饮料制造机加热的流体反馈控制系统的制作方法

背景技术：

牛奶起泡涉及对蒸汽和牛奶温度的精确控制，以便产生令人满意的牛奶起泡而不会使牛奶焦化。当前产生用于起泡的蒸汽的方法是使用筒式加热器将热质加热到预定的设定点，并以预定的流速将水泵送通过热质。加热器中水的温度设定点和流速在软件中均为固定值。

随着意大利浓咖啡(espresso)制造机的操作环境的变化，以及随着单元的老化，许多因素都会改变起泡系统的性能。大气压力的变化将在起泡系统内产生不同的压力、结垢将降低用于产生蒸汽的热质向水的热传递速率、加热器的效率可能会随着其年龄的增长而变化，并且水质将因航空公司而异。

技术实现要素：

一方面，本文公开的发明概念的实施例针对一种系统。该系统可以包括饮料机，该饮料机包括泵、加热器、传感器和处理器。泵可以被配置为泵送包括气体或液体的流体。加热器可以被配置为加热流体。传感器可以被实现在泵和加热器的下游。传感器可以被配置为感测加热的流体的压力、流速、蒸汽质量或温度，并输出包括加热的流体的压力、流速、蒸汽质量或温度的信息的传感器数据。处理器可以通信地耦合到加热器、泵和传感器。处理器可以被配置为：接收传感器数据；控制泵或加热器的操作；以及基于传感器数据，调节泵或加热器的操作参数。

在另一方面，本文公开的发明概念的实施例针对一种方法。该方法可以包括通过泵泵送包括气体或液体的流体。该方法还可以包括通过加热器加热流体。该方法可以包括由在泵和加热器的下游实现的传感器来感测加热的流体的压力、流速、蒸汽质量或温度。该方法还可以包括输出传感器数据，该传感器数据包括加热的流体的压力、流速、蒸汽质量或温度的信息。该方法可以包括接收传感器数据。该方法还可以包括控制泵或加热器的操作。该方法可以包括基于传感器数据来调节泵或加热器的操作参数。

附图说明

当考虑到下面的详细描述时，可以更好地理解本文公开的发明概念的实施方式。这样的描述参考所包括的附图，这些附图不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，其中一些特征可以被放大并且一些特征可以被省略或可以被示意性地表示。附图中相同的附图标记可以表示并指代相同或相似的元件、特征或功能。在附图中：

图1是根据本文公开的发明概念的包括带有饮料机的飞机的系统的示例性实施例的视图。

图2是根据本文公开的发明概念的方法的示例性实施例的图。

图3是根据本文公开的发明概念的方法的示例性实施例的图。

具体实施方式

在详细解释本文公开的发明概念的至少一个实施例之前，应该理解的是，本发明概念的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造和部件或步骤或方法的布置的细节。在下面对本发明概念的实施例的详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对发明概念的更透彻的理解。但是，对于受益于本公开的本领域普通技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本文公开的发明概念。在其它实例中，可以不详细描述众所周知的特征，以避免不必要地使本公开复杂化。本文公开的发明概念能够有其它实施例，或者能够以各种方式被实践或执行。而且，应该理解的是，本文采用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被视为限制性的。

如本文所使用的，在附图标记后的字母旨在表示特征或元件的实施例，该特征或元素可以与带有相同附图标记的先前描述的元件或特征相似但不一定完全相同(例如，1、1a、1b)。这样的速记符号仅出于方便的目的而使用，并且不应当被解释为以任何方式限制本文公开的发明概念，除非明确说明为相反。

另外，除非明确说明为相反，否则“或”是指包含性的“或”而不是排他性的“或”。例如，下列条件之一满足条件a或b：a为真(或存在)且b为假(或不存在)，a为假(或不存在)或b为真(或存在)，以及a和b都为真(或存在)。

此外，采用“一”来描述本发明概念的实施例的元件和部件。这样做仅仅是为了方便起见并给出本发明概念的一般含义，并且“一”旨在包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，除非显而易见意味着不是这样。

最后，如本文所使用的，对“一个实施例”或“一些实施例”的任何引用意味着结合该实施例描述的特定元件，特征，结构或特点包括在本文公开的发明概念的至少一个实施例中。说明书中各个地方出现的短语“在一些实施例中”不一定都是指同一个实施例，并且所公开的发明概念的实施例可以包括本文明确描述或固有存在的一个或多个特征、或两个或更多个这样的特征的子组合的任意组合以及在本公开中可能不一定明确描述或固有地存在的任何其它特征。

广义上，本文公开的发明概念的实施例涉及包括处理器和在加热的流体的下游的至少一个传感器的一种系统、方法和饮料制造机，其中处理器被配置为接收传感器数据、控制泵或加热器中的至少一个的操作、以及调节泵或加热器中的至少一个的操作参数。在一些实施例中，为了产生更好的起泡质量，可以在饮料制造机的起泡系统中实现反馈控制系统。这种反馈控制系统可以补偿可能降低起泡系统的性能的各种因素。例如，反馈控制系统可以补偿可能在起泡系统内产生不同压力的变化的大气压、可能降低用于产生蒸汽的热质向水的热传递速率的结垢、可能随着加热器的老化而改变的加热器的效率、以及可能因航空公司而异的水质。在一些实施例中，饮料制造机的起泡系统可以由处理器控制并且由用户激活，以使牛奶的倾析器(decanter)起泡或者使用于卡布奇诺(cappuccino)饮料的牛奶起泡。

在一些实施例中，可以在加热器下游的蒸汽流路径中放置至少一个传感器(例如，温度传感器(例如，电阻温度检测器(rtd)、压力传感器、蒸汽质量传感器和/或流速传感器)，以监测输出蒸汽温度。然后可以将传感器数据反馈给处理器。然后，处理器可以调节泵占空比，以在整个起泡循环中或者增加或者减少水流速，以升高或降低蒸汽温度。处理器还可以调节加热器控制逻辑，或更改温度设定点，以在起泡循环开始时产生更高或更低温度的蒸汽，并在整个循环中维持温度。

在一些实施例中，除了控制起泡循环的蒸汽输出之外，传感器数据还可以用于在起泡系统操作时监测其健康。传感器数据的利用可以允许对起泡系统进行健康监测，这对于饮料制造机而言可能是主要的可靠性问题。例如，来自rtd的数据可以被存储在存储器中，并在每次使用时参考，以监测由于起泡系统内的水垢或部件故障而导致的单元退化。当与单元连接性集成时，该数据可以用于向航空公司或维修站发出何时起泡系统运行不佳或经历某种其它类型的故障的警报。该警报可以用作要完成的预防性维护的指示，诸如对单元除垢。数据反馈监测的结果可以提高服务寿命、为每个航空公司提供更精确的预防性维护计划，并在整个单元寿命期间改善起泡质量，并且在一些实施例中，可以通过仅向起泡系统添加附加的rtd来实现。饮料制造机的处理器可以被配置为与显示器或另一个计算设备通信，以针对起泡系统故障或水垢累积提供用于维护或移除单元的警报。传感器数据反馈控制可以在单元的整个寿命内提高牛奶起泡的质量。实现传感器数据反馈控制可以是低成本的，并且可以被集成到现有的饮料机中。传感器数据反馈控制还可以使处理器在饮料机的整个使用寿命内监测饮料机的性能，以指示加热器、泵或其它部件何时可能接近故障或已发生故障。

在一些实施例中，至少一个传感器可以包括压力传感器以改善起泡系统的控制逻辑。

饮料制造机还可以利用用户输入来更改期望的起泡温度，以实现更精细的起泡性能。在一些实施例中，饮料机可以包括用于用户输入或警报的显示器(例如，触摸屏显示器)，并且可以在显示器上显示警告以请求预防性维护或指示部件故障。

现在参考图1，描绘了根据本文公开的发明概念的在车辆(例如，飞机100)中实现的系统(例如，车辆系统(例如，飞机系统))的示例性实施例。该系统可以包括饮料机102和计算设备124，其可以在任何给定时间通信地耦合。虽然图1示例性地描绘了在飞机100上实现的饮料机102和计算设备124，但是一些实施例可以被实现为实现在任何合适的车辆(例如，汽车、火车和/或轮船)中的任何合适的车辆系统(例如，汽车系统、火车系统和/或轮船系统)。

饮料机102可以被实现为热饮料机，诸如意大利浓咖啡机、卡布奇诺咖啡机和/或咖啡制造机。例如，饮料机102可以被实现为具有起泡系统的意大利浓浓咖啡机和/或卡布奇诺咖啡机，该起泡系统被配置为将蒸汽和牛奶结合以形成泡沫。饮料机102可以包括至少一个控制器104、至少一个泵110、至少一个加热器112、至少一个传感器114以及至少一个计算设备116，其中的一些或全部可以在任何给定时间通信地耦合。

泵110可以被配置为将包括气体或液体中的至少一种的流体泵送到加热器112。例如，流体可以是水和/或蒸汽。泵104的操作参数和/或控制逻辑可以例如基于来自至少一个传感器114的传感器数据由控制器104控制(例如，调节，诸如增加或减少流速)。

加热器112可以被配置为加热流体以产生加热的流体，诸如加热的水和/或蒸汽。加热器112可以与泵110流体连通，并且可以连接到泵110。加热的流体可以通过包括至少一个传感器114的管从加热器112流出。加热器104的操作参数和/或控制逻辑可以例如基于来自至少一个传感器114的传感器数据由控制器104控制(例如，调节，例如增加或降低温度设定点)。

至少一个传感器114可以在加热器112和泵110的下游实现。至少一个传感器114可以被实现为任何合适的(一个或多个)传感器，诸如温度传感器(例如，rtd)、压力传感器和/或流速传感器。至少一个传感器114可以被配置为感测加热的流体的压力、流速或温度中的至少一个，并且向控制器104输出包括加热的流体的压力、流速或温度中的至少一个的信息的传感器数据。一旦加热的流体经过至少一个传感器114，加热的流体就可以到达饮料机102的冲泡模块，或者可以在饮料机102的起泡器中与牛奶混合。

控制器104可以被实现为任何合适的计算设备和/或控制器，例如级联控制器、前馈控制器或反馈逻辑控制器。控制器104可以包括至少一个处理器106、存储器108和/或至少一个存储设备，以及计算设备中通常包括的其它部件、装备和/或设备，它们中的一些或全部可以在任何给定时间被通信地耦合。处理器106可以被实现为任何合适的处理器，诸如微处理器、通用处理器和/或现场可编程门阵列(fpga)。处理器106可以被配置为运行存储(例如，维护)在非暂态计算机可读介质(例如，存储器108和/或至少一个存储设备)中的各种软件应用或计算机代码，并且可以被配置为执行如贯穿本文所公开的各种指令或操作。例如，处理器106可以被配置为执行控制器104的任何或所有操作。此外，例如，控制器104和/或处理器106可以被实现为专用计算机或专用处理器，该专用计算机或专用处理器被配置为(例如，编程为)执行用于执行贯穿本文所公开的任何或所有操作的指令。

处理器106可以被配置为接收传感器数据、控制泵或加热器中的至少一个的操作，并且基于传感器数据，调节泵或加热器中的至少一个的操作参数。例如，处理器106可以被配置为增加或减少加热器设定点并且增加或减少泵流速。此外，处理器106可以被配置为将当前传感器数据与先前的传感器数据进行比较，以计算(一个或多个)传感器趋势(例如，温度和压力趋势)。处理器106可以被配置为确定传感器数据是否高于最大或最小安全阈值和/或设定点阈值。此外，处理器106可以被配置为更新加热器和/或泵控制逻辑。另外，处理器106可以被配置为将温度和/或压力趋势数据存储在存储器108中。此外，处理器106可以被配置为中止饮料机功能，诸如起泡功能。处理器106可以被配置为激活过热安全继电器、输出需要维护警报，和/或输出需要除垢警报。

计算设备116可以被实现为任何合适的计算设备和/或控制器。计算设备116可以包括至少一个显示器118(例如，触摸屏显示器)、至少一个处理器120、存储器122和/或至少一个存储设备，以及计算设备中通常包括的其它部件、装备和/或设备，它们中的一些或全部可以在任何给定时间被通信地耦合。处理器120可以被实现为任何合适的处理器，诸如微处理器、通用处理器和/或现场可编程门阵列(fpga)。处理器120可以被配置为运行存储(例如，维护)在非暂态计算机可读介质(例如，存储器108和/或至少一个存储设备)中的各种软件应用或计算机代码，并且可以被配置为执行如贯穿本文所公开的各种指令或操作。例如，处理器120可以被配置为执行计算设备116的任何或所有操作。此外，例如，计算设备116和/或处理器120可以被实现为专用计算机或专用处理器，该专用计算机或专用处理器被配置为(例如，编程为)执行用于执行贯穿全文所公开的任何或所有操作的指令。在一些实施例中，计算设备116和控制器104可以被实现为单个计算设备。

例如，处理器120可以被配置为接收需要维护警报和/或需要除垢警报，并将图形数据输出到显示器118以向用户显示需要维护警报和/或需要除垢警报。

在一些实施例中，系统可以包括计算设备124。计算设备124可以被实现为任何合适的计算设备和/或控制器。计算设备124可以包括至少一个显示器(例如，触摸屏显示器)、至少一个处理器126、存储器128和/或至少一个存储设备，以及计算设备中通常包括的其它部件、装备和/或设备，它们中的一些或全部可以在任何给定时间被通信地耦合。处理器126可以被实现为任何合适的处理器，诸如微处理器、通用处理器和/或现场可编程门阵列(fpga)。处理器126可以被配置为运行存储(例如，维护)在非暂态计算机可读介质(例如，存储器108和/或至少一个存储设备)中的各种软件应用或计算机代码，并且可以被配置为执行如贯穿本文所公开的各种指令或操作。例如，处理器126可以被配置为执行计算设备124的任何或所有操作。此外，例如，计算设备124和/或处理器126可以被实现为专用计算机或专用处理器，该专用计算机或专用处理器被配置为(例如，编程为)执行用于执行贯穿本文所公开的任何或所有操作的指令。例如，计算设备124可以被配置为从饮料机102接收需要维护警报和/或需要除垢警报和/或将图形数据输出到显示器以向用户显示需要维护警报和/或需要除垢警报。

现在参考图2-3，根据本文公开的发明概念的方法200和300的示例性实施例可以包括一个或多个步骤。这些步骤可以由控制器104和/或处理器106执行。例如，处理器106可以被配置为接收传感器数据、控制泵或加热器中的至少一个的操作，并且基于传感器数据，调节泵或加热器中的至少一个的操作参数。此外，例如，一些实施例可以包括迭代地、同时地和/或顺序地执行方法200和300的一个或多个实例。

现在参考图2，根据本文公开的发明概念的方法200的示例性实施例可以包括以下步骤中的一个或多个。此外，例如，一些实施例可以包括迭代地、同时地和/或顺序地执行方法200的一个或多个实例。

步骤202可以包括启动起泡功能。

步骤204可以包括接收当前温度传感器(例如，rtd)数据。

步骤208可以包括访问先前的温度趋势数据。

步骤206可以包括基于加热的流体的温度的信息和加热的流体的温度的先前信息来计算温度趋势。

步骤210可以包括确定温度是正在趋高还是正在趋低。

步骤212可以包括：如果温度正在趋高，则确定温度趋势是高于还是低于最大安全阈值。

步骤214可以包括：如果温度趋势低于最大阈值，则确定温度趋势是高于还是低于设定点阈值。

步骤216可以包括：如果温度趋势高于设定点阈值，则降低加热器设定点。

步骤218可以包括增加泵的流速。

步骤220可以包括更新加热器和泵控制逻辑。

步骤224可以包括存储温度趋势并进行到步骤246。

步骤226可以包括：如果温度趋势高于最大安全阈值，则中止起泡功能。

步骤228可以包括激活过热安全继电器并进行到步骤224。

步骤230可以包括：如果温度正在趋低，则确定温度趋势是高于还是低于最小阈值。

步骤232可以包括：如果温度趋势低于最小阈值，则中止起泡功能。

步骤234可以包括输出需要维护警报并且进行到步骤224。

步骤236可以包括：如果温度趋势高于最小阈值，则确定温度趋势是否低于设定点阈值。

步骤238可以包括：如果温度趋势低于设定点阈值，则增加加热器设定点。

步骤240可以包括输出需要除垢警报。

步骤242可以包括降低流速。

步骤244可以包括更新加热器和泵控制逻辑，并且进行到步骤224。

步骤246可以包括结束起泡功能循环。

另外，方法200可以包括贯穿全文所公开的任何操作。

现在参考图3，根据本文公开的发明概念的方法300的示例性实施例可以包括以下步骤中的一个或多个。此外，例如，一些实施例可以包括迭代地、同时地和/或顺序地执行方法300的一个或多个实例。

步骤302可以包括启动起泡功能。

步骤304可以包括接收当前压力传感器数据。

步骤308可以包括访问先前的压力趋势数据。

步骤306可以包括基于加热的流体的压力的信息和加热的流体的压力的先前信息来计算压力趋势。

步骤310可以包括确定压力是正在趋高还是正在趋低。

步骤312可以包括：如果压力正在趋高，则确定压力趋势是高于还是低于最大安全阈值。

步骤314可以包括：如果温度趋势低于最大阈值，则减小泵的流速。

步骤316可以包括更新泵控制逻辑。

步骤318可以包括存储压力趋势并且进行到步骤330。

步骤320可以包括：如果温度趋势高于最大安全阈值，则中止起泡功能。

步骤322可以包括输出需要维护警报并进行到步骤318。

步骤324可以包括：如果压力正在趋低，则确定压力趋势是高于还是低于最小阈值。

步骤326可以包括：如果温度趋势高于最小阈值，则增加泵的流速。

步骤328可以包括更新泵控制逻辑并进行到步骤318。

步骤330可以包括结束起泡循环功能。

此外，方法300可以包括贯穿全文所公开的任何操作。

如从以上将认识到到的，本文公开的发明概念的实施例可以涉及包括处理器和加热的流体下游的至少一个传感器的饮料制造器和系统、方法，其中处理器被配置为接收传感器数据、控制泵或加热器中至少一个的操作，并调节泵或加热器中至少一个的操作参数。

如贯穿全文所使用的以及如本领域技术人员将认识到的，“至少一种非暂态计算机可读介质”可以指至少一种非暂态计算机可读介质(例如，存储器108、存储器122、存储器128或其组合；例如，被实现为硬件的至少一个计算机可读介质；例如，至少一个非暂态处理器可读介质、至少一个存储器(例如，至少一个非易失性存储器、至少一个易失性存储器或其组合；例如，至少一个随机存取存储器、至少一个闪存、至少一个只读存储器(rom)(例如，至少一个电可擦除可编程只读存储器(eeprom))、至少一个处理器上存储器(例如，至少一个处理器高速缓存、至少一个处理器上缓冲区、至少一个处理器上闪存、至少一个处理器上eeprom，或其组合)，或其组合)、至少一个存储器设备(例如，至少一个硬盘驱动器、至少一个带式驱动器、至少一个固态驱动器、至少一个闪存驱动器、被配置为从至少一个可读和/或可写盘读取和/或写入至少一个可读和/或可写盘的至少一个光盘驱动器的至少一个可读和/或可写盘，或其组合)，或其组合)。

如贯穿全文所使用的，“至少一个”是指一个或多个；例如，“至少一个”可以包括一个、两个、三个、…、一百个或更多。类似地，如贯穿全文所使用的，“一个或多个”是指一个或多个；例如，“一个或多个”可以包括一个、两个、三个、…、一百个或更多。另外，如贯穿全文所使用的，“零个或多个”是指零个、一个或多个；例如，“零个或多个”可以包括零个、一个、二个、三个、…、一百个或更多。

在本公开中，所公开的方法、操作和/或功能可以被实现为设备可读的指令集或软件。另外，应该理解的是，所公开的方法、操作和/或功能中的步骤的具体次序或层次是示例性方法的示例。基于设计偏好，应该理解的是，方法、操作和/或功能中的步骤的具体次序或层次可以重新布置，而仍保持在本文公开的发明概念的范围内。所附权利要求可以以示例次序呈现各个步骤的要素，并且不一定意味着限于所呈现的具体次序或层次。

应该理解的是，根据本文公开的发明概念的方法的实施例可以包括本文描述的步骤中的一个或多个。另外，可以以任何期望的次序执行此类步骤，并且可以彼此同时执行所述步骤中的两个或更多个。本文公开的步骤中的两个或更多个可以在单个步骤中组合，并且在一些实施例中，步骤中的一个或多个可以作为两个或更多个子步骤来执行。另外，除了本文公开的步骤中的一个或多个之外，或作为其替代，可以执行其它步骤或子步骤。

根据以上描述，显然，本文公开的发明概念非常适于执行目的并获得本文提及以及本文公开的发明概念固有的优点。虽然已经出于本公开的目的描述了本文公开的发明概念的当前优选实施例，但是应该理解的是，可以进行许多改变，这些改变是本领域技术人员容易想到的并且在本文公开和要求保护的发明概念的广泛范围和覆盖范围内完成。

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