Система распознавания расходного материала, набор расходных материалов и устройство для раздачи напитка
Изобретение относится к системе распознавания расходного материала для распознавания местоположения и/или типа расходного материала, содержащего пищевой продукт для приготовления напитка путем использования устройства для раздачи напитка. Для обеспечения возможности распознавания местоположения и/или типа расходного материала простым, надежным и просто реализуемым способом система содержит множество магнитных и/или электрических элементов для раздельного измерения магнитного и/или электрического полей, причем расходный материал содержит один или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов, а измеренные магнитные поля зависят по меньшей мере от одной характеристики указанного одного или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов, а также задающее устройство для подачи токов возбуждения на указанные магнитные и/или электрические элементы, и устройство обработки сигналов для распознавания местоположения и/или типа расходного материала на основании измеренных магнитного и/или электрического полей. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к системе распознавания расходного материала для распознавания местоположения и/или типа расходного материала, содержащего пищевой продукт для приготовления напитка путем использования устройства для раздачи напитка. Настоящее изобретение дополнительно относится к набору расходных материалов, содержащему по меньшей мере два расходных материала для использования в устройстве для раздачи напитка для приготовления напитка, а также к устройству для раздачи напитка для приготовления напитка и системе приготовления напитка для приготовления напитка.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области приспособлений (обычно называемых в настоящей заявке как устройства для раздачи напитка), которые приготавливают напиток путем экстрагирования пищевых продуктов путем пропускания под давлением экстрагирующей текучей среды, такой как горячая или холодная вода. Пищевой продукт, такой как кофе или чай, содержится в расходных материалах, которые вводят в эти приспособления. Таким образом, напиток может в целом представлять собой кофе, чай, суп, горячий или холодный шоколад, молоко или детское питание. Такое устройство для изготовления напитка раскрыто, например, в международной публикации WO 2005/053485 A1. Устройство для изготовления напитка содержит камеру для заваривания (также называемую в настоящей заявке как «камера»), включающую один или более пакетов, содержащих продукт, из которого следует заварить напиток, а также средства для подачи воды в камеру для заваривания и средства для вывода заваренного напитка из камеры для заваривания.
В употребление вводят все больше и больше типов и разновидностей этих напитков, что создает новую возможность для инноваций. Когда распознан тип напитка или ингредиент, приспособление может автоматически оптимизировать параметры заваривания, содержащие один или более из следующих параметров: время, температура, давление, расход и объем чашки в отношении расходного материала, предоставленного приспособлению. Такая система для изготовления напитков раскрыта, например, в международной публикации WO 2013/046149 Al, причем система содержит устройство для раздачи напитка и контейнер, который необходимо вставить в устройстве для раздачи напитка для пропускания жидкости для экстрагирования напитка. Контейнер содержит фильтрующее тело (также называемое как тело для размещения в нем продукта) которое задает пространство, содержащее пищевой продукт, из которого получают напиток. Фильтрующее тело имеется на внешней стороне выступа. Имеется распознающий элемент, который связан с фильтрующим телом и который может быть распознан и/или интерпретирован посредством распознающего устройства устройства для раздачи напитка.
Используемые в настоящее время расходные материалы (также называемые как одноразовые изделия) обычно имеют два типа. Один тип расходного материала обычно называют капсулой, и он обычно представляет собой изделие с жесткими стенками, которое содержит пищевой продукт и которое имеет два основания, через которые проходит экстрагирующая вода. Капсулы размещены в камерах, ограниченных двумя телами, одно из которых имеет форму, подходящую для приема большей части капсулы, и закрывающий орган, которое герметично уплотняет камеру. Вводу вводят в камеру, а затем она проходит через капсулу. Благодаря жесткой форме капсулы, гидравлические уплотнения камеры обеспечивают по существу возможность прохождения воды через капсулу без рециркуляции экстрагированного продукта через камеру.
Второй тип расходного материала плоской формы в целом называют как «контейнер» (или «пакет»), и он состоит из двух частей, выполненных из тонкого мягкого материала, снабженных отверстиями, спаренных для задания полости, в которой размещают пищевой продукт. Материал может представлять собой например бумагу, сукно или нетканую ткань с фильтрующими свойствами. Две секции в целом выполнены круглыми и соединены вдоль своих внешних кромок с образованием внешнего кольцевого выступа. Машины, которые используют контейнеры, имеют две полуоболочки, которые уплотнены для образования камеры, в которой размещают контейнер. В частности, кольцевой выступ контейнера сжимают для обеспечения уплотнения между противолежащими поверхностями полуоболочек за пределами камеры.
Для большинства приспособлений параметры заваривания являются постоянными и, таким образом, являются теми же самыми для каждого напитка. Другие приспособления могут иметь ручные настройки, но они должны быть отрегулированы пользователем для каждого типа напитка. После автоматического распознавания расходного материала (в частности его тип, т.е. какой тип пищевого продукта удерживают в расходном материале, например представляет ли он собой кофе, кофе без кофеина, кофе, отличающееся по крупности помола, обжарке, смеси, аромату и т.д.) приспособлением, настройки могут быть автоматически отрегулированы. Это улучшает удобство для пользователя. Кроме того, процесс заваривания правильно регулируют для каждого типа расходного материала таким образом, что создают идеальный напиток.
В международной публикации WO 2013/153526 A1 раскрыт держатель для удержания капсулы, предназначенный для использования в машине для изготовления напитка. Держатель для удержания капсулы содержит приемник для приема капсулы, предназначенный для размещения в нем капсулы и имеющий нижнюю стенку с выполненным в ней отверстием; первый прокалывающий орган, расположенный в приемнике для приема капсулы; крышку, предназначенную для закрытия приемника для приема капсулы и имеющую по меньшей мере одно впускное отверстие для впуска воды; второй прокалывающий орган, расположенный на крышке. Держатель для удержания капсулы выполнен с возможностью его введения в камеру для заваривания машины для изготовления напитка, в которой размещают капсулу.
В международной публикации WO 2011/000723A2 раскрыта капсула для приготовления напитка, имеющая первую и вторую торцевые стенки, соединенные в месте периферийного шва для образования полости, содержащей ингредиент напитка; бесконтактный элемент для идентификации капсулы посредством обнаруживающих средств устройства для изготовления напитка; причем идентифицирующий элемент ориентирован вдоль вдоль своего большего размера по существу перпендикулярно относительно поперечной плоскости, проходящей вдоль шва капсулы.
Другие устройства для раздачи напитка и расходные материалы раскрыты в EP 2 570 059 A1, WO 2012/123440 A1, WO 2011/069830 A1, WO 2011/054889 A1 и US 2011/0052761 A1.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в создании системы распознавания расходного материала для распознавания местоположения и/или типа расходного материала простым, надежным и просто реализуемым способом. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в создании соответствующего набора расходных материалов, содержащего по меньшей мере два расходных материала для использования в устройстве для раздачи напитка для приготовления напитка, а также соответствующего устройства для раздачи напитка для приготовления напитка и соответствующей системы приготовления напитка для приготовления напитка.
В первом аспекте настоящего изобретения предложена система распознавания расходного материала, содержащая:
- множество магнитных и/или электрических элементов для раздельного измерения магнитного и/или электрического полей, причем расходный материал содержит один или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов, а измеренные магнитное и/или электрического поля зависят по меньшей мере от одной характеристики указанного одного или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов,
- задающее устройство для подачи токов возбуждения на указанные магнитные и/или электрические элементы,
- устройство обработки сигналов для распознавания местоположения и/или типа расходного материала на основании измеренных магнитного и/или электрического полей.
В дополнительном аспекте настоящего изобретения предложен набор расходных материалов, в частности для использования системой распознавания расходного материала в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, причем каждый расходный материал из указанного набора содержит:
- фильтрующее тело, задающее пространство, содержащее пищевой продукт, из которого получают напиток, и
- два или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элемента для оказания воздействия на магнитное и/или электрическое поля, измеренные одним или более магнитных и/или электрических элементов системы распознавания расходного материала, причем указанные два или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов имеют по меньшей мере одну характеристику, которая воздействует на измеренные магнитное и/или электрическое поля и которая различается для каждого типа расходного материала из указанного набора расходных материалов,
причем указанный один или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов расположены на верхней части, нижней части и/или боковой стенке расходного материала или внутри них, или на покрытии расходного материала или внутри него.
Еще в одном аспекте настоящего изобретения предложено устройство для раздачи напитка, содержащее:
- систему распознавания расходного материала, раскрытую в настоящей заявке, для распознавания местоположения и/или типа расходного материала,
- камеру для приема расходного материала и для пропускания через него экстрагирующей жидкости,
- блок обработки жидкости для пропускания экстрагирующей жидкости через расходный материал и
- управляющее устройство для управления одним или более параметров устройства для раздачи напитка в соответствии с распознанными местоположением и/или типом расходного материала.
Еще в одном аспекте настоящего изобретения предложена система приготовления напитка, содержащая:
- устройство для раздачи напитка, раскрытое в настоящей заявке и
- расходный материал из набора расходных материалов, раскрытого в настоящей заявке, причем расходный материал содержит пищевой продукт, из которого получают напиток путем использования экстрагирующей жидкости, и расположен в камере устройства для раздачи напитка.
Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы. Следует понимать, что набор расходных материалов, устройство для раздачи напитка и система приготовления напитка имеют предпочтительные варианты реализации, схожие и/или идентичные предпочтительным вариантам реализации заявленной системы распознавания расходного материала и вариантам реализации, охарактеризованным в зависимых пунктах формулы.
Настоящее изобретение основано на принципе определения или распознавания расходного материала с использованием индукции. Путем использования электромагнитных (т.е. индукционных) катушек создают магнитное и/или электрическое поля. Расходный материал содержит магнитнопроводящий и/или токопроводящий элементы, например конкретное количество проводящего материала, который уникален для каждого типа расходного материала. Путем размещения расходного материала в магнитном поле, собственная проводимость в катушке индуктивности или катушках индуктивности, представляющих предпочтительный вариант реализации магнитных и/или электрических элементов, изменяется из-за магнитопроводящего и/или электропроводящего материалов магнитопроводящего и/или электропроводящего элементов. Проводящий материал не обязательно должен представлять собой магнитопроводящий материал, однако он также может представлять собой электропроводящий материал, например медь или алюминий. Благодаря индуцированным вихревым токам в этом материале будет изменяться магнитное поле катушки индукции.
В соответствии с настоящим изобретением раскрыты подробные сведения о системе распознавания расходного материала, т.е. об элементах и о способе того, как могут быть распознаны местоположение и/или тип расходного материала из набора расходных материалов, в частности элементы, используемые для обеспечения возможности такого распознавания предложенной системой распознавания расходного материала.
Магнитопроводящие и/или электропроводящие элементы из предложенной набора расходных материалов расположены на верхней части, нижней части и/или боковой стенке расходного материала или внутри них, или на покрытии расходного материала или внутри него, но не внутри полости расходного материала. Это обеспечивает то, что расходный материал может быть изготовлен более простым образом, а также то, что идентифицирующие элементы не смешаны с пищевым продуктом, содержащимся внутри расходного материала.
Множество магнитных и/или электрических элементов предложенной системы распознавания расходного материала обеспечивают возможность раздельного измерения магнитного и/или электрического полей, что увеличивает точность и чувствительность распознавания. Следовательно, раздельные идентифицирующие элементы (т.е. проводящие элементы) на отдельных частях расходного материала могут быть обеспечены в соответствии с настоящим изобретением, при этом их обнаруживают раздельно. Таким образом, множество магнитных и/или электрических элементов могут быть использованы для раздельной идентификации отдельных элементов или они могут быть использованы вместе в сочетании и взаимосвязи для улучшения результата распознавания. Таким образом, ответный профиль намагниченности, определенный множеством магнитных и/или электрических элементов, не сильно зависит или вообще не зависит от положения проводящих элементов расходного материала. Даже во время транспортировки расходного материала и вставки в устройство для раздачи напитка положение проводящих элементов является постоянным и неизменным, что обеспечивает точные результаты распознавания.
Путем изменения характеристики магнитопроводящего и/или электропроводящего элементов, например количества или типа магнитопроводящего и/или электропроводящего материалов, различные показания могут быть сгенерированы на магнитном элементе или магнитных элементах и/или электрическом элементе или электрических элементах для каждого типа расходного материала. В целом, в варианте реализации измеренные магнитное и/или электрическое поля зависят от одного или более из следующего: положение, ориентация, материал, толщина, длина, ширина, количество двух или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов.
В другом варианте реализации система содержит набор индукционных катушек и/или чувствительные обкладки конденсатора (например в виде пластин или колец), расположенные над расходным материалом, ниже его и/или вокруг него. Конкретное местоположение зависит, помимо прочего, от структуры расходного материала, а также от расположения магнитопроводящего и/или электропроводящего элементов на расходном материале или в нем. В целом, расстояние между магнитопроводящим и/или электропроводящим элементами и магнитным элементом или магнитными элементами и/или электрическим элементом или электрическими элементами должно быть одинаковым для каждого расходного материала.
В практическом варианте реализации магнитные и/или электрические элементы расположены на закрывающем элементе устройства для раздачи напитка, в частности крышки устройства для раздачи напитка, или внутри него.
Предпочтительно, количество магнитных и/или электрических элементов соответствует максимальному количеству магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов, причем каждый магнитный и/или электрический элементы расположены для обнаружения магнитного и/или электрического полей в области обнаружения, в которой по большей мере расположен одиночный магнитопроводящий и/или электропроводящий элемент. Следовательно, местоположение магнитного элемента или магнитных элементов и/или электрического элемента или электрических элементов различается для каждого типа расходного материала, так что местоположения магнитных и/или электрических элементов, в которых измеряют магнитное и/или электрическое поля, возбужденные магнитным и/или электрическим элементами, указывает на тип расходного материала.
Предпочтительно устройство обработки сигналов выполнено с возможностью генерации кода на основании измеренных магнитного и/или электрического полей и с возможностью распознавания типа расходного материала на основании этого кода.
Кроме того, в варианте реализации множество магнитных и/или электрических элементов содержит два или более проводящих каналов, в частности концентрические кольца из электропроводящего материала для измерения электрического поля между проводящими каналами. В данном варианте реализации внутри или снаружи расходного материала имеются несколько электропроводящих каналов (представляющих проводящий элемент). Расходный материал, который содержит элементы проводящих каналов, находится в емкостном контакте с системой распознавания, так что он может измерять уровень электрического сопротивления одного или более проводящих каналов. В данном варианте реализации уровень сопротивления зависит от типа материала, используемого для проводящих каналов, а также от его длины, ширины и толщины. Показания сопротивления совместно указывают на конкретный тип расходного материала.
В соответствии с настоящим изобретением один или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов расположены на верхней части, нижней части и/или боковой стенке расходного материала или внутри них, или на покрытии расходного материала или внутри него. Это, в частности, является целесообразным тогда, когда магнитные и/или электрические элементы расположены в крышке устройства для раздачи напитка или на ней.
В другой практической реализации магнитнопроводящий и/или токопроводящий элементы содержат кольцо или сегмент кольца из магнитопроводящего чувствительного материала. Это обеспечивает возможность измерения емкости, что обеспечено в варианте реализации системы распознавания расходного материала. Предпочтительно кольца или сегменты кольца двух или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов расположены концентрически.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из варианта реализации или вариантов реализации, описанных в настоящей заявке, или пояснены со ссылкой на этот вариант реализации или эти варианты реализации.
На фиг. 1 показаны разные виды варианта реализации устройства для раздачи напитка в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 схематически показаны две структурные схемы системы распознавания расходного материала и соответствующего расходного материала в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 3 показаны разные виды первого варианта реализации системы распознавания расходного материала в соответствии с настоящим изобретением и соответствующего расходного материала в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 4 показаны разные виды второго варианта реализации системы распознавания расходного материала и двух вариантов реализации соответствующего расходного материала в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 5 показаны разные виды третьего варианта реализации системы распознавания расходного материала и соответствующего расходного материала в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 6 показаны разные виды четвертого варианта реализации системы распознавания расходного материала в соответствии с настоящим изобретением и соответствующего расходного материала в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 7 показаны разные виды пятого варианта реализации системы распознавания расходного материала в соответствии с настоящим изобретением и соответствующего расходного материала в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
На фиг. 1 показаны разные виды варианта реализации устройства 25 для раздачи напитка в виде кофеварки, которая в целом, вместе с расходным материалом 4, образует систему приготовления напитка. Кофеварка (т.е. устройство 25 для раздачи напитка) содержит (показана схематически) систему 30 распознавания расходного материала в соответствии с настоящим изобретением. Кофеварка использует мягкие пакеты в качестве расходных материалов, однако следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено использованием ни пакетов, ни кофеварок. В других вариантах реализации устройство для раздачи напитка выполнено с возможностью его использования для приготовления напитков, отличных от кофе, например чая, горячего или холодного молока, супа, детского питания и т.д. Кроме того, контейнеры или капсулы могут быть использованы в качестве расходных материалов, которые обычно содержат пищевой продукт для приготовления соответствующего напитка путем использования устройства для раздачи напитка.
Кофеварка содержит неподвижную часть 1 и шарнирную часть 2. Неподвижная часть 1 имеет нижнюю стенку 8, 9 камеры 19 для заваривания, а шарнирная часть 2 имеет верхнюю стенку 3 камеры 19 для заваривания. Неподвижная часть 1 дополнительно содержит контейнер для воды и средства для нагрева воды (или еще более конкретно экстрагирующей жидкости) и накачивания предварительно определенного количества нагретой воды в камеру 19 для заваривания, при этом части кофеварки показаны только схематически в виде обрабатывающего блока 20 для обработки жидкости для пропускания экстрагирующей жидкости через пакет 4.
На фиг. 1A показан вид сверху наивысшей части кофеварки, иллюстрирующий неподвижную часть 1 и шарнирную часть (или крышку) 2 кофеварки. Крышка 2 представлена в открытом положении, т.е. в положении, в котором камера 19 для заваривания доступна, например, для замены пакета 4. В данном случае верхняя стенка 3 камеры для заваривания расположена по существу в вертикальном положении.
На фиг. 1B и 1C показаны виды в разрезе с крышкой 2, показанной соответственно в открытом положении (см фиг. 1B) и в закрытом положении (см фиг. 1C). Крышка 2 шарнирно закреплена вокруг оси 5, так что она может совершать поворотное перемещение. Верхняя стенка 3 камеры для заваривания снабжена шарообразным выступом 6 в ее центральной части, т.е. куполе, выполненном в стенке 3. Гибкое уплотняющее кольцо 7 прикреплено к шарнирной крышке 2 вокруг верхней стенки 3.
Первая съемная часть, образующая нижнюю стенку камеры для заваривания, образована из металлической части 8 с прикрепленным к ней пластиковым элементом 9, имеющей выпускное отверстие 10. На своей верхней стороне пластиковый элемент 9 снабжен некоторым количеством выступов для удержания пакета 4 и для создания пространства для вывода сваренного напитка между выступами. Первая съемная часть 8, 9 выполнена таким образом, что она содержит один пакет 4. Эта первая съемная часть может быть заменена на другую съемную часть, выполненную таким образом, что она содержит два пакета 4, которые в таком случае охватывают большее пространство.
Первая съемная часть 8, 9 снабжена рукояткой 11 для облегчения ее удаления из неподвижной части 1 устройства. Первая съемная часть 8, 9 может быть удалена для ее замены или очистки. Ниже первой съемной части 8, 9 имеется вторая съемная часть 12, ограничивающая камеру 13 для сбора напитка и снабженная выпускной трубой 14 для выпуска напитка, которая выходит за пределы неподвижной части 1 устройства. Сваренный напиток, собранный в приемной камере 13, выходит из устройства через выпускную трубку 14 и может попадать в чашку или т.п.
Когда крышка 2 закрыта, уплотняющее кольцо 7 упирается в верхнюю стенку 3, а также в указанную часть 8 первой съемной части 8, 9, так что камера 19 для заваривания закрыта, за исключением отверстий 15 (или выпускных отверстий), выполненных в верхней стенке 3 для подачи нагретой воды в камеру для заваривания, и за исключением выпускного отверстия 10. Камера 19 для заваривания может охватывать пакет 4, как показано на фиг. 1C. Нагретую воду подают через отверстия 15 в верхней стенке 3, причем она проходит через пакет 4 для экстрагирования кофе. Сваренный кофе выходит из камеры для заваривания через выпускное отверстие 10. Затем сваренный кофе будет собран в камере 13 для сбора напитка, а также будет выходить из кофеварки через выпускную трубку 14.
Как показано на фиг. 1C, крышку 2 сохраняют закрытой посредством шарнирной защелки 16, взаимодействующей с проходящей книзу кромкой 17 неподвижной части 1 устройства. Защелка 16 может быть высвобождена только тогда, когда крышку 2 перемещают в направлении книзу. Верхнюю стенку 3 камеры для заваривания перемещают по направлению к нижней части 8, 9 таким образом, что купол 6 вжимают в пакет 4. Данное перемещение сжимает пакет 4 таким образом, что лишняя остаточная жидкость будет выходить из пакета 4, а также будет выходить из камеры для заваривания через выпускное отверстие 10.
Система 30 распознавания расходного материала обеспечивает возможность распознавания местоположения и/или типа расходного материала простым, надежным и просто реализуемым способом. Как только тип расходного материала (контейнера) 4 распознан, одним или более параметров устройства 25 для раздачи напитка управляют посредством управляющего устройства 21 в соответствии с распознанным типом расходного материала. Например, только для приведения простого примера, если выявлено, что расходный материал содержит кофе мелкого помола (которое предпочтительно используют для изготовления экспрессо), то жидкость продавливают с более высоким давлением через контейнер по сравнению со случаем, в котором расходный материал содержит кофе обычного помола (которое предпочтительно используют для получения кофе). Параметры, которыми можно в целом управлять, могут представлять собой одно или более из следующего: температура воды, количество используемой воды, давление и/или скорость подачи воды, длительность нагнетания, расход и объем чашки и т.д. Система распознавания расходного материала также подходит для распознавания местоположения расходного материала в камере для заваривания, т.е. может быть распознано, был ли вставлен расходный материал или нет, на основании информация о котором процесс для раздачи может быть начат автоматически (если расходный материал был вставлен) или может быть выдан сигнал, указывающий на то, что необходимо вставить расходный материал.
Основная идея использования системы распознавания расходного материала и управления одним или более параметров устройства для раздачи напитка на основании распознанного типа расходного материала также может быть использована в других типах устройств для раздачи напитка с использованием, например, капсул в качестве расходных материалов. Такие устройства для раздачи напитка являются широко известными и используемыми. Пример такого устройства для раздачи напитка описан, например, в международной публикации WO 2012/123440 A1, при этом указанное устройство также содержит измерительное приспособление для регистрации события, связанного со вставкой капсулы и/или наличием капсулы, а также типом капсулы, для автоматизации приготовления напитка.
Следовательно, даже если различные варианты реализации расходных материалов и систем распознавания расходного материала, поясненных в приведенном далее описании, относятся к конкретному типу расходного материала и, таким образом, к конкретному типу устройства для раздачи напитка, соответствующие варианты реализации не следует толковать так, что они ограничены только этим типом расходного материала и/или данным типом устройства для раздачи напитка.
Вариант реализации системы распознавания расходного материала и соответствующего расходного материал в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг. 2.
Система 30 распознавания расходного материала в целом содержит множество магнитных и/или электрических элементов 31, 32, 33 для раздельного измерения магнитного и/или электрического полей, причем расходный материал 4 содержит один или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов 42, 43, при этом измеренные магнитное и/или электрическое поля зависят по меньшей мере от одной характеристики указанного одного или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов. Система 30 дополнительно содержит задающее устройство 34 (“driver”) для подачи токов возбуждения на магнитные и/или электрические элементы 31, 32, 33 и устройство 35 обработки сигналов для распознавания местоположения и/или типа расходного материала 4 на основании измеренных магнитного и/или электрического полей.
Расходный материал 4 в целом содержит фильтрующее тело 41, задающее пространство, содержащее пищевой продукт, из которого получают напиток. Кроме того, расходный материал 4 содержит два или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов 42, 43 для оказания воздействия на магнитное и/или электрическое поля, измеренные одним или более магнитных и/или электрических элементов 31, 32, 33 системы 30 распознавания расходного материала, причем указанные два или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов 42, 43 имеют по меньшей мере одну характеристику, которая воздействует на измеренные магнитное и/или электрическое поля и которая различается для каждого типа расходного материала из набора расходных материалов.
Далее будут пояснены несколько подробно описанных вариантов реализации расходного материала и соответствующие подробно описанные варианты реализации системы распознавания расходного материала в соответствии с настоящим изобретением. Для расходного материала будет пояснено то, как различные типы расходных материалов из набора расходных материалов, содержащего расходные материалы различных типов, могут быть выявлены, а также то, как система распознавания расходного материала может быть создана в соответствии с этим. Для соответствующих систем распознавания расходного материала привод и устройство обработки сигналов в целом не показаны явным образом.
На фиг. 3 показаны разные виды первого варианта реализации системы 300 распознавания расходного материала в соответствии с настоящим изобретением и соответствующего расходного материала 50 в соответствии с настоящим изобретением. В частности, на фиг. 3A показан вид сверху крышки 2 устройства для раздачи напитка, содержащей несколько катушек 301 индуктивности. На фиг. 3B показан вид сверху расходного материала 50. На фиг. 3C показан вид в разрезе, а на фиг. 3D показан перспективный вид устройства для раздачи напитка, содержащего систему 300 распознавания расходного материала и расходный материал 50.
Когда переменный электрический ток направляют через катушки 301 индуктивности посредством приводных блоков 302, вокруг каждой катушки 301 индуктивности создается магнитное поле 200. Расходный материал 50 содержит несколько проводящих элементов 51, представляющих магнитопроводящие и/или электропроводящие элементы, такие как металлическая фольга. Эти элементы 51 размещены в конкретных местах (например в данном варианте реализации в местах A, B, C и E, как показано на фиг. 3B), которые соответствуют местоположениям некоторых из катушек 301 индуктивности. Для каждого из потенциальных мест элементов (т.е. для всех мест A-F) имеется соответствующая катушка 301 индуктивности. Когда крышка 2 устройства для раздачи напитка оказывается закрытой, магнитное поле 200 вокруг конкретных катушек находится в пределах проводящих элементов. Это создает изменение индуктивности на катушках индуктивности (в данном случае катушках 301, указанных как A, B, C и E на фиг. 3A, 3D), которые имеют расположенный рядом с ними проводящий элемент 51. Эти катушки 301 индуктивности образуют код, который сообщает тип расходного материала.
На фиг. 4 показаны разные виды второго варианта реализации системы 310 распознавания расходного материала и двух вариантов реализации соответствующего расходного материала 60, 70 в соответствии с настоящим изобретением. В частности, на фиг. 4A показан вид сверху крышки 2 устройства для раздачи напитка, содержащей одиночную катушку 311 индуктивности. На фиг. 4B показан вид сверху первого варианта реализации расходного материала 60. На фиг. 4C показан вид сверху второго варианта реализации расходного материала 70. На фиг. 4D показан перспективный вид устройства для раздачи напитка, содержащего систему 310 распознавания расходного материала и расходный материал 60.
Данный вариант реализации системы 310 распознавания расходного материала использует только одну катушку 311 индуктивности, расположенную в крышке 2 устройства для раздачи напитка. Путем изменения размера (радиуса R2) элементов 61 из проводящего материала в области катушки 311 индуктивности (имеющей внешний радиус R1), различная индукция может быть сгенерирована на одиночной катушке 311 индуктивности для каждого типа расходного материала. Проводящий элемент 71 также может иметь форму наподобие закрытого кольца, как показано на фиг. 4C, что создает конкретное показание в зависимости от радиуса R2. Это показание может быть преобразовано в тип расходного материала 70.
На фиг. 5 показаны разные виды третьего варианта реализации системы 320 распознавания расходного материала и соответствующего расходного материала 80 в соответствии с настоящим изобретением. В частности, на фиг. 5A показан вид сверху крышки 2 устройства для раздачи напитка, содержащей одиночную катушку 321 индуктивности. На фиг. 5B показан вид сверху расходного материала 80. На фиг. 5C показан перспективный вид устройства для раздачи напитка, содержащего систему 320 распознавания расходного материала и расходный материал 80.
Расходный материал 80 содержит две круглые металлические дорожки 81, 82, которые образуют катушку и конденсатор. Эти проводящие дорожки обеспечивают резонансную частоту, которую считывают катушкой 321 индуктивности, выполненной в крышке 2. Ширина w и перекрытие L между двумя металлическими дорожками 81, 82 определяют значение емкости и индуктивности и, соответственно, резонансную частоту типа напитка. Эта конкретная частота может быть считана катушкой 321 индуктивности.
На фиг. 6 показаны разные виды четвертого варианта реализации системы 330 распознавания расходного материала и соответствующего расходного материала 90 в соответствии с настоящим изобретением. В частности, на фиг. 6A показан вид сверху другого варианта реализации системы 330 распознавания расходного материала, содержащей два концентрических кольца 331, 332, расположенных в крышке 2 устройства для раздачи напитка. На фиг. 6B показан вид сверху расходного материала 90. На фиг. 6C показан вид в разрезе системы 330 распознавания расходного материала и расходного материала 90. На фиг. 6D показана связь между емкостью C, сопротивлением R и током I. На фиг. 6E показан перспективный вид устройства для раздачи напитка, содержащего систему 330 распознавания расходного материала и расходный материал 90.
В данном варианте реализации система 330 распознавания расходного материала распознает расходный материал 90 путем измерения значения сопротивления/емкости с использованием емкостного соединения. На краю 93 расходного материала 90 представлены два центральных кольцеобразных контакта 91, 92. Емкость/сопротивление проводящей области 94 (т.е. резистора, имеющего предварительно определенное электрическое сопротивление) между этими двумя кольцами 91, 92 измеряют емкостным образом, как показано на фиг. 6C. На основании используемого материала или используемых материалов, толщины колец 91, 92 и расстояния между кольцами 91, 92, измеренное значение будет различаться и характеризовать тип расходного материала. Такое емкостное измерение имеет преимущество, которое состоит в том, что это может быть реализовано более простым способом (как например используют в сенсорных экранах и другой емкостной сенсорной продукции).
Таким образом, в данном варианте реализации емкостной импеданс доведен до обоих колец 331, 332, вследствие чего конкретный воспринимающий импеданс существует за пределами эти двух колец 331, 332. Это «сопротивление» обнаруживают как импеданс и наличие фазы. Это сопротивление и фаза изменяют, например, посредством другого более толстого и/или более тонкого материала, большего пространства между двумя кольцами и т.д.
В дополнение к проводящему каналу расходный материал может содержать элементы с таким уровнем сопротивления, что измеряют не только уровень емкости, но также и уровень сопротивления. Уровень сопротивления может быть измерен путем применения AC испытания и путем измерения текущего уровня тока и фазы. Информация о фазе может быть использована для проведения различия между емкостным и резистивным уровнями.
Другой вариант состоит в использовании дополнительного элемента индукции для измерения импеданса при резонансе. При резонансе элемент индуктивности будет исключать контактные конденсаторы таким образом, что может быть измерено само сопротивление.
В другом варианте реализации обеспечены два кольца с тем же самым диаметром на верхней части друг друга, но они разделены для обеспечения возможности измерения емкости. Прямой путь измерения емкости состоит в обнаружении резонанса. Обычно индуктивность ограничена областью потока и количеством витков, так что резонанс изменяется на величину, равную квадратному корню от емкости.
В варианте реализации используют гидрофобный материал, такой как пергаментная бумага, для кратковременной защиты электронных средств в расходном материале от воды. Например, части края 93 расходного материала 90 могут быть покрыты твердым гидрофобным материалом, например воском или материалом типа «AF1600». После предварительного смачивания (т.е. первоначального вдавливания жидкости в расходный материал) расходного материала 90, эти части края 93 сохраняются сухими. Вода имеет очень высокое εR-значение, что означает, что покрытые водой участки имеют намного большую емкость по сравнению с сухими участками. Таким образом, относительно небольшая разница в покрытой водой поверхности края уже будет приводить к относительно большой разнице в измеренной емкости всего края. Следовательно, часть поверхности края расходного материала, которая покрыта гидрофобным материалом, будет указывать на тип расходного материала. Гидрофобный материал, а также проводящие кольца, могут быть применены при чернильной печати.
На фиг. 7 показаны разные виды другого варианта реализации системы 340 распознавания расходного материала и соответствующего расходного материал 100 в соответствии с настоящим изобретением. В частности, на фиг. 7A показан вид сверху крышки 2 устройства для раздачи напитка, содержащей несколько чувствительных обкладок 341 конденсатора (заменяют катушки 301 индуктивности, показанные на фиг. 3A). На фиг. 7B показан вид сверху расходного материала 100. На фиг. 3C и 3D показан вид в разрезе системы 340 распознавания расходного материала и расходного материала 100, иллюстрируя таким образом принцип работы.
В данном варианте реализации проводящие полосы 101 на расходном материале 100 не изменяют магнитный путь, однако укорачивают электрический путь E, создаваемый между чувствительными обкладками. В дополнение к проводящему каналу расходный материал 100 может также содержать элементы с уровнем сопротивления, при этом в дополнение к уровню емкости также измеряют уровень сопротивления.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было показано и описано подробно на чертежах и приведенном выше описании, такие изображения и описания следует рассматривать как иллюстрацию или пример, а не как ограничение; настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами реализации. Другие модификации в отношении раскрытых вариантов реализации могут быть понятны и реализованы специалистами в данной области техники при реализации настоящего изобретения в результате изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а формы в единственном числе не ислючают возможность множества. Одиночный элемент или другой блок могут выполнять функции нескольких объектов, охарактеризованных в формуле изобретения. Тот факт, что в отличных друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения охарактеризованы конкретные средства измерения не указывает на то, что сочетание этих средств измерения не может быть использовано для обеспечения преимущества.
Любые ссылочные номера, приведенные в формуле изобретения, не следует толковать как ограничение объема защиты.
1. Система распознавания расходного материала для распознавания местоположения и/или типа расходного материала (4, 40, 50, 60, 70, 80, 90), содержащего пищевой продукт для приготовления напитка путем использования устройства для раздачи напитка, содержащая:
- множество магнитных и/или электрических элементов (31, 32, 33, 301, 331, 341) для раздельного обнаружения и измерения магнитного и/или электрического полей или обнаружения и измерения магнитного и/или электрического полей с использованием сочетания магнитных и/или электрических элементов (31, 32, 33, 301, 331, 341),
причем расходный материал содержит один или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов (42, 51, 61, 71, 81, 82, 91, 92), а измеренные магнитное и/или электрическое поля зависят по меньшей мере от одной характеристики указанного одного или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов,
причем указанный один или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов (42, 51, 61, 71, 81, 82, 91, 92) расположены на верхней части, нижней части и/или боковой стенке расходного материала или внутри них, или на покрытии расходного материала или внутри него,
- задающее устройство (34) для подачи токов возбуждения на указанные магнитные и/или электрические элементы и
- устройство (35) обработки сигналов для распознавания местоположения и/или типа расходного материала на основании измеренных магнитного и/или электрического полей.
2. Система по п. 1, в которой измеренные магнитное и/или электрическое поля зависят от одного или более из следующих параметров: положение, ориентация, материал, толщина, длина, ширина, количество двух или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов (42, 51, 61, 71, 81, 82, 91, 92).
3. Система по п. 1, содержащая набор из катушек (31, 32, 33, 301) индуктивности и/или чувствительных обкладок (331, 341) конденсатора, расположенных выше расходного материала, ниже него и/или вокруг него.
4. Система по п. 1, в которой указанные магнитные и/или электрические элементы (31, 32, 33, 301, 331, 341) расположены на закрывающем элементе (2) устройства для раздачи напитка, в частности крышки устройства для раздачи напитка, или внутри него.
5. Система по п. 1, в которой указанное количество магнитных и/или электрических элементов (31, 32, 33, 301, 331, 341) соответствует максимальному количеству магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов, причем каждый магнитный и/или электрический элемент расположен для измерения магнитного и/или электрического полей в области обнаружения, в которой по большей мере расположен одиночный магнитопроводящий и/или электропроводящий элемент.
6. Система по п. 1, в которой устройство (34) обработки сигналов выполнено с возможностью генерации кода на основании измеренных магнитного и/или электрического полей и с возможностью распознавания типа расходного материала на основании этого кода.
7. Система по п. 1, в которой указанное множество магнитных и/или электрических элементов содержит два или более проводящих каналов, в частности концентрические кольца (331, 332) из электропроводящего материала, для измерения электрического поля между указанными проводящими каналами (331, 332).
8. Набор расходных материалов, содержащий по меньшей мере два расходных материала для использования в устройстве для раздачи напитка для приготовления напитка, причем каждый расходный материал из указанного набора содержит:
- фильтрующее тело (41), задающее пространство, содержащее пищевой продукт, из которого получают напиток, и
- два или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов (42, 51, 61, 71, 81, 82, 91, 92) для оказания воздействия на магнитное и/или электрическое поля, измеренные одной или более катушками (31, 32, 33, 301, 311, 321) индуктивности системы распознавания расходного материала для раздельного обнаружения и измерения магнитного и/или электрического полей или обнаружения и измерения магнитного и/или электрического полей с использованием сочетания магнитных и/или электрических элементов,
причем указанные два или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов имеют по меньшей мере одну характеристику, которая воздействует на измеренные магнитное и/или электрическое поля и которая различается для каждого типа расходного материала из указанного набора расходных материалов,
причем указанный один или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов (42, 51, 61, 71, 81, 82, 91, 92) расположены на верхней части, нижней части и/или боковой стенке расходного материала или внутри них, или на покрытии расходного материала или внутри него.
9. Набор расходных материалов по п. 8, в котором указанная по меньшей мере одна характеристика указанных двух или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов (42, 51, 61, 71, 81, 82, 91, 92) представляет собой одно или более из следующего: положение, ориентация, материал, толщина, длина, ширина, количество двух или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов.
10. Набор расходных материалов по п. 8, в котором магнитнопроводящий и/или электропроводящий элемент содержит кольцо (61, 71, 91, 92) или сегмент (51, 81, 82) кольца из магнитопроводящего и/или электропроводящего материала.
11. Набор расходных материалов по п. 10, в котором кольца (61, 71, 91, 92) или сегменты (51, 81, 82) кольца указанных двух или более магнитопроводящих и/или электропроводящих элементов расположены концентрически.
12. Устройство (25) для раздачи напитка для приготовления напитка путем использования расходного материала, содержащего пищевой продукт, из которого получают напиток путем использования экстрагирующей жидкости, содержащее:
- систему (30) распознавания расходного материала по п. 1 для распознавания местоположения и/или типа расходного материала (4),
- камеру (19) для приема расходного материала и для пропускания через него экстрагирующей жидкости,
- блок (20) обработки жидкости для пропускания экстрагирующей жидкости через расходный материал и
- управляющее устройство (21) для управления одним или более параметрами устройства для раздачи напитка в соответствии с распознанными местоположением и/или типом расходного материала.
13. Система приготовления напитка для приготовления напитка, содержащая:
- устройство (25) для раздачи напитка по п. 12 и
- расходный материал (4) из набора расходных материалов по п. 8, содержащий пищевой продукт, из которого получают напиток путем использования экстрагирующей жидкости, причем расходный материал расположен в камере (19) устройства для раздачи напитка.
