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Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zum Überwachen eines Ausgabebereichs eines Getränkespenders zum Ausgeben eines Getränkes in einen Getränkebehälter, einen Getränkespender und ein Verfahren zum Betreiben eines Getränkespenders, insbesondere für einen Kühlschrank.
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Getränkespender bzw. Getränkezubereiter in Kühlschränken für den privaten Gebrauch legen ihren Schwerpunkt aktuell nur auf die Ausgabe von Wasser und Eiswürfel. Die Wasser- und Eisspender die in einigen Kühlschränken vorhanden sind nutzen einen Drucktaster um die Ausgabe des gewünschten Lebensmittels zu starten und zu beenden. Das Ausgabegefäß und die Befüllung dessen wird dem Nutzer überlassen.
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Die
EP 1 983 312 B1 offenbart ein Kühlgerät mit Wasser- oder Eisausgabe. Allgemein offenbart ist ein Sensor am Auslauf, der die Behälterhöhe sensiert.
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Der Erfindung stellt sich die Aufgabe eine verbesserte Sensorvorrichtung zum Überwachen eines Ausgabebereichs eines Getränkespenders, einen verbesserten Getränkespender und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Getränkespenders zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Sensorvorrichtung, einen Getränkespender und ein Verfahren zum Betreiben eines Getränkespenders mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass es aufgrund der Verwendung einer flexiblen Leiterkarte möglich wird, einen Abstandssensor in unterschiedlichen Winkeln auszurichten. Dadurch kann beispielsweise sowohl die Höhe als auch der Durchmesser und die Innenform eines Getränkebehälters erfasst bzw. berechnet werden. Ferner kann der Füllstand während des Befüllens erfasst werden.
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Eine Sensorvorrichtung zum Überwachen eines Ausgabebereichs eines Getränkespenders zum Ausgeben eines Getränkes in einen Getränkebehälter weist die folgenden Merkmale auf:
- eine flexible Leiterkarte mit mindestens einem Abstandssensor zur berührungslosen Abstandsmessung, wobei ein Erfassungsbereich des Abstandssensors von einer Form der flexiblen Leiterkarte abhängt und wobei der Abstandssensor ausgebildet ist, um ein Abstandssignal bereitzustellen; und
- eine Verformungseinrichtung, die ausgebildet ist, um die flexible Leiterkarte zu verformen.
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Der Getränkespender kann als eigenständiges Gerät ausgeführt oder in ein anderes Gerät integriert sein. Der Getränkespender kann beispielsweise in ein Kühlgerät wie einen Kühlschrank integriert sein oder als ein Getränkeautomat, beispielsweise ein Kaffeevollautomat, ausgeführt werden. Je nach Ausführungsform kann es sich bei dem Getränk um ein Kaltgetränk, ein Mixgetränk oder ein Heißgetränk handeln. Der Ausgabebereich kann im Betrieb des Getränkespenders unterhalb eines Auslaufs des Getränkespenders angeordnet sein. Der Getränkebehälter, beispielsweise eine von einem Nutzer des Getränkespenders genutztes Gefäß, kann zur Aufnahme des Getränks in dem Ausgabebereich angeordnet werden. Eine flexible Leiterkarte, auch flexible Leiterplatte genannt, kann eine flexible PCB Platine sein. Beispielsweise kann die flexible Leiterkarte eine Trägerfolie mit Leiterbahnen und Kontaktflächen umfassen. Der Abstandssensor kann auf einer Oberfläche der flexiblen Leiterkarte angeordnet sein. Durch die Verformung der flexiblen Leiterkarte kann die flexiblen Leiterkarte beispielsweise von einer planen Form in eine gebogene Form überführt werden. Die Verformungseinrichtung kann mit der flexiblen Leiterkarte gekoppelt sein und ausgebildet sein, um beispielsweise eine Kraft oder einen Druck zum Verformen der flexiblen Leiterkarte bereitstellen oder weiterzuleiten. Der Abstandssensor kann beispielsweise als ein Ultraschallsensor oder als ein Lasersensor ausgeführt sein. Der Abstandssensor kann ausgebildet sein, um Signale, beispielsweise Ultraschallwellen oder Lichtstrahlen auszusenden und reflektierte Signale zu empfangen. Basierend auf einer Laufzeit der ausgesendeten und reflektieren Signale kann ein Abstand zwischen dem Sensor und einer Reflexionsfläche, beispielsweise einem Rand des Getränkebehälters ermittelt und in Form des Abstandsignals bereitgestellt werden.
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Optional kann der beschriebene Ansatz auch für einen Wassertankfüllstandssensor verwendet werden, beispielsweise für Kaffeevollautomaten, Dampfgarer und Bügeleisentanks.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Verformungseinrichtung ein Bi-Metall zum Verformen der flexiblen Leiterkarte umfassen. Unter Verwendung eines Bi-Metalls kann eine Verformung der flexiblen Leiterkarte sehr genau gesteuert werden.
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Beispielsweise kann die Verformungseinrichtung ausgebildet sein, um eine elektrische Spannung an das Bi-Metall anzulegen. Dadurch kann eine Temperaturänderung des Bi-Metalls bewirkt werden, die wiederum zu einer Verformung des Bi-Metalls und damit der flexiblen Leiterkarte führen kann.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Verformungseinrichtung ausgebildet sein, um die flexible Leiterkarte hydraulisch oder pneumatisch zu verformen. Dadurch können sehr hohe Verformungskräfte ausgeübt werden.
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Die Verformungseinrichtung kann eine durch einen hydraulischen oder pneumatischen Druck auslenkbare Membran zum Verformen der flexiblen Leiterkarte aufweisen. Durch die Membran kann ein Entweichen eines hydraulischen oder pneumatischen Mediums verhindert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Verformungseinrichtung ausgebildet sein, um einen Ausgabedruck zum Zubereiten des Getränks als den hydraulischen oder pneumatischen Druck zu verwenden. Auf diese Weise kann auf eine separate Druckerzeugung verzichtet werden.
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Ferner kann die Verformungseinrichtung eine manuell betätigbare Betätigungseinrichtung zum Verformen der flexiblen Leiterkarte aufweisen. Dies ermöglicht eine sehr kostengünstige Ausführung. Die Betätigungseinrichtung kann beispielsweise zusätzlich als manuell betätigbare Taste zum Anfordern des Getränks dienen oder mit einer solchen Taste gekoppelt sein.
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Die Sensorvorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Abstandssignals ein Steuersignal zum Steuern der Ausgabe des Getränkes zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um das Steuersignal unter Verwendung eines ersten Abstandssignals, das ein von dem Abstandssensor bei einer ersten Form der flexiblen Leiterkarte bereitgestelltes Signal repräsentiert, und eines zweiten Abstandssignals zu bestimmen, das ein von dem Abstandssensor bei einer zweiten Form der flexiblen Leiterkarte bereitgestelltes Signal repräsentiert. Die erste und die zweite Form können sich voneinander unterscheiden, sodass das erste Abstandssignal und das zweite Abstandssignal zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasste Signale repräsentieren können, zu denen der Abstandssensor unterschiedliche Erfassungsbereiche aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Sensorvorrichtung kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um unter Verwendung des ersten Abstandssignals und des zweiten Abstandssignals einen Abstand zwischen einem Rand und einem Boden des Getränkebehälters zu ermitteln, und das Steuersignal unter Verwendung des Abstandes zu bestimmen. Dies bietet den Vorteil, dass eine kontaktlose Bestimmung des Randes und des Bodens des Getränkebehälters möglich ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um unter Verwendung des ersten Abstandssignals und des zweiten Abstandssignals ein Volumen des Getränkebehälters zu ermitteln. Dadurch kann das Steuersignal unter Verwendung des Volumens bestimmt werden.
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Ferner kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um unter Verwendung des ersten Abstandssignals und des zweiten Abstandssignals einen Füllstand des Getränkebehälters zu ermitteln. Dadurch kann das Steuersignal unter Verwendung des Füllstandes bestimmt werden.
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Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um unter Verwendung des ersten Abstandssignals und des zweiten Abstandssignals ein Vorhandensein eines Fremdkörpers im Bereich des Ausgabebereichs zu ermitteln, und das Steuersignal abhängig vom Vorhandensein des Fremdkörpers zu bestimmen. Dadurch kann der Ausgabebereich überwacht werden und ein Fremdkörper, beispielsweise eine Hand, erkannt werden.
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Das Steuersignal kann ausgebildet sein, um das Ausgeben des Getränkes zu stoppen. Dies bietet den Vorteil, dass der Getränkebezug gestoppt werden kann, wenn sich beispielsweise ein Fremdkörper wie eine Hand im Ausgabebereich befindet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die flexible Leiterkarte eine Verformungssensorik aufweisen. Die Verformungssensorik kann ausgebildet sein, um ein Verformungssignal zum Erkennen der Form der flexiblen Leiterkarte bereitzustellen. Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um unter Verwendung des Verformungssignals die erste Form und die zweite Form der flexiblen Leierkarte zu erkennen. Vorteilhafterweise kann aus der Form der flexiblen Leiterkarte auf den Erfassungsbereich und somit den Blickwinkel des Abstandsensors geschlossen werden. Dies kann für die Auswertung des Abstandsignals relevant sein.
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Dabei kann die Verformungssensorik einen Beschleunigungssensor aufweisen. Der Beschleunigungssensor kann auf der flexiblen Leiterkarte angeordnet sein und somit bei einer Verformung der flexiblen Leiterkarte beschleunigt werden. Aus einem Beschleunigungssignal des Beschleunigungssensors kann auf die Art der Verformung der flexiblen Leiterkarte geschlossen werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Verformungssensorik einen Winkelsensor umfassen. Der Winkelsensor kann beispielsweise als ein in die flexible Leiterkarte integrierter Messstreifen ausgeformt sein. Dadurch kann die Verformung sehr genau bestimmt werden.
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Ein genannter Getränkespender zum Ausgeben eines Getränkes in einen Getränkebehälter kann mit einer Ausführungsform der genannten Sensorvorrichtung ausgestattet sein. So lässt sich die Sensorvorrichtung in vorteilhafter Weise in bekannte Getränkespender integrieren.
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Entsprechend einer Ausführungsform kann der Getränkespender als Kühlgerät oder Getränkeautomat ausgeführt sein. Somit kann ein Kühlgerät, beispielsweise ein Kühlschrank, mit einem genannten Getränkespender ausgeführt sein. Ein solches Kühlgerät kann einen durch eine Tür verschließbaren Kühlraum umfassen, wobei der Getränkespender in der Tür angeordnet sein kann.
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Ein Verfahren zum Betreiben eines genannten Getränkespenders umfasst die folgenden Schritte:
- Einlesen eines ersten Abstandssignals, das ein von dem Abstandssensor bei einer ersten Form der flexiblen Leiterkarte bereitgestelltes Signal repräsentiert;
- Einlesen eines zweiten Abstandssignals, das ein von dem Abstandssensor bei einer zweiten Form der flexiblen Leiterkarte bereitgestelltes Signal repräsentiert; und
- Bestimmen eines Steuersignals zum Steuern der Ausgabe des Getränkes unter Verwendung des ersten Abstandssignals und des zweiten Abstandssignals.
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Das Verfahren kann vorteilhafterweise unter Verwendung von Einrichtungen einer genannten Sensorvorrichtung ausgeführt werden.
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Das Verfahren kann zumindest einen Schritt des Verformens umfassen, durch den die flexible Leiterkarte in die entsprechende Form überführt werden kann.
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Auch wenn der beschriebene Ansatz anhand eines Haushaltgeräts beschrieben wird, kann die hier beschriebene Sensorvorrichtung oder das hier beschriebene Verfahren entsprechend im Zusammenhang mit einem gewerblichen oder professionellen Gerät, beispielsweise einem Gastronomiegerät eingesetzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
- 1 eine Ansicht eines Kühlgerätes mit einem Getränkespender gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Ansicht eines Getränkespenders gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Ansicht eines Getränkespenders mit verformter flexibler Leiterkarte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Ansicht eines Getränkespenders gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 eine Ansicht eines Getränkespenders mit verformter flexibler Leiterkarte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 eine Ansicht eines Getränkespenders mit verformter flexibler Leiterkarte gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 7 eine Ansicht eines Getränkespenders gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 8 eine schematisch Darstellung einer Sensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Getränkespenders gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt ein Kühlgerät 100 mit einem Getränkespender 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Kühlgerät 100 ist beispielhaft als ein Kühlschrank ausgeführt, der eine Tür 107 zum Verschließen eines gekühlten Innenraums des Kühlgeräts 100 aufweist. Der Getränkespender 105 ist in die Tür 107 integriert.
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Der Getränkespender 105 weist optional ein Bediendisplay 110 auf. Der Benutzer kann über das Bediendisplay 110 den Getränkespender 105 ein oder ausschalten und beispielsweise verschiedene Getränke oder Eis auswählen. Der Getränkespender 105 weist einen Ausgabebereich auf, in dem der Benutzer einen Getränkebehälter 125 beispielsweise zur Aufnahme eines von dem Getränkespender 105 ausgegebenen Getränks abstellen kann. Zum Überwachen des Ausgabebereichs weist der Getränkespender 105 eine Sensorvorrichtung auf. Die Sensorvorrichtung umfasst einen Abstandssensor zum berührungslosen Überwachen des Ausgabebereichs. Um dem Abstandssensor unterschiedliche Blickwinkel in den Ausgabebereich zu ermöglichen weist die Sensorvorrichtung eine flexible Leiterkarte 115 auf. Die flexible Leiterkarte 115 ist verformbar und trägt einen Abstandssensor oder eine Mehrzahl von Abstandssensoren. Die flexible Leiterkarte 115 ist in 1 nicht verformt und weist eine plane Oberfläche auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Erfassungsbereich 130 des Abstandsensors geradlinig nach unten in Richtung des Getränkebehälters 125 ausgerichtet. Durch eine Verformung der flexiblen Leiterkarte 115 lässt sich der Erfassungsbereich 130 verändern, beispielsweise verschwenken und/oder auffächern.
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Die Integration des Getränkespender 105 in das Kühlgerät 100 ist lediglich beispielhaft gewählt. Der Getränkespender 105 kann auch in ein anderes Gerät integriert sein oder als eigenständiges Gerät ausgeführt sein.
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Unter Verwendung des Abstandsensors ist beispielsweise eine Prüfung des Füllstandes des Getränkebehälters 125 möglich. Dadurch lässt sich auch im Zusammenhang mit dem Kühlgerät 100 ein automatischer Getränkebezug realisieren, wie es z.B. von Kaffeevollautomaten bekannt ist.
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Somit lässt sich das Kühlgerät 100 als ein Kühlschrank realisieren, der als ein Getränke- bzw. Lebensmittelautomat ausgeführt ist, der den Nutzer insbesondere bei der Zubereitung von gekühlten Lebensmitteln unterstützt. Gemäß unterschiedlicher Ausführungsbeispiele wird der Getränkespender 105 beispielsweise zum Getränkebezug von anderen Getränken als Wasser, zur Zubereitung von Cocktails, zur Zubereitung von Softeis, zur Zubereitung von Milchschaum und/oder zum Zapfen von Bieren eingesetzt.
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Um beispielsweise diese und weitere Getränke und Lebensmittel möglichst komfortabel anbieten zu können, ist gemäß einem Ausführungsbeispiel als zusätzliche Assistenzfunktion eine Ausgabegefäßerkennung realisiert. Dabei wird mit der flexiblen Leiterkarte 115 eine Lösungen realisiert, die für diesen Anwendungsfall weder kompliziert noch teuer ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Kühlgerät 100 für den Heimgebrauch vorgesehen, bei dem Kameras zum Einsatz kommen. Diese Kameras werden für die Überwachung des Innenraums des Kühlgerätes 100 verwendet. Zusätzliche Getränke bzw. eine Ausgabebereichsüberwachung für den Getränkespender 105 in dem Kühlgerät oder gar eine Volumenerkennung die das Ausgabegefäß, beispielsweise den Getränkebehälter 125 erfasst, sind als Zusatzfunktion des Kühlgeräts 100 realisiert.
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Unter Verwendung des an der flexiblen Leiterkarte 115 angeordneten Abstandsensors kann das Volumen des Getränkebehälters 125, beispielsweise einer Tassen und generell ein Monitoren des Ausgabebereichs durchgeführt werden. Der Abstandssensor kann ein bildgebendes Verfahren zur Tiefenbestimmung ermöglichen und/oder als abstandsgebender Sensor ausgeführt sein. Die flexible Leiterkarte 115 ermöglicht gemäß unterschiedlicher Ausführungsbeispiele eine horizontale und/oder vertikale Bewegung des zumindest einen Abstandsensors.
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Durch eine solche Technik lässt sich beispielsweise in Kühlschränken für den privaten Gebrauch der Bedienkomfort erhöhen. Der Umfang der zu beziehenden Getränke und Lebensmittel wird erhöht und es ist neben einer manuelle Bedienung auch eine automatisierte Bedienung möglich.
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Durch die Integration zumindest eines berührungslosen Abstandssensors mit einer besonderen Schwenkaktorik und entsprechender Auswertung können mehrere Funktionaliäten für die Getränke und Lebensmittelausgabe in Kühlschränken, wie dem Kühlgerät 100 realisiert werden. So kann der Ausgabebereich permanent überwacht werden, beispielsweise kann die Anwesenheit eines Gefäßes oder einer Hand erkannt werden. Ein Aktivieren des Gerätes auf Grund einer Statusänderung im Ausgabebereich ist möglich, beispielsweise Vom Standby direkt zum Getränkebezug ohne weitere Eingabe des Nutzers. Das Erfassen von Tassenfüllständen ist statisch und dynamisch möglich. Ferner ist das Ermitteln von Tassenvolumina realisierbar. Ein automatischer Getränkeabbruch kann bei Gefäßentnahme während der Getränkeausgabe umgesetzt werden. Ferner kann eine Sortierung von Getränken und Lebensmitteln abhängig vom Volumen des Ausgabegefäßes 125 durchgeführt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ermöglicht die Sensorvorrichtung ein berührungsloses Erkennen des Rands des im Ausgabebereich abgestellten Getränkebehälters 125. Dies kann beispielsweise als Ersatz einer Wippe dienen, die auf den Rand auffährt, wodurch eine verbesserte Hygiene resultiert. Ferner ist eine vollautomatisierte Ausgabe von sehr langsam auszugebenden Getränken, wie beispielsweise Cold Brew Coffee oder Eistee gut steuerbar.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird unter Verwendung eines von dem Abstandssensor bereitgestellten Abstandssignal eine Anpassung der Ausgabegeschwindigkeit während der Ausgabe durchgeführt. Dadurch kann z. B. ein optimales vollautomatisiertes Befüllen eines Bierglases, ohne Überschäumen und mit perfektem Schaumergebnis, durchgeführt werden.
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Diese Ausführungsbeispiele, die auch eine vollautomatische Getränkezubereitung umfassen, lassen sich durch die Verwendung der flexiblen Leiterkarte 115 zum Auslenken der den zumindest einen Abstandssensor umfassenden Sensorik in eine bestimmte Richtung und zur Bestimmung dieser Ausrichtung umsetzen. Der daraus resultierende Aufbau kann beispielsweise im Vergleich zu anderen LiDAR-Systemen günstig und klein hergestellt werden.
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Ansprechend auf eine Anforderung eines Getränks wird gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Volumenerkennung und Füllstandserkennung des Getränkebehälters 125 durchgeführt, woraus eine automatische Befüllung des Getränkebehälters 125 resultiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel reagiert der Getränkespender 105 auf eine Spracheingabe, mit der der Nutzer beispielsweise ein gewünschtes Getränk anfordern kann.
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2 zeigt einen Getränkespender 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein Ausführungsbeispiel des anhand von 1 beschriebenen Getränkespenders. Der Getränkespender 105 weist das Bediendisplay 110 mit einer Taste zum Ein- oder Ausschalten sowie zum Auswählen unterschiedlicher Getränke sowie Eiswürfeln in unterschiedlicher Form. Der Getränkespender 105 weist einen Getränkeauslauf 200 auf, über den das gewünschte Getränk in einen Getränkebehälter 125 ausgegeben werden kann.
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Oberhalb des Getränkeauslaufs 200 ist die flexible Leiterkarte 115 angeordnet. An der flexiblen Leiterkarte 115 ist wie anhand von 1 beschrieben zumindest ein Abstandssensor angeordnet. Die flexible Leiterkarte 115 ist in 2 nicht verformt. Der Erfassungsbereich 130 des Abstandsensors ermöglicht dadurch beispielsweise eine Erfassung des Bodens des Getränkebehälters 125 oder eines Füllstand des Getränkebehälter 125, sofern sich bereits ein Getränk in dem Getränkebehälter 125 befindet. Beispielsweise sind drei Abstandssensoren vorgesehen, deren ausgesendete Signale von dem Boden des Getränkebehälters 125 reflektiert und von den drei Abstandssensoren wieder empfangen werden. Aus der Laufzeit der Signale kann auf einen Abstand zwischen den Abstandssensoren und dem Boden geschlossen werden.
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Zum Verformen der flexiblen Leiterkarte 115 ist die flexiblen Leiterkarte 115 mit einer schematisch dargestellten Verformungseinrichtung 240 gekoppelt.
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3 zeigt einen Getränkespender 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei handelt es sich um den anhand von 2 gezeigten Getränkespender, wobei die flexible Leiterkarte 115 unter Verwendung der Verformungseinrichtung 240 gebogen ist. Die Biegung der flexiblen Leiterkarte 115 führt zu einer Auffächerung des Erfassungsbereichs 130. Dadurch kann beispielsweise neben dem Boden auch ein Rand des Getränkebehälters 125 erfasst werden. Somit lässt sich die Größe und das Volumen des Getränkebehälters 125 bestimmen.
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Beispielsweise weist die flexible Leiterkarte 115 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest drei Abstandssensoren auf. Ein mittig angeordneter Abstandssensor ist an einem Scheitelpunkt der gebogenen flexiblen Leiterkarte 115 angeordnet, sodass dieser Abstandssensor durch die Verformung der flexiblen Leiterkarte 115 nur vertikal bewegt aber nicht verkippt wurde. Die beiden anderen Abstandssensoren wurden durch die Verformung verkippt. Dadurch trifft das von dem mittig angeordneten Abstandssensor ausgesendete Signal weiterhin auf den Boden, die von den weiteren Abstandssensoren ausgesendeten Signale dagegen auf die Wand, hier auf den Rand des Getränkebehälters 125.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist beispielsweise eine Steuereinrichtung vorgesehen, die die Verformungseinrichtung 240 so ansteuert, dass die flexible Leiterkarte 115 ausgehend von dem in 2 gezeigten nicht verformten Zustand solange verformt wird, bis der gesamte Innenraum des Getränkebehälters 125 erfasst wurde, also der in 3 gezeigte Verformungszustand erreicht wurde. Dadurch kann das Volumen des Getränkebehälters 125 bestimmt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird beispielsweise unter Verwendung der Steuereinrichtung ansprechend auf die Bestimmung des Volumens des Getränkebehälters 125 die Zubereitung und Ausgabe des Getränks gestartet. Während der Ausgabe des Getränks ist die Steuereinrichtung beispielsweise ausgebildet, um einen Füllstand des Getränkebehälters 125 zu überwachen, beispielsweise durch Auswertung des von dem mittleren Abstandssensor bereitgestellten Abstandsignals. Optional ist die Steuereinrichtung während der Ausgabe des Getränks ausgebildet, um den Ausgabebereich zu überwachen, beispielsweise durch fortlaufendes Auswerten aller von den Abstandssensoren bereitgestellten Abstandsignalen. Wenn die Steuereinrichtung das Erreichen eines vorbestimmten Füllstands oder ein Eindringen eines Objekts in den Ausgabebereich erkennt, ist die Steuereinrichtung beispielsweise ausgebildet, um ein Steuersignal zum Stoppen der Ausgabe des Getränks bereitzustellen.
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4 zeigt einen Getränkespender 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Getränkespender 105 weist die flexible Leiterkarte 115 mit einem Abstandssensor 405 auf. Der Abstandssensor 405 ist auf einer dem Getränkeauslauf 200 zugewandten Seite der flexiblen Leiterkarte 115 angeordnet. Die flexible Leiterkarte 115 ist nicht verformt und weist in diesem Zustand hier beispielsweise eine plane Form auf. Der Erfassungsbereich 130 des Abstandssensors 405 ist nach unten ausgerichtet und verläuft beispielsweise mittig zwischen zwei Ausgabedüsen des Getränkeauslaufs 200 hindurch. Der Abstandssensor 405 ist ausgebildet, um einen Messstrahl auszusenden und einen, hier am Boden des Getränkebehälters 125 reflektierten Messstrahl zu empfangen. Der Abstandssensor 405 ist ausgebildet, um ein Abstandssignal bereitzustellen, das eine Laufzeit des Messstrahls repräsentiert. Eine daraus resultierende Abstandsmessung kann für eine Füllstandsmessung genutzt werden.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Verformungseinrichung ein Bi-Metall 440. Das Bi-Metall 440 ist beispielsweise in Form eines Streifens auf einer dem Abstandssensor 405 abgewandten Oberfläche der flexiblen Leiterkarte 115 angeordnet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Verformungseinrichung ausgebildet, um zur Verformung der flexiblen Leiterkarte 115 an das Bi-Metall 440 eine elektrische Spannung anzulegen, die eine Temperaturänderung des Bi-Metalls 440 bewirkt. Durch die Temperaturänderung verformt sich das Bi-Metall und dadurch die mit dem Bi-Metall 440 gekoppelte flexible Leiterkarte 115.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Abstandsensor 405 Teil einer Sensorik, die zusätzlich zu dem Abstandssensor, einen Beschleunigungssensor und/oder einen Winkelsensor umfasst.
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Der Beschleunigungssensor und Winkelsensor können Teil einer Verformungssensorik zum Erkennen einer Verformung der flexiblen Leiterkarte 115 sein. Die einzelnen Sensoren können dabei in ein Gehäuse integriert oder separat ausgeführt sein.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des anhand von 4 beschriebenen Getränkespenders 105, bei dem die flexible Leiterkarte 115 unter Verwendung des Bi-Metalls 440 verformt ist. Dabei ist ein erster Rand der flexiblen Leiterkarte 115 nach oben, von dem Getränkeauslauf 200 weg, gebogen. Der dem ersten Rand gegenüberliegende zweite Rand hat sich im Vergleich zu dem in 4 gezeigten nicht verformten Zustand der flexiblen Leiterkarte 115 nicht bewegt.
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Durch die in 5 gezeigte Form der flexiblen Leiterkarte 115 ist der Erfassungsbereich 130 des Abstandsensors 405 soweit verkippt, dass der Erfassungsbereich den rechten Rand des Getränkebehälters 125 erfasst.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Verformungseinrichtung ausgebildet, um die flexible Leiterkarte 115 ausgehend von dem in 4 gezeigten nicht verformten Zustand so lange zu verformen, bis der Rand des Getränkebehälters 125 von dem Erfassungsbereich 130 erfasst wird. Ein zugeordneter Verschwenkwinkel des Erfassungsbereichs 130 kann dabei aus der Form der flexiblen Leiterkarte 115 ermittelt werden. Die Form der flexiblen Leiterkarte 115 kann beispielsweise unter Verwendung der anhand von 4 genannten Verformungssensorik und/oder des Beschleunigungssensors und/oder Winkelsensor erkannt werden.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des anhand von 4 und 5 beschriebenen Getränkespenders 105, bei dem die flexible Leiterkarte 115 bunter Verwendung des Bi-Metalls 440 verformt ist. Dabei ist ein der zweit Rand der flexiblen Leiterkarte 115 nach oben gebogen. Der erste Rand ist im Vergleich zu dem in 4 gezeigten Zustand der flexiblen Leiterkarte 115 nicht bewegt. Durch die in 6 gezeigte Form der flexiblen Leiterkarte 115 ist der Erfassungsbereich 130 des Abstandsensors 405 soweit verkippt, dass der Erfassungsbereich 130 den linken Rand des Getränkebehälters 125 erfasst.
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7 zeigt einen Getränkespender 105 mit einem Getränkeauslauf 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der hier gezeigte Getränkespender 105 weist eine flexible Leiterkarte 115 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Verformungseinrichtung eine durch einen hydraulischen oder pneumatischen Druck auslenkbare Membran 700 in Form einer Druckmembran. Die Membran 700 ist zum Verformen der flexiblen Leiterkarte 115 auf einer dem zumindest einem Abstandssensor 405 abgewandten Seite der flexiblen Leiterkarte 115 angeordnet. Wird ein Druck an die Membran 700 angelegt, so drückt die Membran 700 und verformt dadurch die flexible Leiterkarte 115 maximal bis zum einem angedeuteten Endanschlag 710.
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Der Druck zur Verformung der flexiblen Leiterkarte 115 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel Wasserdruck. Der Wasserdruck wird über eine Zuführung 705 oberhalb der Membran 700 und der flexiblen Leiterkarte 115 zugeführt und wirkt auf die Membran 700.
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Der zum Auslenken der Membran 700 verwendete Druck kann von einer separaten Pumpe bereitgestellt werden oder es kann ein für die Getränkezubereitung ohnehin innerhalb des Getränkespenders 105 bereitgestellter Druck verwendet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der genannte Wasserdruck von einer Pumpe zum Fördern des Getränks zu Getränkeauslauf 200 bereitgestellt.
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Auf einer der Membran 700 abgewandten Seite der flexiblen Leiterkarte 115 befindet sich eine Sensorik, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel drei Sensoren umfasst, die jeweils die Funktionalität eines Abstandssensors, eines Winkelsensors und eines Beschleunigungssensors vereinen.
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8 zeigt eine Sensorvorrichtung 800 zum Überwachen eines Ausgabebereichs eines Getränkespenders gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Sensorvorrichtung 800 kann beispielsweise im Zusammenhang mit einem anhand der vorangegangenen Figuren beschriebenen Getränkespender eingesetzt werden.
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Die Sensorvorrichtung 800 umfasst eine flexible Leiterkarte 115 und eine Verformungseinrichtung 240, die ausgebildet ist, um die flexible Leiterkarte 115 zu verformen. Lediglich beispielhaft ist die Verformungseinrichtung 240 ausgebildet, um die Leiterkarte 115 unter Verwendung eines Bi-Metalls, hydraulisch oder pneumatisch, unter Verwendung einer auslenkbaren Membran oder unter Verwendung einer manuell betätigbaren Betätigungseinrichtung zu verformen. Die Verformungseinrichtung 240 kann von der flexiblen Leiterkarte 115 getragen werden oder mit der flexiblen Leiterkarte 115 gekoppelt sein. Die flexible Leiterkarte 115 trägt zumindest einen Abstandssensor 405 zur berührungslosen Abstandsmessung. Aufgrund der Anordnung auf der Leiterkarte 115 ändert sich eine Ausrichtung eines Erfassungsbereichs des Abstandssensors 405, wenn die Form der flexiblen Leiterkarte 115 unter Verwendung der Verformungseinrichtung 240 verändert wird.
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Optional umfasst die Sensorvorrichtung 800 eine Steuereinrichtung 805, die ausgebildet ist, um ein Steuersignal 810 zum Steuern der Ausgabe eines Getränkes unter Verwendung zumindest eines von dem Abstandsensor 405 bereitgestellten Abstandssignals 825, 830 zu bestimmen. Beispielsweise kann das Steuersignal 810 verwendet werden, um eine Zubereitung des Getränks zu starten oder abzubrechen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorvorrichtung 800 ausgebildet, um das Steuersignal 810 unter Verwendung einer vorbestimmten Bestimmungsvorschrift zu bestimmen. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 805 ausgebildet, um unter Verwendung des Abstandssignals 825, 830 einen in dem Ausgabebereich angeordneten Getränkebehälter zu erkennen und ansprechend auf das Erkennen die Zubereitung des Getränks zu starten. Wenn auf der Leiterkarte zusätzlich zu dem Abstandssensor 405 zumindest ein weiterer Abstandssensor angeordnet ist, ist die Steuereinrichtung 805 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Steuersignal 810 zusätzlich unter Verwendung eines von dem zumindest einen weiteren Abstandssensor bereitgestellten weiteren Abstandssensorsignal zu bestimmen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 805 ausgebildet, um zu einem ersten Zeitpunkt, bei dem die die flexible Leiterkarte 115 eine erste Form aufweist, ein erstes Abstandssignal von dem Abstandssensor 405 einzulesen und zu einem zweiten Zeitpunkt, bei dem die die flexible Leiterkarte 115 eine zweite Form aufweist, ein zweites Abstandssignal von dem Abstandssensor 405 einzulesen und zum Bestimmen des Steuersignals 810 zu verwenden.
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Optional umfasst die Sensorvorrichtung 800 eine Verformungssensorik 835 zum Erkennen einer aktuellen Form der flexiblen Leiterkarte 115. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Verformungssensorik 835 auf der flexiblen Leiterkarte 115 angeordnet oder mit der flexiblen Leiterkarte 115 gekoppelt. Die Verformungssensorik 835 ist ausgebildet, um eine Verformung oder eine aktuelle Form der flexiblen Leiterkarte 115 zu erfassen und ein Verformungssignal 850 bereitzustellen, das beispielsweise eine aktuelle Form der flexiblen Leiterkarte 115 anzeigt, oder das eine Bestimmung der aktuellen Form der flexiblen Leiterkarte 115 ermöglicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 805 ausgebildet, um unter Verwendung des Verformungssignals 850 die erste Form und die zweite Form der flexiblen Leiterkarte 115 zu erkennen. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 805 ausgebildet, um das erste Abstandssignal 825 einzulesen, wenn die flexible Leiterkarte 115 die erste Form aufweist und das zweite Abstandssignal 830 einzulesen, wenn die flexible Leiterkarte 115 die zweite Form aufweist. Zusätzlich oder alternativ ist die Steuereinrichtung 805 ausgebildet, um unter die Abstandssignale 825, 830 unter Kenntnis der Form der flexiblen Leiterkarte 115 auszuwerten.
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Beispielsweise umfasst die Verformungssensorik 835 einen Winkelsensor 840 und zusätzlich oder alternativ einen Beschleunigungssensor 845. Der Winkelsensor 840 ist ausgebildet, um einen Verformungswinkel der flexiblen Leiterkarte 115 zu erfassen und unter Verwendung eines Winkelsignals 855 bereitzustellen. Der Beschleunigungssensor 845 ist ausgebildet, um eine während einer Verformung der flexiblen Leiterkarte 115 auftretende Beschleunigung zumindest eines Abschnitts der flexiblen Leiterkarte 115 zu erfassen und unter Verwendung eines Beschleunigungssignal 865 bereitzustellen.
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Optional ist die Steuereinrichtung 805 ausgebildet, um ein Verformungssignal 870 zum Ansteuern der Verformungseinrichtung 240 auszugegeben.
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Ein genannter Getränkespender zum Ausgeben eines Getränkes in einen Getränkebehälter kann mit einer Ausführungsform der genannten Sensorvorrichtung 800 ausgestattet sein. So lässt sich die Sensorvorrichtung 800 in vorteilhafter Weise in bekannte Getränkespender integrieren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind auf der flexiblen Leiterkarte 115 neben dem Abstandssensor 405 weitere Abstandssensoren aufgebracht, welche den Abstand zu Gegenständen oder Flüssigkeiten erkennen können. Optional sind auf der flexiblen Leiterkarte 115 unterstützend auch Beschleunigungssensoren und/oder Winkelsensoren aufgebracht, wie beispielsweise der Beschleunigungssensor 845 und der Winkelsensor 840.
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Die Besonderheit ist, dass die Leiterkarte 115 verbogen werden kann. Dies kann durch Aufbringung eines Bi-Metalls an die flexible Leiterkarte 115, z.B. eine Platine, erfolgen, welches sich bei Anlegen einer Spannung verformt. Auch der Pumpendruck der gegen eine Membran drückt kann verwendet werden um ein Biegen der Platine 115 hervorzuführen. Das Verbiegen der Platine 115 kann aber auch konventionell durch einen externen Aktor in Form eines Stößels, magnetomechanisch oder auch manuell erfolgen.
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Während der Verformung der Leiterkarte 115 ergibt sich ein Weg-Zeit-Abstandsverlauf, entsprechend ändert sich auch der Betrachtungswinkel des zumindest einen Abstandssensors 405. Optional werden die Beschleunigung und der Winkel, beispielsweise unter Verwendung des Beschleunigungssensors 845 und des Winkelsensors 840, erfasst und an eine Elektronik übermittelt, die hier von der Steuereinrichtung 805 repräsentiert wird. Über diese Werte kann ein komplettes 2/3D Modell abgebildet werden und der Füllstand des untergestellten Getränkebehälters 125 kann sowohl leer als auch voll angegeben werden. Zudem kann auch während der Befüllung eine Überwachung stattfinden oder der aktuelle Füllstand kann ausgegeben werden, beispielsweise unter Verwendung des Steuersignals 810.
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Mit dieser Erfindung kann das Behältnisvolumen, z. B. eines Getränkeglases 125, ermittelt und angezeigt werden. Dem Nutzer kann angeboten werden welche maximale Befüllung möglich ist. Zudem ist aber auch eine Wunschbefüllungsmenge möglich, z. B. 250ml bei einem 300ml Glasvolumen. Zudem kann bei aktiver Befüllung das aktuelle Volumen ausgegeben werden.
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9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 zum Betreiben eines Getränkespenders gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann beispielsweise unter Verwendung der anhand von 8 beschriebenen Sensorvorrichtung umgesetzt werden.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt 910 des Einlesens eines ersten Abstandssignals, das ein von dem Abstandssensor bei einer ersten Form der flexiblen Leiterkarte bereitgestelltes Signal repräsentiert, und einen Schritt 920 des Einlesens eines zweiten Abstandssignals, das ein von dem Abstandssensor bei einer zweiten Form der flexiblen Leiterkarte bereitgestelltes Signal repräsentiert. Optional wird zeitlich zwischen den Schritten 910, 920 des Einlesens ein Schritt 930 des Verformens durchgeführt, in dem die flexible Leiterkarte verformt wird, um von der ersten Form zu der zweiten Form der flexiblen Leiterkarte zu gelangen. Beispielsweise wird dazu im Schritt 930 ein Verformungssignal zum Ansteuern einer Verformungseinrichtung ausgegeben. In einem Schritt 940 wird unter Verwendung des ersten Abstandssignals und des zweiten Abstandssignals ein Steuersignal zum Steuern der Ausgabe des Getränkes bestimmt.
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Die Schritte 910, 920, 930, 940 können wiederholt, beispielsweise kontinuierlich ausgeführt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise der Ausgabebereich des Getränkespenders fortlaufend überwacht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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