專利名稱:用于調(diào)節(jié)咖啡機(jī)的煮器中的液位的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及調(diào)節(jié)咖啡機(jī)的煮器內(nèi)的液體(例如水)的液位
的裝置，更具體地，本發(fā)明涉及一種檢測(cè)和調(diào)節(jié)濃咖啡機(jī)的煮器內(nèi) 的水位的電容式傳感器，所述裝置包括電容式傳感器和調(diào)節(jié)煮器內(nèi) 的水量以保持恒定的理想水位的部件。
背景技術(shù)：
眾所周知，濃咖啡機(jī)包括保持和加熱水的煮器、用于加壓水的 裝置、供應(yīng)咖啡的一個(gè)或多個(gè)裝置以及其它內(nèi)部和外部組件。所有 這些組件都優(yōu)選容納在外部殼體內(nèi)。
煮器通常連接到冷水進(jìn)水管，用來在運(yùn)行過程中優(yōu)選地以自動(dòng) 方式重置最佳水位。在進(jìn)水管上具有由專門的監(jiān)控裝置控制的電致 動(dòng)閥，監(jiān)控裝置提供煮器內(nèi)的水位監(jiān)控并在檢測(cè)到最低水位時(shí)致動(dòng) 電致動(dòng)閥直到恢復(fù)理想水位。
本申請(qǐng)人的公開號(hào)為WO0160221的專利申請(qǐng)教導(dǎo)了用于調(diào)節(jié)濃 咖啡機(jī)的煮器內(nèi)的液位的電容式裝置。
該已知的裝置具體包括電容式傳感器，在電容式傳感器中，小 金屬彈片用作電容器的第一板，連接煮器的管子用作電容器的電介 質(zhì)，水(導(dǎo)電的)用作電容器的第二板。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，第二板通過煮器的金屬接地。控制電路連接到 第 一 板和煮器主體，并且控制電路被設(shè)計(jì)成在透明管子內(nèi)的水位變 化時(shí)測(cè)量小彈片和煮器主體之間的電容變化，其中小彈片定位在沿 著透明管子的預(yù)定位置處。眾所周知，相對(duì)于與小彈片對(duì)應(yīng)存在水 的條件，與小彈片對(duì)應(yīng)存在空氣時(shí)檢測(cè)到的電容量更低。
現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)問題在于由小彈片(電容式傳感器)、透明管
4子、空氣和/或水、煮器的結(jié)構(gòu)和主體構(gòu)成的等效電路呈現(xiàn)出全阻抗， 全阻抗的變化由與小彈片對(duì)應(yīng)的空氣或水的存在引起，該變化與由 透明管子內(nèi)的水柱引起的阻抗、小彈片沿著透明管子的位置、以及 與煮器的結(jié)構(gòu)相比是無關(guān)的。
事實(shí)上，與水的特性(例如溫度、礦物鹽含量等)有關(guān)的水的 阻抗變化以及煮器在氧化后等的特性與電容變化相關(guān)，需要測(cè)量電 容變化的值以精確地確定透明管內(nèi)的水位。
此外，申請(qǐng)人注意到已知裝置的性能受到由水的特性、煮器的 特性和電容式傳感器的位置引起的不確定的電容阻抗的極大影響。 特別是，申請(qǐng)人注意到，首先，水的電容阻抗的變化以及其次煮器
電容阻抗的變化可以比作;降測(cè)量的阻抗變化以確定透明管中及由此 煮器內(nèi)的水位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上面提到的現(xiàn)有技術(shù)中的問題。 該目的通過要求保護(hù)的用于檢測(cè)咖啡機(jī)的煮器中的液位的裝置 以及包含該裝置的機(jī)器來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
是這里描述的關(guān)于本發(fā)明的技術(shù)教導(dǎo)的一體部分。 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，該裝置包括能夠沿著探針定 位在預(yù)定位置處的電容式傳感器，該電容式傳感器具有定位到預(yù)定 距離處的第一測(cè)量元件和第二測(cè)量元件并具有能夠在與傳感器的位 置相應(yīng)的液位變化時(shí)測(cè)量第 一 測(cè)量元件和第二測(cè)量元件之間的電容 阻抗的電路。
根據(jù)本發(fā)明的另 一種實(shí)施方式，該裝置包括連接到測(cè)量電路的 調(diào)節(jié)元件，該調(diào)節(jié)元件能夠調(diào)節(jié)流入煮器中的液體。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 種實(shí)施方式，該裝置包括連接到測(cè)量電路的 顯示元件，該顯示元件能夠監(jiān)測(cè)與傳感器的位置相應(yīng)的液體的存在 或缺失。


發(fā)明的這些和其它特征將更加清楚。在附圖中，由相同或相似的附
圖標(biāo)記標(biāo)示的組件表示該組件具有相同或相似的功能和結(jié)構(gòu)，其中 圖1示出了包括根據(jù)本發(fā)明的裝置的濃咖啡機(jī)的示意圖； 圖2示出了包括根據(jù)本發(fā)明的裝置的濃咖啡機(jī)煮器的示意圖； 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置；和 圖4示出了用于圖2的裝置的控制電路的電路框圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1,濃咖啡機(jī)10包括包含該機(jī)器的全部功能組件的外殼 結(jié)構(gòu)2。具體地，這些功能組件中的一些在圖中部分地可見，例如， 包括連接到兩個(gè)咖啡輸送組7、 8的兩個(gè)排出管4、 6的煮器40。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，機(jī)器10包括調(diào)節(jié)煮器內(nèi)的液位的裝置12 (圖1、圖2)。該裝置通過例如位于煮器40的左側(cè)的前面板上的 小切出窗口可以看到，液位探針20連接到煮器40,如更加詳細(xì)的進(jìn) 一步描述的。
如圖2和圖3所示，在優(yōu)選實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)濃咖啡機(jī)的煮器 40內(nèi)的液位的裝置12包括液位探針20、控制電路32和設(shè)計(jì)用來調(diào) 節(jié)煮器40內(nèi)的液體(例如水)流動(dòng)的電致動(dòng)閥44。
優(yōu)選地，液位探針20包括由絕緣材料、例如玻璃或塑料材料(諸 如Telfon )制成的小管道24。使用透明材料并將液位探針定位在 機(jī)器10的從外部可見的位置上，使得即使在關(guān)掉機(jī)器或者自動(dòng)調(diào)節(jié) 系統(tǒng)沒有運(yùn)行時(shí)，也可以-阮覺檢測(cè)當(dāng)前的液位水平。在其它實(shí)施方 式中，液位探針能夠甚至以非視覺的方式檢測(cè)煮器內(nèi)的液位。
在小管道24的外部連接有電容式傳感器30，電容式傳感器30 包括第一薄金屬板30a和第二薄金屬板30b，第一薄金屬板30a和第 二薄金屬板30b分別彎曲成U形并圍著小管道24部分地包繞并沿著 小管道24摩擦地平滑運(yùn)動(dòng)。小金屬板30a和30b在距彼此預(yù)定距離處直接焊接到小板38上， 例如，具有控制電路32的安裝組件的印刷電路板38上，如參照?qǐng)D4 進(jìn)一步詳細(xì)描述的。
在印刷電路板38上，優(yōu)選在小管道24后面能夠從機(jī)器外部看 見的位置具有發(fā)光顯示裝置36,例如發(fā)光二極管(LED)，優(yōu)選為 雙色的。該發(fā)光顯示裝置(LED) 36被設(shè)計(jì)用來通過顯示綠色發(fā)出 關(guān)于煮器內(nèi)存在水并且供應(yīng)到印刷電路板38的電能正確的信號(hào)，或 者通過顯示紅色發(fā)出關(guān)于煮器內(nèi)缺水和致動(dòng)電致動(dòng)閥的信號(hào)。
電連接器34向控制電路32供應(yīng)電能并直接或者通過電子/電氣 電源^接口、例如繼電器控制電致動(dòng)閥44。
煮器40包括運(yùn)載冷水并由電致動(dòng)閥44中斷的流入管42、運(yùn)載 熱水的流出管46和接地件40a。
液位探針20通過兩個(gè)管道48和50連接到煮器40,具體地，液 位探針20的下部26連接到煮器40的底部，而液位探針20的上部 28連接到煮器40的頂部。這允許液位探針20的小管道24內(nèi)的液 (水)位與煮器40內(nèi)的液位相同。
顯然，為了正常運(yùn)行，必須將傳感器30定位到與煮器內(nèi)的理想 水位對(duì)應(yīng)的高度。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，控制電路32緊鄰探針20定位并直接或者 通過繼電器致動(dòng)用于調(diào)節(jié)流入煮器中的水的電致動(dòng)閥44。
如進(jìn)一步更加詳細(xì)地描述的，控制電路32被設(shè)計(jì)用來測(cè)量第一 薄金屬板30a (也稱為第一測(cè)量元件)和第二薄金屬板30b (也稱為 第二測(cè)量元件)之間的電容阻抗值或電容。這些測(cè)量的電容值對(duì)應(yīng) 于小管道24內(nèi)水附著到例如第一薄金屬板30a的區(qū)域中的水位變 化?？刂齐娐?2將所測(cè)量的每個(gè)電容值與在探針20的校準(zhǔn)過程中 確定的一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并由此產(chǎn)生控制LED36的顯示 和電致動(dòng)閥44的致動(dòng)的信號(hào)。
圖4示出了控制電路板32的簡(jiǎn)化電路框圖，在優(yōu)選實(shí)施方式中， 控制電路板32包括分別為30a和30b的第一測(cè)量元件和第二測(cè)量元件、LED36、測(cè)量邏輯電路70和連接到測(cè)量邏輯電路70以控制并 穩(wěn)定電能供應(yīng)的穩(wěn)定元件72。
優(yōu)選地，測(cè)量邏輯電路70包括帶有內(nèi)存儲(chǔ)器的微控制器(例如 來自供應(yīng)商MICROCHIP的微控制器模型PIC12F629P )，測(cè)量邏輯 電路70通過第一連接器70a連接到第一測(cè)量元件30a,并通過保護(hù) 電阻73和第二連接器70b連接到第二測(cè)量元件30b，以形成測(cè)量第 一測(cè)量元件30a和第二測(cè)量元件30b之間的電容阻抗的電路。邏輯 電路還連接到LED36并直接或者例如通過控制裝置間接連接到電致 動(dòng)閥44。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，邏輯電路70被設(shè)計(jì)用來以第 一測(cè)量元件30a 和第二測(cè)量元件30b之間的測(cè)量的電容阻抗值的函數(shù)的形式控制 LED36的發(fā)光和電致動(dòng)閥44的致動(dòng)。具體來說，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式， 邏輯電路70能夠產(chǎn)生預(yù)定頻率的信號(hào)，當(dāng)通過RC電路(即測(cè)量元 件30a和30b、小管道24、液體、連接器70a和70b以及保護(hù)電阻 73)時(shí)，該預(yù)定頻率的信號(hào)根據(jù)RC電路的電容量將其自身的頻率修 正為更大或更小的頻率。^修正的信號(hào)以預(yù)定的時(shí)間間隔測(cè)量，例如 使用邏輯電路70內(nèi)部的計(jì)數(shù)器以預(yù)定的時(shí)間間隔測(cè)量，以檢測(cè)正在 3皮^修正的頻率。
如所知的，在電路RC的提高的電容量(由第一測(cè)量元件30a之 間存在水造成)的情況下，頻率值將低于在電路RC的較低電容量(由 第一測(cè)量元件30a之間缺水造成)的情況下所獲得的值，從而
一在所測(cè)量的頻率大于預(yù)建立的閾值、例如儲(chǔ)存在邏輯電路 70的內(nèi)存儲(chǔ)器中的閾值的情況下，邏輯電路70將命令LED36發(fā) 紅光并致動(dòng)電致動(dòng)閥44以向煮器40供應(yīng)液體；
一在所測(cè)量的頻率小于預(yù)建立的閾值的情況下，邏輯電路70 將命令LED發(fā)綠光來指示校正供應(yīng)到控制電路32的能量并且解 除電致動(dòng)閥44的致動(dòng)。 很顯然，根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式，在不偏離已經(jīng)描述和要 求保護(hù)的測(cè)量方法的情況下，可以用其它已知的測(cè)量方法來測(cè)量小管道24中存在水或缺少水時(shí)的電容阻抗。
下面描述裝置的功能。在第一階段，例如在工廠中，使用與待 建立的機(jī)器上的回路類型等同的液壓回路來進(jìn)行裝置的校準(zhǔn)。
具體地，校準(zhǔn)提供邏輯電路70產(chǎn)生的預(yù)定頻率的信號(hào)，替代地， 可以測(cè)量測(cè)量電路中在存在水或者缺少水的情況下產(chǎn)生的頻率。該
測(cè)量將作為值存儲(chǔ)在邏輯電路70的內(nèi)存儲(chǔ)器中，例如指示閾值或者 指示與水的檢測(cè)有關(guān)的值的中間值。
根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方式，第一階段能夠提供在與煮器40 中的各個(gè)水位對(duì)應(yīng)的多個(gè)頻率值的液壓等同回路中的測(cè)量值，并且 這些不同的值存儲(chǔ)在邏輯電路70的內(nèi)存儲(chǔ)器中，在該情形中，指示 煮器的圍繞傳感器位置的填充水平的刻度。
在第二階段，通過向控制電路32供應(yīng)電能并將電容式傳感器定 位到沿著小管道24的預(yù)定水平來運(yùn)行裝置。
例如，在運(yùn)行中，在預(yù)定的時(shí)間間隔，邏輯電路70:
一將預(yù)定頻率的信號(hào)傳遞到探針20;
—檢測(cè)測(cè)量電路中的頻率；
比較，并基于所檢測(cè)的頻率大于或者等于一個(gè)存儲(chǔ)的頻率而進(jìn)行如 下動(dòng)作
一<吏LED36分別發(fā)紅光或者綠光；
一致動(dòng)電致動(dòng)閥44或者解除電致動(dòng)閥44的致動(dòng)(保持其 不活動(dòng))。
根據(jù)第二種實(shí)施方式，例如，在第二階段，邏輯電路70能夠?qū)?所測(cè)量的頻率與那些存儲(chǔ)在邏輯電路70的內(nèi)存儲(chǔ)器中的頻率進(jìn)行比 較，并基于所測(cè)量的頻率與其中一個(gè)存儲(chǔ)的頻率對(duì)應(yīng)或者非常接近， 邏輯電路70將確定煮器內(nèi)的液位處于填充水平的設(shè)定范圍內(nèi)，并致 動(dòng)LED36分別發(fā)紅光或者綠光，并將取決于存儲(chǔ)液位的設(shè)定范圍致 動(dòng)電致動(dòng)閥44或者解除電致動(dòng)閥44的致動(dòng)。
如描述的，裝置12允許以簡(jiǎn)單和有效的方式調(diào)節(jié)咖啡機(jī)的煮器
9內(nèi)的液位。
一個(gè)很大的好處是，所述裝置測(cè)量等同RC電路的電容阻抗，其 中，唯一的變量是存在于第一小金屬板30a和第二小金屬板30b之 間的水量。
該優(yōu)選實(shí)施方式避免了與煮器內(nèi)的礦物結(jié)垢、液體(水)的不 同導(dǎo)電特性、電容式傳感器沿著探針的位置等有關(guān)的顯著測(cè)量誤差 的風(fēng)險(xiǎn)。
一個(gè)顯著的好處是，在優(yōu)選實(shí)施方式中，增加的保護(hù)邏輯電路 70免受可能的過量電流引起的斷電的保護(hù)電阻73使用至少一個(gè)大 小級(jí)別低于第二小金屬板30b、水、煮器40和煮器的接地件40a(煮 器的接地電路)之間的電阻值來定大小，以確保測(cè)量電路不會(huì)受到 煮器的接地電路的電特性并且特別是水的導(dǎo)電性的影響。
在不脫離由后附的權(quán)利要求
書描述的本發(fā)明的精神的情況下， 關(guān)于尺寸、形狀、材料、組件、電路元件、連接器和觸點(diǎn)，以及示 出的電路和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和操作方法，可以對(duì)上面的描述進(jìn)行明顯改變 和變化。
權(quán)利要求
1. 一種用于調(diào)節(jié)咖啡機(jī)(10)的煮器(40)內(nèi)的液位的裝置，包括液位探針(20、24)，其連接到所述煮器(40)并能夠重置煮器內(nèi)的液位；電容式傳感器(30)，其能夠設(shè)置在所述液位探針(20、24)外部的確定位置處以產(chǎn)生表示與所述確定位置對(duì)應(yīng)的液體存在或者缺少的電信號(hào)；其特征在于，所述電容式傳感器(30)包括電容式的第一測(cè)量元件(30a)；電容式的第二測(cè)量元件(30b)，其設(shè)置在距所述第一測(cè)量元件(30a)預(yù)定距離處；所述裝置還包括測(cè)量部件(38、70)，其被設(shè)置用來測(cè)量所述第一測(cè)量元件(30a)和第二測(cè)量元件(30b)之間的阻抗并產(chǎn)生所述電信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于， 連接到所述測(cè)量元件并能夠根據(jù)所述電信號(hào)調(diào)節(jié)流到所述煮器(40)的液體流的調(diào)節(jié)部件(44)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的裝置，包括連接到所述測(cè)量部件 并能夠發(fā)出至少與所述確定位置對(duì)應(yīng)的液體存在或缺少的信號(hào)的信 號(hào)部件(36)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所 述液位探針(20)包括由絕緣透明材料制成的管狀元件(24),并 且所述第一測(cè)量元件(30a)和第二測(cè)量元件(30b)包括至少部分 地環(huán)繞所述管狀元件(24)的小導(dǎo)電板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所 述測(cè)量部件(70)包括具有存儲(chǔ)部件的可編程邏輯電路，并且所述 存儲(chǔ)部件能夠存儲(chǔ)表示待與所測(cè)量的阻抗值進(jìn)行比較的閾值的至少一個(gè)參考值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求
1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所 述測(cè)量部件(70)包括具有存儲(chǔ)部件的可編程邏輯電路，并且所述 存儲(chǔ)部件能夠存儲(chǔ)表示與不同液位有關(guān)的一組值的一組參考值，所述參考值將與所測(cè)量的阻抗值進(jìn)行比較。
7. 根據(jù)權(quán)利要求
1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，包括連接在所述 第二測(cè)量元件(30b)和所述測(cè)量部件(70)之間的至少一個(gè)保護(hù)電 阻(73),所述保護(hù)電阻具有的阻值比液體和地面(40a)之間確定 的電阻值{氐至少 一 個(gè)測(cè)量級(jí)。
8. —種包括根據(jù)權(quán)利要求
1-7的任一項(xiàng)所述的裝置的咖啡機(jī)。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)咖啡機(jī)(10)的煮器(40)內(nèi)的液位的裝置，該裝置包括連接到煮器(40)并視覺地顯示煮器內(nèi)的液位的透明管道(24)，設(shè)置在透明管道(24)外部的確定位置處以產(chǎn)生表示對(duì)應(yīng)于傳感器沿著透明管道的位置的液體存在或者缺少的電信號(hào)的電容式傳感器。該裝置(12)的傳感器包括均為電容式的第一測(cè)量元件(30a)和第二測(cè)量元件(30b)，第二測(cè)量元件(30b)設(shè)置在距所述第一測(cè)量元件(30a)預(yù)定距離處。裝置還包括被設(shè)置用來測(cè)量所述第一和第二測(cè)量元件(30a，30b)之間的阻抗并產(chǎn)生指示與傳感器位置對(duì)應(yīng)的液體存在或缺少的電信號(hào)的測(cè)量部件(70)。本發(fā)明的新穎之處還涉及包括該裝置的機(jī)器。
文檔編號(hào)G01F23/22GKCN101548161SQ200780044889
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2007年10月16日
發(fā)明者C·卡伯尼尼, G·波齊奧 申請(qǐng)人:蘭奇利奧咖啡機(jī)器股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan