DE102008029835A1

DE102008029835A1 - Getränkebereiter mit höhenverstellbarem Getränkeauslauf

Info

Publication number: DE102008029835A1
Application number: DE200810029835
Authority: DE
Inventors: Alexander Neufeld
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2009-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Getränkebereiter mit einer Bedien- und Steuerungseinrichtung zum Auslösen eines Getränkeausgabevorganges, einer Einheit zur Zubereitung von Getränken, welche mit einem Getränkeauslauf in fluidleitender Verbindung steht, wobei der Getränkeauslauf automatisch mittels Antriebsmotor in Abhängigkeit eines von der Sensoranordnung erzeugten Signals relativ zum Gefäß positionierbar ist, sowie ein Verfahren für die Gefäßranderkennung zur Durchführung in einem Getränkebereiter über die Auswertung der von der Sensoranordnung erzeugten Ultraschallsignale.

Description

Die Erfindung betrifft einen Getränkebereiter mit einer Bedien- und Steuerungseinrichtung zum Auslösen eines Getränkeausgabevorganges, einer Einheit zur Zubereitung von Getränken, welche mit einem Getränkeauslauf in fluidleitender Verbindung steht, wobei der Getränkeauslauf automatisch mittels Antriebsmotor und/oder manuell in der Höhe verstellbar ausgebildet ist und mit mindestens einer Sensoranordnung zur Erkennung des Gefäßrandes eines auf einer Stellfläche des Getränkebereiters abgestellten Gefäßes ortsfest gekoppelt ist, wobei der Getränkeauslauf in Abhängigkeit eines von der Sensoranordnung erzeugten Signals relativ zum Gefäß positionierbar ist sowie ein Verfahren für die Gefäßranderkennung zur Durchführung in einem Getränkebereiter.
Ein derartiger Getränkebereiter ist aus der DE 10 2004 050 365 A1 bekannt. In einem Ausführungsbeispiel ist ein motorisch höhenverstellbar ausgebildeter Getränkeauslauf gezeigt, der an seinem Auslaufrohr als Gefäßrandsensor einen aktiven Infrarotsensor trägt, welcher gemeinsam mit dem Auslaufrohr mittels des Stellmotors nach unten fährt, bis der Gefäßrandsensor den Rand des Gefäßes erfasst und meldet. Die Art des Auffanggefäßes wird über einen in der Stellfläche integrierten Gewichtssensor erfasst. Zur Füllstandsmessung kann in dem Gehäuse des Gefäßrandsensors auch ein nach unten gerichteter Näherungssensor angeordnet sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein höhenverstellbarer Getränkeauslauf gezeigt, der manuell in die Getränkeausgabeposition bewegbar ist, wobei der Gefäßrand sowie der Füllstand im Gefäß eines auf der Stellfläche abgestellten Gefäßes über einen feststehend am Gehäuse angeordneten Ultraschallsensor erfasst wird. Über die Steuervorrichtung wird die Ausgabemenge des Getränkes in Abhängigkeit der erfassten Werte optimiert.
Um die Verfälschung der Messergebnisse durch aufsteigende Dämpfe, das austretende Getränk oder auffliegende Tröpfchen zu verhindern, wird gemäß den Angaben in der Anmeldung vorgeschlagen, die Getränkeförderung und die Messung alternierend einzuschalten oder eine Luftströmung über dem Gefäß zu erzielen. Trotz dieser Maßnahme kann eine Verschmutzung der Sensoranordnungen nicht sicher vermieden werden. Ein nicht korrekt auf der Stellfläche platziertes Gefäß kann ebenfalls zu verfälschten Messergebnissen führen. Außerdem verfälschen unterschiedliche Tassenformen, z. B. mit v-förmig nach oben öffnenden Querschnitten, das Messergebnis.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem die Anordnung von Sensoren zur Gefäßranderkennung für einen Getränkebereiter mit motorisch verstellbar ausgebildetem Getränkeauslauf derart zu optimieren, dass die Messergebnisse nicht durch den Vorgang der Getränkeausgabe sowie unterschiedliche Gefäßformen bzw. nicht richtig auf der Stellfläche positionierte Gefäße verfälscht werden.
Der Erfindung stellt sich außerdem das Problem ein Verfahren zur Gefäßranderkennung mittels Ultraschall zu optimieren.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Getränkebereiter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst sowie ein verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Sensoren zur Gefäßranderkennung ortsfest mit dem bewegbaren Getränkeauslauf gekoppelt sind und dabei außerhalb des Gefäßes den Gefäßrand erkennen. Durch die Anordnung der Sensoren außerhalb des Gefäßes an einem Träger der verfahrbaren Tragstruktur werden diese bei der auf den Positioniervorgang folgenden Getränkeausgabe nicht durch Tröpfchen oder Spritzer verschmutzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
1 einen erfindungsgemäßen Getränkebereiter in perspektivischer Darstellung der Frontansicht,
2 den Getränkeauslauf sowie die Sensoren an der Tragstruktur als Einzelheit,
3 schematisch eine vorteilhafte Positionierung der Sensoren in Bezug auf den Gefäßrand in der Seitenansicht,
4 ein Beispiel für das impulsweise Ansteuern des Ultraschall-Senders,
5 die Signalform des reflektierten Schalls am Ultraschall-Empfänger,
6 der Signalverlauf der Amplitude des Schallechos über dem Weg bei unterschiedlich positioniertem Gefäß.
Der in 1 dargestellte Getränkebereiter 1 weist einen nischenförmig ausgebildeten Ausgabebereich 2 für Getränke auf. Der Ausgabebereich 2 wird nach unten durch eine Stellfläche 3 für hier nicht dargestellte Tassen, Gläser etc. begrenzt. Im oberen Bereich des Ausgabebereichs 2 ist ein höhenverstellbarer Getränkeauslauf 4 angeordnet. Der hier dargestellte Getränkeauslauf 4 ist mit zwei Ausgabeöffnungen 5 ausgebildet. Zusätzlich ist eine weitere Ausgabe 6 für Heißwasser vorgesehen. Oberhalb des Ausgabebereichs 2 ist die Bedienblende 7 der Bedieneinrichtung angeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer grafikfähigen Anzeige ausgebildet ist. Die Anzeige weist auch sogenannte Touch- Bedienelemente auf, die hier nicht näher dargestellt sind. Die Bedienblende 7 ist mit einer durch unterbrochene Linien symbolisch dargestellten elektrischen Steuerungseinrichtung 8 des Getränkebereiters 1 signalübertragend verbunden. Der Getränkeauslauf 4 steht mit einer im Getränkebereiter 1 integriert angeordneten Einheit zur Zubereitung (nicht dargestellt) der Getränke in fluidleitender Verbindung. Die wesentlichen Bauteile des Getränkebereiters 1 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hinter einer Tür 9 integriert angeordnet. Die Tür 9 schließt den nicht näher dargestellten Korpus des Getränkebereiters 1 nach vorne hin ab. In dem Korpus selbst sind beispielsweise Vorrats- und Entsorgebehälter sowie die Einheit zur Zubereitung der Getränke, z. B. eine Brüheinheit für den Kaffee, angeordnet.
In 1 ist der höhenverstellbare Getränkeauslauf 4 mit den Ausgabeöffnungen 5 in der obersten Betriebslage dargestellt. In dieser Lage ist es möglich, auch große Tassen zur Aufnahme von Kaffee, Milch und/oder Milchschaum unter den Getränkeauslauf 4 zu stellen. Der Getränkeauslauf 4 ist motorisch verfahrbar. Er verfährt in vertikaler Richtung in Bezug auf das Gefäß 10.
In der 2 ist der Getränkeauslauf 4 sowie ein darunter abgestelltes Gefäß 10 als Einzelheit dargestellt. Der Getränkeauslauf 4 ist an einer motorisch in der Höhe verstellbar ausgebildeten Tragstruktur 11 angeordnet. Die Tragstruktur 11 weist einen wenigstens annähernd oberhalb und/oder im Zentrum des Gefäßes 10 positionierbaren Träger 12 für den Getränkeauslauf 4 auf. Außerdem ist die Tragstruktur 11 mit einem außerhalb des Gefäßes 10 positionierbaren Träger 13 für eine Sensoranordnung 14 ausgebildet. Die Sensoranordnung 14 umfasst einen Ultraschall-Sender 14' und einen Ultraschall-Empfänger 14'' und ist derart am Träger 13 befestigt angeordnet, dass sich die Sensoren 14', 14'' in der Getränkeausgabeposition vorzugsweise hinter dem Trinkgefäß befinden. Der US-Sender 14' ist vorzugsweise oberhalb des US-Empfängers 14'' angebracht. Es ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung oder die Anordnung der Sensoren 14', 14'' nebeneinander möglich. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Sensoren 14', 14'' zu einer Sensorbaueinheit zusammenzufassen. Die Sensoren 14, 14'' sind mechanisch bzw. ortsfest mit dem Getränkeauslauf 4 gekoppelt und werden mit diesem mittels Antriebsmotor 15 verfahren. Sobald über die Bedienblende 7 der Bedieneinrichtung ein Getränk ausgewählt wurde und damit signalisiert, dass ein Gefäß 10 unter dem Gertränkeauslauf 4 steht, wird der Getränkeauslauf 4 mit den Sensoren 14', 14'' nach unten verfahren. Der Antriebsmotor 15 verfährt die Tragstruktur 11 mit dem Getränkeauslauf 4 und den Sensoren 14', 14'' so lange, bis der Getränkeauslauf 4 minimal oberhalb des Gefäßrandes 16 steht. Nachdem das Getränk ausgegeben wurde verfährt der Getränkeauslauf 4 wieder in die höchste Stellung, was der Ausgangs- und Grundposition entspricht. Die Sensoren 14', 14'' sind so angebracht, dass sie unterhalb des Gefäßrandes 16 positioniert sind, wenn der Getränkeauslauf 4 minimal oberhalb des Gefäßrandes 16 positioniert ist. Sobald die Sensoren 14', 14'' den Gefäßrand 16 erkennen stoppt der Antriebsmotor 15 (siehe auch 3).
Der Ultraschall-Sender wird nicht permanent angesteuert sondern impulsweise. Die einzelnen Pulspakete sehen prinzipiell wie in 4 dargestellt aus.
Die Schallimpulse, die vom Ultraschall-Sender 14' ausgehen werden mehr oder weniger vom Gefäß 10 reflektiert. Befindet sich der Ultraschall-Sender 14' oberhalb des Gefäßrandes 16, wird wenig reflektiert. Je näher der Ultraschall-Sender 14' an das Gefäß 10 kommt, desto mehr wird reflektiert. Der reflektierte Schall hat am Ultraschall-Empfänger 14'' die in 5 dargestellte Signalform.
Am Ultraschall-Empfänger wird von diesem Signal mit Hilfe eines Spitzenwertgleichrichters lediglich die Amplitude des Schallechos zur Auswertung herangezogen. Je nach Höhenstellung der Sensoren 14', 14'' und deren Abstand zum reflektierenden Gefäß 10 ist die Signalamplitude stärker oder schwächer. Trägt man die Amplitude bei einem festen Abstand zum Gefäß 10 über den Weg auf, ergibt sich das in 6 dargestellte Bild.
Es ergibt sich eine typische Kurve mit einem signifikanten Hochpunkt. Der Hochpunkt ist nicht an der Stelle, wo die Sensoren 14', 14'' in Augenhöhe mit dem Gefäßrand 16 sind, sondern wenn die Sensoren 14', 14'' bereits unterhalb des Gefäßrandes 16 sind. Da die gesamte Gefäßseite als reflektierende Fläche fungiert und auch die Stellfläche 3, auf dem das Gefäß 10 steht, reflektiert, ist der Hochpunkt ein Stück weit unterhalb des Gefäßrandes 16. Der Abstand zwischen dem Gefäßrand 16 und dem Hochpunkt ist je nach Abstand Gefäß-Sensoren nahezu konstant. Da die Sensoren 14', 14'' dem Getränkeauslauf 4 voreilen, ist es möglich mit bekanntem Abstand Hochpunkt-Gefäßrand 16 den Getränkeauslauf 4 über dem Gefäßrand 16 zu positionieren. In der 6 ist der bekannte Abstand (Offset) zwischen Hochpunkt und Gefäßrand eingezeichnet. Der Offset ist durch die konstruktive Gestaltung der Tragstruktur 11 sowie die Anordnung der Sensoren 14', 14'' und des Getränkeauslaufs 4 zueinander definiert. Steht das Gefäß 10 etwas weiter von den Sensoren 14', 14'' entfernt, so ergibt sich die gestrichelte Signalform, die in der Grafik angedeutet ist. Absolut gesehen wird bei einer größeren Entfernung zum Gefäß 10 weniger Reflexion am Ultraschall-Empfänger 14'' gemessen. Da die Lageerkennung des Gefäßrandes 16 aber nicht aus absoluten Amplitudengrößen ermittelt wird, ist dies nicht ausschlaggebend. Die Erkennung des Gefäßrandes 16 erfolgt über die erste Ableitung des Signalsverlaufs Amplitude über dem Weg (Grundposition/Ausgabeposition).
Der erfindungsgemäße höhenverstellbare Getränkeauslauf 4 mit der Sensoranordnung 14', 14'' sowie das Verfahren zur Gefäßranderkennung sind auch für die Anwendung in Kühlschränken mit in der Tür integrierten Getränkeausgabebereichen geeignet. Weitere Anwendungsmöglichkeiten, zum Beispiel in Wasseraufbereitungssystemen, sind denkbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004050365 A1 [0002]

Claims

Getränkebereiter (1) mit einer Bedien- und Steuerungseinrichtung (7, 8) zum Auslösen eines Getränkeausgabevorganges, einer Einheit zur Zubereitung von Getränken, welche mit einem Getränkeauslauf (4) in fluidleitender Verbindung steht, wobei der Getränkeauslauf (4) automatisch mittels Antriebsmotor (15) und/oder manuell in der Höhe verstellbar ausgebildet ist und mit mindestens einer Sensoranordnung (14', 14'') zur Erkennung des Gefäßrandes (16) eines auf einer Stellfläche (3) des Getränkebereiters (1) abgestellten Gefäßes (10) ortsfest gekoppelt ist, wobei der Getränkeauslauf (4) in Abhängigkeit eines von der Sensoranordnung (14', 14'') erzeugten Signals relativ zum Gefäß (10) positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Getränkeauslauf (4) an einem wenigstens annähernd oberhalb und/oder im Zentrums des Gefäßes (10) positionierbaren Träger (12) einer motorisch in der Höhe verstellbar ausgebildeten Tragstruktur (11) angeordnet ist und dass die Tragstruktur (11) einen außerhalb des Gefäßes (10) positionierbaren Träger (13) für die Sensoranordnung (14', 14'') aufweist.
Getränkebereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (14', 14'') mindestens einen Ultraschall-Sender (14') und mindestens einen Ultraschall-Empfänger (14'') umfasst.
Getränkebereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschall-Sender (14') und Ultraschall-Empfänger (14'') eine Sensorbaueinheit bilden.
Getränkebereiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (14', 14'') an dem sich in vertikaler Richtung erstreckenden Träger (13) derart angeordnet ist, dass der Ultraschall-Sender oberhalb (14') des Ultraschall-Empfängers (14'') angeordnet ist.
Getränkebereiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Sensoranordnung (14', 14'') am Tragarm (13) durch die Lage des Getränkeauslaufes (4) am Tragarm (12) derart bestimmt ist, dass die Sensoren (14', 14'') bei minimal oberhalb des Gefäßrandes (16) positioniertem Getränkeauslauf (4) unterhalb des Gefäßrandes (16) positioniert sind.
Getränkebereiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (11) motorisch aus einer Grundposition in eine Getränkeausgabeposition bewegbar ausgebildet ist.
Verfahren zur Gefäßranderkennung (16) zur Durchführung in einem Getränkebereiter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Getränkeauslaufes (4) zum Gefäßrand (16) über den Amplitudenverlauf des Schallechos erfasst und in der Steuereinrichtung (8) für eine Ansteuerung des Antriebsmotors (15) ausgewertet wird.
Verfahren zur Gefäßranderkennung und/oder Erkennung des Füllstandes im Gefäß nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte, – Auslösen eines Getränkeausgabevorganges und/oder Ansteuerung des Antriebsmotors (15) für eine automatische Positionierung des Getränkeauslaufes (4) aus einer Grundposition in eine Getränkeausgabeposition, – impulsweises Senden von Ultraschallimpulsen mittels Ultraschall-Sender (14') in Richtung Gefäß (10), Reflexion der Ultraschallimpulse in Richtung Ultraschall-Empfänger (14''), – Demodulation des Schallechos mittels Spitzenwertgleichrichter, – Glättung und Auswertung des Amplitudenverlaufs des Schallechos über der Wegstrecke Grundposition/Ausgabeposition, – Gefäßranderkennung über die 1. Ableitung des Amplitudenverlaufs und Beenden des Positioniervorganges.