CH694495A5 - Dishwasher includes controller measuring current and phase shift at pump to recover information concerning state of hydraulic system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Geschirrspüler gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a dishwasher according to the preamble of claim 1.
Zur Optimierung des Betriebs eines Geschirrspülers sollte dessen hydraulisches System überwacht werden. Es sollte z.B. geprüft werden, ob sich ausreichend Wasser im System befindet. So kann bei einer Fehlbeladung (beispielsweise wegen einer grossen Schüssel, die mit dem Boden nach unten im Bottich liegt) das Spülgut eine grosse Menge von Wasser binden, so dass wegen des fehlenden Wassers im Spülkreislauf eine einwandfreie Bespülung nicht gewährt ist. Auch sollte überwacht werden, ob die Pumpe defekt ist oder ob Düsen bzw. Leitungen verstopft sind. To optimize the operation of a dishwasher, its hydraulic system should be monitored. It should e.g. Check that there is enough water in the system. Thus, in case of incorrect loading (for example, because of a large bowl, which is located with the bottom down in the tub), the items to be washed bind a large amount of water, so that due to the lack of water in the rinse cycle proper flushing is not granted. It should also be monitored whether the pump is defective or whether nozzles or lines are clogged.
In konventionellen Lösungen wird zu diesem Zweck z.B. der Wasserstand oder Wasserdruck überwacht, was jedoch apparativ aufwendig ist und nicht immer befriedigende Resultate bringt. In conventional solutions, for this purpose e.g. the water level or water pressure monitored, but this is complex in terms of equipment and does not always bring satisfactory results.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Geschirrspüler der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher eine Überwachung des hydraulischen Systems in einfacher Weise ermöglicht. Diese Aufgabe wird vom Geschirrspüler gemäss Anspruch 1 gelöst. Object of the present invention is to provide a dishwasher of the type mentioned, which allows monitoring of the hydraulic system in a simple manner. This object is achieved by the dishwasher according to claim 1.
Erfindungsgemäss werden also der Strom und/ oder die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung an der Pumpe gemessen. Aus dem Verlauf dieses bzw. dieser Werte kann sodann Information über den Zustand des hydraulischen Systems gewonnen werden. Diese Information kann verwendet werden, um den Betrieb des hydraulischen Systems bedarfsgerecht zu steuern. According to the invention, therefore, the current and / or the phase shift between current and voltage at the pump are measured. Information about the state of the hydraulic system can then be obtained from the course of this or these values. This information can be used to control the operation of the hydraulic system as needed.
Wenn die Pumpe Luft ansaugt, macht sich dies z.B. in einem "Schnorcheln" bemerkbar, welches zu einer starken Streuung der Messwerte führt. Ein Blockieren der Pumpe und Verstopfungen in Leitungen oder Düsen führen zu einer hohen Leistungsaufnahme der Pumpe, d.h. zu einer Veränderung des Phasenwinkels bzw. einer Erhöhung des Stroms. Andererseits führt ein Leerlauf der Pumpen (wenn kein oder nicht genügend Wasser vorhanden ist) zu einer Veränderung des Phasenwinkels bzw. zu einer Reduktion des Stroms. When the pump sucks in air, this makes e.g. in a "snorkeling" noticeable, which leads to a strong dispersion of the measured values. Blocking of the pump and blockages in lines or nozzles result in a high power consumption of the pump, i. to a change in the phase angle or an increase in the current. On the other hand, idling the pumps (when there is no or not enough water) results in a change in the phase angle or in a reduction of the current.
Um ein Fehlverhalten des hydraulischen Systems zu detektieren, kann der Messwert bzw. die Streuung des Messwerts mit geeigneten Grenzwerten verglichen werden. In order to detect a malfunction of the hydraulic system, the measured value or the scatter of the measured value can be compared with suitable limit values.
Der erfindungsgemässe Geschirrspüler kann auch verwendet werden, um die Umlauffrequenz des bzw. der Sprüharme zu bestimmen. Diese macht sich in periodischen Schwankungen des Stroms bzw. der Phasenverschiebung bemerkbar. The inventive dishwasher can also be used to determine the rotational frequency of the or the spray arms. This manifests itself in periodic fluctuations of the current or the phase shift.
Weitere Ausführungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figur. Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der wichtigsten Teile eines Geschirrspülers und Fig. 2 ein einfaches Verfahren zur Bestimmung des Schnorchelns. Further embodiments and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description with reference to FIG. 1 shows a schematic representation of the most important parts of a dishwasher, and FIG. 2 shows a simple method for determining the snorkeling.
Die erste Figur zeigt einen Geschirrspüler mit einem Spülraum bzw. Bottich 1, in welchem das Spülgut angeordnet wird. Am Boden des Bottichs 1 ist ein Sumpf 2 angeordnet, welcher zwei Abflüsse besitzt. The first figure shows a dishwasher with a washing compartment or tub 1, in which the items to be washed is arranged. At the bottom of the tub 1, a sump 2 is arranged, which has two outlets.
Der erste Abfluss 3 führt zu einer elektrisch betriebenen Umwälzpumpe 4, mit welcher die Spüllauge über Zuleitungen 5, 6 und drehbare Sprüharme 7, 8 zurück in den Bottich 1 gepumpt wird. Im Umwälzkreislauf 3-6 ist ferner eine (nicht dargestellte) Heizung angeordnet. The first outflow 3 leads to an electrically operated circulating pump 4 with which the flushing liquor is pumped back into the tub 1 via supply lines 5, 6 and rotatable spray arms 7, 8. In the circulation circuit 3-6, a heater (not shown) is further arranged.
Der zweite Abfluss 9 des Sumpfs 2 führt zu einer elektrisch betriebenen Ablaufpumpe 10, mit welcher gebrauchte Spüllauge (gegebenenfalls unter Wärmerückgewinnung) abgeführt wird. The second outflow 9 of the sump 2 leads to an electrically operated drainage pump 10, with which used rinse liquor (possibly with heat recovery) is removed.
In den Sumpf 2 mündet ferner eine Zuflussleitung 11, die in an sich bekannter Weise über einen Ionentauscher (nicht gezeigt) Frischwasser zuführt. In the sump 2 also opens an inflow line 11, which supplies in a conventional manner via an ion exchanger (not shown) fresh water.
Beim Motor der Umwälzpumpe 4 handelt es sich in der vorliegenden Ausführung um einen einphasigen Asynchronmotor, bei jener der Ablaufpumpe 10 um einen Synchron- oder Spaltpolmotor. The motor of the circulation pump 4 in the present embodiment is a single-phase asynchronous motor, in which the drain pump 10 is a synchronous or shaded pole motor.
Der Betrieb der elektrischen Motoren der Pumpen 4 und 10 wird von einer Steuerung 12 gesteuert und überwacht. Diese Steuerung ist mit einer Messelektronik ausgestattet, die es erlaubt, für mindestens einen der Motoren, vorzugsweise beide Motoren, eine oder beide der folgenden Grössen zu messen: - Die Phasenverschiebung ? zwischen dem Strom und der Spannung - Die Amplitude I 0 des Stroms The operation of the electric motors of the pumps 4 and 10 is controlled and monitored by a controller 12. This control is equipped with measuring electronics that allow one or both of the following quantities to be measured for at least one of the motors, preferably both motors: - The phase shift? between the current and the voltage - the amplitude I 0 of the current
Beide diese Grössen sind abhängig von der Belastung des Motors und erlauben somit Rückschlüsse auf die momentane Pumpleistung. Both of these sizes are dependent on the load of the motor and thus allow conclusions about the current pump power.
In einer bevorzugten Ausführung wird die Phasenverschiebung ? zwischen Strom und Spannung der Umwälzpumpe 4 gemessen, da sich aus diesem Wert die aussagekräftigsten Informationen über den Zustand des hydraulischen Systems gewinnen lassen und da die Messung der Phasenverschiebung in einfacher Weise durchgeführt werden kann, z.B. indem die Zeitdifferenz zwischen den Nulldurchgängen von Strom und Spannung gemessen wird. In a preferred embodiment, the phase shift is? between current and voltage of the circulation pump 4, since this value can be used to obtain the most meaningful information about the state of the hydraulic system and since the measurement of the phase shift can be carried out in a simple manner, e.g. by measuring the time difference between the zero crossings of current and voltage.
Im Folgenden wird beschrieben, was für Aussagen auf Grund der Messwerte an einem oder beiden Motoren möglich sind. 1. Schnorcheln The following describes what statements are possible on the basis of the measured values on one or both motors. 1. Snorkeling
Befindet sich nicht genug Wasser im Sumpf 1, so saugt die Umwälzpumpe 4 Luft an, was sich in einem sog. "Schnorcheln" bemerkbar macht. Dies führt zu Druck schlägen in der Umwälzpumpe 4 im Bereich 1-100 Hz, welche zu Streuungen bzw. einem "Jitter" der Werte der Phasenverschiebung ? bzw. der Stromamplitude I 0 führen. If there is not enough water in the sump 1, then the circulating pump sucks in 4 air, which is noticeable in a so-called "snorkeling". This leads to pressure shocks in the circulation pump 4 in the range 1-100 Hz, which leads to scattering or a "jitter" of the values of the phase shift? or the current amplitude I 0 lead.
Fig. 2 zeigt ein einfaches Verfahren zur Bestimmung des Schnorchelns und zu dessen Eliminierung. In einem ersten Schritt 20 wird ein Schnorchelzähler auf 0 gesetzt. Sodann werden in Schritt 22 z.B. in Abständen von 20 ms insgesamt 50 Messwerte aufgenommen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um die Phasenverschiebung ? zwischen Strom und Spannung der Umwälzpumpe 4. In den Schritten 24 bzw. 26 werden sodann die vier grössten und die vier kleinsten Messwerte bestimmt und je deren Mittelwerte m1 bzw. m2 berechnet. In Schritt 28 wird die Differenz m1-m2 mit einem Grenzwert G verglichen. Figure 2 shows a simple method for determining snorkeling and its elimination. In a first step 20, a snorkel counter is set to 0. Then, in step 22, e.g. taken at intervals of 20 ms a total of 50 measured values. Preferably, this is the phase shift? between current and voltage of the circulation pump 4. In steps 24 and 26, respectively, the four largest and the four smallest measured values are determined and their average values m1 and m2 respectively are calculated. In step 28, the difference m1-m2 is compared with a threshold value G.
Ist m1-m2 ≤ G, so wird der Wert des Zählers in Schritt 30 um 1 reduziert (sofern er grösser als 0 ist). Es liegt kein Schnorcheln vor und das Verfahren wird mit Schritt 22 fortgesetzt. If m1-m2 ≤ G, the value of the counter is reduced by 1 in step 30 (if it is greater than 0). There is no snorkeling and the process continues with step 22.
Ist m1-m2 > G, so ist die Streuung der Messwerte relativ stark und der Zähler wird in Schritt 30 um 1 erhöht. In Schritt 32 wird er mit einem Grenzwert X (z.B. X = 5) verglichen. Ist m1-m2 ≤ X, so werden keine weiteren Massnahmen ergriffen und die Messung wird mit Schritt 22 fortgesetzt. Übersteigt m1-m2 jedoch den Wert von X, so wird gefolgert, dass die Pumpe stark und andauernd schnorchelt. In diesem Fall wird in Schritt 34 über die Zuleitung 11 eine vorgegebene Menge Wasser dem hydraulischen System zugeführt. Sodann wird von neuem geprüft, ob die Pumpe schnorchelt, indem mit Schritt 20 fortgefahren wird. If m1-m2> G, the scatter of the measured values is relatively strong and the counter is increased by 1 in step 30. In step 32, it is compared with a threshold X (e.g., X = 5). If m1-m2 ≦ X, no further measures are taken and the measurement is continued with step 22. However, if m1-m2 exceeds the value of X, it is concluded that the pump is snorkeling strongly and constantly. In this case, a predetermined amount of water is supplied to the hydraulic system in step 34 via the supply line 11. Then it is checked again whether the pump is snorkeling by proceeding to step 20.
Das Verfahren gemäss Fig. 2 kann in verschiedenster Weise abgeändert werden. So ist es z.B. auch denkbar, anstelle der Werte m1, m2 die Standardabweichung oder Varianz der Messwerte zu bestimmen. 2. Leerlauf The method according to FIG. 2 can be modified in many different ways. So it is e.g. it is also conceivable, instead of the values m1, m2, to determine the standard deviation or variance of the measured values. 2. Idle
Wenn sich sehr wenig Wasser im hydraulischen System befindet (z.B. wegen einem Defekt), so kann dies ebenfalls über die Phasenverschiebung ? bzw. die Stromamplitude I 0 festgestellt werden. Da in diesem Fall die Pumpe leer läuft und wenig Leistung aufnimmt, nimmt der Strom bzw. die Phasenverschiebung einen von der Motorcharakteristik abhängigen, eindeutigen Wert an. Somit kann ein Leerlauf detektiert werden. If there is very little water in the hydraulic system (for example because of a defect), can this also be done via the phase shift? or the current amplitude I 0 are detected. Since in this case the pump runs idle and consumes little power, the current or the phase shift takes on a dependent on the motor characteristic, unique value. Thus, idling can be detected.
Es zeigt sich, dass die Stromamplitude I 0 besser zur Detektion des Leerlaufs geeignet ist, da sie weniger von der Speisespannung abhängt. Es ist jedoch auch denkbar, sowohl I 0 als auch ? zu messen, was es erlaubt, eine redundante Messung durchzuführen. 3. Verstopfen, Blockieren It can be seen that the current amplitude I 0 is better suited for the detection of idling, since it depends less on the supply voltage. It is also conceivable, however, both I 0 and? to measure what allows to perform a redundant measurement. 3. Clogging, blocking
Wenn die Leitungen, das Sieb oder die Düsenarme verstopfen, oder wenn die Pumpe blockiert, so erhöht sich die Leistungsaufnahme des Motors, d.h. die Stromamplitude steigt bzw. die Phasenverschiebung ? verändert sich in vorbekannter Weise. Somit kann ein Verstopfen oder Blockieren detektiert werden. If the ducts, screen or nozzle arms become clogged, or if the pump is blocked, the power consumption of the motor increases, i.e., it will increase. the current amplitude increases or the phase shift? changes in a previously known way. Thus, clogging or blocking can be detected.
Auch in diesem Fall zeigt es sich, dass die Stromamplitude I 0 besser zur Detektion geeignet ist, da sie weniger von der Speisespannung abhängt. 4. Drehzahlmessung der Sprüharme Also in this case, it turns out that the current amplitude I 0 is better suited for detection, since it depends less on the supply voltage. 4. Speed measurement of the spray arms
Auf Grund kleiner Asymmetrien erzeugen die Sprüharme 7, 8 während ihrer Drehung kleine, periodische Druckschwankungen in den Leitungen 5 und 6, die zu entsprechenden Schwankungen in der Stromamplitude I 0 bzw. der Phasenverschiebung ? führen. Für eine gute Messung empfiehlt es sich jedoch, die Druckschwankungen durch geeignete Massnahmen künstlich zu verstärken, z.B. indem die Sprüharme mit Blenden gekoppelt werden, die durch ihre Drehung bewegt werden und zu periodischen Verengungen in den Leitungen 5 bzw. 6 führen. Due to small asymmetries, the spray arms 7, 8 generate small, periodic pressure fluctuations in the lines 5 and 6 during their rotation, which lead to corresponding fluctuations in the current amplitude I 0 or the phase shift? to lead. For a good measurement, however, it is advisable to artificially increase the pressure fluctuations by means of suitable measures, e.g. by coupling the spray arms with shutters, which are moved by their rotation and lead to periodic constrictions in the lines 5 and 6, respectively.
Zum Unterscheiden der Druckschwankungen der beiden Sprüharme kann der Umstand ausgenutzt werden, dass sich die Sprüharme mit unterschiedlicher Frequenz drehen. Sind beide Sprüharme in Betrieb, erzeugen sie im Fourierspektrum der Messsignale zwei Spitzen, die den jeweiligen Umlauffrequenzen entsprechen. Fehlt eine oder beide dieser Spitzen, so muss gefolgert werden, dass sich mindestens ein Arm nicht dreht. To distinguish the pressure fluctuations of the two spray arms, the fact can be exploited that rotate the spray arms with different frequency. If both spray arms are in operation, they produce two peaks in the Fourier spectrum of the measuring signals which correspond to the respective circulating frequencies. If one or both of these tips are missing, it must be concluded that at least one arm is not rotating.
In den soweit beschriebenen Beispielen wurde der Strom und oder die Phasenverschiebung der Pumpenmotoren gemessen. Zusätzlich kann auch noch die Versorgungsspannung U gemessen werden, so dass die Leistungsaufnahme der Motoren aus dem Wert I 0 x U x cos( ? ) genau ermittelt werden kann, was eine von der Versorgungsspannung unabhängigere Messung erlaubt. In the examples so far described, the current and / or phase shift of the pump motors was measured. In addition, the supply voltage U can also be measured so that the power consumption of the motors can be accurately determined from the value I 0 × U × cos ()), which allows a measurement which is more independent of the supply voltage.
Dank der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das hydraulische System des Geschirrspülers in einfacher Weise zu überwachen. Insbesondere kann in der oben beschriebenen Weise ein Schnorcheln oder ein Leerlauf der Pumpe und somit ein Wassermangel erkannt und neues Wasser bedarfsweise zugegeben werden, was den Wasserverbrauch reduziert. Auch kann ein Wasserzähler in der Zuflussleitung entfallen. Thanks to the present invention, it is possible to monitor the hydraulic system of the dishwasher in a simple manner. In particular, in the manner described above, a snorkeling or idling of the pump and thus a lack of water can be detected and new water can be added as needed, which reduces water consumption. Also, a water meter in the inflow can be omitted.
Auch beim Abpumpen des Bottichs kann die Pumpe auf Schnorcheln oder Leerlauf überwacht werden, um zu ermitteln, wann alles Wasser abgepumpt ist. Also when pumping the tub, the pump can be monitored for snorkeling or idling to determine when all the water has been pumped out.
Claims (11)
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- 1999-07-21 CH CH134099A patent/CH694495A5/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PFA | Name/firm changed |
Owner name: V-ZUG AG Free format text: V-ZUG AG#INDUSTRIESTRASSE 66#6301 ZUG (CH) -TRANSFER TO- V-ZUG AG#INDUSTRIESTRASSE 66#6301 ZUG (CH) |
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PL | Patent ceased |