ES2203592T3 - Un dispositivo para controlar el nivel de un liquido en un calderin de una cafetera. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para controlar el nivel de un líquido en un recipiente (40), comprendiendo el dispositivo un sensor capacitivo (30) acoplado externamente a al menos una parte (24) del recipiente (40), hecha de material dieléctrico y que comunica con el interior del recipiente, y medios (32) para detectar cambios en la capacitancia de dicho sensor capacitivo (30) y generar al menos una señal eléctrica que es representativa del nivel de dicho líquido en dicha parte (24) de material dieléctrico y que controla el flujo del líquido hacia el interior del recipiente, caracterizado porque dicho recipiente (40) es el calderín (40) de una cafetera exprés (60) en la cual el agua se mantiene a una presión mayor que la presión atmosférica y a una temperatura más alta que la temperatura ambiente, y porque dichos medios (32) de detección y generación comprenden un circuito electrónico (70) que mide la capacitancia de dicho sensor capacitivo (30) en relación con un terminal de tierra (54) conectado eléctricamente a dicho calderín (40).

Description

Un dispositivo para controlar el nivel de un líquido en un calderín de una cafetera.

La presente invención se refiere a dispositivos para controlar el nivel de un líquido en un recipiente. Más en particular, la invención se refiere a un dispositivo para detectar el nivel del agua dentro de un calderín de una cafetera exprés, utilizando dicho dispositivo un sensor capacitivo combinado con medios para detectar cambios en la capacitancia sensorial de dicho sensor capacitivo y para controlar automáticamente el flujo de agua hacia el interior del calderín, de modo que se mantenga constante el nivel deseado.

Como es conocido, las cafeteras exprés comprenden un calderín para contener y calentar el agua, un dispositivo para presurización del agua, uno o más grupos de suministro de café y otros accesorios internos y externos. El conjunto de estas unidades se encierra dentro de una carcasa exterior.

Generalmente el calderín está acoplado a un conducto para entrada de agua fría, mediante el cual se va recuperando el nivel óptimo de agua durante su utilización, preferiblemente de modo automático. Por lo tanto en el conducto de entrada hay una válvula accionada eléctricamente que está controlada mediante un sistema adecuado que vigila el nivel en el calderín y acciona la válvula eléctrica en correspondencia con un nivel mínimo y hasta que se alcanza un nivel deseado.

Muchos de los detectores utilizados para la vigilancia del nivel comprenden una sonda provista de una o más varillas de un material conductor eléctrico, que están introducidas directamente en el calderín o en un recipiente adecuado que comunica con el calderín. Al entrar en contacto con el líquido, dichas varillas dan al sistema de control una señal del nivel alcanzado por el líquido. Sin duda tales sondas aprovechan las propiedades conductoras de los líquidos y permiten medir la resistencia eléctrica entre cada varilla y un contacto a tierra en el calderín. En realidad el calderín está hecho generalmente de metal, con el fin de soportar las elevadas temperaturas y presiones a las que está sometido.

La Fig. 1 muestra un ejemplo de una sonda de nivel según tecnología anterior empleada en una cafetera exprés. La sonda 2 comprende un tubo de vidrio 4, situado entre un elemento de acoplamiento inferior 6 y un elemento de acoplamiento superior 8 y una varilla central conductora eléctrica 10, colocada dentro del tubo 4. Los dos elementos de acoplamiento 6, 8 establecen comunicación entre el interior del tubo 4 y el interior de un calderín, la parte inferior y la parte superior del calderín, respectivamente. De esta forma el líquido contenido en el calderín entra en el tubo 4 y mantiene dentro del mismo un nivel correspondiente al nivel del calderín. Naturalmente, para un funcionamiento correcto, la sonda y el calderín deben estar situados al mismo nivel aproximado. Si el nivel del líquido está por encima de la línea de trazos 14, la varilla 10 está en contacto con el líquido y su resistencia eléctrica, medida en relación con la masa del calderín, es muy baja. Cuando por el contrario el nivel del líquido desciende por debajo de la línea de trazos 14, la resistencia medida es más alta, ya que el aire o vapor en la parte superior del calderín tienen una resistencia mayor que el agua. El sistema de control aprovecha este principio para actuar la válvula eléctrica que controla el flujo de agua hacia el interior del calderín.

Sin embargo, el contacto directo de la varilla 14 con el líquido contenido en el calderín puede producir algunos problemas, especialmente a medida que pasa el tiempo. El entorno particular en el cual está sumergida la varilla, concretamente agua caliente o vapor, acelera la oxidación del metal y produce la formación de residuos calcáreos y la deposición de sustancias extrañas eventualmente presentes en el agua. Todos estos fenómenos, que hacen variar la resistencia de la sonda a medida que pasa el tiempo, pueden dar lugar al mal funcionamiento del sistema de control y pueden producir situaciones críticas, incluso desde el punto de vista de la seguridad, en el funcionamiento general de la máquina.

La GB-A 696 907 describe un dispositivo regulador de nivel que emplea un sensor capacitivo acoplado a un tubo de vidrio que comunica con el recipiente en el que hay que regular el nivel. El sensor incluye un condensador en el cual un primer electrodo comprende un par de manguitos metálicos que rodean al tubo de vidrio y el otro electrodo es un cable sumergido en el líquido. El dispositivo tiene las mismas desventajas que el de la tecnología anterior comentado antes. Además, se necesita un electrodo de dos piezas para detectar unos niveles máximo y mínimo admitidos.

La EP-A 0 377 508 describe un sensor capacitivo de nivel de líquido, en especial para detectar el límite inferior del nivel aceptable de combustible dentro del depósito de combustible en un vehículo a motor. Ese sensor incluye un condensador, en el cual una armadura es una placa montada directamente sobre una pared del depósito, en una posición tal que pueda detectar el límite inferior del nivel, y la segunda armadura es el fondo del depósito. El dispositivo es escasamente flexible, ya que el sensor tiene que estar montado directamente sobre la pared del depósito. No hay nada previsto para una inspección directa del nivel.

Uno de los fines de la presente invención es proporcionar un dispositivo que sea de construcción simple y capaz de detectar el nivel del líquido con precisión, garantizando al mismo tiempo la máxima seguridad en todas las condiciones de funcionamiento.

Tanto el fin anterior como los restantes fines se consiguen con el dispositivo para controlar el nivel en un calderín de una cafetera hecho de acuerdo con la invención, según se reivindica en las reivindicaciones adjuntas.

El dispositivo hecho de acuerdo con la invención puede emplearse muy provechosamente en cafeteras exprés profesionales o superautomáticas, es decir, en máquinas provistas de un sistema para el llenado automático del calderín de agua caliente.

Tanto el fin anterior como otros de la invención resultarán más evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- La Fig. 1 es una vista en alzado de una sonda de nivel según tecnología anterior, empleada en una cafetera exprés;

- La Fig. 2 es una vista en alzado de una sonda de nivel hecha de acuerdo con la presente invención;

- La Fig. 3 es una vista esquemática de un sistema para controlar el nivel del agua en un calderín de una cafetera, hecho de acuerdo con la presente invención;

- La Fig. 4 es un diagrama eléctrico de bloques de un circuito de control del sistema de control mostrado en la Fig.3; y

- La Fig. 5 es una vista en alzado de una cafetera que tiene un sistema para controlar el nivel del agua hecho de acuerdo con la presente invención.

Como se muestra en las Fig. 2 y 3, un dispositivo para controlar el nivel de un liquido en un calderín 40 de una cafetera exprés comprende esencialmente una sonda de nivel 20, un circuito de control 32 y una válvula accionada eléctricamente 44, que controla el flujo de líquido hacia el interior del calderín.

La Fig. 2 muestra en detalle la sonda de nivel 20 y el circuito de control 32, que en el presente ejemplo de realización está situado justo al lado de la sonda 20.

La sonda 20 incluye un tubo 24 de material dieléctrico, por ejemplo de vidrio o preferiblemente de un material plástico como Teflón®. Realmente, utilizando un material transparente y situando la sonda en un punto de la máquina visible desde el exterior, es posible hacer una comprobación visual del nivel real del liquido, incluso cuando la máquina está desconectada o el sistema automático de control no está en funcionamiento.

Hay un sensor capacitivo 30 aplicado en el exterior del tubo 24, consistiendo dicho sensor en una placa metálica doblada en forma de U y que rodea parcialmente el tubo 24. La placa metálica 30 está directamente soldada a una tarjeta de circuito impreso 38 que contiene los componentes electrónicos del circuito de control 32, según se detallará después con referencia a la Fig.4.

Hay un LED bicolor 36 en el circuito impreso 38, preferiblemente detrás del tubo 24 de forma que sea visible desde el exterior de la máquina. Dicho LED señaliza tanto la conecta alimentación de la tarjeta 32, con una luz verde, como la falta de agua en el calderín, y por consiguiente la activación de la válvula 44 accionada eléctricamente, con una luz roja.

Un conector eléctrico 34 permite la alimentación del circuito de control 32 y el control de la válvula 44 accionada eléctricamente, bien directamente o bien por medio de una interfaz de alimentación eléctrica/electrónica, por ejemplo un relé.

La Fig. 3 muestra esquemáticamente un calderín 40 de una cafetera provista con un dispositivo para controlar automáticamente el nivel del agua. El calderín 40 tiene un conducto de entrada 42 para el agua fría, interceptado por la válvula eléctrica 44, y un conducto de salida 46 para el agua caliente.

La sonda 20 está conectada al calderín 40 a través de dos pequeños conductos 48, 50: más concretamente, el extremo inferior 26 de la sonda está conectado a la parte baja del calderín 40, mientras que el extremo superior 28 de la sonda está conectado a la parte alta del calderín. De esta forma, el nivel dei agua en el tubo 24 de la sonda 20 está al mismo nivel que el agua en el calderín. Naturalmente, apara un funcionamiento correcto, la sonda debe estar situada a un nivel que se corresponda con el nivel deseado del agua en el calderín.

En el diagrama mostrado en la Fig. 3, el circuito de control 32 se muestra separado de la sonda 20 simplemente para mostrar las conexiones eléctricas entre las partes, De hecho, con el fin de obtener una sensibilidad más alta y, sobre toda, para que no se vea afectado por los ruidos, el sensor capacitivo 30 debe situarse justo al lado del circuito electrónico específico, según se ha detallado antes con referencia a la Fig. 2.

El circuito de control 32 controla, bien directamente o bien por medio de un reté, la válvula eléctrica 44 que controla el flujo del agua hacia el interior del calderín.

El circuito de control 32, que tiene un terminal de tierra conectado al terminal de tierra 54 del calderín 40, está dispuesto para medir los cambios en la capacitancia del sensor 30 en relación con tierra debido al movimiento del agua dentro de la sonda, y para comparar cada uno de los valores captados de la capacitancia con uno o más valores umbral, generando a partir de ello una señal de control para la válvula eléctrica 44.

La Fig. 4 muestra un diagrama de bloques simplificado del circuito de control 32. Un circuito integrado 70, diseñado especialmente para detectar la presencia o la proximidad de un líquido por medio de una sonda capacitiva, tiene como misión captar la señal procedente de la sonda, compararla con un valor umbral predeterminado y generar una señal digital de salida que avise de la presencia / ausencia de líquido. Tal circuito se puede obtener en el mercado y está incluido en el catálogo de muchos fabricantes de dispositivos semiconductores.

La salida del circuito integrado 70 excita un aislador óptico 72 cuya salida 74 controla la válvula eléctrica 44, posiblemente a través de una unidad de accionamiento que no se muestra en el dibujo. El aislador óptico garantiza el aislamiento entre la parte electromagnética del sistema de control (válvula eléctrica 44) y la parte electrónica (circuito 32).

Un único componente discreto exterior al circuito integrado 70, en concreto el condensador C, se utiliza como condensador de referencia, para adaptar las características físicas y mecánicas del sensor (es decir, tamaño, espesor, material empleado) a las especificaciones de entrada del circuito integrado.

En cambio la Fig. 5 muestra una cafetera exprés 60 provista de un dispositivo de acuerdo con la presente invención para controlar el nivel del agua en el calderín. Se ha suprimido el panel frontal de la máquina con fines ilustrativos.

La máquina 60 comprende una estructura de soporte 62 donde se alojan todos los elementos funcionales de la máquina, siendo algunos de ellos visibles parcialmente en el dibujo, por ejemplo el calderín 40 con dos conductos de salida 64, 66 conectados a dos grupos 68, 70 de suministro de café. La sonda de nivel 20, conectada al calderín según el diagrama de conexión expuesto antes con referencia a la Fig. 3, se dispone a la izquierda del calderín 40, en una posición frontal de forma que sea visible a través de una ventana en el panel frontal.

Claims (4)

1. Un dispositivo para controlar el nivel de un líquido en un recipiente (40), comprendiendo el dispositivo un sensor capacitivo (30) acoplado externamente a al menos una parte (24) del recipiente (40), hecha de material dieléctrico y que comunica con el interior del recipiente, y medios (32) para detectar cambios en la capacitancia de dicho sensor capacitivo (30) y generar al menos una señal eléctrica que es representativa del nivel de dicho líquido en dicha parte (24) de material dieléctrico y que controla el flujo del líquido hacia el interior del recipiente, caracterizado porque dicho recipiente (40) es el calderín (40) de una cafetera exprés (60) en la cual el agua se mantiene a una presión mayor que la presión atmosférica y a una temperatura más alta que la temperatura ambiente, y porque dichos medios (32) de detección y generación comprenden un circuito electrónico (70) que mide la capacitancia de dicho sensor capacitivo (30) en relación con un terminal de tierra (54) conectado eléctricamente a dicho calderín (40).

2. Un dispositivo tal como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que dicha parte (24) de material dieléctrico está hecha de un material transparente y es visible desde el exterior de dicha cafetera (60), para permitir una comprobación visual del nivel del líquido en el calderín (40).

3. Un dispositivo tal como el reivindicado en las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicho sensor capacitivo (30) es una placa conductora eléctrica que rodea parcialmente una parte tubular (24) formando dicha parte de material dieléctrico y que está soldada directamente a una tarjeta de circuito impreso (38) que contiene los componentes electrónicos de dichos medios (32) de detección y generación.

4. Un dispositivo tal como el reivindicado en la reivindicación 3, en el que dichos medios (32) de detección y generación comprenden un LED bicolor (36) situado en una posición visible desde el exterior de dicha cafetera (60) y dispuesto para señalizar tanto la correcta alimentación de dichos medios (3;2) de detección y generación, con una luz de un primer color, como un insuficiente nivel del agua, y por consiguiente la activación de dicha válvula (44), con una luz de un segundo color.