所述第一开关的最后操作起经过预定时间段之后，所述控制单元才激活所述第二开关以断开所有的电力。

36.如权利要求35所述的器具，其中所述控制单元切断它本身之前的延迟优选地至少为30s、60s、90s、120s或达到5分钟。

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