CN102239291B - 包括测量单元的家用电器以及用于传输测量变量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种家用电器，其包括主控制单元(9)以及与所述主控制单元(9)绝缘的测量单元(2)，所述测量单元设有测量控制单元(8)，所述测量控制单元经由数据传输通道(10)与所述主控制单元(9)相连，能够由所述测量单元(2)检测的测量变量能够经由所述数据传输通道被传输至所述主控制单元(9)。所述数据传输通道(10)是由设有保护性阻抗(13、19)的线路(12)。本发明还涉及用于传输测量变量的方法，其中所述测量变量在家用电器内借助于测量单元(2)被检测，并且所述测量变量从所述测量单元(2)的测量控制单元(8)经由一数据传输通道被传输至所述家用电器的与所述测量单元(2)绝缘的主控制单元(9)。

Description

包括测量单元的家用电器以及用于传输测量变量的方法
技术领域
本发明涉及家用电器，其包括主控制单元以及与所述主控制单元绝缘的测量单元，所述测量单元包括测量控制单元，所述测量控制单元经由数据传输通道与主控制单元相连，可由测量单元检测的测量变量能够经由所述数据传输通道被传输至主传输通道。本发明还涉及用于传输测量变量的方法，其中所述测量变量能够借助于家用电器内的测量单元被检测并且经由数据传输通过从测量单元的测量控制单元被传输至家用电器的与测量单元绝缘的主控制单元。
背景技术
这种家用电器和这种方法在现有技术中是已知的。专利公开文献DE 198 08 839 C1公开了一种滚筒干衣机，其包括主控制单元以及与主控制单元电绝缘的测量单元。该测量单元为一电导传感器，利用所述电导传感器，在滚筒内容纳的物体或衣物的电导率能够被检测。在这种情况中，由电导传感器所检测的电导率经由无线传输通道被传输至主控制单元。重要的是，传输通道由光耦合器形成，其中通过所述光耦合器确保电导传感器与主控制单元之间的无线数据传输。
由专利公开文献DE 102 42 144 A1可知一种滚筒干衣机，该滚筒干衣机的滚筒设有用于确定衣物中的含水度的传感器装置。在该公开文献中，传感器装置经由非接触或无线传输通道与控制单元通信。例如传输可以采用光信号或无线电信号。
通过采用无线传输、尤其例如光耦合器，考虑到了电绝缘方面的要求。然而，在已知的技术方案中，尤其是采用用于数据传输的光耦合器的技术方案中，这样的状况将认为是不利的，即这种半导体器件对于来自干扰脉冲的干扰是特别敏感的，这种干扰脉冲例如大体上由于家用电器中的静电放电而出现。
发明内容
本发明的目的在于提供背景技术中所提到类型的家用电器以及方法，其中，测量控制单元与主控制单元之间的特别健壮性数据传输被确保，并且有关电势绝缘的要求得以满足。
该目的根据本发明得以实现在于具有相应独立权利要求特征的家用电器以及方法。本发明的优选实施例在从属权利要求中指出，其中家用电器的优选实施例对应于方法的优选实施例并且反之亦然，并且如果没有明确提到的话也是这种情况。
本发明的家用电器包括主控制单元以及与所述主控制单元绝缘或绝电的测量单元。所述测量单元具有测量控制单元，所述测量控制单元经由数据传输通道与所述主控制单元相连。能够由所述测量单元检测的、尤其借助于传感器检测的测量变量能够经由所述数据传输通道被传输至所述主控制单元。根据发明，所述数据传输通道设置成由设有保护性阻抗的线路形成。
因而，根据本发明，提供一种家用电器，在该家用电器中，数据经由保护性阻抗在测量控制单元与主控制单元之间有线传输。数据传输因而没有光耦合器地实现并且因而不会易于受到干扰脉冲、尤其静电放电影响。此外，保护性阻抗确保了测量单元与控制单元之间的电势隔离，由此满足了运行安全性的要求。测量单元因而也称为“测量模块”。
保护性阻抗并未配置给实际测量电路、尤其未插入到该电路中，而是配置给用于传输体现测量结果的数据的线路，这意味着通过保护性阻抗针对测量本身的任何负面影响或者由于保护性阻抗的任何负面影响被消除。
根据一个实施方式，所述保护性阻抗设有高通滤波器，其中所述高通滤波器将所述测量控制单元连接至所述主控制单元。所述保护性阻抗然后设有电抗，并且在传输通道中出现的干扰脉冲或直流能够被抑制。高通滤波器的使用因而使得能够传输高频数据信号例如数字化信号，并且进一步相应确保了测量单元与主控制单元之间的绝电或势垒。
在这种情况中，所述高通滤波器的极限频率大于50Hz、优选大于70Hz、更加优选大于100Hz。因而确保了高通滤波器的极限频率例如足够大于干扰电压、即电网电压的频率。
保护性阻抗优选设有电容器，由此确保高通滤波。在这种情况中，优选地设置成所述高通滤波器设有将所述测量控制单元连接至所述主控制单元的电容器或多个串联的电容器。高通滤波器然后由所述电容器或所述多个电容器形成。在这种情况中，电容器的使用使得不费劲地产生特别可靠的高通滤波器，其相对于不易于受到干扰的健壮性数据传输证明是特别有利的。
所述测量单元优选设置成用于作为测量信号的函数而产生以所述测量变量为特征的数据信号、尤其数字化信号。所述测量信号例如可以由传感器提供并且被传输至测量控制单元，其然后作为测量信号的函数产生数据信号、尤其数字化信号并且将该信号经由高通滤波器传输至主控制单元。由测量控制单元产生的数据信号可以是调制的或二进制编码的数字化信号。大体上可以采用数字化调频或二相编码。数据信号优选还设有等于零的直流成分(DC成分)。
决策单元、尤其触发器在接收侧上可以设置成处理所接收的数字化信号。在这种情况中，决策单元可以在主控制单元上游连接或集成到主控制单元中。利用决策单元、尤其触发器，经由高通滤波器所接收的、并通过传输被平顺化和被衰减的数字化信号能够被转换成一可处理的信号，其中所述可处理的信号然后借助于主控制单元相对于测量变量被评价。决策单元、尤其触发器因而优选向主控制单元提供比特流，所述比特流中的比特数据作为所接收平顺化的数字化信号的决策或评价的结果被产生。决策单元、尤其触发器因而增加了数字化信号的评价以及因而由主控制单元检测测量变量的准确性。
根据高通滤波器的可选的实施方式设置成，所述保护性阻抗设有将所述测量控制单元与所述主控制单元相连的等效电阻器(activeresistor)，以所述测量变量、尤其数字化信号为特征的数据信号能够经由所述等效电阻器传输至所述主控制单元。在这种情况中，设置与所述保护性阻抗并联的基准线路，基准信号能够经由所述基准线路与所述数据信号、尤其数字化信号并行地被传输。在该实施方式中，保护性阻抗因而设有一个或多个串联的电阻器，所述电阻器在测量控制单元与主控制单元之间形成数据传输通道。在这种方式中，测量单元与主控制单元之间的健壮性数据传输可以不费力地同时具有电势绝缘地被确保。
所述测量单元优选设置成提供作为所述基准信号的DC电压，该DC电压的电压值等于由数据传输通道所传输的数据信号、尤其数字化信号的DC成分值。因而，在接收侧上，数据信号以及还有等于数据信号的直流成分的DC电压在接收侧上可用，其可以借助于主控制单元针对测量变量被评价。在这种情况中，已经示出特别有利的是设置比较器，其中所述比较器设置用于作为所述数据信号、尤其数字化信号与所述基准信号之间的差异的函数而产生评价信号。所述主控制单元然后设置成针对所述测量变量评价所述评价信号。在这种情况中，比较器可以在主控制单元的上游连接或者集成到所述主控制单元中。通过使用比较器可以成功地抑制电网电压上的干扰，借助于所述比较器，经由所述数据传输通道被传输的数据信号与所述基准信号被比较。经由所述数据传输通道被传输的数据信号与所述基准信号通过保护性阻抗被衰减，从而由干扰电压、例如电网电压所产生的信号电平不会使得比较器过载。因为干扰信号在比较器的两输入端总是同极性地出现并且仅仅比较器的输入端的信号之间的信号差异被检测，所以干扰信号被抑制。这种抑制也称为共模抑制。
在保护性阻抗或数据传输通道相应地由等效电阻器/有源电阻器形成的该实施方式中，测量单元大体上能够提供串行数字化信号或比特流，其然后经由数据传输通道作为数据信号被传输。该实施方式的优点包括基本上从零延伸至部件、即测量控制单元和主控制单元的物理极限的传输带宽。
在第一可选例或第二可选例中，家用电器可以设置为用于处理衣物的家用电器，而测量单元优选设置成检测与衣物有关的变量、尤其塞入到家用电器滚筒内的衣物的电导率。因而，所检测的电导率从测量单元被绝缘保护地传输至家用电器的主控制单元，并且主控制单元能够作为所检测的导电率的函数控制家用电器的操作、例如干燥过程。对于滚筒干衣机而言，尤其因此可以获得的信息是关于水分的当前水平或者衣物的干燥水平。
在本发明的方法中，测量变量借助于家用电器内的测量单元被检测，并且从测量单元的测量控制单元经由数据传输通道传输至家用电器的与测量单元绝缘的主控制单元。在这种情况中，测量变量经由设有保护阻抗的线路被传输至主控制单元。
在该方法中，借助于所述测量单元产生以所述测量变量为特征的数据信号、尤其数字化信号，并且该信号经由所述数据传输通道的高通滤波器被传输至所述主控制单元。
可选地，借助于所述测量单元产生以所述测量变量为特征的数据信号、尤其数字化信号，该信号经由所述数据传输通道的等效电阻器被传输至所述主控制单元。在这种情况中，基准信号优选经由基准线路与所述数据信号、尤其数字化信号并行地被传输，并且作为所述数据信号与所述基准信号之间的差异的函数，评价信号借助于比较器被产生。该比较器在主控制单元的上游连接或者集成到所述主控制单元中。
参照本发明的家用电器所说明的优选示意性实施例及其优点相应地适用于本发明的方法。
本发明的其它特点源自于权利要求书、附图和附图说明。在不脱离本发明框架的前提下，说明书中提到的各特征以及特征的组合以及在以下附图说明中和/或附图中给出的各个特征和特征的组合能够不仅相应的专门组合地被使用还能够以其它组合的方式并也独立地被使用。
附图说明
现在将参照各个示意性实施例以及附图说明本发明，其中：
图1示出了根据第一实施例的家用电器的数据传输系统的示意图；并且
图2示出了根据第二实施例的家用电器的数据传输系统的示意图。
具体实施方式
相同的元件或具有相同功能的元件在附图中由相同的附图标记表示。
图1示出了根据第一示意性实施例的数据传输系统1。数据传输系统1在家用电器内、例如在滚筒干衣机内安置，并且用于检测并传输在家用电器的滚筒内安置的衣物的电导率。
数据传输系统1设有测量单元或测量模块(measurement island)2以及电路结构3，以便控制家用电器。在这种情况中，测量单元2与电路结构3电隔离/绝电，测量单元2和电路结构3具有不同的基准电位4。测量单元2与电路结构3之间的势垒在图1中由虚线5表示。应该注意的是，测量单元2为保护性绝缘的部分，并且电路结构3为数据传输系统1的易受电网电压影响的部分。
测量单元2设有电导传感器6，其中所述电导传感器设置用于检测衣物的电导率。电导传感器6产生以所检测的电导率为特征的测量信号7。测量信号7通过电导传感器6被传输至测量单元2的测量控制单元8。
电路结构3包括主控制单元9，其中所述主控制单元被设置用于控制和/或调节家用电器的相关过程。借助于电导传感器6所检测的衣物的电导率现在从测量单元2被转移至主控制单元9。数据传输通道10为此目的被设置，电导率或者更确切地讲以所述电导率为特征的输出信号11经由所述数据传输通道被传输。在这种情况中，数据信号11借助于测量控制单元8作为测量信号7的函数被产生。数据信号11在以下的实例中被设置为数字化信号、例如二进制编码的数字化信号。
数据传输通道10由设有保护性阻抗13的线路12形成。在该实例中，数据传输通道10设有高通滤波器13，其中所述高通滤波器由将测量控制单元8与主控制单元9相连的电容器14以及欧姆电阻器15形成。在这种情况中，欧姆电阻器15连接至电路结构3的基准电位4，从而高通滤波器13设置为阻容高通滤波器(RC highpass)。
电容器14的尺寸设置成高通滤波器13的极限频率大于50Hz，尤其大于100Hz，大于家用电器所连接的电网电压的频率。在这种情况中，可以实现的是仅仅相应地具有大于50Hz的数字化信号11而非电网电压能够经由数据传输通道10被传输。
数字化信号11借助于测量控制单元8被调制或被编码，从而该信号的DC成分值达到零。数字化信号11然后通过数据传输通道10、更确切地说通过高通滤波器13被转移并且因而被转移到主控制单元9中。然而，高通滤波器13在其输出端16设定失真的数字化信号11，从而需要数字化信号11的相应的处理。为此目的，决策单元17在主控制单元9上游连接，所述决策单元设置用于处理所接收的数字化信号11。例如，决策单元17能够设置为触发器或比较器，在其输入端一方面出现数字化信号11并且另一方面出现基准电位4。决策单元17提供评价信号18，其中该评价信号直接传输至主控制单元9。在这种情况中，评价信号18基本上相应地体现理想的数字化信号或理想的比特流。主控制单元9现在针对衣物的电导率来评价该评价信号18。
根据第二示意性实施例的数据传输系统1在图2中示出。在此，测量单元2同样与包括主控制单元9的电路结构3电隔离，其中势垒由虚线5表示。在该第二示意性实施例中，数据传输通道10以与第一示意性实施例类似的方式由保护性阻抗19形成，然而现在该保护性阻抗设有等效电阻器19。数据信号11、尤其借助于测量控制单元18作为测量信号7的函数被产生的串行数字化信号经由等效电阻器19被传输。
在该第二示意性实施例中，测量单元2还包括基准单元20，其中所述基准单元20设置用于提供基准信号21。尽管在该实例中基准单元20示出作为与测量控制单元8独立的单元，但是该基准单元能够集成到测量控制单元8中。基准信号21在此设置为DC电压，该DC电压值等于数字化信号11的DC成分值。基准信号21在这种情况中由基准线路22传输至电路结构3。基准线路22设有电阻器23，其与参照基准电位4相连的电阻器24一起形成一分压器。类似地，附加的电阻器25功能性配置给等效电阻器19，从而一分压器由电阻器19、25形成。
在第二示意性实施例中，电路结构3包括比较器26，该比较器在主控制单元9上游连接并设置成用于向主控制单元9产生评价信号18。在这种情况中，比较器26在第一输入端27供应有数字化信号11并在第二输入端28供应有基准信号21。比较器26因而作为数字化信号11与基准信号21之间的差异的函数产生评价信号18，或者评价信号18体现数字化信号11与基准信号21之间的差异。
数字化信号11以及基准信号21例如都受到干涉信号、例如电网电压影响。因为干涉信号具有相同的极性地在比较器26的两个输入端27、28，所以干涉信号被抑制并且仅仅借助于比较器26检测到数字化信号11与基准信号21之间的差异。因而，数据传输通道10中的数据传输并未由电网电压负面影响，并且测量单元2保持与电路结构3电隔离。

Claims (23)

1.一种家用电器，其包括主控制单元(9)以及与所述主控制单元(9)绝缘的测量单元(2)，所述测量单元设有测量控制单元(8)，所述测量控制单元经由数据传输通道(10)与所述主控制单元(9)相连，能够由所述测量单元(2)检测的测量变量能够经由所述数据传输通道被传输至所述主控制单元(9)，其特征在于，所述数据传输通道(10)由设有保护性阻抗(13、19)的线路(12)形成。
2.根据权利要求1所述的家用电器，其特征在于，所述保护性阻抗(13、19)设有高通滤波器(13)，其中所述高通滤波器将所述测量控制单元(8)连接至所述主控制单元(9)。
3.根据权利要求2所述的家用电器，其特征在于，所述高通滤波器(13)的极限频率大于50Hz。
4.根据权利要求2或3所述的家用电器，其特征在于，所述高通滤波器(13)设有将所述测量控制单元(8)连接至所述主控制单元(9)的电容器(14)。
5.根据权利要求2所述的家用电器，其特征在于，所述测量单元(2)设置成作为传感器(6)的测量信号(7)的函数而产生以所述测量变量为特征的数据信号(11)，所述数据信号(11)能够经由高通滤波器(13)被传输。
6.根据权利要求5所述的家用电器，其特征在于，所述测量单元(2)设置成产生DC成分等于零的数据信号(11)。
7.根据权利要求5所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器还包括决策单元(17)，以便处理所接收的数据信号(11)。
8.根据权利要求1所述的家用电器，其特征在于，所述保护性阻抗(13、19)设有将所述测量控制单元(8)与所述主控制单元(9)相连的等效电阻器(19)，以所述测量变量为特征的数据信号(11)能够经由所述等效电阻器传输至所述主控制单元(9)，设置与所述保护性阻抗并联的基准线路(22)，基准信号(21)能够经由所述基准线路与所述数据信号(11)并行地被传输。
9.根据权利要求8所述的家用电器，其特征在于，所述测量单元(2)设置成提供作为基准信号(21)的DC电压，该DC电压的电压值等于所述数据信号(11)的DC成分值。
10.根据权利要求8或9所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器还包括比较器(26)，其中所述比较器设置用于作为所述数据信号(11)与所述基准信号(21)之间的差异的函数而产生评价信号(18)，所述主控制单元(9)设置成针对所述测量变量评价所述评价信号(18)。
11.根据权利要求1至3任一所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器设置为用于处理衣物的家用电器，所述测量单元(12)设置成检测与衣物相关的测量变量。
12.根据权利要求3所述的家用电器，其特征在于，所述高通滤波器(13)的极限频率大于70Hz。
13.根据权利要求2所述的家用电器，其特征在于，所述测量单元(2)设置成作为传感器(6)的测量信号(7)的函数而产生以所述测量变量为特征的数字化信号(11)，所述数字化信号能够经由高通滤波器(13)被传输。
14.根据权利要求13所述的家用电器，其特征在于，所述测量单元(2)设置成产生DC成分等于零的数字化信号。
15.根据权利要求13所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器还包括决策单元(17)，以便处理所接收的数字化信号。
16.根据权利要求7或15所述的家用电器，其特征在于，所述决策单元(17)是触发器。
17.根据权利要求1所述的家用电器，其特征在于，所述保护性阻抗(13、19)设有将所述测量控制单元(8)与所述主控制单元(9)相连的等效电阻器(19)，以所述测量变量为特征的数字化信号能够经由所述等效电阻器传输至所述主控制单元(9)，设置与所述保护性阻抗并联的基准线路(22)，基准信号(21)能够经由所述基准线路与所述数据信号(11)并行地被传输。
18.根据权利要求11所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器设置为用于处理衣物的家用电器，所述测量单元(12)设置成检测塞入到所述家用电器滚筒内的衣物的电导率。
19.一种用于传输测量变量的方法，其中所述测量变量借助于家用电器内的测量单元(2)被检测，并且所述测量变量从所述测量单元(2)的测量控制单元(8)经由一数据传输通道被传输至所述家用电器的与所述测量单元(2)绝缘的主控制单元(9)，其特征在于，所述测量变量经由设有保护性阻抗(13、19)的线路(12)被传输至所述主控制单元(9)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，借助于所述测量单元(2)产生以所述测量变量为特征的数据信号(11)，该信号经由所述数据传输通道(10)的高通滤波器(13)被传输至所述主控制单元(9)。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，借助于所述测量单元(2)产生以所述测量变量为特征的数据信号(11)，该信号经由所述数据传输通道的等效阻抗(19)被传输至所述主控制单元(9)，基准信号(21)经由基准线路(22)与所述数据信号并行地被传输，并且作为所述数据信号(11)与所述基准信号(21)之间的差异的函数，评价信号(18)借助于配置给所述主控制单元(9)的比较器(26)被产生。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，借助于所述测量单元(2)产生以所述测量变量为特征的数字化信号，该信号经由所述数据传输通道(10)的高通滤波器(13)被传输至所述主控制单元(9)。
23.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，借助于所述测量单元(2)产生以所述测量变量为特征的数字化信号(11)，该信号经由所述数据传输通道的等效阻抗(19)被传输至所述主控制单元(9)，基准信号(21)经由基准线路(22)与所述数据信号并行地被传输，并且作为所述数据信号(11)与所述基准信号(21)之间的差异的函数，评价信号(18)借助于配置给所述主控制单元(9)的比较器(26)被产生。
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