CN113287941A - 一种咖啡冲泡系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种咖啡冲泡系统和方法，包括水箱、水泵、流量计、加热模块、冲泡机构、第一检测装置、第二检测装置和控制系统；水箱向水泵提供冲泡咖啡所需初始水；流量计监测水泵的水流量，并输出相应的流量信号至控制系统；第一检测装置检测水箱内的水质初始状态信息，并将水质初始状态信息发送给控制系统；第二检测装置检测冲泡机构生成的咖啡液的咖啡信息，并将咖啡信息发送给控制系统；控制系统根据水质初始状态信息、水流量、咖啡信息输出调整信号至水泵和/或加热模块，以调整流入冲泡机构的水质状态。本发明通过实时监测水质初始状态及冲泡机构出口处的咖啡信息动态调整流入冲泡机构的水质，保证咖啡口感，用户体验好。

Description

一种咖啡冲泡系统和方法

技术领域

本发明涉及咖啡机的技术领域，更具体地说，涉及一种咖啡冲泡系统和方法。

背景技术

传统咖啡机冲泡时，滴漏式咖啡机采用的控制方法是通过流量计反馈的数值，来控制加热模块的发热功率，达到相应的冲泡咖啡的水温及出水量。胶囊式咖啡机则采用的控制方法是通过流量计反馈的数值，控制水泵向加热模块输入的水流量，再协同控制加热模块的发热功率，达到相应的冲泡咖啡的水温及出水量。

由于初始水温存在差异，出水温度也将存在差异，咖啡的冲泡效果也受到影响，单纯的温度与咖啡的冲泡效果有一定的相关性，但是并非简单的线性关系，因此，传统冲泡方法实际无法达到所需的效果，降低用户体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种咖啡冲泡系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种咖啡冲泡系统，包括：水箱、水泵、流量计、加热模块、冲泡机构、第一检测装置、第二检测装置以及控制系统；

所述水箱用于向所述水泵提供冲泡咖啡所需初始水；

所述流量计用于监测所述水泵的水流量，并输出相应的流量信号至所述控制系统；

所述第一检测装置用于检测水箱内的水质初始状态信息，并将所述水质初始状态信息发送给所述控制系统；

所述第二检测装置用于检测所述冲泡机构生成的咖啡液的咖啡信息，并将所述咖啡信息发送给所述控制系统；

所述控制系统根据所述水质初始状态信息、所述水流量、所述咖啡信息输出调整信号至所述水泵和/或所述加热模块，以调整流入所述冲泡机构的水质状态。

在本发明所述的咖啡冲泡系统中，所述流量计设置在所述水泵的进水管管路上或者，设置在所述水泵的出水管管路上。

在本发明所述的咖啡冲泡系统中，还包括：设置在所述加热模块与所述水泵之间的管路上的阀门；

所述阀门根据所述控制系统的控制打开、关闭或者切换状态，以向所述加热模块供水或者将废水排出。

在本发明所述的咖啡冲泡系统中，所述阀门为三通阀。

在本发明所述的咖啡冲泡系统中，所述第一检测装置安装在所述水箱中，用于对所述水箱中的水质状态进行实时监测，并将所检测到的水质初始状态信息发送给所述控制系统。

在本发明所述的咖啡冲泡系统中，所述第一检测装置包括：第一温度传感器和第一TDS检测机构；

所述第一温度传感器用于检测所述水箱内的初始水温，并将所述初始水温发送给所述控制系统；

所述第一TDS检测机构用于检测所述水箱内的水质TDS值，并将所述水质TDS值发送给所述控制系统；

所述水质初始状态信息包括：所述初始水温和所述水质TDS值。

在本发明所述的咖啡冲泡系统中，所述第二检测装置安装在所述冲泡机构的咖啡出口处，用于对所述冲泡机构生成的咖啡液状态进行实时监测，并将检测到的咖啡信息发送给所述控制系统。

在本发明所述的咖啡冲泡系统中，所述第二检测装置包括：第二温度传感器和第二TDS检测机构；

所述第二温度传感器用于检测所述冲泡机构生成的咖啡液的咖啡温度，并将所述咖啡温度发送给所述控制系统；

所述第二TDS检测机构用于检测所述冲泡机构生成的咖啡液的咖啡TDS值，并将所述咖啡TDS值发送给所述控制系统；

所述咖啡信息包括：所述咖啡温度和所述咖啡TDS值。

本发明还提供一种咖啡冲泡方法，包括：

通过流量计获取水泵的水流量；

通过第一检测装置和第二检测装置分别获取水箱内的水质初始状态信息和冲泡机构生成的咖啡液的咖啡信息；

根据所述水流量、所述水质初始状态信息和所述咖啡信息输出调整信号至所述水泵和/或加热模块，调整流入所述冲泡机构的水质状态。

在本发明所述的咖啡冲泡方法中，所述水质初始状态信息包括：初始水温和水质TDS值；

所述根据所述水流量、所述水质初始状态信息和所述咖啡信息输出调整信号至所述水泵和/或所述加热模块，调整流入所述冲泡机构的水质状态包括：

根据所述初始水质和所述水流量，计算所述加热模块的实时加热功率；

根据所述实时加热功率调整所述加热模块的加热功率，以调整流入所述冲泡机构的水温。

在本发明所述的咖啡冲泡方法中，所述咖啡信息包括：咖啡温度和咖啡TDS值；

所述根据所述水流量、所述水质初始状态信息和所述咖啡信息输出调整信号至所述水泵和/或加热模块，调整流入所述冲泡机构的水质状态包括：

根据所述咖啡温度输出反馈调节信号至所述加热模块，以反馈调节所述加热模块的加热功率；

根据所述水质TDS值和所述咖啡TDS值，获得咖啡浓度指数；

基于所述咖啡浓度指数获得咖啡浓度值；

根据所述咖啡浓度值调整流入所述冲泡机构的水质状态。

在本发明所述的咖啡冲泡方法中，所述根据所述咖啡浓度值调整流入所述冲泡机构的水质状态包括：

将所述咖啡浓度值与目标值进行比较；

若所述咖啡浓度值大于所述目标值，则输出调整信号加大水泵的出水量、或者降低出水温度；

若所述咖啡浓度值小于目标值，则输出调整信号减少水泵的出水量、或者提高出水温度。

实施本发明的咖啡冲泡系统和方法，具有以下有益效果：包括水箱、水泵、流量计、加热模块、冲泡机构、第一检测装置、第二检测装置和控制系统；水箱向水泵提供冲泡咖啡所需初始水；流量计监测水泵的水流量，并输出相应的流量信号至控制系统；第一检测装置检测水箱内的水质初始状态信息，并将水质初始状态信息发送给控制系统；第二检测装置检测冲泡机构生成的咖啡液的咖啡信息，并将咖啡信息发送给控制系统；控制系统根据水质初始状态信息、水流量、咖啡信息输出调整信号至水泵和/或加热模块，以调整流入冲泡机构的水质状态。本发明通过实时监测水质初始状态及冲泡机构出口处的咖啡信息动态调整流入冲泡机构的水质，保证咖啡口感，用户体验好。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的咖啡冲泡系统的原理框图；

图2是本发明实施例提供的咖啡冲泡方法的流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，图1是本发明实施例提供的咖啡冲泡系统的原理框图。

如图1所示，该咖啡冲泡系统，包括：水箱101、水泵103、流量计102、加热模块105、冲泡机构106、第一检测装置107、第二检测装置108以及控制系统109。

其中，水箱101用于向水泵103提供冲泡咖啡所需初始水。

流量计102用于监测水泵103的水流量，并输出相应的流量信号至控制系统109。可选的，流量计102设置在水泵103的进水管管路上或者，设置在水泵103的出水管管路上。通过在水泵103的进水管管路或者出水管管路上设置流量计102，可以实时监测水泵103进水量或者出水量，从而达到实时监测流入加热模块105的实际水量。

第一检测装置107用于检测水箱101内的水质初始状态信息，并将水质初始状态信息发送给控制系统109。

一些实施例中，第一检测装置107安装在水箱101中，用于对水箱101中的水质状态进行实时监测，并将所检测到的水质初始状态信息发送给控制系统109。可选的，第一检测装置107可以设置在水箱101中的任意位置。

一些实施例中，第一检测装置107包括：第一温度传感器和第一TDS检测机构。

第一温度传感器用于检测水箱101内的初始水温，并将初始水温发送给控制系统109；第一TDS检测机构用于检测水箱101内的水质TDS值，并将水质TDS值发送给控制系统109；水质初始状态信息包括：初始水温和水质TDS值。

可选的，第一温度传感器可以设置一个或者多个，可根据实际需求选择。若设置多个温度传感器时，则初始水温取多个温度传感器的均值。

第二检测装置108用于检测冲泡机构106生成的咖啡液的咖啡信息，并将咖啡信息发送给控制系统109。可选的，第二检测装置108安装在冲泡机构106的咖啡出口处，用于对冲泡机构106生成的咖啡液状态进行实时监测，并将检测到的咖啡信息发送给控制系统109。

一些实施例中，第二检测装置108包括：第二温度传感器和第二TDS检测机构。

第二温度传感器用于检测冲泡机构106生成的咖啡液的咖啡温度，并将咖啡温度发送给控制系统109；第二TDS检测机构用于检测冲泡机构106生成的咖啡液的咖啡TDS值，并将咖啡TDS值发送给控制系统109；咖啡信息包括：咖啡温度和咖啡TDS值。

可选的，第二温度传感器可以设置一个或者多个，可根据实际需求选择。若设置多个温度传感器时，则咖啡温度取多个温度传感器的均值。

控制系统109根据水质初始状态信息、水流量、咖啡信息输出调整信号至水泵103和/或加热模块105，以调整流入冲泡机构106的水质状态。

进一步地，一些实施例中，该咖啡冲泡系统还包括：设置在加热模块105与水泵103之间的管路上的阀门104。

阀门104根据控制系统109的控制打开、关闭或者切换状态，以向加热模块105供水或者将废水排出，如将废水排至废水盒中。可选的，该阀门104为三通阀。

具体的，控制系统109根据初始水温和流量计102监测到的水流量可准确计算得到加热模块105的加热功率，进而根据所计算得到的加热功率输出相应的功能控制信号至加热模块105，以控制加热模块105的初始加热功率。当检测到冲泡机构106出口处咖啡液的咖啡温度(出口温度)时，可基于该咖啡温度对加热模块105的加热功率进行反馈调节，以动态调节加热模块105的加热功率。进一步地，该控制系统109还可以根据水质TDS值和咖啡TDS值进行计算，得到实时的咖啡浓度指数，并基于所得到的咖啡浓度指数通过查表等方式找到不同品种、不同烘焙工艺的特征值，进而得到相应的咖啡浓度值，进而将得到的咖啡浓度值与目标值进行比较，当咖啡浓度值大于目标值时，输出调整信号到水泵103，加大水泵103的出水量，或者输出相应的调整信号至加热模块105，降低加热模块105的加热功率，从而降低加热模块105的出水温度，使所冲泡得到的咖啡淡化。或者，当咖啡浓度值小于目标值时，输出调整信号到水泵103，减少水泵103的出水量，或者输出相应的调整信号至加热模块105，提高加热模块105的加热功率，从而提高加热模块105的出水温度，使所冲泡得到的咖啡浓化，从而获得满足口感的咖啡，提升用户体验。

可以理解地，TDS值：TDS是指溶解性固体总量，测量单位为毫克/升(mg/L),它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体。TDS值越高，表示水中含有的杂质越多。总溶解固体指水中全部溶质的总量，包括无机物和有机物两者的含量。因此，咖啡出口检测的TDS值(咖啡TDS值)-水箱101入口检测的TDS值(水质TDS值)＝＝咖啡的浓度指数X。

基于此原理，具体的可以得到：

咖啡浓度值Y＝＝K1*(TDS出口-TDS入口)；K1为常数。

冲泡机构106内为蒸汽状态时：

咖啡浓度值Y＝＝K2*T冲泡温度*(Q水量)^0.5；K2为常数。

冲泡机构106内为热水状态时：

咖啡浓度值Y＝＝K3*T冲泡温度/(Q水量)^2；K3为常数。

参考图2，图2为本发明实施例提供的咖啡冲泡方法的流程示意图。本发明实施例公开的咖啡冲泡方法可以应用于本发明实施例提供的咖啡冲泡系统。

如图2所示，该咖啡冲泡方法包括：

步骤S201、通过流量计102获取水泵103的水流量。

步骤S202、通过第一检测装置107和第二检测装置108分别获取水箱101内的水质初始状态信息和冲泡机构106生成的咖啡液的咖啡信息。

步骤S203、根据水流量、水质初始状态信息和咖啡信息输出调整信号至水泵103和/或加热模块105，调整流入冲泡机构106的水质状态。

可选的，水质初始状态信息包括：初始水温和水质TDS值。

一些实施例中，根据水流量、水质初始状态信息和咖啡信息输出调整信号至水泵103和/或加热模块105，调整流入冲泡机构106的水质状态包括：根据初始水质和水流量，计算加热模块105的实时加热功率；根据实时加热功率调整加热模块105的加热功率，以调整流入冲泡机构106的水温。

一些实施例中，咖啡信息包括：咖啡温度和咖啡TDS值。

根据水流量、水质初始状态信息和咖啡信息输出调整信号至水泵103和/或加热模块105，调整流入冲泡机构106的水质状态包括：根据咖啡温度输出反馈调节信号至加热模块105，以反馈调节加热模块105的加热功率；根据水质TDS值和咖啡TDS值，获得咖啡浓度指数；基于咖啡浓度指数获得咖啡浓度值；根据咖啡浓度值调整流入冲泡机构106的水质状态。

一些实施例中，根据咖啡浓度值调整流入冲泡机构106的水质状态包括：将咖啡浓度值与目标值进行比较；若咖啡浓度值大于目标值，则输出调整信号加大水泵103的出水量、或者降低出水温度；若咖啡浓度值小于目标值，则输出调整信号减少水泵103的出水量、或者提高出水温度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (12)

1.一种咖啡冲泡系统，其特征在于，包括：水箱、水泵、流量计、加热模块、冲泡机构、第一检测装置、第二检测装置以及控制系统；

所述水箱用于向所述水泵提供冲泡咖啡所需初始水；

所述流量计用于监测所述水泵的水流量，并输出相应的流量信号至所述控制系统；

所述第一检测装置用于检测水箱内的水质初始状态信息，并将所述水质初始状态信息发送给所述控制系统；

所述第二检测装置用于检测所述冲泡机构生成的咖啡液的咖啡信息，并将所述咖啡信息发送给所述控制系统；

所述控制系统根据所述水质初始状态信息、所述水流量、所述咖啡信息输出调整信号至所述水泵和/或所述加热模块，以调整流入所述冲泡机构的水质状态。

2.根据权利要求1所述的咖啡冲泡系统，其特征在于，所述流量计设置在所述水泵的进水管管路上或者，设置在所述水泵的出水管管路上。

3.根据权利要求1所述的咖啡冲泡系统，其特征在于，还包括：设置在所述加热模块与所述水泵之间的管路上的阀门；

所述阀门根据所述控制系统的控制打开、关闭或者切换状态，以向所述加热模块供水或者将废水排出。

4.根据权利要求3所述的咖啡冲泡系统，其特征在于，所述阀门为三通阀。

5.根据权利要求1所述的咖啡冲泡系统，其特征在于，所述第一检测装置安装在所述水箱中，用于对所述水箱中的水质状态进行实时监测，并将所检测到的水质初始状态信息发送给所述控制系统。

6.根据权利要求5所述的咖啡冲泡系统，其特征在于，所述第一检测装置包括：第一温度传感器和第一TDS检测机构；

所述第一温度传感器用于检测所述水箱内的初始水温，并将所述初始水温发送给所述控制系统；

所述第一TDS检测机构用于检测所述水箱内的水质TDS值，并将所述水质TDS值发送给所述控制系统；

所述水质初始状态信息包括：所述初始水温和所述水质TDS值。

7.根据权利要求1所述的咖啡冲泡系统，其特征在于，所述第二检测装置安装在所述冲泡机构的咖啡出口处，用于对所述冲泡机构生成的咖啡液状态进行实时监测，并将检测到的咖啡信息发送给所述控制系统。

8.根据权利要求7所述的咖啡冲泡系统，其特征在于，所述第二检测装置包括：第二温度传感器和第二TDS检测机构；

所述第二温度传感器用于检测所述冲泡机构生成的咖啡液的咖啡温度，并将所述咖啡温度发送给所述控制系统；

所述第二TDS检测机构用于检测所述冲泡机构生成的咖啡液的咖啡TDS值，并将所述咖啡TDS值发送给所述控制系统；

所述咖啡信息包括：所述咖啡温度和所述咖啡TDS值。

9.一种咖啡冲泡方法，其特征在于，包括：

通过流量计获取水泵的水流量；

通过第一检测装置和第二检测装置分别获取水箱内的水质初始状态信息和冲泡机构生成的咖啡液的咖啡信息；

根据所述水流量、所述水质初始状态信息和所述咖啡信息输出调整信号至所述水泵和/或加热模块，调整流入所述冲泡机构的水质状态。

10.根据权利要求9所述的咖啡冲泡方法，其特征在于，所述水质初始状态信息包括：初始水温和水质TDS值；

所述根据所述水流量、所述水质初始状态信息和所述咖啡信息输出调整信号至所述水泵和/或所述加热模块，调整流入所述冲泡机构的水质状态包括：

根据所述初始水质和所述水流量，计算所述加热模块的实时加热功率；

根据所述实时加热功率调整所述加热模块的加热功率，以调整流入所述冲泡机构的水温。

11.根据权利要求10所述的咖啡冲泡方法，其特征在于，所述咖啡信息包括：咖啡温度和咖啡TDS值；

所述根据所述水流量、所述水质初始状态信息和所述咖啡信息输出调整信号至所述水泵和/或加热模块，调整流入所述冲泡机构的水质状态包括：

根据所述咖啡温度输出反馈调节信号至所述加热模块，以反馈调节所述加热模块的加热功率；

根据所述水质TDS值和所述咖啡TDS值，获得咖啡浓度指数；

基于所述咖啡浓度指数获得咖啡浓度值；

根据所述咖啡浓度值调整流入所述冲泡机构的水质状态。

12.根据权利要求11所述的咖啡冲泡方法，其特征在于，所述根据所述咖啡浓度值调整流入所述冲泡机构的水质状态包括：

将所述咖啡浓度值与目标值进行比较；

若所述咖啡浓度值大于所述目标值，则输出调整信号加大水泵的出水量、或者降低出水温度；

若所述咖啡浓度值小于目标值，则输出调整信号减少水泵的出水量、或者提高出水温度。

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