專利名稱：計算咖啡磨砂輪轉數的方法及包括該咖啡磨的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及泡制咖啡裝置的領域，更具體地涉及包括咖啡豆磨的意
式濃縮咖啡(espresso)型裝置領域。
本發(fā)明特別涉及一種計算由電動機驅動旋轉的咖啡磨砂輪轉數的方法。
背景技術：
在上述類型的裝置中，由砂輪分配的咖啡粉的量與該砂輪所達到的 轉數有關。因此，精確確定砂輪所達到的轉數以便在生產飲料的過程中 分配出預定劑量的研磨咖啡顯得尤為重要。
從法國專利文獻FR2648035中可了解到這樣一種裝置，其包括電動 機驅動的咖啡磨。砂輪所達到的轉數是利用傳感器確定的，并且在已經 達到預定的轉數時將控制電動機使其停轉。傳感器(例如霍爾效應傳感 器)可探測出設置在電動機與咖啡磨之間減速齒輪上的標記(例如》茲性 標記)的通過。
這種公知的轉數計算方法的缺點在于，傳感器必需配備通向測量電 路的電路接線，并且需要固定在減速齒輪上的磁性標記。這種結構使得 制造及安裝成本較高，并且可能會造成一些與磁性標記未相對于傳感器 對準有關或者與電路接線中的斷路有關的可靠性問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提出一種用于泡制咖啡的裝置，其包括一種計 算咖啡磨砂輪轉數的方法，所述方法無需使用傳感器，從而可以簡單且 非常經濟地實施。
本發(fā)明的另一個目的是提出這樣一種用于泡制咖啡的裝置，其包括 一種計算咖啡磨砂輪轉數的方法，所述方法在無需使用電路接線及活動 部件的情況下具有很高的可靠性。
為此，本發(fā)明涉及一種計算由電動機驅動旋轉的咖啡磨妙、4侖轉速的 方法。該方法的4爭4正在于
-按有規(guī)律的時間間隔^測量與所述電動機的轉速成比例變化的電 動沖幾的至少 一 個電參凄t P,;
-利用經實驗所得的關系式，通過所述參數Pi計算每個所述時間間 隔Tj上的所述電動機的轉速Vi;
-利用所確定的轉速V,計算砂輪在每個時間間隔T^上所達到的轉數N,。
這種方法允許直接利用由包含在電動機控制電路中的簡單測量電路 所進行的電動機電參數的測量來操縱咖啡磨的砂輪，而無需控制電路外 部的那些部件。
有利地，當轉數總和i;Ni達到預定的轉數閾值時，則停止電動機。 根據本發(fā)明的一個具體實施方案，所述電動機是交流供電并且由電 壓u供電的電動機，并且所述電動機的所述電參數p,是所消耗的電流強
度(intensity absorb6e )。
在該實施方案中的所消耗電流強度的測量可以簡便地通過分流電阻 和在控制電路中所必需的微控制器來實現，因而僅為該電路增加了很少 的部件。
有利地，該方法測量電動機的供電電壓U,并且利用所述電壓在轉 速的計算中進行校正。
在采用交流供電電動機的情況下，這種配置可不受電網電壓的影響 并且在轉數的計算中可達到較高的精確度。
根據本發(fā)明的另一個實施方案，所述電動機是直流供電電動機，并 且與所述電動機轉速成比例變化的該電動機的電參數是反電動勢。
有利地，所述時間間隔1\在10毫秒與十分之一秒之間，優(yōu)選為20 毫秒。
這種20毫秒的采樣較容易實現，因為其對應于50Hz電網頻率下的 供電周期。在網絡頻率為60Hz的情況下，時間間隔T^優(yōu)選為16.666毫 秒。
根據本發(fā)明的另一特征，如果在給定周期內所測電參數Pj大于預定 閾值，則停止電動機。
利用這一特征可以探測到咖啡磨已受阻，并因此可以在其未受損害 之前停止電動才幾。
根據本發(fā)明的另一特征，如果所測電參數Pi小于預定閾值，則停止 電動機。
利用這一特征可以探測到咖啡磨是空的，并且通過停止電動機來中 斷錯誤的咖啡量分配。
此外，本發(fā)明還涉及一種用于泡制咖啡的裝置，其包括帶有砂輪的 咖啡磨，所述砂輪的轉數利用本發(fā)明的上述方法進行計算。
這種用于泡制咖啡的裝置包括帶有砂輪的咖啡磨，砂輪的轉數利用 本發(fā)明方法進行計算，本發(fā)明的方法能夠筒便經濟地實施，并且具有較 高的可靠性。
有利地，該裝置包括存儲器，其中存儲有通過實驗得到的電參數Pi
與轉速Vi之間的關系式。
這種配置可以使轉速的計算方法適合于電動機的特性，以得到良好 的精確度。


本發(fā)明將可在研讀了附圖中所示的實施方案后得到更好地理解，這
些實施方案是作為非限制性示例而給出的，其中
-圖1是根據本發(fā)明一個具體實施方案的、驅動咖啡磨砂輪的交流供 電電動機的控制電路示意-圖2示出了所測電流量Ii與驅動咖啡磨砂輪的交流供電電動機粗略 轉速V》的對應關系表的示例；
-圖3示出了當咖啡磨砂i侖由交流供電電動;ba區(qū)動時，用于計算該咖
啡磨砂輪轉數的計算方法的運行算法的示例；
-圖4是根據本發(fā)明另一個具體實施方案的、驅動咖啡磨砂輪的直流 供電電動機的控制電路示意-圖5示出了所測反電動勢FCEMi與驅動咖啡磨砂輪的直流供電電動
機轉速V,之間關系的示例；
-圖6示出了當咖啡磨砂輪由直流供電電動機驅動時，用于計算該咖 啡磨砂輪轉數的計算方法的運行算法的示例。
具體實施例方式
本文中僅示出了理解本發(fā)明所必需的元件。
本發(fā)明涉及一種包含咖啡磨的咖啡制備裝置?？Х饶グń浻蓽p速 器由電動機驅動的砂輪，減速器的減速比為例如4 0 。
根據本發(fā)明的第一個具體實施方案，電動機是交流供電的。
圖1示意性地示出了驅動咖啡磨砂輪的交流供電電動機2的控制電 路1。所述控制電路1包括電動機2的控制元件4,以及元件5,所述元 件5可給出通過電動才幾2的電流的圖像(image )。有利地，電動才幾的控 制元件是三端雙向可控制硅開關元件4，而可產生電流圖像的元件是分流 器5。三端雙向可控制硅開關元件4和分流器5與電動機2串聯并且當該 裝置連接到供電電網時，通過兩個端子L及N承受交流供電電壓。
在控制電路1中接入有微控制器3,微控制器3中包含有可控制裝置 不同功能的程序。微控制器3在輸入端接收并在輸出端輸出不同的信息。 在輸入端6,微控制器3按有規(guī)律的時間間隔，經由分流器5接收通過電 動機的瞬間電流值I。在另一輸入端7，微控制器3接收供電電壓U的圖 像；這就可以使所述微控制器3測量電壓值并且確定在哪一時刻電壓等 于零，即稱為零區(qū)(z6ro secteur )的時刻。微控制器3由輸出端8控制三 端雙向可控石圭開關元件4。
圖3示出了使得咖啡磨能夠分配一定劑量的磨碎咖啡的連續(xù)步驟， 所述咖啡磨的砂、4侖由交流供電的電動才幾驅動；即，直至咖啡磨的石少4侖實 現預定的轉數。
圖3的流程圖中所示的第一個步驟100主要是啟動咖啡磨。實際上， 為了完成該步驟，使用者可操縱開關型控制機構，該控制機構能夠在確 ?？Х饶サ娜萜髦醒b有足夠的咖啡豆以后，準許向控制電路1供電。
第二個步驟101是微控制器3的程序初始化步驟。該步驟還包括孩吏 控制器3中的計時器回零。該計時器的單位時間Ti優(yōu)選為20毫秒，這對
應于50Hz電網頻率下的供電周期。該計時器借助于可接收供電電壓圖像 的輸入端7,利用微控制器3進行計時。零區(qū)是指每個新單位時間Ti開 始的時刻，而i是隨著各個新時間單位開始而增加的增量下標。在該步驟 中，微控制器3通過其輸出端8控制三端雙向可控硅開關元件4來啟動 電動才幾2。
步驟102對應于利用微控制器3通過下標i進行的計時器的遞增，這 可以實現時基的節(jié)律性并且可使咖啡磨的研磨循環(huán)按每個單位時間前 進。
步驟103是測量單位時間Ti內兩個電參數的步驟 一個是通過電動 機的電流量L另一個是供電電壓Ui。
為了測量單位時間Tj內通過電動機2的電流量L，微控制器3將該 單位時間分割成多個相當短的采樣周期，例如200微秒，以獲得更高的 測量精度。對于每個采樣周期，微控制器3均利用其輸入端6經過分流 器5采集電流強度值I，并且通過對這些I值求和就可得到單位時間T, 內通過電動才幾2的電流量I"
微控制器3利用其可接收供電電壓圖像的輸入端7測量單位時間T, 內通過電動才幾2的電壓Ui。
當時間Ti過后，微控制器3執(zhí)行步驟104，該步驟主要用于確定單 位時間T,內電動才幾2的轉速V1()
為此，微控制器3利用根據電動機2的特性經實驗所確定的對應關 系表(圖2),將所測電流Ii轉換成粗略(brute)轉速Vib;該表存儲在 微控制器3中。
最后，為了獲得作為電壓U,的測量結果的函數的轉速Vi (由每秒轉 數表示)，微控制器3將通過校正系數d來校正上述粗略轉速Vib: V產Vib x Ci。系數Ci隨電壓Ui的變化規(guī)律已通過實-險確定，并且呈以下方程式 的形式C尸0.0076U廣0.7202。該變化規(guī)律存儲在微控制器3中。
步驟105是時間Ti內電動機2所達到的轉數Ni的計算步驟，微控制 器3執(zhí)行由關系式N「V/Ti所給出的這種計算。
步驟106為檢測步驟，用于檢驗咖啡磨兩種非正常工作情況。
第 一種情況對應于例如由于砂輪中的石塊而導致的電動機2的受阻。
對于電動才幾2受阻的纟笨測可以〗呆護由電動才幾2所驅動的積4成系統(tǒng)，并且 這種探測應該是快速的，且對于一些電干擾不太敏感。
為了探測電動機2是否受阻，微控制器3將最后5個N,值與存儲值 Nmini進行比較。如果這些值的每一個均小于Nmim，則認為電動機2已經 受阻，在這種情況下微控制器3控制電動機2停止。如果這五個值中至 少有一個大于Nmmi，則微控制器3繼續(xù)循環(huán)過程并轉到步驟106中檢測 的第二部分。
周期的電干擾。
步驟106中所纟笨測的咖啡磨第二種非正常工作情況對應于咖啡磨中 缺少咖啡。
與探測電動機受阻的方式相同，微控制器3將最后五個N,值與存儲
值Nmaxi相比較。如果其中的每個值都大于Nmaxi，則認為咖啡磨是空的，
此時微控制器3將控制電動機2停止。如果這五個值中至少有一個小于 Nmaxi，則微控制器3繼續(xù)循環(huán)過程并轉到步驟107。
對于所生產的各種裝置來說，存儲值Nm^可以是同一值。有利地， 對于每個裝置，存儲值Nn^可根據在生產線上所進行的工作性能測試而 個性化，并且所述存儲值Nm^也能夠在裝置使用壽命過程中根據已進行 的研磨循環(huán)次數而有發(fā)展性的變化。
步驟107為檢測步驟，用于探測一定劑量咖啡分配循環(huán)過程的結束。 微控制器3包括可計算轉數Ni總和的計時器，以及對應于分配一定劑量 咖啡所必需的電動機轉數的存儲值N0。
微控制器將轉數Ni的總和與存儲值No進行比較如果i:Ni〈N(),則 ^L控制器重新回到步驟102。如果i:Ni〉No，則已達到分配一定劑量咖啡 所必需的電動機2的轉數，微控制器3將轉到步驟108,利用其輸出端8 控制電動機2停止。
根據本發(fā)明的第二個實施方案，電動機為直流供電。
圖4示意性地示出了直流供電電動機12的控制電路11,該電動機可 驅動包含在咖啡制備裝置中的咖啡磨的砂輪。所述控制電路ll包括二極 管電橋19和電動機12的控制元件14。當所述裝置連接到供電網時，控
制電路11通過端子L和N承受交流供電電壓。二極管電橋19將交流電 壓轉換成電動機12端子處的直流電壓。有利地，電動機的控制元件是三 端雙向可控石圭開關元件14。
在控制電路11中接入有微控制器13，微控制器13中包含有可控制 裝置不同功能的程序。微控制器13在輸入端接收并在輸出端輸出不同的 信息。在輸入端16，微控制器按有規(guī)律的時間間隔接收電動機12的瞬間 反電動勢FCEM。在另一輸入端17,微控制器接收電源電壓U的圖像； 這就可以使微控制器13測量電壓值并且確定在哪一時刻電壓等于零；即 稱為零區(qū)的時刻。微控制器由輸出端18控制三端雙向可控硅開關元件 14。
圖6示出了使得咖啡磨能夠分配一定劑量的磨碎咖啡的連續(xù)步驟， 所述咖啡磨的妙、4侖由直流供電的電動才幾驅動；即，直至咖啡磨的砂、輪實 現預定的轉數。
步驟200 (啟動裝置)、201 (初始化及啟動電動機)和202 (計時器
增量)與前述步驟100、 101、 102相同。
步驟203是測量單位時間Ti內反電動勢FCEMi的步驟。
微控制器13是在電動機12未被供電的相位內進行所述測量的，恰
好在利用其輸入端17探測的零區(qū)之后以及由輸出端18操縱的三端雙向
可控硅開關元件14的控制之前。微控制器13利用其輸入端16測量反電
動勢FCEMi。
當時間1\過后，微控制器13將執(zhí)行步驟204，步驟204用于確定單 位時間Ti內的電動才幾12的轉速V,。
為此，微控制器13利用根據電動機12的特性經實驗確定的線性關 系(圖5),將所測量的反電動勢FCEM轉換成轉速Vi;該線性關系存儲 在微控制器13中。在圖5的示例中，方程式形式的關系式為 V=103.57FCEM-113.87。
后續(xù)步驟205至208與上述步驟105至108相同。
當然，本發(fā)明不僅僅限于作為示例描述的以及示出的實施方案?？?以對本發(fā)明進行修改，尤其是從不同元件的組成方面來考慮，或進行等 同技術的置換，但它們都不超出本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1. 一種計算由電動機驅動旋轉的咖啡磨砂輪轉數的方法，其特征在于:-按有規(guī)律的時間間隔Ti測量與所述電動機的轉速成比例變化的電動機的至少一個電參數Pi；-利用經實驗所得的關系式，通過所述參數Pi計算每個所述時間間隔Ti上的所述電動機的轉速Vi；-利用所確定的轉速Vi計算砂輪在每個時間間隔Ti上所達到的轉數Ni。
2. 根據權利要求i所述的方法，其特征在于，當轉數總和i:Ni達到 預定的轉數閾值時，則停止電動機。
3. 根據權利要求l或2所述的方法，其特征在于，所述電動機是交 流供電并且由電壓U供電的電動機，并且所述電動機的所述電參數Pi是 所消耗的電流強度。
4. 根據權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，測量電動機 的供電電壓U，并且利用所述電壓在轉速的計算中進行校正。
5. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述電動機是直 流供電電動機，并且與所述電動機轉速成比例變化的該電動機的電參數 是反電動勢。
6. 根據權利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述時間間 隔T,在10毫秒與十分之一秒之間，優(yōu)選為20毫秒。
7. 根據權利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，如果在給定 周期內所測電參數Pi大于預定閾值，則停止電動機。
8. 根據權利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，如果所測電 參數Pi小于預定閾值，則停止電動機。
9. 一種用于泡制咖啡的裝置，其包括帶有砂輪的咖啡磨，所述砂輪 的轉數根據權利要求1到8之一所述的方法進行計算。
10. 根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，其包括存儲器，其中 存儲有通過實驗得到的電參數Pi與轉速Vi之間的關系式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計算咖啡磨砂輪轉數的方法及包括該咖啡磨的裝置，所述咖啡磨的砂輪由電動機驅動旋轉，該方法的特征在于-按有規(guī)律的時間間隔T_i測量與所述電動機的轉速成比例變化的電動機的至少一個電參數P_i；-利用經實驗所得的關系式，通過所述參數P_i計算每個所述時間間隔T_i上的所述電動機的轉速V_i；-利用所確定的轉速V_i計算砂輪在每個時間間隔T_i上所達到的轉數N_i。
文檔編號A47J31/42GK101377523SQ20081014727
公開日2009年3月4日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權日2007年8月29日
發(fā)明者吉勒·勒布菲, 邁克爾·伯拉 申請人:Seb公司