СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ КОЛИЧЕСТВА КОФЕ И КОФЕ-МАШИНА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF AUTOMATIC REGULATION OF AMOUNT OF COFFEE AND COFFEE MACHINE FOR ITS IMPLEMENTATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к усовершенствованию автоматических машин для приготовления кофе, такого как, в частности, но не исключительно, кофе эспрессо.
Конкретнее, настоящее изобретение относится к способу и устройству для дозирования количества кофе, выдаваемого в узел для настаивания при каждом цикле настаивания.
Уровень техники
В области автоматических машин для приготовления кофе, например, для бытового или профессионального применения, а также в области торговых автоматов необходимо точно дозировать количество кофейного порошка, выдаваемого в камеру для настаивания машины во время каждого рабочего цикла. В наиболее современных машинах кофе загружается в виде бобов, и содержащийся в машине узел помола размалывает заданное количество бобов для получения порции порошкообразного кофе, требуемой для приготовления чашки кофе. Некоторые машины также позволяют пользователю в некоторых пределах изменять количество кофе для получения более крепкого или более слабого напитка.
Патент US A-4659023 описывает способ и устройство для дозирования количества порошкообразного кофе, выдаваемого при каждом цикле настаивания узлом помола, который размалывает содержащиеся в машине кофейные зерна. Порция кофейного порошка определяется по давлению, оказываемому на датчик кофейным порошком, доставляемым из узла помола.
Патент US 5492054 описывает другую систему для дозирования кофе с устройством для регулирования количества порошка в зависимости от качества получаемого напитка.
Эти системы дозирования являются сложными, в частности, вследствие необходимости использования сложных и неточных датчиков и взаимодействующих с ними устройств, предназначенных для определения количества измельченного порошка.
В самых современных машинах количество молотого кофе для каждого цикла настаивания определяется числом оборотов размалывающего средства узла помола или аналогичным образом по числу оборотов двигателя, заставляющего вращаться указанное размалывающее средство. По существу, поскольку количество порошка молотого кофе пропорционально числу оборотов размалывающего средства, последнее используется в качестве параметра, прямо пропорционального количеству кофейного порошка, выдаваемого в камеру для настаивания. Число оборотов размалывающего средства может быть определено простым и надежным способом с большой степенью точности при помощи недорогих и надежных в эксплуатации датчиков. Например, на валу двигателя, управляющего размалывающим средством, может использоваться кодовый датчик положения, или емкостной либо магнитный датчик, или иной подобный датчик, который считает количество оборотов или долей оборота размалывающего средства, воспринимая прохождение контрольных меток, представленных на размалывающем средстве на подходящих угловых расстояниях в зависимости от разрешения, требуемого при определении количества молотого кофе.
Однако эта очень простая и надежная система имеет тот недостаток, что является несколько неточной и неустойчивой при измерении количества кофе.
Фактически эта система определения количества молотого кофе находится под влиянием следующих факторов:
- регулировка расстояния между размалывающими средствами узла помола,
- вид кофейных зерен, находящихся в загрузочном бункере машины,
- напряжение источника питания машины,
- степень износа размалывающих средств узла помола,
- количество кофе, находящегося в контейнере для бобов во время помола,
- температура окружающей среды и влажность,
- число оборотов размалывающего средства.
Из этих параметров только последний поддается точному регулированию вышеуказанным образом при помощи специального датчика. Другие факторы непредсказуемым образом изменяют взаимосвязь между числом оборотов размалывающего средства и количеством получаемого кофейного порошка. Кроме того, как упоминалось ранее, в том, что касается размалывающих средств, существуют машины с фиксированной установкой, а также с регулируемой установкой, в которых пользователь в пределах некоторых границ может предпринимать действия по изменению расстояния между размалывающими средствами для изменения степени измельчения порошка и, отсюда, органолептических качеств приготавливаемого из него напитка. Это делает измерение количества молотого кофе по числу оборотов размалывающего средства еще более чувствительным к ошибкам. Кроме того, система имеет некоторую стабильность во времени с отклонением массы помола относительно величины, заданной при заводской установке.
Если количество порошка для каждого цикла уменьшается, это приводит к высокой скорости выдачи вследствие снижения перепада давления, которому подвергается вода, выходящая из бойлера машины, при прохождении через спрессованный кофейный порошок в камере для настаивания, тем самым обуславливая низкое качество конечного продукта. И, наоборот, при наличии тенденции к увеличению с течением времени количества кофе по сравнению с установленными значениями существует риск того, что машина больше не сможет работать вследствие приведения в действие имеющегося на камере для настаивания устройства управления перегрузкой - запорного привода. Это устройство управления отрегулировано так, чтобы цикл настаивания прерывался в случаях, когда узел с двигателем, который управляет запиранием камеры для настаивания, превышает верхний предел потребления тока, указывая на проявление излишнего сопротивления во время запирания камеры для настаивания вследствие чрезмерного количества находящегося в ней кофейного порошка.
ЕР-А-245197 раскрывают устройство для приготовления кофе, в котором молотый кофе в камеру для настаивания подает измельчающее устройство. Для открывания и запирания камеры для настаивания обеспечивается электродвигатель. Также обеспечивается датчик давления, связанный с подвижным участком камеры настаивания, для определения давления, создаваемого при запирании камеры. Указанное давление определяется количеством кофейного порошка в камере, и указанное давление используется в качестве параметра управления для изменения количества кофейного порошка. Это устройство является усложненным вследствие необходимости установки дополнительного датчика давления на варочной камере или в камере для настаивания.
DE-19629239 раскрывает устройство для приготовления кофейных напитков, включающее камеру для настаивания, закупоривающую деталь для указанной камеры для настаивания, детектор обнаружения смещения указанной закупоривающей детали и датчик отслеживания интенсивности подачи кофейного напитка, выдаваемого камерой для настаивания в процессе варки. Устройство разработано таким образом, что если интенсивность подачи не соответствует заданной величине, то перемещение закупоривающей детали изменяется так, чтобы при последующем цикле варки порошок кофе прессовался бы в более низкой или более высокой степени в зависимости от интенсивности подачи, являющейся более низкой или более высокой по сравнению с желательной заданной величиной.
DE-U-9005651 раскрывает машину для получения кофейных напитков с кофейной мельницей, имеющую устройство, измеряющее обороты размалывающего средства мельницы для установления количества молотого кофе.
Цели и краткое изложение сущности изобретения
Согласно одному объекту, цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ контроля и автоматического регулирования порции или количества кофейного порошка, отмеряемого при цикле настаивания, который, по меньшей мере, частично преодолевает вышеуказанные недостатки.
Цель одного воплощения изобретения состоит в предоставлении способа управления количеством кофейного порошка, дозируемого в цикле настаивания, то есть автоматического регулирования количества кофе, что позволяет корректировать любые погрешности посредством поддержания по существу постоянной в течение времени дозировки кофе, то есть количества кофе по массе, также возможно предоставляя пользователю возможность регулировки этой дозы в границах некоторых пределов.
Согласно другому объекту, цель изобретения заключается в предоставлении автомата для приготовления кофе, который обеспечивает дозировку, являющуюся более точной и постоянной в течение времени, то есть обеспечивающего автоматическое регулирование порции или количества кофейного порошка в камере настаивания.
В рамках настоящего описания и приложенной формулы изобретения под порциями или количествами, как правило, имеются в виду количества по массе и дозировки, представляющие собой выдаваемые количества кофейного порошка в единицах массы.
В одном воплощении изобретение предусматривает способ автоматического регулирования порции, то есть количества кофейного порошка по массе, в машине для приготовления кофе, в частности кофе эспрессо, содержащий следующие этапы:
- выдача заданного количества кофейного порошка в камеру настаивания,
- запирание с помощью электрического привода камеры настаивания, спрессовывая кофейный порошок в камере настаивания,
- регистрация, по меньшей мере, одного рабочего параметра электрического привода во время, по меньшей мере, части этапа запирания камеры настаивания и спрессовывания кофейного порошка с тем, чтобы установить порцию кофейного порошка, выдаваемого в последующем цикле выдачи в зависимости от отслеживаемого рабочего параметра.
По существу способ согласно изобретению основан на идее осуществления на каждом выполняемом машиной цикле выдачи или во время по меньшей мере некоторых из циклов выдачи управления количеством кофейного порошка, эффективно дозируемого с помощью электрического параметра привода, который запирает камеру настаивания, при этом указанный параметр является, в частности, функцией количества спрессованного кофейного порошка. Вследствие этого, когда исходя из указанного параметра обнаруживается чрезмерное или недостаточное количество кофейного порошка по сравнению с заданной величиной, к узлу выдачи применяют действия по модифицированию количества кофе, выдаваемого во время последующего цикла настаивания, и достигают по существу автоматического регулирования дозы, то есть количества кофе по массе.
Например, если во время текущего цикла настаивания количество спрессованного в камере настаивания порошка является чрезмерным по отношению к заранее заданному количеству, в ходе последующего цикла с помощью надлежащей регулировки системы выдачи количество кофе уменьшается. И напротив, если во время текущего цикла количество кофейного порошка оказывается меньше заданного количества, в ходе последующего цикла будет выдано большее количество кофе.
Несложно понять, что оптимальный режим работы обеспечивается, когда управление выполняется на каждом цикле настаивания. Тем не менее, это не является жестко необходимым. Фактически, принимая, что машина выполняет циклы настаивания с относительно высокой частотой относительно скорости, с которой могут изменяться факторы, способные влиять на корреляцию между количеством кофе и числом оборотов, управление может осуществляться лишь во время некоторых циклов настаивания. Например, контроль может быть проведен во время первого цикла, следующего после выключения машины и ее повторного включения, или если с момента предыдущего цикла настаивания прошло время, превышающее минимальный временной интервал.
В целом, кофейный порошок может быть выдан в камеру для настаивания с помощью устройства любого типа. Фактически вышеизложенный способ управления может также применяться в машине, в которой кофейный порошок выдается в камеру настаивания в виде порций, получаемых из контейнера с порошком. В этом случае кофе может выдаваться, например, с помощью шнека, вращающегося питающего устройства или другого подобного. Контроль электрического параметра привода запирания камеры настаивания позволяет во время последующего цикла настаивания изменять число оборотов дозирующего устройства, чтобы регулировать количество кофейного порошка, выдаваемого в случае несоответствия между предварительно заданным количеством и фактическим количеством кофе. В этом случае обеспечиваются датчик или преобразователь для отслеживания числа оборотов шнека или другого дозирующего устройства.
Однако в одном предпочтительном воплощении изобретения выдача выполняется с помощью узла помола. Этот узел размалывает такое количество кофейных зерен, которое требуется во время каждого цикла. Затем кофе прямо или опосредованно выдается из узла помола в камеру настаивания, а управление электрическим параметром привода запирания камеры настаивания позволяет регулировать число оборотов размалывающего средства узла помола в последующем цикле настаивания в соответствии с критериями, обозначенными выше.
В практическом воплощении способ согласно изобретению предусматривает определение ограниченного максимальным значением и минимальным значением интервала, в который должна попадать величина вышеупомянутого параметра электрического привода. В этом случае выдача кофейного порошка управляется следующим образом:
- если контролируемый параметр превышает предельное значение допустимого интервала величин, порция кофейного порошка, выдаваемого в ходе последующего цикла, уменьшается по сравнению с количеством, ранее заданным для текущего цикла;
- если параметр не достигает минимальной величины, порция кофе, выдаваемого в ходе последующего цикла, по сравнению с количеством, ранее заданным для текущего цикла, увеличивается;
- если параметр попадает в интервал допустимых величин, количество кофе во время последующего цикла сохраняется неизменным.
Обычно камера для настаивания конструируется таким образом, чтобы в конце операции запирания всегда достигалось одно положение, определяемое механизмом запирания. Это означает, что при каждом цикле общий объем спрессованного в камере настаивания кофейного порошка всегда остается одним и тем же. В этом случае, если прилагаемое приводом усилие превышает пороговое значение, в предпочтительном воплощении способ предусматривает прерывание этапа запирания камеры настаивания. Это усилие может быть определено с помощью того же параметра, который применяется для управления количеством кофе и корректировки дозы кофе для последующего цикла, хотя это и не является строго необходимым. Например, параметр, используемый для управления количеством фактически подаваемого в камеру настаивания кофейного порошка, может быть усредненной величиной, вычисляемой по периоду времени, то есть изменяющимся средним значением тока потребления, в то время как величину предела прилагаемого приводом усилия получают при контроле мгновенного параметра, такого как мгновенный ток потребления электродвигателя.
При известном способе как таковом, если количество кофе в камере настаивания оказывается настолько большим, что это вызывает такое усилие на механизме запирания, которое приводит к превышению контролируемого электрического параметра сигнальной величины, цикл настаивания прерывается и камера настаивания открывается, выгружая кофейный порошок без использования и, следовательно, без приготовления кофе.
В обычных машинах эта ситуация лишает машину возможности функционирования и требует выполнения технического обслуживания для корректного приведения машины в исходное состояние, например установления величины числа оборотов размалывающего средства или числа оборотов питающего устройства, которые определяют заданное количество кофейного порошка для каждого цикла выдачи. Напротив, при применении способа согласно изобретению порция кофе, выдаваемая в ходе цикла, следующего за тем, который был прерван, будет меньше и поэтому может дать начало корректному и полному циклу настаивания.
Практически способ может быть осуществлен так, чтобы в случае, если количество кофе не соответствует заданному количеству, то есть в случае, при котором контролируемый параметр находится вне интервала допустимых величин, блок управления задает изменения (в сторону увеличения или уменьшения) согласно фиксированным величинам. Например, когда контролируемый параметр не достигает минимальной допустимой величины, в ходе последующего цикла размалывающее средство узла помола может получить команду совершить число оборотов, равное числу оборотов предварительной установки плюс N, где N - фиксированная величина. Аналогично, если контролируемый электрический параметр превышает максимальное заданное значение, во время последующего цикла число оборотов размалывающего средства может быть равным числу оборотов предварительной установки минус N.
В случае, если цикл настаивания прерывается вследствие достижения механизмом запирания камеры настаивания усилия максимальной величины, причем снижение числа оборотов на величину N оказывается недостаточным, то может оказаться необходимо предпринять действия по последующему уменьшению общего числа оборотов размалывающего средства. В этом случае машина прервет два или более последующих циклов настаивания, но, тем не менее, автоматически возвратится в рабочее состояние.
Также можно установить управляющую программу с тем, чтобы число оборотов N (может быть дробным), на которое изменяется число оборотов предварительной установки в случае превышения контролируемым параметром интервала допустимых величин, было переменным. Например, фактическая величина контролируемого параметра может сравниваться с предельными величинами допустимого интервала с тем, чтобы чем больше разница между фактической величиной контролируемого параметра и самой близкой допустимой величиной, тем более высокая величина N устанавливается. Это делает возможной более быструю корректировку режима работы машины. Поэтому, если по какой-либо причине количество кофе, фактически выдаваемого в камеру настаивания, падает по существу ниже допустимого минимума, блок управления может скорректировать предварительно установленное количество кофе посредством увеличения числа оборотов мельницы с коэффициентом N, задавая более высокую величину N по сравнению с той, которая была бы установлена в случае небольшого несоответствия между фактической величиной контролируемого электрического параметра и самой близкой допустимой величиной.
На практике параметр электрического привода, который используется для этого типа автоматического контроля и регулирования, может быть любым индикативным параметром усилия, развиваемого для достижения камерой настаивания положения запирания. В одном особенно предпочтительном воплощении используемый параметр является функцией тока, потребляемого электрическим приводом, управляющим запиранием камеры настаивания, и поскольку напряжение питания является постоянным, то этот параметр оказывается пропорциональным мощности, поглощенной электрическим приводом.
В одном особенно предпочтительном воплощении параметр представлен изменяющимся средним значением потребляемого тока, поскольку доказана высокая стабильность этой функции и, следовательно, ее пригодность для осуществления контроля такого типа. Кроме того, в качестве функции количества кофе, которое выдается и прессуется в камере настаивания, она принимает точное и хорошо воспроизводимое пиковое значение. Вследствие этого можно легко определить взаимно однозначное соответствие между количеством кофейного порошка, которое будет фактически поступать в камеру настаивания, и максимальным значением изменяющегося среднего значения потребляемого тока. Это позволяет эффективным и достоверным образом применять способ согласно изобретению также и в тех машинах, на которых пользователь может устанавливать переменные количества кофейного порошка в соответствии с качеством напитка, который должен быть получен.
Когда камера настаивания разрабатывается таким образом, чтобы быть способной допускать различные положения запирания, а не единственное положение, становится возможным препятствовать прерыванию цикла настаивания в случае чрезмерного количества кофе в камере настаивания. Фактически, если количество выданного кофе непреднамеренным образом оказывается настолько более высоким по сравнению с теоретически задаваемым значением, что вызывает перегрузку механизма запирания, в случае камеры для настаивания, достигающей конечного положения запирания, приводом можно управлять так, чтобы камера настаивания не закрывалась полностью, а достигала положения неполного запирания, которое является, тем не менее, достаточным для того, чтобы выполнить цикл настаивания, то есть между узлами камеры настаивания обеспечивается достаточная герметизация для того, чтобы сделать возможной подачу горячей воды под давлением и ее протекание через спрессованный кофейный порошок. В этом случае способ согласно изобретению делает возможной корректировку количества кофе во время последующего цикла, и поэтому машина возвращается к работе с требуемым количеством кофе за один или, в любом случае, за несколько последующих циклов выдачи, приводящих камеру для настаивания к правильному полностью закрытому положению.
Согласно другому объекту, изобретение также относится к машине для приготовления кофе с блоком управления, в которой реализуется вышеописанный способ.
Предпочтительные признаки и воплощения способа и машины согласно изобретению приводятся далее в прилагаемой формуле изобретения и более подробно описываются в отношении одного неограничивающего воплощения.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретения описание сопровождается следующими чертежами, показывающими практические неограничивающие воплощения изобретения. Конкретнее, на чертежах:
фиг.1 - автоматическая машина для приготовления кофе, в которой может быть применено настоящее изобретение;
фиг.2 - схема узла помола и узла для настаивания машины для приготовления кофе;
фиг.3 - схематичный вид узла для настаивания с закрытой камерой для настаивания;
фиг.4 и 5 - блок-схемы, относящиеся к двум воплощениям способа согласно изобретению,
фиг.6, 7 и 8 - графики потребления тока двигателем запирания камеры для настаивания при трех различных режимах работы.
Подробное описание воплощений изобретения
Фиг.1 показывает вид в перспективе машины для приготовления кофе, к которой может быть применено настоящее изобретение. В данном воплощении она является автоматической кофе-машиной для домашнего применения приготовления кофе, содержащей внутри узел 3 настаивания, который является камерой для настаивания, состоящей из двух подвижных относительно друг друга частей. Кофейный порошок, полученный при помоле кофейных зерен, содержащихся в контейнере, схематично обозначенном на фиг.2 как бункер 5, выдается в узел 3 настаивания. При этом на фиг.2 позиция 7 обозначает узел помола, в котором размалываются содержащиеся в бункере 5 кофейные зерна для получения заданного количества порошка кофе, который затем выдается в камеру для настаивания узла 3.
Подавая в камеру для настаивания узла 3 настаивания горячую воду под давлением, проходящую через спрессованный кофейный порошок, готовится кофе, который раздается через выпускные отверстия 9, размещенные над поддоном 11, на котором устанавливаются одна или несколько чашек Т или другие емкости.
В соответствии со схемой на фиг.2 узел 7 помола содержит пару размалывающих средств 15, 17. В показанном на чертеже воплощении они являются плоскими размалывающими средствами, но следует понимать, что конструкция узла помола для целей реализации настоящего изобретения не существенна, и допустимой является любая другая конструкция, пригодная для размалывания кофейных зерен, содержащихся в бункере 5. Описываемый здесь подробно способ также может быть осуществлен в машине, в которой узел 7 помола заменен на простое дозирующее устройство для кофейного порошка, поступающего из приемной емкости или контейнера для порошкообразного кофе. В обоих случаях как шнек или другой питатель, так и узел помола составляют дозирующее устройство для подачи кофейного порошка в узел 3 настаивания.
Узел 7 помола приводится в действие электродвигателем 19, например двигателем постоянного тока, работающим от стабилизированного источника напряжения 24 В. Также возможно применение приводов различного типа. Двигатель 19 связан через интерфейс с блоком 21 управления, например программируемым блоком управления с микропроцессором или подобным. Блок управления может быть связан с памятью, содержащей программу, которая реализует описанный здесь способ. В одном воплощении программа запоминается в EPROM (стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), в ROM (постоянное запоминающее устройство) или на другом подходящем носителе данных.
Двигатель 19 может быть снабжен кодовым датчиком 23 положения, с помощью которого блок 21 управления может отслеживать число оборотов двигателя 19. В качестве варианта или в виде комбинации блок 21 управления может быть связан с помощью интерфейса с одним или несколькими датчиками 25, установленными на узле помола 7 и подходящими для считывания числа оборотов или долей оборота, совершаемых вращающимся размалывающим средством 17. Какое бы решение ни было принято, блок 21 управления в состоянии включать и отключать двигатель 19 и отслеживать, прямо или косвенно, число оборотов и/или долей оборота, совершенных размалывающим средством 17 при каждом цикле настаивания, то есть при каждом рабочем цикле машины 1.
В случае замены узла 7 помола дозирующим устройством порошка, поступающего из приемной емкости, блок 21 управления может быть связан через интерфейс с управляющим двигателем питающего шнека или другого эквивалентного элемента для включения и отключения выдачи кофе и для определения числа оборотов дозирующего устройства и, следовательно, в конечном счете количества выданного кофе.
Блок 21 управления запрограммирован таким образом, чтобы при каждом цикле выдачи из узла помола 7 выдавалось заданное количество или порция кофейного порошка. Заданное количество определяется, то есть выражается в терминах числа оборотов (возможно, долей оборота) размалывающего средства 17, двигателя 19 или, в любом случае, дозирующего кофейный порошок рабочего органа.
В показанном воплощении кофейный порошок, получаемый узлом 7 помола, подается через канал 29 во впуск или бункер 31, расположенный в верхней части узла 3 настаивания, а из бункера 31 порошок Р проваливается в находящийся ниже участок камеры для настаивания узла 3 настаивания, когда та находится в открытом положении.
Узел 3 настаивания может иметь любую конструкцию. В целом, он должен иметь открываемую и запираемую камеру для настаивания. В одном воплощении камера для настаивания содержит два взаимно перемещаемых узла. Предпочтительно один узел является подвижным, а второй закреплен относительно несущей конструкции машины. Фиг.2 и 3 показывают предпочтительное воплощение узла 3 настаивания, который может использоваться в комбинации с настоящим изобретением. Следует, однако, понимать, что этот узел показан здесь в качестве примера, поскольку он может быть изменен по форме, компоновке и рабочим параметрам до той степени, при которой остается совместимым с функциональной логикой способа автоматического управления и регулировки доз кофе, составляющего предмет настоящего изобретения.
В одном воплощении узел 3 настаивания содержит камеру настаивания с двумя узлами 33 и 35. Узел 35 является неподвижным, а узел 33 подвижным и ограничивает место 36, в которое дозируется кофейный порошок Р из узла 7 помола, когда указанный узел 33 камеры для настаивания находится в представленном на фиг.2 положении, то есть под бункером 31.
Узел 33 камеры настаивания может быть перемещен из положения, показанного на фиг.2, в положение, показанное на фиг.3, где он взаимодействует с узлом 35 для запирания камеры настаивания и сжатия содержащегося там кофейного порошка Р. В одном воплощении узел 33 камеры настаивания имеет подвижное дно 37, через которое может протекать поступающая по каналу 39 горячая вода под давлением. В этом воплощении неподвижный узел 35 камеры для настаивания соединен по текучей среде через канал 41 с выпускными отверстиями 9 дозирующего устройства, одно из которых схематично показано на фиг.2 и 3.
Позиция 45 в общем обозначает механизм для передачи движения, на открытие и запирание камеры для настаивания 33, 35, и для сжатия порошка кофе при перемещении камеры 33, 35 и ее дна 37. Механизм 45 приводится в действие электродвигателем, схематично обозначенным позицией 47 при виде сбоку, но который фактически центрирован вдоль оси качания механизма 45, все они известны как таковые.
Двигатель 47 может быть низковольтным электродвигателем постоянного тока, питаемым, например, от стабилизированного источника 24 В. Двигатель 47 связан через интерфейс с блоком 21 управления так, чтобы последний мог запускать и отключать двигатель 47. Также обеспечивается датчик тока, схематично обозначенный позицией 49 и подключенный к центральному устройству 21 управления, с помощью которого последний может определять потребляемый двигателем 47 ток на различных этапах запирания и открывания камеры настаивания.
Фиг.6, 7 и 8 показывают графики потребления тока двигателем 47 во время перемещения для запирания камеры настаивания и сжатия кофейного порошка Р в указанной камере, то есть при перемещении из положения, представленного на фиг.2, в положение на фиг.3. Конкретнее, три фиг.6, 7 и 8 показывают графики потребления тока I двигателем 47 при трех различных условиях, которые изменяются в соответствии с массой кофейного порошка Р, выдаваемого в камеру настаивания. Конкретнее, фиг.6 показывает график тока I, когда в узел 3 настаивания загружена порция кофе в 8 г. Фиг.7 показывает график тока I, когда в узел 3 настаивания загружена порция кофе в 9 г, а фиг.8 показывает график тока I, когда в камеру настаивания насыпано количество молотого кофе, равное 10 г.Эти количества по существу являются такими, которые пользователь может задавать на автоматах, позволяющих регулировать количество кофе для изменения органолептических свойств приготавливаемого напитка.
0
1
M
M
В диаграммах на фиг.6, 7 и 8 параметр t обозначает время запуска цикла запирания камеры настаивания, t - время завершения цикла запирания и остановки двигателя 47. График, представляющий потребляемый ток I, дополнен наложенной кривой, обозначенной I, которая представляет ход изменения величины подвижного среднего тока, потребляемого в последнюю секунду работы двигателя. Другими словами, в общей точке t кривая I дает по абсциссе среднее значение потребляемого тока во временном интервале [t; t-Δ], где Δ=1 секунда.
M
MAX
MAX
M
Из трех графиков на фиг.6, 7 и 8 видно, что кривая I имеет хорошо выраженный максимум (I), величина которого находится в строгой зависимости от количества выданного в камеру для настаивания кофе. Было экспериментально определено, что для каждого количества кофе может быть ограничен относительно узкий четко выраженный интервал, в который попадает величина I на кривой I. Таким образом, могут быть ограничены точно определенные области величин, каждая из которых соответствует количеству порошкообразного кофе, которое пользователь может выбрать из относительно узкого интервала (например, 8-10 граммов), в пределах которого количество кофейного порошка может изменяться, сохраняя при этом значения, совместимые с корректным функционированием машины.
M
Это позволяет использовать рабочий параметр электрического привода 47, представленный в этом воплощении подвижным средним I, для проверки того, соответствует ли количество порошкообразного кофе, выдаваемого в камеру настаивания при каждом цикле, заданному пользователем количеству (или заранее установленному на заводе, если машина не допускает изменений указанного количества пользователем).
Это соответствие между параметром электрического привода 47 и количеством кофейного порошка, фактически находящегося в камере настаивания, позволяет управлять вышеописанной машиной 1 согласно схематически представленному на фиг.4 в виде итоговой блок-схемы и описанному здесь способу.
Когда пользователь желает приготовить чашку кофе, он запускает цикл настаивания. Так как в этом воплощении машина оснащена узлом помола, запуск цикла настаивания приводит в действие узел 7 помола, который намалывает заданное количество кофейного порошка. Как указывалось выше, оно определяется в терминах числа оборотов или долей оборота размалывающего средства 17 и/или двигателя 19, количество которых обозначено на блок-схеме технологического процесса символом K.
M
После выдачи определенного количества молотого кофе в полость 37 части 33 камеры настаивания, которая находится в представленном на фиг.2 положении, блок 21 управления запускает этап запирания камеры настаивания для перехода из положения, показанного на фиг.2, к положению, показанному на фиг.3. Во время этого перемещения блок 21 управления получает от датчика 49 данные по мгновенному потребляемому двигателем 47 току и вычисляет подвижное среднее I. Если этот параметр превышает максимальную безопасную величину до того, как камера для настаивания достигает закрытого положения, показанного на фиг.3, это означает, что цикл настаивания не может быть завершен, поскольку в противном случае к механизму 45 было бы приложено чрезмерное усилие, способное привести к повреждению машины. В этом случае цикл настаивания останавливается и кофе выгружается из камеры для настаивания без завершения запирания камеры и, следовательно, без выдачи напитка.
M
M
1
2
Наоборот, если управляющий параметр (I) не достигает максимальной сигнальной величины и камера настаивания достигает правильного положения, представленного на фиг.3, блок управления запускает процесс настаивания, приводя в действие насос (не показан), который подает горячую воду под давлением (также не показана) в камеру для настаивания 33, 35. Помимо этого (одновременно с настаиванием, перед настаиванием или после настаивания) блок 21 управления проверяет, попадает ли управляющий параметр (I) в интервал допустимых величин, ограниченный максимальной допустимой величиной (I) и минимальной допустимой величиной (I). Эти две допустимые величины являются в действительности зависящими от количества кофе, задаваемого пользователем, если машина имеет эту функцию. Поэтому интервал допустимых величин, определенный в блок-схеме на фиг.4, является интервалом, который может быть не единственным, а зависящим от количества кофе, которое задается пользователем через подходящий интерфейс 50 с блоком 21 управления.
2
1
Блок 21 управления программируется таким образом, чтобы при попадании управляющего параметра в интервал [I; I] допустимых величин никаких регулировок в отношении количества молотого кофе во время последующего цикла настаивания не производилось.
2
Если параметр оказывается ниже минимального предела (I) интервала допустимых значений, то центральный блок 21 управления обеспечивает, чтобы во время последующего цикла настаивания количество кофе, размолотого узлом 7 помола и затем выданного в камеру для настаивания, было больше количества, выданного в ходе текущего цикла. Это достигается тем, что во время последующего цикла число оборотов и/или доли оборота K размалывающего средства 17 больше, чем число оборотов или доли оборота текущего цикла. Как упоминалось выше, изменение числа оборотов может быть фиксированным изменением или изменением, которое является переменным, зависящим от разности между фактическим значением определяемого параметра и минимально допустимым значением. В технологической блок-схеме процесса символ N обозначает изменение, накладываемое на число оборотов K, так что если это изменение необходимо во время последующего цикла, то будем иметь K=K+N.
м
Наоборот, когда управляющий параметр I превышает предельное значение интервала допустимых значений, блок 21 управления зеркальным образом по отношению к описанному выше обеспечивает, чтобы во время последующего цикла настаивания количество молотого кофе, выданного в камеру настаивания, стало меньше путем снижения числа оборотов или долей оборота размалывающего средства 17 на фиксированную или переменную величину, задавая K=K-N.
После настаивания камера для настаивания открывается и использованный порошок кофе выгружается из указанной камеры, при этом узел 33 камеры настаивания возвращается в положение, представленное на фиг.2, для принятия следующей загрузки молотого кофе.
Из вышеприведенного описания можно понять, как способ автоматического регулирования количества кофе, выдаваемого на каждом цикле настаивания, согласно изобретению делает возможной быструю и выполняемую в автоматическом режиме адаптацию с функцией самообучения поведения машины, когда изменение параметров вызывает изменение количества молотого кофе по отношению к теоретической величине, соответствующей определенному числу оборотов и/или долей оборота (К) размалывающего средства 17. Таким образом, отклонения вследствие, например, изменений условий окружающей среды, свойств кофейных зерен, из-за износа размалывающих средств или др. корректируются в пределах одного или, в любом случае, нескольких циклов настаивания.
Даже когда кофе не подвергается помолу в узле 7 помола, а выдается шнековым питателем или подобным устройством, условия загрузки камеры 33 для настаивания могут измениться в результате, например, большего или меньшего сжатия кофейного порошка в приемной емкости над питающим шнеком. Также и в этом случае способ согласно изобретению позволяет учитывать эти непредвиденные изменения и исправлять погрешности в ходе последующих циклов настаивания.
Приведенное выше описание относится к типичному случаю камеры для настаивания, которая разработана таким образом, чтобы всегда закрываться в единственном рабочем положении, а именно положении настаивания. Это положение обычно определяется кинематической схемой механизма 45. Схема на фиг.4 также представляет контроль усилия, которое вызывает принудительное прерывание цикла настаивания в случае перегрузки. В случае перегрузки во время последующего цикла величина К уменьшается. Это уменьшение может равняться N, как указано на схеме, или же составлять более значительную величину, такую как 2N или 1,5N.
Тем не менее можно также выполнить камеру настаивания, способную действовать даже без обязательного достижения однозначно определяемого положения запирания, представляемого конечным положением при запирающем перемещении. В этом случае способ согласно изобретению может быть улучшен по существу для предотвращения прохождения прерываемых циклов настаивания, то есть таких, которые не могут быть завершены вследствие нахождения в камере настаивания чрезмерного количества кофе. В этом случае способ согласно изобретению может быть разработан согласно описанным здесь этапам, схематично сведенным в технологическую блок-схему на фиг.5.
Как видно из сравнения технологических блок-схем на фиг.4 и 5, в этом воплощении, если управляющий параметр перед запиранием превышает максимальную допустимую величину, цикл не прерывается и кофе не выгружается, а вместо этого останавливается перемещение, запирающее камеру для настаивания. Предполагается, что в достигнутом положении камера оказывается достаточно хорошо закрытой, чтобы быть в состоянии выполнить цикл настаивания.
M
Последующее действие по существу эквивалентно представляемому на фиг.4 с тем отличием, что в этом случае контролируемых факторов, которые используются для осуществления корректировки выдачи кофе во время последующего цикла в одном или другом направлении, становится два: значение управляющего параметра (I) и условие, было ли достигнуто положение полного запирания камеры для настаивания. Логика управления ясно подытожена в схеме на фиг.5. Если камера для настаивания достигает максимального положения запирания, то есть предельного при перемещении положения, система действует так, как описано со ссылкой на фиг.4. Напротив, неполное запирание камеры настаивания в любом случае указывает на чрезмерное количество находящегося в камере кофе, и это в результате вызывает уменьшение количества кофе, выдаваемого в ходе последующего цикла (при последующем цикле задается K=K-N).
Само собой разумеется, что чертеж отображает лишь пример, представленный посредством практической демонстрации изобретения, поскольку указанное изобретение может изменяться по форме и конструкции, не отступая, однако, от принципа, лежащего в основе изобретения. В прилагаемой формуле изобретения все позиции представляются для облегчения понимания формулы изобретения по отношению к описанию и чертежам и не ограничивают представленного формулой изобретения объема притязаний.