CN111432693A - 制作饮料的设备和相关联方法、功率管理系统和微控制器可读介质 - Google Patents

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Abstract

一种制作饮料的设备,所述设备包括:用于加热液体的多个加热组件,以及功率管理系统,其中所述功率管理系统包括:储能装置,其中所述设备的至少第一功能需要同时操作所述多个加热组件中的第一加热组件和第二加热组件,并且其中至少所述第一加热组件包括第一加热器元件和第二加热器元件,其中所述第一加热器元件使用市电供电,且所述第二加热器元件使用所述储能装置供电。

Description

制作饮料的设备和相关联方法、功率管理系统和微控制器可 读介质
技术领域
本发明大体上涉及制作饮料的设备、所述设备的功率管理系统、控制设备的方法以及微控制器可读介质。
背景技术
设计成制作饮料的家用设备(例如自动制茶机和浓缩咖啡机)通常使用与所述设备相连的市电提供的电力进行操作。
大部分电力需求用于对加热组件进行加热以执行某些功能,例如加热水以制作浓缩咖啡、加热水以产生水蒸汽和加热水以供应热水。也可以使用加热器来加热其它液体以制作饮料。
有时,根据使用设备的国家或地区,通过家用市电电源获得的电力或通过实际上任何其它供应电源获得的电力可能不足以实现选择同时使用两个加热器的一个或多个功能。例如,在美国,家用市电电源提供最大输出功率为1800瓦的电源。而在澳大利亚,家用市电电源的最大输出功率为2400瓦。因此,用户需要执行多个同时步骤来制作他们选择的饮料。
发明内容
本发明的目的是基本上克服或至少改善现有布置的一个或多个缺点。
公开一种布置,其通过提供制作饮料的设备、所述设备的功率管理系统、控制设备的方法以及使得能够同时利用多个加热组件的微控制器可读介质来寻求解决一个或多个上述问题。
根据本公开的第一方面,提供了一种制作饮料的设备,所述设备包括:用于加热液体的多个加热组件,以及功率管理系统,其中所述功率管理系统包括:储能装置,其中所述设备的至少第一功能需要同时操作所述多个加热组件中的第一加热组件和第二加热组件,并且其中至少所述第一加热组件包括第一加热器元件和第二加热器元件,其中所述第一加热器元件使用市电供电,且所述第二加热器元件使用所述储能装置供电。
根据本公开的第二方面,提供了一种在制作饮料的设备中使用的功率管理系统,其中所述设备具有用于加热液体的多个加热组件,所述功率管理系统包括:控制器和储能装置,其中所述控制器被布置成确定已经选择所述设备的至少第一功能,需要同时操作所述多个加热组件中的第一加热组件和第二加热组件,且一旦肯定地确定,所述控制器就进一步被布置成将市电施加到所述第一加热组件的第一加热器元件,且将所述储能装置中的电力施加到所述第一加热组件的第二加热器元件。
根据本公开的第三方面,提供了一种控制制作饮料的设备中电力供应的方法,其中所述设备具有用于加热液体的多个加热组件,所述方法包括以下步骤:确定已经选择所述设备的至少第一功能,需要同时操作所述设备的第一加热组件和第二加热组件,且一旦肯定地确定,将市电施加到所述第一加热组件的第一加热器元件,且将所述储能装置中的电力施加到所述第一加热组件的第二加热器元件。
根据本公开的第四方面,提供了一种在制作饮料的设备中使用的微控制器可读介质,其中所述设备具有用于加热液体的多个加热组件,所述微控制器可读介质具有记录在其上的程序,其中所述程序被配置成使微控制器执行以下过程:确定已经选择所述设备的至少第一功能,需要同时操作所述多个加热组件中的第一加热组件和第二加热组件,且一旦肯定地确定,将市电施加到所述第一加热组件的第一加热器元件,且将所述储能装置中的电力施加到所述第一加热组件的第二加热器元件。
还公开了其它方面。
附图说明
现将参考图式和附录描述本发明的至少一个实施例,其中:
图1A和1B示出了根据本公开的呈咖啡机形式的制作饮料的设备;
图2示出了根据本公开的在图1A和图1B的设备中使用的液体的液压系统图;
图3示出了根据本公开的在图1A和1B的设备中使用的两个冲煮头;
图4A和4B示出了根据本公开的用于图1A和1B的设备中的具有多个加热元件的加热组件;
图5示出了根据本公开的用于图1A和1B中的设备的系统框图;
图6示出了根据本公开的用于图1A和1B中的设备的流程图。
具体实施方式
尽管本文所描述的实施例涉及制作饮料的水加热设备,但是应理解,所述设备可以用于加热其它合适的饮用水或液体混合物来制作饮料。
此外,应理解,所述设备可以是任何合适的设备,例如手动浓缩咖啡设备、胶囊式浓缩咖啡设备或自动浓缩咖啡设备。
以下描述的实施例与咖啡机有关,所述咖啡机包含诸如制作浓缩咖啡、产生蒸汽和供应热水的操作。产生的蒸汽可用于使牛奶起泡。提供的热水可用于添加到浓缩咖啡中。用户可以通过用户界面选择功能,其中功能是这些操作中的一个或多个。例如,一种功能可以是在制作一杯浓缩咖啡的同时产生蒸汽来加热牛奶并使之起泡。另一种功能可以是同时制作两杯浓缩咖啡。另一种功能可以是在提供热水的同时制作浓缩咖啡。
应理解,所描述的组件和流程可以在设计成制作饮料的其它设备(例如制茶机等)中实现。还应理解,所描述的组件和流程可以使设备中的加热组件加热除水以外的液体。
图1A和1B示出了呈咖啡(例如,浓缩咖啡)机101形式的设备。
咖啡机101具有主体102,所述主体包含制作咖啡所需的各种组件。这些组件包含水箱103,所述水箱用于存储水以供设备使用。物体104是用于排出热水的出水口或水龙头。在此示例中,所述咖啡机具有两个咖啡出口(105A、105B),其中每个咖啡出口可以用作浓缩咖啡或热水的输出口。每个咖啡出口与冲煮头相关联。在此示例中,可将过滤手柄附接到一个或两个冲煮头上来萃取咖啡。提供蒸汽棒107以输出产生的蒸汽。设备具有市电电线109,通过将其连接到市电插座所述设备可以获得市电。提供用户界面111,用户可以通过所述用户界面选择咖啡机101的一个或多个功能。
第一功能可以包括第一操作和第二操作,在第一操作从连接到第一咖啡出口105A的第一冲煮头产生单份浓缩咖啡的同时第二操作经由蒸汽棒107产生蒸汽以加热牛奶并使之起泡。另一功能可以包括第一操作和第二操作,在第一操作从连接到第一咖啡出口105A的第一冲煮头产生第一浓缩咖啡的同时第二操作从连接到第二咖啡出口105B的第二冲煮头产生第二浓缩咖啡。另一功能可以包括第一操作和第二操作,在第一操作从连接到第一咖啡出口105A的第一冲煮头产生浓缩咖啡的同时第二操作经由出水口104提供热水。
应理解,替代设备可以具有超过两个冲煮头或咖啡出口,并且可以具有超过一个出水口或蒸汽棒。
图2示出了在咖啡机101中使用的液体的液压系统201。在此示例中,液体是水。然而,应理解,可以使用除水以外的替代液体。
水箱103容纳冷水203。公用液压管线205经由T形接头207将冷水203输送到第一液压管线208A和第二液压管线208B。
在第一液压管线208A中,冷水通过水泵211A的操作流经流量计209A。冷水203流经加热组件213A以产生热水。将热水提供到连接至微控制器的三通阀形式的电控阀215A。微控制器控制通过阀的水流,以使水通过通向咖啡出口105A的冲煮头流入咖啡管线或流入蒸汽棒107。流过作为单向阀的电控阀215A后,水可以就此用来产生蒸汽或产生浓缩咖啡。
在第二液压管线208B中,冷水通过水泵211B的操作流经流量计209B。冷水203流经加热组件213B以产生热水。将热水通过连接到微控制器的三通阀形式的电控阀215B提供到第二冲煮头105B。微控制器控制通过阀的水流,以使水通过通向咖啡出口105B的冲煮头流入咖啡管线或流入热水出水口104。流过作为单向阀的电控阀215B后,水可以就此用来产生热水或产生浓缩咖啡。
图3示出了咖啡机101中使用的液压管线(208A、208B)的两个输出口的更多细节。由第一液压管线208A提供的热水通过电控阀215A传递到通向咖啡出口105A的冲煮头(浓缩咖啡生成器)305或传递到产生蒸汽的蒸汽棒307。由第二液压管线208B提供的热水通过电控阀215B传递到通向咖啡出口105B的冲煮头(浓缩咖啡生成器)303或传递到热水出水口301。
图4A和4B示出了与咖啡机101一起使用的具有多个加热元件的加热组件。
如图4A所示,第一加热组件213A包含第一加热器元件401A和第二加热器元件403A。第一加热器元件401A由储能装置(见图5)供电。第二加热器元件403A由市电供电。此布置适于在提供高达1800W市电输出的区域使用。加热器元件是电阻轨道。第一加热器元件和第二加热器元件可以互相交错。
根据一个示例,储能装置包含多个电容器组,并且与一个或多个控制开关相关联,如将在下文更详细地阐释的。根据另一替代示例,储能装置可以包含一个或多个电池储存装置,其中所述装置已与一个或多个控制开关相关联。因此,储能装置可以包含电容器、电容器组、超级电容器、超级电容器组或电池。应理解,可以使用任何合适形式和电量的储能装置。
第一控制开关由控制器控制以给电容器组充电。第二开关由控制器控制以给电容器组放电,例如向负载施加电力。控制器使用XOR(异或)运算控制开关,以确保两个开关永远不会同时断开或闭合。
在此示例中,储能装置向第一加热器元件401A提供高达700W的功率,而市电向第二加热器元件403A提供高达1000W的功率。此布置适于在提供高达1800W市电输出的区域使用。市电提供1700W的功率以加热两个第二加热器元件(403A、403B),其余100W的功率可用于咖啡机的其它功能,例如电子设备。
提供负温度系数(NTC)传感器405A以测量第一加热组件213A的温度。
图4A中还示出了第二加热组件213B,其包含第一加热器元件401B和第二加热器元件403B。第一加热器元件401B由相同的储能装置(见图5)供电。第二加热器元件403B由市电供电。
在此示例中,储能装置向第一加热器元件401B提供高达1000W的功率,而市电向第二加热器元件403B提供高达700W的功率。
提供负温度系数(NTC)传感器405B以测量第二加热组件213B的温度。
图4B示出了用于在提供高达2400W的市电输出的区域中使用的替代布置。第一加热组件407A包含第一加热器元件409A和第二加热器元件411A。第一加热器元件409A由储能装置(见图5)供电。第二加热器元件411A由市电供电。
此外,储能装置包含多个电容器组,且与一个或多个控制开关相关联,如将在下文更详细地阐释的。根据另一替代示例,储能装置可以包含一个或多个电池储存装置,其中所述装置已与一个或多个控制开关相关联。因此,储能装置可以包含电容器、电容器组、超级电容器、超级电容器组或电池。应理解,可以使用任何合适的储能形式。
第一控制开关由控制器控制以给电容器组充电。第二开关由控制器控制以给电容器组放电,例如向负载施加电力。控制器使用XOR(异或)运算控制开关,以确保两个开关永远不会同时断开或闭合。
在此示例中,储能装置向第一加热器元件409A提供高达300W的功率,而市电向第二加热器元件411A提供高达1600W的功率。
提供负温度系数(NTC)传感器413A以测量第一加热组件407A的温度。
图4B中还示出了第二加热组件407B,其包含第一加热器元件409B和第二加热器元件411B。第一加热器元件409B由相同的储能装置(见图5)供电。第二加热器元件411B由市电供电。
在此示例中,储能装置向第一加热器元件409B提供高达900W的功率,而市电向第二加热器元件411B提供高达800W的功率。
提供负温度系数(NTC)传感器413B以测量第二加热组件409B的温度。
此布置适于在提供高达2400W市电输出的区域使用。市电提供2300W的功率以加热两个第二加热器元件(411A、411B),其余100W的功率可用于咖啡机的其它功能,例如电子设备。
图5示出了用于咖啡机101中的系统框图。
主PCBA(印制电路板组合件)501具有微控制器502,所述微控制器被布置成基于存储在存储器504中的指令来控制各个流程。存储器可以是例如ROM或EEPROM。应理解,在微控制器502与咖啡机的其它组件之间适当地存在控制线以使咖啡机能充分运作。
存储器504是微控制器可读介质。
向主PCBA501提供市电503。如图4A和4B中所述,两个NTC(405A、405B)连接到两个加热组件(213A、213B)以检测温度。另外两个NTC(505A、505B)连接到位于每个冲煮头(105A、105B)端部的水路径。
簧片开关507用于向控制器502提供信号,以在咖啡机101内的水箱103空时作出指示。
提供互锁开关509以向控制器502指示蒸汽棒307是否已从其“蒸汽”配置中抬起。如果蒸汽棒307已从其“蒸汽”配置中抬起,则控制器502控制电控阀215A以确保蒸汽无法流入蒸汽棒307中,从而减少烫伤用户的风险。
提供用户界面(UI)PCBA513作为用户界面,例如LCD界面,以使用户能够控制咖啡机101的功能。例如,当用户选择特定的操作或功能时,在UI处可以生成一个或多个控制信号。此控制信号被传送回主PCBA501到达控制器502,以使控制器502能够根据生成的控制信号来控制系统的各个组件。
两个水泵(211A、211B)也由控制器502控制,以将流体泵入加热组件的加热器元件中并通过加热组件的加热器元件。流体的流量由两个流量计(209A、209B)测量。
加热组件(213A和213B)中的加热器元件由包含TRIAC开关装置(515A、515B)的电路控制。充电电路517控制储能装置(例如电池)519的充电方式。提供换流器521以将DC转换成AC从而向加热器元件施加电力。
图6示出了用于咖啡机101中的流程图。
流程在步骤S601开始。在步骤S603,控制器502确定用户在用户界面上选择的一个或多个功能是否需要同时操作第一加热组件和第二加热组件(213A、213B)。即,确定用户在用户界面上选择的一个或多个功能是否需要同时操作两个单独的加热组件,其中第一加热组件位于第一液压管线中,且第二加热组件位于第二(即不同的)液压管线中。
没有肯定地确定时,控制器通过用户界面继续监测咖啡机101的操作。
肯定地确定时,流程进入步骤S605,其中控制器使市电施加到第一加热组件的第一加热器元件。
在步骤S605之后,流程进入步骤S607,其中控制器使储能装置519中的混合电力施加到第一加热组件的第二加热器元件。
然后,流程在步骤S609结束。
通过图6所示的流程,应理解,由储能装置519施加到第一加热组件的电力足以使得剩余的市电能够被用来给第二加热组件供电。然后这将使得第一加热组件和第二加热组件均同时被加热。
应理解,可替代地,可以执行类似的过程以与第一加热组件的加热器元件同时地以类似方式为第二加热组件的第一和第二加热器元件供电。
因此,提供以下操作的同步组合。功能1:咖啡(液压管线1)+牛奶起泡(液压管线2)。功能2:咖啡(液压管线1)+咖啡(液压管线2)。功能3:咖啡(液压管线2)+热水(液压管线2)。
例如,当用户想要制作卡布奇诺时,通过用户界面选择功能1。这需要将咖啡从过滤手柄萃取到杯子中,并同时使牛奶起泡。因此,需要同时启动两个液压管线中的两个加热器。例如,可以向用于提供咖啡的液压管线的第一加热组件供应1700瓦的电力(作为储能电与市电的组合)以萃取咖啡,并且可以向另一液压管线中的第二加热组件提供1700瓦的电力(作为储能电力与市电的组合),以用文丘里泵混合空气并从蒸汽棒中产生蒸汽。
这使用户更快、更方便地制作咖啡。
储能装置519具有与微控制器502连通的相关联的控制电路系统。例如,控制管线可以指示储能装置的充电状态。如果储能装置没有充电到阈值量,则微控制器502可以在用户选择功能时禁用某些操作,或者禁用全部功能。
储能装置和相关联的控制电路系统可以位于设备主体内部,或者可以与设备主体一体化。
主PCBA501和相关联的组件(例如,储能装置519、控制器502和UI PCBA513)形成用于控制咖啡机加热水的方式的功率管理系统。
功率管理系统根据所选择的操作或功能以及储能装置的充电状态使用控制器502来控制何时将电力施加到每个加热器元件。
根据操作模式,当不使用设备来加热液体(例如设备处于待机模式)时,在控制器502的控制下对储能装置充电。将控制信号反馈回UI上的显示器以告知用户储能装置的充电百分比。
如本文所提到的,可以使用任何合适形式的能量存储来形成储能装置519。在此示例中,储能系统519是电池。但是,也可以使用电容器,因为与电池技术相比,电容器具有更快的充电和放电速率。
应理解,本文描述的用于将来自多个电源的电力施加到不同负载的流程还可涉及将来自多个电源的电力施加到除加热器元件之外的负载(例如,作为电动机(例如,研磨电动机)的负载等)的流程。
工业适用性
所描述的布置适用于液体加热设备行业,并且尤其适用于制造制作饮料的液体加热设备的行业。
前面仅描述了本发明的一些实施例,并且可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下对其进行修改和/或改变,这些实施例是说明性的而不是限制性的。
在本说明书的上下文中,词语“包括”是指“主要包含但不一定单独包含”或“具有”或“包括”,而不是“仅由……组成”。单词“包括”的变形具有相应不同的含义。

Claims (19)

1.一种制作饮料的设备,所述设备包括:
用于加热液体的多个加热组件,以及
功率管理系统,其中所述功率管理系统包括:
储能装置,
其中所述设备的至少第一功能需要同时操作所述多个加热组件中的第一加热组件和第二加热组件,且
其中至少所述第一加热组件包括第一加热器元件和第二加热器元件,其中所述第一加热器元件使用市电供电,且所述第二加热器元件使用所述储能装置供电。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述第二加热组件包括第三加热器元件和第四加热器元件,其中在所述同时操作期间,所述第三加热器元件使用市电供电,且所述第四加热器元件使用所述储能装置供电。
3.根据权利要求1所述的设备,其进一步包括多个液压管线,其中至少第一液压管线包含用于加热所述液体的所述第一加热组件,且第二液压管线包含用于加热所述液体的所述第二加热组件。
4.根据权利要求3所述的设备,其进一步包括多个冲煮头,其中第一冲煮头位于所述第一液压管线的输出口处且第二冲煮头位于所述第二液压管线的输出口处。
5.根据权利要求3所述的设备,其进一步包括多个水泵,其中至少第一水泵在所述第一液压管线中且第二水泵在所述第二液压管线中。
6.根据权利要求3所述的设备,其进一步包括多个阀,其中至少第一阀在所述第一液压管线中且第二阀在所述第二液压管线中。
7.根据权利要求1所述的设备,其中所述功率管理系统进一步包括控制器,其中所述控制器被布置成确定已经选择所述第一功能,需要同时操作所述第一加热组件和所述第二加热组件,且一旦肯定地确定,所述控制器就进一步被布置成将市电施加到所述第一加热器元件且将所述储能装置中的电力施加到所述第二加热器元件。
8.根据权利要求1所述的设备,其中同时操作所述第一功能与所述设备的另一功能需要同时操作所述第一加热组件和所述第二加热组件。
9.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一加热器元件和所述第二加热器元件彼此交错。
10.根据权利要求1所述的设备,其中所述储能装置包括电容器、电容器组、超级电容器、超级电容器组或电池中的至少一个。
11.一种供在制作饮料的设备中使用的功率管理系统,其中所述设备具有用于加热液体的多个加热组件,所述功率管理系统包括:
控制器,以及
储能装置,
其中所述控制器被布置成确定已经选择所述设备的至少第一功能,需要同时操作所述多个加热组件中的第一加热组件和第二加热组件,且一旦肯定地确定,所述控制器就进一步被布置成将市电施加到所述第一加热组件的第一加热器元件,且将所述储能装置中的电力施加到所述第一加热组件的第二加热器元件。
12.根据权利要求11所述的功率管理系统,其中所述控制器进一步被布置成确定已经选择所述设备的至少所述第一功能,需要同时操作所述第一加热组件和所述第二加热组件,且一旦肯定地确定,所述功率管理系统就进一步被布置成将市电施加到所述第二加热组件的第三加热器元件且将所述储能装置中的电力施加到所述第二加热组件的第四加热器元件。
13.一种控制制作饮料的设备中电力供应的方法,其中所述设备具有用于加热液体的多个加热组件,所述方法包括以下步骤:
确定已经选择所述设备的至少第一功能,需要同时操作所述设备的第一加热组件和第二加热组件,且一旦肯定地确定,
将市电施加到所述第一加热组件的第一加热器元件,且
将所述储能装置中的电力施加到所述第一加热组件的第二加热器元件。
14.根据权利要求13所述的方法,其进一步包括以下步骤:
确定已经选择的所述设备的至少所述第一功能,需要同时操作所述第一加热组件和所述第二加热组件,并且一旦肯定地确定,
将市电施加到所述第二加热组件的第三加热器元件,且
将储能装置中的电力施加到所述第二加热组件的第四加热器元件。
15.一种在制作饮料的设备中使用的微控制器可读介质,其中所述设备具有用于加热液体的多个加热组件,所述微控制器可读介质具有记录在其上的程序,其中所述程序被配置成使微控制器执行以下过程:
确定已经选择所述设备的至少第一功能,需要同时操作所述多个加热组件中的第一加热组件和第二加热组件,且
一旦肯定地确定,
将市电施加到所述第一加热组件的第一加热器元件,且将所述储能装置中的电力施加到所述第一加热组件的第二加热器元件。
16.根据权利要求15所述的微控制器可读介质,其中所述控制器进一步被布置成确定已经选择所述设备的至少所述第一功能,需要同时操作所述第一加热组件和所述第二加热组件,且一旦肯定地确定,所述控制器就进一步被布置成将市电施加到所述第二加热组件的第三加热器元件且将所述储能装置中的电力施加到所述第二加热组件的第四加热器元件。
17.根据权利要求1所述的设备、或根据权利要求11所述的功率管理系统、或根据权利要求13所述的方法、或根据权利要求15所述的微控制器可读介质,其中所述第一功能包括至少包含萃取第一浓缩咖啡和萃取第二浓缩咖啡的动作。
18.根据权利要求1所述的设备,或根据权利要求11所述的功率管理系统、或根据权利要求13所述的方法、或根据权利要求15所述的微控制器可读介质,其中所述第一功能包括至少包含萃取第一浓缩咖啡和产生蒸汽的动作。
19.根据权利要求1所述的设备、或根据权利要求11所述的功率管理系统、或根据权利要求13所述的方法、或根据权利要求15所述的微控制器可读介质,其中所述第一功能包括至少包含供应热水和萃取第一浓缩咖啡的动作。
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