背景介绍

现代咖啡机（尤其是意式浓缩咖啡机）需要同时精确控制萃取压力和温度以达到最佳萃取效果，确保咖啡风味的稳定性和一致性。意式浓缩咖啡的标准萃取压力为9-15 bar，压力传感器通过精准控制萃取压力，保证油脂（Crema）生成和风味平衡，同时防止过压损坏；温度传感器（90-96°C）则维持稳定水温，避免因温度波动导致过萃（苦）或欠萃（酸）。两者协同工作，使咖啡风味一致且机器安全运行。

解决方案

安的电子专注于压力传感器的研发与生产，为咖啡机行业提供可靠的解决方案。PB系列压力传感器广泛应用于饮用水的压力检测，接触材料采用304不锈钢外壳、陶瓷芯体、抗腐蚀密封圈，是专为生活电器、饮用水系统、食品加工设备等设计的。而PT系列温压一体传感器可同时满足商用咖啡机中锅炉加热过程压力检测和温度测量的双重要求。产品具有小尺寸、高可靠性、高稳定性和高性价等特点。

产品介绍

压力传感器是将气体或液体中的输入机械压力转换为电输出信号的电气元件。我司应用陶瓷电容作为压敏元件，采用高精度、低功耗的信号调理芯片将压敏元件输出的小信号转换为模拟电流4 ~20mA、比例电压0 .5 ~4.5VDC或IIC数字信号等多种输出形式。而温压一体传感器是在压力传感器的结构上增加NTC测温电路，能同时检测介质的压力与温度数值。

应用说明

1、目的

在商用咖啡机上，压力传感器是实现意式浓缩咖啡标准化萃取的关键部件。它通常安装在冲泡头内部或临近的高压管路上，用于实时监测水流通过咖啡粉饼时的压力值。

其核心功能是将萃取压力稳定控制在9bar以上。控制系统根据传感器的反馈信号，自动调节水泵的出力或泄压阀的开度，以维持压力的稳定。这保证了水在适当压力下均匀穿透咖啡粉，提取出浓度适中、风味平衡的咖啡液。

此外，压力数值为操作者提供了明确的工艺参数。咖啡师可根据压力表显示，判断并调整咖啡粉的研磨粗细和填压力度。当压力异常时，也能快速辅助诊断水泵、管路或冲煮头是否存在故障。

咖啡机（单锅炉）工作原理图

2、安装位置

2.1 安装在冲泡头（组）内部：水泵将水推过加热系统后，高压热水进入冲泡头。在冲泡头内部，水流经一个细小的通道或专门的开孔，压力传感器的感应膜片就暴露在这个水流通道中。使用温压一体传感器即可同时检测流过热水的压力和温度值。

特点：

• 测量直接且准确：直接读取咖啡粉饼实际承受的压力，最能反映萃取的真实情况。

• 响应迅速：几乎无延迟，便于PID控制器快速调整水泵或减压阀。

• 结构紧凑，外观整洁。

2.2 安装在水泵出口或热水管路中：它测量的是水泵输出的压力，而不是粉饼端的精确压力。管路中的压力损失和粉饼的阻力会影响最终压力的稳定性。

特点：

• 测量的是“泵压”，与实际的“冲泡压”可能存在细微差异。

• 安装和维护可能相对方便一些。

3、选型

3.1 压力范围

• 萃取压力：通常选择0-16bar 或0-20bar 的量程。留有裕量能提高传感器寿命和过载安全性。

• 锅炉压力：建议选择 0-5 bar 或 0-10 bar 的量程。

3.2 介质温度

• 冲泡头接触的是高温热水（90 ~100℃）。

• 锅炉内是高温蒸汽（超过100°C，尤其是热交换器）。

传感器必须能长期耐受此温度，或者通过安装方式（如散热管/毛细管）隔离高温。

3.3 介质兼容性

• 传感器接触的介质是 饮用水/咖啡液/蒸汽。

关键要求：接触介质的材料必须食品级，安全、耐腐蚀、无污染。

3.4 精度与稳定性

• 咖啡机选用精度±1%FS通常足够。

• 长期稳定性和温度漂移（特别是工作温度范围宽时）比单纯的初始精度更重要。

4、功能作用

4.1 测压

• 确保萃取压力稳定：配合控制系统调整水泵功率或泄压阀，避免压力波动影响风味。

• 保护机器安全：防止压力超过设计极限，避免管路爆裂或密封圈损坏。

• 实现智能功能：预浸泡（Pre-infusion），减少通道效应；压力曲线调节。

• 故障诊断：传感器数据可提示堵塞(压力异常升高)或水泵故障(压力无法建立)，方便维修。

4.1 测温

• 精确维持理想萃取水温：通过每秒多次的温度采样，动态调整加热功率。

• 消除水温波动对风味的影响：PID温控系统配合传感器，将波动压缩至±1 °C。

• 实现多阶段温度策略：预浸泡阶段、正式萃取、蒸汽模式。

• 设备安全保护机制：防干烧保护、过热保护。