Схема обнаружения потока
Дозирующая система для напитка содержит в системе крана отверстие для размещения канала. По отверстию рядом с каналом или на нем расположены по меньшей мере два электрода, так что, по меньшей мере, в некоторых местоположениях по каналу два электрода расположены напротив друг друга с каналом между ними, таким образом, образуя конденсатор. Колебательный сигнал подается на один электрод, и сигнал считывается с другого электрода. Так как напиток всасывается через канал в емкость, емкость конденсатора меняется. Поступающий напиток может иметь разные характеристики, но емкость конденсатора также может изменяться, поскольку напиток в канале находится в проводящем контакте с емкостью, которая может находиться в контакте с заземляющим контактом. Изменение емкости конденсатора приводит к изменению амплитуды схемы обнаружения, соединенной со вторым электродом. Техническим результатом при реализации заявленной группы решений является повышение эффективности устройства для обнаружения потока через канал системы дозирования напитков. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Различные аспекты и их варианты осуществления относятся к схеме и устройству для обнаружения потока через канал как часть системы дозирования напитков с использованием емкостного датчика.
Предпосылки изобретения
US6545488B2 раскрывает систему для емкостного измерения потока через канал в большой транспортной системе. Два электрода намотаны по спирали вокруг канала, и сигнал подается на электроды. При изменении потока через канал изменяется частота сигнала в схеме обнаружения. Обнаружение преобразуется в сигнал напряжения, который используется для дальнейшей обработки.
Краткое описание изобретения
При использовании изменения емкости конденсатора для изменения частоты колебаний весьма предпочтительно использование индуктивности. Индуктивности - это громоздкие и относительно дорогие элементы схемы. Кроме того, для дальнейшего преобразования изменений частоты в сигнал напряжения требуется значительное количество схем. Предпочтительно, создать более эффективное устройство для обнаружения потока через канал системы дозирования напитков.
Первый аспект описывает схему обнаружения потока через канал крана для дозирования напитков. Схема содержит источник переменного сигнала, имеющий сигнальную клемму, выполненную с возможностью подачи переменного сигнала на емкостной элемент, содержащий два электрода, расположенные на противоположных сторонах канала по, по меньшей мере, части длины канала, и схему обнаружения. Схема обнаружения выполнена с возможностью соединения с емкостным элементом и выполнена с возможностью обнаружения значения амплитуды сигнала, причем схема обнаружения выполнена с возможностью генерации сигнала обнаружения на основании значения амплитуды сигнала на клемме обнаружения, включенной в состав схемы обнаружения. Схема обнаружения потока также содержит схему обработки, выполненную с возможностью приема сигнала обнаружения, определения того, что удовлетворяет ли сигнал обнаружения заранее определенному критерию, и генерации сигнала потока, если выполняется заранее определенный критерий.
Эта система работает с одной частотой по всей схеме, таким образом, уменьшая сложность. Кроме того, она может быть осуществлена в аналоговой области, в цифровой области или частично в аналоговой области и в цифровой области или частично в аналоговой области и частично в цифровой области без отхода от объема этого аспекта.
В варианте осуществления источник переменного сигнала имеет сигнальную клемму, выполненную с возможностью соединения с первым конденсаторным электродом, расположенным по, по меньшей мере, части длины канала, и схема обнаружения выполнена с возможностью соединения со вторым конденсаторным электродом, расположенным по, по меньшей мере, части длины канала, для приема сигнала электрода.
Другой вариант осуществления дополнительно содержит суммирующую схему для суммирования сигнала обнаружения и опорного управляющего сигнала для генерации управляемого сигнала обнаружения, причем схема обработки дополнительно выполнена с возможностью генерации опорного управляющего сигнала на основании управляемого сигнала обнаружения.
Специалист должен понимать, что вычитатель также соответствует определению сумматора. При таком варианте осуществления большое изменение амплитуды сигнала на втором электроде может регулироваться в пределах границ, так что обнаружение потока и характеристик потока может быть более удобным.
В другом варианте осуществления схема обнаружения содержит схему обнаружения пика, и сигнал обнаружения основан на выходе сигнала обнаружения пика. Тогда как другие типы схемы могут использоваться для определения значения амплитуды, подобные умножителям, пиковый детектор предпочтителен для определения амплитуды.
В еще одном варианте осуществления схема обнаружения выполнена с возможностью обнаружения флуктуаций заряда на втором электроде и генерации сигнала напряжения на основе обнаруженных флуктуаций. Тогда как схема может быть осуществлена как основанная на токе, предпочтительна схема, основанная на напряжении.
Второй аспект описывает кожух для размещения канала для крана дозирования напитков. Кожух содержит удлиненное отверстие, имеющее проксимальное отверстие и дистальное отверстие для размещения и направления канала, первый электрод, расположенный по, по меньшей мере, части длины отверстия, и второй электрод, расположенный по, по меньшей мере, части длины отверстия. В этом кожухе первый электрод выполнен с возможностью соединения с сигнальной клеммой схемы по любому из предыдущих пунктов, и второй электрод выполнен с возможностью соединения с клеммой обнаружения схемы в соответствии с первым аспектом. Такой кожух содержит электроды, предпочтительные для работы схемы в соответствии с первым аспектом, обеспечивая выгодное расположение для размещения канала для дозирования пива или другого напитка и обнаружения потока пива.
В варианте осуществления кожух содержит первую оболочку и вторую оболочку, причем первая оболочка содержит первую удлиненную выемку, и вторая оболочка содержит вторую удлиненную выемку, так что при соединении первой оболочки и второй оболочки для образования кожуха первая выемка и вторая выемка образуют, по меньшей мере, часть канала. Этот кожух является выгодным для использования одноразового канала, который можно удобно вставлять и удалять из отверстия. Кроме того, если кожух выполнен из двух половин, то электроды и схема могут быть расположены в одной и той же оболочке.
Третий аспект описывает дозирующее устройство для дозирования напитка. Устройство содержит кожух в соответствии со вторым аспектом, схему в соответствии с первым аспектом. В этом устройстве первый электрод соединен с сигнальной клеммой, и второй электрод соединен с клеммой обнаружения.
Краткое описание чертежей
Различные аспекты и их варианты осуществления будут объяснены в сочетании с чертежами. На чертежах:
фиг.1 - вид системы дозирования напитков; и
фиг.2 - вид схемы обнаружения потока;
фиг.3: - вид другой схемы обнаружения потока; и
фиг.4 - вид электрической схемы, эквивалентной другой схеме обнаружения потока.
Подробное описание
На фиг.1 изображена система 100 дозирования пива как вариант осуществления дозирующего устройства для дозирования напитков. Система 100 дозирования пива содержит канал 120 для обеспечения или образования канала для прохождения пива из резервуара, подобного пивной бочке или большой бочке (не показан), в раздаточный клапан 122. Клапан 122 может быть выполнен как одно целое с каналом, или канал 120 может быть соединен с клапаном 122. Канал 120 представляет собой предпочтительно гибкую и более предпочтительно упругую трубку или, по меньшей мере, содержит предпочтительно гибкую и более предпочтительно упругую трубку, содержащую органический полимер, подобный ПВХ, кремнию, полиэтилену, другому или их сочетанию.
Канал 120 образован и проходит через отверстие 114 в кожухе 112, который образует опору для раздаточного крана 116. Раздаточный кран 116 содержит рукоятку 118 для приведения в действие раздаточного клапана 122. Внутри кожуха 112 расположены первый электрод 132 и второй электрод 134. Первый электрод 132 и второй электрод 134 расположены таким образом, что они расположены на противоположных сторонах канала 120 по, по меньшей мере, части длины канала 120.
Такая совокупность может быть достигнута путем расположения первого электрода 132 и второго электрода 134 в кожухе на противоположных сторонах на внутренней стенке отверстия 114 и, по существу, параллельно длине отверстия 114 и канала 112. В этой совокупности электроды расположены напротив друг друга по всей их длине. В качестве альтернативы электроды расположены любым другим способом, так что они расположены на противоположных сторонах, по меньшей мере, по одной или нескольким частям длины отверстия 114.
Система дозирования пива дополнительно содержит схему 200 обнаружения потока для определения того, что - извлекается ли пиво из резервуара с помощью системы 100 дозирования пива. Схема 200 обнаружения потока соединена с первым электродом 132 и вторым электродом 134.
Кожух может быть образован при помощи двух оболочек для облегчения удаления и вставки канала 120. Это особенно выгодно, если канал 120 является одноразовым каналом. В таком варианте осуществления первый электрод 132 и второй электрод 134 предпочтительно расположены в одной и той же оболочке вместе со схемой 200 обнаружения потока. Канал 120 может быть встроен в первую оболочку, имеющую выемку в виде части отверстия 114.
Затем вторую оболочку соединяют с первой оболочкой для образования кожуха 112. В качестве альтернативы, канал 120 проходит через отверстие 114 с закрытым отверстием, то есть с двумя соединенными половинами, или, если кожух 112 в основном содержит один блок, через который образовано отверстие. Канал 120 может быть вставлен в отверстие 114 сверху или снизу в сочетании, изображенном на фиг.1. Отверстие 114 может быть образовано внутри массивного кожуха 112 или в виде трубы или трубы, жесткой или гибкой, в полом кожухе 112. Форма и размер поперечного сечения отверстия 114 могут изменяться или быть, по существу, одинаковыми по длине отверстия 114.
Канал 120 предпочтительно расположен внутри отверстия 114 таким образом, что он не контактирует с первым электродом 132 и вторым электродом 134. Тогда как канал 120 предпочтительно выполнен в виде гибкой дозирующей трубы, преимущественно содержащей органический полимер, который является электроизоляционным, конденсация жидкости и воды, в частности, может образовывать проводящий тракт. Следовательно, канал 120 расположен на расстоянии от первого электрода 132 и второго электрода 134. В качестве альтернативы или дополнительно, первый электрод 132 и второй электрод 134 содержат изолирующую пленку, по меньшей мере, на стороне, обращенной к внутренней области отверстия 114.
Отверстие 114 может быть выполнено в виде жесткой направляющей для канала 120 или в виде гибкой направляющей. В последнем случае может быть образовано отверстие 114, содержащее гибкий трубопровод, внутри которой может быть расположен канал 120.
На фиг.2 более подробно изображена схема 200 обнаружения потока. На фиг.2 показаны функциональные элементы, предпочтительные для осуществления схемы 200 обнаружения потока. Схема 200 обнаружения потока содержит генератор 202 сигналов для генерации переменного сигнала в качестве источника напряжения или источника тока. Предпочтительно, генератор 202 сигналов генерирует синусоидальную волну, предпочтительно на частоте 1,5- 3 кГц, более предпочтительно 2-2,5 кГц и наиболее предпочтительно на частоте 2,3 кГц. Следует отметить, что в зависимости от значений различных элементов могут быть выбраны другие значения частоты 1-4 кГц, 5-101 кГц, 101-5·101 кГц или выше, даже до 102 кГц и выше.
В другом варианте осуществления генератор сигналов генерирует другую форму волны, включающую в себя, по меньшей мере, одно из треугольного сигнала, прямоугольного сигнала, пилообразного сигнала, другого сигнала или их сочетания. Частота сигнала предпочтительно установлена, хотя она может быть переменной.
Генерируемый сигнал подается на первый электрод 132. Сигнал может необязательно подаваться через буфер, развязывающий конденсатор, сопротивление, другой тип импеданса или их сочетание. Вместе со вторым электродом 134 первый электрод 132 образует конденсатор 204. Изменения заряда на первом электроде 132 вследствие приложенного переменного сигнала будут приводить к изменениям заряда на втором электроде 134, что является основным принципом емкости, подобной конденсатору 204.
Флуктуации заряда на втором электроде 134 приводят к переменному току на втором электроде 134. Величина флуктуации зависит от характеристик среды между первым электродом 132 и вторым электродом 134. Такие характеристики включают в себя, но не ограничиваются ими, расстояние между электродами, диэлектрическую проницаемость среды или среды между электродами и другие характеристики среды или сред.
Переменный ток подается на усилитель и предпочтительно на трансимпедансный усилитель 206 для преобразования переменного тока в переменное напряжение. Переменное напряжение имеет ту же частоту, что и сигнал, подаваемый генератором 202 сигналов. Усиленный сигнал напряжения подается на заграждающий фильтр или узкополосной режекторный фильтр 208, который имеет центральную частоту, по существу, равную частоте источника сетевого напряжения. Для большинства стран мира она составляет 50 Гц, для некоторых регионов, включая Америку, она составляет 60 Гц. В некоторых местах могут применяться другие частоты. В качестве альтернативы или дополнительно, для уменьшения влияния электрической сети кожух 112 может содержать защиту для уменьшения электромагнитных помех на схему обнаружения потока.
Затем переменный сигнал подается на полосовой фильтр 210. Полосовой фильтр 210 имеет центральную частоту, по существу, равную частоте сигнала, генерируемого генератором 202 сигналов. Может быть установлен полосовой фильтр 210, содержащий емкости и индуктивности, для независимого образования скосов и центральной частоты. Однако, поскольку индуктивности могут быть громоздкими и относительно дорогими, использование полосового фильтра с многократной обратной связью (MFB-фильтр) является предпочтительным.
Отфильтрованный таким образом сигнал подается на выпрямитель 212. Выпрямитель 212 в этом варианте осуществления является однополупериодным выпрямителем. В качестве альтернативы, выпрямитель 212 может быть выполнен в виде двухпериодного выпрямителя. Однако, входной сигнал является сигналом данных, для которого имеет значение только верхний выходной уровень выпрямленного сигнала, по этой причине не требуется выпрямлять полный сигнал в отличие от сигнала мощности.
Выпрямленный сигнал подается на схему 214 определения уровня для определения пикового уровня выпрямленного сигнала. Из отфильтрованного и выпрямленного сигнала схемы определения уровня определяется пиковый уровень, и выходной сигнал пикового детектора 214 подается на усилитель 216.
Усиленный сигнал на выходе усилителя подается в контур регулирования с обратной связью. Контур регулирования с обратной связью содержит сумматор 218, который с незначительными конструктивными изменениями может быть также выполнен в виде вычитателя, и схему 220 управления. Схема 220 управления предпочтительно выполнена в виде схемы 220 ПИД-регулятора, пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора.
Схема 220 ПИД-регулятора 220 предпочтительно выполнена как часть микроконтроллера 240. Следовательно, выход сумматора 218 дискретизируется и оцифровывается перед подачей в схему 220 ПИД-регулятора. Выход схемы 220 ПИД-регулятора первоначально является цифровым и преобразуется в аналоговую форму перед подачей на сумматор 218.
Причина создания контура управления с обратной связью заключается в том, что в зависимости от емкости, в которую дозируется пиво, такую как стакан или кружка, изменения сигналов могут значительно изменяться по величине. Контур управления подачей обеспечивает то, что аналоговый вывод контура, как предусмотрено в микроконтроллере, обеспечен в соответствующем диапазоне, например, 0-5 В, 0-3,3 В, 0-2,5 В или другом диапазоне.
Оцифрованный сигнал, поданный на схему 220 ПИД-регулятора, также подается на центральную схему 242 управления. Центральная схема 242 управления является частью микропроцессора 240, функциональность которого может быть запрограммирована или уже предусмотрена после изготовления. Центральная схема управления оценивает оцифрованный выходной сигнал сумматора 218 - управляемый сигнал - для одного или более заранее определенных значений. Эти значения могут храниться в запоминающем модуле 244, или выполненном отдельно, или как часть микроконтроллера 240.
Эти значения также могут регулироваться на основании температуры окружающей среды. Для этой цели микроконтроллер 240 соединен с датчиком 250 температуры.
Если управляемый сигнал находится выше или ниже конкретного заранее определенного значения, можно определить, что пиво дозируется из системы 100 дозирования пива. Было определено, что при дозировании пива из системы 100 дозирования пива изменяется уровень переменного тока на клемме второго электрода. Это изменение амплитуды полученного тока конденсатора зависит от типа используемой емкости - стакана, кружки, кувшина или ведра - и от того, как емкость удерживается - всей рукой или только кончиками нескольких пальцев.
Следовательно, поскольку управляемый сигнал имеет конкретное значение, сначала может быть обнаружено, что пиво процеживается, в частности, в емкость, такую как кувшин, кружка или стакан. Во-вторых, можно установить, в какой тип емкости - кувшин, стакан, кружка - процеживается пиво. В-третьих, можно установить, как удерживается емкость. В-четвертых, поскольку обнаружение основано на канале 120, имеющемся в отверстии 114 между первым электродом 132 и вторым электродом 134, можно определить, присутствует ли канал 120 вообще.
На основании определений может быть выполнена дальнейшая обработка данных. Правильное пиво процеживается посредством полного открытия клапана 122 крана 116, обычно выполняемого посредством поворота рукоятки 118 крана, например, примерно на девяносто градусов. Это означает, что раздаточный клапан или открыт, или закрыт; поток является или максимальным, или нулевым. Если период времени процеживания может быть определен на основании обработки управляемого сигнала (или другого сигнала в цепи), умноженного на максимальный поток, то количество процеженного пива может быть рассчитано. Таким образом, предварительное предупреждение может быть выдано в случае, если пивная бочка или другой резервуар почти пуст.
Микроконтроллер 240 также содержит схему 246 привода, которая может быть запрограммирована или уже предусмотрена после изготовления. Схема привода выполнена с возможностью управления приводом снаружи микроконтроллера 240, подобно светоизлучающему диоду 260. Светоизлучающий диод 260 может обеспечивать функцию освещения для освещения кожуха 112 или его части. В качестве альтернативы или дополнительно, можно управлять другими источниками света, экраном дисплея для отображения текста, видео или неподвижными изображениями, источником звука или другими периферийными устройствами.
В случае определенного типа емкости, тип емкости может быть показан на экране рядом с системой 100 дозирования. И если определено, как удерживается емкость, обратная связь может быть обеспечена для человека, использующего систему 100 дозирования. Например, если предпочтительно, чтобы стакан удерживался кончиками пальцев, а не полной рукой, пользователь может быть проинформирован о необходимости принятия корректирующих мер, если будет установлено, что стакан удерживается всей рукой.
Другое действие может быть предпринято за счет удаленно расположенного привода. Для этой цели схема обнаружения потока содержит модуль 248 связи, соединенный с центральной схемой 242 управления или другой частью микроконтроллера 240. Инструкции для удаленно расположенных приводов могут передаваться на модуль 248 связи, который передает инструкции с использованием протокола типа IEEE 802.11, широко известного как WiFi, Zigbee, Bluetooth, LoRa, протокол LTE, другой или их сочетание. В качестве альтернативы или дополнительно, данные могут приниматься через модуль 248 связи, например, для программирования микроконтроллера 240.
Описанная таким образом система 100 дозирования предпочтительно используется для дозирования пива, но она также может использоваться для дозирования других напитков, подобных сидру, слабоалкогольным газированным напиткам или безалкогольным напиткам.
Фильтры, используемые в схеме 200 обнаружения потока, предпочтительно являются активными фильтрами, которые могут быть реализованы с использованием коммерчески доступных операционных усилителей.
В вариантах осуществления, обсужденных выше, первый электрод 132 и второй электрод 134 расположены на каждой стороне отверстия 114 или канала 112, фактически, и первый электрод 132 соединен с генератором 202 сигналов, и второй электрод 134 соединен со схемой обнаружения сигнала справа от емкостного элемента, который включает в себя конденсатор 204. В другом варианте осуществления конденсатор 204 расположен в емкостном делителе, последовательно или параллельно с другим емкостным элементом, имеющим, по существу, фиксированное значение емкости.
Поскольку величина емкости конденсатора 204 изменяется при извлечении пива через канал 112, и амплитуда сигнала, генерируемого генератором сигналов, изменяется, в зависимости от конфигурации, может изменяться изменение тока через конденсатор 204 или напряжения через него и/или через дополнительный конденсатор. Это изменение может быть обнаружено и использовано для определения того, что - дозируется ли жидкость, проходящая по каналу, в емкость. Если конденсаторы соединены параллельно, то должно быть обнаружено изменение тока, и если конденсаторы соединены последовательно, то должно быть обнаружено изменение напряжения. Следует отметить, что это относится к амплитуде сигнала, а не к фактическому значению.
На фиг.3 показано измерительное устройство 300 в качестве другого варианта осуществления измерительной схемы в соответствии с рассмотренными выше аспектами для использования, например, в системе 100 дозирования пива. На фиг.3 показано измерительное устройство 300, содержащее модуль 302 пивного трубопровода и измерительный модуль 304. Модуль 302 пивного трубопровода содержит пивной трубопровод 312, соединенный на дистальном конце с пивной бочкой 306, выполненной с возможностью хранения пива или другой такой жидкости и соединенной на проксимальном конце с краном, подобным раздаточному крану 116, как показано на фиг.1.
Вокруг пивного трубопровода 312 расположены передающий электрод 314, первый приемный электрод 316 и дополнительный второй приемный электрод 318. Между передающим электродом 314 и первым приемным электродом 316 расположен дополнительный первый экранирующий электрод 320, и между первым приемным электродом 316 и вторым приемным электродом 318 расположен дополнительный второй экранирующий электрод 322. Электроды предпочтительно не находятся в непосредственном контакте с пивным трубопроводом, но это может иметь место в другом варианте осуществления.
Электроды предпочтительно полностью окружают пивной трубопровод 312. В варианте осуществления, в котором кожух 112 (фиг.1) образован из двух или более оболочек, электроды могут быть выполнены как содержащие множество электродных частей, причем каждая часть содержится в оболочке кожуха 112. При собранном кожухе 112 электродные части каждого электрода находятся в проводящем контакте друг с другом, но не с частями других электродов. В другом варианте осуществления не все оболочки содержат части каждого электрода, в этом случае каждый электрод может не полностью окружать пивной трубопровод 312.
Предпочтительно, экранирующие электроды, если они имеются, измеренные по длине пивного трубопровода 312, предпочтительно короче передающего электрода 312, первого приемного электрода 316 и второго приемного электрода 318. Экранирующие электроды соединены с уровнем земли или с нулем отсчета источника V1 сигнала.
Измерительный модуль 304 содержит источник V1 сигнала, первый опорный конденсатор C1 и второй опорный конденсатор C2. Источник V1 сигнала, по существу, является таким же, подобным или, по меньшей мере, эквивалентным генератору 202 сигналов на фиг.1, если не указано иное.
Источник V1 сигнала находится на первой клемме, соединенной с землей или нулем отсчета, и на второй клемме, соединенной с передающим электродом 314 и первой клеммой второго опорного конденсатора C2. Между второй клеммой второго опорного конденсатора C2 и первой клеммой первого опорного конденсатора C1 расположена клемма опорного напряжения с опорным напряжением. Вторая клемма первого опорного конденсатора С1 соединена с уровнем земли или клеммой нуля отсчета источника V1 сигнала.
Измерительный модуль 304 содержит первый компаратор 342 сигналов и второй компаратор 344 сигналов. Компараторы сигналов выполнены с возможностью сравнения аналоговых входных сигналов и генерации выходного сигнала в ответ на операцию сравнения. Компараторы сигналов могут быть реализованы с использованием аналоговых схем операционных усилителей. В качестве альтернативы или дополнительно, сравнение сигналов может быть выполнено в цифровой области. Для этой цели компараторы сигналов могут содержать аналого-цифровые преобразователи.
Сравнение с помощью компараторов сигналов может происходить мгновенно, в непрерывной временной области. В качестве альтернативы или дополнительно, сравнение может иметь место в амплитудной области, сравнивая амплитуды опорного напряжения и напряжения, измеренного с помощью первого приемного электрода 316 и второго приемного электрода 318. Такое сравнение в амплитудной области может происходить непрерывно или через регулярные промежутки времени, например, каждую пятую, десятую или двадцатую секунду до каждой одной или двух секунд.
Первый компаратор 342 сигналов соединен с первым приемным электродом 316 и клеммой опорного напряжения. Второй компаратор 344 сигналов соединен со вторым приемным электродом 318 и клеммой опорного напряжения. В этой конфигурации первый компаратор 342 сигналов сравнивает напряжения на первом сигнальном электроде 316 с опорным напряжением, и второй компаратор 344 сигналов сравнивает напряжение на втором сигнальном электроде 318 с опорным напряжением.
Компараторы генерируют выходной сигнал на основании разности между входными напряжениями. Дальнейшая обработка сигнала до сравнения, после сравнения или и того и другого может выполняться способом, описанным в сочетании с фиг.2, иным способом или их сочетанием.
На фиг.3 показана паразитная емкость С6 от пивного трубопровода 302 до земли для моделирования соединения между пивным трубопроводом 302 и землей через человека, потягивающего пиво. Кроме того, паразитная емкость С7 пивной бочки взята для моделирования емкости от пивного трубопровода 302 к земле через пивную бочку 306 и пивной трубопровод 302.
На фиг.4 показана эквивалентная принципиальная схема 400 конфигурации, изображенной на рис.3. На фиг.4 показаны первый опорный конденсатор С1 и второй опорный конденсатор С2. На фиг.4 также показана первая приемная клемма Rx1, обеспечивающая вход для первого компаратора 342, и вторая приемная клемма Rx2, обеспечивающий вход для второго компаратора 344. Передающий электрод 314 смоделирован как передающая емкость С3, первый приемный электрод 316 смоделирован как первая приемная емкость С4, и второй приемный электрод 318 смоделирован как вторая приемная емкость С5.
Пивной трубопровод 312 смоделирован как цепочка сопротивлений, первое сопротивление R1 трубопровода между передающим электродом 314 и первым приемным электродом 316 и второе сопротивление R2 трубопровода между первым приемным электродом 316 и вторым приемным электродом. Проксимальный конец пивного трубопровода 312 до раздаточного крана 116 смоделирован как третье сопротивление R3 трубопровода, и сам раздаточный кран 116 смоделирован как сопротивление R5 крана. Дистальный конец пивного трубопровода 312 между передающим электродом 314 и пивной бочкой 306 смоделирован как четвертое сопротивление R4 трубопровода, и сопротивление через пивную бочку до паразитной емкости C7 пивной бочки смоделировано как сопротивление R6 пивной бочки.
Во время процесса дозирования системы 100 дозирования пива при дозировании пива, по меньшей мере, одно из смоделированных сопротивлений трубопровода и передающего электрода 314 и приемных электродов изменяется. В результате, напряжения на первой приемной клемме RX1 и второй приемной клемме RX2 изменяются. При значениях первой опорной емкости С1 и второй опорной емкости С2, являющихся, по существу, постоянными, опорное напряжение является, по существу, постоянным.
Изменение, по меньшей мере, значения емкостей и/или сопротивлений на одной стороне моста и без существенного изменения на другой стороне емкостной мостовой схемы обеспечивает определение первым компаратором 342 и вторым компаратором 344 изменение величины, по меньшей мере, одного из смоделированных сопротивлений трубопровода и передающего электрода 314 и приемных электродов путем определения разности между опорным напряжением и напряжениями на первой приемной клемме Rx1 и второй приемной клемме Rx2.
Следует отметить, что второй измерительный электрод 318 и второй компаратор 344 являются необязательными, но предпочтительными для повышения точности определения потока через пивной трубопровод 312 и по выбору количества потока.
В приведенном выше описании фиг.3 и 4 следует отметить, что конкретные элементы могут быть соединены с нулями отсчета или клеммой заземления. Клемма заземления образована как клемма, имеющая фиксированный уровень напряжения, обычно нулевой, относительно земли. Уровнем нуля отсчета является уровень напряжения одной клеммы источника напряжения или другой конкретной клеммы в цепи. В рассмотренных выше вариантах осуществления эта клемма является нижней клеммой источника V1 напряжения, как показано на фиг.3. Нуль отсчета не всегда является таким же, что и уровень напряжения клеммы заземления (уровень земли), так как нуль отсчета может колебаться относительно уровня земли. Нуль отсчета равен только уровню земли, если клемма нуля отсчета соединена с землей, подобно защитному заземлению настенной розетки или подобной или эквивалентной.
Как показано на фиг.3, экранирующие электроды соединены с тем же уровнем, что и нуль отсчета V1, который является клеммой первой опорной емкости C1, противоположный опорной клемме. Эти узловые соединения могут быть соединены с землей, но это не должно иметь место. Паразитная емкость С7 пивной бочки находится на клемме, противоположной дистальному концу пивного трубопровода 312 относительно земли. Последнее имеет место, поскольку пивная бочка 306 обычно размещена в пивном погребе и/или холодильнике, вдали от системы 100 дозирования пива, что не обеспечивает возможный выбор соединения нуля отсчета с окружающей средой пивной бочки 306.
В другом варианте осуществления сигнал, подаваемый на первый приемный электрод 316 и второй приемный электрод 318, не сравнивается с напряжением емкостного делителя, образованного C1 и C2, а подается в схему, изображенную на фиг.2, причем сигнал с приемных электродов подается на трансимпедансный усилитель 206. В качестве альтернативы, может быть образована эквивалентная схема с соответствующими фильтрами или без них в аналоговой или цифровой форме. В таком варианте осуществления первая опорная емкость С1 и вторая опорная емкость С2 могут быть исключены. Дополнительно или в качестве альтернативы, первый компаратор 342 и второй компаратор 344 могут быть исключены.
Подобным образом, электроды, изображенные на фиг.1, могут также образовывать часть емкостной мостовой схемы, как показано на фиг.3 и 4.
Таким образом, эти аспекты относятся к системе дозирования напитка, содержащей в системе крана отверстие для размещения канала. По отверстию, рядом с каналом или на нем расположены, по меньшей мере, два электрода, так что, по меньшей мере, в некоторых местоположениях по каналу два электрода расположены напротив друг друга с каналом между ними, таким образом, образуя конденсатор. Колебательный сигнал, предпочтительно имеющий синусоидальную форму, подается на один электрод, и сигнал считывается с другого электрода. Так как напиток всасывается через канал в емкость, емкость конденсатора меняется. Поступающий напиток может иметь разные характеристики, но емкость конденсатора также может изменяться, поскольку напиток в канале находится в проводящем контакте с емкостью, которая может находиться в контакте с заземляющим контактом. Изменение емкости конденсатора приводит к изменению амплитуды схемы обнаружения, соединенной со вторым электродом.
В приведенном выше описании следует понимать, что, когда элемент, такой как слой, область или подложка, упоминается как находящийся “на” другом элементе или “около” другого элемента, элемент находится или непосредственно на другом элементе, или также могут находиться промежуточные элементы. Кроме того, следует понимать, что значения, приведенные в описании выше, даны в качестве примера, и что другие значения могут быть возможны и/или могут быть получены.
Кроме того, изобретение также может быть воплощено с меньшим количеством элементов, чем предусмотрено в описанных здесь вариантах осуществления, где один компонент выполняет множество функций. Точно так же изобретение может быть воплощено с использованием большего количества элементов, чем изображено на чертежах, причем функции, выполняемые одним элементом в приведенном варианте осуществления, распределены по нескольким элементам.
Следует отметить, что чертежи являются только схематическими видами вариантов осуществления изобретения, которые даны в качестве неограничивающих примеров. Для ясности и краткого описания признаки описаны в данном документе как часть одного и того же или отдельных вариантов осуществления, однако следует понимать, что объем изобретения может включать в себя варианты осуществления, имеющие сочетания всех или некоторых из описанных признаков. Слово "содержащий" не исключает наличия других признаков или этапов по сравнению с признаками или этапами, перечисленными в формуле изобретения. Кроме того, слова ‘a’ и ‘an’ не должны толковаться как ограниченные "только одним", и вместо этого используются для обозначения "по меньшей мере, одного" и не исключают множества.
Специалист в данной области должен легко понимать, что различные параметры и их значения, раскрытые в описании, могут быть изменены, и что различные варианты осуществления, раскрытые и/или заявленные, могут быть объединены без отхода от объема изобретения.
Предусмотрено, что ссылочные позиции в формуле изобретения не ограничивают объем формулы изобретения, а просто вставлены для повышения удобочитаемости формулы изобретения.
1. Дозирующее устройство для дозирования напитка, причем устройство содержит:
кожух для размещения, по меньшей мере, части канала для крана для дозирования напитков, причем кожух содержит:
удлиненное отверстие, имеющее проксимальное отверстие и дистальное отверстие для размещения и направления канала;
первый сигнальный электрод, расположенный по, по меньшей мере, части длины отверстия;
второй сигнальный электрод, расположенный по, по меньшей мере, части длины отверстия;
схему для обнаружения потока через канал крана для дозирования напитков, причем схема содержит:
источник переменного сигнала, имеющий сигнальную клемму, выполненную с возможностью подачи переменного сигнала на емкостной элемент, содержащий два электрода, расположенных рядом с каналом по, по меньшей мере, части длины канала, и, причем источник сигнала дополнительно содержит нулевую клемму, при этом сигнальная клемма соединена с первым сигнальным электродом;
схему обнаружения, выполненную с возможностью соединения с емкостным элементом и выполненную с возможностью определения значения амплитуды сигнала, причем схема обнаружения выполнена с возможностью генерации сигнала определения на основании значения амплитуды сигнала на клемме обнаружения, включенной в состав схемы обнаружения, при этом клемма обнаружения соединена со вторым сигнальным электродом;
схему обработки, выполненную с возможностью:
- приема сигнала обнаружения;
- определения того, что - удовлетворяет ли сигнал обнаружения заранее определенному критерию; и
- генерации сигнала потока, если заранее определенный критерий соблюден;
- определения того, что – удовлетворяет ли сигнал обнаружения дополнительному заранее определенному критерию; и
- генерации сигнала, если выполнен дополнительный заранее определенный критерий для указания того, что канал не расположен в отверстии.
2. Дозирующее устройство по п.1, дополнительно содержащее суммирующую схему для суммирования сигнала обнаружения и опорного управляющего сигнала для генерации управляемого сигнала обнаружения, причем схема обработки дополнительно выполнена с возможностью генерации опорного управляющего сигнала на основании управляемого сигнала обнаружения.
3. Дозирующее устройство по п.2, причем схема обработки дополнительно содержит ПИД-регулятор для генерации опорного управляющего сигнала.
4. Дозирующее устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором схема обнаружения содержит схему обнаружения пика, и сигнал обнаружения основан на выходном сигнале схемы обнаружения пика.
5. Дозирующее устройство по п.4, дополнительно содержащее выпрямитель, предпочтительно однополупериодный выпрямитель, для выпрямления сигнала электрода и подачи выпрямленного сигнала электрода в схему обнаружения пика.
6. Дозирующее устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее датчик температуры для генерации сигнала температуры на основании измеренной температуры, причем датчик температуры соединен с блоком обработки данных;
причем заранее определенный критерий основан на сигнале температуры.
7. Дозирующее устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором схема обнаружения выполнена с возможностью обнаружения флуктуаций заряда на втором электроде и генерации сигнала напряжения на основании обнаруженных флуктуаций.
8. Дозирующее устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором источник переменного сигнала генерирует электрический сигнал на первой частоте, и схема обнаружения содержит полосовой фильтр, имеющий центральную частоту, по существу, равную первой частоте.
9. Дозирующее устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее привод, соединенный со схемой обработки, причем схема обработки выполнена с возможностью приведения в действие привода на основании сигнала потока.
10. Дозирующее устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором:
- первый сигнальный электрод, по меньшей мере, частично окружает отверстие;
- второй сигнальный электрод, по меньшей мере, частично окружает отверстие; и
- первый сигнальный электрод и второй сигнальный электрод расположены на расстоянии друг от друга по длине отверстия.
11. Дозирующее устройство по п.10, дополнительно содержащее третий сигнальный электрод между первым сигнальным электродом и вторым сигнальным электродом, причем третий сигнальный электрод выполнен с возможностью соединения с дополнительной схемой обнаружения.
12. Дозирующее устройство по п.10 или 11, дополнительно содержащее, по меньшей мере, один экранирующий электрод, расположенный между, по меньшей мере, двумя соседними сигнальными электродами, причем экранирующий электрод выполнен с возможностью соединения с, по меньшей мере, одной из нулевой клеммы источника сигнала схемы по любому из пп.1-10 или клеммы заземления.
13. Дозирующее устройство по п.12, в котором сигнальные электроды, по меньшей мере, в три раза длиннее экранирующего электрода.
14. Дозирующее устройство по любому из пп.10-13, в котором сигнальные электроды полностью окружают отверстие.
15. Дозирующее устройство по п.1, в котором первый электрод и второй электроды расположены, по существу, параллельно отверстию, напротив друг друга относительно длины полости.
16. Дозирующее устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором кожух содержит первую оболочку и вторую оболочку, причем первая оболочка содержит первую удлиненную выемку, и вторая оболочка содержит вторую удлиненную выемку, так что при соединении первой оболочки и второй оболочки для образования кожуха первая выемка и вторая выемка образуют, по меньшей мере, часть отверстия.
17. Дозирующее устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее кран, выполненный с возможностью регулирования потока напитка через канал.
18. Дозирующее устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором:
схема обнаружения дополнительно содержит клемму сравнения и выполнена с возможностью генерации сигнала потока на основании разности между первым значением сигнала на сигнальной клемме и вторым значением сигнала на клемме сравнения,
причем устройство дополнительно содержит:
- первую емкость, расположенную между клеммой сравнения и сигнальной клеммой источника сигнала; и
- вторую емкость, расположенную между клеммой сравнения и, по меньшей мере, одной из нулевой клеммы или клеммы заземления.
