NL2000297C2 - Drankautomaat met inductieve vloeistof-niveaumeting. - Google Patents

Description

Drankautomaat met inductieve vloeistof-niveaumeting.

De uitvinding heeft betrekking op een drankautomaat voor het bereiden van een drank, zoals koffie, omvattende een eerste reservoir en een inductief meetsysteem voor 5 het meten van een vloeistofniveau in het eerste reservoir, het inductieve meetsysteem omvattende een vlotter, ten minste één meetspoel en een ten opzichte van de ten minste ene meetspoel beweegbare wikkeling.

Het vloeistofniveau van water of andere vloeistof dat zich in een reservoir van 10 een drankautomaat bevindt, kan op verscheidene wijzen worden gemeten. De eenvoudigste wijze is een niveaumeting waarbij slechts wordt gedetecteerd of de vloeistof onder of boven een vastgesteld niveau staat. Verder bestaan er methoden om het vloeistofniveau over een bepaald traject te meten, waarbij een meetsignaal wordt gegenereerd dat een maat is voor het niveau van de vloeistof binnen een bepaald bereik. 15 Een eerste bekende meetmethode is het gebruik van een peilglas. In het reservoir is in dit geval een venster aangebracht, of naast het reservoir bevindt zich een buis met een venster waarin het niveau hetzelfde is als in het reservoir (communicerende vaten). Het niveau is door het venster zichtbaar en kan eventueel met elektronische middelen worden uitgelezen. Dit systeem heeft als nadeel dat het venster na verloop van tijd 20 vervuild raakt. Ook is het zo dat, hoewel het peilglas zelf zeer robuust, eenvoudig en goedkoop is uit te voeren, de elektronische middelen gecompliceerd en kostbaar zijn. Door de gecompliceerdheid is het vaak ook tamelijk storingsgevoelig.

Men kan ook gebruik maken van de fysische eigenschappen van de vloeistof, zoals elektrische geleidbaarheid van water. Door elektrodes op een juiste manier in het 25 water aan te brengen, zal bij wisselend niveau de weerstand of de capaciteit daartussen in relatie daarmee ook veranderen. Deze weerstand of capaciteit is een bruikbare maat en kan eenvoudig in een meetsignaal worden omgezet. Bij de capacitieve methode zullen de elektrodes ten opzichte van het water geïsoleerd moeten zijn. In bepaalde gevallen kan dit door de elektroden aan de buitenzijde van het reservoir te plaatsten.

30 Bijvoorbeeld in het geval dit van kunststof is gemaakt. Bij de toepassing van dit soort systemen dient altijd rekening te worden gehouden met het feit dat de geleidbaarheid en de diëlektrische eigenschappen van het water aan zeer grote variaties onderhevig zijn. Hiervoor zal altijd in het systeem gekalibreerd moeten worden, hetzij met de hand, wat zeer tijdrovend en omslachtig is, of automatisch, wat echter weer een gecompliceerd en 2 kostbaar systeem met zich mee brengt. Bovendien zijn beide systemen relatief vatbaar voor vervuiling, met name van de elektrodes.

Dan zijn er diverse methoden waarbij men een vlotter op het vloeistofoppervlak laat rusten. Via een mechanisme, meestal een hefboom en overbrenging, wordt de 5 beweging van de vlotter naar een beweegbaar deel van een omzetter gebracht en dan in en elektrisch signaal omgezet. De omzetter kan bijvoorbeeld een variabele weerstand of potentiometer zijn, waarbij het mechanisme de beweegbare aftakking, de loper, beweegt. Indien een variabele capaciteit wordt gebruikt, kan het mechanisme de elektrodes ten opzichte van elkaar doen bewegen of het diëlektricum bewegen, 10 waardoor de beweging van de vlotter wordt omgezet in een variatie in de capaciteit.

Indien een inductieve methode wordt gebruikt voor de omzetting van de vlotterstand naar een elektrisch meetsignaal, dan kan door een verplaatsing van een magnetische kern de inductiviteit van een spoel worden gewijzigd, of de koppelfactor tussen twee spoelen. Ook kan het mechanisme bijvoorbeeld twee spoelen ten opzichte 15 van elkaar bewegen, waardoor een variatie in de koppelfactor daartussen ontstaat die evenredig is met de verplaatsing van de vlotter. Deze methode is nauwkeurig, niet gevoelig voor invloeden van door bijvoorbeeld de omgeving of water. Bij vervuiling blijft het uitgangssignaal voldoende nauwkeurig en daarmee de meting betrouwbaar. Daarbij komt dat mits de constructie goed is uitgevoerd, de methode ook relatief 20 ongevoelig is voor spreiding in de eigenschappen van de onderdelen waaruit het is opgebouwd, wat een uitgebreide controle en kalibratie overbodig maakt. Vaak wordt bij deze methode gebruik gemaakt van drie spoelen, twee vaste geverspoelen en een beweegbare meetspoel. Door de twee geverspoelen elektrisch op de juiste wijze te schakelen kan men de lineariteit, de gevoeligheid en de meetnauwkeurigheid van het 25 systeem op eenvoudige wijze vergroten. In deze opbouw kan ook de beweegbare spoel bekrachtigd worden en het uitgangssignaal van de vaste spoelen komen. Ook op deze wijze kan een grotere lineariteit worden verkregen.

Nadeel van deze inductieve methodes is dat ze een mechanische overbrenging vereisen die aan slijtage en veroudering onderhevig is. Met name de elektrische 30 aansluitingen van de beweegbare spoel vormen een zwak punt, dat storingen kan veroorzaken.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om een drankautomaat te verschaffen waarbij het vloeistofniveau in een reservoir wordt gemeten met behulp van 3 een inductief meetsysteem en waarbij zonder tussenkomst van een mechanische overbrenging een meetsignaal dat een indicatie voor het vloeistof niveau in het reservoir is, kan worden bepaald.

Dit doel wordt bereikt met een in de aanhef beschreven drankautomaat doordat het 5 inductieve meetsysteem in het eerste reservoir is geplaatst en doordat de beweegbare wikkeling in de vlotter is aangebracht en kortgesloten is, waarbij het inductieve meetsysteem verder een geverspoel omvat ingericht voor het genereren van een elektromagnetische kracht in de ten minste ene meetspoel waarbij de vlotter aan een buitenzijde van de ten minste ene meetspoel is aangebracht zodanig dat deze in een 10 richting van een as van de ten minste ene meetspoel beweegbaar is, waarbij tijdens beweging van de vlotter, de beweegbare wikkeling een koppelfactor tussen de geverspoel en de ten minste ene meetspoel beïnvloedt.

Het meetsysteem bevindt zich direct in het reservoir waardoor er geen mechanische overbrenging noodzakelijk is. Het meetsysteem heeft een beweegbare 15 spoel die is kortgesloten en dus geen aansluitingen heeft. Dit maakt elektrische verbindingen tussen het meetsysteem in de verwerkingseenheid overbodig. Storingen door slijtage en/of breuk van de elektronische verbindingen kunnen dus niet meer voorkomen.

20 In een uitvoeringsvorm zijn de ten minste ene meetspoel en de geverspoel om een staafvormige weekijzeren kem aangebracht. Bijvoorkeur bestaat de beweegbare wikkeling bestaat uit een aluminium buis.

In een uitvoeringsvorm omvat het inductieve meetsysteem twee op één as gelegen meetspoelen.

25 In een verdere uitvoeringsvorm hebben de twee meetspoelen, de geverspoel en de beweegbare wikkeling ongeveer dezelfde lengte.

In een uitvoeringsvorm is de geverspoel om de as van de twee meetspoelen en tussen de twee meetspoelen aangebracht.

30 In een verdere uitvoeringsvorm zijn aansluitingen van de twee meetspoelen direct of indirect met elkaar verbonden en zodanig dat een opgewekte elektromagnetische kracht in de ene meetspoel in tegen fase staat met een opgewekte elektromagnetische kracht in de andere meetspoel.

4

In een uitvoeringsvorm is het eerste reservoir een koudwaterreservoir.

De drankautomaat kan een tweede reservoir omvatten dat een verwarmingselement omvat voor het verwarmen van een in bedrijf in het tweede reservoir aanwezige vloeistof, waarbij het eerste en het tweede reservoir via een 5 verbindingsleiding met elkaar in verbinding staan en fungeren als communicerende vaten.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat het eerste reservoir een verwarmingselement voor het verwarmen van een in bedrijf in het eerste reservoir aanwezige vloeistof. In dit geval wordt het eerste reservoir ook wel een 10 warmwaterreservoir genoemd.

In een uitvoeringsvorm omvat de drankautomaat verder een ingrediënthouder voor een drankingrediënt. In een verdere uitvoeringsvorm bevat de ingrediënthouder een drankingrediënt bevat. Onder een drankingrediënt wordt volgens de uitvinding verstaan een poedervormig of vloeibaar drankingrediënt dat bij het bereiden van een 15 drank in contact gebracht wordt met heet water. Bijvoorbeeld, ingeval van koffiebereiding kan het drankingrediënt zijn: gemalen koffïe(poeder) waaruit het hete water door extractie smaakstoffen opneemt; en/of oploskoffie (poeder); en/of vloeibaar koffie-extract dat met heet water vermengt wordt. Als voorbeelden van drankingrediënten volgens de uitvinding kunnen verder worden genoemd ingrediënten 20 voor bereiding van thee, ijsthee, (café)frappe (ijskoffie), (koude) limonade, soep, bouillon, (kunstmatige) vruchtensap, gezondheidsdrank - zoals AA-drink® -. Deze dranken zijn in wezen alle, naar keuze, bereidbaar uit een poedervormig of vloeibaar drankingrediënt.

25 Verdere voordelen en kenmerken van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van een beschrijving van enkele uitvoeringsvormen als voorbeeld, waarbij gerefereerd wordt aan de bijgevoegde tekeningen, waarin tonen:

Fig. 1 een schematische weergave van een drankautomaat volgens een 30 uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 2 een schematische weergave van een drankautomaat volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding; 5

Fig. 3 de verschillende componenten van een meetsysteem volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 4 een elektrisch schema van de spoelen van het meetsysteem volgens een uitvoeringsvorm; 5 Fig. 5 een grafiek met de waarde en de fase van het uitgangssignaal van het meetsysteem.

In Figuur 1 is met 1 schematisch een drankautomaat weergegeven volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. De drankautomaat 1 is bijvoorbeeld een 10 koffiezetapparaat. De drankautomaat 1 omvat een eerste reservoir 2 en een inductief meetsysteem 3 voor het meten van een vloeistofniveau in het eerste reservoir 2.

In het reservoir 2 bevindt zich tijdens gebruik koud water 4 dat wordt aangevoerd via een leiding 6 en een ventiel 8. Dit eerste reservoir 2 wordt in dit geval ook wel koudwaterreservoir 2 genoemd. Het inductieve meetsysteem 3 omvat een vlotter 10 die 15 afhankelijk van het niveau van het water 4 op en neer beweegt langs een koker 12.

De drankautomaat 1 omvat verder een tweede reservoir 16 die een verwarmingselement (niet getoond) omvat voor het opwarmen van het water in het tweede reservoir. In deze uitvoeringsvorm is het tweede reservoir 16 een cilindrisch gesloten vat dat water ontvangt uit het koudwaterreservoir 2 via een verbindingsleiding 18. Het tweede 20 reservoir 16 is verbonden met een warmwaterafvoer 20 welke is verbonden met een sproeikop 22. De sproeikop 22 omvat een tweetal elektrodes 24 die zijn ingericht om een ontkalkingsindicatie te geven zoals beschreven in octrooipublicatie EP0144111.

De drankautomaat 1 omvat ook een besturingseenheid 26 die een aantal aansluitingen heeft die verbonden zijn met respectievelijk het ventiel 8 (zie verbinding 25 28), het meetsysteem 3 (zie verbinding 30), het verwarmingselement van het tweede reservoir 16 (zie verbinding 32), en de elektrodes 24 (zie verbinding 34).

De drankautomaat 1 bevat verder een keyboard 36 dat via een databus 38 is aangesloten op de besturingseenheid 26. Opgemerkt wordt dat de drankautomaat nog andere componenten bevat, zoals en stroomtoevoer, een behuizing, een venster, 30 etcetera. Dergelijk componenten zijn niet weergegeven omdat deze niet relevant zijn voor de beschrijving van de uitvinding.

6

Het meetsysteem 3 bevindt zich in het koudwaterreservoir 2. Hierdoor is een mechanische overbrenging van de beweging van de vlotter naar een buiten het reservoir gelegen meetsysteem 3 niet nodig.

Tijdens gebruik zal onder de sproeikop 22 een ingrediënthouder, zoals 5 bijvoorbeeld een koffiefilter met gemalen koffie, worden geplaatst. Vervolgens zal een gebruiker met behulp van het keyboard 36 de drankautomaat activeren. De besturingseenheid 26 zal een signaal naar het ventiel 8 sturen om water naar het koudwaterreservoir 2 te voeren. Hierdoor zal de vlotter 10 omhoog gaan. Het meetsysteem 3 tijdens gebruik worden bestuurd door de besturingseenheid 26. De 10 besturingseenheid 26 ontvangt van het meetsysteem 3 een meetsignaal dat wordt omgezet naar een watemiveau in het koudwaterreservoir 2. De besturingseenheid 26 bestuurt ook het tweede reservoir 16 (hier ook wel doorstroom-element 16 genoemd) zodanig dat water wordt opgewarmd en via warmwaterafVoer 20, naar de sproeikop gevoerd. Het kokende water verlaat de sproeikop 22 in de vorm van 15 warmwaterdruppels. Het opvoeren van het kokende water naar de sproeikop 22 boven de filtereenheid (niet getoond) in de drankautomaat 1 wordt veroorzaakt door een verschil in soortelijke massa van water alleen en een mengsel van water en dampbellen. Het water zonder dampbellen bevindt zich in het koudwaterreservoir 2 en de verbindingsleiding 18; het mengsel van water met dampbellen bevindt zich in het 20 doorstroomelement 16 en warmwaterafvoer 20 naar de sproeikop 22. Het gehele systeem, d.w.z. het koudwaterreservoir 2, de verbindingsleiding 18, het doorstroomelement 16 en de warmwaterafVoer 20, vormen communicerende vaten. Dit betekent dat op het laagste punt in het systeem, in dit geval daar waar de verbindingsleiding in het doorstroomelement 16 uitkomt, de druk naar beide zijden 25 even groot moet zijn om evenwicht te krijgen. Door het lagere soortelijke gewicht van het mengsel water/dampbellen (het kokende water) aan de kant van het doorstroomelement 16, zal de kolomhoogte aan die zijde veel hoger moeten worden dan die aan de ander kant om de druk van beide zijden gelijk te laten zijn. In feite moet deze kolom hoogte zelfs zo hoog worden, dat deze boven het niveau van de uitloop zou 30 moeten stijgen, voor dit gebeurt loopt het warme water echter al uit de sproeikop 22. Hierdoor blijft een onbalans bestaan en zal (koud) water richting het doorstoomelement 16 blijven stromen en er kokend water uit de sproeikop 22 blijven komen.

7

Tijdens gebruik zal een gebruiker het keyboard bedienen en via het keyboard 36 een opdracht geven, bijvoorbeeld “een kopje koffie zwart”. De precieze werking van het keyboard en de verwerking van de opdracht is bij de vakman bekend en wordt hier niet in detail besproken. De opdracht wordt door het keyboard 36 vertaald in een of 5 meerdere inputsignalen voor de besturingseenheid 26. Deze gebruikt de inputsignalen om stuursignalen naar onder andere het tweede reservoir 16 te sturen. In het tweede reservoir zal een bepaalde hoeveelheid water worden opgewarmd, waarna het warme water via de sproeikop 22 de drankautomaat verlaat. Omdat hierdoor het niveau van het koudwaterreservoir 2 daalt, zal de vlotter 10 zakken. De beweging van de vlotter 10 zal 10 een wijziging in het inductieve meetsysteem 3 tot gevolg hebben. Dit veroorzaakt een meetsignaal zoals hieronder zal worden beschreven met referentie naar Figuren 3-5.

Figuur 2 toont een andere uitvoeringsvorm, waarin dezelfde referentienummers worden gebruikt voor onderdelen die overeenkomen met de onderdelen in Figuur 1. In deze uitvoeringsvorm omvat de drankautomaat 1 een open tweede reservoir 40. Het 15 tweede reservoir 40 bevat, althans in gebruik, warm water 42 dat is opgewarmd door een verwarmingselement 44. Het tweede reservoir 40 wordt daarom ook wel het warmwaterreservoir 40 genoemd. Op het warmwaterreservoir is een kraan 46 aangesloten die door middel van een verbinding 48 is verbonden met de besturingseenheid 26. In de uitvoeringsvorm van Figuur 2 zijn het koudwaterreservoir 20 2 en het warmwaterreservoir 40 als communicerende vaten verbonden via verbindingsleiding 18. Door het niveau van het water in koudwaterreservoir 2 te meten, wordt direct het vloeistofniveau in het warmwaterreservoir 40 bepaald. Een voordeel van een dergelijk configuratie is dat het meetsysteem 3 niet wordt blootgesteld aan warmte, waardoor eventuele warmte-invloeden op de inductieve meting worden 25 voorkomen. Plaatsing van het meetsysteem 3 direct in het warmwaterreservoir 40 heeft, gezien de daar heersende omstandigheden en de te verwachten mogelijke hoeveelheid aanslag die tot storingen aanleiding kunnen geven, niet de voorkeur. Opgemerkt wordt echter dat dit wel tot de mogelijkheden behoort.

Tijdens gebruik zal een gebruiker het keyboard 36 bedienen en via het keyboard 36 een 30 opdracht geven, bijvoorbeeld “een kopje warm water”. Evenals in de andere uitvoeringsvorm van Figuur 1, wordt deze opdracht vertaald door het keyboard 36 in een of meerdere inputsignalen voor de besturingseenheid 26. Deze gebruikt de inputsignalen om stuursignalen naar onder andere de aftapkraan 46 te sturen. De 8 aftapkraan 46 gaat een bepaalde periode open, en zal onder besturing van de besturingseenheid 26 weer dicht gaan. Het watemiveau in het tweede reservoir 40 zakt hierdoor. Daardoor zakt ook het vloeistofniveau in het eerste reservoir 2. Omdat het niveau van het koudwaterreservoir 2 daalt, zal de vlotter 10 zakken. De beweging van 5 de vlotter 10 zal een wijziging in het inductieve meetsysteem 3 tot gevolg hebben. Nu kan via het ventiel 8 dat de watertoevoer uit de waterleiding controleert het systeem weer bijgevuld worden. De mate waarmee het vloeistofniveau in het koudwaterreservoir 2 is gezakt, is ook een maat voor de hoeveelheid afgegeven (heet) water. Hiermee kan dus ook de uitgegeven hoeveelheid gecontroleerd en gedoseerd 10 worden. Met het meetsysteem 3 en een daarvoor gemaakte besturing kan dus ook met bijvoorbeeld een druk op een knop een gewenst hoeveelheid water worden afgegeven.

Figuur 3 toont de verschillende componenten van het meetsysteem 13 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. In Figuur 3 is met pijlen aangegeven hoe het meetsysteem 3 in elkaar kan worden gezet. Het meetsysteem 3 omvat de koker 12 en 15 een voetstuk 50 waarop de koker 12 is bevestigd. Verder omvat het meetsysteem 3 twee meetspoelen 52, 54, een geverspoel 56 en een staafVormige kern 58 waarom de twee meetspoelen 52, 54 en de geverspoel 56 worden gemonteerd. De twee meetspoelen 52, 54 liggen op één as. Aan de buitenzijde van de koker 12 wordt een beweegbare vlotter 10 geschoven. In de vlotter 10 bevindt zich een wikkeling 60 in de 20 vorm van een metalen buis 60. De vlotter wordt afgesloten met een deksel 62. De wikkeling 60 is dus ten opzichte van de twee meetspoelen 52, 54 beweegbaar. De wikkeling 60 is kortgesloten. In plaats van een metalen buis 60 kan de wikkeling 60 bijvoorbeeld ook een kortgesloten spoel zijn bestaande uit meerdere lussen. De term wikkeling moet in deze aanvrage dus ruim worden geïnterpreteerd.

25 Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn alle drie de spoelen 52, 54, 56 vast om de staafVormige kern 58 gemonteerd. De staafVormige kern 58 is bijvoorkeur een weekijzeren kem 58. De spoelen 52, 54, 56 kunnen naast elkaar of elkaar overlappend om de kem 58 zijn aangebracht. Daar het naast elkaar aanbrengen praktisch eenvoudiger is, heeft deze uitvoeringsvorm de voorkeur. In een 30 uitvoeringsvorm wordt de geverspoel 56 in het midden geplaatst en met een wisselstroom bekrachtigd, zie Figuur 4. Dit zal in de kem 58 een wisselend magnetisch veld opwekken, dat op zijn beurt in beide meetspoelen 52, 54 ernaast een elektromagnetische kracht (EMK) opwekt. In een uitvoeringsvorm is de kem 58 9 verticaal opgesteld en zitten de meetspoelen 52, 54 naast de bekrachtigde geverspoel 56 er dus boven en onder. Aansluitingen van de (niet bekrachtigde) meetspoelen 52, 54 zijn direct of indirect met elkaar verbonden en bij voorkeur zo, dat de opgewekte EMKs in tegen fase staan. Figuur 4 toont een mogelijke configuratie waarin de 5 meetspoelen aan een zijde verbonden zijn met aarde en de andere zijde zijn verbonden met een verschil versterker 70. De verschil versterker 70 produceert een zogenaamde ‘differentiële secundaire spanning’ aan zijn uitgang 72, welke getoond wordt in Figuur 5. Indien de kortgesloten wikkeling 60 geen van beide meetspoelen 52, 54 omvat, zal het uitgangssignaal gelijk zijn aan 0 Volt, omdat de EMKs van de twee meetspoelen 10 52, 54 elkaar opheffen. Wordt nu de kortgesloten wikkeling 60 zo bewogen dat deze, al dan niet gedeeltelijk, om één van de twee meetspoelen 52, 54 komt, dan zal door de in de kortgesloten wikkeling 60 opgewekte EMK een stroom gaan lopen, die ter plaatse het magneetveld grotendeels teniet doet. Hierdoor zal de in de betreffende meetspoel 52, 54 opgewekte EMK kleiner worden. Het samengestelde signaal, zie Figuur 5, van 15 beide meetspoelen zal nu niet langer nul zijn maar een waarde hebben die grotendeels bepaald wordt door de meetspoel waar geen kortgesloten wikkeling omheen zit.

In een uitvoeringsvorm heeft de kortgesloten wikkeling 60 een buisvorm met een lengte gelijk aan de lengte van de meet- en geverspoelen (die alle drie even lang zijn).

In dat geval zal de in één van de meetspoelen opgewekte EMK vrijwel 0 Volt kunnen 20 worden.

Door de kortgesloten wikkeling 60 te bewegen zal de plaats waar het wisselende magneetveld wordt beïnvloed ook verplaatsen. Bevindt de kortgesloten wikkeling 60 zich in meer of mindere mate ter hoogte van één van de meetspoelen 52, 54, dan zal het uitgangssignaal van de verschilversterker 70 in meer of mindere mate worden bepaald 25 door de andere meetspoel 54, 52. Bevindt de kortgesloten wikkeling 60 zich ter hoogte van de bekrachtigde geverspoel 56 tussen beide meetspoelen 52, 54 in, dan zullen de EMKs van de meetspoelen elkaar ophefifen en het uitgangssignaal zal vrijwel 0 Volt zijn. Ter hoogte van welke meetspoel 52, 54 de kortgesloten wikkeling 60 zich bevindt kan worden afgelezen aan de polariteit van het uitgangssignaal, ofwel de 30 faseverdraaiing ten opzichte van het signaal waarmee de middelste spoel wordt bekrachtigd. In een uitvoeringsvorm wordt de geverspoel 56 bekrachtigd met een sinusvormige zuivere wisselspanning met een frequentie tussen de 1 en 100 kHz. De 10 frequentie kan echter vrij gekozen worden en ook bijvoorbeeld de frequentie van het openbare net zijn (50 Hz).

In een uitvoeringsvorm van de uitvinding bestaat het meetsysteem 3 uit een drietal lineaire spoelen 52, 54, 56 gemonteerd op de weekijzeren kem 58 (bijvoorbeeld 5 St 37 diameter 4 mm, lengte 150 mm). De spoelen 52, 54, 56 hebben bij deze opzet een lengte van 50 mm elk (dit is echter arbitrair). De kortgesloten wikkeling 60 bestaat uit een aluminium buis met een wanddikte van 1 mm en een lengte van 50 mm. Deze kortgesloten wikkeling 60 zit aan de buitenzijde van de spoelen 52, 54, 56 en is beweegbaar in de lengte van de as van de spoelen. De kortgesloten wikkeling 60 levert 10 een belasting op van de geverspoel 56 en door de langgerekte vorm van de trafo en de plaats van de meetspoelen 52 en 54 is de secundaire uitgangsspanning afhankelijk van de plaats van de kortgesloten wikkeling 60. Door de secundaire spanningen te analyseren in spanning en fase kan men de positie bepalen (synchroon samplen en lineariseren middels een LUT - Look Up Table) van de kortsluitwikkeling t.o.v. de 15 spoelen 52, 54 en 56.

Figuur 5 toont een voorbeeld van een grafiek van de gemeten differentiële spanning van de meetspoelen 52 en 54 versus de positie van de kortgesloten wikkeling 60. Differentiatie tussen de bovenste helft van het meetgebied en het onderste deel van het meetgebied is mogelijk door de fasesprong van 180 graden in het uitgangsignaal te 20 meten.

In een uitvoeringsvorm omvat de drankautomaat 1 een microcontroller met een AD-converter ingericht om een excitatie sinus op te wekken middels Pulse Width Modulation waardoor door middel van synchroon bemonsteren van het meetsignaal afkomstig van de meetspoelen 52 en 54, direct gegëvens van de AD-converter kunnen 25 worden uitgelezen door de signaalverwerkende schakeling en middels een Look Up Table worden gelineariseerd. Dit maakt een bij benadering sinusvormige signaal door de geverspoel 56 mogelijk. Het signaal bestaat uit rechthoekige pulsen met alle een gelijke spanning en vaste frequentie, maar met een afwisselende duur over de gewenste periodetijd van de sinusvorm, zodanig dat de gemiddelde waarde over de periodetijd 30 een sinusvorm heeft. Bijvoorkeur is de frequentie van de pulsen minstens 5 maal hoger dan de frequentie van het gewenste sinusvormige signaal. Dit veroorzaakt in de spoel door de zelfinductie hiervan een (co-)sinusvormige stroom. Als de frequentie hoog genoeg is, bijvoorbeeld ongeveer 30 kHz of hoger, dan kan worden volstaan met een 11 blokvormige spanning op de geverspoel 56. Doordat door de zelfinductie van de geverspoel 56 hogere harmonischen uit dit signaal grotendeels worden weggefilterd, is het resultaat ook een nagenoeg sinusvormige stroom waarin alleen de basis frequentie aanwezig is.

5 In een uitvoeringsvorm worden het uitgangssignaal van de beide meetspoelen 52, 54 van elkaar afgetrokken, zoals al eerder beschreven, en daarna verder analoog bewerkt, waarbij als uitgangsignaal van de verschilversterker een gelijkgericht zeer versterkt signaal ontstaat en los daarvan op een tweede uitgang van de schakeling een signaal, dat aangeeft of het uitgangsignaal positief of negatief is, een en ander zoals 10 getoond in Figuur 5. Hierdoor hoeft alleen een positief signaal te worden gedigitaliseerd. Dit maakt de schakeling eenvoudiger omdat logische schakelingen over het algemeen alleen werken tussen één positieve spanning en een 0 V en daarvoor alleen met een (positieve) spanning behoeven te worden gevoed. Na het digitaliseren wordt de meetwaarde, die een reeks getallen zal zijn die ieder een punt op de kromme 15 zoals gegeven in Figuur 5 aangeven, aan een Look Up Tabel toegevoerd die voor een bepaalde digitale meetwaarde een overeenkomstige (digitaal) getal geeft. Een en ander zodanig, dat uiteindelijk aan de uitgang de grafiek van de waarde van de uitgangsgetallen (waarden) uitgezet tegen het daadwerkelijke niveau gemeten door de spoelcombinatie een rechte lijn vormen. Door de lineairisatie worden kleine verschillen 20 in de eigenschappen van verschillende spoelcombinaties en mogelijke vervormingen van het uitgangssignaal daarvan, door bijvoorbeeld het niet geheel sinusvormig zijn van het excitatiesignaal op de geverspoel 56, grotendeels gecompenseerd.

Deze uitvoeringsvorm levert een simpele constructie op met een zeer hoge ComMon Mode Rejection Ratio over een breed frequentiespectrum waarbij resoluties van 8 tot 25 10 bits haalbaar zijn.

Het hierboven beschreven meetsysteem 3 zet de hoogte/waarde voor het vloeistofniveau zelf om in en elektrisch signaal, waarmee de besturingseenheid 36 van de drankautomaat 1 verschillende acties kan regelen en controleren. Het meetsysteem 3 kan onafhankelijk van de eigenschappen van het water, goed functioneren. Met name 30 wordt hier gedoeld op de elektrische eigenschappen die bij water sterk kunnen variëren, te denken is aan geleidbaarheid, diëlektrische eigenschappen en dergelijke. Verder is het meetsysteem 3 niet of nauwelijks gevoelig voor vervuiling. Dat wil zeggen dat de nauwkeurigheid van het uitgangssignaal niet of nauwelijks beïnvloed wordt door de 12 mate waarin componenten van het meetsysteem 3 op welke wijze dan ook zijn vervuild. Het meetsysteem 3 kan zonder problemen gedurende de gehele levensduur van de drankautomaat 1 mee, zonder reparatie, vervanging ofkalibratie tussendoor, ondanks misschien slecht onderhoud. De nauwkeurigheid van het uitgangssignaal van 5 de meting wordt niet of nauwelijks beïnvloed door mechanische slijtage of veroudering in het meetsysteem 3 of onderdelen daarvan. Het meetsysteem 3 is niet gevoelig voor storingen van mechanische aard zoals bijvoorbeeld een breuk van elektrische of mechanische verbindingen. Ook is het meetsysteem 3 niet of nauwelijks gevoelig voor het blokkeren door vervuiling of voor een ander defect zoals een blokkade door 10 vreemde objecten die in de drankautomaat 1 kunnen komen, of het verbuigen of breken van delen. Het meetsysteem 3 is, ondanks een robuuste en mogelijk eenvoudige constructie niet of nauwelijks gevoelig voor spreiding in de eigenschappen en specificaties van de afzonderlijke onderdelen. Het meetsysteem 3 is na het in elkaar zetten zonder problemen uitwisselbaar met een ander meetsysteem van hetzelfde type 15 ter vervanging daarvan, zonder dat een kalibratie van het meetsysteem 3 of van de drankautomaat noodzakelijk is. Ook tijdens de productie is het niet nodig om kalibraties aan het meetsysteem 3 te verrichten om een voldoende nauwkeurigheid te verkrijgen en zodoende aan de vastgelegde specificaties te voldoen. Het meetsysteem 3 en daardoor ook de drankautomaat 1 is bovendien goedkoper te fabriceren dan 20 alternatieve automaten die de genoemde voordelen niet of in mindere mate hebben.

Begrepen zal worden dat bij het lezen van het bovenstaande bij de vakman dadelijk varianten opkomen. De spoelsignalen kunnen ook in tegenfase worden aangeboden aan de versterker 70 en daar analoog worden opgeteld. Ook kunnen de 25 spoelsignalen van iedere spoel afzonderlijk worden gedigitaliseerd en daarna verder met logische schakelingen worden verder bewerkt. Denkbaar is ook een meetsysteem waarbij bijvoorbeeld de spoelen 52 en 54 als geverspoelen fungeren en de spoel 56 als enkele meetspoel in het midden. Door een geschikte schakeling van de spoelen kunnen dezelfde resultaten en meetbereik worden gehaald als met de uitvoeringen die 30 hierboven reeds beschreven zijn. Verder is het ook denkbaar dat het meetsysteem maar één meetspoel heeft, waarbij mogelijk de geverspoel en de meetspoel over elkaar heen liggen. Dit systeem zou dan een niet zo nauwkeurige en waarschijnlijk relatief klein (ongunstig) meettraject hebben, maar dit zou mogelijk goed gebruikt kunnen worden 13 voor de detectie of het water een bepaald niveau overschrijdt. Denkbaar is ook een uitvoering waarbij het digitaliseren en/of het lineairiseren achterwege wordt gelaten. Tenslotte kan de digitaal uitgevoerde besturing ook geheel met analoge schakelingen worden uitgevoerd. Dergelijke varianten worden geacht binnen het bereik van de 5 bijgaande conclusies te liggen.

Claims (12)

1. Drankautomaat (1) voor het bereiden van een drank, zoals koffie, omvattende een eerste reservoir (2; 40) en een inductief meetsysteem (3) voor het meten van een 5 vloeistofniveau in het eerste reservoir (2; 40), het inductieve meetsysteem omvattende een vlotter (10), ten minste één meetspoel (52, 54) en een ten opzichte van de ten minste ene meetspoel (52, 54) beweegbare wikkeling (60), met het kenmerk dat het inductieve meetsysteem (3) in het eerste reservoir (2; 40) is geplaatst en dat de beweegbare wikkeling (60) in de vlotter (10) is aangebracht en 10 kortgesloten is, het inductieve meetsysteem (3) verder omvattende een geverspoel (56) ingericht voor het genereren van een elektromagnetische kracht in de ten minste ene meetspoel (52, 54) waarbij de vlotter (10) aan een buitenzijde van de ten minste ene meetspoel (52, 54) is aangebracht zodanig dat deze in een richting van een as van de ten minste ene meetspoel beweegbaar is, waarbij tijdens beweging van de vlotter (10), 15 de beweegbare wikkeling (60) een koppelfactor tussen de geverspoel (56) en de ten minste ene meetspoel (52, 54) beïnvloedt.

2. Drankautomaat volgens conclusie 1, waarbij de ten minste ene meetspoel (52, 54) en de geverspoel (56) om een staafvormige weekijzeren kem (58) aangebracht zijn. 20

3. Drankautomaat volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de beweegbare wikkeling (60) bestaat uit een aluminium buis (60).

4. Drankautomaat volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het inductieve 25 meetsysteem (3) twee op één as gelegen meetspoelen (52, 54) omvat.

5. Drankautomaat volgens conclusie 4, waarbij de twee meetspoelen (52, 54), de geverspoel (56) en de beweegbare wikkeling (60) ongeveer dezelfde lengte hebben.

6. Drankautomaat volgens één van de conclusies 4 of 5, waarbij de geverspoel (56) om de as van de twee meetspoelen (52, 54) en tussen de twee meetspoelen (52, 54) is aangebracht.

7. Drankautomaat volgens één van de conclusies 4-6, waarbij aansluitingen van de twee meetspoelen (52, 54) direct of indirect met elkaar verbonden zijn en zodanig dat een opgewekte elektromagnetische kracht in de ene meetspoel (52, 54) in tegen fase staat met een opgewekte elektromagnetische kracht in de andere meetspoel (54, 52). 5

8. Drankautomaat volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste reservoir (2) een koudwaterreservoir (2) is.

9. Drankautomaat volgens conclusie 8, waarbij de drankautomaat een tweede 10 reservoir (40) omvat dat een verwarmingselement (44) omvat voor het verwarmen van een in bedrijf in het tweede reservoir aanwezige vloeistof (42), waarbij het eerste en het tweede reservoir via een verbindingsleiding (18) met elkaar in verbinding staan en fungeren als communicerende vaten.

10. Drankautomaat volgens één van de conclusies 1-7, waarbij het eerste reservoir (40) een verwarmingselement (44) omvat voor het verwarmen van een in bedrijf in het eerste reservoir aanwezige vloeistof (42).

11. Drankautomaat volgens één van de voorgaande conclusies, verder omvattend een 20 ingrediënthouder voor een drankingrediënt.

12. Drankautomaat volgens conclusie 11, waarbij de ingrediënthouder een drankingrediënt bevat. 25 *********