СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ПРЕВЫШЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННОГО ПОРОГА КОЛИЧЕСТВА СОДЕРЖИМОГО В КОНТЕЙНЕРЕ
SYSTEM FOR DETECTING EXCESS OVER A PRESET THRESHOLD FOR THE AMOUNT OF CONTENTS IN A CONTAINER

Настоящее изобретение относится к общетехнической области метрологии для определения информации, относящейся к количеству содержимого в контейнере в электробытовом приборе.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству обнаружения превышения определенного порога количества содержимого в контейнере, к контейнеру для такого устройства обнаружения, к системе, содержащей такое устройство обнаружения и такой контейнер, к способу функционирования такой системы обнаружения и к прибору, содержащему такую систему обнаружения.
Известно расположение емкостных датчиков в не замкнутом контуре для обнаружения присутствия некоторого количества содержимого в контейнере, например, воды в резервуаре и молока в стакане для молока в кофемашине для кофе «эспрессо».
Емкостной датчик данного типа осуществляет прямое измерение на внутренней стенке контейнера.
Тем не менее, в случае воды в резервуаре было установлено, что когда на стенке образуется накипь, и при этом на стенке резервуара остается влага, то это приводит к ошибке датчика, который обнаруживает, что резервуар содержит воду, в то время как последний может быть пустым.
Точно так же в случае стакана для молока было установлено, что на внутренней поверхности стакана откладывается жировая пленка по мере того, как уровень молока уменьшается.
Такая жировая пленка вносит значительные искажения в измерения емкостного датчика, который выдает сигналы, показывающие, что стакан для молока достаточно наполнен, в то время как уровень молока находится ниже уровня, приемлемого для приготовления напитка.
Также известно использование съемного диска для взвешивания контейнера и его содержимого и таким образом определения пороговой величины, за пределами которой будет считаться, что в контейнере уже недостаточно содержимого для реализации рецепта.
Тем не менее, отсутствие данного съемного диска, например, во время очистки, не позволяет гарантировать надлежащую герметичность для жидкостей, что, в конце концов, может привести к поломке прибора.
Также известно выполнение прозрачных контейнеров с тем, чтобы доводить до пользователя информацию о количестве содержимого в данных контейнерах.
Однако прозрачная стенка таких контейнеров может быть повреждена в результате осаждения слоя накипи, например, в резервуаре для воды или же вследствие их очистки, например, в случае стакана для молока, которая может привести к образованию неэстетичных и ухудшающих прозрачность контейнера микроцарапин.
В то же время пользователь, который видит количество содержимого в контейнере, не обязательно понимает, достаточно ли данного количества для реализации рецепта, при этом он принимает решение только на основании своей оценки.
Поэтому технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является устранение вех или части вышеупомянутых недостатков, а именно предложение надежной и прочной системы, позволяющей предоставлять пользователю правильную информацию, относящуюся к количеству содержимого в контейнере с тем, чтобы гарантировать правильное использование его электробытового прибора.
Для того изобретение относится к устройству обнаружения превышения определенного порога количества содержимого в контейнере, при этом указанное устройство содержит:
- подставку, содержащую:
- емкостный датчик,
- площадку, выполненную с возможностью размещения контейнера, причем указанная площадка имеет зону, деформируемую под действием веса контейнера, при этом указанная деформируемая зона содержит стенку, имеющую первую поверхность, ориентированную в направлении контейнера, и вторую поверхность, противоположную первой поверхности, причем емкостный датчик расположен со стороны второй поверхности и ориентирован в направлении первой поверхности, и
- магнит, расположенный в деформируемой зоне площадки подставки, выполненной с возможностью размещения контейнера,
- металлическую пластинку, расположенную между магнитом с одной стороны и емкостным датчиком с другой стороны, при этом металлическая пластинка содержит деформируемую часть, поддерживаемую на по существу постоянном расстоянии от магнита,
- прокладку, расположенную между емкостным датчиком и металлической пластинкой, при этом указанная прокладка имеет отверстие, выполненное, с одной стороны, для помещения деформируемой части металлической пластинки напротив емкостного датчика с тем, чтобы поддерживать металлическую пластинку в рабочем режиме емкостного датчика, в котором емкостный датчик выдает сигналы, относящиеся к расстоянию, разделяющему металлическую пластинку и емкостный датчик, а с другой стороны, для обеспечения возможности деформации деформируемой части металлической пластинки;
- средства обработки, выполненные с возможностью:
- обработки сигналов, выдаваемых емкостным датчиком,
- определения относительной величины позиционирования металлической пластинки по отношению к определенной базовой величине,
- определения, не превышает ли указанная относительная величина позиционирования определенной пороговой величины, соотносящейся с определенным порогом количества содержимого в контейнере.
Такое устройство может быть легко реализовано в любом электробытовом приборе, содержащем контейнер для содержимого, предназначенного для употребления или производимого электробытовым прибором.
Настоящее изобретение также относится к контейнеру для такого как вышеописанное устройства обнаружения, причем указанный контейнер имеет дно, выполненное с возможностью вхождения в контакт с деформируемой зоной, когда контейнер расположен на своей площадке на подставке, при этом указанное дно содержит ферромагнитную вставку, выполненную с возможностью взаимодействия с магнитом, когда контейнер расположен на своей площадке на подставке.
Такая вставка может быть вставлена в контейнер любого электробытового прибора, используемого как резервуар для какого-либо потребляемого продукта или же как сборник потребленного продукта.
Настоящее изобретение также относится к системе обнаружения превышения определенного порога количества содержимого в контейнере, содержащей:
- такое как описанное выше устройство обнаружения и
- такой как описанный выше контейнер.
Изобретение позволяет облегчить очистку вследствие отсутствия съемного диска для определения количества содержимого в контейнере.
Использование вставки и магнита позволяет восстанавливать деформацию пластмассовой подставки на металлической пластинке, поскольку такая деформация относительно не велика, примерно 100 мкм.
В соответствии с одним вариантом изобретения базовую величину определяют после обнаружения снятия контейнера с его площадки на подставке.
Такое решение позволяет получить надежную систему в том, что касается воспроизведения сигналов, посылаемых емкостным датчиком.
В соответствии с одним вариантом изобретения магнит проходит через стенку деформируемой зоны площадки, выполненной с возможностью вмещения контейнера.
В соответствии с одним вариантом изобретения магнит выступает из первой поверхности стенки деформируемой зоны площадки подставки, а вставка выступает из наружной поверхности дна контейнера таким образом, что магнит и вставка находятся в контакте друг с другом, когда дно контейнера расположено на своей площадке на подставке.
Такое решение позволяет создать контакт между магнитом и вставкой и, таким образом, избежать того, что магнит будет создавать силу притяжения на подставке и, следовательно, деформацию металлической пластинки в направлении контейнера, когда контейнер расположен на своей площадке на подставке.
В соответствии с одним вариантом изобретения магнит и вставка выступают на 0,1-0,3 миллиметра.
В соответствии с одним вариантом изобретения площадка содержит выступающую часть, на которой расположена деформируемая зона.
В соответствии с одним вариантом изобретения дно контейнера содержит поперечный ободок, высота которого меньше высоты выступающей части подставки, на которой расположена деформируемая зона.
Настоящее изобретение также относится к способу функционирования такой, как вышеописанная системы обнаружения, включающему этапы, на которых:
- определяют базовую величину, относящуюся к позиционированию металлической пластинки, когда обнаружено, что контейнер снят со своей площадки на подставке,
- позиционируют контейнер на его площадке на подставке,
- определяют относительную величину позиционирования металлической пластинки по отношению к определенной базовой величине,
- определяют, не превышает ли указанная относительная величина определенной пороговой величины, соотносящейся с определенным порогом количества содержимого в контейнере.
В соответствии с одним вариантом изобретения способ, кроме того, включает этап, на котором генерируют предназначенный пользователю предупредительный сигнал, когда указанная относительная величина позиционирования меньше определенной пороговой величины.
В соответствии с одним вариантом способа базовую величину определяют после обнаружения снятия контейнера с его площадки на подставке.
В соответствии с одним вариантом способа снятие контейнера с его площадки на подставке обнаруживают, когда относительная величина позиционирования металлической пластинки по отношению к определенной базовой величине меньше заранее определенной минимальной величины, относящейся к силе притяжения магнита к вставке во время снятия контейнера с его площадки на подставке.
Данное решение позволяет отличать сигналы, относящиеся к снятию контейнера, от сигналов, относящихся к прямому воздействию пользователя на деформируемую зону устройства обнаружения.
Настоящее изобретение также относится к электробытовому прибору, содержащему систему обнаружения превышения определенного порога количества содержимого в таком контейнере, как описанный выше.
В соответствии с одним вариантом изобретения контейнер представляет собой стакан для молока, емкость для жмыха или резервуар для воды кофемашины для кофе «эспрессо».
Другие преимущества и характеристики изобретения будут более очевидны после прочтения подробного описания изобретения, носящего иллюстративный и не ограничительный характер, со ссылками на фигуры, иллюстрирующие всю или часть управляемой системы магнитной блокировки по изобретению.
Фиг. 1 иллюстрирует электробытовой прибор, а именно кофемашину для кофе «эспрессо», содержащую систему обнаружения по изобретению.
Фиг. 2 иллюстрирует контейнер типа стакана для молока и устройство обнаружения системы обнаружения по изобретению.
Фиг. 3 представляет собой покомпонентное изображение части элементов, образующих устройство обнаружения по изобретению.
Фиг. 4 представляет собой график, иллюстрирующий сигнал емкостного датчика после снятия контейнера с его площадки на подставке.
Фиг. 5 представляет собой график, иллюстрирующий сигнал емкостного датчика после установки и снятия пустого контейнера типа стакана для молока с его площадки на подставке.
Фиг. 6 представляет собой график, иллюстрирующий сигнал емкостного датчика после установки и снятия контейнера типа стакана для молока, содержащего 80 мл молока, с его площадки на подставке.
Фиг. 7 представляет собой график, иллюстрирующий сигнал емкостного датчика после установки и снятия полного контейнера типа стакана для молока с его площадки на подставке.
В примере, представленном на фиг. 1, система 1 обнаружения превышения определенного порога S количества содержимого в контейнере 20 по изобретению используется в электробытовом приборе 100 типа кофемашины для кофе «эспрессо».
В данной кофемашине для кофе «эспрессо» контейнер 20 может представлять собой стакан 20a для молока, емкость для жмыха 20b или резервуар 20c для воды.
Каждый из данных контейнеров 20, 20a, 20b, 20c соединен с описанным ниже устройством 10 обнаружения.
Как проиллюстрировано на фиг. 2, система 1 обнаружения превышения определенного порога S количества содержимого в контейнере 20 по изобретению содержит устройство 10 обнаружения и контейнер 20.
Далее в описании в качестве контейнера 20 будет рассматриваться стакан 20a для молока.
Устройство 10 обнаружения по изобретению содержит подставку 11 и средства обработки (не проиллюстрированы).
Как проиллюстрировано на фиг. 3, подставка 11 содержит печатную плату 12 и площадку 14, способную вместить стакан 20a для молока.
Кроме того, печатная плата 12 содержит емкостный датчик 13.
Емкостный датчик 13 представляет собой датчик типа Metal Over Cap, выпускаемый компанией Microchip Technology и описанный в заявке на патент US 2010102830, поданной от имени указанной компании.
Датчик такого типа выдает сигналы в зависимости от расстояния, отделяющего датчик от металлической пластинки, расположенной над датчиком, но на расстоянии от последнего.
Как проиллюстрировано на фиг. 2 и 3, площадка 14, способная вместить стакан 20a для молока, содержит деформируемую зону 14a, деформируемую под действием веса стакана 20a для молока.
Данная деформируемая зона 14a содержит стенку 15, имеющую первую поверхность 15a, ориентированную в направлении стакана 20a для молока, и вторую поверхность 15b, противоположную первой поверхности 15a.
Стенка 15 выполнена из пластмассы и способна выдерживать упругие деформации в несколько десятков микрометров.
Емкостный датчик 13 расположен со стороны второй поверхности 15b и ориентирован в направлении первой поверхности 15a.
В то же время подставка 11 содержит магнит 16, металлическую пластинку 17 и прокладку 18.
Магнит 16 прикреплен в деформируемой зоне 14a площадки 14 подставки 11, способной вмещать стакан 20a для молока.
Магнит 16 выступает, а именно на 0,1-0,3 миллиметра, из первой поверхности 15a стенки 15 деформируемой зоны 14a и вставлен внутрь втулки 16a, проходящей вертикально от первой поверхности 15a стенки 15 по направлению ко второй поверхности 15b стенки 15, на определенную длину.
Металлическая пластинка 17 расположена между магнитом 16 и емкостным датчиком 13.
Данная металлическая пластинка 17 имеет квадратную форму и содержит выполненные на ее четырех углах четыре отверстия, предназначенные для пропускания через них штифтов, расположенных на конце четырех профилей 16b, вытянутых в поперечном направлении из второй поверхности 15b стенки 15.
Кроме того, металлическая пластинка 17 содержит деформируемую часть 17a.
Магнит 16 действует с постоянной силой притяжения на деформируемую часть 17a металлической пластинки 17, однако деформируемая часть 17a поддерживается на по существу постоянном расстоянии от магнита 16 посредством втулки 16a.
Таким образом, втулка 16a и профили 16c позволяют поддерживать по существу постоянное расстояние и при этом обеспечивают возможность деформации деформируемой части 17a металлической пластинки 17.
Что касается прокладки 18, то она расположена между емкостным датчиком 13 и металлической пластинкой 17.
Как и металлическая пластинка 17, прокладка 18 также имеет квадратную форму и содержит выполненные на ее четырех углах четыре отверстия, предназначенные для пропускания через них штифтов, расположенных на конце четырех профилей 16b.
Кроме того, прокладка 18 содержит центральное отверстие 18a, предназначенное, с одной стороны, чтобы поместить деформируемую часть 17a металлической пластинки 17 напротив емкостного датчика 13 с тем, чтобы обеспечить поддержание металлической пластинки в рабочем режиме емкостного датчика 13, в котором емкостной датчик выдает сигналы, относящиеся к расстоянию, разделяющему металлическую пластинку и емкостный датчик 13, а с другой стороны, чтобы обеспечить возможность деформации деформируемой части металлической пластинки.
Амплитуда деформации металлической пластинки составляет не более нескольких сотых миллиметра, обычно примерно 100 мкм.
Печатная плата 12 также содержит четыре отверстия, которые должны совпадать со штифтами четырех профилей 16b.
Таким образом, металлическая пластинка 17, прокладка 18 и содержащая емкостный датчик 13 печатная плата 12 выравнены по одной оси благодаря штифтам профилей 16b и поддерживаются в виде сэндвича на профилях 16b винтами (не проиллюстрированы), фиксируемыми в полых цилиндрах 16c, вытянутых в поперечном направлении от второй поверхности 15b.
Наконец, как проиллюстрировано на фиг. 2, площадка 14 содержит выступающую часть 19, на которой расположена деформируемая зона 14a.
Что касается средств обработки, они предназначены для:
- обработки сигналов, выдаваемых емкостным датчиком 13,
баз
- определения относительной величины V позиционирования металлической пластинки 17, по отношению к определенной базовой величине V,
пор
- определения, не превышает ли данная относительная величина V позиционирования пороговой величины V, относящейся к определенному порогу S количества содержимого в стакане 20a для молока.
Данные средства обработки представляют собой, например, микроконтроллер или же любое другое электронное устройство, способное выполнять вычислительные операции.
Средства обработки могут быть расположены на печатной плате 12 или же удаленно в другой части электробытового прибора 100.
Стакан 20a для молока, в свою очередь, имеет дно 21, которое может находиться в контакте с деформируемой зоной 14a, когда стакан 20a для молока расположен на своей площадке 14 на подставке 11.
Кроме того, дно 21 содержит ферромагнитную вставку 22, предназначенную для взаимодействия с магнитом 16, когда стакан 20a для молока расположен на своей площадке 14 на подставке 11.
Вставка 22 выступает из наружной поверхности 21a дна 21 стакана 20a для молока на 0,1-0,3 миллиметра, таким образом, чтобы магнит 16 и вставка 22 оказались в контакте друг с другом, когда стакан 20a для молока расположен на своей площадке 14 на подставке 11.
Наконец, дно 21 стакана 20a для молока содержит поперечный ободок 23, высота которого меньше высоты выступающей части 19 площадки 14, на которой расположена деформируемая зона 14a.
Таким образом, весь вес стакана 20a для молока, когда последний расположен на своей площадке 14 на подставке 11, сконцентрирован на деформируемой зоне 14a площадки 14 и, в частности, на магните 16.
Притяжение магнита 16 к вставке 22 позволяет стабилизировать стакан 20a для молока на его площадке 14.
Далее со ссылками на фигуры 4-7 пояснено функционирование системы 1 обнаружения превышения определенного порога S количества Q содержимого в стакане 20a для молока по изобретению.
На данных графиках по оси ординат отложено значение длины и проиллюстрировано перемещение деформируемой части 17a металлической пластинки 17 по отношению к емкостному датчику 13, в то время как по оси абсцисс отложено значение времени.
Таким образом, точки иллюстрируют различные случаи получения сигналов емкостного датчика 13 в зависимости от времени.
Таким образом, чем больше величина на оси ординат, тем ближе металлическая пластинка 17 находится к емкостному датчику 13 по сравнению с некоторой меньшей величиной, другими словами, тем меньше промежуток между металлической пластинкой 17 и емкостным датчиком 13.
И наоборот, чем меньше величина на оси ординат, тем дальше от емкостного датчика 13 находится металлическая пластинка 17 по сравнению с некоторой большей величиной, другими словами, тем больше промежуток между металлической пластинкой 17 и емкостным датчиком 13.
График на фиг. 4 иллюстрирует сигналы, посылаемые емкостным датчиком 13 во время снятия пустого стакана 20a для молока с его площадки 14 на подставке 11.
Отметим на данном графике, что во время снятия стакана 20a для молока сигналы емкостного датчика 13 указывают на увеличение промежутка между металлической пластинкой 17 и емкостным датчиком 13 в течение первой фазы, а затем на его уменьшение в течение второй фазы.
Увеличение промежутка между металлической пластинкой 17 и емкостным датчиком 13 в течение первой фазы объясняется магнитным притяжением, которое магнит 16 оказывает на расположенную на наружной поверхности 21a дна 21 стакана 20a для молока металлическую вставку во время снятия стакана 20a для молока с его площадки 14 на подставке 11.
Уменьшение промежутка в течение второй фазы объясняется, в свою очередь, релаксацией материала, из которого состоит деформируемая зона 14a площадки 14 на подставке 11.
График на фиг. 5 иллюстрирует сигналы, посылаемые емкостным датчиком 13 во время установки, а потом снятия пустого стакана 20a для молока.
Отметим на данном графике первое изменение сигнала POS, соответствующее установке стакана 20a для молока на его площадку 14 на подставке 11, и второе изменение сигнала RET, соответствующее снятию стакана 20a для молока с его площадки 14 на подставке 11.
Отметим также, что во время установки стакана 20a для молока имеет место небольшое увеличение промежутка между металлической пластинкой 17 и емкостным датчиком 13, а затем его значительное уменьшение перед новым небольшим увеличением.
Первое небольшое увеличение промежутка обусловлено приближением вставки 22 к магниту 16, в результате чего происходит деформация деформируемой зоной 14a в направлении стакана 20a для молока, уменьшение промежутка обусловлено действием веса стакана 20a для молока на деформируемую зону 14a, а второе небольшое увеличение промежутка обусловлено релаксацией материала, образующего деформируемую зону 14a, и отпусканием стакана 20a для молока пользователем.
Точно так же отметим, что во время снятия стакана 20a для молока имеет место небольшое уменьшение промежутка между металлической пластинкой 17 и емкостным датчиком 13, а затем его значительное увеличение перед значительным уменьшением.
Первое небольшое уменьшение промежутка обусловлено воздействием пользователя на стакан 20a для молока во время взятия стакана 20a для молока, а увеличение промежутка обусловлено прекращением действия веса стакана 20a для молока на деформируемую зону 14a в сочетании с притяжением магнита 16 к вставке 22, которое деформирует деформируемую зону 14a в направлении стакана 20a для молока, а второе уменьшение промежутка обусловлено релаксацией материала, образующего деформируемую зону 14a.
Графики на фиг. 6 и 7 были получены для стаканов 20a для молока, соответственно, содержащего 80 мл молока и полного молока.
На данных графиках можно заметить появление дополнительного пика во время установки стакана 20a для молока.
Данный пик имеет тенденцию к увеличению с весом стакана 20a для молока. Наличие данного пика просто обусловлено воздействием пользователя на стакан 20a для молока во время установки стакана 20a для молока на его площадку 14.
Особо отметим на данных графиках, что относительная величина V позиционирования металлической пластинки 17 по отношению к емкостному датчику 13, когда стакан 20a для молока отсутствует, является относительно стабильной.
баз
Данное положение используется для определения базовой величины V позиционирования металлической пластинки 17 по отношению к емкостному датчику 13.
баз
В представленном примере данная базовая величина V равняется примерно 3000 единиц.
пор
После этого можно определить пороговую величину V позиционирования металлической пластинки 17 по отношению к емкостному датчику 13, соответствующую порогу S количества Q молока в стакане 20a для молока.
пор
баз
В представленном примере данная пороговая величина V равняется +1600 единицам сверх базовой величины V, то есть отсчету выше 4600 единицам на графиках, соответствующему порогу S в 80 мл молока в стакане 20a для молока.
пор
Таким образом, если относительная величина V позиционирования металлической пластинки 17 по отношению к емкостному датчику 13, выше пороговой величины V, то средства обработки поймут, что стакан для молока содержит достаточно молока, чтобы воплотить все рецепты, предлагаемые кофемашиной для кофе «эспрессо».
В противном случае средства обработки могут генерировать предупредительный сигнал, предназначенный для пользователя.
баз
Базовую величину V перекалибровывают по стабильной величине после обнаружения снятия стакана 20a для молока.
Однако сигнал, посылаемый емкостным датчиком 13, не позволяет с легкостью сделать различие между пластической деформацией при наличии или в отсутствие магнита 16.
Действительно, вполне можно представить себе ситуацию, когда пользователь нажимает на деформируемую зону 14a пальцем, потом снимает палец, но это не соответствует снятию стакана 20a для молока.
Тем не менее, при сравнении данных графиков с графиком на фиг. 4 было установлено, что снятие стакана 20a для молока приводит к относительной величине V позиционирования металлической пластинки 17 по отношению к емкостному датчику 13, которая всегда является значительно более отрицательной по амплитуде, чем та же величина сигнала, вызванная снятием пальца с деформируемой зоны 14a.
Данная разница объясняется присутствием магнита 16 на деформируемой зоне, притягиваемого вставкой 22 во время снятия стакана 20a для молока.
На фиг. 4 видно, что снятие пальца не приводит к амплитуде больше 300 единиц.
баз
мин
Таким образом, снятие стакана 20a для молока с площадки 14 на подставке 11 обнаруживается, когда относящаяся к позиционированию металлической пластинки 17 величина V по отношению к определенной базовой величине V ниже заранее определенной минимальной величины V, относящейся к силе притяжения магнита 16 к вставке 22 во время снятия стакана 20a для молока с его площадки на подставке 11.
мин
баз
В представленном примере данная минимальная величина V равняется -300 единицам ниже базовой величины V то есть отсчету 2700 единиц на графиках 5-7.
Несмотря на то, что изобретение было описано в связи с частными примерами осуществления и применения, совершенно очевидно, что оно ни в коей мере ими не ограничивается.
Остается возможным внесение изменений, а именно с точки зрения устройства и структуры различных элементов или замены эквивалентными технологиями, что, тем не менее, не выйдет за пределы объема правовой охраны.