DE102019216516A1 - Device for determining the fill level of a container - Google Patents
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Abstract
Die vorliegend Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Ermitteln eines Füllstands (2) eines Behälters (3) mit Mahlgut (4), wobei die Vorrichtung (1) den Behälter (3) sowie ein Mahlwerk (6) aufweist, in welchem Mahlgut (4) aus dem Behälter (3) in aufeinanderfolgenden Mahlvorgängen gemahlen wird. Eine vereinfachte und genaue Bestimmung des Füllstands (2) des Behälters (3) mit Mahlgut (4) ist dadurch erreicht, dass für bekannte Füllstände (2) des Behälters (3) mit Mahlgut (4) akustische Referenz-Frequenzgänge (11) hinterlegt werden, welche im Betrieb mit empfangenen Frequenzgängen (14) verglichen und bei Übereinstimmung des empfangenen Frequenzgangs (14) mit einem der Referenz-Frequenzgänge (11) der dem Referenz-Frequenzgang (14) zugehörige Füllstand (2) als Füllstand (2) des Behälters (1) ermittelt wird.Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Verfahren sowie eine Kaffeemaschine (17) mit einer derartigen Vorrichtung (1).The present invention relates to a device (1) for determining a fill level (2) of a container (3) with ground material (4), the device (1) having the container (3) and a grinder (6) in which ground material ( 4) is ground from the container (3) in successive grinding processes. A simplified and precise determination of the level (2) of the container (3) with grist (4) is achieved by storing acoustic reference frequency responses (11) for known levels (2) of the container (3) with grist (4) which are compared with received frequency responses (14) during operation and, if the received frequency response (14) matches one of the reference frequency responses (11), the fill level (2) associated with the reference frequency response (14) as the fill level (2) of the container ( 1). The invention also relates to a corresponding method and a coffee machine (17) with such a device (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Füllstands eines Behälters mit Mahlgut, welche den Behälter sowie ein Mahlwerk zum Mahlen des Mahlguts in aufeinanderfolgenden Mahlvorgängen aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kaffeemaschine mit einer solchen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Ermitteln eines Füllstands eines Behälters mit Mahlgut.The present invention relates to a device for determining the filling level of a container with ground material, which device has the container and a grinder for grinding the ground material in successive grinding processes. The invention further relates to a coffee machine with such a device and to a method for determining a fill level of a container with grist.
Mahlgut wird üblicherweise in einem Behälter bevorratet bzw. aufbewahrt, um es anschließend mit Hilfe eines Mahlwerks zu mahlen und weiter zu verwenden. Bei dem Mahlgut handelt es sich beispielsweise um Kaffee, der in einem Behälter aufbewahrt und zum Zubereiten eines Kaffeegetränks gemahlen wird. In einer zugehörigen Vorrichtung, welche den Behälter und das Mahlwerk umfasst, mahlt das Mahlwerk das Mahlgut in aufeinanderfolgenden Mahlvorgängen. Beim Betreiben der Vorrichtung ist es erwünscht und/oder von Vorteil, den Füllstand des Behälters mit dem Mahlwerk zu kennen, um beispielsweise Mahlgut in den Behälter nachzufüllen.Grist is usually stored or stored in a container in order to then grind it with the aid of a grinder and use it further. The grist is, for example, coffee that is stored in a container and ground to prepare a coffee drink. In an associated device which comprises the container and the grinder, the grinder grinds the material to be ground in successive grinding processes. When operating the device, it is desirable and / or advantageous to know the filling level of the container with the grinder in order, for example, to refill grist in the container.
Zum Ermitteln des Füllstands des Behälters mit Mahlgut sind prinzipiell elektrische Messungen am Mahlwerk und Lichtschranken bekannt.In principle, electrical measurements on the grinder and light barriers are known for determining the filling level of the container with ground material.
Das Ermitteln des Füllstands des Behälters mit Mahlgut durch eine elektrische Messung am Mahlwerk ist beispielsweise aus der
Der Einsatz einer Lichtschranke zum Ermitteln des Füllstands des Behälters mit Mahlgut ist umständlich und kostenintensiv. Zudem kann pro Lichtschranke lediglich ein zugehöriger Füllstand des Behälters ermittelt werden. Dies führt dazu, dass das Ermitteln von mehreren Füllständen des Behälters mit Mahlgut die Umsetzungsaufwand und die Herstellungskosten der Vorrichtung steigert.The use of a light barrier to determine the level of the container with grist is cumbersome and costly. In addition, only one associated fill level of the container can be determined for each light barrier. This leads to the fact that the determination of several filling levels of the container with regrind increases the implementation effort and the production costs of the device.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine Vorrichtung zum Ermitteln des Füllstands eines Behälters mit Mahlgut, für eine Kaffeemaschine mit einer solchen Vorrichtung sowie für ein Verfahren zum Ermitteln des Füllstands eines Behälters mit Mahlgut verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche sich insbesondere durch eine einfache und kostengünstige Umsetzung und/oder durch ein genaueres Ermitteln des Füllstands des Behälters mit Mahlgut auszeichnen.The present invention is therefore concerned with the object of specifying improved or at least different embodiments for a device for determining the level of a container with ground material, for a coffee machine with such a device and for a method for determining the level of a container with ground material characterized in particular by a simple and inexpensive implementation and / or by a more precise determination of the filling level of the container with grist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved according to the invention by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zum Ermitteln eines Füllstandes eines Behälters mit einem Mahlgut, das aus dem Behälter mit einem Mahlwerk durch aufeinanderfolgende Mahlwerke gemahlen wird, einen für den Füllstand des Behälters mit Mahlgut charakteristischen akustischen Frequenzgang während des jeweiligen Mahlvorgangs einzusetzen. Durch die Zuordnung des Frequenzgangs zu einem Füllstand ist es somit auf einfache und kostengünstige Art möglich, für verschiedene Füllstände des Behälters jeweils zugehörige Frequenzgänge, nachfolgend auch Referenz-Frequenzgänge genannt, zu hinterlegen und im Betrieb der Vorrichtung während der Mahlvorgänge Frequenzgänge zu empfangen, insbesondere zu messen, und durch eine Zuordnung der empfangenen Frequenzgänge zu den Referenz-Frequenzgängen den zugehörigen Füllstand zu ermitteln. Dies erlaubt somit neben der einfachen und kostengünstigen Umsetzung ein einfaches und kostengünstiges sowie präzises Ermitteln zumindest eines Füllstandes des Behälters mit Mahlgut.The present invention is based on the general idea of using an acoustic frequency response characteristic of the filling level of the container with ground material during the respective grinding process to determine the level of a container with a grist that is ground from the container with a grinder by successive grinders. By assigning the frequency response to a level, it is thus possible in a simple and inexpensive way to store associated frequency responses, also referred to below as reference frequency responses, for different levels of the container and to receive frequency responses during the operation of the device during the grinding processes, in particular to measure, and to determine the associated level by assigning the received frequency responses to the reference frequency responses. In addition to the simple and inexpensive implementation, this thus allows a simple, inexpensive and precise determination of at least one fill level of the container with ground material.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend, weist eine Vorrichtung zum Ermitteln des Füllstands des Behälters mit Mahlgut neben dem Behälter das Mahlwerk auf. Das Mahlwerk mahlt aus dem Behälter stammendes Mahlgut in aufeinanderfolgenden Mahlvorgängen, um es nachfolgenden Anwendungen bereitzustellen. Die Vorrichtung weist ferner einen Speicher auf, in welchem für zumindest einen Füllstand, vorzugsweise für zumindest zwei Füllstände, des Behälters mit Mahlgut jeweils ein zugehöriger und vorabbestimmter akustischer Referenz-Frequenzgang während eines Mahlvorgangs hinterlegt ist. Das heißt, dass bei zumindest einem bekannten Füllstand während eines Mahlvorgangs ein zugehöriger Referenz-Frequenzgang vorabbestimmt und im Speicher hinterlegt wird. Die Vorrichtung weist ferner zumindest einen akustischen Empfänger zum Empfangen des Frequenzgangs während des jeweiligen Mahlvorgangs im Betrieb der Vorrichtung auf. Mit dem zumindest einen Empfänger wird also im Betrieb der Vorrichtung während Mahlvorgängen der zugehörige Frequenzgang empfangen. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuereinrichtung, welche den empfangenen Frequenzgang mit dem zumindest einen Referenz-Frequenzgang vergleicht und bei einer Übereinstimmung des empfangenen Frequenzgangs mit einem der zumindest einen Referenz-Frequenzgänge den diesem Referenz-Frequenzgang zugehörigen Füllstand als Füllstand des Behälters mit Mahlgut ermittelt. Zu diesem Zweck ist die Steuereinrichtung entsprechend ausgestaltet. Zweckmäßig ist die Steuereinrichtung zu diesem Zweck kommunizierend mit dem zumindest einen akustischen Empfänger und dem Speicher verbunden.In accordance with the concept of the invention, a device for determining the filling level of the container with ground material has the grinder next to the container. The grinder grinds grist from the container in successive grinds for subsequent uses. The device also has a memory in which an associated and predetermined acoustic reference frequency response is stored for at least one fill level, preferably for at least two fill levels, of the container with ground material during a grinding process. This means that if there is at least one known fill level during a grinding process, an associated reference frequency response is predetermined and stored in the memory. The device also has at least one acoustic receiver for receiving the frequency response during the respective grinding process when the device is in operation. The associated frequency response is thus received with the at least one receiver during operation of the device during grinding processes. The device further comprises a control device which compares the received frequency response with the at least one reference frequency response and, if the received frequency response matches one of the at least one reference frequency responses, the fill level associated with this reference frequency response as the fill level of the container Regrind determined. The control device is designed accordingly for this purpose. For this purpose, the control device is expediently connected to the at least one acoustic receiver and the memory in a communicating manner.
Zumindest einer der wenigstens einen akustischen Empfänger weist vorteilhaft ein Mikrofon auf. Somit erfolgt das Empfangen des Frequenzgangs im Betrieb auf einfache und kostengünstige sowie präzise Weise.At least one of the at least one acoustic receivers advantageously has a microphone. The frequency response is thus received during operation in a simple, inexpensive and precise manner.
Unter „akustisch“ sind vorliegend im Allgemeinen durch Vibration übertragene Frequenzgänge zu verstehen. Dementsprechend umfasst der jeweilige Frequenzgang über Luft und/oder über Körperschall übertragenen Schall. Insbesondere kann über den Behälter und/oder das Mahlgut übertragener Körperschall den jeweiligen Frequenzgang bilden und/oder Bestandteil des jeweiligen Frequenzgangs sein.In the present case, “acoustic” is generally understood to mean frequency responses transmitted by vibration. The respective frequency response accordingly includes sound transmitted via air and / or structure-borne noise. In particular, structure-borne noise transmitted via the container and / or the ground stock can form the respective frequency response and / or be part of the respective frequency response.
Das Vorabbestimmen der Referenz-Frequenzgänge erfolgt zweckmäßig vor der Inbetriebnahme der Vorrichtung, insbesondere vor der Auslieferung der Vorrichtung, beispielsweise herstellerseitig. Vorstellbar ist es auch, die Referenz-Frequenzgänge bei der Erstinbetriebnahme der Vorrichtung durch einen Nutzer in einem Lernmodus zu bestimmen und zu hinterlegen.The reference frequency responses are expediently determined in advance before the device is put into operation, in particular before the device is delivered, for example by the manufacturer. It is also conceivable to determine and store the reference frequency responses when the device is first started up by a user in a learning mode.
Bevorzugt ist es, wenn im Speicher für zumindest zwei, insbesondere für zumindest drei, beispielsweise für fünf, verschiedene Füllstände des Behälters mit Mahlgut jeweils ein zugehöriger Referenz-Frequenzgang hinterlegt ist. Somit ist es insbesondere möglich, im Betrieb der Vorrichtung zumindest zwei, unterschiedliche Füllstände des Behälters mit Mahlgut zu ermitteln.It is preferred if an associated reference frequency response is stored in the memory for at least two, in particular for at least three, for example five, different filling levels of the container with regrind. It is thus possible, in particular, to determine at least two different filling levels of the container with ground material when the device is in operation.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen wenigstens einer der zumindest einen akustischen Empfänger, bevorzugt der jeweilige akustische Empfänger, derart angeordnet ist, dass er den Frequenzgang in einem Innenvolumen des Behälters zum Bevorraten des Mahlguts empfängt. Entsprechendes gilt für das Vorabbestimmen der Referenz-Frequenzgänge. Somit werden akustische Signale außerhalb des Behälters ausgeschlossen oder zumindest reduziert, so dass von außerhalb der Vorrichtung stammende Störgeräusche die empfangenen Frequenzgänge nicht oder zumindest reduziert beeinflussen. Dies führt zu einer verbesserten und präziseren sowie robusteren Ermittlung der Füllstände des Behälters mit Mahlgut.Embodiments are considered advantageous in which at least one of the at least one acoustic receiver, preferably the respective acoustic receiver, is arranged in such a way that it receives the frequency response in an internal volume of the container for storing the ground material. The same applies to the pre-determination of the reference frequency responses. In this way, acoustic signals outside the container are excluded or at least reduced, so that interference noises originating from outside the device do not influence the received frequency responses or at least have a reduced influence. This leads to an improved, more precise and more robust determination of the filling levels of the container with regrind.
Der Behälter kann prinzipiell eine beliebige Form und/oder Größe aufweisen. Durch das Vorabbestimmen der Referenz-Frequenzgänge ist die erfindungsgemäße Lösung für unterschiedliche Formen und/oder Größen und/oder Beschaffenheiten des Behälters geeignet.In principle, the container can have any shape and / or size. By pre-determining the reference frequency responses, the solution according to the invention is suitable for different shapes and / or sizes and / or properties of the container.
Vorteilhaft weist der Behälter einen Behältertopf und einen den Behältertopf lösbar verschließenden Behälterdeckel auf. Behältertopf und Behälterdeckel begrenzen dabei gemeinsam das Innenvolumen des Behälters, in welchem das Mahlgut bevorratet ist. Beim Behältertopf verschließenden Zustand des Behälterdeckels werden von außerhalb der Vorrichtung stammende akustische Einflüsse, insbesondere Störgeräusche, reduziert, so dass das Empfangen des Frequenzgangs während des Betriebs der Vorrichtung und somit während der Mahlvorgänge reduziert ist. Somit kann der jeweilige Füllstand vereinfacht und genauer ermittelt werden.The container advantageously has a container pot and a container lid which detachably closes the container pot. The container pot and the container lid jointly limit the internal volume of the container in which the ground material is stored. When the container lid is in the closed state of the container pot, acoustic influences originating from outside the device, in particular interfering noises, are reduced so that the reception of the frequency response is reduced during operation of the device and thus during the grinding processes. The respective fill level can thus be determined in a simplified and more precise manner.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen die Vorrichtung zumindest zwei akustische Empfänger aufweist, welche zueinander beabstandet angeordnet sind. Auf diese Weise wird das Ermitteln des Frequenzgangs verbessert und/oder kann der jeweilige Frequenzgang robuster und genauer bestimmt werden. Dies führt zu einem genaueren und vereinfachten Empfangen des Frequenzgangs während des jeweiligen Mahlvorgangs. Embodiments are considered advantageous in which the device has at least two acoustic receivers which are arranged at a distance from one another. In this way, the determination of the frequency response is improved and / or the respective frequency response can be determined more robustly and more precisely. This leads to a more precise and simplified reception of the frequency response during the respective grinding process.
Bevorzugt ist es hierbei, wenn zumindest zwei der wenigstens zwei akustischen Empfänger gegenüberliegend angeordnet sind.It is preferred here if at least two of the at least two acoustic receivers are arranged opposite one another.
Vorteilhafte Ausführungsformen sehen eine Signaleinrichtung vor, welche zum Ausgeben eines dem Füllstand des Behälters mit Mahlgut zugehörigen Signals ausgestaltet sind. Das heißt, dass die Signaleinrichtung den ermittelten Füllstand einem Nutzer signalisiert. Somit wird die Vorrichtung nutzerfreundlicher. Insbesondere kann der Nutzer somit ein anstehendes oder bevorstehendes Nachfüllen des Behälters mit Mahlgut rechtzeitig erkennen und/oder planen.Advantageous embodiments provide a signal device which is designed to output a signal associated with the filling level of the container with ground material. This means that the signaling device signals the determined level to a user. Thus, the device becomes more user-friendly. In particular, the user can thus recognize and / or plan an upcoming or imminent refilling of the container with regrind in good time.
Die Signaleinrichtung ist zweckmäßig kommunizierend mit der Steuereinrichtung verbunden, wobei die Steuereinrichtung die Signaleinrichtung zur Ausgabe des jeweiligen Signals entsprechend ansteuert und entsprechend ausgestaltet ist.The signaling device is expediently connected to the control device in a communicating manner, the control device correspondingly activating the signaling device for outputting the respective signal and being configured accordingly.
Die Signaleinrichtung kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein.In principle, the signaling device can be designed as desired.
Bei der Signaleinrichtung handelt es sich insbesondere um eine solche, die ein akustisches Signal erzeugt und ausgibt. Vorstellbar ist auch eine Signaleinrichtung, die ein haptisches Signal erzeugt und ausgibt.The signaling device is in particular one that generates and outputs an acoustic signal. A signaling device that generates and outputs a haptic signal is also conceivable.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Signaleinrichtung eine optische Anzeige aufweist, welche ein dem ermittelten Füllstand zugehöriges optisches Signal ausgibt. Vorstellbar ist es insbesondere, den jeweils ermittelten Füllstand durch eine Balkenanzeige zu signalisieren.Embodiments are advantageous in which the signaling device has an optical display which indicates the determined fill level outputs associated optical signal. In particular, it is conceivable to signal the level determined in each case by means of a bar display.
Die Vorrichtung kann prinzipiell in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen.In principle, the device can be used in any application.
Die Vorrichtung ist vorteilhaft Bestandteil einer Kaffeemaschine. Dabei ist im Behälter bevorzugt Kaffee als Mahlgut bevorratet. Im Betrieb der Kaffeemaschine und somit der Vorrichtung wird in aufeinanderfolgenden Mahlvorgängen aus dem Behälter Kaffee gemahlen und zum Zubereiten eines Kaffeegetränks bereitgestellt. Zur Zubereitung des Kaffeegetränks weist die Kaffeemaschine vorteilhaft eine Brüheinheit auf.The device is advantageously part of a coffee machine. Coffee is preferably stored in the container as the grist. During operation of the coffee machine and thus of the device, coffee is ground from the container in successive grinding processes and made available for preparing a coffee beverage. To prepare the coffee drink, the coffee machine advantageously has a brewing unit.
Es versteht sich, dass neben der Vorrichtung sowie der Kaffeemaschine auch das Verfahren zum Ermitteln des Füllstands des Behälters mit Mahlgut als solches zum Umfang dieser Erfindung gehört.It goes without saying that in addition to the device and the coffee machine, the method for determining the filling level of the container with grist as such also belongs to the scope of this invention.
Dabei wird für zumindest einen bekannten Füllstand ein zugehöriger akustischer Referenz-Frequenzgang vorabbestimmt und hinterlegt. Im Betrieb werden während Mahlvorgängen Frequenzgänge empfangen und mit dem zumindest einen Referenz-Frequenzgang verglichen. Bei einer Übereinstimmung des empfangenen Frequenzgangs mit einem der zumindest einen Referenz-Frequenzgänge wird der dem Referenz-Frequenzgang zugehörige Füllstand als Füllstand des Behälters ermittelt.An associated acoustic reference frequency response is predetermined and stored for at least one known fill level. In operation, frequency responses are received during grinding processes and compared with the at least one reference frequency response. If the received frequency response matches one of the at least one reference frequency response, the fill level associated with the reference frequency response is determined as the fill level of the container.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch
-
1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung einer Vorrichtung, -
2 einen Schnitt durch die Vorrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel, -
3 eine Draufsicht auf eine Signaleinrichtung der Vorrichtung.
-
1 a greatly simplified, circuit diagram-like representation of a device, -
2 a section through the device in another embodiment, -
3 a plan view of a signaling device of the device.
Eine Vorrichtung
In
Die Vorrichtung
In den gezeigten Beispielen ist der zumindest eine Empfänger
Beim in
In den gezeigten Beispielen ist die Vorrichtung
In
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- FüllstandLevel
- 33
- Behältercontainer
- 44th
- MahlgutRegrind
- 55
- Kaffeecoffee
- 66th
- MahlwerkGrinder
- 77th
- BehältertopfContainer pot
- 88th
- BehälterdeckelContainer lid
- 99
- InnenvolumenInternal volume
- 1010
- SpeicherStorage
- 1111
- Referenz-FrequenzgangReference frequency response
- 1212th
- Akustischer EmpfängerAcoustic receiver
- 1313th
- Mikrofonmicrophone
- 1414th
- Empfangener FrequenzgangReceived frequency response
- 1515th
- SteuereinrichtungControl device
- 1616
- SignaleinrichtungSignaling device
- 1717th
- Kaffeemaschinecoffee machine
- 1818th
- KaffeevollautomatenFully automatic coffee machines
- 1919th
- PulverschachtPowder chute
- 2020th
- BrüheinheitBrewing unit
- 2121
- Anzeigedisplay
- 2222nd
- Balkenbar
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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