专利名称：用于饮料机的光学液位探测器的制作方法
技术领域：
本发明属于容器内液体的光学液位探测领域，尤其是液体食物或饮料制备机的容器。为了说明本发明，“饮料”的含义包括任何液体食物，例如茶，咖啡，热或冷巧克力， 牛奶，汤，婴儿食物，等等。
背景技术：
一些饮料或食物加工机使用多个容纳待提取或待溶解成分的胶囊；而对于另一些 机器，成分储存在机器中并自动配量，或者在制备饮料的时候加入所述成分。大多数咖啡机具有填充装置，该填充装置包括用于将液体(通常是水)的泵，该泵 将液体从冷的或确实通过加热装置例如加热电阻、加热块(thermoblock)等加热过的水源 处泵出。大多数饮料机具有容器，该容器用于容纳和供应待制备的饮料的组成物，通常是 液体组成物(例如水)。不过，在这种容器中也可能盛装其它组成物，尤其是液体浓缩物或 固体材料，例如咖啡豆或经研磨的咖啡等。这些机器中的一些包括用于探测容器中的内容物的液位的液位探测器，并且在内 容物不足以执行操作和/或向使用者发出这种低液位的信号时防止任何使用该内容物的 操作。例如，DE 102 01 768公开了一种饮料机，具有容纳液体的容器和探测充填的最低 液位的探测器。容器设有在填充的最低液位处具有成角度地突出的两部分区域或角部的 壁。液位探测器包括布置在该两部分区域的各侧的光发射器和光探测器。发射器发射的光 经由该成角度区域的第一部分延伸入容器内腔，并且当光束通过空气而不是该液体时(即 在液体到达容器中的最低液位后)，该发射光通过该成角度的区域的第二部分出射至探测 器上。JP 2000-329609公开了一种类似的光学液位探测器，该探测器用于感测自动售货机 中的果汁液位。在上述两个公开中，发射器和探测器定位成邻近将要探测其中的填充液位 的容器的成角度区域或角部的各侧。关于这些实施例的一个问题在于发射器和探测器定位 于容器的不同表面上，这使得光发射器和探测器以及它们与控制单元的连接、特别是与印 刷线路板的连接变得复杂，所述印刷线路板的形状通常与发射器探测器所在的成角度的区 域或角部的形状不符。US 7,017,408公开了另一方案，其中饮料制备装置设有具有盖件的外壳，该盖件 可逆向液体容器的开口移动。该盖件上包括光发射器和光探测器，该发射器向液体表面发 出倾斜的光束，当液体到达确定液位时所述光束反射到探测器上。关于此方案的问题在 于发射器和探测器安装在饮料制备装置的可移动部件上，使得发射器、探测器和饮料制备 装置的固定控制单元之间的连接很复杂。此外，这种利用液面上的反射进行操作的发射 器-探测器布置难以定位在除液面上方以外的其它位置，这也增加了发射器-探测器与控 制单元之间的连接的复杂程度。
GB 1 553 642公开了一个液面探测器的实施例，该液面探测器具有安装在具有三角形折射器的底座中的光发射器和光探测器。该折射器还包括两个会聚的平面，所述平面 与发射器和探测器相对并装配入用于容纳液体的容器的内腔。当液面在折射器以下时，折 射器内部的发射器发出的光被对面的成角的平面实质上反射到探测器中。相反，当液面在 折射器以上时，也就是会聚平面沉浸在液体中时，发射器发出的光实质上折射穿过会聚平 面进入液体中，而不会被反射至探测器。关于该实施例的问题在于三角形折射器伸入容器 中的液体并直接暴露于所述液体，因此需要时不时的清洁，包括去除水垢。此外，这种伸入 容器内腔即造成容器内腔非凸的三角形折射器使这种内腔的清洁变得复杂。FR 2 672 390 公开了一种类似的液位探测器，其中三角形折射器位于家用设备(例如空调机)的容器的
至由 皿卞。
发明内容
因此本发明的较优的目的在于提供一种能够减少现有技术中的至少一部分缺陷 的光学液位探测器。该目的和其它目的通过提供一种液位探测器实现，该液位探测器包括光发射器， 所述光发射器发出通过容纳有待监测液位或上表面的液体(通常是水)的容器内腔的光 束。液位探测器还具有光探测器和光束偏转装置，所述光束偏转装置用于使发射的光束偏 转至光探测器上或离开光探测器。为了在避免突出的或插入的棱柱形元件伸入内腔的同时 能够保持光发射器和光探测器彼此比较接近，光束偏转装置是基于根据内腔中的液体表 面的位置而改变光路的光折射原理；和使所发射的光束基本上向光探测器反射的反射或镜 像原理。因此，本发明涉及一种用于关于基准面探测液体的上表面的液位探测装置。该装置包括容器，所述容器具有底壁和从底壁延伸的一个或多个侧壁，所述底壁 和侧壁用于限定该内腔；用于向该内腔发射光束的光发射器；用于反射光束的至少一个反 射面；和用于在反射后探测所发射的光束的光探测器。发射器和探测器布置成使得当所述 液体的表面位于基准面时，由探测器探测的偏转光束探测状态发生改变。例如，只要液体表面高于最低基准面(例如能从容器供给液体的最低液位)，或低 于最高基准面(例如容器能充填的最高液位)，所发射的光束被偏转离开探测器。当液体表 面通过(或经过)这样的基准面时，光束被偏转至探测器上，并改变探测状态。也可以设想 倒置(或相反)的结构，即在液面通过基准面之前能探测到光束和在通过之后探测不到光 束ο根据本发明，发射器、探测器和反射面相对于内腔定位和定向成使得光束在穿过 内腔中的液体后可被探测器探测到；和可在液体表面折射至探测器上或离开探测器，从而 使由探测器探测的探测状态与这种折射相关。换言之，探测状态的改变取决于液体的液位(或表面位置)和光束在液体表面上 的相应折射，所述折射影响着光路是到达探测器上还是离开探测器。在本文中，光束的偏转是指光束在两种不同介质之间的界面上改变方向，例如空 气_液体界面(即液体表面)，容器-液体界面或空气_容器界面。反射光束是指被偏转和 在界面上偏转时保持在同样的介质中的光束。折射光束是指被偏转和在界面上偏转时改变介质的光束。发射器、探测器和反射面可以布置成使光束可在液体表面折射经过所述反射面中 的至少一个至探测器上，在折射前该光束可选地可反射至另一反射面上。发射器、探测器和 反射面也可以布置成使光束可在反射面中的至少一个上反射，然后可折射至探测器上或离 开探测器而没有另外的反射。在一个实施例中，发射器、探测器和反射面相对于内腔定位和定向成使得由发射 器发出的和由探测器探测到的光束穿过内腔以在被反射面反射之前和/或之后在液面处 发生折射。容器可以是可拆卸的，液位探测装置可以布置成使得在液体表面已经通 过基准面 和探测状态相应地发生改变之后，光束的探测状态在移除容器时保持在该探测状态。例如， 液位探测装置构造成在液体表面已经通过基准面之后光束返回至探测器，该装置包括另一 反射面，所述另一反射面用于在移除容器时将光束反射至探测器；或者在所述液体表面已 经通过基准面之后光束不返回至探测器，在移除容器时光束不返回至探测器。液位探测装置通常包括印刷电路板(PCB)，尤其是承载着控制单元的印刷电路板。 发射器通常具有一个光发生元件，例如光源(比如LED或IR 二极管)，所述光发生元件可以 刚性地安装在PCB上，探测器具有光传感器(例如光敏元件)，所述光传感器也可以刚性地 安装在PCB上。发射器和探测器可以利用适合与反射面和容纳在内腔中的液体相互作用的任意 波长进行操作，尤其是在红外光谱范围内的波长。通常，容器对于发射的光束至少在光束从发射器到探测器必经的区域中是透明 的。反射面可以是容器的经抛光的反射表面，例如用玻璃或合适的塑料(例如PC，SAN或 PMMA)制成，或者反射面可以由光反射材料层或膜(例如金属膜或金属层)形成。后面所说 的附加的层或膜在容器的反射区域由适当抛光的材料制成的情况下不是必要的。典型地，发射器包括用于将光束传输入容器的输出端，和/或探测器包括从容器 接收光束的输入端。在一个优选实施例中，发射器具有输出端，探测器具有输入端，所述输 出端和输入端在容器的单个侧壁或底壁或顶壁上或附近对齐，和/或在延伸至容器内腔以 外的区段上对齐。通常，发射器包括具有输出端的光导，所述光导用于引导和传输光束至容器，和/ 或探测器包括具有输入端的光导，所述光导用于从容器接收和引导光束。光导可以由PMMA、 PC或者SAN制成。为了使去水垢之类的内腔清洁简单化，容器内腔可以是凸的。避免内腔中的额外 的边缘也可以减少水垢沿这些边缘的局部堆积。因此，本发明的液位探测装置允许使用简化的构造，且发射器和探测器的连接线 路直接设置在邻近容器的PCB上而不必在容器周围和/或远离容器的位置为发射器和/或 探测器提供复杂的连接布置，并且不会造成非凸内腔，所述非凸内腔例如由使用以上列出 的现有技术中的伸入内腔的附加部件(例如折射棱镜)造成。反射面通常与容器相关联，反射面可选地与容器形成一体和/或形成容器的表 面，典型地是容器的外表面或内表面。这种反射面中的至少一个可定位于容器的底壁、侧壁 和/或顶壁之内或之上。在另一实施例中，反射面也可以位于容器的壁(例如侧壁或底壁)内。反射面可以位于容器内腔的外部，可选地，反射面可形成底壁或侧壁的外表面。这 种构造有利于避免反射面暴露于容纳在内腔中的液体，由此减少了磨损和清洁的需要，尤 其当液体不是水而是果汁或其它浓缩物时。在一个次优选的实施例中，这种反射面中的至少一个限定容器的内腔。液位探测装置可包括多个反射面，例如两个或三个反射面，所述反射面布置成使 得发射的光束在被探测器探测到之前已被反射数次。在一个实施例中，发射器和探测器沿容器侧壁定位，所述反射面中的至少一个定 位在容器的底壁或顶壁上。在这种情况下，光束可以从侧壁被引导至容器的底壁或顶壁，然 后从底壁或顶壁反射回侧壁。例如，发射器、探测器和这种反射面可以邻近于内腔的顶角或 底角而定位，所述顶角或底角由侧壁分别与顶壁或底壁形成。这减少了光束通过容器的光 路长度，并减少了定位公差和不期望的光束偏离问题。发射器、探测器和至少一个反射面可以定位于至少一个容器侧壁上，尤其是两个 相对或相邻的侧壁上，内腔在反射面和探测器与发射器之间延伸。发射器可定位和定向成使所发射光束以非垂直角度进入内腔。光束的倾斜对于光 束的折射和推导得到液面位置可能是需要的。当然，倾斜可以由光束在反射面上的适当反 射产生。如上文所述，这种用于关于基准面探测容纳在内腔中的液体表面的液位探测装 置，可典型地用于在液体食物或饮料机中以探测机器的供应容器中的成分(例如水或饮料 或食物浓缩物)的液位过低。例如，该机器是咖啡机，特别是用于通过使水从水容器流通至咖啡煮泡室而制备 咖啡的咖啡机。煮泡室可以布置成接纳预分配咖啡的胶囊或荚状包装(pod)，如本领域已知 的那样。
以下将参考示意性的附图对本发明进行说明，其中图Ia和Ib示出根据本发明的液面(或液位)探测装置的一部分；图2a至2c示意性地示出根据本发明的液位探测装置的具有子变型 (sub-variation)的变型；图3a至3b和图4a至4b分别在一方面和另一方面示意性地示出根据本发明的液 位探测装置的两种另外的变型；图5a和5b示出根据本发明的另一液位探测装置的一部分，和图6a和6b示出具有专用座的图4a和4b所示装置，所述专用座用于根据本发明 的容器。
具体实施例方式图Ia和Ib示出液位探测装置1的透视图的一部分，该液位探测装置1用于关于基准面11探测容纳在内腔10中的液体2’的液面或上表面2。装置1具有容器20，容器20具有底壁21和从底壁21延伸的一个或多个侧壁22，用于限定内腔10。侧壁22具有用于支承容器20的底脚22a。用于发射朝向和进入内腔10的光束的光发射器30具有光源31，通常是IR型或 LED ；光导32，用于将光源31发射的光引导入光导32的一端；和位于光导32的另一端、邻 近容器20的侧壁22的输出端/输出设备33。发射器30定位和定向成邻近容器20的壁 22，使得光束40以非垂直的角度进入内腔10。容器20由对光束40透明的材料制成，使得输出端33可以将光束40通过侧壁22 传输至内腔10中。底壁21与两个连续反射面25，26相关联，所述反射面用于根据液体2’的表面2 的位置反射光束40。如图所示，反射面25，26与容器20的底壁21成为一体，并形成底壁的 外表面。因此，反射面25，26并非暴露于液体2’，从而需要更少的清洁并受到更少的磨损。用于探测在反射面25，26上反射后从容器20射出的光束40的光探测器35具有 位于光导37的一端的光传感器36 ；和位于光导另一端、邻近容器20的侧壁22的光束输入 端38，该光束输入端正好在光束输出端33下方。
如图Ib所示，由探测器35探测到的光束40在到达探测器35之前被表面25，26 反射了两次。发射器30和探测器35布置成，当液体2’的表面2位于基准面11时，由探测器35 探测的光束40的探测状态发生改变。如图Ia中可见，当液体2’的液位2高于基准面11 时，光束40不经由表面25，26反射至探测器35，从而在该液面2的光束探测状态为空。相 反，当液体2’位于低于基准面11的液位2时，如图Ib所示，光束40经由表面25，26反射 至探测器35，从而在该液位2的光束探测状态为非空或为正。如图Ib所示，发射器30，探测器35和反射面25，26相对于内腔10定位和定向成 使得由发射器30发出并由探测器35探测的光束40传播通过内腔10，在液体2’的界面2 处折射，特别是在被反射面25，26反射之前发生折射。发射器30、探测器35和反射面25，26邻近内腔10的底角而定位，所述底角形成 在侧壁22与底壁21的连接处。光源31和光传感器(或光敏元件)36刚性地安装在PCB 50上并连接至它的控制单元(未示出)。如图所示，PCB 50，光发射器30和光探测器35沿 着单个垂直向上的侧壁22定位，使得这些部件的组装在空间上尽可能的简单。刚性的光导 32，37可以容易地根据PCB 50的专用位置和光束40在容器20上的进入点和出射点而缩短 或延长。通过这样的简单设置，发射器30和探测器35可以在液位探测装置和该装置所要 结合的机器内的组装之前直接安装在PCB 50上，这显著简化了制造步骤。发射器30、探测器35和反射面25，26邻近内腔10的底角而定位，所述底角形成在 侧壁22与底壁21的连接处。通过提供这样的反射布置，内腔10可以保持凸出以避免任何 接近困难，特别是清洁内腔10或从内腔10去除水垢时。这种液位探测装置1可以实施在液体食物或饮料机中，特别是咖啡机，比如使热 水从胶囊或荚状包装(pod)穿过而提取预分配的饮料成分(例如经研磨的咖啡)的机器。 因此，容器20可能通常设计成为这种液体食物或饮料机容纳供应水。为了提醒使用者容器20应该重新填充和/或防止排出液体2’ (例如水)，当容器 20变空或容纳的液体2’不够时，探测装置1构造成用于探测液体2’的表面2经过基准面 11的过程。
为此，由发射器30发出的进入内腔10的光束40由于液体2’的界面处的折射而 偏转。只要表面2高于基准面11，如图Ia所示，光束40的总偏转角41——该总偏转角41 由壁22与液体2’的界面所造成的光束的折射43产生——不足以将光束引导至反射面25， 26。在这种情况下，光束40不会被引导至探测器35，因而也不能被探测到。当液面2降低至基准面11，甚至如图Ib所示的更低位置，光束40的总偏转角42 大于角度41，该总偏转角42由侧壁22与空气之间的界面处的第一次折射44，和空气与液 体2’之间的界面2处的第二次折射45产生。随后在液体2’与底壁21之间的界面处发生 的第三次折射46。通过这些顺次的折射44，45，46，光束40被充分偏转以到达反射面25，然 后在被探测器35的输入端38接收之前到达反射面26。一旦光束40被光导37引导至光传感器36并由此被感测时，传感器36向PCB 50 上的控制单元发出相应的信号，然后该信号启动适当的操作步骤，例如通知用户水位低和/ 或防止需要一定量的液体2’的任何操作步骤的启动，所述一定量的液体已不足以从容器 20中获得。其中光线能够返回到探测器35的液位2的液位范围取决于探测器35的光输入端 38的直径和特定的偏转光路。折射和/或反射位置与光输入端38的距离越大，通常探测的 高度范围就越小。图2a至5b示意性地示出图Ia和Ib所示的本发明的特定实施例的几种变型，其 中相同的附图标记指示相同或相似的元件。为简要起见，不再论述关于液体2’或空气与容器20的容器20的壁21，21’，22， 22”之间的界面处的光束40的折射。在图2a_2c中，装置1具有并排地邻近于第一侧壁22的发射器30和探测器35，以 及反射面27，所述反射面形成了面对第一侧壁22和通过内腔10与该第一侧壁分隔开的第 二侧壁22’的外表面。在图2a中，表面2低于最低基准面(未示出)，从而由发射器30水平发射的光束 40被倾斜的反射面27向下反射至空气与液体2’的界面2，并经历折射45，该折射将光束 40引导至探测器35。图2b示出了相同的装置1，该装置具有高于最低基准面(未示出)的液体2’的表 面2。在这种情况下，表面2处没有折射发生，光束40从反射面27处被引导至底壁21，而 并非引导至探测器35。图2c示出了图2b所示实施例的一个变型，该变型中发射器30和探测器35被倒 置(或互换位置)并相应地重新定向。在这种情况下，液体2’的表面2高于最低基准面， 光束40从发射器30被引导至侧壁22’的非反射部分而不是反射面27。对本领域技术人员 显而易见的是，发射器和探测器倒置与否对液位探测并不是决定性的。尤其是，光束先被反 射再被折射还是与之相反也无关紧要。不过，在图2b中，未探测到的光束40止于底壁21， 而图2c中未探测到的光束40止于侧壁22’。优选这种方式还是那种方式，这取决于结合有 这种装置1的机器的一般构造，例如为了避免不期望的光泄露至装置以外。图3a中，通过使光束40偏转经过以下过程而探测液体2’的较低液位2 在侧壁22’的外表面27上的第一次反射；和类似于前述实施例中的折射45 ；以及经由底壁21的内 反射面28的第二次反射。
在图3b中，液体2’的液位2高于最低基准面(未示出)，在反射面27处的第一次 反射后，光束40没有经由界面2折射，而是停留在相同介质中，直到到达底壁21的离开第 二反射面28的位置处。因此光束40没有返回到光探测器35。此外，如图3a和3b所示，发射器和探测器组合在单个部件39中。反射和折射相 结合造成的特定构造允许将这两个零件在实体上组合在一起，因为光束40进入容器20的 进入点能够定位成非常接近于出射点。这使得装置1的制造步骤简单化。图4a和4b示出偏转光路的另一个变型，发射和探测装置39对应于图3a和3b所 示的装置，但定位于容器20的底部21的下面，并向上定向。
图4a和4b所示实施例具有单个反射面27并形成侧壁22’的倾斜外表面。发射和探测装置39和反射面27邻近并围绕内腔10的底角而定位，所述底角形成 在侧壁22’与底壁21的连接处。发射和探测装置39可以刚性地安装在PCB(未示出)上 并连接至它的控制单元。该PCB可在装置39的附近延伸至底壁21以下以便优化系统的制 造和组装，并防止连接线路绕容器20延伸和系统内必须分别安装的电子元件增加。在图4a中，液面2位于最低基准面(未显示)的下方。在这种情况下，由装置39 在光发送输出端发出的光束40进入内腔10，在内腔10中的液面或界面2处经历折射45， 随后在反射面27上被偏转，经由形成了上文提及的内腔10的底角的侧壁22’的底部和底 壁21的周缘部分回到装置39。在图4b中，液体2’的表面2位于最低基准面(未示出)的上方。在这种情况下， 由装置39发出的光束40没有经过界面2折射至反射面27。因此，光束40没有反射回到装 置39。图5a和5b示出了本发明的另一个实施例，用于探测充填的最高液位(未示出)。 通常该装置可以用于在滴液式咖啡渗滤机(drip coffeepercolator machine)或所谓美式 咖啡机中测量杯子的充填液位。容器20具有固定在侧壁22”上的顶壁21’，和经由铰接件21”’与顶壁21’相连接 的可动盖件21”。侧壁22”具有外部倾斜反射面29，该外部倾斜反射面是在顶壁21’附近所施加的 镜面膜29的形式。装置39邻近顶壁21’定位成接近于由侧壁22”和顶壁21’形成的上部角。如图5a和5b所示，光束40的偏转光路与将装置旋转180°后关于图4a和4b所 示的偏转光路类似。在图5a中，表面2已经到达内腔10中的充填最高基准面(未示出)，由装置39发 出的光束40因此经过折射界面2和反射镜面29返回到装置39，从而装置39感测到返回的 光束40，指示已经达到了充填的基准面。在图5b中，表面2低于基准面(未示出)，光束40没有折射到反射镜29上。在这 种情况下，装置39不会感测到任何返回的光束，指示内腔未充满。当内腔10是满的即液体2’的表面2已经到达基准面时，与装置39相连接的控制 单元(未示出)可以结束容器20的填充步骤，所述容器可以是用于滴液式咖啡设备的咖啡 杯。虽然如图Ia至5b所示的这些实施例布置成一旦液面已经到达基准面，光束40就返回到光探测器35，39，但是对本领域技术人员而言显而易见的是，有可能使发射器、探测 器和反射面中的一个或两个移位，使得在液面到达基准面以前光束返回光探测器，然后，在 到达基准面时，光束被偏转离开光探测器。这后一种构造尤其适合在液面到达基准面时需 要移除容器的情况，例如需要排空或重新填充容器(依具体情况而定)。在这种情况下，由 于光束不再返回光探测器，所以容器的移除不会改变光束的探测状态。提供了相同效果的液位探测系统的另一可选构造能够布置成仅在液面到 达基准 面的情况下才使光束返回到探测器，如图Ia至5b所示。不过，第二次反射和/或折射构造 设置在容器外部，从而一旦容器被移除以便充填或清空便使光束返回至探测器。通常，液位 探测装置被安装在外壳中，容器可拆卸地安装在该外壳上。该外壳包括反射面，该反射面设 置成如果和当容器被移除则使光束返回至探测器。图6a和6b中示意性地示出一个相应的实施例，图6a和6b示出了具有容器基座 50的图4a和4b所示的液位探测器，该基座在其底部51中结合有发射和探测装置39。基 座50还具有可选的直立壁52和定位成基本上面对装置39 (例如基本上在装置39的上方) 的反射面53。在图6a中，液体2’的液位2已经到达基准面位置，由此光束40返回至装置 39而改变了探测状态，如有关图4a和4b的说明所述。当容器20从基座50中移除(通常 是为了重新填充物质)时，由装置30发射的光束40被基座50的表面53反射回到装置39， 从而自液体2’到达最低基准面之时开始，在容器20被移除以重新填充之时和直到具有液 位2高于最低基准面的液体2’的容器20被更换至基座50之中或之上，光束40的探测状 态不发生改变。因此，当这种重新充填后的容器被放回基座50中的适当位置时，光束40的 探测状态发生改变，例如，如图4b所示。这种具有设有反射面的基座的构造，可以与图Ia至5b所示实施例中的任意一者 相结合。因此，特别地，这种在到达基准面后移除容器时光束的探测状态不发生改变的实 施例可能适于探测液体食物或饮料机(尤其是咖啡机)中容纳水或其它成分的容器中的最 低液位。在这种情况下，液位探测器可以用来通过适当的交互界面向使用者指示在容器被 部分或完全重新填满之前不能操作机器。布置成探测容器中最高基准面的到达和在容器被移除以将其清空之时保持这种 探测状态的实施例可以与滴液式咖啡渗滤机或所谓美式咖啡机中的杯子结合使用。在这种 情况下，液位探测器可以用于通过适当交互界面向使用者指示在全空或部分变空的容器放 在适当位置之前不能操作机器。
权利要求
一种液位探测装置(1)，该液位探测装置用于关于基准面(11)探测液体(2’)的上表面(2)，所述装置包括容器(20)，所述容器具有底壁(21)和从所述底壁延伸的一个或多个侧壁(22，22’，22”)，所述底壁和侧壁限定用于容纳所述液体的内腔(10)；用于向所述内腔发射光束(40)的光发射器(30，39)；用于反射所述光束的至少一个反射面(25，26，27，28，29)；和光探测器(35，39)，所述光探测器用于在反射后探测所发射的光束，所述发射器和探测器布置成，当所述液体的所述表面通过所述基准面时，由探测器探测的所述光束的探测状态发生改变，其特征在于，所述发射器、探测器和反射面相对于所述内腔定位和定向成使得所述发射的光束a)在传播通过所述内腔中的所述液体后可由探测器探测；和b)在所述液体的所述表面处可朝向或离开探测器地折射，从而所述探测状态与该折射(45)相关。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射器(30，39)、探测器(35，39)和 反射面布置成使得所述光束(40)可在所述液体表面(2)折射经过所述反射面(25，26，27，28，29)中的至少一个至所述 探测器上，所述光束在折射前可选地可反射至另一反射面(27)上；或可在所述反射面中的至少一个(27)上反射，然后可折射(45)至所述探测器上或离开 所述探测器而没有另外的反射。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述容器(20)是可拆卸的，所述装置 (1)布置成使得在所述液体(2’)的所述表面(2)通过所述基准面(11)之后所述光束(40) 的探测状态在移除所述容器(20)时保持不变，所述装置(1)可选地构造成使得在所述液体的所述表面通过所述基准面后所述光束返回所述探测器(35，39)，所述装 置包括另一反射面(53)，所述另一反射面用于在移除所述容器时将所述光束反射至所述探 测器上；或在所述液体的所述表面通过所述基准面后所述光束不再返回所述探测器，在移除所述 容器时所述光束不能由所述探测器探测到。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括印刷电路板(PCB) (50)，所述发射器(30，39)具有刚性地安装在所述印刷电路板上的光发生部件(31，39)，所 述探测器(35，39)具有刚性地安装在所述印刷电路板上的光传感器(36，39)，例如光敏元 件。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述发射器(30，39)包括 用于将光束(40)传输入所述容器(20)的光输出端(33)，和/或所述探测器(35)包括用于 从所述容器接收光束的光输入端(38)，可选地，所述发射器和探测器分别具有这样的光输 出端和光输入端，使得所述光输出端和光输入端在所述容器的单个侧壁(22)或底壁(21) 或顶壁(21’ )上或附近对齐，和/或在延伸至所述容器的所述内腔(10)以外的区段上对 齐。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述反射面(25，26，27，`28，29)是所述容器(20)的一部分、与所述容器成为一体或与所述容器相关联，或者形成所 述容器的表面，所述反射面(25，26，27，28，29)中的至少一个可选地定位于所述容器的所 述底壁(21)、所述侧壁(22’，22”)或顶壁之内或之上。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述反射面(25，26，27，29)中的至少一 个定位于所述容器(20)的所述内腔(10)的外部，和可选地形成所述底壁(21)或所述侧壁 (22’，22”)或顶壁的外表面。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述反射面中的至少一个(28)限定 所述容器(20)的所述内腔(10)。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，包括多个反射面(25，26， 27，28)，所述多个反射面布置成使得发射的光束(40)在由所述探测器(35，39)探测到之前 被数次反射。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述发射器(30，39)和所 述探测器(35，39)沿着容器侧壁(22)定位，所述反射面中的至少一个(25，26，28)定位于 所述底壁(21)上或者固定的或可动的顶壁例如盖件上。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述发射器(30，39)、所述探测器(35， 39)和至少一个所述反射面(25，26，27，29)邻近于所述内腔(10)的底角或顶角定位，所述 底角或顶角由侧壁(22，22’，22”)和所述底壁(21)或顶壁(21’ )形成。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述发射器(30，39)、所 述探测器(35，39)和至少一个所述反射面(27)定位于至少一个容器侧壁(22，22’ )上， 特别是定位于两个相对或相邻的侧壁上，所述内腔(10)在所述反射面(27)和所述探测器 (35，39)与发射器(30，39)之间延伸。
13.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述发射器(30，39)定位 和定向成发射光束(40)，所述光束以非垂直的角度进入所述内腔(10)。
14.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述容器(20)的所述内 腔(10)是凸的。
15.一种液体食物或饮料机，包括根据前述权利要求中任意一项所述的装置(1)。
全文摘要
本发明涉及一种液位探测装置(1)，用于关于基准面(11)探测液体(2’)的上表面(2)，该装置包括容器(20)，所述容器具有底壁(21)和一个或多个从底壁延伸的侧壁(22，22’，22”)，所述底壁和侧壁限定用于容纳液体的内腔(10)；用于向所述内腔发射光束(40)的光发射器(30，39)；用于反射所述光束的至少一个反射面(25，26，27，28，29)；和用于在反射后探测所发射光束的光探测器(35，39)。发射器和探测器布置成使得当液体表面经过所述基准面时，由探测器探测的光束探测状态发生改变。发射器、探测器和反射面相对于内腔定位和定向成使得发射光束在穿过内腔中的液体后可被探测器探测到；和在液体表面处可朝向或离开探测器地折射，从而探测状态与这种折射(45)相关。
文档编号G01F23/292GK101832806SQ20101013572
公开日2010年9月15日 申请日期2010年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者M·朗, P·莫利, R·莫瑟尔 申请人:雀巢产品技术援助有限公司
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