СИСТЕМА И СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДАЮЩЕГО СИГНАЛА
EXCITING SIGNAL GENERATION SYSTEM AND METHOD

Ссылка на родственную заявку
В настоящей заявке испрашивается приоритет по заявке на патент США № 11/851,344 под названием "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING A DRIVE SIGNAL", поданной 6 сентября 2007 года, которая полностью включена в настоящее описание путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к раздаточным устройствам и, более конкретно к машинам для раздачи пищевых продуктов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Машины для раздачи напитков обычно соединяют один или более концентрированных сиропов (например, вкусовую добавку из колы и подсластитель) с водой (например, газированной или негазированной водой) для формирования безалкогольного напитка. К сожалению, разнообразие безалкогольных напитков, предлагаемых конкретной раздаточной машиной может быть ограничено внутренней трубопроводной сетью машины, которая часто выполняется в фиксированной конфигурации и не может принимать другие конфигурации.
Соответственно, типичная машина для раздачи напитков может содержать контейнер концентрированного сиропа колы, контейнер концентрированного сиропа лимона-лайма, контейнер концентрированного сиропа рутбира, впуск для воды (например, для прикрепления с источником воды), и карбонизатор (например, для преобразования обычной негазированной водопроводной воды в газированную воду).
К сожалению, такие машины для раздачи напитков весьма ограничены в смысле ассортимента отпускаемых напитков и отпуска напитков, соответствующих нестандартным требованиям покупателя. Кроме того, поскольку внутренняя трубопроводная сеть таких машин для раздачи напитков часто выполнена жесткой, а внутренняя электроника часто реализована аппаратно, у таких машин для раздачи напитков часто отсутствует способность предлагать широкий ассортимент или изменять состав напитков в соответствии с нестандартными требованиями покупателя.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом варианте предлагается способ определения возбуждающего ШИМ-сигнала, имеющего определенный электрический потенциал. ШИМ-сигнал имеет множество участков "включения" и множество участков "выключения", которые определяют первый рабочий цикл регулирования, по меньшей мере, частично, скорости потока насосного узла. По меньшей мере один участок из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала подвергается широтно-импульсной модуляции для определения второго рабочего цикла для по меньшей мере одного участка из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала. Второй рабочий цикл регулирует, по меньшей мере, частично, процентное отношение определенного электрического потенциала, подаваемого на насосный узел.
Этот вариант настоящего изобретения может включать один или более из следующих признаков. Насосный узел может быть насосом с электромагнитным поршнем. Насосный узел может быть выполнен с возможностью использования в системе раздачи напитков.
Насосный узел может быть выполнен с возможностью для разъемного зацепления с контейнером для продукта. Насосный узел может быть жестко прикреплен к узлу модуля продукта. Определенным электрическим потенциалом может быть 28 В постоянного тока.
По меньшей мере один из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала может иметь длительность приблизительно 15 миллисекунд. По меньшей мере один из участков "выключения" возбуждающего ШИМ-сигнала может иметь длительность в диапазоне 15-185 миллисекунд. Второй рабочий цикл может находиться в диапазоне 50-100%.
В другом варианте настоящего изобретения, на машиночитаемом носителе информации находится компьютерный программный продукт, содержащий множество команд. При выполнении процессором, эти команды предписывают процессору выполнять операции, включая определение возбуждающего ШИМ-сигнала с определенным электрическим потенциалом. Возбуждающий ШИМ-сигнал имеет множество участков "включения" и множество участков "включения", которые определяют первый рабочий цикл регулирования, по меньшей мере частично, скорости потока насосного узла. По меньшей мере один участок из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала подвергаются широтно-импульсной модуляции для определения второго рабочего цикла для по меньшей мере одного участка из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала. Второй рабочий цикл регулирует, по меньшей мере частично, процентное отношение определенного электрического потенциала, подаваемого на насосный узел.
Этот вариант настоящего изобретения может включать один или более из следующих признаков. Насосный узел может быть насосом с электромагнитным поршнем. Насосный узел может быть выполнен с возможностью использования в системе раздачи напитков.
По меньшей мере один из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала может иметь длительность приблизительно 15 миллисекунд. По меньшей мере один из участков "выключения" возбуждающего ШИМ-сигнала может иметь длительность в диапазоне 15-185 миллисекунд. Второй рабочий цикл может находиться в диапазоне 50-100%.
В других вариантах настоящего изобретения способ содержит этап, на котором определяют возбуждающий ШИМ-сигнал, имеющий определенный электрический потенциал. Возбуждающий ШИМ-сигнал имеет множество участков "включения" и множество участков "выключения", которые определяют первый рабочий цикл для регулирования, по меньшей мере частично, скорости потока насосного узла, включенного в состав системы раздачи напитков. По меньшей мере один участок из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала подвергаются широтно-импульсной модуляции для определения второго рабочего цикла для по меньшей мере одного участка из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала. Второй рабочий цикл регулирует, по меньшей мере частично, процентное отношение определенного электрического потенциала, подаваемого к насосному узлу.
Эти варианты настоящего изобретения могут содержать один или более следующих признаков. Насосный узел может быть насосом с электромагнитным поршнем. Насосный узел может быть выполнен с возможностью разъемного зацепления с контейнером для продукта. Насосный узел может быть жестко прикреплен к узлу модуля продукта. По меньшей мере один из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала может иметь длительность приблизительно 15 миллисекунд. По меньшей мере один из участков "выключения" возбуждающего ШИМ-сигнала может иметь длительность в диапазоне 15-185 миллисекунд. Второй рабочий цикл может находиться в диапазоне 50-100%.
Далее следует более подробное описание одного или более вариантов настоящего изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего описания, чертежей и формулы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схема системы раздачи напитков.
Фиг.2 - схема подсистемы управляющей логической схемы, включенной в состав системы раздачи напитков по фиг.1.
Фиг.3 - схема подсистемы высоко объемных ингредиентов системы раздачи напитков по фиг.1.
Фиг.4А - схема подсистемы микроингредиентов, включенной в состав системы раздачи напитков по фиг.1.
Фиг.4В - диаграмма последовательности операций способов, выполняемого подсистемой управляющей логической схемы по фиг.2.
Фиг.4С - схема возбуждающего сигнала, подаваемого на насосный узел, включенный в состав подсистемы микроингредиентов по фиг.4А.
Фиг.5 - схема подсистемы трубопроводов/управления в системе раздачи напитков по фиг.1.
Фиг.6 - схема подсистемы пользовательского интерфейса, включенной в состав системы раздачи напитков по фиг.1.
На разных чертежах одинаковыми позициями обозначены одинаковые элементы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ
На фиг.1 показан обобщенный вид системы 10 раздачи напитков, которая, как показано, содержит множество подсистем, а именно: подсистему 12 хранения, подсистему 14 управляющей логической схемы, подсистему 16 высоко объемных ингредиентов, подсистему 18 микроингредиентов, подсистему 20 трубопроводов/управления, подсистему 22 пользовательского интерфейса и сопло 24. Каждая из подсистем 12, 14, 16, 18, 20, 22 будет более подробно описана ниже.
6
12
При использовании системы 10 раздачи напитков пользователь 26 может выбрать конкретный напиток 28 для раздачи (в контейнер 30), используя подсистему 22 пользовательского интерфейса. Через подсистему 22 пользовательского интерфейса пользователь 26 может выбрать одну или более опцию для включения в такой напиток. Например, опции могут включать, помимо прочего, добавление в напиток одной или более вкусовой добавки (для получения вкуса лимона, лайма, шоколада, ванили), добавление в напиток одной или более добавки, повышающей пищевую ценность продукта (например, витамин А, витамин С, витамин D, витамин Е, витамин В, витамин В, цинк), добавление в напиток одного или более другого напитка (например, кофе, молоко, лимонад, охлажденный чай) и добавление в напиток одного или более другого пищевого продукта (например, мороженого).
Когда пользователь 26 через подсистему 22 пользовательского интерфейса сделает соответствующий выбор, подсистема 22 пользовательского интерфейса может послать соответствующие сигналы данных (по шине 32 данных) на подсистему 14 управляющей логической схемы. Подсистема 14 управляющей логической схемы может обработать эти сигналы данных и выбрать (через шину 34 данных) один или более из рецептов из множества рецептов 36, имеющихся в подсистеме 12 хранения. Посоле выборки рецепта (рецептов) из подсистемы 12 хранения, подсистема 14 управляющей логической схемы может обработать рецепт (рецепты) и подать соответствующие сигналы управления (по шине 38 данных), например, на подсистему 16 высоко объемных ингредиентов, на подсистему 18 микроингредиентов и на подсистему 20 трубопроводов/управления, что приведет к созданию напитка 28 (который раздается в контейнер 30).
На фиг.2 приведена схема подсистемы 14 управляющей логической схемы. Подсистема 14 управляющей логической схемы может содержать микропроцессор 100 (например, микропроцессор ARM™, производимый компанией Intel Corporation, Santa Clara, California), энергонезависимое запоминающее устройство (например, ПЗУ 102), и энергозависимое запоминающее устройство (например, ОЗУ 104), каждое из которых может соединяться с другими по одной или более информационной/системной шине 106, 108. Как описано выше, подсистема 22 пользовательского интерфейса может подключаться к подсистеме 14 управляющей логической схемы по шине 32 данных.
Подсистема 14 управляющей логической схемы также может включать звуковую подсистему 110 для подачи, например, аналогового звукового сигнала на громкоговоритель 112, который может быть встроен в систему 10 раздачи напитков. Звуковая система 110 может быть соединена с процессором 100 через шину 14 данных/системную шину.
Подсистема 14 управляющей логической схемы может работать под управлением операционной системы, примеры которой могут включать, помимо прочих, Microsoft Windows CE™, Redhat Linux™, Palm OS или операционной системы, зависящей от конкретного устройства (т.е. заказной).
Набор команд и подпрограмм вышеописанной операционной системы, который может храниться в подсистеме 12 хранения, может выполняться одним или более процессором (например, микропроцессором 100), и одной или более архитектурой памяти (например, ПЗУ 102 и/или ОЗУ 104), встроенной в подсистему 14 управляющей логической схемы.
Подсистема 12 хранения может содержать, например, накопитель на жестком магнитном диске, оптический привод, запоминающее устройство с произвольной выборкой (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), карту памяти типа CF (compact flash), SD (secure digital), SmartMedia, Memory Stick b MultiMedia Card.
Как описано выше, подсистема 12 хранения может соединяться с подсистемой 14 управляющей логической схемы через шину 34 данных. Подсистема 14 управляющей логической схемы также может содержать контроллер 116 хранения (показанный пунктиром) для преобразования сигналов, предоставленных микропроцессором 100, в формат, используемый системой 12 хранения. Дополнительно, контроллер 116 хранения может преобразовывать сигналы, предоставленные подсистемой 12 хранения, в формат, используемый микропроцессором 100.
Как описано выше, подсистема 16 высоко объемных ингредиентов, подсистема микроингредиентов и/или подсистема 20 трубопроводной сети/управления могут соединяться с подсистемой 14 управляющей логической схемы через шину 38 данных. Подсистема 14 управляющей логической схемы может содержать интерфейс 118 шины (показанный штриховыми линиями) для преобразования сигналов, выдаваемых микропроцессором в формат, пригодный для подсистемы 16 высоко объемных ингредиентов, подсистемы 18 микроингредиентов и/или подсистемы 20 трубопроводной сети/управления. Кроме того, интерфейс 118 шины, может преобразовывать сигналы от подсистемы 16 высоко объемных ингредиентов, подсистемы 18 микроингредиентов и/или подсистемы 20 трубопроводной сети/управления в формат, пригодный для микропроцессора 100.
Как более подробно будет описано ниже, подсистема 14 управляющей логической схемы может выполнять один или более управляющий процесс 120, который может управлять работой системы 10 раздачи напитков. Набор команд и подпрограмм управляющих процессов 120, который может храниться в подсистеме 12 хранения, может выполняться одним или более процессором (например, микропроцессором 100) и одной или более архитектурой памяти (например, ПЗУ 102 и/или ОЗУ 104), встроенной в подсистему 14 управляющей логической схемы.
На фиг.3 приведена схема подсистемы 16 высоко объемных ингредиентов и подсистемы 20 трубопроводной сети/управления. Подсистема 16 высоко объемных ингредиентов может содержать контейнеры для расходных материалов, которые с большой скоростью используются для приготовления напитка 28. Например, подсистема 16 высоко объемных ингредиентов может содержать источник 150 двуокиси углерода, источник 152 воды, и источник 154 кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы. К примерам источника 150 двуокиси углерода относится, помимо прочего, баллон (не показан) сжатой газообразной двуокиси углерода. К примерам источника 152 воды относится, помимо прочего, бытовая водопроводная сеть (не показана). К примерам источника 154 кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы относится, помимо прочего, канистра (не показана) кукурузного сиропа высокой концентрации и с высоким содержание фруктозы.
Подсистема 16 высоко объемных ингредиентов может содержать карбонизатор 156 для генерирования газированной воды из газообразной двуокиси углерода (подаваемой из источника 150 двуокиси углерода) и воды (подаваемой из источника 152 воды). Газированная вода 158, вода 160 и кукурузный сироп 162 с высоким содержанием фруктозы могут подаваться на охлаждающую плиту 164. Охлаждающая плита 164 может быть выполнена с возможностью охлаждения газированной воды 158, воды 160 и кукурузного сиропа 162 с высоким содержанием фруктозы до требуемой температуры потребления (например, 40°F или приблизительно 4,5°С).
Хотя на чертеже показана одна охлаждающая плита 164 для охлаждения и газированной воды 158, и воды 160, и кукурузного сиропа 162 с высоким содержанием фруктозы, этот чертеж служит только для целей иллюстрации, и не ограничивает настоящее изобретение, поскольку возможны и другие конфигурации. Например, для охлаждения каждого ингредиента - газированной воды 158, воды 160, и кукурузного сиропа 162 с высоким содержанием фруктозы - можно использовать отдельную охлаждающую плиту. После охлаждения охлажденная газированная вода 164, охлажденная вода 166 и охлажденный кукурузный сироп 168 с высоким содержанием фруктозы могут быть поданы в подсистему 20 трубопроводной сети/управления.
Для целей иллюстрации подсистема 20 трубопроводной сети/управления показана содержащей три устройства 170, 172, 174 измерения потока, которые измеряют объем охлажденной газированной воды 164, объем охлажденной воды 166 и объем охлажденного кукурузного сиропа 168 с высоким содержанием фруктозы (соответственно). Устройства 170, 172, 174 измерения потока могут выдавать сигналы 176, 178, 180, соответственно, обратной связи на системы 182, 184, 186 (соответственно) автоматических регуляторов.
Системы 182, 184, 186 автоматических регуляторов (которые более подробно будут описаны ниже) могут сравнивать сигналы 176, 178, 180 обратной связи потока до желаемого объема потока (определенного для охлажденной газированной воды 164, охлажденной воды 166 и охлажденного кукурузного сиропа 168 с высоким содержанием фруктозы, соответственно). После обработки сигналов 176, 178, 180 обратной связи потока, системы автоматических регуляторов 182, 184, 186 (соответственно) могут генерировать сигналы 188, 190, 192 управления потоком, соответственно, регулирования потока, которые могут подаваться на блоки 194, 196, 198 (соответственно) изменяющиеся полные сопротивления линии. Примеры блоков 194, 196, 198 изменяющихся полных сопротивлений линий описаны в патенте США № 5755683 (который включен в настоящее описание путем отсылки), в заявке на патент США № 11/559,792 (которая включена в настоящее описание путем отсылки), в заявке на патент США № 11/851,276 (который включен в настоящее описание путем отсылки). Блоки 194, 196, 198 изменяющегося полного сопротивления линии могут регулировать потоки охлажденной газированной воды 164, охлажденной воды 166 и кукурузного сиропа 168 с высоким содержанием фруктозы, проходящие по линиям 206, 208, 210, соответственно, ведущим к соплу 24 и контейнеру 30.
Линии 206, 208, 210 дополнительно могут содержать электромагнитные клапаны 200, 202, 204 (соответственно) для прерывания потока жидкости по линиям 206, 208, 210 в то время, когда такой поток жидкости не желателен или не нужен (например, во время транспортировки, ремонта, и в отключенном состоянии).
Как описано выше, фиг.3 является лишь иллюстрацией подсистемы 20 трубопроводной сети/управления. Соответственно, форма, в которой показана подсистема 20 трубопроводной сети/управления, не является ограничивающей для настоящего изобретения, поскольку возможны и другие конфигурации. Например, некоторая часть или вся функциональность автоматических регуляторов 182, 184, 186 может быть передана в подсистему 14 управляющей логической схемы.
На фиг.4А представлен схематический вид сверху подсистемы 18 микроингредиентов и подсистемы 20 трубопроводной сети/управления. Подсистема 18 микроингредиентов может содержать узел 250 модуля продуктов, который может быть выполнен с возможностью разъемного зацепления с одним или более контейнером 252, 254, 256, 258 для продуктов, который может быть выполнены с возможностью содержания микроингредиентов для использования при приготовлении напитка 28. К примерам таких микроингредиентов могут относиться, помимо прочего, первая порция сиропа колы, вторая порция сиропа колы, сироп рутбира, и сироп охлажденного чая.
Узел 250 модуля продуктов может содержать множество гнезд 260, 262, 264, 266, выполненных с возможностью разъемного зацепления множества контейнеров 252, 254, 256, 258. В этом конкретном примере узел 250 модуля продуктов показан содержащим четыре гнезда (т.е. гнезда 260, 262, 264, 266) и, следовательно, может именоваться узлом "четырехместного" модуля продуктов. При установке одного или более из контейнеров 252, 254, 256, 258 в узел 250 модуля продуктов, контейнер (например, контейнер 254) может вставляться в гнездо (например, в гнездо 262) в направлении, показанном стрелкой 268.
Для целей иллюстрации, каждое гнездо узла 250 модуля продуктов показано содержащим насосный узел. Например, гнездо 252 показано содержащим насосный узел 270, гнездо 262 показано содержащим насосный узел 272, гнездо 264 показано содержащим насосный узел 274, гнездо 266 показано содержащим насосный узел 276.
Каждый из насосных узлов 270, 272, 274, 276 может содержать впускной канал для разъемного соединения с отверстием подачи продукта, выполненным в контейнере. Например, насосный узел 272 показан содержащим впускной канал 278, который выполнен с возможностью разъемного зацепления с отверстием 280 контейнера 254. Впускной канал 278 и/или отверстие 280 подачи продукта могут содержать одно или более уплотнительное кольцо (не показано), обеспечивающее герметичное соединение.
К примерам одного или более из насосных узлов может относиться, помимо прочего, насосный узел с электромагнитным поршнем, который вытесняет определенное и единообразное количество жидкости каждый раз, когда на один или более из насосных узлов 270, 272, 274, 276 подается питание. Такие насосы производятся компанией ULKA Construzioni Elettromeccaniche S.p.A. из г. Павиа, Италия. Например, каждый раз, когда подсистема 14 управляющей логической схемы по шине 38 данных включает насосный узел (например, насосный узел 274), насосный узел может подать 1,00 мл сиропа рутбира, содержащегося в контейнере 256.
Другие примеры насосных узлов 270, 272, 274, 276 и различные способы перекачивания описаны в патенте США № 4808161 (включенном в настоящее описание путем отсылки); в патенте США № 4,826,482 (включенном в настоящее описание путем отсылки), в патенте США № 4976162 (включенном в настоящее описание путем отсылки), в патенте США № 5088515 (включенном в настоящее описание путем отсылки) и в патенте США № 5350357 (включенном в настоящее описание путем отсылки).
Узел 250 модуля продуктов может быть выполнен с возможность разъемного зацепления с узлом 282 кронштейна. Узел 282 кронштейна может быть частью системы 10 раздачи напитков (и жестко закрепленным внутри нее). Примером узла 282 кронштейна может быть, помимо прочего, полка в системе 10 раздачи напитков, выполненная с возможностью разъемного зацепления с модулем 250 продуктов. Например, модуль 250 продуктов может содержать устройство зацепления (не показано, например, защелкивающий узел, гнездовой узел, узел собачки, узел штифта), выполненное с возможностью разъемного зацепления с ответным устройством, встроенным в узел 282 кронштейна.
Подсистема 20 трубопроводной сети/управления может содержать узел 284 коллектора, который может быть жестко прикреплен к узлу 282 кронштейна. Узел 284 коллектора может содержать множество впускных каналов 286, 288, 290, 292, которые выполнены с возможностью разъемного зацепления с выпускными отверстиями насосов (т.е. с выпускными отверстиями 294, 296, 298, 300), выполненными в каждом насосном узле 270, 272, 274, 276. При установке модуля 250 продуктов на узел 282 кронштейна, модуль 250 продуктов можно сдвинуть в направлении, показанном стрелкой 302, тем самым, позволяя впускным каналам 286, 288, 290, 292 разъемно зацепляться с выпускными отверстиями 294, 296, 298, 300 насосов. Впускные каналы 286, 288, 290, 292 и/или выпускные отверстия 294, 296, 298, 300 насосов могут содержать одно или более уплотнительное кольцо (не показано) для создания герметичного соединения.
Узел 284 коллектора может быть выполнен с возможностью зацепления с набором 304 труб, которые могут быть соединены (прямо или косвенно) с соплом 24. Как описано выше, подсистема 16 высоко объемных ингредиентов также подает жидкости в форме охлажденной газированной воды 164, охлажденной воды 166 и/или охлажденного кукурузного сиропа 166 с высоким содержанием фруктозы (прямо или косвенно) на сопло 24. Соответственно, поскольку подсистема 14 управляющей логической схемы может регулировать (в этом конкретном примере) конкретные количества, например, охлажденной газированной воды 164, охлажденной воды 166, охлажденного кукурузного сиропа 168 с высоким содержанием фруктозы, а также количества различных микроингредиентов (например, первую часть сиропа колы, вторую часть сиропа колы сиропа рутбира, и сиропа охлажденного чая), подсистема 14 управляющей логической схемы может точно управлять составом напитка 28.
Как показано на фиг.4В и 4С, и описано выше, один или более из насосных узлов 270, 272, 274, 276 может быть насосом с электромагнитным поршнем, который при каждом включении одного или более из насосных узлов 270, 272, 274, 276 подсистемой 14 управляющей логической схемы (по шине 38 данных) выдает определенное и постоянное количество жидкости. Далее, как описано выше, подсистема 14 управляющей логической схемы может выполнять один или более управляющий процесс 120, который может управлять работой системы 10 раздачи напитков. Соответственно, подсистема 14 управляющей логической схемы может выполнять процесс 122 генерирования возбуждающего сигнала 306, который может подаваться от подсистемы 14 управляющей логической схемы на насосные узлы 270, 272, 274, 276 по шине 38 данных.
Как описано выше, когда пользователь 26 делает один или более выбор через подсистему 22 пользовательского интерфейса, подсистема 22 пользовательского интерфейса может посылать соответствующие сигналы данных (по шине 32 данных) на подсистему 14 управляющей логической схемы. Подсистема 14 управляющей логической схемы может обрабатывать эти сигналы данных и осуществлять выборку (по шине 34 данных) одного или более рецепта, выбранного из множества рецептов 36, хранящихся в подсистеме 12 хранения. После выборки рецепта (рецептов) из подсистемы 12 хранения, подсистема 14 управляющей логической схемы может обработать рецепт (рецепты) и подать соответствующие сигналы управления (по шине 38 данных) на, например, подсистему 16 высоко объемных ингредиентов, подсистему 18 микроингредиентов и подсистему 20 трубопроводной сети/управления, что приведет к созданию напитка 28 (который выдается в контейнер 30). Соответственно, сигналы управления, принимаемые насосными узлами 270, 272, 274, 276 (по шине 38 данных) могут определять конкретные количества микроингредиентов, которые должны быть введены в напиток 28. Более конкретно, поскольку насосные узлы 270, 272, 274, 276 (как описано выше) при каждом включении такого насосного узла выдают определенное и неизменное количество жидкости, то, управляя количеством включений насосного узла, подсистема 14 управляющей логической схемы может управлять количеством жидкости (т.е. микроингредиентов), вводимой в напиток 28.
При генерировании возбуждающего сигнала 306 процесс 122 генерирования возбуждающего сигнала может определить 308 широтно-импульсно модулированный (т.е. ШИМ) возбуждающий сигнал 320, имеющий определенный электрический потенциал. Например, такой определенный электрический потенциал составляет 28 В постоянного тока. ШИМ-сигнал 320 может содержать множество участков "включения" (например, участков 322, 324, 326) и множество участков "выключения" (например, участков 328, 330), которые определяют первый рабочий цикл для регулирования, по меньшей мере, частично, скорости потока насосного узла (например, насосных узлов 270, 272, 274, 276). В этом конкретном примере длительность участка "включения" равна "Х", а длительность участка "выключения" равна "Y". Типичная величина "Х" может составлять, приблизительно 15 миллисекунд. Типичная величина "Y" может составлять приблизительно 15-185 миллисекунд. Соответственно, примеры рабочего цикла возбуждающего ШИМ-сигнала 320 могут составлять от 50% (т.е. 15 мс/30 мс) до 7,5% (т.е. 15 мс/200 мс). Соответственно, если насосный узел (например, насосные узлы 270, 272, 274, 276) требует подачи энергии в течении 15 мс для подачи 1 мл сиропа рутбира (как описано выше) 50% рабочий цикл может дать скорость потока насоса 33,33 мл в секунду. Однако, уменьшение рабочего цикла до 7,5% может привести к снижению скорости потока насосного узла до 5,00 мл в секунду. Соответственно, изменяя рабочий цикл возбуждающего ШИМ-сигнала 320, можно изменять скорость потока насосного узла (например, насосных узлов 270, 272, 274, 276).
Поскольку некоторые жидкости имеют большую вязкость, чем другие, некоторые жидкости могут потребовать дополнительной энергии при перекачивании. Соответственно, процесс 122 генерирования возбуждающего сигнала может широтно-импульсно модулировать 310 по меньшей мере один участок из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала 320 для определения второго рабочего цикла для по меньшей мере одного участка из участков "включения" возбуждающего ШИМ-сигнала 320, тем самым генерируя возбуждающий сигнал 306. Как будет описано ниже, второй рабочий цикл может регулировать, по меньшей мере частично, процентное отношение определенного электрического потенциала, подаваемое на насосный узел.
Например, предположим, что насосный узел (например, насосные узлы 270, 272, 274, 276) прокачивает жидкость с низкой вязкостью (например, ванильный экстракт). Как описано выше, количество работы, которую должен выполнить насосный узел, меньше, чем количество работы, необходимой для прокачивания более вязкой жидкости (например, сиропа рутбира). Соответственно, процесс 122 генерирования возбуждающего сигнала может снизить рабочий цикл участка "включения" (например, участка 322, 324, 326 "включения") до, например, 50%, тем самым понижая эффективное напряжение до приблизительно 14 В постоянного тока (т.е. 50% от полного потенциала в 28 В постоянного тока). Альтернативно, при прокачивании более вязкой жидкости рабочий цикл участка "включения" (например, участка 322, 324, 326 "включения") можно повысить, тем самым повысив эффективное напряжение до величины от 14 до 28 В постоянного тока.
Длительность участка "включения", определенная вторым процессом широтно-импульсной модуляции может быть существенно короче, чем длительность участка "включения", определенного первым процессом широтно-импульсной модуляции. Например, предполагая, что участок 324 "включения" имеет длительность 15 мс, участок 332 "включения" (находящийся внутри участка 324 "включения") в этом иллюстративном примере показан, как имеющий длительность 15/16 мс.
На фиг.5 показан схематический вид подсистемы 20 трубопроводной сети/управления. Хотя описываемая ниже подсистема трубопроводной сети/управления относится к системе управления количеством охлажденной газированной воды 164, добавляемой в напиток 28, это описание является чисто иллюстративным и не ограничивает настоящее изобретение, поскольку возможны и другие конфигурации. Например, описываемая ниже подсистема трубопроводной сети/управления также может использоваться для управления, например, количеством охлажденной воды 166 и/или охлажденного кукурузного сиропа 168 с высоким содержанием фруктозы, добавляемого в напиток 28.
Как описано выше, подсистема 20 трубопроводной сети/управления может содержать систему 182 автоматического регулятора, который принимает сигнал 176 обратной связи потока от устройства 170 измерения потока. Система 182 автоматического регулятора может сравнивать сигнал 176 обратной связи потока с желаемым объемом потока (определяемым подсистемой 14 управляющей логической схемы через шину 38 данных). После обработки сигнала 176 обратной связи потока, система 182 автоматического регулятора может генерировать сигнал 188 управления потоком, который может подаваться на блок 194 изменяющегося полного сопротивление линии.
Система 182 автоматического регулятора может содержать контроллер 350 формирования траектории, регулятор 352 потока, контроллер 354 опережающего управления, блок 356 задержки, контроллер 358 насыщения и контроллер 360 шагового привода, каждый из которых будет описан ниже.
Контроллер 350 формирования траектории может быть выполнен с возможностью принимать сигнал управления от подсистемы 14 управляющей логической схемы по шине 38 данных. Это сигнал управления может определять траекторию, по которой подсистема 20 трубопроводной сети/управления направляет жидкость (в нашем примере охлажденную газированную воду 164) для использования в напитке 28. Однако траектория, задаваемая подсистемой 14 управляющей логической схемы, может потребовать изменения перед тем, как быть использованной, например, в контроллере 352 потока. Например, системы управления имеют тенденцию к затруднениям при обработке управляющих кривых, состоящих из множества линейных сегментов (например, имеющих ступенчатые изменения). Например, регулятор 352 потока может испытать затруднения, обрабатывая управляющую кривую 370, поскольку она состоит из трех отдельных линейных сегментов, а именно сегментов 372, 374, 376. Соответственно, на точках перехода (т.е. на точках 378, 380) контроллер 352 потока в частности, (и подсистема 20 трубопроводной сети/управления в целом) должны будут осуществить мгновенное переключение с первой скорости потока на вторую скорость потока. Поэтому, контроллер 350 формирования траектории может отфильтровать управляющую кривую 30 для формирования сглаженной управляющей кривой 382, которую легче обработать контроллером 352 потока в частности (и подсистемой 20 трубопроводной сети/управления в целом), поскольку в этом случае больше не нужны мгновенные переходы с первой скорости потока на вторую скорость потока.
Дополнительно, контроллер 350 формирования траектории позволяет осуществлять предварительное смачивание сопла 20 и последующую промывку сопла 20. Более конкретно, если сопло 20 смачивается перед заполнением 10 мл воды перед добавлением сиропа и/или промывается после заполнения 10 мл воды, после того, как добавление сиропа завершилось, контроллер 350 формирования траектории может скомпенсировать количество воды, добавленное во время смачивания перед заполнением и/или во время промывки после заполнения, за счет подачи дополнительного количества сиропа во время процесса заполнения. Более конкретно, когда контейнер 30 заполняется напитком 28, вода, использовавшаяся для предварительной промывки перед заполнением, может привести к тому, что напиток 28 сначала будет недостаточно сладким. Контроллер 350 формирования траектории может затем добавить сироп с более высокой, чем требуется, скоростью потока, чтобы напиток 30 от недостаточно сладкого состояния перешел в достаточно сладкое состояние, а затем в слишком сладкое состояние. Однако, после добавления соответствующего количества сиропа, процесс промывки после заполнения может добавить в напиток дополнительную воду, в результате чего напиток 28 вновь станет достаточно сладким.
Контролер 352 потока может быть выполнен как пропорционально-интегральный контроллер. Контроллер 352 потока может выполнять сравнение и обработку, которые были описаны выше в связи с системой 182 автоматического регулятора. Например, контроллер 352 потока может быть выполнен с возможностью принимать сигнал 176 обратной связи от устройства 170 измерения потока. Контроллер 352 потока может сравнивать сигнал 176 обратной связи потока с желаемым объемом потока (определяемой подсистемой 14 управляющей логической схемы и модифицируемой контроллером 350 формирования траектории). После обработки сигнала 176 обратной связи потока контроллер 352 потока может генерировать сигнал 188 управления потоком, который может быть подан на блок 194 изменяющегося полного сопротивления линии.
Контроллер 354 опережающего управления может давать прогноз «наилучшего выбора» начального положения блока 194 изменяющегося полного сопротивления линии. Более конкретно. Предположим, что при определенном постоянном давлении блок изменяющегося полного сопротивления линии имеет скорость потока (охлажденной газированной воды 164) от 0,00 мл/с до 120,00 мл/с. Далее, предположим, что при заполнении контейнера 30 напитком 28, желательно скорость потока 40 мл/с. Соответственно, контролер 354 опережающего управления может подать опережающий сигнал (по линии 384 опережения), который заранее откроет блок 194 изменяющегося полного сопротивления линии на 33,33% его максимального открытия (предполагая, что блок 194 изменяющегося полного сопротивления линии работает линейно).
При определении значения опережающего сигнала контроллер 354 опережающего управления может использовать справочную таблицу (не показана), которая может быть разработана эмпирически и может определять сигнал, посылаемый для разных начальных скоростей потока. Примером такой справочной таблицы может служить, помимо прочего, следующая таблица:
Расход, мл/с
Сигнал на контроллершагового привода
0
импульс на 0<sup>о</sup>
20
импульс на 30<sup>о</sup>
40
импульс на 60<sup>о</sup>
60
импульс на 150<sup>о</sup>
80
импульс на 240<sup>о</sup>
100
импульс на 270<sup>о</sup>
120
импульс на 300<sup>о</sup>
И вновь, предполагая, что при заполнении контейнера 30 напитком 28 требуется получить скорость потока 40 мл/с, контроллер 354 опережающего управления может использовать вышеприведенную справочную таблицу и повернуть шаговый привод на 60,0°, используя линию 384 опережения.
Блок 356 задержки может формировать путь обратной связи, по которому на контроллер 352 потока подается предыдущая версия сигнала управления (подаваемого на блок 194 изменяющегося полного сопротивления линии).
Контроллер 358 насыщения может быть выполнен с возможностью отключать интегральное управление автоматического регулятора 183 (который, как описано выше, может быть выполнен как пропорционально-интегральный контроллер), когда блок 194 изменяющегося полного сопротивления линии переведен на максимальную скорость потока (контроллером 360 шагового привода), тем самым, повышая стабильность системы, уменьшая выбросы по скорости потока и колебания системы.
Контроллер 360 шагового привода может быть выполнен с возможностью преобразования сигнала от контроллера 358 насыщения (по линии 386) в сигнал, применимый для блока 194 изменяющегося полного сопротивления линии. Блок 194 изменяющегося полного сопротивления линии может содержать двигатель шагового привода для регулировки размера отверстия (и, следовательно, скорости потока) блока 194 изменяющегося полного сопротивления линии. Соответственно, сигнал 188 управления может быть сформирован для управления двигателем шагового привода, содержащимся в блоке изменяющегося полного сопротивления линии.
На фиг.6 приведен схематический вид подсистемы 22 пользовательского интерфейса. Подсистема 22 пользовательского интерфейса может содержать сенсорный экран 400, который позволяет пользователю 26 выбирать различные опции, относящиеся к напитку 28. Например, пользователь 26 может (через кнопки "количество напитка", колонка 402) выбрать количество напитка 28. Примерами количества напитка могут быть, помимо прочего: "12 унций" (приблизительно 355 мл), "16 унций" (приблизительно 473 мл), "20 унций" (приблизительно 591 мл), "24 унции" (приблизительно 710 мл), "32 унции" (приблизительно 946 мл) и "48 унций" (приблизительно 1420 мл).
Пользователь 26 может выбрать (через кнопки "Тип напитка", колонка 404) тип напитка 28. Примерами типов напитка могут быть, помимо прочего, "кола", "лимон-лайм", "рутбир" "охлажденный чай", "лимонад" и "фруктовый пунш".
Пользователь 26 может выбрать (через кнопки "Добавки", колонка 406") выбрать одну или более вкусовую добавку/продукт для включения в напиток 28. Примерами добавок, помимо прочего, являются "вкус вишни", "вкус лимона", "вкус лайма", "вкус шоколада", "вкус кофе" и "мороженое".
6
12
Далее, пользователь 26 может выбрать (через кнопки "добавки, повышающие пищевую ценность", колонка 408) одну или более добавку, повышающую пищевую ценность напитка 28. Примерами таких добавок, помимо прочего, являются, "витамин а", "витамин В", "витамин В", "витамин С", "витамин D", и "цинк".
После того, как пользователь 26 сделает соответствующий выбор, он может нажать кнопку "Приготовить" (410) и подсистема 22 пользовательского интерфейса передаст соответствующие данные по шине 32 данных на подсистему 14 управляющей логической схемы. Приняв эти данные, подсистема 14 управляющей логической схемы может выбрать соответствующие данные из подсистемы 12 хранения и выдать соответствующие сигналы управления, например, на подсистему 16 высоко объемных ингредиентов, подсистему 18 микроингредиентов и подсистему 20 трубопроводной сети/управления, которые могут быть обработаны (описанным выше способом) для приготовления напитка 28. Альтернативно, пользователь 26 может выбрать кнопку "отмена" (412) и сенсорный экран 400 вернется в исходное состояние (например, без индикации нажатых кнопок).
Подсистема 22 пользовательского интерфейса может быть выполнена с возможностью двухсторонней связи с пользователем 26. Например, подсистема 22 может включать информационный экран 414, на который система 10 раздачи напитков может выводить информацию для пользователя 26. Примерами такой информации, которая может выводиться для пользователя 26, являются, помимо прочего, реклама, информация о неисправностях системы, предупреждения и информация о стоимости разных продуктов.
Весь вышеописанный способ широтно-импульсной модуляции или его часть может использоваться для поддержания постоянной скорости на сопле 24. Например, можно применять широтно-импульсную модуляцию (используя блок изменяющегося полного сопротивления линии или электромагнитный клапан) для подачи кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы так, чтобы этот сироп впрыскивался в сопло 24 струями с высокой скоростью, что улучшит перемешивание кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы и других компонентов напитка.
Хотя система была описана в варианте применения к системе раздачи напитков, это описание является чисто иллюстративным и не ограничивает настоящее изобретение, поскольку возможны и другие конфигурации. Например, вышеописанную систему можно использовать для обработки/раздачи других пищевых продуктов (например, мороженого или алкогольных напитков). Дополнительно, вышеописанную систему можно использовать в областях, не относящихся к пищевой промышленности. Например, вышеописанная система может использоваться для обработки/раздачи: витаминов, лекарств, медицинских изделий, очищающих жидкостей, смазок, красок и других непищевых жидкостей/полужидких продуктов/порошков.
Выше были описаны различные варианты. Тем не менее, следует понимать, что в них могут быть внесены различные изменения. Соответственно, в объем формулы изобретения входят и другие варианты.