BRPI0713469A2 - método para detectar a quantitade de grãos dentro de um dispositivo de moagem. - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA DETECTAR A QUANTIDADE DE GRãOS DENTRO DE UM DISPOSITIVO DE MOAGEM. é descrito um método para detectar uma quantidade de grãos dentro de um recipiente de um membro de moagem giratório, o dito método compreendendo as etapas de: suprir (FORP1) um primeiro torque de acionamento para o membro de moagem giratório durante um primeiro intervalo (T1) de um ciclo de moagem (CM); - ter (CTM100) um primeiro valor indicativo de um período de rotação do dito membro no primeiro torque de acionamento; suprir (RP2) o membro de moagem giratório, durante um segundo intervalo (T2) do dito ciclo, com um segundo torque de acionamento menor do que o primeiro torque de acionamento; - medir (CTM5O) um segundo valor indicativo do período relativo de rotação do dito membro no segundo torque de acionamento, processar (CDTR, CNFR) o primeiro e o segundo valores de modo a gerar informação (ALR) indicativa da quantidade de grãos que estão dentro do recipiente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA DETECTAR A QUANTIDADE DE GRÃOS DENTRO DE UM DISPOSITIVO DE MOAGEM".

A presente invenção refere-se a dispositivos para moer grãos alimentícios ou o similar, e particularmente, mas não limitado a, dispositivos para moer feijões de café.

Para os propósitos da presente invenção, por "grão" ou "feijão" é significado qualquer corpo conformado substancialmente redondo ou partí- cula que pode ser pretendida para moagem de modo a ser reduzido a pó. Exemplos de grãos podem ser sementes, legumes, grãos de trigo ou feijões de café ou outras partículas, não necessariamente alimento.

Com particular referência à moagem de café, um dispositivo pa- ra moagem de café convencional, comumente conhecido como o moedor de café, é usualmente fornecido com um recipiente, ou alimentador, adequado para conter os feijões de café a serem moídos e moedores giratórios que fornecem a redução dos grãos a pó.

Durante a moagem, como os feijões de café são diminuídos den- tro do alimentador, o último é requerido ser imediatamente enchido de modo a assegurar, que o moedor de café opere em força calculada, e que uma boa bebida de café será produzida. De modo a facilitar essa operação de preenchimento do alimentador, é bastante útil ter uma indicação representa- tiva de que os grãos do feijão estão terminando.

Uma máquina de café conhecida proporciona o uso de um do- sador que é disposto a jusante de um moedor de café convencional, que é adequado para receber o pó de café moído. Esse dosador é tipicamente for- necido com uma mola mecânica que é liberada, quando o dosador resulta estar cheio com pó de café, enviando, por conseguinte, um sinal de coman- do ao moedor de café para parar a moagem. Além do mais, um sistema de controle com o qual essa máquina de café é fornecida, é adequado para a- cessar quando essa liberação não foi captada por um período de tempo pré- ajustado e traduzir esse evento para a informação representativa do fato de que o pó de café não pode mais alcançar o topo do dosador, e isso permite chegar à conclusão de que os feijões de café acabaram dentro do alimenta- dor. Nesse caso, a detecção de ausência/presença de feijões de café é exe- cutada de uma maneira indireta, através de checagem do dosador para a presença de pó de café moído. Esse tipo de máquina de café tem um incon- veniente no tamanho total do dosador e no custo extra tanto do dosador quanto do sistema eletrônico de detecção e de controle.

De modo a superar o inconveniente acima citado, nas assim chamadas máquinas de café semi-automáticas, o moedor de café é forneci- do com um sensor para detectar a corrente puxada do moedor de café em operação. Também nesse caso, o sistema de controle associado com o mo- edor de café compara o valor da dita força elétrica com um valor limite ou de referência. Tipicamente, um moedor de café puxa uma quantidade de força elétrica proporcional ao esforço feito pelo último para moer o café, e esse esforço tenderá a diminuir conforme diminuem os feijões de café, a serem moídos. Particularmente, a corrente puxada tem um valor menor do que o valor limite quando o esforço do moedor de café é mínimo (i.e., quando os feijões de café já acabaram). Ao contrário, a corrente puxada tem um valor maior do que o valor limite quando o esforço do moedor de café ainda é alto porque o alimentador ainda contém uma quantidade aceitável de feijões de café.

Esse segundo moedor não é muito confiável pelo fato de que as variações na corrente puxada não podem ser bem diferenciadas de modo a serem capazes de distinguir exatamente as duas condições (ausência e pre- sença) de feijões de café. Além do mais, a seleção do valor limite para a cor- rente puxada resulta ser particularmente problemática e imprecisa em que essa corrente elétrica depende, por exemplo, da voltagem da rede à qual a máquina de café pode ser conectada. Além disso, deve ser observado que diversos parâmetros de projeto, entre outras coisas, o valor limite da corren- te puxada, que pode ser ajustado na fabricação, são submetidos, em alguns casos, a desvios e variações que não podem ser previstos, mas que são descobertos somente durante a vida de funcionamento do moedor de café. Além disso, deve ser observado que esses parâmetros podem também ser influenciados pelo envelhecimento, principalmente devido ao desgaste e condições de uso, aos quais um moedor de café é submetido e que tipica- mente variam com cada dispositivo de moagem.

Um aspecto adicionalmente desvantajoso é também, no caso atual, o tamanho total do sensor que está detectando a corrente puxada, que é realmente extra-hardware que, mesmo que sendo de um pequeno tama- nho, requer um espaço de acomodação adequado e também vincula adicio- nais custos de fabricação e instalação.

O objetivo da presente invenção é fornecer um método para de- tectar uma quantidade de grãos dentro de um recipiente de um dispositivo de moagem, que seja mais confiável e mais simples do que os métodos de detecção da técnica anterior acima mencionados.

O objetivo da presente invenção é alcançado por meio do méto- do de detecção, tal como definido e caracterizado na reivindicação 1.

As modalidades preferidas do dito método de detecção são co- mo definidas nas reivindicações dependentes de 2 a 28, em anexo.

O objetivo da presente invenção é também um dispositivo de moagem tal como definido e caracterizado na reivindicação 29. O objetivo da presente invenção também é um programa de computador tal como definido e caracterizado na reivindicação 30.

A invenção será mais bem entendida a partir da descrição deta- lhada abaixo de uma modalidade dela, que é dada a título de exemplo não limitante com referência às figuras anexadas, em que:

A Fig. 1 mostra, esquematicamente, um dispositivo de moagem;

As Figs. 2 e 3b mostram exemplos de formas de onda represen- tativas da velocidade de rotação de um membro de moagem que podem ser processados por meio de um método de detecção a um exemplo da presen- te invenção;

A Fig. 3a mostra um diagrama da força de trabalho que pode ser fornecida ao dispositivo de moagem com o método de detecção de acordo com um exemplo da invenção;

A Fig. 4 mostra um fluxograma de diversas etapas do método de detecção de acordo com o exemplo da presente invenção;

As Figs. 5a e 5b mostram diagramas de força respectivos que podem ser fornecidos ao dispositivo de moagem de acordo com modalida- des alternativas do método de acordo com a invenção, e

A Fig. 6 mostra uma tabela de valores numéricos que podem ser usados em um adicional exemplo do método de acordo com a invenção.

Um exemplo do dispositivo de moagem 1 para feijões de café, ou mais simplesmente, moedor de café será agora descrito.

Com referência ao diagrama na Fig. 1, um moedor de café 1 compreende um motor elétrico M fornecido com um membro de moagem giratório, por exemplo, um conjunto de moedores MC, para reduzir a pó os feijões de café. Os moedores MC, que são conhecidos per se, podem ser cônicos ou circulares e são adequados para receber os feijões de café a se- rem reduzidos a pó, vindos de um alimentador (não mostrado na Figura) contendo os últimos e tipicamente dispostos a montante dos dois moedores.

Tipicamente, o motor elétrico M é um motor CC que pode ser eletricamente energizado, preferivelmente em 230 V.

Deve ser percebido que uma engrenagem de redução MR pode ser vantajosamente interposta entre o motor M e os moedores MC. A engre- nagem de redução MR, que é conhecida per se, tem a função de ajustar a variação no número de revoluções N dos moedores MC com relação àquele do motor, mediante variações na força suprida ao motor M. De fato, sendo:

Ké a razão de engrenagem da engrenagem de redução MR; AP é a variação na força que pode ser suprida ao motor elétrico; AN é a varia- ção no número de revoluções N do motor, a seguinte relação aplica:

<formula>formula see original document page 5</formula>

A razão de engrenagem K é um valor constante maior do que 1 e de modo que uma alta variação na força suprida para o (AP) aí correspon- de, de qualquer modo, a uma variação menor no número de revoluções do motor (AN).

O moedor de café 1 adicionalmente compreende um par de sen- sores SN, por exemplo, sensores de efeito Hall conhecidos, cada um sendo associado com um dos moedores MC, para gerar um sinal, por exemplo, um pulso elétrico, sempre que um moedor completou um período de rotação TR em torno do eixo de rotação de referência. Alternativamente para o par de sensores SN, pode ser também suficiente usar um sensor individual associ- ado com um dos moedores, ou qualquer outro dispositivo de detecção co- nhecido (tal como mecânico, óptico, sensores eletrônicos, codificadores) que é adequado para gerar um pulso indicativo de que o período de rotação TR do elemento de moagem giratório (moedor) foi completado.

O moedor de café 1 é adicionalmente fornecido com uma placa de circuito, convencional per se, compreendendo uma unidade de proces- samento UE ou micro-controlador programável, que inclui, por sua vez, um microprocessador MIC e uma memória para armazenagem de dados MM e em que um programa de administração e de controle para o moedor de café pode ser instalado. Uma interface de usuário é adicionalmente montada à placa de circuito que pode ser controlada pela unidade de processamento UE. A funcionalidade e modo de uso da interface do usuário serão descritos abaixo.

A unidade de processamento é operativamente associada com o par de sensores SN, de modo a receber e processar os pulsos elétricos ad- quiridos dali, e ao motor elétrico M, respectivamente, de modo a comandar e controlar a rotação dos moedores.

Para os propósitos da presente invenção, por "condição de au- sência de grão", feijões de café no exemplo descrito abaixo, é significada a condição em que insuficiente ou nenhum grão é fornecido nos moedores MC, quando eles são colocados para girar, para alcançar uma moagem sa- tisfatória.

Por outro lado, por "condição de presença de grão" é significado a condição em que uma quantidade suficiente de feijões de café é fornecida nos moedores MC em movimento, de modo a alcançar uma moagem suficiente. Muito provavelmente, a condição de ausência de grão pode ser atribu- ída ao alimentador que está substancialmente vazio, enquanto que a condi- ção de presença de grão deriva do fato de que o alimentador ainda contém uma quantidade suficiente, do último, de modo a assegurar uma operação de força estimada do moedor de café.

O Requerente percebeu que, quando os moedores são coloca- dos em rotação pelo motor elétrico M para moagem, eles adotam uma velo- cidade de rotação angular ω = dà/dt (ângulo de direção radial í?) que é subs- tancialmente e inversamente proporcional à quantidade de feijões de café que é proporciona! à quantidade de feijões de café que é progressivamente fornecida aos moedores. Particularmente, um primeiro valor ujpg da veloci- dade angular de moagem ω correspondendo substancialmente à condição de grãos presentes e um segundo valor wag da velocidade angular de moa- gem ω correspondendo à condição de ausência de grão podem ser defini- dos. Durante a moagem, uma indicação da quantidade de feijões de café fornecidos no moedor de café, por exemplo, a passagem da condição de presença de grão para a condição de ausência de grão pode ser represen- tada pela variação Δω na velocidade angular de moagem ω que pode ser obtida pela diferença entre o segundo valor uag e o primeiro valor ujpg cita- do acima (Acj=Uiag-Ujpg). Parece razoável que o primeiro valor ujpg resulte menor que o segundo valor coag e, dessa maneira, a variação Δω será pre- sumivelmente maior do que zero.

De modo a operar os moedores MC, é requerido suprir o motor elétrico M com um torque de acionamento correspondente a uma força de trabalho PF igual à, como é conhecida, uma percentagem da força estimada PN que pode ser distribuída ao moedor de café. O requerente salienta que, com a mesma quantidade de feijões de café, em comparação com o caso onde uma primeira força de trabalho P1 é suprida ao motor elétrico que é, por exemplo, 100% de força estimada, quando uma segunda força de traba- lho P2 menor do que a P1 é suprida ao motor, tal como 50% de força esti- mada, a velocidade angular de rotação ω é reduzida, e conseqüentemente, o período de rotação TR do moedor individual aumentará.

Além do mais, o Requerente observa que quando os moedores MC trabalham na primeira força P1, eles giram com uma velocidade de rota- ção quase constante mediante uma variação na quantidade de grãos. Em outras palavras, quando os moedores MC trabalham em uma força maior, eles são pouco sensíveis à quantidade de grãos em que eles operam. Por outro lado, quando os moedores MC trabalham na segunda força P2, eles giram em uma velocidade de rotação que é mais afetada pela quantidade real de grãos em que os moedores operam.

Essa sensibilidade diferente dos moedores MC para a presença ou ausência dos feijões de café é devido a um diferente balanço entre o "tor- que resistente" (i.e., o torque exercido pelos feijões de café nos moedores) e o "torque de acionamento ou torque disponível" (i.e., o torque suprido pelo motor M aos moedores MC) que ocorre quando estão trabalhando na primei- ra força P1 ou na segunda força P2.

De fato, quando o moedor de café 1 é operado para moagem na primeira força P1, um torque disponível é obtido que é então maior do que o torque resistente que os moedores MC têm uma velocidade angular de rota- ção que é quase a mesma tanto na presença quanto na ausência de feijões de café.

Quando está trabalhando na segunda força P2, o torque resis- tente se torna substancialmente comparável com o torque disponível, e, por conseguinte, a ausência de feijões de café causa uma velocidade de rotação dos moedores que resulta ser apreciavelmente maior do que a velocidade de rotação que ocorre na presença de café.

De fato, o Requerente observou que quando está trabalhando na segunda força P2, ocorre uma condição em que o balanço é instável e de- pende firmemente da presença ou ausência de feijões de café nos moedores.

O fato de que a velocidade angular depende da presença ou au- sência de café quando trabalhando na segunda força P2 é, vantajosamente, também facilitada pela ação da engrenagem de redução MR. De fato, a vari- ação no número de revoluções dos moedores ΔN é menor do que a variação de força correspondente ΔΡ=Ρ 1-P2 de acordo com a razão de engrenagem K. Isso permite que o Requerente conclua que a presença ou au- sência de café pode ser distinguida na base da velocidade angular de moa- gem ω dos moedores MC nas duas condições de trabalho, i.e., na primeira força P1 e na segunda força P2.

A detecção da velocidade angular de moagem ω pode ocorrer de uma maneira indireta, via o par de sensores SN que é capaz de gerar um pulso elétrico indicando que um período de rotação TR respectivo foi com- pletado pelos moedores MC. Dessa maneira, uma série de pulsos elétricos pode ser gerada mediante moagem, tal como uma onda quadrada, em que os bordos de ataque e os bordos de fuga são gerados pelo par de sensores SN.

Com referência à Fig. 2, e particularmente à forma de onda indi- cada com a), a série de pulso representada aqui tem uma amplitude igual a uma voltagem V e um período de rotação TRa sendo definido pela distância entre um primeiro fd1 e um segundo bordo de ataque fd2 da forma de onda a) ou pela distância entre um primeiro fs1 e um segundo fs2 bordo de ataque da mesma forma de onda. A detecção do período de rotação TRa permite ter uma indicação representativa da velocidade angular de moagem ω.

Na Fig. 2, quatro exemplos de teste são mostrados de formas de onda (a-d) geradas pelo par de sensores SN mediante moagem.

Particularmente, a forma de onda a), com período TRa, refere-se ao caso onde um torque de acionamento na primeira força P1 é suprido ao motor elétrico M (cuja força é adequada para realizar uma moagem satisfató- ria) e na condição de feijão de café ausente.

A forma de onda b), com período TRb, refere-se ao caso onde um torque de acionamento na primeira força P1 é suprido ao motor elétrico M e na condição de feijão de café presente.

A forma de onda c), com período TRc, refere-se ao caso onde um torque de acionamento na segunda força P2 é suprido ao motor elétrico M (igual a um valor adequado para distinguir entre a presença/ausência de grãos) e na condição de feijão de café ausente.

A forma de onda d), com período TRd, refere-se ao caso onde um torque de acionamento na segunda força P2 é suprido ao motor elétrico M e na condição de feijão de café presente.

Comparando a forma de onda a) à forma de onda b), e a forma de onda c) à forma de onda d), respectivamente, pode ser observado que a diferença entre o período TRa e o período TRb é muito menor do que a dife- rença entre o período TRc e o período TRd. O que foi salientado confirma que, quando o torque de acionamento é suprido ao motor elétrico M com uma força de trabalho igual à 100% de força estimada, a variação Δω na velocidade angular de rotação mediante uma variação na quantidade de grão é quase insignificante, i.e. não permite distinguir entre a condição de café ausente e a condição de café presente de uma maneira fácil. Ao contrá- rio, quando um torque de acionamento que corresponde a uma força subs- tancialmente reduzida é suprido ao motor elétrico M, tal como igual a 50% de força estimada, a variação Δω na velocidade angular dos moedores resulta tão alta como para permitir a distinção entre as condições de presença de grão e de ausência de grão.

Com referência às Figs. 3a, 3b e 4, será agora descrito um e- xemplo de método para detectar uma quantidade de grãos a ser usada com o moedor de café 1.

Na Fig. 3a é mostrado um diagrama, que representa um curso exemplar da força de trabalho PF que pode ser fornecido ao motor como uma função de tempo, e precisamente, durante um ciclo de moagem CM. Particularmente, a força de trabalho PF é expressada em termos de percen- tagem de uma força estimada PN distribuível ao motor M.

Por "ciclo de moagem" é significado o intervalo de tempo em que o moedor de café é operado para moer uma quantidade de feijões de café suficiente para obter a dose requerida para preparar um café.

Com referência à Fig. 4, o exemplo do método de acordo com a invenção descrito aqui começa com uma etapa de início simbólico STCM.

Subseqüentemente, durante um primeiro intervalo T1 do ciclo de moagem CM, a unidade de processamento UE fornece o membro de moa- gem com um primeiro torque de acionamento CM1, (etapa FORP1). Particu- larmente, a unidade de processamento envia um comando adequado ao mo- tor elétrico M de modo a suprir o motor com o primeiro valor de força de tra- balho P1 igual a, por exemplo, 100% de força estimada PN distribuível.

Em outros casos, por exemplo, dependendo do tipo de moedor de café, pode ser suficiente conduzir o motor para uma força de trabalho igual a, por exemplo, 90% ou mesmo 80% de força estimada.

Com referência à Fig. 3a, a passagem da força de trabalho PF do valor zero para a primeira força Pl ocorre em um período transitório TTI em que ocorre uma rampa para cima de modo a permitir à força de trabalho PF aumentar de uma maneira substancialmente gradual até quando o pri- meira força P1 for alcançada, no exemplo igual à 100% de força estimada PN distribuível ao motor. A unidade de processamento UE controla o motor elétrico M de modo a manter a força de trabalho PF igual à primeira força P1, preferivelmente, através do primeiro intervalo T1 do ciclo de moagem. O requerente observa que, no final do período transitório TT1 e através do pri- meiro intervalo T1 a velocidade angular ω dos moedores estabiliza em um valor quase constante, e, por conseguinte, também o período de rotação TR do mesmo (um lapso de tempo entre dois pulsos elétricos que pode ser ge- rado do par de sensores SN) permanece substancialmente inalterado.

Com referência ao exemplo descrito aqui em uma primeira por- ção ΔΤ1 do t1, por exemplo, na sua porção final, a unidade de processamen- to UE vantajosamente adquire uma primeira forma de onda e) (mostrada na Fig. 3b) que é gerada pelo par de sensores SN dentro do primeiro intervalo ΔΤ1. Particularmente, a forma de onda e) tem: um primeiro par de pulsos com bordos de fuga atrasados com relação um ao outro por um primeiro pe- ríodo T100'; um segundo par de pulsos seqüenciais com bordos de ataque atrasados com relação um ao outro por um segundo período T100", etc. A unidade de processamento UE adquire os ditos períodos (T1001, T100", ...) que podem ser detectados dentro da primeira porção ΔΤ1 do primeiro inter- valo T1 e prossegue para calcular um primeiro valor médio TM100 deles (e- tapa CTM100, por exemplo, por meio de média aritmética), com base em dois ou mais períodos medidos. O primeiro valor médio TM100 resulta indi- cativo de um respectivo primeiro período de rotação dos moedores quando o moedor de café é suprido com o primeiro torque de acionamento CM1.

Subseqüentemente, durante um segundo intervalo T2 do ciclo de moagem CM, a unidade de processamento UE supre os moedores com um segundo torque de acionamento CM2 menor do que o primeiro torque de acionamento CM1 (etapa RP2). De modo a obter a variação no torque de acionamento, a unidade de processamento UE comanda a redução na força de trabalho PF suprida ao motor elétrico M do primeiro valor de força de tra- balho P1 para o segundo valor de força de trabalho P2 sendo substancial- mente e preferivelmente igual à 50% de força estimada. Deve ser percebido que o dito segundo valor de força de trabalho P2 pode também ser, por e- xemplo, igual à 60% ou 70% de força estimada ou outros valores adequados para o propósito.

Como mostrado no diagrama na Fig. 3a, a redução na força de trabalho PF causa um segundo período transitório TT2 que é devido, tam- bém nesse caso, a uma rampa para baixo requerida para passar do primeiro P1 para o segundo valor de força de trabalho P2. A unidade de processa- mento UE, por conseguinte, mantém a força de trabalho PF igual ao segun- do valor P2 através de um segundo intervalo T2 e, preferivelmente, até o final do ciclo de moagem CM. O segundo intervalo T2 resulta ser muito me- nor do que o primeiro intervalo T1. O Requerente salienta que isso vantajo- samente permite ter um moedor de café operando em força estimada (pri- meiro valor de força P1 - primeiro torque de acionamento CM1) quase para o ciclo de moagem CM inteiro (primeiro intervalo T1) e operação em força reduzida (segundo valor P2 - segundo torque de acionamento C2) para um intervalo muito mais curto com relação ao ciclo de moagem (segundo inter- valo T2). Exemplos numéricos de durações possíveis dos intervalos T1 e T2 e ciclo de moagem CM serão estabelecidos abaixo.

Durante uma segunda porção ΔΤ2 do segundo intervalo T2, a unidade de processamento UE adquire uma segunda forma de onda f) (mos- trada na Fig. 3b) gerada pelo par de sensores SN. Deve ser percebido que, no exemplo descrito abaixo, a segunda porção ΔΤ2 corresponde substanci- almente ao segundo período T2. Em maiores detalhes, a forma de onda f) tem, por exemplo, um primeiro par respectivo de pulsos seqüenciais com bordos de fuga atrasados com relação um ao outro por um primeiro período T501, respectivo um segundo par de pulsos seqüenciais com bordos de ata- que atrasados com relação um ao outro por um segundo período T50" res- pectivo, etc. O que foi estabelecido para os primeiros dois pares de pulsos seqüenciais pode ser expressado para todos os outros pares de pulsos para formação da forma de onda f). Mesmo nesse caso. a unidade de processa- mento UE prossegue para calcular um segundo valor médio TM50 (CTM50) obtido, por exemplo, pela média aritmética de dois ou mais períodos detec- táveis dentro da segunda porção ΔΤ2 do segundo intervalo T2. A unidade de processamento, por conseguinte, mede o segundo valor médio TM50 indica- tivo de um respectivo segundo período de rotação dos moedores quando o segundo torque de acionamento CM2 é suprido ao moedor de café.

Nesse estágio, a unidade de processamento UE inicia o proces- samento do primeiro TM100 e segundo TM50 valores médios para gerar in- formação indicativa da quantidade de grãos dentro do recipiente.

Por exemplo, a unidade de processamento UE implementa a fórmula abaixo (etapa CDTR):

<formula>formula see original document page 13</formula>

Como pode ser visto na relação (2), a unidade de processamen- to inicia acessando a diferença entre o primeiro TM100 e o segundo TM50 valores (numerador) de modo a gerar uma quantidade ATR representativa de um desvio do período de rotação na condição de trabalho na primeira força P1 com relação à condição de trabalho na segunda força P2. Particu- larmente, a quantidade ATR é uma variação de percentagem com relação ao segundo valor médio TM50 (denominador) do período médio entre pulsos seqüenciais gerados pelo par de sensores SN quando o moedor de café é suprido com o primeiro torque de acionamento CM1 e subseqüentemente o segundo torque de acionamento CM2.

A unidade de processamento UE então inicia comparando (eta- pa CNFR) a quantidade ATR com um valor limite ATS predeterminado arma- zenado na memória MM. Particularmente, o valor limite ATS é adequado para distinguir a condição de feijão de café presente da condição de feijão de café ausente.

Particularmente, o Requerente estabelece que o valor limite ATS é ajustado no projeto do moedor de café, e mais particularmente, seleciona- do dentro de um intervalo de valores variando entre um valor limite superior ATP e um valor limite inferior ATA devidamente calculados.

Por exemplo, o valor limite superior ATP é calculado pela unida- de de processamento UE através da aplicação de (2) na condição de feijão de café presente:

<formula>formula see original document page 14</formula>

O valor TA100 é o valor médio do período entre dois pulsos se- qüenciais gerados pelo par de sensores SN quando a primeira força de tra- balho P1 é suprida ao motor. O valor TP100 é calculado com base nos pul- sos elétricos detectados na primeira porção AT1 do primeiro intervalo T1 do ciclo de moagem CM.

O valor TP50 é o valor médio do período entre dois pulsos se- qüenciais gerados pelo par de sensores SN quando o motor é suprido com a segunda força de trabalho P2. O valor TP50 é calculado com base nos pul- sos detectados pelos sensores na segunda porção AT2 do segundo intervalo T2 do ciclo de moagem CM.

O valor limite inferior ATA é obtido pela aplicação de (a) na con- dição de feijão de café ausente:

TAS0 (4)

O valor TP100 é o valor médio do período entre dois pulsos se- qüenciais gerados pelo par de sensores SN quando a primeira força de tra- balho é suprida ao motor P1. Também nesse caso, o cálculo de TA100 é realizado com base em pulsos gerados durante a primeira porção AT1 do primeiro intervalo T1 do ciclo de moagem CM. O valor TA50 é, em vez disso, o valor médio do período entre dois pulsos seqüenciais gerados pelo par de sensores SN quando o motor é fornecido com a segunda força de trabalho P2. O valor TA100 é calculado com base em pulsos detectados na segunda porção ΔΤ2 do segundo inter- valo T2 do ciclo de moagem CM.

Como estabelecido acima, o valor limite é adequadamente sele- cionado de modo a cumprir com a seguinte condição:

ATA < ΔTS < ΔΤΡ,

Quando a quantidade de ATR é menor do que o valor ATS, o moedor de café está na condição de feijão de café ausente substancial (op- ção N no gráfico na Fig. 4). Nesse caso, a unidade de processamento UE sinaliza (etapa ALR) o estado de estado de feijão de café ausente substan- cial via uma interface de usuário fornecida no moedor de café. Particular- mente, a unidade de processamento UE ativa, via a dita interface, um dispo- sitivo de sinalização para o usuário, tal como um mostrador que está opera- tivamente associado com a dita interface em que aparece a mensagem de advertência, como "NÃO CAFÉ". Alternativamente a ou em combinação com o mostrador, outros dispositivos de sinalização adequados para o usuário são um alarme de luz, por exemplo, um LED vermelho que acende quando não existe café, ou um alarme de som, por exemplo, uma campainha, capaz de emitir um som quando não existem feijões de café.

No caso onde a quantidade ATR é maior do que o valor limite ΔTS, o moedor de café está na condição de feijão de café presente (opção Y no diagrama na Fig. 4) e a unidade de processamento UE não proporciona o envio de qualquer sinal de alarme.

Deve ser percebido que no final do segundo intervalo T2 o ciclo de moagem CM pode ser considerado acabado e a unidade de processa- mento UE pára o suprimento de força de trabalho PF para o motor elétrico M gradualmente passando do segundo valor de força de trabalho P2 para um valor substancialmente zero (etapa EDCM).

Como referência à duração dos intervalos de tempo descritos aqui, tipicamente, o ciclo de moagem CM tem uma duração de 8-10 segun- dos correspondendo a cerca de um número de pulsos variando entre 90 e 120. O segundo intervalo T2 preferivelmente tem uma duração de diversos milissegundos (cerca de 7-8 pulsos). Particularmente, a um pouco reduzida duração do segundo intervalo (uns poucos milissegundos) com relação ao primeiro intervalo T1 (ligeiramente menos do que 8-10 segundos) permite que o moedor de café trabalhe, durante o ciclo de moagem CM, em uma força substancialmente reduzida somente por um curto tempo, que vantajo- samente não afeta a qualidade de moagem e a obtenção de uma boa bebida de café.

Além do mais, no exemplo descrito aqui, o segundo intervalo T2 está disposto depois do primeiro intervalo T1 e corresponde a um intervalo final do ciclo de moagem CM. Essa situação é preferida, em que, conside- rando que uma redução na força de trabalho suprida ao moedor de café po- de resultar irritante para ouvir, permite distinguir a força de trabalho diminuí- da requerida para realizar o método da invenção similar à diminuição de for- ça de trabalho que ocorre no final do ciclo de moagem para desligar o moe- dor de café.

Além do mais, em modalidades alternativas do método de acor- do com a invenção, o segundo intervalo T2 pode também não ser necessari- amente seqüencial ao primeiro intervalo T1, ou durante o ciclo de moagem, mais intervalos (similares ao primeiro intervalo T1) podem ocorrer em que o moedor de café é trazido ao primeiro valor de força de trabalho P1 e também mais intervalos (similares ao segundo intervalo 12) podem ocorrer em que o moedor de café é trazido para trabalhar no segundo valor de força de trabalho P2.

Com referência à Fig. 5a, em um exemplo adicional do método de acordo com a invenção, o segundo torque de acionamento CM2 pode ser suprido ao membro de moagem por aplicação do segundo valor de força P2 para os intervalos respectivos T2' e T2" que são dispostos nos finais do ciclo de moagem CM, respectivamente, e separados um do outro pelo primeiro intervalo T1 durante o qual o membro de moagem é suprido com o primeiro torque de acionamento CM1, correspondendo ao primeiro valor de força P1. A divisão do ciclo de moagem nesses intervalos de tempo permi- te prosseguir para a detecção da quantidade de feijões de café em diferen- tes pontos do ciclo de moagem, tal como no início e no fim do último. Parti- cularmente, a unidade de processamento UE realiza, uma vez mais, as eta- pas de processo descrito acima com referência ao fluxograma na Fig. 4. Nesse exemplo, na relação (2) aparece o segundo valor médio TM50 calcu- lado na base de pulsos gerados pelo par de sensores dentro de uma terceira porção ΔΤ3, correspondendo substancialmente ao intervalo T2', quando o segundo torque é aplicado ao motor CM2. Além do mais, na (2), o primeiro valor médio TM100 é usado, o qual é calculado na base de pulsos gerados pelos sensores em uma quarta porção ΔΤ4 substancialmente colocada no início do primeiro intervalo T1 do ciclo de moagem. Dessa maneira, é possí- vel ter uma indicação representativa da quantidade de feijões de café bem no início do ciclo de moagem.

Nesse exemplo, a unidade de processamento realiza uma vez mais o método de acordo com a invenção (Fig. 4) até mesmo no final do ci- clo de moagem. Particularmente, na (2) aparece um primeiro valor médio TM100 calculado com referência a uma quinta porção ΔΤ5 do primeiro inter- valo T1, que é substancialmente colocado no final do último e corresponde à condição de primeiro torque de acionamento CM1 suprido ao moedor de ca- fé. Além do mais, na (2) aparece um segundo valor médio TM50 calculado com referência a uma sexta porção ΔΤ6 correspondendo ao intervalo T2" colocado no final do ciclo de moagem. A unidade de processamento UE é, por conseguinte, capaz de gerar informação representativa da quantidade de grãos também no final do ciclo de moagem.

Essa modalidade do método de acordo com a invenção, combi- nando a detecção no início e no fim do ciclo de moagem, permite vantajo- samente aumentar a possibilidade de detectar a quantidade de café na ma- neira mais correta possível, e sinalizar até mesmo mais rápido quando o úl- timo tiver acabado.

Na Fig. 5b é mostrado um outro exemplo do método de acordo com a invenção. O membro de moagem, durante o ciclo de moagem CM é primei- ro trazido para o primeiro valor de força P1 (100% de força estimada) para suprir o primeiro torque de acionamento CM1 para um primeiro intervalo T1' respectivo. Subseqüentemente, para um segundo intervalo T2', o membro de moagem é suprido com o segundo torque de acionamento CM2 (segundo valor de força P2 - 50% de força estimada) e então, para um adicional pri- meiro intervalo T1" o motor é trazido de volta para o primeiro valor de força P1. O ciclo de moagem termina com um adiciona! segundo intervalo P2" em que o membro de moagem é suprido uma vez mais com o segundo torque de acionamento CM2 correspondendo ao segundo valor de força de trabalho P2.

Como foi estabelecido no exemplo acima o método (Fig. 5a) po- de também ser repetido com a divisão do ciclo de moagem como mostrado acima (Fig. 5). Nesse caso, a (2) é implementada, para o primeiro tempo, com primeiro e segundo valores médios calculados com referência à terceira porção ΔΤ3, situada em uma porção final do respectivo primeiro intervalo Tl11 e a quarta porção ΔΤ4 situada no respectivo segundo intervalo T2'. A unidade de processamento, por conseguinte, implementa a (2) para o se- gundo tempo com primeiro e segundo valores médios calculados com refe- rência à quinta porção ΔΤ5 situada no final do adicional primeiro intervalo T1" e à sexta porção ΔΤ6 situada no adicional segundo intervalo T2".

Também essa modalidade do método de acordo com a invenção permite, vantajosamente, aumentar a possibilidade de detectar a quantidade de café na maneira mais correta e precisa possível, e produzir um sinal quando o último tiver terminado.

Geralmente, a seleção do número e freqüência de intervalos do ciclo de moagem em que o segundo torque é para ser suprido ao membro de moagem depende de toda a duração do ciclo de moagem e da precisão desejada de detecção.

Em uma modalidade alternativa adicional da invenção, o método de detecção de acordo com a invenção pode determinar que o primeiro valor médio TM100, indicativo do período de rotação do membro de moagem no primeiro torque de acionamento CM1 e não particularmente sensível à pre- sença/ausência de café, não é detectado durante o ciclo de moagem CM por, é definido mediante o projeto do moedor de café e armazenado na me- mória MM associado com a unidade de processamento UE. Nesse cálculo, o método de acordo com a invenção pode ser dito compreender uma etapa de planejar um primeiro valor médio TM100 indicativo do período de rotação do membro de moagem no primeiro torque de acionamento.

A relação preferida (2) nos exemplos do método de acordo com a invenção que foram considerados aqui acima, pode também ser substituí- da com outras fórmulas matemáticas que executam um outro tipo de norma- lização, ou que, por exemplo, não obtêm valores expressados como uma percentagem.

Em uma modalidade alternativa, considerando as quantidades já usadas em (2), as relações a seguir aplicam como uma alternativa para a relação (2):

<formula>formula see original document page 19</formula>

Como pode ser visto, com relação a (2), na relação (5) a diferen- ça, no numerador, entre o segundo TM50 e o primeiro TM100 valores mé- dios indicativos do período de rotação é relacionada, no denominador, ao primeiro valor médio TM100 e não ao segundo valor médio TM50. Pratica- mente, em (5), a variação percentual é referida ao primeiro valor médio TM100.

Em uma outra modalidade, no lugar de (2) ou (3), considerando as mesmas quantidades como em (2), o seguinte pode também ser escrito:

<formula>formula see original document page 19</formula>

Nesse caso, a diferença entre o primeiro TM50 e o segundo TM100 valores médios, reportados no denominador para o segundo valor médio TM50, é multiplicada por uma constante K1 (por exemplo de valor 1, 10, 50 ou 1000 ou outro valor determinável por aqueles versados na técnica mediante o projeto com base nas características mecânicas do aparelho). Com relação a (2) ou (5), a quantidade ATR não é, dessa maneira, uma va- riação de percentagem.

A seleção de uma relação matemática sobre uma outra entre (2), (5) e (6) depende, por exemplo, da força de cálculo do microprocessador montado à placa de circuito e das tolerâncias de projeto do dispositivo de moagem.

O exemplo do método de detecção descrito aqui pode ser usado também fora do campo de moedores de café, i.e., pode ser usado em qual- quer dispositivo de moagem para grãos ou feijões de alimento ou o similar.

Como se refere à definição do valor limite pré-ajustado ATS, o Requerente percebe que é possível definir um valor limite dinâmico ATSD, i.e., capaz de variar durante a vida ativa do moedor de café, que é calculado, por exemplo, com base no número de ciclos de moagem que foi executado. Em maiores detalhes, é possível definir, no modo descrito acima para o valor limite ATS, mais valores limites, para cada um dos quais ser atribuído a uma faixa de valores correspondentes aos ciclos de moagem que foram executa- dos pelo moedor de café.

Com referência à Fig. 6, a tabela reportada aqui tem uma primei- ra coluna mostrando o número de ciclos de moagem NMC do moedor de café e uma segunda coluna mostrando o valor limite dinâmico ATSD respec- tivo. Na primeira linha da tabela, uma primeira faixa de valores de ciclos de moagem (por exemplo, 0-1000) é associada com um valor limite dinâmico respectivo (por exemplo, ATSD1). Na segunda linha da tabela, a associação é mostrada entre uma segunda faixa de valores de ciclos de moagem (por exemplo, 1001-3000) e um segundo valor limite dinâmico (por exemplo, ATSD2) e o similar, para todas as outras linhas na tabela. A tabela na Fig. 6 é, por conseguinte, construída mediante o projeto do moedor de café em consideração ao desgaste e envelhecimento do último. Durante a vida útil de um moedor de café, o valor limite ATS é submetido a variações que podem tornar o método de detecção não ótimo, que é baseado no uso de um valor limite individual.

Deve ser percebido que, de modo a implementar essa modali- dade variante do método de acordo com a invenção, a dita tabela requer ser armazenada na memória MM e a unidade de processamento ser fornecida com um contador dos ciclos de moagem do moedor de café.

Do ponto de vista do método de acordo com a invenção, a uni- dade de processamento, depois da quantidade percentual ATR ter sido cal- culada (etapa CDTR), adquire do contador o número de ciclos de moagem NMC que foi executado pelo moedor de café e inicia questionando a tabela até quando o valor !imite dinâmico correspondente ΔΤ-SD for determinado.

O uso da tabela na Fig. 6 pela unidade de processamento UE permite, vantajosamente, ter uma detecção mais precisa da quantidade de grãos, e é capaz de dinamicamente levar em conta as variações normais de performance para o que o moedor de café é submetido devido ao envelhe- cimento.

Como pode ser visto, o objetivo da invenção é completamente alcançado, em que o exemplo do método de detecção descrito aqui permite obter uma avaliação precisa da ausência ou presença de grãos a serem mo- ídos e pode evitar fornecer a adição de novo hardware, mas simplesmente o programa de cartões de circuito adequado com o qual um dispositivo de mo- agem convencional já é fornecido.

Por exemplo, deve ser observado que o par de sensores de efei- to Hall já é usualmente usado para detectar o período de rotação do membro 1 de moagem conforme informação representativa da quantidade e fineza do café mo ido.

Além do mais, os contadores acima citados já estão compreen- didos dentro do microprocessador, que conforme é conhecido, é fornecido com os assim chamados cronômetros e contadores integrados convencionais.

Deve ser adicionalmente percebido que, por exemplo, o método descrito aqui implementa de preferência uma relação matemática simples (2), (5) ou (6), em que os tempos de processamento com um microproces- sador convencional são mínimos com relação à duração de um ciclo de mo- agem. Também as etapas subseqüentes de comparação e questionamento da tabela na Fig. 6 podem ser economicamente implementadas por um mi- croprocessador padrão.

Finalmente, o método de detecção de acordo com a invenção não é baseado na análise e detecção de quantidades elétricas inerentes ao moedor de café, tal como, por exemplo, a corrente puxada, mas em quanti- dades, tal como variações percentuais, relacionadas com a rotação do membro de moagem e na maioria das vezes depende da quantidade de café presente no moedor de café, e não no tipo de moedor de café. Em maiores detalhes, o uso de uma relação matemática do tipo (2), (5) ou (6) que esta- belece uma relação entre quantidades detectadas (TM50 e TM100) torna o método de acordo com a invenção substancialmente independente do tipo e configuração física (motor, membro de moagem, voltagem do suprimento de força) do moedor de café.

Claims (30)

1. Método para detectar uma quantidade de feijões de café em um recipiente de um membro de moagem giratório (MC), o dito método compreendendo as etapas de: - suprir (FORP1) o membro de moagem giratório com um primei- ro torque de acionamento durante um primeiro intervalo (T1) de um ciclo de moagem (CM); - ter (CTM100) um primeiro valor indicativo de um período de rotação do dito membro de moagem giratório no primeiro torque de acionamento; - suprir (RP2) o membro de moagem giratório, durante um se- gundo intervalo (T2) do dito ciclo, com um segundo torque de acionamento menor do que o primeiro torque de acionamento; - medir (CTM50) um segundo valor indicativo do período relativo de rotação do dito membro de moagem giratório no segundo torque de acio- namento; - processar (CDTR, CNFR) o primeiro e o segundo valores para gerar informação (ALR) indicativa da quantidade de grãos dentro do recipiente.

2. Método para detecção de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa de processamento compreende a etapa de acessar (CDTR) uma diferença entre o primeiro e o segundo valores de modo a gerar uma quantidade (ATR) representativa de um valor de desvio entre o primeiro e o segundo valores.

3. Método para detecção de acordo com a reivindicação 2, em que a etapa de processamento compreende adicionalmente uma etapa de comparar (CNFR) a dita quantidade (ATR) com um valor limite (ATS).

4. Método para detecção de acordo com a reivindicação 3, com- preendendo adicionalmente a etapa de sinalizar (ALR) um estado de ausên- cia substancial de quantidade de grão quando a dita quantidade (ATR) é menor do que o valor limite (ATS).

5. Método para detecção de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa de suprir o primeiro torque de acionamento compreende a etapa de suprir um primeiro valor de força de trabalho (P1) para um motor elétrico (M) acionando o membro de moagem giratório.

6. Método para detecção de acordo com a reivindicação 5, em que a etapa de fornecer um segundo torque de acionamento compreende uma etapa de trazer o dito motor elétrico (M) do primeiro valor de força de trabalho (P1) para um segundo valor de força de trabalho (P2), o dito segun- do valor de força de trabalho sendo menor do que o primeiro valor de força de trabalho.

7. Método para detecção de acordo com a reivindicação 6, em que o primeiro (P1) e o segundo (P2) valores de força são uma percentagem de uma força estimada distribuível ao motor elétrico M.

8. Método para detecção de acordo com a reivindicação 7, em que o primeiro valor de força de trabalho (P1) é igual a cerca de 100% da dita força estimada.

9. Método para detecção de acordo com a reivindicação 7, em que o segundo valor de força de trabalho (P2) é igual a cerca de uma per- centagem de força estimada estando no grupo de: 50%, 60%, 70%.

10. Método para detecção de acordo com a reivindicação 1, em que o dito segundo torque de acionamento é tal como estar perto de um tor- que resistente fornecido pelos grãos quando a quantidade dos últimos dentro do recipiente é de modo a permitir operação de força estimada.

11. Método para detecção de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa de ter um primeiro valor indicativo do período de rotação do membro de moagem giratório compreende a etapa de medir o primeiro valor em uma primeira porção (ΔΤ1) do primeiro intervalo (T1) do ciclo de moagem (CM).

12. Método para detecção de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa de medir o segundo valor indicativo do período de rotação do membro de moagem giratório é executada em uma segunda porção (ΔΤ2) do segundo intervalo (T2) do ciclo de moagem (CM).

13. Método para detecção de acordo com a reivindicação 11, em que a etapa de medir o primeiro valor compreende a etapa de selecionar a primeira porção (ΔΤ1) substancialmente no final do primeiro intervalo (T1) do ciclo de moagem (CM).

14. Método para detecção de acordo com a reivindicação 12, em que a etapa de medir um segundo valor compreende a etapa de selecionar a segunda porção (ΔΤ2) substancialmente igual ao segundo intervalo (T2).

15. Método para detecção de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente a etapa de selecionar o segundo intervalo (T2) substancialmente no final do ciclo de moagem (CM).

16. Método para detecção de acordo com as reivindicações 11 e -, em que a etapa de medir o primeiro valor e a etapa de medir o segundo valor são obtidas usando dispositivos de detecção (SN) de um período de rotação do membro de moagem giratório (MC), o dito dispositivo de detec- ção sendo associado com o membro de moagem giratório.

17. Método para detecção de acordo com a reivindicação 16, em que os dispositivos de detecção (SN) compreendem pelo menos um sensor adequado para gerar um pulso elétrico na conclusão de um período de rota- ção do membro de moagem giratório (MC), o dito período de rotação sendo definido com base em pelo menos dois pulsos elétricos seqüenciais.

18. Método para detecção de acordo com a reivindicação 16, em que os dispositivos de detecção (SN) compreendem um par de sensores de efeito Hall.

19. Método para detecção de acordo com a reivindicação 3, compreendendo adicionalmente uma etapa de selecionar o valor limite (ATS) dentro de um intervalo de valores variando entre um valor de limite inferior e um valor de limite alto.

20. Método para detecção de acordo com a reivindicação 19, compreendendo adicionalmente uma etapa de definir o valor de limite inferi- or, o dito valor de limite inferior representando uma condição de ausência de grão substancial.

21. Método para detecção de acordo com a reivindicação 20, compreendendo adicionalmente a etapa de definir um valor de limite superi- or, o dito valor de limite superior sendo representativo de uma condição de presença de grão.

22. Método para detecção de acordo com a reivindicação 4, em que a etapa de sinalização (ALR) de um estado de substancial ausência da quantidade de grão compreende uma etapa de ativar, via uma interface de usuário, um dispositivo de sinalização para ser associado com o membro de moagem giratório.

23. Método para detecção de acordo com a reivindicação 22, em que o dispositivo de sinalização compreende um mostrador adequado para mostrar uma mensagem de advertência respectiva.

24. Método para detecção de acordo com a reivindicação 22, em que o dito dispositivo de sinalização compreende um alarme de luz, tal como um diodo LED.

25. Método para detecção de acordo com a reivindicação 22, em que o dito dispositivo de sinalização compreende um alarme de som, tal co- mo uma campainha.

26. Método para detecção de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, em que os grãos são feijões de café.

27. Método para detecção de acordo com pelo menos uma das reivindicações de 1 a 25, em que os grãos são partículas de alimento em geral.

28. Método para detecção de acordo com a reivindicação 27, em que o dito membro de moagem giratório é pelo menos um moedor.

29. Dispositivo de moagem (1) compreendendo: - um membro de moagem giratório (MC); - um motor elétrico (M) operativamente associado com o dito membro de moagem giratório e adequado para mover o dito membro de moagem giratório; - dispositivos de detecção (SN) de um período de rotação do membro de moagem giratório, os ditos dispositivos de detecção sendo ope- rativamente associados com o dito membro de moagem giratório; - um recipiente disposto a montante do dito membro de moagem giratório para conter os grãos a serem reduzidos a pó durante o ciclo de moagem; - uma unidade de processamento (UE) e de comando conectada aos dispositivos de detecção e motor elétrico; caracterizado pelo fato de que os dispositivos de detecção e a unidade de processamento são de modo a executar as etapas de medição e as etapas de processamento de modo que o dispositivo de moagem (1) exe- cuta as etapas do método de detecção de pelo menos uma das reivindica- ções 1 a 28.

30. Programa de computador que pode ser carregado em uma memória de uma unidade de processamento de um dispositivo de moagem adequado para permitir que a unidade de processamento troque sinais com os dispositivos de detecção de um período de rotação do membro de moa- gem giratório e com um motor do membro de moagem giratório de modo a executar as etapas do método de detecção de pelo menos uma das reivindi- cações de 1 a 28.