CN209712582U

CN209712582U - 咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统

Info

Publication number: CN209712582U
Application number: CN201822242113.9U
Authority: CN
Inventors: 刘明卫
Original assignee: Hubei Junke Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Hubei Junke Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2019-12-03
Anticipated expiration: 2028-12-29

Abstract

本实用新型公开了咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，包括主控电路板及依次连通的进水口、进水部件、入口流量计、水箱、出口流量计、出水部件、出水口；主控电路板包括MCU，所述MCU分别与进水部件、入口流量计、出口流量计和出水部件电连接，所述MCU根据入口流量计和出口流量计获取的流量数据信息控制出水部件和/或进水部件的通断电以实现对流量及水箱水位的精确控制。本实用新型的控制方式通过硬件与软件的结合，克服了现有控制方式中存在的多种缺陷，能精确的控制水箱的水位及出水量，实时监控各部件的状态，另外，水箱的安装位置更灵活，将本系统应用在咖啡机中可有效节省咖啡机体积。

Description

咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统

技术领域

本实用新型涉及咖啡机技术领域，具体地涉及一种咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统。

背景技术

现有咖啡机的水箱控制通常采用软件控制抽水时间的方式或者硬件电路控制自动加水的方式，若采用硬件电路控制自动加水的方式，当水箱入水口有水注入时，水面会有水波产生，浮子水位开关到达开合的临界状态时会导致控制电路产生开关震荡，容易导致控制电路损坏，也容易产生电磁干扰。若采用软件控制抽水时间的方式，则容易受到水压和电源的影响；比如，当进水口没有水时，电抽水泵或电控水阀若处于长期通电状态，会导致电抽水泵或电控水阀因长期通电干烧而失效，若为了克服这种干烧缺陷而模糊控制通电时间，则将无法实时获知配件状态，而当输出配件失效却无法及时获知时，会存在水从出水口溢出的风险，即设备出现漏水现象；且水箱传统的出水方式都是采用压差原理，其对于水箱内水平面的位置有要求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，包括主控电路板及依次连通的进水口、进水部件、入口流量计、水箱、出口流量计、出水部件、出水口；

所述进水部件用于将进水口的水排入至水箱；所述出水部件用于将水箱内的水排出至出水口；

所述主控电路板包括MCU，所述MCU分别与进水部件、入口流量计、出口流量计和出水部件电连接，所述MCU根据入口流量计和出口流量计获取的流量数据信息控制出水部件和/或进水部件的通断电以实现对流量及水箱水位的精确控制。

进一步，所述主控电路板还包括分别与MCU连接的电流检测电路、PWM控制电路、漏水检测电路、报警电路和电源电路；所述电流检测电路与进水部件和出水部件连接；所述PWM控制电路与出水部件连接用于调节出水速度或出水量；所述漏水检测电路与出口流量计连接。

进一步，所述MCU采用型号为STM32F103C8T6单片机；所述电流检测电路采用所述STM32F103C8T6单片机的12位ADC1采集，所述PWM控制电路采用型号为18N20GH-NMOS的场效应管驱动，所述报警电路采用5V有源蜂鸣器。

进一步，所述出水部件包括出口抽水泵和出水电磁阀；所述出口抽水泵与所述PWM控制电路连接。

进一步，所述出口抽水泵为离心泵，所述水箱位于所述出口抽水泵的扬程内。

进一步，所述水箱包括箱体、水位开关和排气阀口；所述水位开关与所述MCU电连接。

进一步，所述进水部件包括入口抽水泵或进水电磁阀。

本实用新型提出的咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，由于在水箱的入口和出口分别设有进水部件、入口流量计、出口流量计和出水部件，并通过主控电路板实现对流量及水箱水位的精确控制，这种控制方式通过硬件与软件的结合，克服了现有控制方式中存在的多种缺陷，能精确的控制水箱的水位及出水量，实时监控各部件的状态，另外，水箱的安装位置更灵活，将本系统应用在咖啡机中可有效节省咖啡机体积。

附图说明

图1为本实用新型咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统的结构示意图；

其中，1、进水口；2、进水部件；3、入口流量计；4、水箱；5、出口流量计；6、出水部件；6.1、出口抽水泵；6.2、出水电磁阀；7、出水口；8、主控电路板；9、MCU；10、电流检测电路；11、PWM控制电路；12、漏水检测电路；13、报警电路；14、电源电路。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示的一种咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，本系统整体嵌入咖啡机内，本系统包括主控电路板8及依次连通的进水口1、进水部件2、入口流量计3、水箱4、出口流量计5、出水部件6、出水口7。

进水部件2用于将进水口1的水排入至水箱4；出水部件6用于将水箱4内的水排出至出水口7；具体的，本实施例中进水部件2包括入口抽水泵或进水电磁阀；出水部件6包括出口抽水泵6.1和出水电磁阀6.2；出口抽水泵6.1与PWM控制电路11连接用于调节出水速度或出水量。出口抽水泵6.1优选为离心泵，水箱4位于出口抽水泵6.1的扬程内。水箱4包括箱体、水位开关和排气阀口；水位开关与MCU9电连接。由于通过出口抽水泵6.1将水箱4内的水抽出至出水口7，因此，水箱4的布置位置只需要满足在出口抽水泵6.1的扬程内即可，从而水箱4的布置位置更灵活，本系统也可缩小咖啡机体积。

主控电路板8包括MCU9，MCU9分别与进水部件2、入口流量计3、出口流量计5和出水部件6电连接，MCU9根据入口流量计3和出口流量计5获取的流量数据信息控制出水部件6和/或进水部件2的通断电以实现对流量及水箱4水位的精确控制。

具体的，主控电路板8还包括分别与MCU9连接的电流检测电路10、PWM控制电路11、漏水检测电路12、报警电路13和电源电路14；电流检测电路10与进水部件2和出水部件6连接；漏水检测电路12与出口流量计5连接。MCU9采用型号为STM32F103C8T6单片机；电流检测电路10采用STM32F103C8T6单片机的12位ADC1采集，PWM控制电路11采用型号为18N20GH-NMOS的场效应管驱动，报警电路13采用5V有源蜂鸣器。

本系统启动后，主控电路板8对系统内各部件(各部件包括进水部件2、入口流量计3、出口流量计5、出水部件6等)的电流参数进行自检，以判断各部件是否正常。电流检测电路10检测的工作电流属于额定电流范围内时，MCU9判断此状态为正常状态，比如额定电流范围为2mA～500mA。

当系统启动检测各部件正常后，再判断水箱4的箱体内是否有水；即：当水位开关为高电平时，MCU9判断此状态为水箱4无水状态；

当水位开关为低电平时，MCU9判断此状态为水箱4有水状态；

当MCU9判断为水箱4无水状态时，控制进水部件2通电并获取入口流量计3的流量数据，若入口流量计3的流量数据为0，则MCU9判断此时的进水口1无水，则意味着进水部件2为通电干烧状态，MCU9控制进水部件2断电以保护进水部件2，同时控制报警电路13的蜂鸣器发出报警声音和指定的脉冲信号实现报警；若入口流量计3的流量数据不为0，则MCU9判断进水正常，此后水位开关会由高电平变为低电平，MCU9判断此状态为水箱4有水状态并开始对入口流量计3的流量数据进行计数，MCU9根据该计数通过函数公式计算可得知此时的实际进水量，MCU9根据用户设定的额定进水量与实际进水量进行比对，当实际进水量达到用户设定的额定进水量时，MCU9控制进水部件2断电。

实际进水量可根据如下函数公式进行计算：

Y＝X/k

其中，Y表示实际进水量，单位mL；X表示从入口流量计3获取的计数(或数值)；k为常数，不同型号的入口流量计3K值有区别。

当MCU9判断系统为空闲状态时(进水部件2和出水部件6不通电)，MCU9通过漏水检测电路12检测系统是否有漏水现象；比如，当检测到出口流量计5有流体流过，即流量数据不为0，且在单位时间内流体累计的流量值达到设定的阀值时，判定为系统有漏水现象；当判定有漏水现象时，MCU9将系统内各部件断电，同时控制报警电路13的蜂鸣器发出报警声音和指定的脉冲信号。

当MCU9收到(由咖啡机主控制系统或后台)出水信号后，MCU9首先开启出水电磁阀6.2，并获取出口流量计5的流量数据或数值，MCU9根据该流量数据或数值通过函数公式(上述公式Y＝X/k)计算可得知此时的实际出水量，MCU9根据实际出水量和出水预计的时间通过PWM控制电路11控制出口抽水泵6.1的出水速度。

出口抽水泵6.1的出水速度可根据如下函数公式进行计算：

M＝QN+b

其中，M为出口抽水泵6.1的出水速度；Q为出口抽水泵6.1的分辨率；N为PWM的调节占空比；b为出口抽水泵6.1静止时，流经的出水量。

MCU9比较实际进水量和实际出水量，当出水停止后，MCU9关闭出水部件6并使实际进水量与实际出水量相同后再关闭进水部件2，使水箱4内的水位始终处于初始的水位线，水箱4水位的精确控制。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，其特征在于，包括主控电路板及依次连通的进水口、进水部件、入口流量计、水箱、出口流量计、出水部件、出水口；

2.根据权利要求1所述的咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，其特征在于，所述主控电路板还包括分别与MCU连接的电流检测电路、PWM控制电路、漏水检测电路、报警电路和电源电路；所述电流检测电路与进水部件和出水部件连接；所述PWM控制电路与出水部件连接用于调节出水速度或出水量；所述漏水检测电路与出口流量计连接。

3.根据权利要求2所述的咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，其特征在于，所述MCU采用型号为STM32F103C8T6单片机；所述电流检测电路采用所述STM32F103C8T6单片机的12位ADC1采集，所述PWM控制电路采用型号为18N20GH-NMOS的场效应管驱动，所述报警电路采用5V有源蜂鸣器。

4.根据权利要求2所述的咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，其特征在于，所述出水部件包括出口抽水泵和出水电磁阀；所述出口抽水泵与所述PWM控制电路连接。

5.根据权利要求4所述的咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，其特征在于，所述出口抽水泵为离心泵，所述水箱位于所述出口抽水泵的扬程内。

6.根据权利要求2所述的咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，其特征在于，所述水箱包括箱体、水位开关和排气阀口；所述水位开关与所述MCU电连接。

7.根据权利要求2所述的咖啡机的水箱水位及流量精确控制系统，其特征在于，所述进水部件包括入口抽水泵或进水电磁阀。