浆料型自动咖啡机及其控制系统的制作方法

本实用新型涉及浆料型自动咖啡机及其控制系统，属于自动售货机控制系统技术领域。

背景技术：

咖啡是世界三大饮品之一，普遍存在世界每个角落，为咖啡机的设计和生产创造了良好的市场环境。咖啡机的发展经历了几个阶段，从虹吸式咖啡机，到机械滴落式、电子控制式咖啡机，再到高压蒸汽式以及全自动组合式咖啡机和新型咖啡机、咖啡包机和胶囊式咖啡机。如今咖啡包机和胶囊咖啡机越来越流行，它们也可称作全自动咖啡机，“全自动”是两者共同的特点，便于操作并且功能齐全。伴随着咖啡文化在国内的盛行，全自动咖啡机掀起了一股全新的潮流。

然而国内生产的咖啡机，温度控制精度不够，且操作较为不便，需以手工辅助进行间歇式工作，清洗和泡制前的准备很费时间。

其次，现有的自动咖啡机基本都选用粉料盒作为原料，选用粉料盒是原因是，粉料管理方便，便于维护和清洗，控制也相对较方便。普通的直流电机就可以控制出料，通过控制出料的时间来完成量取。然而从消费者的角度来看，粉料有大量的添加剂，危害身体的健康。

再次，现有技术的供水系统单一，要么是自来水经过净水器供水，要么是桶装水供水。

因此，设计开发一种可用于功能齐全而价格相对较为低廉的咖啡机及其控制系统是很有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种可用于功能齐全且健康安全的浆料型自动咖啡机的浆料型自动咖啡机及其控制系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：浆料型自动咖啡机，其特征在于：其包括机架和安装在机架上的工控操作部、咖啡制作部和落杯部；所述机架包括柜体和柜门；所述工控操作部安装在柜门上，包括摄像头和显示器；所述咖啡制作部安装在柜体内，包括研磨装置、冲泡和搅拌装置、供水装置、加热装置、蠕动装置、冷藏装置；所述供水装置包括自来水供水通道和水桶供水通道，并与冲泡和搅拌装置及加热装置连接；所述加热装置与冲泡和搅拌装置连接；所述冷藏装置包括冷藏柜和制冰器，所述冷藏柜内藏有原料浆液，所述冷藏柜与冲泡和搅拌装置连接，所述蠕动装置与冷藏柜连接；所述落杯部安装在柜门上，包括杯桶、落杯器和取杯盖器。

供水装置兼容自来水供水通道和水桶供水通道，使得咖啡机的水源多样化，大大降低了咖啡机的运营成本。采用浆液型的原料，彻底解决了粉末添加剂带来的危害，且浆液的新鲜度较高，大大地提升了咖啡的口感，健康安全。将浆液等物料储存在冷藏柜中，使得物料不受高温天气的影响，大大减少了运营的工作量和运营成本的同时，保证了物料的新鲜度。在制作咖啡的过程中需要加牛奶、糖、巧克力等材料，由步进电机构成的蠕动泵可通过步进电机转动的圈数来控制这些材料的出料量。冲泡和搅拌装置则可以对加入的水和原料进行搅拌，冲泡室内还设有风扇，风扇可以将冲泡和制作饮品过程中产生的水蒸气及时排出冲泡室。制冰器中冰块则有安装在制冰器中的推杆推落到纸杯中。而制冰器使得咖啡成品的温度可调，扩大了机器能满足的客户需求范围。

进一步地，所述供水装置安装在柜体的右上方，所述制冰器位于供水装置的下方，所述冷藏柜位于供水装置的左侧；所述蠕动装置位于冷藏柜的下方；所述研磨装置安装在柜体的左侧，所述冲泡与搅拌装置正对于研磨装置和蠕动装置的下方；所述制冰器尾端设有落冰管道，所述落冰管道的尾端与冲泡和搅拌装置的出液口位置相应；所述落杯器在柜门上的位置相对位于出液口的下方，所述杯桶安装在落杯器的上方。

进一步地，所述柜体的下部设有储水柜，可用于放置水桶。

进一步地，所述研磨装置包括豆盒、研磨室和安装在研磨室的研磨电机；所述豆盒安装在研磨室的上方；所述研磨室底部还设有微动开关一和落粉电磁阀。

研磨装置主要实现的是咖啡豆的打磨和量取。研磨电机负责将咖啡豆打磨成粉末状，微动开关一检测粉末量，落粉电磁阀控制研磨室下料口的开闭。

进一步地，所述冲泡和搅拌装置包括冲泡室和安装在冲泡室内并受控于MCU的冲泡器、冲泡电机、搅拌电机、搅拌碗、微动开关二和微动开关三，所述搅拌电机包括搅拌棒，所述搅拌棒安装在搅拌碗内。

冲泡电机负责将冲泡器推到冲泡位置，冲泡器负责冲泡，搅拌电机负责对搅拌碗里的液体进行搅拌。微动开关二检测冲泡器的进粉口是否与研磨室下料口对齐，和控制冲泡电机转动出废渣。微动开关三负责开启对冲泡器的清洗工作。

进一步地，所述水桶供水通道为双水桶供水通道。

进一步地，所述供水装置还包括水箱、水位传感器、流量计和进水电磁阀，所述水箱安装在柜体的右上方，所述自来水供水通道和水桶供水通道均和水箱连接，所述水位传感器置于水箱内，所述流量计安装在所述水箱的出水口并与加热装置连接，所述进水电磁阀安装在水箱的进水口。水位传感器和进水电磁阀可以实时地反馈和控制水箱内的储水量，流量计则使得出水量能够得到控制。

进一步地，所述加热装置包括锅炉和安装在锅炉上并受MCU控制的加热器、温度传感器、出水电磁阀和电磁增压泵，所述电磁增压泵一端与流量计连接，另一端与锅炉连接。温度传感器可以实时反馈锅炉内的水温，使得机器对水温的控制更加地精准，使得后期调配出来的咖啡具有更佳的口感。出水电磁阀控制锅炉的出水，电磁增压泵则可以对水进行加压，使它具有足够的压力进行冲泡和搅拌。

进一步地，所述落杯控制系统还包括红外检测仪，以检测杯子是否落下。

一种控制上述浆料型自动咖啡机的控制系统，包括工控操作系统、机器控制系统和落杯控制系统；所述工控操作系统包括工控操作部，控制工控操作部实现人机互动并将指令传送给机器控制系统和落杯控制系统；所述机器控制系统通过MCU控制研磨装置、冲泡和搅拌装置、供水装置、加热装置、蠕动装置和冷藏装置，实现咖啡制作部的运转；所述落杯控制系统控制落杯部实现落杯。

当工控操作系统通过显示屏接收到制作咖啡的指令时，将指令传达给机器控制系统和落杯控制系统。受机器控制系统控制，咖啡制作部开始工作。首先，通过锅炉内的温度传感器检测水温是否达到设定值，完成后，由微动开关二检测到冲泡器的进粉口和研磨室的出粉盒的下料口相对准后，进行研磨，咖啡豆从豆盒中落入研磨室，研磨电机开始研磨。当粉末量增加到一定的量时，触发安装在研磨室底部出粉盒的的微动开关一，研磨电机停止工作。接着，冲泡和搅拌装置中的冲泡器受冲泡电机控制调整位置，当微动开关二检测到冲泡器的进粉口对准研磨室的下料口时，落粉电磁阀开始工作，粉料落进冲泡器内。供水装置提供一定的水量润湿粉末后，冲泡电机将冲泡器推到冲泡位置，微动开关二检测冲泡器的位置合适后，冲泡电机停止工作。随后，加热装置中热水进入到冲泡其内进行冲泡。冲泡完成后，微动开关二控制冲泡电机转动出废渣。冲泡完成后的咖啡液从出液口落入由落杯控制系统操控落杯部安放好的杯子中。接着，蠕动泵将浆料从冷藏柜中转出添加到搅拌碗里，搅拌电机控制搅拌棒进行搅拌，搅拌完成后，混合液被加入到咖啡液中，供顾客取用。当需要对冲泡器进行清洗工作时，可手动启动微动开关三。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型采用浆液型的原料，彻底解决了粉末添加剂带来的危害，且浆液的新鲜度较高，冲泡的水温同时得到了精准的控制，大大地提升了咖啡的口感，健康安全。将浆液等物料储存在冷藏柜中，使得物料不受高温天气的影响，大大减少了运营的工作量和运营成本的同时，保证了物料的新鲜度。而制冰器使得咖啡成品的温度可调，扩大了机器能满足的客户需求范围。同时，采用自来水供水通道和水桶供水通道兼容的供水装置，使得咖啡机的水源多样化，大大降低了咖啡机的运营成本。

附图说明

图1为本实用新型咖啡机内部机构示意图。

图2为本实用新型咖啡机外部结构示意图。

图3为本实用新型系统示意图。

图4为本实用新型实施例意式浓缩咖啡的制作流程示意图。

图5为本实用新型实施例冲泡流程示意图。

图6为本实用新型原料添加流程示意图。

图中，1为机架，2为柜体，3为柜门，4为摄像头，5为显示器，6为水箱，7为冷藏柜，8为制冰器，9为搅拌碗，10为落冰管道，11为出液口，12为蠕动泵，13为豆盒，14为研磨室，15为冲泡器，16为锅炉，17为电磁增压泵，18为杯桶，19为落杯器，20为取杯盖器。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

参见图1-6，本实施例包括机架1、工控操作部、咖啡制作部和落杯部，后三者分别受控于工控操作系统、机械控制系统和落杯控制系统。

机架包括柜体2和柜门3。

工控操作部安装在柜门3上，包括摄像头4和显示器5。工控操作系统实现人机互动，完成支付、数据管理、远程监控等工作，并将制作咖啡的指令传送给机器控制系统和落杯控制系统。

咖啡制作部安装在柜体2内，包括研磨装置、冲泡和搅拌装置、供水装置、加热装置、蠕动装置、冷藏装置。

供水装置安装在柜体2的右上方，包括供水通道、水箱6、水位传感器、流量计和进水电磁阀。其中，供水通道为自来水供水通道和双水桶供水通道兼容的多功能供水通道，使得咖啡机的水源多样化，大大降低了咖啡机的运营成本。水箱6与冲泡和搅拌装置和加热装置均连接在一起。水位传感器置于水箱6内，与安装在水箱6进水口的进水电磁阀配合可以实时地反馈和控制水箱6内的储水量。流量计安装水箱6的出水口，使得出水量能够得到控制。

冷藏装置包括冷藏柜7和制冰器8，制冰器8位于供水装置的下方，冷藏柜7位于供水装置的左侧。冷藏柜7内藏有原料浆液，并与搅拌碗9连接；制冰器8内的冰块则由安装在制冰器8内的推杆推落到纸杯中。制冰器8尾端设有落冰管道10，落冰管道10的尾端与冲泡和搅拌装置的出液口11位置相应。

蠕动装置位于冷藏柜的下方，包括五个蠕动泵12，并与冷藏柜7连接。在制作咖啡的过程中需要加牛奶、糖、巧克力、冰块等材料，由步进电机构成的蠕动泵12可通过步进电机转动的圈数来控制这些材料的出料量。冲泡室内的搅拌棒则可以对加入的水和原料进行搅拌。

研磨装置安装在柜体2的左侧，包括豆盒13、研磨室14和安装在研磨室的研磨电机。豆盒13安装在研磨室14的上方，研磨室14底部还设有微动开关一和落粉电磁阀。研磨装置主要实现的是咖啡豆的打磨和量取。

冲泡与搅拌装置正对于研磨装置和蠕动装置的下方，包括冲泡室和安装在冲泡室内的冲泡器15、冲泡电机、搅拌电机、搅拌碗9、微动开关二和微动开关三，搅拌电机包括安装在搅拌碗内的搅拌棒。微动开关二检测冲泡器15的进粉口对准研磨室14的下料口的位置是否对准、冲泡器15是否到达冲泡位置以及后续的废渣清理工作是否进行。微动开关三则控制冲泡器的清洗工作。

加热装置与供水装置连接，包括锅炉16和安装在锅炉上的加热器、温度传感器、出水电磁阀和电磁增压泵17，电磁增压泵17一端与流量计连接，另一端与锅炉16连接。温度传感器可以实时反馈锅炉16内的水温，使得机器对水温的控制更加地精准，使得后期调配出来的咖啡具有更佳的口感。出水电磁阀控制锅炉16的出水，电磁增压泵17则可以对水进行加压，使它具有足够的压力进行冲泡和搅拌。

落杯部安装在柜门3上，包括杯桶18、落杯器19和取杯盖器20，受控于落杯控制系统。落杯器在柜门3上的位置相对位于出液口11的下方，杯桶18安装在落杯器19的上方。当落杯控制系统接收到制作咖啡的指令后，立即控制被子落到指定位置上，同时还设有红外检测仪以确保杯子确实落下。

当客户需要制作咖啡时，先与工控操作系统互动，完成订单并支付后，工控操作系统将制作咖啡的指令下达给机械控制系统的MCU和落杯控制系统。此时咖啡开始制作，杯子落到指定位置进行等待。

首先，通过锅炉16内的温度传感器检测水温是否达到设定值，完成后，由微动开关二检测到冲泡器15的进粉口和研磨室14的出粉盒的下料口相对准后，研磨电机开始将咖啡豆打磨成粉末状，当粉末量增加到一定的量时，触发安装在研磨室底部的出粉盒内的微动开关一，研磨电机停止工作。随后，落粉电磁阀开始工作，粉料落进冲泡器15内。随后供水装置根据事先设定好的数据将40ml的水量压到冲泡器15内润湿粉末，冲泡电机开始工作，将冲泡器15推到冲泡位置，微动开关二检测冲泡器15的位置合适后，冲泡电机停止工作。接着锅炉16内的热水被压进冲泡器15内进行冲泡工作。此时，蠕动泵12受控从冷藏柜7内转出一定的原料添加到搅拌碗9内，搅拌棒则对搅拌碗9内的液体进行搅拌。冲泡完成后，微动开关二控制冲泡电机转动出废渣。随后，冲泡完成后的咖啡被推入事先放好的杯子中，同时，根据需要添加冰块。最后，如需对冲泡器进行清洗工作，可手动启动微动开关三。

虽然本实用新型已以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本实用新型的保护范围。