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Die
Erfindung betrifft eine Dosiermengenüberwachungsvorrichtung für Kaffeemaschinen,
eine Kaffeemaschine mit einer Dosiermengenüberwachungsvorrichtung sowie
ein Verfahren zum Zubereiten eines Brühgetränks.
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Dosiervorrichtungen
für Geräte zur Herstellung
von Brühgetränken sind
beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 30 903 A1 bekannt.
Darin ist ein Filtergehäuse
für die
Aufnahme von Kaffeefiltern mit einer Feinwaage mit einer daran gekoppelten
Anzeigeeinrichtung vorgesehen. Aufgrund einer manuellen Vorwahl
einer Menge des zu brühenden
Brühgetränks wird
auf der Anzeigeeinrichtung die Geschmacksintensität des Brühgetränks in Abhängigkeit
der Menge eines in den Kaffeefilter eingefüllten Kaffeemehls angezeigt.
Eine zu erreichende Geschmacksintensität des Brühgetränks kann mittels einer Einrichtung
zum Vorspannen einer Dämpfungseinrichtung
eingestellt werden, wobei die Dämpfungseinrichtung
die Empfindlichkeit der Feinwaage verringert oder vergrößert.
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In
der europäischen
Patentschrift
EP 0
928 590 B1 ist eine Kaffeemaschine mit Dosiersignalanordnung
beschrieben. Darin sind Wandlerelemente für die Umwandlung einer Gewichtskraft
in ein elektrisches bzw. elektronisches Signal vorgesehen, nämlich zum
Einen zum Ermitteln der Gewichtskraft eines Wasservorrates und zum
Anderen zum Ermitteln einer Gewichtskraft eines Kaffeepulvervorrates. Die
beiden Wandlerelemente sind Teil einer Messbrücke. Die beiden Wandlerelemente
sind dabei so in der Messbrücke
angeordnet, dass sich durch die Veränderung der Ausgangssignale
der Wandlerelemente der Spannungszustand im Nullzweig der Brückenschaltung
verändert,
was zur Anzeige von entsprechenden Informationen genutzt wird.
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In
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 050 365 A1 ist
eine Kaffeemaschine beschrieben, die mittels optischer und/oder
akustischer Sensoren die Höhe
einer Tasse und mittels eines Gewichtssensors zunächst ein
Leergewicht der Tasse bestimmt. Basierend auf diesen Daten sowie
einem vorprogrammierten Gewicht einer Füllmenge gibt die Kaffeemaschine
auf Anforderung Kaffee in die Tasse aus, bis ein Gesamtgewicht erreicht
ist. Das Gesamtgewicht setzt sich aus dem Gewicht des eingefüllten Kaffees
sowie dem Leergewicht der Tasse zusammen.
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Aus
der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 98 00 175 U1 ist eine Kaffeemaschine mit
Dosiersignalanordnung bekannt. Darin wird separat das Gewicht einer
in einen Kaffeefilter eingefüllte
Kaffeepulvermenge sowie das Gewicht einer in ein Wasservorratsbehälter eingefüllte Wassermenge
bestimmt. Die Gewichtswerte werden miteinander verglichen und daraus
das Verhältnis
der Kaffeepulvermenge zur Wassermenge bestimmt. Eine Anzeige zeigt
an, wann ein voreingestelltes Verhältnis erreicht ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher Weise das reproduzierbare
sowie sparsame Zubereiten eines Aufgussgetränkes, insbesondere von Kaffee,
zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß ist eine
Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
für Kaffeemaschinen
vorgesehen, mit wenigstens einer Wägezelle zum Erfassen eines
Gesamtgewichts wenigstens von in die Kaffeemaschine eingefülltem Kaffeepulver
und Brühwasser,
mit einer Steuereinheit zum Verarbeiten eines Ausgangssignals der
wenigstens einen Wägezelle
und zum Bestimmen eines erforderlichen Gesamtgewichts aus Brühwasser
und Kaffeepulver anhand eines zuvor erfassten Brühwassergewichts oder Kaffeepulvergewichts
in Abhängigkeit
vorgebbarer Einstellungen der Steuereinheit sowie zum Überwachen
des Erreichens des vordefinierten Gesamtgewichts und mit einer Anzeigevorrichtung
zum Anzeigen des Überwachungsergebnisses.
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Durch
das Überwachen
des Erreichens des vordefinierten Gesamtgewichts von Brühwasser
und Kaffeepulver, wird erreicht, dass das zu erzeugende Aufgussgetränk reproduzierbar
erzeug bar ist. Überraschen derweise
genügt
das Gesamtgewicht, um die Reproduzierbarkeit zu erreichen, so dass
die Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
einfach und kostengünstig
ausgebildet sein kann, da im einfachsten Fall eine einzige Wagezelle
ausreicht. Insbesondere wird ein gleichbleibendes Verhältnis zwischen
Kaffee und Brühwasser
bzw. zwischen Extraktionsgut und Extraktionsmittel auch bei sich ändernden
Brühwassermengen
ermöglicht.
Das Verhältnis
wird aus dem aktuellen Gesamtgewicht ermittelt, wobei hierzu beispielsweise
zuerst das Brühwassergewicht
oder das Kaffeepulvergewicht und daran anschließend das Gewicht des dann zugeführten Kaffeepulvers
bzw. Brühwassers
wenigstens bis zum Erreichen des voreingestellten Gesamtgewichts
ermittelt wird. Auf diese Weise wird als wesentlicher Vorteil auch
eine sparsame Verwendung von Kaffeepulver erreicht, da im Allgemeinen
ja die Dosierempfehlungen bei der Dosierung mittels so genannter
Messlöffel
nur ungenügend
eingehalten werden. Wird bei der Verwendung von Messlöffeln zum
Dosieren von Kaffeepulver nicht gestrichen mit Kaffeepulver gefüllt, wie
es Dosierempfehlungen im Allgemeinen vorgeben, sondern gehäuft mit
Kaffeepulver gefüllt,
ergibt sich daraus leicht eine Überdosierung
an Kaffeepulver im Bereich von 20%, gegebenenfalls sogar noch mehr. Eine
derartige Überdosierung
ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
vermeidbar, so dass sich bei täglichem
Gebrauch ein erhebliches Einsparpotential ergibt und sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
schon nach kurzem amortisiert.
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Die
Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
kann hierzu als separates Bauteil beispielsweise als modulares Zubehör für eine Kaffeemaschine vorgesehen
sein. Es ist des weiteren aber selbstverständlich auch möglich, die
Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
als integralen Bestandteil einer Kaffeemaschine oder dergleichen
vorzusehen. Als Kaffeemaschine wird im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung
zum automatischen Erzeugen von Filterkaffee verstanden. Die Erfindung
ist jedoch auch auf jede andere Vorrichtung anwendbar, mit der ein
Aufgussge tränk
erzeugt werden soll. Generell gilt hier ein Aufguss als eine Lösung, die
mittels eines als Lösungsmittel
verwendetes Extraktionsmittels und eines Extraktionsgutes hergestellt
wird, wobei dabei aus dem Extraktionsgut ein Extrakt herausgelöst wird.
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Die
wenigstens eine Wägezelle
zum Erfassen des Gesamtgewichts kann beispielsweise wenigstens einen
sogenannten Dehnmessstreifen (DMS) oder dergleichen aufweisen. Darüber hinaus ist
auch eine induktive Gewichtsbestimmung, eine kapazitive Gewichtsbestimmung
und/oder eine piezobasierte Gewichtsbestimmung vorstellbar.
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Das
Kaffeepulver, dessen Gewicht ja einen Teil des zu ermittelnden Gesamtgewichts
darstellt, wird mittels Mahlen von Kaffeebohnen erzeugt. Das Kaffeepulver
kann unterschiedliche Mahlgrade aufweisen, wobei der Mahlgrad ja
ebenfalls einen Einfluss auf die Stärke, also auf die Konzentration
des Extraktes hat. Am bedeutendsten und entscheidend für die Reproduzierbarkeit
ist aber das Verhältnis
des Gewichts des zugeführten
Kaffeepulvers zum Gewicht des zugeführten Brühwassers.
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Die
Steuereinheit zum Verarbeiten des Ausgangssignals der wenigstens
einen Wägezelle
weist allgemein eine Auswerteelektronik auf und kann beispielsweise
eine integrierte elektronische Schaltung sein, insbesondere ein
ASIC (Application Specific Integrated Circuit, anwendungsspezifische
integrierte Schaltung) für
Verstärkung,
Analog/Digital-Umsetzung,
Signalverarbeitung und Signalausgabe, speziell bei Verwendung von
DMS-Wägezellen,
ein Mikrokontroller mit geeigneter Peripherie oder eine speicherprogrammierbare
Steuerung (SPS). Ist die Dosiermengenüberwachungsvorrichtung als
integraler Bestandteil der Kaffeemaschine vorgesehen, kann die Steuereinheit
auch als Teil einer Gesamtsteuereinheit der Kaffeemaschine vorgesehen
sein.
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Die
Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des Überwachungsergebnisses kann
das Überwachungsergebnis
vorzugsweise optisch und/oder akustisch anzeigen. Für. eine
optische Anzeige können
beispielsweise Leuchtdioden (LEDs), Flüssigkristallbildschirme (LCDs)
oder dergleichen vorgesehen sein. Für eine akustische Anzeige kann
beispielsweise ein Lautsprecher, insbesondere ein Piezolautsprecher
oder dergleichen vorgesehen sein.
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Die
vorgebbaren Einstellungen der Steuereinheit betreffen insbesondere
die Konzentration des Extraktes, also wie viele Gewichtseinheiten
Kaffeepulver für
eine bestimmte Anzahl an Gewichtseinheiten Brühwasser vorzusehen sind beziehungsweise umgekehrt.
So sind beispielsweise für
eine Tasse, etwa 125 Milliliter, durchschnittlich starken Kaffees, gebrüht mit durchschnittlich
hartem Brühwasser
und einem mittleren Mahlgrad des Kaffeepulvers etwa 6,5 Gramm Kaffeepulver
pro Tasse notwendig. Die zu verwendende Menge an Kaffeepulver sollte
bei einem mittleren Mahlgrad und bei einem mittelharten Brühwasser
zwischen 5,5 Gramm und 7,5 Gramm pro Tasse liegen, wobei bei der
Verwendung von 5,5 Gramm Kaffeepulver ein sehr schwacher Kaffe und bei
der Verwendung von 7,5 Gramm Kaffeepulver pro Tasse bereits ein
sehr starker Kaffee gebrüht
wird. Die Einstellung kann beispielsweise mittels eines Drehschalters,
mittels Tasten oder dergleichen vorgenommen werden. Der Drehschalter
oder der Wählschalter
kann auch die Einstellung von Mittelwerten jeweils zwischen mild,
normal und stark erlauben.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuereinheit einen
Mikrocontroller oder dergleichen auf. Dadurch ist die Möglichkeit
geschaffen, ein Steuerprogramm, das auch variabel sein kann, für die Auswertung
des Ausgangssignals bzw. die Ansteuerung der Anzeigevorrichtungen
heranzuziehen.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuereinheit eine integrierte
Schaltung mit einer nicht veränderbaren
aufgeprägten
Programmierung auf, insbesondere ein ASIC. Ein derartiger ASIC kann
vorteilhaft standardisiert werden und ist deshalb kostengünstig.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeigevorrichtung
wenigstens eine Mehrsegmentanzeige oder ein Flüssigkristall-Bildschirm.
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Als
Mehrsegmentanzeige wird eine Anzeige verstanden, bei der aus mehreren
optischen Anzeigeelementen eine Gesamtanzeige erzeugt wird, wie beispielsweise
eine Siebensegmentanzeige oder eine Neunsegmentanzeige. So kann
auch eine lineare Aneinanderreihung von LEDs, beispielsweise für die Symbolisierung
eines Wagbalkens oder dergleichen, als Mehrsegmentanzeige verstanden
werden. Die Verwendung eines beliebigen LCDs, ermöglicht die
Verwendung einer beliebig ausgebildeten grafischen Oberfläche zur
Darstellung des aktuellen Gesamtgewichts und/oder des aktuellen
Verhältnisses des
Gewichts des bereits eingefüllten
Brühwassers zu
dem Gewicht des bereits eingefüllten
Kaffeepulvers sowie weiteren, mit der Dosiermengenüberwachung
zusammenhängenden
oder nicht zusammenhängenden
Informationen.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Anzeigevorrichtung eine
Mehrzahl von LEDs auf, die in wenigstens zwei LED-Bereiche unterteilt
sind, wobei ein erster LED-Bereich das Überwachungsergebnis wenigstens
in einem ersten, frühen
Füllstadium
bis zum Erreichen einer definierten Teilmenge einer voreinstellbaren
Gesamtmenge von einzufüllenden
Kaffeepulver und/oder Brühwasser
anzeigt, wobei ein zweiter LED-Bereich
das Überwachungsergebnis
wenigstens in einem zweiten, letzten Füllstadium bis zum Erreichen
der voreingestellen Gesamtmenge von einzufüllenden Kaffeepulver und/oder Brühwasser
anzeigt, und wobei eine Anzeigeauflösung des zweiten Bereichs feiner
ist als eine An zeigeauflösung
des ersten Bereichs. Auf diese Weise kann die bereits eingefüllte Menge
an Kaffeepulver und/oder Brühwasser
beziehungsweise die noch einzufüllende
Menge an Kaffeepulver und/oder Brühwasser auf einfache Weise
und deutlich angezeigt werden. Die Steuereinheit, die die Anzeigevorrichtung
ansteuert, kann zu Anzeigezwecken nacheinander LEDs aufleuchten
oder erlöschen
lassen.
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So
kann im ersten LED-Bereich die Auflösung beispielsweise so eingestellt
sein, dass jeweils eine LED diejenige Brühwassermenge und/oder Kaffeepulvermenge
symbolisiert, die man beispielsweise für eine Tasse gebrühten Kaffees
der voreingestellten Stärke
benötigt.
Dementsprechend symbolisieren also beispielsweise zehn LEDs im ersten LED-Bereich zehn Mengeneinheiten
Brühwasser und/oder
Kaffeepulver.
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Die
Auflösung
im zweiten LED-Bereich kann dann feiner und beispielsweise so eingestellt
sein, dass jede LED lediglich einen Bruchteil der Brühwassermenge
und/oder Kaffeepulvermenge symbolisiert, die man beispielsweise
für eine
Tasse gebrühten
Kaffees der voreingestellten Stärke
benötigt.
Zehn LEDs im zweiten LED-Bereich können dann beispielsweise jeweils
ein Zehntel der Menge Brühwasser
und/oder Kaffeepulver symbolisieren, die man für eine Tasse gebrühten Kaffees
benötigt.
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Im
frühen
Füllstadium
werden dann die LEDs des ersten LED-Bereichs verwendet, um vergleichsweise
grob aufgelöst
die bereits eingefüllte
oder die noch einzufüllende
Menge an Brühwasser
und/oder Kaffeepulver darzustellen. Die Darstellung erfolgt dann
beispielsweise durch Aufleuchten oder Erlöschen je einer LED je eingefüllter Mengeneinheit
an Brühwasser
und/oder Kaffeepulver. Das frühe
Füllstadium
dauert vom Einfüllbeginn
des Brühwassers und/oder
des Kaffeepulvers bis die maximal anzeigbare Menge in der groben
Auflösung
an Kaffeepulver und/oder Brühwasser
eingefüllt
ist. Anschließend wird
mittels des zwei ten LED-Bereichs das letzte Füllstadium vergleichsweise fein
aufgelöst
angezeigt, so dass einer Bedienperson die genaue Dosierung von Brühwasser
und/oder Kaffeepulver in einfacher Weise optisch veranschaulicht
wird.
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Es
ist darüber
hinaus auch möglich,
dass die LEDs des zweiten LED-Bereichs
während
des gesamten Einfüllvorgangs
eine Anzeigefunktion aufweisen. Die LEDs des zweiten LED-Bereichs
könnten dann
beispielsweise in der feinen Auflösung die Bruchteile der je
Tasse zu brühenden
Kaffees einzufüllenden
Menge an Brühwasser
und/oder Kaffeepulver darstellen. Wenn alle LEDs im zweien LED-Bereich
aufleuchten beziehungsweise erlöschen,
könnte
dann eine beziehungsweise eine weitere LED des ersten LED-Bereichs
aufleuchten oder erlöschen. Der
erste LED-Bereich kann dann eine Art Zähler darstellen, der anzeigt,
wie oft der zweite LED-Bereich bereits eine vollständige Anzeige
erzeugte, also wie oft bereits alle LEDs des zweiten LED-Bereits
gemeinsam aufleuchteten beziehungsweise gemeinsam nicht leuchteten.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten LED-Bereich
und dem zweiten LED-Bereich ein dritter LED Bereich vorgesehen ist,
der den ersten und den zweiten LED-Bereich optisch voneinander trennt
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung stellt die Steuereinheit die Anzeigeauflösungen des
ersten und des zweiten LED-Bereichs je nach voreingestellter Gesamtmenge
von einzufüllendem
Kaffeepulver und/oder Brühwasser
ein. Die Voreinstellung kann mittels entsprechender Einstellvorrichtungen,
beispielsweise Wählschalter,
Drehschalter, Taster oder dergleichen vorgenommen werden. Die Voreinstellung
kann betreffen: die Anzahl der zu brühenden Tassen Kaffee, den Stärkegrad
des zu brühenden Kaffees
und/oder ob die Menge einzufüllenden
Brühwassers
beziehungsweise die Menge einzufüllenden Kaffeepulvers überwacht
werden soll.
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Die
Anpassung der Auflösung
kann beispielsweise so erfolgen, dass die LEDs des ersten LED-Bereichs
immer einen ersten, deutlich größeren Teil
der einzufüllenden
Menge an Brühwasser und/oder
Kaffeepulver symbolisieren. Die LEDs des zweiten LED-Bereichs symbolisieren
dann einen im Vergleich zum ersten Teil deutlich kleineren, zweiten Teil
der einzufüllenden
Menge an Brühwasser und/oder
Kaffeepulver. Hier können
verschiedene, im Rahmen der Erfindung sinnvolle Verhältnisse
der Anzeigen gewählt
werden, beispielsweise 10:1, 9:1, 12:3, 8:2 oder dergleichen. Für die Erfindung
ist hier von besonderer Bedeutung, dass der das Brühwasser
und/oder das Kaffeepulver einfüllenden
Bedienperson der aktuelle Füllstand
in einfacher und nachvollziehbarer Weise dargestellt wird.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung sind die LEDs der Anzeigevorrichtung
im Wesentlichen kegelförmig
angeordnet. Die Kegelform kann beispielsweise entstehen, indem eine
erste LED eine in eine Richtung weisende Spitze der Kegelform bildet.
Entgegengesetzt dieser Richtung folgen dann auf die erste LED eine
Reihe mit zwei weiteren LEDs. Diese LEDs sind so angeordnet, dass
eine Spiegelebene der geometrischen Schwerpunkte der beiden zweiten LEDs
im Wesentlichen koaxial zu einer Mittelebene der ersten LED ausgerichtet
ist. Auf die zweiten LEDs kann, ebenfalls entgegen der Richtung,
in die die Kegelform weist, wenigstens eine weitere Reihe von LEDs
folgen, wobei diese weiteren Reihen wenigstens genau so viele LEDS,
jeweils eine, insbesondere aber zwei LEDs mehr aufweist, als die
vorherige Reihe. Als vorteilhaft haben sich zur Darstellung der Kegelform
Anzeigen mit 31 oder 21 LED-Segmenten erwiesen.
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Dabei
bildet die letzte Reihe oder die letzten, der letzten Reihe direkt
vorangehenden Reihen einschließlich
der letzten Reihe, also die Reihe beziehungsweise die Reihen mit
den meisten LEDs, den zweiten LED-Bereich. Der erste LED-Bereich wird durch
die übrigen
LEDs gebildet.
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Ebenfalls
möglich
ist, dass der zweite LED-Bereich durch eine bestimmte Anzahl von
LEDs gebildet wird, und zwar ausgehend von der Spitze der Kegelform.
Der erste LED-Bereich würde
dann von den übrigen
LED-Reihen gebildet, wobei die Steuereinheit in jedem Fall ein sinnvolles
Verhältnis zwischen
grober Auflösung
und feiner Auflösung
einstellt.
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Die
Kegelform kann so angeordnet sein, dass sie sich nach oben öffnet, und
so den Kaffeefilter beziehungsweise einen Brühwasserbehälter symbolisiert.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
wenigstens eine Auflagefläche
für die
Auflage einer Kaffeemaschine auf, an der die Dosiermengenüberwachung
vorgenommen wird.
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Die
Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
ist gemäß dieser
Ausgestaltung nach Art einer Waage ausgebildet, auf deren Auflagefläche die
zu überwachende
Kaffeemaschine aufgestellt wird. Die Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
ist so äußerst flexibel
und für
unterschiedlichste Kaffeemaschinen verwendbar.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren noch mit
einer Kaffeemaschine mit einer Dosiermengenüberwachungsvorrichtung gemäß vorstehender
Beschreibung gelöst,
bei der die wenigstens eine Wagezelle angeordnet ist, um wenigstens
eine von einem Brühwasserbehälter und Kaffeepulverbehälter ausgeübte Gewichtskraft
zu bestimmen.
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Insbesondere
wird so das Verhältnis
von Kaffeepulver zu Brühwasser
auf einfache Weise bestimmbar, indem eben sowohl der Brühwasserbe hälter als
auch der Kaffeepulverbehälter
mittels der wenigstens einen gemeinsamen Wägezelle überwacht wird.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Wägezelle
in einem Bereich der Stellfläche
der Kaffeemaschine angeordnet.
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Auf
diese Weise kann das Gewicht der gesamten Kaffeemaschine überwacht
werden. Die Anzahl der zu verwendenden Wagezellen richtet sich dabei
nach der vorgesehenen Konstruktion. Bevorzugt wird lediglich eine
Wägezelle
eingesetzt, beispielsweise in der geometrischen Mitte der Aufstellfläche der
Kaffeemaschine.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Wägezelle
in einem Bereich wenigstens einer Säule der Kaffeemaschine angeordnet,
die von einer Basis der Kaffeemaschine ausgeht und einen Wasserbehälter sowie
einen Pulverbehälter trägt.
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Die
wenigstens eine Wägezelle
ist in jedem Fall so angeordnet, dass das Gewicht des Brühwassers
und das Gewicht des Kaffeepulvers erfasst werden kann. Die Anordnung
der Wägezelle
im Bereich wenigstens einer Säule
der Kaffeemaschine, kann dazu beitragen, äußere Einflüsse wie Temperatureinflüsse auf
die Wägezelle
zu verringern. Da nicht mehr die gesamte Kaffeemaschine mitgewogen
wird, ist die Vorlast auf die Wägezelle
verringert und eine höhere
Präzision
ist beim Wiegen erreichbar.
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Die
der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird darüber hinaus schließlich noch
mittels eines Verfahrens zum Zubereiten eines Brühgetränks mit einer Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
gemäß vorstehender
Beschreibung oder mit einer Kaffeemaschine nach vorstehender Beschreibung
gelöst,
wobei das Verfahren wenigstens erstens den Schritt des Erfassens
eines Brühwassergewichts oder
Kaffeepulverge- wichts
mittels der wenigstens einen Wägezelle
während
oder nach dem Einfüllen von
Brühwasser
oder Kaffeepulver, zweitens den Schritt des Bestimmens eines erforderlichen
Gesamtgewichts von Brühwasser
und Kaffeepulver mittels der Steuereinheit in Abhängigkeit
vorgebbarer Einstellungen, drittens den Schritt des fortlaufenden Erfassens
des Gesamtgewichts während
des Zugebens von Kaffeepulver bzw. Brühwasser mittels der wenigstens
einem Wägezelle
und Überwachung
des Gesamtgewichts mittels der Steuereinheit sowie viertens den
Schritt des Anzeigens des Überwachungsergebnisses
mittels der Anzeigevorrichtung umfasst.
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Durch
das Verfahren bzw. der Verwendung der wenigstens einen Wägezelle
zum Erfassen des Gesamtgewichts ist in einfacher Weise ein reproduzierbares
Dosieren ermöglicht,
indem ein additiver Wiegevorgang überwacht und das Überwachungsergebnis
angezeigt wird.
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Diese
Merkmale mit ihren jedoch nicht erschöpfend aufgezählten Eigenschaften
und noch weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch
aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Sie treffen sowohl
auf die Vorrichtungen als auch auf das Verfahren zu. Sie werden
teilweise nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander
und in beliebiger Kombination sowohl für die Vorrichtungen als auch
für das
Verfahren. Weiterhin ist die Reihenfolge der beschriebenen Merkmale nicht
bindend, sondern kann vielmehr entsprechend einer optimierten Vorrichtung
bzw. eines optimierten Verfahrens geändert werden. In der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind, sind
Merkmale der Ausführungsbeispiele
teilweise nur in Bezug auf eine Abbildung eines Ausführungsbeispiels
beschrieben. Sie können
jedoch im Rahmen der Erfindung beliebig mit den anderen Ausführungsbeispielen
kombiniert werden. In den schematischen Zeichnungen zeigen:
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1 eine
seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine mit darin
angeordneter Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführung,
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2 eine
Rückansicht
einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine
mit darin angeordneter Dosiermengenüberwachungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführung,
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3 eine
dritte Ausführung
einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine
mit darin angeordneter Dosiermengenüberwachungsvorrichtung,
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4 eine
erfindungsgemäße Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
mit darauf angeordneter Kaffeemaschine in Vorderansicht, sowie
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5 eine
Anzeigevorrichtung mit Einstellvorrichtungen einer erfindungsgemäßen Dosiermengenüberwachungsvorrichtung.
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Die
in der 1 in einer Seitenansicht dargestellte erfindungsgemäße Kaffeemaschine 10 weist
eine Basis 12 sowie eine sich ausgehend von der Basis 12 erstreckende
Säule 14 auf.
Innerhalb der Säule 14 ist
ein Brühwasserbehälter 16 für die Aufnahme
von Brühwasser 18 vorgesehen.
An der Säule 14 ist
des Weiteren ein Filtergehäuse 20 angeordnet,
das zur Aufnahme eines Kaffeefilters 22 ausgebildet ist,
in den dann Kaffeepulver 24 eingefüllt werden kann.
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In
der Basis 12 ist unter anderem eine Dosiermengenüberwachungsvorrichtung 26 oder Kaffeewaage
angeordnet. Die Dosiermengenüberwachungsvorrichtung 26 weist
wenigstens eine Wägezelle 28,
eine Steuereinheit 30 sowie eine Anzeigevorrichtung 32 auf.
Die Wägezelle 28 ist
in der Ausführungsform
gemäß 1 so
angeordnet, dass mittels der Wä gezelle 28 das
Gesamtgewicht der Kaffeemaschine 10 ermittelt werden kann.
Dies wird erreicht, indem die Wägezelle 28 normalerweise
vorhandene Standfüße der Kaffeemaschine 10 ersetzt. Die
Steuereinheit 30 verarbeitet ein Ausgangssignal der Wägezelle 28 und
gibt, in Abhängigkeit
dieses Ausgangssignals, selbst ein Ausgangssignal aus, das zum Ansteuern
der Anzeigevorrichtung 32 verwendet wird.
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Mittels
der Dosiermengenüberwachungsvorrichtung 26 soll
erfindungsgemäß ermöglicht werden, Kaffee
in reproduzierbarer Qualität
zu erzeugen, also mit reproduzierbarer Konzentration an aus dem
Kaffeepulver heraus gelösten
Geschmacks- und Wirkstoffen im aufgebrühten Kaffee. Die Konzentration kann
beispielsweise mittels eines in 1 nicht
näher dargestellten
Wählschalters
gewählt
werden oder aber auch fest eingestellt sein.
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Die
Reproduktion von immer gleich starkem Kaffee wird gemäß einer
ersten Möglichkeit
dadurch erreicht, dass das Gewicht von in den Brühwasserbehälter 16 eingefülltem Brühwasser 18 mittels
der Wägezelle 28 ermittelt
wird. Die Steuereinheit 30, beispielsweise ein Mikrocontroller 31,
ermittelt ausgehend von dem erfassten Gewicht des Brühwassers 18 und
der voreingestellten Stärke
des zu brühenden Kaffees
das Gewicht des im Anschluss einzufüllenden Kaffeepulvers 24.
Wird das Kaffeepulver 24 dann von einer Bedienperson nach
und nach zugegeben, steigt das Gesamtgewicht der Kaffeemaschine 10, das
auf der Wägezelle 28 lastet.
Das Gewicht der aktuell in dem Kaffeefilter 22 bevorrateten
Menge an Kaffeepulver 24 lässt sich einfach mathematisch
bestimmen, beispielsweise mittels der Steuereinheit 30. Die
Steuereinheit 30 überwacht
fortlaufend die zugegebene Menge an Kaffeepulver 24 und
gibt ein entsprechendes Signal an die Anzeigevorrichtung 32 aus,
die akustische und/oder optische Signale ausgeben kann. Die Anzeige
kann auf verschiedene Weisen erfolgen, beispielsweise erst dann,
wenn das korrekte Verhältnis
zwischen Kaffeepulver 24 und Brühwasser 18 erreicht
ist.
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Es
ist jedoch selbstverständlich
auch vorstellbar, dass ein im Wesentlichen beliebig ausgebildeter
Balken bestehend aus aufeinanderfolgend angeordneten Leuchtdioden
das Annähern
der eingefüllten
Kaffeepulvermenge an die gesamt erforderliche Kaffeepulvermenge
anzeigt, beispielsweise mittels Aufleuchten bzw. Erlöschen von
LEDs.
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Überraschenderweise
arbeiten moderne Wägezellen
so präzise,
dass trotz der erheblichen Vorlast die Menge an eingefülltem Kaffeepulver über das
erfasste Gesamtgewicht, das auf der Wägezelle lastet, grammgenau
bestimmt werden kann. Dadurch kann mit der Erfindung eine sehr gute
Reproduzierbarkeit des Kaffees bei einfachem Aufbau der Dosiervorrichtung
erreicht werden.
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Gemäß einer
zweiten Möglichkeit
der Reproduktion wird, analog zur ersten Möglichkeit, zuerst die eingefüllte Menge
an Kaffeepulver 24 ermittelt und daraufhin mittels der
Steuereinheit 30 die eingefüllte Menge an Brühwasser 18 überwacht.
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In
der in einer Rückansicht
dargestellten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine 10 gemäß 2 ist
die Wägezelle 28 nicht
als Ersatz der Standfüße 34 der
Kaffeemaschine 10 vorgesehen, sondern ist zwischen der
Säule 14 und
der Basis 12 angeordnet. Das Funktionsprinzip entspricht
dem in Bezug auf 1 beschriebenen, wobei mit der
Dosiermengenüberwachungsvorrichtung 26 gemäß 2 insgesamt
weniger Gewichtskraft mittels der Wägezelle 28 aufgenommen
werden muss, die Vorlast also geringer ist. Es wirken im Wesentlichen
nur noch die in der Säule 14 verbauten bzw.
daran befestigten Bauteile sowie gegebenenfalls das Brühwasser 18 sowie
das in 2 nicht dargestellte Kaffeepulver.
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In
der Vorderansicht der Kaffeemaschine 10 gemäß einer
dritten Ausführungsform
in 3 ist zu erkennen, dass die Kaffeemaschine 10 zwar
ebenfalls eine Basis 12 aufweist, es erstrecken sich jedoch
zwei Säulen 14a, 14b ausgehend
von der Basis 12 nach oben. Die Säulen 14a, 14b tragen
in ihren oberen Endbereichen 36a, 36b einen Brühwasserbehälter 16 sowie
das Filtergehäuse 20.
In der Ausführungsform
gemäß 3 sind
zwei Wagezellen 28a, 28b vorgesehen, und zwar
jeweils angeordnet zwischen den Säulen 14a, 14b und
der Basis 12.
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Aus 3 geht
außerdem
noch eine beispielhafte Anzeigevorrichtung 32 sowie eine
Wählschalteranordnung 38 hervor.
Die Wählschalteranordnung 38 weist
einen Drehschalter 40 auf, der in fünf unterschiedliche Positionen
gedreht werden kann. Die fünf
Positionen werden im Beispiel mittels fünf LEDs 42 symbolisiert,
die ihrerseits die Kaffeestärken
schwach, normal, stark sowie jeweils noch eine Zwischenstärke symbolisieren.
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Die
Anzeigevorrichtung 32 weist einen Bereich 46 für die Darstellung
der eingefüllten
und/oder einzufüllenden
Brühwassermenge
sowie einen Bereich 48 für die Darstellung der eingefüllten und/oder einzufüllenden
Kaffeepulvermenge auf. Die Bereiche 46, 48 weisen
Ihrerseits jeweils zehn LEDs 44 auf, mittels denen dann
die eingefüllten
oder einzufüllenden
Mengen angezeigt werden, beispielsweise mittels Aufleuchten oder
Erlöschen
einzelner LEDs 44 in Abhängigkeit einer Füllmenge.
Eine LED 44 des Bereichs 46 symbolisiert dabei
eine Mengeneinheit Wasser für
eine Tasse gebrühten
Kaffees oder nach Umschalten der Auflösung einen Bruchteil dieser Mengeneinheit,
wie nachfolgend noch erläutert
wird. Eine LED 44 des Bereichs 48 symbolisiert
eine Mengeneinheit Kaffeepulver oder nach Umschalten der Auflösung einen
Bruchteil dieser Mengeneinheit. Die LEDs 44 werden mittels
der Steuereinheit 30 angesteuert, die als so genannter
ASIC (Application Specific Integrated Circuit, anwendungsspezifische
integrierte Schaltung) 31 ausgebildet ist. Die Anzeigevorrichtung 32 weist
noch einen Drehschalter 52 auf, mittels dem eine Bedienperson
von der Überwachung
einer eingefüllten
Brüh wassermenge
auf die Überwachung
der eingefüllten
Kaffeepulvermenge umgeschaltet werden kann.
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Die
Anzeige der Dosiermenge erfolgt dann, indem der Drehschalter 52 von
einer Bedienperson zunächst
in die in 3 dargestellte, nach links gerichtete
Wählstellung „Einfüllen Brühwasser” gebracht
wird. Die Steuereinheit 30 überwacht dann die Menge an
in den Brühwasserbehälter 16 eingefülltem Brühwasser.
Dabei leuchtet je eingefüllter
Menge Brühwasser,
die für
eine Tasse gebrühten
Kaffee benötigt
wird, eine der LEDs 44 im Bereich 46 mehr auf.
Die zu erreichende Menge an eingefülltem Brühwasser kann mittels einer
nicht näher
dargestellten Eingabevorrichtung voreingestellt sein. Sind mittels dieser
nicht näher
dargestellten Eingabevorrichtung beispielsweise fünf Tassen
Kaffee voreingestellt, leuchten nacheinander, je nach eingefüllter Menge, vier
der LEDs 44 auf. Um der Bedienperson das Annähern an
den gewünschten
Füllungsgrad
besser verdeutlichen zu können.
schaltet die Steuereinheit 30 die Auflösung der Anzeigevorrichtung 32 nach
Erreichen der Füllmenge
an Brühwasser
für vier
Tassen Kaffee um, um je eine der LEDs 44 für ein Zehntel
der Füllmenge
an Brühwasser
für eine
Tasse gebrühtem Kaffee
zu verwenden. Auf diese Weise wird erreicht, dass die manuell eingefüllte Menge
an Brühwasser exakter
einer tatsächlich
benötigten
Menge an Brühwasser
entspricht. Das Annähern
an den endgültigen Füllgrad wird
nun ebenfalls durch aufeinanderfolgendes Aufleuchten jeweils einer
weiteren der LEDs 44 angezeigt. Die Steuereinheit 30 schaltet
somit in Abhängigkeit
der bereits eingefüllten
Brühwassermenge
und in Abhängigkeit
einer voreingestellten, zu erreichenden Füllmenge die Spreizung oder
Auflösung der
Anzeigevorrichtung 32 um.
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Das
automatische Umschalten von der groben Auflösung zu der feinen Auflösung kann
der Bedienperson beispielsweise durch die Verwendung andersfarbiger
LEDs 44, einen Signalton oder auch durch jede andere Möglichkeit
der Signalisierung angezeigt werden. Ist die endgültige Menge
an Brühwasser
eingefüllt,
die für
die voreingestellte Menge zu brühenden
Kaffees benötigt
wird, ist von der Bedienperson der Drehschalter 52 in die
nach rechte gerichtete Bedienstellung „Einfüllen Kaffeepulver” zu bringen,
wie sie beispielsweise in 4 dargestellt ist.
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Für die Anzeige
der eingefüllten
beziehungsweise noch einzufüllenden
Menge an Kaffeepulver werden dann die LEDs 44 im Bereich 48 verwendet, wobei
die Anzahl der bereits in das Filtergehäuse 20 eingefüllten Einheiten
an Kaffeepulver der Anzahl der aufleuchtenden LEDs 44 entspricht.
Wie schon in Bezug auf die Anzeige bezüglich der eingefüllten Menge an
Brühwasser
beschrieben nimmt die Steuereinheit 30 in gleicher Weise
eine Umschaltung der Auflösung oder
Spreizung auch in Bezug auf die Anzeige für die eingefüllte Menge
an Kaffeepulver vor. Die Steuereinheit 30 ändert somit
in Abhängigkeit
eines voreingesteliten, zu erreichenden Endwertes für das Füllgewicht
an Brühwasser
und/oder Kaffeepulver und in Abhängigkeit
des aktuellen Werts des Füllgewichts eine
Auflösung
oder Spreizung der Anzeigevorrichtung 32.
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Alternativ
zur Umschaltung der Auflösung könnten die
LEDs 44 im Bereich 46 für die Anzeige in grober Auflösung und
die LEDs 44 im Bereich 48 die Anzeige in feiner
Auflösung
verwendet werden. Es würden
dann aufeinanderfolgend die zehn LEDs 44 im Bereich 48 aufleuchten
und im Anschluss an das Aufleuchten der zehnten LED 44 im
Bereich 48 eine LED 44 im Bereich 46 aufleuchten,
wobei dann gleichzeitig die zehn LEDs 44 im Bereich 48 wieder erlöschen.
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Die
in 4 in Vorderansicht dargestellte Anordnung besteht
aus einer Kaffeemaschine 10, die auf einer Dosiermengenüberwachungsvorrichtung 26 angeordnet
ist, wobei die Dosiermengenüberwachungsvorrichtung
eine Kaffeewaage 27 ist, die als separates Zubehörteil zu
der Kaffeemaschine 10 ausgebildet ist. Die Kaffeewaage 27 hat
die Funktionalität
einer Dosiermengenüberwachungsvorrichtung.
Sie weist in ihrem oberen Bereich eine Wagezelle 28 auf,
die mit einer Steuereinheit 30 im inneren der Kaffeewaage 27 verbunden
ist. Die Kaffeewaage 27 weist außerdem eine Anzeigevorrichtung 32 sowie
eine Wählschalteranordnung 38 auf,
die gemäß vorstehender
Beschreibung ausgebildet sind.
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Da
die Kaffeewaage 27 gemäß 4 als
separates Zubehörteil
vorgesehen ist, kann sie mit einer im Wesentlichen beliebigen Kaffeemaschine 10 verwendet
werden. Lediglich die Größe der Auflagefläche 50 muss
eine entsprechende Größe aufweisen,
wobei die Auflagefläche 50 auch
eine Mehrzahl an Wägezellen 28 aufweisen
kann, sofern dies beispielsweise größenbedingt und/oder genauigkeitsbedingt
nötig sein
sollte.
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5 zeigt
eine alternative Anzeigevorrichtung 32 mit Wählschalter
Anordnungen 38 einer in 5 nicht
dargestellten erfindungsgemäßen Dosiermengenüberwachungsvorrichtung.
Die Wählschalter-Anordnung 38 weist
einen Drehschalter 40 für
die Einstellung der Stärke
eines zu brühenden Kaffees,
einen Drehschalter 52 für
die Einstelllung, ob das Zuführen
von Brühwasser
oder Kaffeepulver überwacht
werden soll sowie einen Drehschalter 54 auf, mit dem die
Anzahl der zu brühenden
Tassen Kaffee eingestellt wird.
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Der
Drehschalter 40 für
die Einstellung der Stärke
des zu brühenden
Kaffees ermöglicht
die Vorwahl von mildem, normalem und starkem zu brühenden Kaffee,
sowie jeweils eine Zwischenstufe. Die Stufen und die Zwischenstufen
sind mittels des Drehschalters 40 durch Verdrehen des Drehschalters 40 um
jeweils etwa 45° von
einer Stufe beziehungsweise Zwischenstufe zur nächsten einstellbar. In 5 ist
der Drehschalter 40 in einer Position dargestellt, gemäß der normal
starker Kaffee gebrüht
werden soll.
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Der
Drehschalter 52 für
die Wahl des überwachten
Mediums weist lediglich zwei Stellungen auf, nämlich eine Stellung für die Überwachung
des eingefüllten
Brühwassers
und eine Stellung für
die Überwachung
des eingefüllten
Kaffeepulvers. Die Einstellung, ob einzufüllendes Brühwasser beziehungsweise einzufüllendes
Kaffeepulver zu überwachen
ist, erfolgt mittels Verdrehen des Drehschalters 52 um
etwa 90°.
In 5 ist der Drehschalter 52 für die Überwachung
des einzufüllenden
Brühwassers eingestellt.
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Der
Drehschalter 54 für
die Einstellung der Anzahl der zu brühenden Tassen ist gemäß 5 ausgebildet,
um eine ununterbrochene Anzahl zwischen einer Tasse und zwölf Tassen
zu brühendem Kaffee
vorwählen
zu können.
Der Drehschalter 54 muss, um von einer Anzahl von zu brühenden Tassen auf
die nächst
größere beziehungsweise
nächst
kleinere Anzahl verstellt zu werden, jeweils um etwa 30° verdreht
werden.
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Die
Anzeigevorrichtung 32 ist als 31-Segment-Anzeige ausgebildet
und weist zur Bildung der 31 Segmente 31 LEDs 56 auf.
Die LEDs 56 sind in aufeinanderfolgenden Reihen 58 so
angeordnet, dass die 31-Segment-Anzeige
eine Kegelform aufweist, wobei sich die Kegelform in der Zeichnungsebene
der 5 nach oben öffnet.
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Die
Anzeigevorrichtung 32 zeigt gemäß der in 5 dargestellten
Einstellungen der Drehschalter 40, 52, 54 die
eingefüllte
beziehungsweise noch einzufüllende
Menge Brühwasser
an, die für
sechs Tassen gebrühten
Kaffees mittlerer Stärke
benötigt wird.
Die bereits eingefüllte
Menge an Kaffeepulver beziehungsweise Brühwasser wird dabei mittels
aufleuchtender LEDs 56 dargestellt, die noch einzufüllende Menge
an Kaffeepulver beziehungsweise Brühwasser durch nicht aufleuchtende
LEDs 56. Dazu löst
die in 5 nicht dargestellte Steuereinheit einem ersten
LED-Bereich 60 in sinnvolle Abschnitte auf, nämlich jeweils
eine Reihe 58 LEDs 56 je eingefüllter beziehungsweise
einzufüllender
Menge Brühwasser
je Tasse zu brühendem
Kaffee. Beim Einfüllen
des Brühwassers
leuchtet also nacheinander zuerst die unterste Reihe 58 der
LEDs 56, dann die direkt darüber angeordnete, dann wiederum
die direkt darüber
angeordnete und so weiter. Ist die Brühwassermenge für fünf Tassen
zu brühenden
Kaffees in den Brühwasserbehälter eingefüllt, wenn
also lediglich noch eine Tasse Brühwasser fehlt, leuchten alle LEDs 58 im
ersten LED-Bereich 60.
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Für die Überwachung
der einzufüllenden Brühwassermenge
für die
sechste und letzte Tasse werden für die Anzeige weiterer zugeführter beziehungsweise
zuzuführender
Mengen Brühwasser
die LEDs 56 im zweiten LED-Bereich 62 herangezogen. Gemäß 5 umfasst
der zweite LED-Bereich 62 eine Reihe 58 LEDs 56,
in der zehn LEDs 56 vorgesehen sind. Die Steuereinheit
löst den
zweiten LED-Bereich 62 ebenfalls in eine für die Darstellung des
Füllgrades
und die Erfindung sinnvolle Auflösung auf.
Im Rahmen dieses Beispiels stellt jede der LEDs 56 des
zweiten LED-Bereichs 62 ein Zehntel einer Tasse Brühwasser
dar. Auf diese Weise kann einer Bedienperson einfach und eindeutig
der Füllgrad
des Brühwasserbehälters dargestellt
werden, wodurch eine vergleichsweise einfache Dosierung ermöglicht ist,
da sich die Auflösung
der Anzeigevorrichtung 32 zwischen dem Bereich 60 und
dem Bereich 62 von grob zu fein ändert.
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Analog
gilt die vorstehende Beschreibung der Funktion der Anzeigevorrichtung 32 in 5 für die Darstellung
von eingefülltem
beziehungsweise noch einzufüllendem
Kaffeepulver. Die Steuereinheit löst dann die LED-Bereiche 60, 62 jeweils
in sinnvoller Weise auf, beispielsweise zwei LEDs 56 je
Messlöffel
Kaffeepulver im Bereich 60, im Bereich 62 aber immer
eine LED 56 je Gramm. Alternativ können andere Auflösungen vorgegeben
werden beispielsweise je zwei Gramm, je fünf Gramm Kaffeepulver usw. pro
LED 56. Gleiches gilt auch für andere Einstelllungen der
Anzahl zu brühender
Tassen Kaffees. Entsprechend der Einstellung wird die Auflösung der LED-Bereiche 60, 62 von
der Steuereinheit eingestellt, beispielsweise die Menge an Brühwasser
für eine,
eine halbe, zwei Tassen zu brühenden
Kaffees usw. Auf die Auflösung
wirkt darüber
hinaus noch die Einstellung der Stärke des zu brühenden Kaffees
ein, da davon ja abhängt,
wie viel Kaffeepulver je Menge Brühwasser als einzufüllen angezeigt
wird.
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Vorteilhafterweise
stellt die Steuereinheit die Auflösung der Bereiche 60, 62 so
ein, dass im oberen Bereich 62 eine Tasse Brühwasser
immer durch zehn LEDs 56 angezeigt wird, die Restmenge
zur eingefüllten
Tassenzahl wird gleichmäßig auf
die LEDs 56 im unteren Bereich 60 aufgeteilt.
Bei der Überwachung
des Kaffeepulvers stellt die Steuereinheit automatisch die Auflösung der
Bereiche 60, 62 so ein, dass im oberen Bereich 62 ein
Gramm Kaffeepulver pro LED 56 angezeigt wird, die Restmenge
zur berechneten, erforderlichen Menge Kaffeepulver wird gleichmäßig auf
die LEDs 56 des unteren Bereichs 60 aufgeteilt.