CN103080411B - 用于操作衣服干燥器具的方法和衣服干燥器具 - Google Patents

Abstract

一种方法，其用于操作衣服干燥器具（1）来干燥衣服（6），其中通过测量流过衣服（6）的电流来确定衣服（6）的水分含量，且其中AC电压信号被施加到衣服（6）上（S3）。所述器具（1）适于实施这种方法。器具（1）可至少包括：AC电压产生器（3）、至少一个电极（5）和控制电路（2），其中，所述AC电压产生器（3）用于产生AC电压，所述至少一个电极（5）连接到AC电压产生器（3）的输出端口，所述至少一个电极（5）可被衣服（6）覆盖，所述控制电路（2）在功能上连接到所述至少一个电极（5），以便由在电极（5）之间测得的AC电流来确定衣服（6）的水分含量的代表值。

Description

用于操作衣服干燥器具的方法和衣服干燥器具

技术领域

本发明涉及一种用于操作衣服干燥器具来干燥衣服的方法，其中，通过测量流过衣服的电流来确定衣服或衣物的水分含量。本发明还涉及一种适于实施这种方法的衣服干燥器具。

背景技术

滚筒式干燥机包括用于容纳衣服的可旋转的滚筒。滚筒被旋转和加热，例如通过在衣服上循环热空气来干燥潮湿的衣服。在许多滚筒式干燥机中，用户可选择在干燥处理或干燥过程结束时的期望或目标水分含量。为达到目标水分含量，滚筒式干燥机监控衣服的水分含量，并且在达到目标水分含量时终止干燥过程。一些滚筒式干燥机使用电流传感器来监控水分含量，所述电流传感器具有在滚筒内的两个电极，且所述电极在滚筒中有规律地被衣服覆盖。DC电压被施加于所述电极。所产生的通过衣服的电流值与水分含量相关联。衣服越潮湿电流量则越大。滚筒式干燥机可使用所述电流值来估计水分含量和相应地控制干燥过程。然而，电流传感器的使用具有以下缺点：电极经受衣服的电解作用，所述电解作用损坏电极材料并加速电极的老化。另外，电流传感器具有不利的空间极化效应。并且，计算的工作量是相当高的。而且，通常期望更精确地估计水分含量，以达到更好和更一致的干燥结果。

发明内容

以下发明的目的是提供如下可能性：估计在衣服干燥器具（例如衣服干燥机或洗衣-衣服干燥组合机）中的衣服的水分含量，从而降低或消除现有技术的缺点，并且可特别提高寿命预期，降低极化效应，且相对简单地实施（特别是仅需要低的计算量），和/或具有提高的精度。

本目的根据独立权利要求的特征来实现。优选的实施例尤其可从从属权利要求和随后的公开中得到。还应该指出，虽然这里没有特意地表明，但是所述方法的优选的实施例对应于衣服干燥器具的优选的实施例，反之亦然。

本目的通过一种用于操作衣服干燥器具来干燥衣服的方法来实现，其中，通过测量流过衣服的电流来确定衣服的水分含量（就其本身而言或使用代表量），其中，AC电压信号被施加于衣服上（而不是像现在那样施加DC电压信号）。

使用AC电压信号时，由于在电极之间流动的电流的方向始终改变而会大大地降低电极的电解作用和极化效应，从而提高了耐久性或寿命预期。空间极化效应大部分被消除。使用AC电压信号的计算不复杂，以下将进一步解释。并且，与当前实施的估计方法相比，水分含量的估计精度也被很大地提高了高达40%。特别地，电流测量也是对衣服电导率的测量。

另外，相继的样本点的包络信号从测得的电流产生。测得的电流通常是（明显的）交变电流。样本点可特别地包括在一定采样时间内测得的电流的局部峰值。通过峰值探测器（硬件AM解调器）或通过峰值探测软件、或通过一般意义上的解调可探测局部峰值。局部峰值代表的情况是：对于所述采样时间，潮湿的衣服最佳地覆盖电极，并给出实际水分含量的相对最佳的近似。这一作用特别地发生于滚筒式干燥机是基于以下原因：在滚筒式干燥机中，衣服不断重复地被滚动而落到电极上，并且经过滚筒的一定的回转之后，衣服又从电极脱离。

根据本发明的一个优选的实施例，AC电压信号（也称为‘载波’或‘载波信号’）的频率在200Hz至2000Hz之间。更优选地，AC电压信号的频率在300Hz至800Hz之间。还更优选地，AC电压信号的频率大约为400Hz。一方面，如此指定的频率或频率范围高到足以防止在与衣服的接触点处发生极化效应和电解作用，现有技术中已知的是，所述极化效应和电解作用可能使恰当的测量失真，且在任何DC测量中都需要加以考虑。另一方面，如此指定的频率或频率范围低到足以避免可能在AC电路中产生的AC阻抗效应的发生，或例如感应电阻和电容电阻的电抗效应的发生。目前应指出的是，不同的衣服材料具有非常不同的介电特性，这意味着，这些不同的材料可提供不同的电容电阻或电容。这种电容在足够低频率的测量中是可忽略不计的，而在较高的频率时会在测量中引入失真，所述失真取决于衣服材料。

根据上述相关的考虑，AC电压信号优选地可具有不高于大约450Hz至500Hz的频率；这一上限低到足以忽略衣服的电容。更优选的AC电压信号具有至少大约350Hz的频率，更优选的是至少大约400Hz，还更优选的为大约400Hz。这一频率或频率范围高到足以防止电解作用。AC电压信号可具有不高于大约450Hz至500Hz的频率；这一上限低到足以忽略衣服的电容。

应指出的是，AC电压信号的频率的任何适当的选择可避免由向所述器具供电的供电电网提供的线路频率的任何谐波。因此，以下准确的选择可能不是有利的：在50Hz供电电网的情况下选择如350Hz、400Hz和450Hz的频率，或在60Hz供电电网的情况下选择如360Hz、420Hz和480Hz的频率。

另一优选的实施例是，AC电压信号具有大约5伏特的幅度，以易于实施和易于在常见的电子电路中或与常见的电子电路一起使用，所述常见的电子电路经常使用相同的电压电平V_pp=5V。

另一更优选的实施例是，AC电压信号被过滤掉DC（可能的DC部分被消除），以提高测量的精度。

另一还更优选的实施例是，相继样本点的包络信号从测得的电流产生。样本点可特别地包括在一定采样时间内测得的电流的局部峰值。通过峰值探测器（硬件AM解调器）或通过峰值探测软件、或通过一般意义上的解调可探测局部峰值。局部峰值代表的情况是：对于所述采样时间，潮湿的衣服最佳地覆盖电极，并给出实际水分含量的相对最佳的近似。这一效果特别地发生于滚筒式干燥机是基于以下原因：在滚筒式干燥机中，衣服不断重复地被滚动而落到电极上，并且经过滚筒的一定的回转之后，衣服又从电极脱离。

样本点（包括峰值）可优选地在预定的采样时间内采样，以实现良好限定的时间关系。采样时间可特别地确定，从而满足已知的奈奎斯特（Nyquist）准则。例如，采样时间可比衣服撞击电极的时间间隔短两倍（或者甚至更短）。换言之，采样频率可特别是衣物或衣服撞击电极的期望频率的两倍或更多。这限制了系统误差幅度。

另一更优选的实施例是，从包络信号抽取或确定n个相继样本点的最大值。n是正数，例如64、128或256。这一实施例利用的效应是：在滚筒式干燥机中，由于不断重复的滚动，电极有时仅部分地或少量地被覆盖（这样产生的弱电流不代表衣服的真实水分含量），而有时则充分地被覆盖（很好地代表衣服真实的水分含量）。最大值的抽取实现了：在一组n个样本点中，仅使衣服的实际水分含量的最佳近似在进一步的计算中被使用。这提高了精度，且给出了特别可靠的测量结果。

另一优选的实施例是，在干燥过程期间产生最大值序列。此时，通过使用两个或更多个最大值的组合可更加精确地计算水分含量。而且，可使用曲线拟合。所述序列可特别地从n个相继样本点的相继序列连续地抽取最大值获得。

还有一个优选的实施例是，将最大值序列通过对数滤波器而给出滤波值序列。滤波值是衣服的水分含量的特别有用和精确的代表。对数滤波器将水分含量和时间之间基本的对数关系转化为线性关系。线性关系或直线更易于用来确定某个事件的发生，例如确定何时达到目标水分含量。

特别优选的实施例是，滤波器使用的关系式为：

y(m)=y(m-1)+log(a,x(m)-y(m-1))，                          （1）

其中，y(m)是第m个滤波值，y(m-1)是前一个滤波值，a是参数对数底数，x(m)是从滤波器接收到的（n个样本点中的）第m个最大值。整数m可称为序列编号或序列号，且优选地与最大值已被采样的时间t具有确定的关系。关系式（1）能够在简单计算和好的精度之间达到特别好的平衡。

特别地，水分含量G(m)（作为物理参量）可通过例如G(m)=f(y(m))或G(t)=f(y(t))由y(m)导出。函数f(x)将滤波值y（y(m)或y(t)）转换为水分含量G的值，且可例如通过实验被确定。函数f可例如借助于特征线和/或以查阅表被储存。

本目的还通过一种衣服干燥器具来实现，其中，所述衣服干燥器具适于实施上述方法。

一个优选的实施例是，所述衣服干燥器具至少包括：

-用于产生AC电压的AC电压产生器；

-连接到AC电压产生器的至少一个输出端口的至少一个电极，所述至少一个电极能够被衣服覆盖；和

-控制电路，其在功能上连接到所述至少一个电极，以便由在电极之间测得的AC电流来确定衣服的水分含量的代表值或代表量。

另一优选的实施例是，DC电压拦截装置连接在AC电压产生器和所述至少一个电极之间。这消除了载波信号的可能的DC部分，且提高了湿度确定的精度。

另一更优选的实施例是，电流探测装置连接在所述至少一个电极和所述控制电路之间。

另一还更优选的实施例是，峰值探测器连接在所述至少一个电极和所述控制电路之间。所述峰值探测器可在硬件或软件中实施，且能够确定AC电流测量样本点的最大值。

为了在使用低成本的电极的情况下精确地测量，电极可被嵌入或布置在干燥机的轴承护罩中，特别是在轴承护罩的最低部分中。电极可用例如塑料的非金属材料覆盖。电极可被模制到轴承护罩中，例如被轴承护罩的塑料材料包覆成型。

附图说明

在以下特别地参考附图的描述中，本发明的一个优选的实施例被示例性地更详细描述。在附图中，

图1示出了衣服干燥器具的水分含量探测的一个可行的实施例的框图；

图2示出了在衣服干燥器具中确定待干燥的衣服的水分含量的过程步骤；

图3示出了描述由图2的过程得到的一种可能结果的图；和

图4示出了成滚筒式干燥机的形式的衣服干燥器具的侧剖视图。

具体实施方式

图1概括了以滚筒式干燥机1作为代表的衣服干燥器具的水分含量探测的一个可行的实施例。图2示出了在衣服干燥器具中探测待干燥的衣服的水分含量的过程步骤。现在参考图1和图2来描述一个可行的具体实施例。

滚筒式干燥机1包括成控制器2、例如微控制器的形式的控制电路，用于控制滚筒式干燥机1的操作、特别是干燥过程。控制器2还控制AC电压产生器3的操作。

电压产生器3产生频率为大约400Hz的AC电压信号（步骤S1）。该频率的优点是：它高到足以防止电解作用，而又低到足以忽略衣服6的电容。AC电压是大约5伏特，其对应于控制器2的工作电压V_pp，因而特别容易地产生。

AC电压产生器3在其输出端上联接到DC拦截装置4（或DC过滤器）。通过DC拦截装置4，来自AC电压产生器3的AC电压信号被过滤掉DC（步骤S2），以去除可损害精度的任何DC部分。

AC电压信号可特别是矩形（或准正弦）波，所述矩形（或准正弦）波特别适合用来提供比较容易分析或译码的短时恒定的电压电平。然而，也可使用其它波形。

DC拦截装置4的输出端联接到两个电极5，所述两个电极5是电流探测装置的一部分，且定位在滚筒式干燥机1的轴承护罩的下端部上。所述联接可通过以下方式实施：两个电极5都通过连线连接到DC拦截装置4，或仅一个电极通过连线连接到DC拦截装置4，而另一电极5通过间接装置、例如通过连接到例如地的共同的电压电平而电联接到DC拦截装置4。因此，经DC过滤的AC电压信号被电极5施加到衣服6上（步骤S3）。电极5有规律地被在滚筒式干燥机1的可旋转的滚筒中滚动的不同的衣服6（衣物）所覆盖。如果衣服6覆盖电极5，由于在衣服6中所含的水（水分），电流会通过衣服6在电极5之间流过。衣服6越潮湿电流则越高。换言之，载波信号的AC电流被衣物的电导率大幅地调制：当衣物与电极5具有短时良好的接触时，电流是高的。该电流通过电流探测装置被探测或感测到。

所述两个电极5在功能上联接到电流-电压（CV）转换器7，以便更容易地计算。电流探测装置可被省略，从而电极5可直接连接到CV转换器7。CV转换器7联接到峰值探测器8。峰值探测器8可在硬件中（例如在相应的集成电路中）或软件中（例如在控制器2内）实施。

峰值探测器8在预定的一段时间、即采样时间上探测电流在相继的采样时刻的（尤其是电流的绝对值的）峰值（步骤S4）。峰值或样本点代表了在采样时间上潮湿的衣服最佳地覆盖电极的情况。它们给出了在采样时间上实际水分含量的相对最好的近似。因此，峰值探测器8探测一序列或一系列（局部的，在采样时间上的）峰值或样本点。该峰值序列形成相应的包络信号（步骤S5）。包络信号是对衣服6的空间短时导电率的表示。

包络线或样本点或峰值的采样频率足以满足已知的奈奎斯特准则。换言之，采样时间短到足以使奈奎斯特准则被满足。特别地，采样频率可以是衣物或衣服6撞击电极5的期望频率的两倍或更高。这限制了采样误差幅度。

峰值探测器8连接到控制器2（例如通过模拟-数字转换器（ADC），所述转换器可以是控制器2的一部分），所述控制器2计算样本点序列。第一计算步骤（步骤S6）是从包络信号确定n个相继的样本点或峰值的最大值，其中n是正数。最大值的确定或抽取实现了：在一组n个峰值中，仅衣服实际水分含量的最佳近似被用于进一步的计算，以提高精度。

在测量时间上，最大值序列被产生（步骤S7），然后经过对数滤波器而给出滤波值序列（步骤S8）。对数滤波器将水分含量和时间之间基本的对数关系转化为线性关系。线性关系或直线更易于用来确定某个事件的发生，例如确定何时达到预定的目标水分含量。通常，也可使用其它滤波器。

在示出的实施例中，滤波器使用的关系式包括以下关系式：

y(m)=y(m-1)+log(a,x(m)-y(m-1))，

其中，y(m)是第m个滤波值，y(m-1)是前一个滤波值，a是参数对数底数，x(m)是从滤波器接收到的第m个最大值。这个关系式能够在简单计算和好的精度之间达到特别好的平衡。

滤波值y(m)（因而滤波值y(m)序列也）可被直接用作衣服6的水分含量的代表值，以控制滚筒式干燥器1的干燥过程。滤波值y(m)也可被转换为衣服6的水分含量G的（物理学的）值，例如，通过使用实验上或计算上预定的特征曲线或关系式。例如，滤波值y(m)可与目标值yend比较，以在干燥过程结束时达到目标水分含量Gend，且如果达到或超过这个目标值yend，则可停止干燥过程。

图3示出的图描述了在时间t上一个可能的滤波值y(m)序列。由于已经通过对数滤波器，所述值y(m)大致形成向下倾斜指向的直线或曲线C1。每个值y(m)分别对应于水分含量G的值G(m)或衣服的水分含量。这种对应可通常由函数G(m)=f(y(m))或G(t)=f(y(t))来描述。如果y等于目标值yend，则已经达到目标水分含量Gend。这可由以下依据确定：所述滤波值y(m)中的一个越过（即，小于）目标值yend和/或一个滤波值y(m)处于目标值yend附近的预定的区间内。

图4以侧剖视图示出了滚筒式干燥机1。所述滚筒式干燥机1包括外部壳体9，滚筒10可旋转地安装在所述外部壳体9中。滚筒10可通过电机11旋转，所述电机11通过轴12连接到滚筒10的后部。滚筒10的前部包括开口13，所述开口13的边缘可旋转地嵌入到轴承护罩14中。在所述壳体9的开15处，轴承护罩14也连接到所述壳体9。开口13和15（它们分别形成将衣服6装入到滚筒10中和从滚筒10中取出的装载开口）可通过门16被关闭。

为了在使用低成本的电极5的情况下精确测量水分含量，电极5被嵌入或布置在轴承护罩14中，在这里是在轴承护罩14的最低部分处。电极5由例如塑料的非金属材料所覆盖。电极特别是被模制到轴承护罩14中，例如被轴承护罩的塑料材料包覆成型。

当然，本发明不限于如上所述的优选的实施例。

附图标记列表

1     滚筒式干燥机

2     控制电路，控制器

3     AC电压产生器

4     DC拦截装置

5     电极

6     衣服

7     电流-电压转换器

8     峰值探测器

9     壳体

10     滚筒

11     电机

12     轴

13     开口

14     轴承护罩

15     开口

16     门

S1-S8  步骤

C1     曲线

tend   终止干燥过程的时刻

y(m)   序列号为m的滤波值

yend   与tend对应的滤波值的值

Claims (17)

1.一种用于操作衣服干燥器具(1)来干燥衣服(6)的方法，其中：

-AC电压信号被施加到衣服(6)上；

-通过测量流过衣服(6)的电流来确定衣服(6)的水分含量(G)，

其中，为确定水分含量(G)，从测得的电流产生相继的样本点的包络信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，AC电压信号的频率在200Hz和2000Hz之间。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，AC电压信号的频率在300Hz和800Hz之间。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，AC电压信号的频率为大约400Hz。

5.如以上权利要求中任一所述的方法，其特征在于，AC电压信号具有大约5伏特的幅度。

6.如权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，包络信号包括在相应的采样时间上从测得的电流抽取的相继的峰值。

7.如权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，从包络信号中获取n个相继的样本点的最大值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，最大值序列被产生。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将最大值序列通过对数滤波器而给出滤波值(y)的序列。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述滤波器使用的关系式包括：

y(m)＝y(m-1)+log(a,x(m)-y(m-1))，

其中，y(m)是第m个滤波值，y(m-1)是前一个滤波值，a是参数对数底数，x(m)是从滤波器接收到的第m个最大值。

11.如权利要求1-4、8-10中任一所述的方法，其特征在于，AC电压信号被过滤掉DC部分。

12.一种衣服干燥器具(1)，其适于根据一种方法操作来干燥衣服(6)，在所述方法中：

-AC电压信号被施加到衣服(6)上；和

-通过测量流过衣服(6)的电流来确定衣服(6)的水分含量(G)；

其中，为确定水分含量(G)，从测得的电流产生相继的样本点的包络信号。

13.如权利要求12所述的器具(1)，其特征在于，所述器具至少包括

-用于产生AC电压的AC电压产生器(3)；

-连接到AC电压产生器(3)的输出端口的至少一个电极(5)，所述至少一个电极(5)能够被衣服(6)覆盖；和

-控制电路(2)，其在功能上连接到所述至少一个电极(5)，以便由在电极(5)之间测得的AC电流来确定衣服(6)的水分含量的代表值。

14.如权利要求13所述的器具(1)，其特征在于，DC电压拦截装置(4)连接在AC电压产生器(3)和所述至少一个电极(5)之间。

15.如权利要求13和14中任一所述的器具(1)，其特征在于，电流探测装置连接在所述至少一个电极(5)和控制电路(2)之间。

16.如权利要求13或14所述的器具(1)，其特征在于，峰值探测器(8)连接在所述至少一个电极(5)和控制电路(2)之间。

17.如权利要求13或14所述的器具(1)，其特征在于，电极(5)布置在器具(1)的轴承护罩(14)中。