CN105919431B - 一种咖啡机冲泡压力的控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种咖啡机冲泡压力的控制方法，采用交流电对电磁泵进行供电，将n个交变电流周期信号设置为所述电磁泵的一个工作周期，通过控制所述电磁泵在所述一个工作周期内的每个所述交变电流周期信号的激活状态改变所述电磁泵的开关频率，其中n≥2。提供一种咖啡机冲泡压力的控制系统，包括：电磁泵，采用交流电进行工作；预设模块，用于将n个交变电流周期信号设置为所述电磁泵的一个工作周期，其中n≥2；微控制器，用于通过控制所述电磁泵在所述一个工作周期内的每个所述交变电流周期信号的激活状态改变所述电磁泵的开关频率。本发明能使输出的压力曲线具有按比例的压力上升、下降的过程，从而提升咖啡的整体品质。

Description

一种咖啡机冲泡压力的控制方法及其系统

技术领域

本发明涉及咖啡机技术领域，尤其涉及一种咖啡机冲泡压力的控制方法及其系统。

背景技术

一杯好咖啡，就是要把握一个适量的萃取度，萃取出我们需要的那部份物质而不过多或过少的萃取出一些我们不想要的物质，从而保证咖啡均衡美味的口感。

在咖啡的萃取过程中，压力提高能使萃取度提高，压力的降低会造成萃取度的降低，且不同时间点的压力值会影响各种味道的成份比例，因此咖啡在萃取過程中的压力是一个由萃取开始到萃取结束中的渐变变化，可以使用萃取压力曲线来表示。

咖啡在萃取过程中，咖啡机锅炉冲泡压力的变化，迫使热水滤过滤碗中的咖啡粉饼，大多数咖啡机冲泡压力值是恒定、不可调节的，通常为9bar。在制作的开始阶段，由于咖啡机冲泡压力还为达到标准数值(通常为0-2bar)，水并不能够顺利滤过咖啡粉，这一过程被称为“预浸”。

预浸的压力和持续时间应被视为与为寻求最佳的味道的提取压力和流量无关，但它们确实会影响流量变化度。在一般情况下，越精细的咖啡，需要越多的预注以产生一个特定的流速，而粗糙研磨的咖啡，在产生相同的流量率的前提下，其所需的预注较少。然而，预浸的压力曲线/流速曲线会影响到可达到的压力最大值。

预浸之后开始进入压力的提升阶段，开始时，压力增加速率可以比较缓慢，然后随着压力的增加而增加或减小，紧接着增长率放缓以接近最大压力值。无论速度上升或是该速率是常量或多种多样，关键是保持平滑。突然波动可能会导致有害味道的释放。

接着是从最大压力值到最小压力值的压力降低过程。此步骤不是必需的。例如，固定的压力不需要压力的变化，或在增加压力之前以较低的萃取压力开始，此时，无需压力缓降的过程。

不同咖啡豆，不同的烘焙度，不同的萃取压力曲线都会生成不同的风味，现有技术中的咖啡机的萃取压力曲线一般的固定的，用户只能小范围地、甚至不能自行调节压力改变萃取压力曲线进而针对不同的豆种和烘焙度萃取出能带出豆子特色及符合自己口味的咖啡。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种咖啡机冲泡压力的控制方法，其特征在于：采用交流电对电磁泵进行供电，将n个交变电流周期信号设置为所述电磁泵的一个工作周期，通过控制所述电磁泵在所述一个工作周期内的每个所述交变电流周期信号的激活状态改变所述电磁泵的开关频率，其中n≥2。

根据本发明的一个实施例，在控制所述电磁泵在每个所述交变电流周期信号的激活状态时，包括步骤：通过光电耦合器将微控制器引脚输出的低电平转换为高电平，并通过所述光电耦合器控制双向硅开关的开关状态；所述双向硅开关的开关状态与所述电磁泵在每个所述交变电流周期信号的激活状态相对应。

根据本发明的一个实施例，n为7或8。

根据本发明的另一个方面，提供一种咖啡机冲泡压力的控制系统，其特征在于，包括：

电磁泵，采用交流电进行工作；预设模块，用于将n个交变电流周期信号设置为所述电磁泵的一个工作周期，其中n≥2；微控制器，用于通过控制所述电磁泵在所述一个工作周期内的每个所述交变电流周期信号的激活状态改变所述电磁泵的开关频率。

根据本发明的一个实施例，还包括：

双向硅开关，与所述电磁泵相连，用于控制所述电磁泵的激活状态；

光电耦合器，与所述微控制器相连，用于将微控制器引脚输出的低电平转换为高电平；所述光电耦合器还与所述双向硅开关相连，用于控制所述双向硅开关的开关状态。

根据本发明的一个实施例，n优选为7或8。

根据本发明的一个实施例，还包括操控面板，与所述微控制器相连，用于设置所述电磁泵在所述一个工作周期内处于激活状态的所述交变电流周期信号的个数。

根据本发明的一个实施例，所述操控面板包括用于增加所述电磁泵在所述一个工作周期内处于激活状态的所述交变电流周期信号的个数的增压按钮以及用于减少所述电磁泵在所述一个工作周期内处于激活状态的所述交变电流周期信号的个数的减压按钮。

根据本发明的一个实施例，所述操控面板还包括保存按钮，用于保存预先设置的所述电磁泵处于激活状态的所述交变电流周期信号的个数。

根据本发明的一个实施例，还包括所述操控面板还包括显示屏，用于显示当前的压力值。

本发明提供了一种咖啡机冲泡压力的控制方法及其系统，将n个交变电流周期信号设置为所述电磁泵的一个工作周期，通过控制所述电磁泵在所述一个工作周期内的每个所述交变电流周期信号的开关状态改变所述电磁泵的开关频率(占空比)，达到改变咖啡机冲泡压力的目的，并使冲泡压力具有均匀压力上升、下降的过程。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例的咖啡机冲泡压力的控制方法的流程示意图。

图2为本发明实施例的电磁泵在整个工作周期内都处于激活状态的示意图。

图3为本发明实施例的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号的电磁泵在一个工作周期内有6个交变电流周期信号内处于激活状态的示意图。

图4为本发明实施例的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号的电磁泵在一个工作周期内有5个交变电流周期信号内处于激活状态的示意图。

图5为本发明实施例的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号的电磁泵在一个工作周期内有4个交变电流周期信号内处于激活状态的示意图。

图6为本发明实施例的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号的电磁泵在一个工作周期内有3个交变电流周期信号内处于激活状态的示意图。

图7为本发明实施例的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号的电磁泵在一个工作周期内有2个交变电流周期信号内处于激活状态的示意图。

图8为本发明实施例的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号的电磁泵在一个工作周期内有1个交变电流周期信号内处于激活状态的示意图。

图9为本发明实施例的冲泡咖啡所采取的压力曲线的示意图。

图10为本发明实施例的咖啡机冲泡压力的控制系统的结构示意图。

图11为图10的咖啡机冲泡压力的控制系统的部分电路示意图。

图12为本发明实施例的咖啡机操控面板的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种咖啡机冲泡压力的控制方法，包括步骤： S1、采用交流电对电磁泵进行供电；S2、将n个交变电流周期信号设置为电磁泵的一个工作周期，其中n≥2，例如n为7或8；S3、通过控制电磁泵在一个工作周期内的每个交变电流周期信号的激活状态改变电磁泵的开关频率 (占空比)。

在步骤S3中，控制电磁泵在每个交变电流周期信号的激活状态时，包括步骤：通过光电耦合器将微控制器引脚输出的低电平转换为高电平，并通过光电耦合器控制双向硅开关的开关状态；其中，双向硅开关的开关状态与电磁泵在每个交变电流周期信号的激活状态相对应，具体地，当双向硅开关的处于开启状态时，电磁泵在该交变电流周期信号中处于激活状态；当双向硅开关的处于关闭状态时，电磁泵在该交变电流周期信号中处于未激活状态。

开关频率与水流量的大小紧密相关，具体地，高的开关频率能使水泵的水流量变大，将相同条件下的压降作用于出水口，产生更大的压力；相反，当给水泵提供较低的开关频率时，产生的压力也更小。下面结合具体的实例说明对电磁泵的开关频率的控制。

如图2所示，本实施例中，电磁泵的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号，且在该8个交变电流周期信号中，双向硅开关的都处于开启状态，电磁泵都处于激活状态。此时电磁泵的占空比为100％。

如图3所示，本实施例中，电磁泵的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号，且在该8个交变电流周期信号中，双向硅开关在前6个交变电流周期信号中都处于开启状态，而在后2个交变电流周期信号中都处于关闭状态。当双向硅开关的处于开启状态时，电磁泵处于激活状态；当双向硅开关的处于关闭状态时，电磁泵处于未激活状态。此时电磁泵的占空比为75％。

如图4所示，本实施例中，电磁泵的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号，且在该8个交变电流周期信号中，双向硅开关在第1至第3个以及第6至第7个交变电流周期信号中都处于开启状态，而在第4、第5以及第 8个交变电流周期信号中都处于关闭状态。当双向硅开关的处于开启状态时，电磁泵处于激活状态；当双向硅开关的处于关闭状态时，电磁泵处于未激活状态。此时电磁泵的占空比为62.5％。

如图5所示，本实施例中，电磁泵的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号，且在该8个交变电流周期信号中，双向硅开关在第1、第2个以及第5、第6个交变电流周期信号中都处于开启状态，而在第3、第4以及第7、第8个交变电流周期信号中都处于关闭状态。当双向硅开关的处于开启状态时，电磁泵处于激活状态；当双向硅开关的处于关闭状态时，电磁泵处于未激活状态。此时电磁泵的占空比为50％。

如图6所示，本实施例中，电磁泵的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号，且在该8个交变电流周期信号中，双向硅开关在第1、第2个以及第5、第6个交变电流周期信号中都处于开启状态，而在第3、第4以及第7、第8个交变电流周期信号中都处于关闭状态。当双向硅开关的处于开启状态时，电磁泵处于激活状态；当双向硅开关的处于关闭状态时，电磁泵处于未激活状态。此时电磁泵的占空比为37.5％。

如图7所示，本实施例中，电磁泵的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号，且在该8个交变电流周期信号中，双向硅开关仅在第1个交变电流周期信号中都处于开启状态，而在第2至第8个交变电流周期信号中都处于关闭状态。当双向硅开关的处于开启状态时，电磁泵处于激活状态；当双向硅开关的处于关闭状态时，电磁泵处于未激活状态。此时电磁泵的占空比为12.5％。

在实际操作时，可以设置不同的档位分别对应具有不同占空比的电磁泵。例如，当电磁泵的一个工作周期内具有8个交变电流周期信号时，可以设置7 档或8档，分别对应的不同占空比。

请同时参照图9与下表1，下表1是与图9所示的压力曲线相对应的占空比与压力值的表格，可见，该些压力曲线具有均匀压力上升、下降的过程。操作者可以设置不同的占空比、压力值得到不同的压力曲线来提高不同咖啡的萃取度，最大程度上释放轻度烘焙咖啡豆中的精华口味，且

表1

如图10所示，本发明还提供一种咖啡机冲泡压力的控制系统10，包括：电磁泵11，采用交流电进行工作；预设模块12(虚拟模块)，为电磁泵11 内微处理器的一个处理单元，用于将n个交变电流周期信号设置为电磁泵的一个工作周期，其中n≥2，例如是7或8；微控制器13，用于通过控制电磁泵 11在一个工作周期内的每个交变电流周期信号的激活状态改变电磁泵的开关频率。

还包括：双向硅开关15，与电磁泵11相连，用于控制电磁泵的激活状态；光电耦合器14，与微控制器13相连，用于将微控制器13引脚输出的低电平转换为高电平；光电耦合器14还与双向硅开关15相连，用于控制双向硅开关的开关状态。

具体地，请同时参照图11，在具体实施时，双向硅开关15与电阻(1K/1W)、电容(47000pf)并联；双向硅开关15还与与电阻(100/0.5W)、电容(47000pf) 并联。

如图12所示，本实施例，还包括操控面板，与微控制器13相连，用于设置电磁泵在一个工作周期内处于激活状态的交变电流周期信号的个数。具体地，操控面板除了用于开启咖啡机的电源按钮25外，还包括增压按钮21、减压按钮22、保存按钮23；其中，增压按钮21用于增加电磁泵在一个工作周期内处于激活状态的交变电流周期信号的个数；减压按钮22用于减少电磁泵在一个工作周期内处于激活状态的交变电流周期信号的个数的；保存按钮23，用于保存预先设置的电磁泵处于激活状态的交变电流周期信号的个数；也可以根据压力曲线预设各个阶段的磁泵处于激活状态的交变电流周期信号的个数并进行保存。此外，操控面板还包括显示屏28，用于显示当前的压力值。

本实施例中，还包括用于选择冲泡的咖啡杯数的按钮，例如一杯按钮31 用于冲泡一杯咖啡，两杯按钮32用于冲泡两杯咖啡，还有清除按钮33，用于进行清洁操作。

本发明提供的咖啡机冲泡压力的控制方法及其系统，使输出的压力曲线具有按比例的压力上升、下降的过程，从而能提升咖啡的整体品质。且操作者可以针对不同的豆种和烘焙度设置不同的占空比、压力值得到不同的萃取压力曲线来提高不同咖啡的萃取度，最大程度上释放轻度烘焙咖啡豆中的精华口味，萃取出能带出豆子特色及符合自己口味的咖啡。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种咖啡机冲泡压力的控制方法，其特征在于，采用交流电对电磁泵进行供电，将n个交变电流周期信号设置为所述电磁泵的一个工作周期，通过控制所述电磁泵在所述一个工作周期内的每个所述交变电流周期信号的激活状态改变所述电磁泵的开关频率，其中n≥2；在控制所述电磁泵在每个所述交变电流周期信号的激活状态时，包括步骤：通过光电耦合器将微控制器引脚输出的低电平转换为高电平，并通过所述光电耦合器控制双向硅开关的开关频率；所述双向硅开关的开关频率与所述电磁泵在每个所述交变电流周期信号的激活状态相对应。

2.根据权利要求1所述咖啡机冲泡压力的控制方法，其特征在于，n为7或8。

3.一种咖啡机冲泡压力的控制系统，其特征在于，包括：

电磁泵，采用交流电进行工作；

预设模块，用于将n个交变电流周期信号设置为所述电磁泵的一个工作周期，其中n≥2；

微控制器，用于通过控制所述电磁泵在所述一个工作周期内的每个所述交变电流周期信号的激活状态改变所述电磁泵的开关频率；

双向硅开关，与所述电磁泵相连，用于控制所述电磁泵的激活状态；

光电耦合器，与所述微控制器相连，用于将微控制器引脚输出的低电平转换为高电平；所述光电耦合器还与所述双向硅开关相连，用于控制所述双向硅开关的开关频率。

4.根据权利要求3所述咖啡机冲泡压力的控制系统，其特征在于，n为7或8。

5.根据权利要求3所述咖啡机冲泡压力的控制系统，其特征在于，还包括操控面板，与所述微控制器相连，用于设置所述电磁泵在所述一个工作周期内处于激活状态的所述交变电流周期信号的个数。

6.根据权利要求5所述咖啡机冲泡压力的控制系统，其特征在于，所述操控面板包括用于增加所述电磁泵在所述一个工作周期内处于激活状态的所述交变电流周期信号的个数的增压按钮以及用于减少所述电磁泵在所述一个工作周期内处于激活状态的所述交变电流周期信号的个数的减压按钮。

7.根据权利要求5所述咖啡机冲泡压力的控制系统，其特征在于，所述操控面板还包括保存按钮，用于保存预先设置的所述电磁泵处于激活状态的所述交变电流周期信号的个数。

8.根据权利要求5所述咖啡机冲泡压力的控制系统，其特征在于，还包括所述操控面板还包括显示屏，用于显示当前的压力值。