CN114176395A - 一种即热式胶囊咖啡机的温控方法 - Google Patents

一种即热式胶囊咖啡机的温控方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，设定目标温度及对应PD参数值，即热式胶囊咖啡机根据PD参数值对热式胶囊咖啡机的锅炉进行正常加热比例输出；检测即热式胶囊咖啡机的出水速率，即热式胶囊咖啡机根据所述出水速率对即热式胶囊咖啡机的锅炉进行补偿加热比例输出。本申请具有的效果：首先设定目标温度之后，对目标温度进行调试对应的PD参数值，使得热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳；在对锅炉加热时，咖啡从即热式胶囊咖啡机中倒出，同时在水泵重新启动对锅炉中进行供水，通过检测即热式胶囊咖啡机的出水速率，从而调节对锅炉进行补偿加热比例输出加热，减小在锅炉中补水之后而导致水温下降的可能，使得即热式胶囊咖啡机能够持续出咖啡。

Description

一种即热式胶囊咖啡机的温控方法
技术领域
本申请涉及温控技术的领域，尤其是涉及一种即热式胶囊咖啡机的温控方法。
背景技术
随着生活品质提高，越来越多的人选择咖啡作为生活饮品，各式各样的咖啡机随之产生，其中胶囊式咖啡机尤其受人追捧。胶囊式咖啡机比之半自动咖啡机和全自动咖啡机操作大大简化，往往只需一个按钮就可以完成操作，并且胶囊里的咖啡采用充氮气保鲜包装，保存较长时间后依然像现磨咖啡，香味十足。
相关技术中，很多咖啡机在倒了几杯咖啡之后，由于锅炉中的水重新导入，导致水温下降，会造成咖啡萃取效果不佳；需要重新对锅炉中的水进行加热，而对水再次加热升温需要一定的时间，则一台咖啡机供应咖啡的量就减小了。
针对上述中的相关技术，发明人认为，在开始煮咖啡过程中，控制锅炉出水温度，在进水温度5-80度范围内，保证锅炉水温93-95度，咖啡出口温度稳定在88-90度。要考虑冷机时管路和酿造系统的吸热，开始不同的温度要做不同的温度补偿；同时要考虑连续煮多杯情况，温度也要做相应补偿调整。
发明内容
为了对咖啡机的锅炉进行温度补偿，本申请提供一种即热式胶囊咖啡机的温控方法。
本申请提供的一种即热式胶囊咖啡机的温控方法采用如下的技术方案：
一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，包括以下步骤：
设定目标温度及对应PD参数值，即热式胶囊咖啡机根据PD参数值对热式胶囊咖啡机的锅炉进行正常加热比例输出；
检测即热式胶囊咖啡机的出水速率，即热式胶囊咖啡机根据所述出水速率对热式胶囊咖啡机的锅炉进行补偿加热比例输出。
通过采用上述技术方案，首先设定目标温度之后，对目标温度进行调试对应的PD参数值，使得热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳；
在对锅炉加热时，咖啡从即热式胶囊咖啡机中倒出，同时在水泵重新启动对锅炉中进行供水，通过检测即热式胶囊咖啡机的出水速率，从而对锅炉进行补偿加热比例加热，减小在锅炉中补水之后而导致水温下降的可能，使得即热式胶囊咖啡机能够持续出咖啡。
可选的，设定目标温度及对应PD参数值包括以下步骤：
设定若干目标温度区间，针对每个目标温度区间定义并调试得到与所述目标温度区间相匹配的PD参数，使得热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳。
通过采用上述技术方案，针对不同的目标温度区间定义并调试得到多组与目标温度区间相匹配的PD参数值，在不同目标温度情况下，采取不同的参数，使得锅炉内的水能够快速而稳定地到达目标温度，提高锅炉水升温速率。
可选的，设定第一目标温度区间，定义并调试与第一目标温度区间相匹配的第一PD参数值，使得热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳；
设定第二目标温度区间，定义并调试与第二目标温度区间相匹配的第二PD参数值，使得热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳；
设定第三目标温度区间，定义并调试与第三目标温度区间相匹配的第三PD参数值，使得热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳。
通过采用上述技术方案，每个目标温度区间定义并调试一组PD参数值，在设定目标温度时，首先判定目标温度位于哪一个目标温度区间，再将对应的目标温度区间关联的PD参数值作为算法的参数，使得锅炉内的水能够快速而稳定地到达目标温度，提高锅炉水升温速率。
可选的，所述正常加热比例计算包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为正常加热比例；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为参数P值；
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为参数D值；
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为目标温度；
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为当前锅炉温度；
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为上一次采样的
Figure DEST_PATH_IMAGE020
。
通过采用上述技术方案，正常加热比例
Figure 348338DEST_PATH_IMAGE008
通过采集每个采集间隔的锅炉温度作为实时变量，再与实现定义调试的PD参数进行计算得到，提高正常加热比例
Figure 78396DEST_PATH_IMAGE008
计算的准确性。
可选的，所述采样间隔为500ms。
通过采用上述技术方案，采样间隔控制到500ms对锅炉温度进行采样，提高锅炉温度的时效性，减小时差而导致锅炉温度变化导致的计算误差，降低整体响应的滞后性。
可选的，所述即热式胶囊咖啡机根据所述出水速率对热式胶囊咖啡机的锅炉进行补偿加热比例输出包括以下步骤：
设定若干出水速率区间，每个所述出水速率区间对应有一个补偿加热比例，检测出水速率，根据所述出水速率调节补偿加热比例。
通过采用上述技术方案，针对出水速率调节补偿加热比例，每个出水速率区间对应一个补偿加热比例，在出水速率越大的情况下，锅炉需要的加热补偿需求越大，在出水速率越小的情况下，锅炉需要的加热补偿需求越小，从而减小锅炉因重新供水而导致温度大幅降低的可能。
可选的，若所述
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE024
。
通过采用上述技术方案，
Figure 871909DEST_PATH_IMAGE008
作为正常加热比例，在全额加热的情况下
Figure 662010DEST_PATH_IMAGE008
为100，防止对锅炉超额加热而造成损坏。
可选的，还包括：记录咖啡倒出杯数，定义每个杯数对应的时间阈值，在时间阈值内
Figure 947498DEST_PATH_IMAGE024
。
通过采用上述技术方案，在时间阈值内
Figure 215668DEST_PATH_IMAGE024
，使得锅炉中的水快速升温，提高对咖啡冲泡的效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、首先设定目标温度之后，对目标温度进行调试对应的PD参数值，使得热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳；
在对锅炉加热时，咖啡从即热式胶囊咖啡机中倒出，同时在水泵重新启动对锅炉中进行供水，通过检测即热式胶囊咖啡机的出水速率，从而对锅炉进行补偿加热比例加热，减小在锅炉中补水之后而导致水温下降的可能，使得即热式胶囊咖啡机能够持续出咖啡。
2、针对不同的目标温度区间定义并调试得到多组与目标温度区间相匹配的PD参数值，在不同目标温度情况下，采取不同的参数，使得锅炉内的水能够快速而稳定地到达目标温度，提高锅炉水升温速率。
3、针对出水速率调节补偿加热比例，每个出水速率区间对应一个补偿加热比例，在出水速率越大的情况下，锅炉需要的加热补偿需求越大，在出水速率越小的情况下，锅炉需要的加热补偿需求越小，从而减小锅炉因重新供水而导致温度大幅降低的可能。
附图说明
图1是本申请所述即热式胶囊咖啡机的温控方法的流程图。
图2是本申请所述即热式胶囊咖啡机的温控方法的应用系统图。
图3是本申请所述即热式胶囊咖啡机的温控方法的duty计算示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种即热式胶囊咖啡机的温控方法。
如图1所示，包括以下步骤：
即热式胶囊咖啡机出咖啡的过程：
S100设定目标温度及对应PD参数值，即热式胶囊咖啡机根据PD参数值对热式胶囊咖啡机的锅炉进行正常加热比例
Figure DEST_PATH_IMAGE026
输出；
设定目标参数包括：
对不同目标温度进行区间划分，包括第一目标温度区间、第二目标温度区间和第三目标温度区间，定义并调试第一目标温度区间、第二目标温度区间和第三目标温度区间相匹配的第一PD参数值、第二PD参数值和第三PD参数值。
在对应的PD参数值作为算法系数时，使得即热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳，输出最佳是指锅炉中的水能够快速而平稳的到达目标值，其中PD控制为本领域的常规技术手段，本实施例中不再累述。
例如，本实施例中，对目标温度进行一下划分，包括：
第一目标温度区间：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，第一PD参数值：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；
第二目标温度区间：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
，第二PD参数值：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
；
第三目标温度区间：
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，第三PD参数值：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
。其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为目标温度。
S200在设定即热式胶囊咖啡机的目标温度
Figure 847376DEST_PATH_IMAGE040
之后，即热式胶囊咖啡机内置的处理芯片判断设定的目标温度
Figure 808379DEST_PATH_IMAGE040
位于哪一目标温度区间，将关联的PD参数值作为算法系数对锅炉的正常加热比例进行计算。
如图2所示，针对
Figure 112321DEST_PATH_IMAGE040
的设定在普通的智能咖啡机上的交互界面上即可设定，本实施例中不再累述；处理芯片采取具有分析数据能力的处理芯片即可，例如：CPU、MCU、PLC或FPGA；对锅炉加热采用发热管的供热方式，发热管采用PWM控制来调节正常加热比例
Figure 918603DEST_PATH_IMAGE026
，例如正常加热比例
Figure 93232DEST_PATH_IMAGE026
满额为100，即发热管全额功率工作；正常加热比例
Figure DEST_PATH_IMAGE042
则以20%功率工作；通过温度传感器感应锅炉当前温度值，采集方式和数据处理为本领域内的常规技术手段，本实施例中不再累述。
如图3所示，正常加热比例计算包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE044
Figure DEST_PATH_IMAGE046
Figure DEST_PATH_IMAGE048
其中，
Figure 474404DEST_PATH_IMAGE026
为正常加热比例；
Figure DEST_PATH_IMAGE050
为参数P值；
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为参数D值；
Figure 796801DEST_PATH_IMAGE040
为目标温度；
Figure DEST_PATH_IMAGE054
为当前锅炉温度；
Figure DEST_PATH_IMAGE056
为上一次采样的
Figure DEST_PATH_IMAGE058
。其中对
Figure 249DEST_PATH_IMAGE054
的采样间隔为500ms。
其中，若计算所得
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE062
；若前锅炉温度
Figure DEST_PATH_IMAGE064
，则处理芯片控制发热管强制关闭。
实时采集当前锅炉温度
Figure 622860DEST_PATH_IMAGE054
以调节正常加热比例
Figure 937384DEST_PATH_IMAGE026
，直到锅炉内的温水到达目标温度，则完成预热。
即热式胶囊咖啡机出咖啡的过程：
S300在锅炉进水口检测出水流速，本实施例中采用脉冲式流速传感器以采集咖啡的出水速率，数据为每秒钟N个脉冲，N越大，则流速越大，即热式胶囊咖啡机的处理芯片获取脉冲式流速传感器的感应数据。在流速增大的情况下，锅炉中水量降低，触发水泵重新向锅炉内供水，低水量触发水泵供水为本领域内的常规技术手段，本实施例中不再累述。
S301设定若干出水速率区间，每个所述出水速率区间对应有一个补偿加热比例；
本实施例中，对出水速率区间精确到单个脉冲：
例如：若
Figure DEST_PATH_IMAGE066
，则补偿加热比例为在原正常加热比例
Figure 950340DEST_PATH_IMAGE026
基础上增加95，即
Figure DEST_PATH_IMAGE068
；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE070
，则补偿加热比例为在原正常加热比例
Figure 160741DEST_PATH_IMAGE026
基础上增加90，即
Figure DEST_PATH_IMAGE072
；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE074
，则补偿加热比例为在原正常加热比例
Figure 106701DEST_PATH_IMAGE026
基础上增加75，即
Figure DEST_PATH_IMAGE076
；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE078
，则补偿加热比例为在原正常加热比例
Figure 642724DEST_PATH_IMAGE026
基础上增加65，即；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE080
，则补偿加热比例为在原正常加热比例
Figure 142976DEST_PATH_IMAGE026
基础上增加50，即
Figure DEST_PATH_IMAGE082
；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE084
，则补偿加热比例为在原正常加热比例
Figure 157068DEST_PATH_IMAGE026
基础上增加25，即
Figure DEST_PATH_IMAGE086
；其中“=”意为赋值。
S400在得到加热补偿之后的
Figure 691955DEST_PATH_IMAGE026
，处理芯片控制发热管以加热补偿之后的
Figure 602142DEST_PATH_IMAGE026
进行功率输出。
定义每个杯数对应的时间阈值，在时间阈值内
Figure 792952DEST_PATH_IMAGE062
。例如：对第一杯定义第一时间阈值为7S、第二杯定义第二时间阈值为5S、第三杯定义第二时间阈值为5S、第四杯定义第二时间阈值为3.5S；
第一杯状态：在前7S时间内，发热管全功率加热；在按照目标温度进行
Figure 548418DEST_PATH_IMAGE026
计算，以
Figure 141073DEST_PATH_IMAGE026
作为发热管的功率进行工作，直到达到目标温度，若在前7S的流速N≤7，出水流速较小，锅炉温度降低速率较小，则duty调小到80。
第二杯状态：在前5S时间内，发热管全功率加热；在按照目标温度进行
Figure 222162DEST_PATH_IMAGE026
计算，以
Figure 165847DEST_PATH_IMAGE026
作为发热管的功率进行工作，直到达到目标温度，若在前7S的流速N≤7，则duty调小到80。
第三杯状态：在前5S时间内，发热管全功率加热；在按照目标温度进行
Figure 725004DEST_PATH_IMAGE026
计算，以
Figure 437746DEST_PATH_IMAGE026
作为发热管的功率进行工作，直到达到目标温度，若在前7S的流速N≤7，则duty调小到80。
第四杯状态：在前3.5S时间内，发热管全功率加热；在按照目标温度进行
Figure 158577DEST_PATH_IMAGE026
计算，以
Figure 589558DEST_PATH_IMAGE026
作为发热管的功率进行工作，直到达到目标温度，若在前7S的流速N≤7，则duty调小到80。
本申请实施例一种即热式胶囊咖啡机的温控方法的实施原理为：
首先设定目标温度之后，对目标温度进行调试对应的PD参数值，使得热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳，直到锅炉中的水到达目标温度，完成预热；
咖啡从即热式胶囊咖啡机中倒出，同时在水泵重新启动对锅炉中进行供水，通过检测即热式胶囊咖啡机的出水速率，针对不同的出水速率定义一个对应的补偿加热比例，在正常加热比例的基础上进行增加对应的补偿加热比例，实现锅炉进行补偿加热比例加热。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，其特征在于：包括以下步骤：
设定目标温度及对应PD参数值，即热式胶囊咖啡机根据PD参数值对即热式胶囊咖啡机的锅炉进行正常加热比例输出；
检测即热式胶囊咖啡机的出水速率，即热式胶囊咖啡机根据所述出水速率对即热式胶囊咖啡机的锅炉进行补偿加热比例输出。
2.根据权利要求1所述的一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，其特征在于：设定目标温度及对应PD参数值包括以下步骤：
设定若干目标温度区间，针对每个目标温度区间定义并调试得到与所述目标温度区间相匹配的PD参数，使得即热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳。
3.根据权利要求2所述的一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，其特征在于：
设定第一目标温度区间，定义并调试与第一目标温度区间相匹配的第一PD参数值，使得即热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳；
设定第二目标温度区间，定义并调试与第二目标温度区间相匹配的第二PD参数值，使得即热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳；
设定第三目标温度区间，定义并调试与第三目标温度区间相匹配的第三PD参数值，使得即热式胶囊咖啡机对锅炉输出最佳。
4.根据权利要求1所述的一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，其特征在于：所述正常加热比例计算包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为正常加热比例；
Figure 919395DEST_PATH_IMAGE008
为参数P值；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为参数D值；
Figure 761449DEST_PATH_IMAGE010
为目标温度；
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为当前锅炉温度；
Figure 218975DEST_PATH_IMAGE012
为上一次采样的
Figure DEST_PATH_IMAGE013
。
5.根据权利要求3所述的一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，其特征在于：所述采样间隔为500ms。
6.根据权利要求3所述的一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，其特征在于：所述即热式胶囊咖啡机根据所述出水速率对即热式胶囊咖啡机的锅炉进行补偿加热比例输出包括以下步骤：
设定若干出水速率区间，每个所述出水速率区间对应有一个补偿加热比例，检测出水速率，根据所述出水速率调节补偿加热比例。
7.根据权利要求4所述的一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，其特征在于：若所述
Figure 95664DEST_PATH_IMAGE014
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE015
。
8.根据权利要求4所述的一种即热式胶囊咖啡机的温控方法，其特征在于：还包括：
记录咖啡倒出杯数，定义每个杯数对应的时间阈值，在时间阈值内
Figure 714865DEST_PATH_IMAGE015
。
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