KR20080031027A - 기준 특성을 이용한 액체 수위를 감지하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

탐침을 이용하는 액체 수위 감지 장치는 기준 탐침 회로 특성을 사용하고, 예컨대, 회로 저항 또는 전압과 같은 것들은 탐침이 탱크 내의 액체와 접하고 있지 않을 때 측정된다. 기준 특성은 탱크 내의 액체 수위를 결정하는데 사용될 수 있고, 예컨대, 액체의 수위가 탐침의 수위인지 또는 그 아래인지 또는 그 이상인지를 결정하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서 기준 특성은 탱크가 채워지고 있음에 따라 측정되는 회로 특성과 비교될 수 있을 것이다. 기준 특성과 다른 회로 특성 간의 차이는 탐침이 액체와 접하고 있는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있을 것이다.

액체 수위, 탱크, 전도성 탐침, 기준 특성, 음료 제조 시스템

Description

기준 특성을 이용한 액체 수위를 감지하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SENSING LIQUID LEVEL USING BASELINE CHARACTERISTIC}

본 발명은 액체 수위를 감지하는 방법과 장치에 관련된다.

커피 제조 기계 안에서 물의 저장, 가열 및/또는 계량을 위한 탱크와 같은 탱크 내의 수위 감지는, 예컨대, 사용자에게 탱크를 다시 보충하도록 조언하거나, 탱크 내에 존재하는 체적을 결정하거나 및/또는 탱크 내에 충분한 물 없이 기계를 작동하는 것을 방지하는 등의 이유로 중요할 것이다. 이러한 용도에 있어서 수위 감지는 다양한 방법으로 행해질 수 있다. 그 중의 한 방법으로, 전도성 탐침을 사용하여 탐침을 포함하는 회로의 저항이 낮은 저항 물의 존재를 지시하는 절대 한계치 아래, 예컨대, 3000 옴 아래로 떨어지는지 여부를 판단하여 탱크 내의 물의 존재를 감지할 수 있다.

발명자들은 몇몇 선행 탐침 감지 장치가 어떤 조건에서는 바람직하게 작동하지 않을 수 있다는 것을 인식하였다. 예컨대, 역삼투 탈이온 (RODI) 여과된 물과 같은 고도로 여과된 물에 적용할 경우, 여과된 물의 비교적 높은 저항으로 인하여 물의 수위를 감지하는 것은 어려울 것이다. 예컨대, 어떤 감지 장치는 전도성 탐침과 탱크의 벽 사이의 평상시 열린 회로의 저항을 측정하는데, 상기 회로는 통상 탐침과 탱크 벽 사이에 공기가 있을 때에는 상대적으로 높은 저항을 갖는다. 높은 전도성을 가진 물이 사용될 때에는, 회로의 저항은 물이 탐침과 탱크 사이의 회로 내에 존재할 때, 실질적으로 떨어지게 된다. 그러나 고도로 여과된 물의 몇몇 종류에서는 물의 저항은 비교적 높을 수 있고, 이는 몇몇 시스템이 탐침과 탱크 간의 물의 존재를 탐지하는 것을 방해한다.

몇몇 시스템에서 직면한 또 다른 문제는 탐침, 탱크의 벽 및/또는 감지 회로의 다른 부분에 있을 수 있는 스케일(scale) 또는 다른 침전물이다. 이러한 침전물들은,예컨대, 차를 끓이기 위한 목적으로 물을 탱크 내에서 가열하는 시스템에서는 비교적 흔할 것이다. 스케일과 다른 침전물은 탐침 회로 저항이 시간이 지남에 따라, 예컨대, 탱크를 채우고/가열하고/배수하는 사이클을 100번 이상 수행하는 동안, 또한, 탐침 회로 저항이 단일 충전 작업을 수행하는 동안 바뀌도록 할 수 있을 것이다. 예컨대, 탱크가 새 것이거나 비교적 침전물이 없는 때에는 탐침 회로의 저항이 탐침에 물이 없을 때에 비교적 높다. 탱크를 채우고/가열하고/배수하는 사이클의 과정을 거치면서, 탱크 내의 스케일의 증가는 탐침 회로의 저항을 탱크가 새 것일 때의 저항보다 낮아지게 할 수 있다. 또한 탱크가 새 것일 때는, 탐침 회로의 저항은 탱크 벽이 뜨겁고 탱크가 다시 채워질 때 일반적으로 많이 변하지 못할 것이다. 그러나 탱크 벽 및/또는 탐침 위에 스케일이 존재하는 경우, 스케일은 탱크가 배수된 직후에 물기를 머금고 있을 수 있다. 만약 탱크의 벽이 뜨거운 경우, 스케일에 유지되는 물기는 증발되기 쉽고, 예컨대, 탱크가 채워짐에 따라, 탐침 회로의 저항을 올라가게 만든다. 그 결과 수위 감지 장치의 성능은 시스템의 수명에 걸쳐 비교적 예측 불가능하게 변할 수 있고, 시스템이 탱크 내의 물의 수위를 신뢰성 있게 감지하지 못하도록 할 수 있다.

본 발명의 일 태양에서, 탱크 내의 액체 수위를 결정하는 방법은 액체 수위가 가변적인 탱크를 제공하는 단계, 탐침이 탱크 내의 액체와 접하고 있지 않은 동안 탱크와 합체된 탐침을 포함하는 탐침 회로의 기준 특성을 측정하는 단계를 포함한다. 기준 특성은 전압, 저항, 또는 탐침을 포함하는 회로의 다른 특성이 될 수 있다. 기준 특성은 탐침이 탱크 내에 액체와 접촉하지 않는다는 것을 알 때, 예컨대, 탐침 아래로 탱크가 배수된 바로 직후 등과 같은 때에 측정될 수 있다. 탐침 회로의 제1 특성은 예컨대, 탱크가 채워지고 있는 동안에 기준 특성을 측정한 후에 측정할 수 있다. 기준 특성을 바탕으로, 제1 특성이 측정이 되었을 때에 대응하는 시간에서의 탱크 내의 액체 수위가 결정될 수 있다. 예컨대, 제1 특성은 기준 특성과 비교될 수 있고, 이런 비교를 바탕으로 액체 수위가 탐침 아래인지, 탐침의 수위인지, 아니면 그 이상인지 여부를 결정할 수 있다. 다른 실시예에서는, 제1 특성과 기준 특성 간의 차이가 결정될 수 있고, 만약 그 차이가 한계치를 넘는다면, 액체가 탐침 수위 인지 아니면 그 이상인지 여부를 결정할 수 있다.

상기 액체 수위를 결정하는 접근 방식은 측정된 기준 특성을 사용하는 방법에 의해 고도로 여과된 물이 사용되는 때 및/또는 스케일 또는 다른 침전물이 탱크, 탐침, 또는 탐침 회로의 다른 부분에 남아 있는 때에도 신뢰성 있게 탐침에 액체가 존재하는지 여부를 감지할 수 있을 것이다. 기준 특성의 측정(예컨대, 탱크의 충전 작업 동안)은 시스템이 알려진 조건(탐침이 액체에 접하고 있지 않은 때)에서의 저항 또는 탐침 회로의 다른 특성을 결정하는 것을 가능하게 하고, 그 특성을 사용하여 나중에 측정된 특성과 비교할 수 있도록 한다. 따라서, 만약 저항이나 탐침 회로의 다른 특성을 변화시키는 스케일이나 다른 침전물이 남아있다면, 기준 특성의 측정은 액체 수위를 결정할 때 계산된 스케일이나 침전물로 인해 야기된 회로에 효과적으로 변화를 줄 수 있다. 또한 기준 특성이 정확하게 측정될 수 있기 때문에, 고도로 여과된 물이나 다른 높은 저항 액체를 사용할 때 일어날 수 있는 저항에서의 비교적 작은 변화를 감지할 수 있을 것이다.

본 발명의 다른 태양에서, 액체 수위 감지 시스템은 탐침 회로를 포함하고, 탐침 회로는 액체의 수위가 변하는 탱크 안에서 액체에 접하도록 구성되고 배열된 전도성 탐침을 포함할 수 있다. 제어기는 전도성 탐침이 탱크 내에 액체와 접하지 않는 동안에 탐침 회로의 기준 특성을 측정하도록 구성될 수 있고, 기준 특성의 측정 후 탐침 회로의 제1 특성을 측정하고, 상기 제1 특성이 측정된 때에 대응하는 시간의 탱크 내의 액체 수위를 결정하도록 구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 제어기는 탱크 충전 작업 중인 동안 반복적으로 기준 특성을 측정할 수 있을 것이고, 이에 따라 기준 특성은 충전 동안 업데이트 될 수 있다. 예컨대, 상기 기준 특성은 제1 특성과 비교될 수 있고, 만약 액체가 탐침 또는 그 위에 있지 않다고 판단이 되면, 그 후에 액체의 수위를 결정할 때 상기 제1 특성의 값은 상기 기준 특성으로서 지정될 수 있을 것이다. 대안으로, 기준 특성은 개별적으로 재측정되고 리셋될 수 있다. 이 과정은 액체가 탐침 또는 그 위라고 결정될 때까지인 충전 작업이 멈추는 시간까지 충전 작업 전반에 걸쳐 반복될 수 있다.

본 발명의 이러한 태양과 다른 태양들은 다음의 상세한 설명과 청구항으로부터 명백해 질 것이다.

본 발명의 태양은 아래의 도시적인 실시예를 참조하여 이하에서 기술되며, 동일한 구성 요소는 동일한 숫자로 나타난다.

도 1은 음료 제조 시스템에 통합된 본 발명에 따른 수위 감지 시스템의 개략도이고;

도 2는 본 발명에 따른 탱크 내의 액체 수위 결정 방법에서의 단계를 보여준다.

본 발명의 태양들은 탐침 센서 및/또는 어떠한 합체된 음료 제조 시스템에 사용되기에 적합한 장치를 사용하여 실시될 수 있을 것이다. 여기의 몇몇의 다른 실시예들은 실례를 들기 위한 목적으로 기술되었다. 그러나 실례로 들어진 이러한 실시예들이 본 발명의 범위를 좁게 해석하는데 쓰여서는 안된다. 예컨대, 아래에 기술된 실시예들은 단일 탐침 센서를 탱크 내의 액체 수위를 결정하는데 사용하고 있다. 그러나 둘 또는 그 이상의 탐침들이 복수의 수위에서 사용될 수 있고, 따라서 시스템은 둘 또는 그 이상의 탱크 내의 액체의 수위를 결정할 수 있다. 나아가, 본 발명의 다양한 태양들이 여기서 기술되고, 이러한 다양한 태양들은 적당한 조합 또는 단독으로 사용될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 태양에 있어서, 액체 수위 감지 장치는 실질적으로 수위 감지 탐침 회로의 기준 특성을 측정하고, 측정된 기준 특성을 액체 수위를 결정하는데 사용한다. 이러한 것은 탐침 회로의 저항이 미리 정해진, 절대 한계치 아래로 떨어질 때 액체의 수위를 감지하는 탐침 구성을 가지는 시스템들과는 차이를 보인다. 위에서 논의되었듯이, 이러한 시스템들은 높은 저항을 갖는 액체를 감지하거나 및/또는 스케일 또는 다른 침전물이 탱크나 탐침 또는 탐침 회로의 다른 부분에 존재하는 경우에는 부정확할 수 있다. 일 실시예에서, 수위 감지 장치는 탱크의 단일 충전 작업 도중 두 번 또는 그 이상 탐침 회로의 기준 특성을 업데이트 할 수 있으며, 그것에 의해 나중의 치수와 비교하여 액체의 수위를 결정하는데 더 정확한 기준을 얻을 수 있다.

본 발명의 일 태양에 있어서, 기준 특성은 저항 또는 전자 탐침 회로의 전압이 될 수 있으나, 다른 특성들 예컨대, 회로의 충전 시간과 같은 회로의 커패시턴트를 의미하는 값, 커패시턴스, 임피던스, (예컨대, 만약 수위 감지 장치가 광 검출기를 액체 수위를 감지하는데 사용된다면) 광학적 투과율 또는 다른 특성, 압력 등이 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 태양들은 단지 저항/전압 바탕의 방식뿐만 아니라 어떠한 적당한 측정/감지 기술과도 함께 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 태양에 따른 수위 감지 장치를 구체화한 음료 제조 시스템(1)의 개략적인 블록도이다. 위에서 논의한 대로, 본 발명의 태양은 시스템이 음료 제조 시스템 뿐만 아니라 어떠한 종류와 함께 사용될 수 있으며, 여기 나타난 실시예에서, 음료 제조 시스템(1)은 음료의 제조에 사용되는 물 또는 다른 액체를 저장하기 위해서 구성된 저장탱크(2)를 포함한다. 물은 펌프(3)에 의하여 저장탱크(2)에서 계량탱크(4)로 공급될 수 있다. 계량탱크(4) 안의 물은 전기 저항 가열 요소 등과 같은 가열기(5)에 의해서 가열될 수 있다. 가열된 물은 공기펌프(9)가 계량탱크(4)에 압력을 가하고 탱크(4)에서 도관(6)안으로 물이 흐르도록 하여 계량탱크(4)에서 조합실(7)로 방출될 수 있다. 조합실(7)은 도관(6)에 의해 공급된 물로부터 음료를 제조하기 위해 어느 적당한 방법으로 작동하고, 예컨대, 음료 매체(beverage medium, 예컨대, 볶아지고 갈아진 커피)와 물을 접촉시켜 음료를 형성하는(예컨대, 커피 음료) 방법이 있다. 조합실(7)은 음료 매체와 여과 요소를 포함하는 봉인된 컨테이너와 같은 사용 후 버릴 수 있는 음료 카트리지를 이용하기 위하여 구성될 수 있고, 가열된 물은 음료 매체를 우려내기 위하여 컨테이너 안으로 주입되고, 여과된 음료가 카트리지로부터 제거될 수 있을 것이다. 이 기술분야의 당업자라면 차 또는 그밖의 수용성 물질을 포함하는 주조된 또는 주조되지 않는 음료와 같은 다른 음료가 제조될 수 있다는 것을 알것이다.

워터펌프(3), 가열기(5), 공기펌프(9) 그리고 시스템(1)의 다른 부분들의 작동은 제어기(8)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(8)는 하나 또는 그 이상의 일반적인 목적의 계산장치, 메모리, 적당한 소프트웨어, 또는 다른 작동 명령들, 사용자의 입/출력 장치들, 통신 부스들 또는 다른 링크들, 센서들, 스위치들, 릴레이들, 트라이액들 및/또는 소정의 입/출력 또는 다른 기능을 수행하기 위해 필요한 다른 구성 요소들을 포함할 수 있다. 탱크(4) 안의 물의 수위는 탐침(10)을 통해 제어 기(8)에 의해 감지될 수 있고, 상기 탐침은 탱크와 전기적으로 절연되어 있으며 액체가 현재 특정 수위에 있거나 그 이상일 때 탱크 내의 액체의 접하도록 위치된 전도성 부재를 포함할 수 있다. 예컨대, 액체가 공기펌프(9)에 의해서 탱크(4)로부터 배출될 때, 액체 수위는 낮은 수위(L), 즉, 탱크(4) 내의 도관(6)의 바닥부분의 수위와 대체로 동등한 수위일 것이다.(탱크(4)로부터의 액체의 배출이 완료되는 것은 압력센서(11)를 통하여 탱크(4) 내의 압력이 떨어짐을 제어기(8)가 감지함으로써 알 수 있을 것이다. 이는 물에 탱크(4)로부터 도관(6)내로 압력이 가해질 때, 압력은 액체가 완전히 배출되고 공기가 탱크(4)에서부터 도관(6)으로 가해질 때의 압력과 비교해 보았을 때보다 상대적으로 높을 수 있다. 압력센서(11)는 탱크 내의 물의 공급선 등의 어느 적당한 위치에 배치될 수 있고, 액체 배출의 완료를 의미하는 압력의 감소를 감지할 수 있다.) 그 후에, 제어기(8)는 워터펌프(3)를 제어하여 시스템(1)이 다른 음료를 제조할 수 있도록 탱크(4)의 충전을 시작할 수 있을 것이다.

탱크(4)의 충전 동안, 제어기(8)는 탱크 내의 액체 수위가 탐침에 도달하였는지, 즉, 수위가 높은 수위(H)인지 또는 그 이상인지를 나타내는 특성의 변화를 감지하기 위하여 탐침(10)을 포함하는 회로의 특성을 감시한다. 예컨대, 제어기(8)는 액체가 탐침(10)에 닿았는지를 나타내는 저항 및/또는 전압의 변화를 위하여 탐침 회로를 감시할 수 있다.(어떤 실시예에서는 물이 일반적으로 작은 저항을 가지고 있어서, 정상적으로는 탐침(10)과 탱크 벽들간의 "열린" 회로는 물이 탐침(10)과 탱크(4) 사이의 회로를 채워 회로의 저항을 떨어질 때까지 높은 저항을 가질 것이다. 역삼투 탈이온 (RODI) 여과된 물이 시스템에 사용되는 때에도, 저항/전압/커패시턴스의 감지 가능한 변화는 본 발명의 태양에 따라 감지될 수 있다.)

일 실시예에서, 제어기(8)는 일정한 DC 신호를 탐침 회로에 적용하고, 예컨대, 매 8.3 밀리초 마다 또는 그 정도마다 전압의 변화를 위하여 회로를 감시할 수 있을 것이다. DC 신호는 탱크의 배출 작업이 끝나 탱크의 충전 작업이 끝나는 동안의 낮은 압력이 감지되는 시간 동안 적용될 수 있을 것이다. 그 후에 DC 신호는 차단될 수 있고, 탱크의 다음 배출이 끝날 때 다시 시작될 수 있을 것이다. 다른 신호들도 원하는 바에 따라 탐침 회로에 적용될 수 있을 것이고, 예컨대, AC 신호는 만약 특별히 탐침이 오랜 기간 동안 전력이 공급되는 것과 같은 몇몇 용도에서 탐침 상의 스케일 및/또는 다른 침전물을 감소시키는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 게다가 제어기(8)는 탐침 회로에 대해 눈먼 기간(Blind period)이 있을 수 있어서 제어기(8)는 탱크 충전 작업이 시작되는 때의 시간 기간 동안 탐침 회로로부터의 출력을 사용하지 못한다. 따라서 초기의 충전 동안의 탐침을 적실지도 모르는 그리고 잘못된 수위의 인식을 야기할 가능성이 있는 탱크 내의 액체의 튐은 무시 될 수 있다. 또한 탐침 회로로부터 제공되는 신호의 어떠한 적당한 필터링도 사용될 수 있고, 예컨대, 액체 수위를 감지하기 위하여 1/3초와 같은 지정된 시간 기간 동안 기준 특성과 측정된 특성 간의 차이가 한계치보다 크게(또는 작게) 유지되는 것이 요구되는 필터 등이 있을 수 있다. 이러한 종류의 필터는 "거짓긍정(false positives)"을 감지하지 않도록 도움을 줄 수 있다.

본 발명의 태양에 따라, 제어기(8)는 탐침이 알려진 조건에 있을 때, 예컨 대, 탐침이 "말라 있거나(dry)", 탱크(4) 내에서 액체의 접하지 않는다는 것을 알 때, 저항 또는 탐침 회로의 몇몇 다른 특성들을 측정할 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 제어기(8)는 탐침(10)이 탱크(4) 내에서 액체와 접하지 않는다는 것을 압력센서(11)가 탱크로부터 액체의 배출이 끝났음을 감지할 때 알 수 있을 것이다. 이때 또는 그 후에, 제어기(8)는 탐침 회로의 특성을 측정할 수 있고, 측정된 특성을 탐침 회로를 위한 기준 특성으로 사용할 수 있다. 이 기준은 다음 충전 작업 및/또는 몇몇의 후속 충전 사이클을 위하여 사용될 수 있다. 대안으로 상기 기준은 각각의 충전 작업을 위하여 업데이트 될 수 있다. 상기 기준 특성은 탱크가 채워지는 동안 다른 특성 측정치들과 비교될 수 있고, 이런 비교를 바탕으로 제어기(8)는 액체가 탐침 수위인지 또는 그 이상인지, 예컨대, 높은 수위(H)인지 또는 그 이상인지 아닌지 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 충전 작업이 시작되기 바로 직전에 제어기(8)에 의해서 측정된 기준 저항은 그 후에 탱크의 충전이 워터펌프(3)에 의해 수행될 때 탐침 회로의 저항 측정치와 비교될 수 있을 것이다.

일 실시예에서, 기준 특성과 측정된 특성 간의 차이가 결정될 수 있으며, 이러한 차이를 바탕으로 제어기는 액체가 탐침 수위인지 또는 그 이상인지 여부를 판단할 수 있을 것이다. 예컨대, 제어기는 탐침 회로의 특정한 기준 전압을 감지할 수 있을 것이고, 그리고 나서 탐침 회로의 또 다른 전압을 감지할 수 있을 것이다. 기준 전압과 나중에 측정된 전압 간의 차이는 한계치와 비교될 수 있을 것이고, 만약 그 차이가 한계치를 넘는다면, 제어기는 액체 수위가 탐침 수위라고 결정할 수 있을 것이다. 만약 그렇지 않다면, 제어기는 회로의 전압을 추후 다시 한번 측정 할 수 있을 것이고, 기준과 비교하여 액체의 수위를 결정하고 등을 액체의 수위가 탐침의 수위에 있다고 판단될 때까지 할 것이다. 기준과 후에 측정된 특성 간의 차이를 사용함으로써, 역삼투 탈이온 (RODI) 여과된 물과 탐침의 접촉으로 인한 탐침 회로 저항의 비교적 작은 변화와 같은 것도 감지될 수 있다. 일 실시예에서, 제어기(8)는 기준 전압과 측정된 전압 간의 차이가 약 362 mV 또는 그 이상일 때 물의 현재 수위가 탐침(10)의 수위라는 것을 감지할 수 있을 것이다.

일 실시예에서, 기준 특성이 탱크의 충전 작업 동안 두 번 또는 그 이상 업데이트될 수 있거나 새롭게 될 수 있을 것이다. 예컨대, 만약 제어기가 기준 특성을 측정한 후 탐침 회로 특성을 측정하고 액체 수위가 탐침 아래라고 결정하면, 제어기는 나중에 측정된 특성을 기준 특성으로서 지정할 수 있을 것이다. 제어기는 이러한 과정을 액체 수위가 탐침의 수위에 있다고 결정될 때까지 적당히 반복할 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 기준 특성보다 더 높은(또는 더 낮은) 값만이 기준 특성을 새롭게 하거나 업데이트 시키는데 사용될 수 있을 것이다. 이런 접근 방식은 탱크, 탐침, 또는 탐침 회로의 다른 부분에 회로의 저항 또는 다른 특성에 영향을 줄 수 있는 스케일 또는 다른 침전물이 있을 때 유용할 것이다. 위에서 논의한 대로, 이러한 몇몇 침전물은 탐침 회로의 저항을 하나의 충전 사이클에서 다음 싸이클까지 변화시키고 또는 단일 충전 작업이 있는 동안 변화시킬 수 있다. 충전 작업 동안 기준 특성을 업데이트 하거나 새롭게 함으로써, 제어기는 스케일, 침전물 또는 다른 요소들(특히 충전 작업 동안 탐침 회로 특성에 영향을 주는 것들)로 인해 야기되는 탐침 회로 내에 변화를 고려하여 그리고 액체가 탐침의 수위에 있는 지를 정확히 감지할 수 있을 것이다. 이러한 접근은 신호대잡음비를 증가시킬 수 있고, 그것에 의하여 감지 작업의 정확도를 높일 수 있을 것이다. 감지의 추가적인 정확성을 제공하는 또 다른 특징은 비교적 짧은 시간 간격 동안 수위 변화를 결정하기 위하여 회로의 특성을 측정하는 것이 될 수 있고, 예컨대, 긴 시간 간격 동안에 발생할 수 있는 변화를 피하는데 도움이 될 수 있을 것이다.

또 다른 실시예에서, 시스템은 시스템에 사용된 물 또는 다른 액체의 종류를 결정하고, 시스템의 작업을 이에 따라 조정하는 것이 가능할 것이다. 예컨대, 시스템은 역삼투 탈이온 (RODI) 여과된 물 또는 표준 수돗물이 시스템에 사용되고 있는지를 판단하고, 기준 특성과 측정된 특성 간의 차이를 결정할 때 적절한 한계치를 사용하는 것이 가능할 것이다. 따라서, 한계치는 가변적인 것이고, 물 또는 사용되는 다른 액체의 종류에 근거하여 조정될 것이다.

도2는 탱크 또는 다른 저장고의 액체 수위를 결정하는 방법의 단계들을 보여주는 흐름도이다. 단계(S10)에서는 탐침 회로의 기준 특성이 측정될 수 있다. 전도성 탐침을 사용하는 장치에서는, 저항, 전압, 커패시턴스, 또는 전도성 탐침등과 같은 전기 회로의 다른 특성이 측정될 수 있다. 또 다른 장치에서는, 액체 수위를 측정하기 위해 사용된 적당한 지표가 측정될 수 있고, 예컨대, 광 임피던스(Optical Impedance) 또는 광 신호 진폭, 압력, 온도 등이 있다. 기준 특성은 탐침이 알려져 있는 상태일 때, 예컨대, 탐침이 일정양의 액체가 탱크로부터 배출된 바로 직후 액체가 탐침에 접하지 않을 때 측정될 수 있다.

단계(S20)에서는, 탐침 회로의 제1 특성은 기준 특성이 측정된 후 측정될 수 있을 것이다. 예컨대, 상기 제1 특성은 탱크의 충전 작업의 시작 후 기준 특성이 측정된 바로 직후에 측정될 수 있을 것이다. 또 다른 실시예에서, 상기 제1 특성은 기준 특성이 측정된 후 많은 충전/배출 사이클 동안, 예컨대, 기준 특성이 탱크의 다수의 충전 작업에 사용되는 경우, 측정될 수 있을 것이다. 상기 제1 특성은 기준 특성이 측정되는 같은 방식으로 측정될 수 있다. 예컨대, 만약 탐침 회로가 광 검출기를 광 이미터와 검출기 사이에 액체의 존재/부재를 검출하기 위하여 사용한다면, 기준 특성을 측정할 때의 같은 강도, 주파수, 지속시간 등으로 빛을 발산하기 위하여 이미터를 제어할 수 있을 것이다.

단계(S30)에서는, 액체 수위의 결정은 기준 특성을 바탕으로 만들어질 수 있을 것이다. 예컨대, 기준 특성을 바탕으로 액체가 탐침의 아래에 있는지 또는 탐침의 수위에 있는지 또는 탐침 위에 있는지 결정할 수 있을 것이다. 일 실시예에서는, 제1 특성은 기준 특성과 비교될 수 있고, 이 비교를 바탕으로 액체의 수위를 결정할 수 있다. 이러한 경우, 액체의 수위 결정은 제1 특성이 측정되었을 때 또는 대략 그 시간에 대응할 것이다. 기준 특성과 제1 특성 간의 차이는 결정되고, 그 차이 값에 따라 액체 수위가 결정될 것이다. 예컨대, 만약 기준 특성이 저항이고, 기준 특성과 제1 특성 간의 저항의 차이가 한계치를 넘는다면, 액체 수위는 탐침 또는 그 이상이라고 결정될 것이다. 한계치를 적당한 값으로 설정해 놓음으로써, 감지 장치에 역삼투 탈이온 (RODI) 여과된 물과 같은 높은 저항의 액체가 사용된 경우에도 액체 수위의 정확한 결정이 내려질 것이다.

일 실시예에서, 만약 제1 특성과 기준 특성간의 비교로 액체가 탐침 또는 그 이상에 있다고 판단되지 않는다면, 제1 특성의 값은 기준 특성으로 지정될 수 있을 것이다. 따라서 시스템은 탐침 회로 특성이 측정되는 매 시간마다 기준 특성을 업데이트 할 수 있을 것이고, 몇몇 경우에서는 탱크 또는 다른 저장고의 충전 작업 동안 여러 번 업데이트 할 수 있을 것이다. 위에서 논의 한대로, 기준 특성을 업데이트 하는 것은 몇몇 적용에서 유용할 것이고, 예컨대, 탐침 회로에 영향을 주는 스케일 또는 다른 침전물의 건조로 인하여 충전 작업 도중 탐침 회로의 저항이 변하는 경우에 그러하다. 그 후에, 제2 특성은 제1 특성이 측정된 후 측정될 수 있을 것이고, 제2 특성을 기준 특성과 비교하여 제2 특성이 측정될 때 또는 대략 그 시간에 대응하는 액체 수위를 결정할 수 있을 것이다.

본 발명은 특정 실시예들과 관련하여 기술되었지만, 많은 대안과 개선, 그리고 변경이 당업자에게 명백하다. 따라서 여기서 논해진 본 발명의 실시예들은 예시적인 것이고 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 다양한 변형이 본 발명의 사상과 관점에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다.

Claims (31)

1. 액체 수위가 가변적인 탱크를 제공하는 단계,

   탐침이 탱크 내의 액체와 접하고 있지 않은 동안 탱크와 합체된 탐침을 포함하는 탐침 회로의 기준 특성을 측정하는 단계,

   상기 기준 특성을 측정한 후 탐침 회로의 제1 특성을 측정하는 단계,

   상기 기준 특성을 바탕으로 상기 제1 특성을 측정한 시간 즈음에 대응하는 탱크 내의 액체 수위를 결정하는 단계를 포함하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 상기 제1 특성과 상기 기준 특성을 비교하는 단계를 포함하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 액체 수위가 탐침의 수위인지, 그 이상 또는 그 이하인지를 결정하는 단계를 포함하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 상기 기준 특성과 상기 제1 특성 간의 차이를 결정하는 단계를 포함하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 기준 특성과 상기 제1 특성 간의 차이가 한계치를 넘어설 때 상기 액체 수위가 탐침의 수위 또는 그 이상인지를 결정하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 특성을 측정한 후 탐침 회로의 제2 특성을 측정하는 단계,

   상기 제1 특성의 값을 상기 기준 특성으로 지정하는 단계,

   상기 기준 특성을 바탕으로 상기 제2 특성이 측정된 때 즈음에 대응하는 액체 수위를 기준 특성을 바탕으로 결정하는 단계를 더 포함하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 특성을 측정한 때 즈음에 액체의 수위가 탐침의 아래인 것으로 결정될 때 상기 제1 특성의 값을 상기 기준 특성으로 지정하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 탐침이 액체에 접하지 않는 낮은 수위에서부터 탱크 충전을 시작하는 단계를 더 포함하고,

   상기 제1 특성을 측정하는 단계는 탱크의 충전 동안 상기 제1 특성을 측정하는 단계를 포함하고,

   상기 결정 단계는 탱크의 충전 동안 수행되는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 결정하는 단계에서 액체 수위가 탐침보다 아래인 것으로 결정되면,

   상기 제1 특성을 측정한 후 그리고 탱크를 충전하는 동안 탐침 회로의 제2 특성을 측정하는 단계와,

   상기 기준 특성을 바탕으로 상기 제2 특성을 측정한 때 즈음에 대응하는 액체 수위를 결정하는 단계를 더 포함하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 기준 특성은 탐침 회로에 존재하는 저항, 전압 또는 커패시턴스를 대표하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 탐침이 전도성 부분을 포함하고, 탐침 회로가 적어도 탱크의 한 부분을 포함하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
12. 제1항에 있어서, 액체가 음료 매체와 접하여 음료를 생성하도록 탱크에서 챔버로 액체를 분배하는 단계를 더 포함하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 액체는 물이며, 상기 음료는 커피, 차, 또는 액체에 녹을 수 있는 물질을 포함하는 다른 음료인 탱크 내 액체 수위를 결정하는 방법.
14. 액체 수위가 가변적인 탱크 내의 액체에 접하도록 구성되고 배열된 전도성 탐침을 포함하는 탐침 회로와,

    전도성 탐침이 탱크 내의 액체와 접하지 않는 동안 탐침 회로의 기준 특성을 측정하고, 상기 기준 특성을 측정한 후 제1 특성을 측정하고, 상기 제1 특성을 측정한 때 즈음에 대응하는 탱크 내의 액체 수위를 상기 기준 특성을 바탕으로 결정토록 구성된 제어기를 포함하는 액체 수위 결정 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 제어기는 액체 수위를 결정하기 위하여 상기 제1 특성과 상기 기준 특성을 비교하도록 구성된 액체 수위 결정 시스템.
16. 제14항에 있어서, 상기 제어기는 액체 수위가 전도성 탐침의 수위 또는 그 이상 또는 그 이하인지를 결정하도록 구성된 액체 수위 결정 시스템.
17. 제14항에 있어서, 상기 제어기는 상기 기준 특성과 상기 제1 특성 간의 차이를 결정하고, 그 차이를 바탕으로 액체 수위를 결정하도록 구성된 액체 수위 결정 시스템.
18. 제17항에 있어서, 상기 제어기는 상기 기준 특성과 상기 제1 특성 간의 차이가 한계치를 넘을 때 액체 수위를 전도성 탐침의 수위 또는 그 이상으로 결정하도 록 구성된 액체 수위 결정 시스템.
19. 제14항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제1 특성을 측정한 후 탐침 회로의 제2 특성을 측정하고, 상기 제1 특성의 값을 상기 기준 특성으로 지정하고, 상기 기준 특성을 바탕으로 상기 제2 특성을 측정한 때 즈음에 대응하는 액체의 수위를 결정하도록 구성되는 액체 수위 결정 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 제1 특성이 측정된 때 즈음에 액체 수위가 전도성 탐침보다 아래에 있다고 결정될 때 상기 제1 특성의 값을 상기 기준 특성으로 지정하는 액체 수위 결정 시스템.
21. 제14항에 있어서, 상기 제어기는 전도성 탐침이 액체에 닿지 않는 낮은 수위에서부터 탱크의 충전을 시작하도록 탱크 충전 시스템을 제어하고, 상기 탱크의 충전 동안 액체 수위를 결정하도록 구성된 액체 수위 결정 시스템.
22. 제21항에 있어서, 상기 제어기가 상기 제1 특성을 측정할 즈음에 액체 수위가 전도성 탐침 아래라고 결정한 경우, 상기 제어기는 상기 제1 특성을 측정한 후 그리고 탱크의 충전 동안 제2 특성을 측정하고, 상기 기준 특성을 바탕으로 상기 제2 특성을 측정한 때 즈음에 대응하는 액체 수위를 결정하도록 구성된 액체 수위 결정 시스템.
23. 제14항에 있어서, 상기 기준 특성은 탐침 회로 안에 존재하는 저항, 전압 또는 커패시턴스의 변화에 따라 변화하는 값을 대표하는 액체 수위 결정 시스템.
24. 제14항에 있어서, 상기 탐침 회로는 적어도 탱크의 한 부분을 포함하는 액체 수위 결정 시스템.
25. 제14항에 있어서, 상기 제어기는 탱크 충전 동안 상기 기준 특성을 반복적으로 측정하도록 구성된 액체 수위 결정 시스템.
26. 제14항에 있어서, 탱크로부터 챔버로 공급되는 액체를 사용하여 음료를 제조하도록 구성된 음료 제조 시스템을 더 포함하는 액체 수위 결정 시스템.
27. 제26항에 있어서, 상기 액체는 물이며, 상기 음료는 커피, 차 또는 액체에 녹을 수 있는 물질을 포함하는 다른 음료인 액체 수위 결정 시스템.
28. 제26항에 있어서, 상기 음료 제조 시스템이 음료 매체를 포함하는 사용 후 버릴 수 있는 카트리지를 수용하도록 구성된 조합실을 포함하고, 상기 음료가 음료 매체와 액체의 접촉으로 제조되는 액체 수위 결정 시스템.
29. 제28항에 있어서, 상기 음료 제조 시스템은 음료 매체와 접하는 액체를 가열하는 가열기를 포함하는 액체 수위 결정 시스템.
30. 제26항에 있어서, 상기 음료 제조 시스템은 물 저장 탱크와, 탱크로부터의 물을 가열하고 챔버로 물을 공급하는 계량탱크를 포함하는 액체 수위 결정 시스템.
31. 액체 수위가 가변적인 탱크를 제공하는 단계,

    전도성 탐침이 탱크 내 액체와 접촉하지 않는 동안 탱크와 결합한 전도성 탐침을 포함하는 탐침 회로의 기준 특성을 측정하는 단계,

    상기 기준 특성을 측정한 후 탐침 회로의 제1 특성을 측정하는 단계,

    상기 기준 특성을 바탕으로 상기 제1 특성을 측정한 때 즈음에 대응하는 탱크 내 액체 수위를 결정하는 단계를 포함하는 탱크 내 액체 수위를 결정하기 위한 방법.

Images