一种基于物联网的自动冲泡咖啡装置

本发明涉及一种冲泡咖啡装置，尤其涉及一种基于物联网的自动冲泡咖啡装置。

随着生活水平的不断提高，家庭用的咖啡机越来越多地走进了普通家庭，人们对 咖啡机的要求也随着社会的发展及生活水平的提高，变得越来越高。

中国专利CN202960138U针对咖啡冲泡问题公开了一种快速冲泡咖啡机，包括壳体 及与该壳体相配设的冲泡器，壳体内的上部设有第一贮水箱，第一贮水箱的下方设有一冲 泡器，且在两者的中间连接设有容器体，该容器体设有进水口和出水口，进水口相配设有用 于控制进出水的单向阀等，装置缩短了第一杯咖啡的泡制时间，又不影响咖啡泡制出来后 的口味，而且方便实用。但是这样需要人们手动操作，并且没有实现远程操控的功能，随着 物联网时代的到来与发展，这样的冲泡咖啡装置已经难以满足人们的需求，因此有待进一 步的改善。

现有的冲泡咖啡装置存在没有实现远程操控、自动化程度低的缺点，因此亟需研 发一种不需要人们手动操作，可以实现远程操控、自动化程度高的基于物联网的自动冲泡 咖啡装置。

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服现有的冲泡咖啡装置存在没有实现远程操控、自动化程度低的缺 点，本发明要解决的技术问题是提供一种不需要人们手动操作，可以实现远程操控、自动化 程度高的基于物联网的自动冲泡咖啡装置。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种基于物联网的自动冲泡咖啡装 置，包括有无线信号收发器、箱体、控制器、混匀槽、放置台、第一电控阀、出料管、右混匀片、 平皮带、左混匀片、右转轴、液位传感器、大皮带轮、轴承座、Y形管、挡块、弹性件、拉绳、支 杆、电动轮、料箱、水箱、水加热器、温度传感器、第二电控阀、伺服电机、左转轴和小皮带轮， 箱体右外壁上部胶接连接有无线信号收发器，箱体内右壁中部通过螺栓连接的方式连接有 控制器，箱体内后壁上方通过螺栓连接的方式连接有料箱和水箱，并且料箱设于水箱的右 侧，水箱内安装有水加热器，水箱内左壁下部通过螺栓连接的方式连接有温度传感器，料箱 顶部中间焊接连接有支杆，支杆的顶端设置有电动轮，电动轮上绕有拉绳，料箱顶部左侧开 有导向孔，料箱内顶部焊接连接有弹性件，弹性件的底端焊接连接有挡块，拉绳穿过导向 孔，拉绳的末端与挡块顶部中间胶接连接，料箱底部左侧与水箱底部右侧通过法兰连接的 方式连接有Y形管，Y形管的左侧设有第二电控阀，Y形管的顶部左端与水箱底部右侧相连 通，Y形管的顶部右端与料箱底部左侧相连通，并且Y形管的顶部右端与挡块底部紧密接触， 箱体内后壁中间通过螺栓连接的方式连接有混匀槽，Y形管的底端与混匀槽顶部中间相连 通，混匀槽内右壁上部通过螺栓连接的方式连接有液位传感器，混匀槽顶部左右两侧分别 开有左通孔和右通孔，左通孔正上方的箱体内后壁通过螺栓连接的方式连接有伺服电机， 伺服电机的下方设有左转轴，伺服电机的输出轴通过联轴器与左转轴相连接，左转轴上通 过平键连接的方式连接有小皮带轮，左转轴穿过左通孔，左转轴的底端焊接连接有左混匀 片，左混匀片设于混匀槽内左侧，右通孔正上方的箱体内后壁通过螺栓连接的方式连接有 轴承座，轴承座上安装有右转轴，右转轴上通过平键连接的方式连接有大皮带轮，大皮带轮 与小皮带轮之间绕有平皮带，平皮带设于Y形管的前方，右转轴穿过右通孔，右转轴的底端 焊接连接有右混匀片，右混匀片设于混匀槽内右侧，混匀槽底部中间通过法兰连接的方式 连接有出料管，出料管上设有第一电控阀，箱体前壁下部中间开有取放口，箱体内底部中间 焊接连接有放置台，放置台设于出料管的正下方，无线信号收发器、第一电控阀、液位传感 器、电动轮、水加热器、温度传感器、第二电控阀和伺服电机均分别与控制器相连接。

优选地，还包括有红外线传感器，取放口的顶部右侧通过螺栓连接的方式连接有 红外线传感器，红外线传感器与控制器相连接，红外线传感器与放置台顶端的距离为25㎝。

优选地，放置台的顶部中间开有凹槽，凹槽的形状为圆柱体，凹槽的深度与放置台 的高度之比为1:2.8，凹槽的宽度与放置台的宽度之比为1:3.2，凹槽的长度与放置台的顶 部长度之比为1:4.3。

优选地，还包括有吸水垫，放置台的顶部中间通过胶接连接的方式连接有吸水垫， 并且吸水垫设于凹槽内底部，吸水垫的下表面与凹槽内底表面紧密胶合，吸水垫的厚度与 凹槽的深度之比为1:3.4。

优选地，右混匀片和左混匀片上均开有小孔，小孔贯穿右混匀片和左混匀片的前 表面和后表面，小孔的形状为长方形，小孔的长度为3㎝，小孔的宽度为1.1㎝。

优选地，还包括有底座，箱体的底部通过焊接连接的方式连接有底座，底座的形状 为梯台形，底座的中心为实心，底座的材质为合金钢，底座的长度与高度之比为12:1。

优选地，还包括有防水层，底座的底部通过胶接连接的方式连接有防水层，底座的 下表面与防水层的上表面紧密胶合，防水层的形状为梯台形，防水层的高度与底座的高度 之比为1:3.3。

优选地，还包括有第一加强筋和第二加强筋，箱体左内壁下部通过焊接连接的方 式连接有第一加强筋，第一加强筋的右端与混匀槽底部左侧焊接连接，箱体右内壁下部通 过焊接连接的方式连接有第二加强筋，第二加强筋的左端与混匀槽底部右侧焊接连接。

工作原理：平时水箱内装有水，料箱内装有咖啡粉，本装置可以放置在家中或者办 公室内等场所，当人们在回家或者上班的路上，希望回到家或者办公室时可以喝到咖啡时， 人们使用终端发送信号，无线信号收发器将接收到的信号反馈至控制器，控制器控制水加 热器开始工作，水加热器对水箱内的水进行加热，当温度传感器探测到的水温值高于其预 设值时，温度传感器将信号反馈至控制器，控制器控制水加热器停止工作，然后控制器控制 电动轮顺时针转动，收起拉绳，带动挡块向上移动，从而使咖啡粉通过Y形管进入到混匀槽 内，固定时间后，控制器控制电动轮逆时针转动，使挡块向下挡住Y形管口，然后控制器控制 第二电控阀打开，使热水通过Y形管进入到混匀槽内，当液位传感器探测到混匀槽中水位高 度大于其预设值时，液位传感器将信号反馈至控制器，控制器控制第二电控阀关闭，同时控 制器控制伺服电机开始转动，带动左混匀片和右混匀片转动，使热水喝咖啡粉充分混匀。一 段时间后，控制器控制伺服电机关闭。当人们需要装取咖啡时，将杯子放置在放置台上，人 工打开第一控阀，冲泡好的咖啡便通过出料管流到杯子中，装满后关闭第一电控阀。这样便 可快速地喝到热腾腾的咖啡，省时省力。

因为还包括有红外线传感器，取放口的顶部右侧通过螺栓连接的方式连接有红外 线传感器，红外线传感器与控制器相连接，红外线传感器与放置台顶端的距离为25㎝，所以 当人将杯子放置在放置台上时，红外线传感器将探测到的信号反馈至控制器，控制器控制 第一电控阀打开，这样便不用人们手动操作，使自动化程度提高。

因为放置台的顶部中间开有凹槽，凹槽的形状为圆柱体，凹槽的深度与放置台的 高度之比为1:2.8，凹槽的宽度与放置台的宽度之比为1:3.2，凹槽的长度与放置台的顶部 长度之比为1:4.3，所以可以使杯子放置得更为稳固，不易摔倒。

因为还包括有吸水垫，放置台的顶部中间通过胶接连接的方式连接有吸水垫，并 且吸水垫设于凹槽内底部，吸水垫的下表面与凹槽内底表面紧密胶合，吸水垫的厚度与凹 槽的深度之比为1:3.4，所以可以避免部分咖啡洒漏到放置台上，污染了放置台。

因为右混匀片和左混匀片上均开有小孔，小孔贯穿右混匀片和左混匀片的前表面 和后表面，小孔的形状为长方形，小孔的长度为3㎝，小孔的宽度为1.1㎝，所以可以使混匀 的效果更好。

控制器选择厦门海为科技有限公司生产的海为S24S0T型PLC控制器，主机外部 24VDC供电，16路输入，8路输出。输入输出端口的定义为：X0为无线信号收发器，X1为温度传 感器，X2为液位传感器，X3为红外线传感器，Y0为伺服电机，Y1为第一电控阀，Y2为第二电控 阀，Y3为电动轮，Y4为水加热器。根据图7所示的电气控制原理图，所属领域的技术人员不需 要创造性的劳动，通过编程即可实现控制器控制各部件按上述工作原理进行动作，编程的 相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

(3)有益效果

本发明达到了不需要人们手动操作，可以实现远程操控、自动化程度高的效果，并 且可以根据自己的需要，提前准备，十分方便就能喝到热腾腾的咖啡，省时省力，实用性强， 可靠性高，可推广性强，市场前景十分广阔。

图1为本发明的第一种主视结构示意图。

图2为本发明的第二种主视结构示意图。

图3为本发明的第三种主视结构示意图。

图4为本发明的第四种主视结构示意图。

图5为本发明的第五种主视结构示意图。

图6为本发明的第六种主视结构示意图。

图7为本发明的电气控制原理图。

附图中的标记为：1-无线信号收发器，2-箱体，3-控制器，4-混匀槽，5-放置台，6- 取放口，7-第一电控阀，8-出料管，9-右混匀片，10-平皮带，11-左混匀片，12-左通孔，13-右 转轴，14-液位传感器，15-右通孔，16-大皮带轮，17-轴承座，18-Y形管，19-挡块，20-弹性 件，21-拉绳，22-支杆，23-电动轮，24-导向孔，25-料箱，26-水箱，27-水加热器，28-温度传 感器，29-第二电控阀，30-伺服电机，31-左转轴，32-小皮带轮，33-红外线传感器，34-凹槽， 35-吸水垫，36-小孔，37-底座，38-防水层，39-第一加强筋，40-第二加强筋。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种基于物联网的自动冲泡咖啡装置，如图1-7所示，包括有无线信号收发器1、箱 体2、控制器3、混匀槽4、放置台5、第一电控阀7、出料管8、右混匀片9、平皮带10、左混匀片 11、右转轴13、液位传感器14、大皮带轮16、轴承座17、Y形管18、挡块19、弹性件20、拉绳21、 支杆22、电动轮23、料箱25、水箱26、水加热器27、温度传感器28、第二电控阀29、伺服电机 30、左转轴31和小皮带轮32，箱体2右外壁上部胶接连接有无线信号收发器1，箱体2内右壁 中部通过螺栓连接的方式连接有控制器3，箱体2内后壁上方通过螺栓连接的方式连接有料 箱25和水箱26，并且料箱25设于水箱26的右侧，水箱26内安装有水加热器27，水箱26内左壁 下部通过螺栓连接的方式连接有温度传感器28，料箱25顶部中间焊接连接有支杆22，支杆 22的顶端设置有电动轮23，电动轮23上绕有拉绳21，料箱25顶部左侧开有导向孔24，料箱25 内顶部焊接连接有弹性件20，弹性件20的底端焊接连接有挡块19，拉绳21穿过导向孔24，拉 绳21的末端与挡块19顶部中间胶接连接，料箱25底部左侧与水箱26底部右侧通过法兰连接 的方式连接有Y形管18，Y形管18的左侧设有第二电控阀29，Y形管18的顶部左端与水箱26底 部右侧相连通，Y形管18的顶部右端与料箱25底部左侧相连通，并且Y形管18的顶部右端与 挡块19底部紧密接触，箱体2内后壁中间通过螺栓连接的方式连接有混匀槽4，Y形管18的底 端与混匀槽4顶部中间相连通，混匀槽4内右壁上部通过螺栓连接的方式连接有液位传感器 14，混匀槽4顶部左右两侧分别开有左通孔12和右通孔15，左通孔12正上方的箱体2内后壁 通过螺栓连接的方式连接有伺服电机30，伺服电机30的下方设有左转轴31，伺服电机30的 输出轴通过联轴器与左转轴31相连接，左转轴31上通过平键连接的方式连接有小皮带轮 32，左转轴31穿过左通孔12，左转轴31的底端焊接连接有左混匀片11，左混匀片11设于混匀 槽4内左侧，右通孔15正上方的箱体2内后壁通过螺栓连接的方式连接有轴承座17，轴承座 17上安装有右转轴13，右转轴13上通过平键连接的方式连接有大皮带轮16，大皮带轮16与 小皮带轮32之间绕有平皮带10，平皮带10设于Y形管18的前方，右转轴13穿过右通孔15，右 转轴13的底端焊接连接有右混匀片9，右混匀片9设于混匀槽4内右侧，混匀槽4底部中间通 过法兰连接的方式连接有出料管8，出料管8上设有第一电控阀7，箱体2前壁下部中间开有 取放口6，箱体2内底部中间焊接连接有放置台5，放置台5设于出料管8的正下方，无线信号 收发器1、第一电控阀7、液位传感器14、电动轮23、水加热器27、温度传感器28、第二电控阀 29和伺服电机30均分别与控制器3相连接。

还包括有红外线传感器33，取放口6的顶部右侧通过螺栓连接的方式连接有红外 线传感器33，红外线传感器33与控制器3相连接，红外线传感器33与放置台5顶端的距离为 25㎝。

放置台5的顶部中间开有凹槽34，凹槽34的形状为圆柱体，凹槽34的深度与放置台 5的高度之比为1:2.8，凹槽34的宽度与放置台5的宽度之比为1:3.2，凹槽34的长度与放置 台5的顶部长度之比为1:4.3。

还包括有吸水垫35，放置台5的顶部中间通过胶接连接的方式连接有吸水垫35，并 且吸水垫35设于凹槽34内底部，吸水垫35的下表面与凹槽34内底表面紧密胶合，吸水垫35 的厚度与凹槽34的深度之比为1:3.4。

右混匀片9和左混匀片11上均开有小孔36，小孔36贯穿右混匀片9和左混匀片11的 前表面和后表面，小孔36的形状为长方形，小孔36的长度为3㎝，小孔36的宽度为1.1㎝。

还包括有底座37，箱体2的底部通过焊接连接的方式连接有底座37，底座37的形状 为梯台形，底座37的中心为实心，底座37的材质为合金钢，底座37的长度与高度之比为12: 1。

还包括有防水层38，底座37的底部通过胶接连接的方式连接有防水层38，底座37 的下表面与防水层38的上表面紧密胶合，防水层38的形状为梯台形，防水层38的高度与底 座37的高度之比为1:3.3。

还包括有第一加强筋39和第二加强筋40，箱体2左内壁下部通过焊接连接的方式 连接有第一加强筋39，第一加强筋39的右端与混匀槽4底部左侧焊接连接，箱体2右内壁下 部通过焊接连接的方式连接有第二加强筋40，第二加强筋40的左端与混匀槽4底部右侧焊 接连接。

工作原理：平时水箱26内装有水，料箱25内装有咖啡粉，本装置可以放置在家中或 者办公室内等场所，当人们在回家或者上班的路上，希望回到家或者办公室时可以喝到咖 啡时，人们使用终端发送信号，无线信号收发器1将接收到的信号反馈至控制器3，控制器3 控制水加热器27开始工作，水加热器27对水箱26内的水进行加热，当温度传感器28探测到 的水温值高于其预设值时，温度传感器28将信号反馈至控制器3，控制器3控制水加热器27 停止工作，然后控制器3控制电动轮23顺时针转动，收起拉绳21，带动挡块19向上移动，从而 使咖啡粉通过Y形管18进入到混匀槽4内，固定时间后，控制器3控制电动轮23逆时针转动， 使挡块19向下挡住Y形管18口，然后控制器3控制第二电控阀29打开，使热水通过Y形管18进 入到混匀槽4内，当液位传感器14探测到混匀槽4中水位高度大于其预设值时，液位传感器 14将信号反馈至控制器3，控制器3控制第二电控阀29关闭，同时控制器3控制伺服电机30开 始转动，带动左混匀片11和右混匀片9转动，使热水喝咖啡粉充分混匀。一段时间后，控制器 3控制伺服电机30关闭。当人们需要装取咖啡时，将杯子放置在放置台5上，人工打开第一控 阀，冲泡好的咖啡便通过出料管8流到杯子中，装满后关闭第一电控阀7。这样便可快速地喝 到热腾腾的咖啡，省时省力。

因为还包括有红外线传感器33，取放口6的顶部右侧通过螺栓连接的方式连接有 红外线传感器33，红外线传感器33与控制器3相连接，红外线传感器33与放置台5顶端的距 离为25㎝，所以当人将杯子放置在放置台5上时，红外线传感器33将探测到的信号反馈至控 制器3，控制器3控制第一电控阀7打开，这样便不用人们手动操作，使自动化程度提高。

因为放置台5的顶部中间开有凹槽34，凹槽34的形状为圆柱体，凹槽34的深度与放 置台5的高度之比为1:2.8，凹槽34的宽度与放置台5的宽度之比为1:3.2，凹槽34的长度与 放置台5的顶部长度之比为1:4.3，所以可以使杯子放置得更为稳固，不易摔倒。

因为还包括有吸水垫35，放置台5的顶部中间通过胶接连接的方式连接有吸水垫 35，并且吸水垫35设于凹槽34内底部，吸水垫35的下表面与凹槽34内底表面紧密胶合，吸水 垫35的厚度与凹槽34的深度之比为1:3.4，所以可以避免部分咖啡洒漏到放置台5上，污染 了放置台5。

因为右混匀片9和左混匀片11上均开有小孔36，小孔36贯穿右混匀片9和左混匀片 11的前表面和后表面，小孔36的形状为长方形，小孔36的长度为3㎝，小孔36的宽度为1.1 ㎝，所以可以使混匀的效果更好。

控制器3选择厦门海为科技有限公司生产的海为S24S0T型PLC控制器3，主机外部 24VDC供电，16路输入，8路输出。输入输出端口的定义为：X0为无线信号收发器1，X1为温度 传感器28，X2为液位传感器14，X3为红外线传感器33，Y0为伺服电机30，Y1为第一电控阀7， Y2为第二电控阀29，Y3为电动轮23，Y4为水加热器27。根据图7所示的电气控制原理图，所属 领域的技术人员不需要创造性的劳动，通过编程即可实现控制器3控制各部件按上述工作 原理进行动作，编程的相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发 明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。