CN101478903B - 在磨碎装置中探测粒料的量的方法 - Google Patents

Abstract

本文描述一种在转动磨碎部件的容器中探测粒料的量的方法，所述方法包括步骤：在磨碎循环(CM)的第一间隔(T1)期间，将第一驱动转矩供应(FORP1)给转动磨碎部件；具有(CTM100)指示在第一驱动转矩的所述部件的转动时段的第一值；在所述循环的第二间隔(T2)期间，将比第一驱动转矩小的第二驱动转矩供应给转动磨碎部件(RP2)；测量(CTM50)指示在第二驱动转矩的所述部件的相对转动时段的第二值；处理(CDTR、CNFR)第一值和第二值，以便产生指示在容器内粒料的量的信息(ALR)。

Description

在磨碎装置中探测粒料的量的方法

技术领域

本发明涉及一些用于磨碎食物粒料等的装置，并且特别但不限于用于磨碎咖啡豆的装置。

背景技术

对本发明来说，所谓“粒料”或“豆”指的是可供磨碎以便成粉末的任何基本为圆形的物体或颗粒。粒料的示例是种子、豆荚、麦粒或咖啡豆及其它颗粒，不一定是食物。

特别在咖啡的磨碎方面，传统的咖啡磨碎装置，通常称作咖啡磨碎机，一般设有适于能装待磨碎的咖啡豆的容器或漏斗、和提供磨碎豆的转动磨碎机。

在磨碎期间，随着咖啡豆在漏斗内减少，所述漏斗需要立即填充，以便保证咖啡磨碎机在额定功率下操作并将产生良好的咖啡饮料。为了便于这种漏斗填充操作，具有咖啡豆正在流出的指示显示是十分有用的。

已知的咖啡机提供使用设置在传统咖啡磨碎机下游的定量加料器，该定量加料器适于在磨碎的咖啡粉末用来产生咖啡饮料之前接收它。这种定量加料器通常设有机械弹簧，该机械弹簧当定量加料器达到用咖啡粉末填满时被脱开，因此将指令信号发送到咖啡磨碎机，以停止磨碎。此外，这种咖啡机设有的控制系统适于估计何时在预置时期内还未检测到这种脱开，并将这种情况转换成表示咖啡粉末不能再到达定量加料器顶部的信息，并这样使能得出咖啡豆在漏斗内用完的结论。在这种情况下，通过检查定量加料器磨碎咖啡粉末的存在，以间接方式进行咖啡豆缺少/存在的探测。这种类型的咖啡机在定量加料器外形尺寸和定量加料器及探测与控制电子系统的额外成本方面均具有缺陷。

为了克服上述缺陷，在所谓的半自动咖啡机中，咖啡磨碎机设有用来探测咖啡磨碎机在操作时电流引出的传感器。而且在这种情况下，与咖啡磨碎机相关联的控制系统将所述电功率的值与阈值或基准值相比较。通常，咖啡磨碎机引出的电量与其为磨碎咖啡所施加的力成比例，并且这种力往往随着待磨碎的咖啡豆的减少而减小。特别是，当咖啡磨碎机的力最小时(即当咖啡豆已经用完时)，引出电流具有比阈值更低的值。相反，当因为漏斗仍然装有可接受量的咖啡豆而咖啡磨碎机的力依然很高时，引出电流则具有比阈值高的值。

这第二个咖啡磨碎机不是非常可靠，因为引出电流的变化不能被良好地区分，以便能够准确地分辨咖啡豆的两种状态(缺少和存在)。此外，引出电流的阈值选择导致特别成问题和不精确，因为这种电流取决于例如咖啡机可能连接到其上的电网的电压。另外，应当看到，几个设计参数，尤其是在制造时可能设定的引出电流的阈值，在某些情况下，经受不能预计而仅在咖啡磨碎机的使用寿命期间被发现的偏差和变化。另外，应当看到，这些参数还可受主要由磨损和使用状态造成的老化的影响，咖啡磨碎机经受这些状态，并且这些状态通常随每个磨碎装置而变化。

另外不利的方面是，在瞬时情况下探测引出电流的、实际上也是额外硬件的传感器的外形尺寸，尽管其尺寸小，但要求适当的容纳空间，因而也带来另外的制造和安装成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种在磨碎装置的容器内探测粒料的量的方法，该方法比上述现有技术的探测方法更加可靠且更为简单。

本发明的目的通过如在权利要求1中限定和为特征的探测方法达到。

所述探测方法的优选实施例在所附从属权利要求2至28中限定。

本发明的目的也是一种如在权利要求29中限定和为特征的磨碎装置。本发明的目的还是一种如在权利要求30中限定和为特征的计算机程序。

附图说明

通过下面对本发明实施例的详细描述将更好地理解本发明，该实施例参照附图作为非限制性示例给出，在附图中：

图1示意地表示磨碎装置；

图2和3b表示通过本发明示例的探测方法能处理的磨碎部件的转动速度的典型波形示例；

图3a表示利用本发明示例的探测方法能提供给磨碎装置的运行功率的曲线图；

图4表示本发明示例的探测方法的几个步骤的流程图；

图5a和5b表示本发明的方法的可替换实施例能提供给磨碎装置的相应功率曲线图，及

图6表示在本发明的方法的另外示例中能使用的数值表。

具体实施方式

现在将描述用于咖啡豆的磨碎装置1，或更简单地说，咖啡磨碎机的示例。

参照图1中的示意图，咖啡磨碎机1包括设有用于磨碎咖啡豆的转动磨碎部件，例如一套磨碎机MC的电动机M。自身已知的磨碎机MC可以是锥形的或圆形的，并且适于接受来自漏斗(图中未示出)的待磨碎的咖啡豆，该漏斗装有待磨碎的咖啡豆，并且通常设置在两个磨碎机的上游。通常，电动机M优选为230V电力驱动的直流电动机。

应当注意，减速齿轮MR能有利地插入在电动机M与磨碎机MC之间。自身已知的减速齿轮MR具有在向电动机M供给的功率变化时相对于电动机的转数调整磨碎机MC的转数N的变化的功能。事实上：

K是减速齿轮MR的传动比；ΔP是能被供给到电动机的功率的变化量；ΔN是电动机的转数N的数量的变化量，采用如下关系式：

$\frac{\mathrm{\ΔP}}{K}\mathrm{\ΔN}---\left(1\right)$

传动比K是大于1的恒定值，这样使对应于向电动机供给的功率的大变量(ΔP)无论如何都有电动机转数的较小变量(ΔN)。

咖啡磨碎机1还包括例如已知霍尔效应传感器的一对传感器SN，每个传感器都与磨碎机MC中的一个相关联，用于每当磨碎机已经围绕基准转动轴完成转动时段TR时产生信号，例如电脉冲。对于传感器对SN可替换地，采用与磨碎机中的一个相关联的单个传感器，或适于产生指示转动磨碎元件(磨碎机)的转动时段TR已经完成的脉冲的任何其它已知探测装置(比如机械的、光学的、电子的传感器、编码器)也可能足以满足。

咖啡磨碎机1还设有自身传统的电路板，该电路板包括处理单元UE或可编程微控制器，该处理单元UE或可编程微控制器又包括微处理器MIC和数据存储存储器MM，并且在该处理单元UE或可编程微控制器上能安装用于咖啡磨碎机的管理和控制程序。用户接口还被安装到可由处理单元UE控制的电路板上。用户接口的功能性和使用模式将在下面描述。

处理单元可操作地与传感器对SN相关联，为的是分别接受和处理从那里获得的和到电动机的电脉冲，以便命令和控制磨碎机的转动。

对本发明来说，本文所述的示例中咖啡豆的所谓“粒料缺少状态”指的是当使磨碎机MC转动以达到满意磨碎时粒料不足或没有粒料提供给磨碎机MC的状态。

另一方面，所谓“粒料存在状态”指的是有足够量的咖啡豆提供给运动的磨碎机MC，以便达到充分磨碎的状态。非常可能的是，粒料缺少状态可能起因于漏斗基本上是空的，而粒料存在状态则源于漏斗仍然装有足够量的粒料以达到保证咖啡磨碎机的额定功率操作的程度。

本申请人已经注意到，当电动机M使磨碎机转动进行磨碎时，它们采用基本上与向磨碎机逐渐提供的咖啡豆的量成反比的角转动速度

(

径向角)。具体地说，可定义基本上与咖啡豆存在状态相对应的磨碎角速度ω的第一值ωpg和与咖啡豆缺少状态相对应的磨碎角速度ω的第二值ωag。在磨碎期间，对于在咖啡磨碎机中提供的咖啡豆的量的指示，例如从粒料存在状态转到粒料缺少状态可由磨碎角速度ω的变量Δω表示，该变量Δω可由上述第二值ωag与第一值ωpg之差得到(Δω＝ωag-ωpg)。似乎合理的是，第一值ωpg结果比第二值ωag小，并因此，变量Δω推测起来将大于零。

为了操作磨碎机MC，要求向电动机M供给与运行功率PF相对应的驱动转矩，如已知的那样，该运行功率PF与能输送到咖啡磨碎机的额定功率PN的百分比相等。本申请人指出，在相同量的咖啡豆的状态下，与例如用100％额定功率的第一运行功率P1向电动机供给的情况相比，当用比P1低的第二运行功率P2，比如50％的额定功率向电动机供给时，转动角速度ω则降低，并因此，个别磨碎机的转动时段TR将增大。

此外，本申请人观察到，当磨碎机MC在第一功率P1运行时，它们在粒料的量变化时以几乎恒定的转动速度转动。换句话说，当磨碎机MC以较大功率运行时，它们对其操作的粒料的量几乎不敏感。另一方面，当磨碎机MC在第二功率P2运行时，它们在磨碎机对其操作的实际粒料的量有较大影响的转动速度下转动。

磨碎机MC对于咖啡豆的存在或缺少的这种不同敏感性是由于“抗转矩”(即咖啡豆对磨碎机施加的转矩)与“驱动转矩或可用转矩”(即电动机M向磨碎机MC供给的转矩)之间的不同平衡所致，这在第一功率P1或第二功率P2运行时发生。

事实上，当在第一功率P1进行磨碎操作咖啡磨碎机1时，得到可用转矩，该可用转矩比抗转矩高，使得磨碎机MC具有在咖啡豆存在和缺少的情况下几乎都相同的转动角速度。

当在第二功率P2运行时，抗转矩变得基本上与可用转矩相当，并因此咖啡豆缺少使磨碎机产生的转动速度显著高于在存在咖啡的情况下出现的转动速度。

事实上，本申请人已经观察到，当在第二功率P2运行时，出现平衡不稳定并且极大地取决于磨碎机上咖啡豆的存在或缺少的状态。

当在第二功率P2运行时角速度主要取决于咖啡的存在或缺少的这种情况也有利地使减速齿轮MR的作用得到促进。事实上，磨碎机转数的变量ΔN根据传动比K要比对应的功率变量ΔP＝P1-P2低。

这使本申请人能得出如下结论：根据两种运行状态，即第一功率P1和第二功率P2，磨碎机MC的磨碎角速度ω能区分咖啡的存在或缺少。

磨碎角速度ω的探测可通过传感器对SN以间接方式进行，该传感器对SN能够产生指示相应转动时段TR已经由磨碎机MC完成的电脉冲。由此，在磨碎时能产生一系列的电脉冲，比如方波，其中，上升边和下降边由传感器对SN产生。

参照图2、特别是用a)所示的波形，这里表示的脉冲序列具有与电压V相等的振幅和由波形a)的第一fd1下降边与第二fd2下降边之间的距离或由相同波形的第一fs1上升边与第二fs2上升边之间的距离限定的转动时段TRa。转动时段TRa的探测允许具有表示磨碎角速度ω的指示。

在图2中，示出在磨碎时由传感器对SN产生的波形的四个试验示例(a-d)。

具体地说，具有时段TRa的波形a)涉及在第一功率P1向电动机M供给驱动转矩的情况(该功率适于进行满意的磨碎)，并且在咖啡豆缺少状态下。

具有时段TRb的波形b)涉及在第一功率P1向电动机M供给驱动转矩的情况，并且在咖啡豆存在状态下。

具有时段TRc的波形c)涉及在第二功率P2向电动机M供给驱动转矩的情况(该功率等于适于区别粒料的存在/缺少的值)，并且在咖啡豆缺少状态下。

具有时段TRd的波形d)涉及在第二功率P2向电动机M供给驱动转矩的情况，并且在咖啡豆存在状态下。

分别比较波形a)与波形b)、和波形c)与波形d)，可以看出，在时段TRa与时段TRb之间的差比在时段TRc与第一时段TRd之间的差低得多。已经指出的事实确认，当用等于100％额定功率的运行功率向电动机M供给驱动转矩时，在粒料的量变化时转动角速度的变量Δω几乎可忽略不计，即它不允许以容易的方式区别咖啡缺少状态和咖啡存在状态。相反，当与显著减少的功率，比如等于50％的额定功率相对应的驱动转矩被供给到电动机M时，磨碎机的角速度的变量Δω结果高到使能区别咖啡存在状态和咖啡缺少状态的程度。

现在参照图3a、3b及4将描述供咖啡磨碎机1使用探测粒料的量的方法的示例。

在图3a中示出曲线图，该图表示在磨碎循环期间作为时间函数并且精确地可向电动机提供的运行功率PF的典型过程。具体地说，运行功率PF以可输送到电动机M的额定功率PN的百分比表示。

所谓“磨碎循环”指的是为磨碎足以得到制作咖啡所需配料的咖啡豆量而操作咖啡磨碎机的时间间隔。

参照图4，这里所述本发明的方法的示例从象征性的开始步骤STCM开始。

其后，在磨碎循环CM的第一间隔T1期间，处理单元UE向磨碎部件提供第一驱动转矩CM1(步骤FORP1)。具体地说，处理单元将适当指令发送到电动机M，以便向电动机供给与例如100％可输送额定功率PN相等的第一运行功率值P1。

在其它情况下，例如根据咖啡磨碎机的类型，就能足以将电动机引到与例如90％、乃至80％额定功率相等的运行功率。

参照图3a，从运行功率PF零值转到第一值P1在过渡时段TT1发生，在该过渡时段TT1，出现上升斜坡，以便使运行功率PF能以基本上渐进的方式增加，直至到达第一值P1时，在示例中等于可输送到电动机的100％额定功率PN为止。处理单元UE控制电动机M，达到优选地在整个磨碎循环第一间隔T1期间使运行功率PF等于第一值P1的程度。本申请人观察到，在过渡时段TT1结束和在整个第一间隔T1期间，磨碎机的角速度ω稳定在几乎恒定值下，并因此其转动时段TR(从传感器对SN能产生的两个电脉冲之间的时间经过)也基本上保持不变。

参照这里所述的示例，在第一间隔T1的第一部分ΔT1，例如在其结束部分，处理单元UE有利地获得在第一间隔ΔT1内由传感器对SN产生的第一波形e)(在图3b中示出)。具体地说，波形e)具有：第一对脉冲，该脉冲具有彼此之间延迟第一时段T100′的下降边；第二对连续脉冲，该脉冲具有彼此之间延迟第二时段T100″的上升边等。处理单元UE获得在第一间隔T1的第一部分ΔT1内能探测的所述时段(T100′、T100″、...)，并开始按照两个或多个测量时段计算其第一平均值TM100(步骤CTM100，例如通过算术平均)。第一平均值TM100结果指示当向咖啡磨碎机供给第一驱动转矩CM1时磨碎机的相应第一转动时段。

其后，在磨碎循环CM的第二间隔T2期间，处理单元UE向磨碎机供给比第一驱动转矩CM1低的第二驱动转矩CM2(步骤RP2)。为了得到驱动转矩的变化，处理单元UE命令将供给到电动机M的运行功率PF从第一运行功率值P1降低到基本上优选地等于50％额定功率的第二运行功率值P2。应当注意，所述第二运行功率值P2也能例如等于适于该用途的60％或70％的额定功率或其它值。

如在图3a的曲线图中所示的那样，运行功率PF的降低引起第二过渡时段TT2，该第二过渡时段TT2在这种情况下也是由于从第一P1运行功率值转到第二P2运行功率值所需下降斜坡的结果。因此，处理单元UE在整个第二间隔T2期间保持运行功率PF等于第二值P2，并且优选地直到磨碎循环CM结束。第二间隔T2结果比第一间隔T1小得多。本申请人指出，这有利地使咖啡磨碎机能在几乎整个(第一间隔T1)磨碎循环CM内在额定功率(第一功率值P1-第一驱动转矩CM1)下操作和在相对于磨碎循环短得多的间隔(第二间隔T2)内在降低功率(第二值P2-第二驱动转矩CM2)下操作。间隔T1和T2及磨碎循环CM的可能持续时间的数字示例将在下面叙述。

在第二间隔T2的第二部分ΔT2期间，处理单元UE获得由传感器对SN产生的第二波形f)(在图3b中示出)。应当注意，在上述的示例中，第二部分ΔT2基本上与第二时段T2相对应。更详细地，波形f)具有：例如相应第一对连续脉冲，该脉冲具有彼此之间延迟相应第一时段T50′的下降边；相应第二对连续脉冲，该脉冲具有彼此之间延迟相应第二时段T50″的上升边等。对于最初两对连续脉冲已经描述的那些均可对形成波形f)的所有其它脉冲对表示。即使在这种情况下，处理单元UE也开始计算例如通过在第二间隔T2的第二部分ΔT2内可探测到的两个或多个时段的算术平均所得到的第二平均值TM50(步骤CTM50)。处理单元这样测量当第二驱动转矩CM2被供给到咖啡磨碎机时指示磨碎机的相应第二转动时段的第二平均值TM50。

在这个阶段，处理单元UE开始处理第一TM100平均值和第二TM50平均值，以产生指示在容器内的粒料的量的信息。

例如，处理单元UE执行下面的公式(步骤CDTR)：

$\mathrm{\ΔTR}=\frac{(\mathrm{TM}50-\mathrm{TM}100)}{\mathrm{TM}50}\·100---\left(2\right)$

如在关系式(2)中可以看到的那样，处理单元开始估计第一TM100值与第二TM50值之间的差(分子)，以便产生量ΔTR，该量ΔTR表示在第一功率P1下的运行状态相对于在第二功率P2下的运行状态下转动的时段的偏差。具体地说，量ΔTR是百分比变量，其在咖啡磨碎机被供给第一驱动转矩CM1并随后供给第二驱动转矩CM2时与由传感器对SN产生的连续脉冲之间平均时段的第二平均值TM50(分母)有关。

然后，处理单元UE开始将量ΔTR同在存储器MM中存储的预定阈值ΔTS比较(步骤CNFR)。具体地说，阈值ΔTS适于将咖啡豆存在状态与咖啡豆缺少状态区分开。

具体地说，本申请人指出，阈值ΔTS根据咖啡磨碎机的设计来设定，并且更具体地说，在适当计算的上限值ΔTP与下限值ΔTA之间范围的数值间隔内来选择。

例如，上限值ΔTP由处理单元UE通过将公式(2)应用于咖啡豆存在状态下来计算。

$\mathrm{\ΔTP}=\frac{(\mathrm{TP}50-\mathrm{TP}100)}{\mathrm{TP}50}\·100---\left(3\right)$

值TA100是当第一运行功率P1被供给到电动机时由传感器对SN产生的两个连续脉冲之间的时段的平均值。值TP100则根据在磨碎循环CM的第一间隔T1的第一部分ΔT1中探测的电脉冲来计算。

值TP50是向电动机供给第二运行功率P2时由传感器对SN产生的两个连续脉冲之间的时段的平均值。值TP50则根据在磨碎循环CM的第二间隔T2的第二部分ΔT2中由传感器探测的脉冲来计算。

下限值ΔTA通过将公式(2)应用于咖啡豆缺少状态下来获得。

$\mathrm{\ΔTA}=\frac{(\mathrm{TA}50-\mathrm{TA}100)}{\mathrm{TA}50}\·100---\left(4\right)$

值TP100是当第一运行功率被供给到电动机P1时由传感器对SN产生的两个连续脉冲之间的时段的平均值。同样在这种情况下，值TA100的计算根据在磨碎循环CM的第一间隔T1的第一部分ΔT1期间产生的脉冲来进行。

而值TA50是当电动机被供给第二运行功率P2时由传感器对SN产生的两个连续脉冲之间的时段的平均值。值TA100则根据在磨碎循环CM的第二间隔T2的第二部分ΔT2中探测的脉冲来计算。

如上所述的那样，阈值被适当地选择，达到符合如下状态：ΔTA<ΔTS<ΔTP。

当量ΔTR小于阈值ΔTS时，咖啡磨碎机处于基本上咖啡豆缺少状态下(在图4的流程图中选项N)。在这种情况下，处理单元UE通过在咖啡磨碎机上设置的用户接口发出基本上咖啡豆缺少状态的状态信号(步骤ALR)。具体地说，处理单元UE通过所述接口致动用于用户的信号装置，比如与所述接口操作相关联的显示器，在该显示器上呈现报警信息，象“没有咖啡”。对于显示器可替换地或与其组合，用于用户的其它适当信号装置是：灯光报警器，例如红色Led，其在没有咖啡时点亮；或音响报警器，例如蜂鸣器，当没有咖啡豆时能够发出声音。

在量ΔTR高于阈值ΔTS的情况下，咖啡磨碎机处于咖啡豆存在状态(在图4的图表中选项Y)并且处理单元UE不提供发送任何报警信号。

应当注意，在第二间隔T2结束时，可以认为，磨碎循环CM终结，并且处理单元UE停止向电动机M供给运行功率PF，逐渐地从第二运行功率值P2转到基本上零值(步骤EDCM)。

关于上述的时间间隔的持续时间，通常，磨碎循环CM具有与大约在90到120范围之间的脉冲数相对应的8-10秒的持续时间。第二间隔T2优选地具有几毫秒(大约7-8个脉冲)的持续时间。具体地说，较之第一间隔T1(稍小于8-10秒)相当缩短的第二间隔T2的持续时间(几毫秒)使咖啡磨碎机在磨碎循环CM期间只能在显著降低的功率下运行暂短时间，这样有利地不影响磨碎质量而获得良好的咖啡饮料。

此外，在这里描述的示例中，第二间隔T2被设置在第一间隔T1后面，并且与磨碎循环CM的结束间隔相对应。这种情况是优选的，因为考虑到向咖啡磨碎机供给的运行功率的降低会导致刺耳声，所以允许将执行本发明方法所需的运行功率降低做成像在断开咖啡磨碎机使磨碎循环结束发生的正常功率降低那样。

此外，在本发明的方法可替换的实施例中，第二间隔T2也可不必与第一间隔T1连续，或者在磨碎循环期间可能出现将咖啡磨碎机引到第一功率值P1的多个间隔(类似于第一间隔T1)，并且也可能出现将咖啡磨碎机引到第二运行功率值P2运行的多个间隔(类似于第二间隔T2)。

参照图5a，在本发明的方法的另外示例中，通过对分别设置在磨碎循环CM的结束并由第一间隔T1使相互分离的相应间隔T2′和T2″施加第二功率值P2，可将第二驱动转矩CM2供给到磨碎部件，在该第一间隔T1期间，磨碎部件被供给与第一功率值P1相对应的第一驱动转矩CM1。

将磨碎循环划分成这些时间间隔，使能在磨碎循环的各个瞬间，比如在磨碎循环的开始和结束进行探测咖啡豆的量。具体地说，处理单元UE再次参照图4的流程图进行上述的过程步骤。在这个示例中，关系式(2)呈现根据第三部分ΔT3内由传感器对产生的脉冲计算的第二平均值TM50，该第三部分ΔT3基本上与将第二驱动转矩施加到电动机CM2上时的间隔T2′相对应。此外，在公式(2)中，使用第一平均值TM100，该平均值TM100根据基本上设置在磨碎循环的第一间隔T1的开始的第四部分ΔT4中由传感器产生的脉冲计算。由此，有可能具有表示在磨碎循环的最开始的咖啡豆量的指示。

在这个示例中，处理单元甚至在磨碎循环的结束仍再次执行本发明的方法(图4)。具体地说，公式(2)呈现参照第一间隔T1的第五部分ΔT5计算的第一平均值TM100，该第五部分ΔT5基本上被置于第一间隔T1的结束，并且与第一驱动转矩CM1被供给到咖啡磨碎机的状态相对应。此外，公式(2)还呈现参照第六部分ΔT6计算的第二平均值TM50，该第六部分ΔT6与被置于磨碎循环的结束的间隔T2″相对应。处理单元UE因此也能够产生表示在磨碎循环结束的粒料的量的信息。

本发明的方法的这个实施例，结合在磨碎循环的开始和结束的探测，使能有利地以可能最正确的方式提高探测咖啡量的可能性，并在探测结束时更加及时地发出信号。

在图5b中示出本发明的方法的另一个示例。

在磨碎循环CM期间，磨碎部件首先被引到第一功率值P1(100％额定功率)，以在相应第一间隔T1′内供给第一驱动转矩CM1。其后，在相应第二间隔T2′内，磨碎部件被供给第二驱动转矩CM2(第二功率值P2-50％额定功率)，而后，在另外的第一间隔T1″内，使电动机回到第一功率值P1。磨碎循环以另外的第二间隔T2″结束，在该第二间隔T2″内，磨碎部件再次被供给与第二运行功率值P2相对应的第二驱动转矩CM2。

以上方法的示例(图5a)中已经叙述的那些也可以用以上所示磨碎循环的划分(图5b)来重复。在这种情况下，公式(2)第一次用参考位于相应第一间隔T1′的最后部分中的第三部分ΔT3和位于相应第二间隔T2′的第四部分ΔT4所计算的第一平均值和第二平均值完成。因此，处理单元第二次用参考位于另外第一间隔T1″的结束的第五部分ΔT5和位于另外第二间隔T2″的第六部分ΔT6所计算的第一平均值和第二平均值执行公式(2)。

此外，本发明的方法的这个实施例还有利地使能以可能最正确和精确的方式提高探测咖啡量的可能性，并在探测结束时输出信号。

通常，第二转矩将被供给到磨碎部件时的磨碎循环间隔数量和频率的选择取决于磨碎循环的整个持续时间和所需的探测精度。

在本发明的另外可替换实施例中，本发明的探测方法可提供：指示在第一驱动转矩CM1的磨碎部件的转动时段并对咖啡的存在/缺少不特别敏感的第一值TM100在磨碎循环CM期间不被探测，而是在咖啡磨碎机的设计时被限定并且存储在与处理单元UE相关联的存储器MM中。因此，本发明的方法可以说，包括计划指示在第一驱动转矩的磨碎部件的转动时段的第一平均值TM100的步骤。

本文上面已经考虑的本发明方法的示例中的优选关系式(2)也可用执行另一种类型标准化或例如不能得到表示为百分比的值的其它数学公式替换。

在另外的可替换实施例中，考虑到在公式(2)已经使用的量，作为关系式(2)的替换应用如下关系式：

$\mathrm{\&Delta;TR}=\frac{(\mathrm{TM}50-\mathrm{TM}100)}{\mathrm{TM}100}\&CenterDot;100---\left(5\right)$

如可以看到的那样，相对于公式(2)，在关系式(5)中，在分子上指示转动时段的第二TM50平均值与第一TM100平均值之间的差与分母上第一平均值TM100相关，而不是与第二平均值TM50相关。实际上，在公式(5)中，百分比变量指的是第一平均值TM100。

在另一个实施例中，代替公式(2)或(3)，考虑到与公式(2)中相同的量，可以写出如下公式：

$\mathrm{\&Delta;TR}=\frac{(\mathrm{TM}50-\mathrm{TM}100)}{\mathrm{TM}50}\&CenterDot;K\&prime;---\left(6\right)$

在这种情况下，分母上对第二平均值TM50记录的第一TM50平均值与第二TM100平均值之间的差被乘以常数K′(例如数值1、10、50或1000或由本领域的技术人员根据设备的机械特性在设计时可确定的其它数值)。因此，对公式(2)或(5)来说量ΔTR不是百分比变量。

在公式(2)、(5)和(6)间数学关系的选择取决于例如安装到电路板上的微处理器的计算能力和磨碎装置的具体设计公差。

本文所述探测方法的示例也可用在咖啡磨碎机的范围外，即它可以用在食物或其它类似物的粒料或豆类的任何磨碎装置中。

关于预置阈值ΔTS的定义，本申请人注意到，有可能限定动态阈值ΔTSD，即在咖啡磨碎机的使用寿命期间能够变化，该动态阈值ΔTSD例如根据已经完成的磨碎循环的数量计算。更详细地，在咖啡磨碎机设计时，有可能以上面对阈值ΔTS所述的模式限定多个阈值，该阈值中的每一个起因于与由咖啡磨碎机已经完成的磨碎循环相对应的一系列数值。

参照图6，这里所述的表具有表示咖啡磨碎机的磨碎循环数量NCM的第一栏和表示相应动态阈值ΔTSD的第二栏。在表的第一行中，磨碎循环值的第一范围(例如0-1000)与相应动态阈值(例如ΔTSD1)相关联。在表的第二行中，示出磨碎循环值的第二范围(例如1001-3000)与第二动态阈值(例如ΔTSD2)之间的关联，表中所有其它的行以此类推。因此，图6中的表在咖啡磨碎机设计时考虑到该机的磨损和老化而制定。在咖啡磨碎机的使用寿命期间，阈值ΔTS受到可能使探测方法非最佳的变化，这基于个别阈值的使用。

应当注意，为了实施本发明方法的这个变型实施例，所述表需要存储在存储器MM和设有咖啡磨碎机的磨碎循环的计数器的处理单元中。

从本发明的方法的观点来看，在已经计算百分比量ΔTR(步骤CDTR)之后，处理单元从计数器中获得由咖啡磨碎机已经完成的磨碎循环数量NMC，并且开始查询表，直到确定对应动态阈值ΔTSD的时候。

处理单元UE对图6中表的使用有利地使粒料的量能具有更精确的探测，并且能够动态地考虑到咖啡磨碎机由于老化而受到的正常性能变化。

如可以看到的那样，本发明的目的完全达到，因为本文所述的探测方法的示例使能得到待磨碎的粒料的缺少或存在的精确估计，并且可避免提供增添新硬件，不过传统磨碎装置已设有的电路卡要适当编程。

例如，应当看到，霍尔效应传感器对通常已用来探测磨碎部件的转动时段，作为表示磨碎咖啡的量和细度的信息。

此外，上述计数器已经包括在微处理器内，该微处理器如已知的那样设有所谓的计时器和传统累加计数器。

还应当注意，例如本文所述的方法执行相当简单的数学关系式(2)、(5)或(6)，并且在这些关系式中，用传统微处理器处理的次数相对于磨碎循环的持续时间最小。由标准微处理器也能经济地完成图6中表的比较和查询的后续步骤。

最后，本发明的探测方法不是基于咖啡磨碎机的固有电量，例如像电流消耗的分析和探测，而是基于与磨碎部件的转动相关的并且主要取决于咖啡磨碎机中咖啡存在量的数量，比如百分比变量，而不基于咖啡磨碎机的类型。更详细地，采用建立在探测量(TM50和TM100)之间关系的类型(2)、(5)或(6)的数学关系式使本发明的方法基本上与咖啡磨碎机的类型和实际构造(电动机、磨碎部件、电源电压)无关。

Claims (30)

1.一种在转动磨碎部件的容器中探测粒料的量的方法，所述方法包括步骤：

-在磨碎循环的第一间隔期间，为转动磨碎部件供给第一驱动转矩；

-具有指示在第一驱动转矩下的所述转动磨碎部件的转动时段的第一值；

-在所述循环的第二间隔期间，为转动磨碎部件供应比第一驱动转矩小的第二驱动转矩；

-测量指示在第二驱动转矩下的所述转动磨碎部件的相应转动时段的第二值；

-处理第一值和第二值，用于产生指示在容器内粒料的量的信息，其中处理步骤包括估计在第一值与第二值之间的差的步骤，以便产生表示在第一值与第二值之间的偏差值的量，其中处理步骤还包括将所述量与阈值比较的步骤。

2.根据权利要求1所述的探测方法，还包括当所述量低于所述阈值时发出基本上缺少粒料的量的状态信号的步骤。

3.根据权利要求1所述的探测方法，其中供给第一驱动转矩的步骤包括将第一运行功率值供给到驱动转动磨碎部件的电动机的步骤。

4.根据权利要求3所述的探测方法，其中提供第二驱动转矩的步骤包括将所述电动机从第一运行功率值引到第二运行功率值的步骤，所述第二运行功率值低于第一运行功率值。

5.根据权利要求4所述的探测方法，其中第一运行功率值和第二运行功率值是可输送到电动机的额定功率的百分比。

6.根据权利要求5所述的探测方法，其中第一运行功率值等于大约100％的所述额定功率。

7.根据权利要求5所述的探测方法，其中第二运行功率值大约等于额定功率的50％、60％、70％其中任一个。

8.根据权利要求1所述的探测方法，其中当容器内的粒料的量达到允许额定功率操作的程度时，所述第二驱动转矩达到接近由粒料提供的抗转矩的程度。

9.根据权利要求1所述的探测方法，其中具有指示转动磨碎部件的转动时段的第一值的步骤包括在磨碎循环的第一间隔的第一部分中测量第一值的步骤。

10.根据权利要求1所述的探测方法，其中测量指示转动磨碎部件的转动时段的第二值的步骤在磨碎循环的第二间隔的第二部分中进行。

11.根据权利要求9所述的探测方法，其中测量第一值的步骤包括在磨碎循环的第一间隔的基本上结尾选择第一部分的步骤。

12.根据权利要求10所述的探测方法，其中测量第二值的步骤包括选择基本上等于第二间隔的第二部分的步骤。

13.根据权利要求1所述的探测方法，还包括在磨碎循环基本上结尾选择第二间隔的步骤。

14.根据权利要求9所述的探测方法，其中测量第一值的步骤和测量第二值的步骤通过使用转动磨碎部件的转动时段的探测装置来达到，所述探测装置与转动磨碎部件相关联。

15.根据权利要求10所述的探测方法，其中测量第一值的步骤和测量第二值的步骤通过使用转动磨碎部件的转动时段的探测装置来达到，所述探测装置与转动磨碎部件相关联。

16.根据权利要求14所述的探测方法，其中探测装置包括适于在转动磨碎部件的转动时段完成时产生电脉冲的至少一个传感器，所述转动时段根据至少两个连续电脉冲而被限定。

17.根据权利要求14所述的探测方法，其中探测装置包括一对霍尔效应传感器。

18.根据权利要求1所述的探测方法，还包括在下限值与高限值之间范围的值的间隔内选择阈值的步骤。

19.根据权利要求18所述的探测方法，还包括限定下限值的步骤，所述下限值表示基本上粒料缺少的状态。

20.根据权利要求19所述的探测方法，还包括限定上限值的步骤，所述上限值表示粒料存在的状态。

21.根据权利要求2所述的探测方法，其中发出基本上粒料的量缺少的状态信号的步骤包括通过用户接口而致动与转动磨碎部件相关联的信号装置的步骤。

22.根据权利要求21所述的探测方法，其中信号装置包括适于显示相应报警信息的显示器。

23.根据权利要求21所述的探测方法，其中所述信号装置包括灯光报警器。

24.根据权利要求23所述的探测方法，其中所述灯光报警器是Led二极管。

25.根据权利要求21所述的探测方法，其中所述信号装置包括音响报警器。

26.根据权利要求25所述的探测方法，其中所述音响报警器是蜂鸣器。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的探测方法，其中粒料是咖啡豆。

28.根据权利要求1至26中任一项所述的探测方法，其中粒料通常是食物的颗粒。

29.根据权利要求16所述的探测方法，其中所述转动磨碎部件是至少一个磨碎机。

30.一种磨碎装置，包括：

-转动磨碎部件；

-电动机，其操作地与所述转动磨碎部件相关联，并且适于移动所述转动磨碎部件；

-转动磨碎部件的转动时段的探测装置，所述探测装置操作地与所述转动磨碎部件相关联；

-容器，其设置在所述转动磨碎部件的上游，用于容纳在磨碎循环期间要被磨碎的粒料；

-处理和指令单元，其被连接到探测装置和电动机上；

其特征在于，探测装置和处理单元达到执行测量和处理步骤的程度，使得磨碎装置(1)执行权利要求1至29中任一项的探测方法的步骤。

Images