专利名称：检测煮咖啡机的咖啡豆研磨器中没有咖啡豆的检测方法及实施该方法的煮咖啡机的制作方法
技术领域：
咖啡壶在这里是指那种完全自动地制作新鲜咖啡饮料的咖啡壶。
背景技术：
这种咖啡壶由以下部分构成接收咖啡豆的咖啡豆容器，研磨咖啡豆的研磨器和被供应研磨后的咖啡粉的饮料制作单元。在饮料制作单元中，咖啡粉被压缩，然后具有一定压力的冲咖啡水流经此咖啡粉并提取该咖啡粉。这种咖啡壶也叫做“Espresso咖啡壶”。
这种咖啡壶存在一个问题当咖啡豆研磨器中缺少咖啡豆时应该尽可能快地检测出来；否则研磨器的驱动电机在无负载下运行一定时间后就会过热。另一个问题是一旦缺少咖啡豆的情况被检测出来，需要知道这个研磨周期里已经研磨了的咖啡豆数量；以便在重新加入咖啡豆后在本研磨周期里只研磨出本周期里为制作一定数量咖啡饮料所需要的咖啡豆的剩余部分。否则，已经研磨的咖啡粉会被抛弃而代之以全部新的咖啡粉。
然而，用通常的检测装置对研磨器中缺少咖啡豆的检测是有问题的；因为这些通常的检测装置被污染，咖啡豆有油性时更是如此，因为咖啡渣在研磨期间逐渐增加，这种咖啡渣对大多数检测装置是破坏性的。
此外，通常在研磨器里有或没有咖啡豆是由驱动研磨器电机的电流消耗来判断的。然而，这种方法在实践上是不可靠的；因为大多数情况下在电机和研磨器中间有一个齿轮箱，它妨碍着对缺少咖啡豆情况的检测；理由是这个高减速比的齿轮箱使得电机的电流消耗在有负载和没有负载下工作时差别不大。下一个问题是研磨器的某些零件在经年累月的运行后会使电机的电流消耗连续地降低，这对通过检测电流来检测缺少咖啡豆是另外的障碍。最后，其他的参数，例如周围空气的温度和湿度，待被研磨的咖啡豆的种类、大小和烘烤的程度，选择的研磨程度和研磨器的磨损程度都对电流有影响，从而对测量有影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测咖啡壶的咖啡豆研磨器中缺少咖啡豆的检测方法，它本质上独立于研磨器中变化的和可调整的参数；易于实现并且能给出没有咖啡豆的可靠指示。
为此，本发明提出根据权利要求1的方法。
本发明的基本思想是测量研磨器在运行时产生振动的水平和/或频谱，并且基于此测量结果决定研磨器中是否还有咖啡豆或者确定该研磨器是否无负载运转，即不含有任何待研磨的咖啡豆。已经证明，基于振动的水平和振动的频谱，基本上能够检测出在研磨器中有或者没有咖啡豆。
本方法的优选的先进的实施例记载于从属权利要求2-7中。
在优选实施例中，振动水平被连续地记录；如果被测量水平变化大于某个预设值或者降到低于某个参考值，研磨器就停止运行。其优点是基于这样的事实振动水平在研磨时大致大于研磨器没有负载下运转时的振动水平。
更进一步，本发明提供了一个实现本方法的咖啡壶；使实现缺少咖啡豆的检测是低成本的，并且是易于使用的。
据此的咖啡壶在权利要求8提出。
此咖啡壶的优选的先进的实施例写在从属权利要求9-12中。
一个本方法的优选实施例将在下面叙述，并请参看附图，它是咖啡壶的简图。
具体实施例方式
在图中简要地示出咖啡壶1，它基本上由下列部份组成咖啡豆容器2，咖啡豆研磨器3，煮咖啡组件6，饮料出口9，传感器11，电子监测和分析单元13和电子控制单元16。咖啡豆研磨器3由电机4和两个研磨轮5a和5b中的至少一个组成，电机4通过减速齿轮驱动(未示于图中)。咖啡豆研磨器3置于咖啡豆容器2的下方，并通过通道2a与咖啡豆容器2连通。传感器11附着到咖啡豆研磨器3的外壳3a，并通过导线12与电子监测和分析单元13相连。电子监测和分析单元13本身则和电子控制单元16相连，后者通过控制导线17连到咖啡豆研磨器。
冲咖啡组件6由冲咖啡腔室7构成；此冲咖啡腔室用于提取咖啡饮料和咖啡粉8，后者是由咖啡豆研磨器研磨成的。在冲咖啡腔室7中的咖啡粉受到一个未示于图中的活塞的压缩，而后由流进冲咖啡腔室7的冲咖啡水在压力下提取。在冲咖啡组件6中准备好的咖啡饮料可以经过饮料出口9流入在其下方的咖啡杯。
两个研磨轮5a和5b，最好只是一个研磨轮5a，由电机4驱动，而另一个研磨轮是静止的，并且无旋转力矩地连接到咖啡豆研磨器3的外壳3a上。连接在咖啡豆研磨器3的外壳3a上的传感器11用来记录咖啡豆研磨器运行产生的振动水平和振动频谱。本发明利用这样的事实即咖啡豆研磨器3运行时产生的振动，其频谱特别是其水平依赖于是否有咖啡豆在其中。
为了监测振动，把传感器11连接在咖啡豆研磨器3的外壳3a或外壳部分上证明是有效的。这样连接的传感器11，易于检测出由咖啡豆研磨器3激励的外壳3a的振动；随后由电子监测和分析单元13对信号进行电子翻译。电子监测和分析单元13由带有低通滤波器的滤波与放大电路14和阀值开关电路15组成。阀值开关电路15可以用例如比较器来实现，此比较器比较被测量值与参考值，一旦测量值超过或者低于参考值时就产生输出信号给电子控制单元16。当基于测量振动水平来决定咖啡豆容器2中是否有咖啡豆时，滤波/放大电路14最好设计成不把短的峰值电平解读为没有咖啡豆。对不同的咖啡豆研磨器进行测试表明根据给出的边界条件，研磨器外壳3a的振动电平对于研磨器研磨咖啡豆或者研磨器在空载下运转通过一个在2到40之间的因数而不同。特别是，在例如研磨器3研磨咖啡豆时，振动水平高于空载运转时的二倍。通常，通过使用直接连接在研磨器外壳3a的压电传感器11，在两种运行方式下即研磨咖啡豆或无载荷运转振动水平的高达15因数的区别被测量出。更进一步，如果设置第二阀值，则研磨器的阻塞也可以检测出来。
一旦电子监测和分析单元13检测到研磨器3中没有咖啡豆，一个相应的信号就会送到控制单元16，而它停止电机4的运转。同时，在咖啡壶的显示器上(图中未示出)，出现提示咖啡豆容器2是空的，需要再加入咖啡豆。
代替对振动水平的监测和分析，研磨器3的外壳3a振动频谱可以由监测和分析单元13进行记录和处理。试验表明，研磨器3的外壳3a的振动频谱和振动频率，在研磨器3有负载和没有负载时其变化是不同，没有负载时要低50％。振动水平和振动频谱两个参数可同时用于检测运行中的研磨器没有咖啡豆的情形。
其它的传感器，例如感应式或电容式传感器可代替压电传感器。一个或更多的应变仪也可以作为传感器。另一个可选方案是用一个麦克风来记录空气中传播的声音或者振动的声音。
研磨器的外壳或者相应部件的振动只在实际研磨期间进行测量和处理。在研磨停止前，换句话说就是在研磨器起动到测出它在空载运行时之间，通过测量多少咖啡豆已被研磨，可以使这次的研磨操作在再加入咖啡豆后继续，直到总的咖啡粉达到所希望的数量为止。这个优点表明已经研磨了的咖啡豆继续可以用来制作这次的咖啡饮料。测量研磨器停止前的已研磨咖啡豆数量通过，例如，在此之前咖啡豆研磨器转了多少圈来测量。
监测和分析研磨器的外壳的振动最好与研磨操作同时开始、同时结束或者稍微提前一点结束。
根据所述，本方法及其咖啡壶有以下优点-低成本和设计简单；-迅速检测缺少咖啡豆；-研磨器不用预热；-可用于几乎所有型式的研磨器；-由于老化而更换研磨器不会对测量结果有本质的影响；-本质上其运行与温度无关；-本质上其运行与摩擦无关；-测量结果本质上与咖啡豆大小、种类和烘烤程度无关；-本质上其运行与空气的湿度无关；-传感器与研磨器是电流隔离的；-本次研磨操作可以在咖啡豆容器再加入咖啡豆后继续，直到所需要数量的咖啡为止。
权利要求
1.一种用于检测咖啡壶(1)的咖啡豆研磨器(3)中缺少咖啡豆的方法，其特征在于测量咖啡豆研磨器(3)在运行时的振动的水平和/或频谱，以决定其中是否有咖啡豆。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，如果确认没有咖啡豆则研磨操作将被中断。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，进行测量的时间是从开始研磨到测量出咖啡豆研磨器(3)中缺少咖啡豆为止，一旦咖啡豆已经加入到咖啡豆研磨单元中，则该研磨操作将继续。
4.根据上述一个权利要求的方法，其特征在于，用测量值与参考值相比较来确认缺少咖啡豆。
5.根据上述一个权利要求的方法，其特征在于，测量振动水平，如果该平幅度变化大于预设值和/或如果水平幅度降到低于参考值就认为缺少咖啡豆。
6.根据上述一个权利要求的方法，其特征在于，测量振动的频谱，如果频谱幅度变化大于预设值和/或如果频谱幅度降到低于参考值就认为缺少咖啡豆。
7.根据上述一个权利要求的方法，其特征在于，测量研磨器(3)的外壳(3a)或者连接在研磨器(3)上的一个元件的振动水平的幅度和/或研磨器(3)的外壳(3a)或者连接在研磨器(3)上的一个元件的声音频谱。
8.一种用于实施根据上述一个权利要求所述的方法的冲咖啡机，包括至少一个咖啡豆容器(2)用于接收咖啡豆；适于研磨咖啡豆的研磨器(3)；有冲咖啡腔室(7)的饮料制作单元(6)，它用加压的热的冲咖啡水来提取咖啡粉；其特征在于此咖啡壶(1)有至少一个传感器(11)，用于记录研磨器(3)在运行中产生的振动水平和/或频谱。
9.根据权利要求8的咖啡壶(1)，其特征在于，包括一电子监测和分析单元(13)，它与传感器(11)相连，用于获得和分析在研磨过程中由传感器(11)发出的信号。
10.根据权利要求9的咖啡壶，其特征在于，与电子控制单元(16)相连的电子监测和分析单元(13)根据传感器(11)发出的信号来停止研磨器(3)的运行。
11.根据权利要求8到10的咖啡壶，其特征在于，其研磨器(3)有外壳(3a)，传感器(11)连接在外壳(3a)上或者与外壳相连的一个元件上。
12.根据权利要求8到10的咖啡壶，其特征在于，传感器为压电的、电容或者电感式的，或者是振动声麦克风或者空气传播的声音麦克风，用于测量研磨器(3)运行时产生的振动水平和/或频谱。
全文摘要
为检测咖啡壶(1)的研磨器(3)缺少咖啡豆的情况，提出一种方法；它测量研磨器(3)运行时产生的振动水平和/或频谱来确定是否有咖啡豆。更可取的是，监测咖啡豆研磨器外壳(3a)的振动电平；当此电平的变化大于预设值和/或此电平降到低于参考值时就认为缺少咖啡豆。
文档编号A47J42/44GK1846585SQ200610071539
公开日2006年10月18日 申请日期2006年3月28日 优先权日2005年3月29日
发明者P·克勒 申请人:萨科Ipr有限公司