CN109963976B - 光谱计、包含光谱计和家用器具的系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光谱计1，其包括壳体2，所述壳体包围至少一个辐射源3、至少一个辐射探测器4和自给自足的供能单元5，其中，所述光谱计包含用于无线数据传输的接口6，并且光谱计1设置用于：(a)在内部的评估单元7和/或外部的评估单元8中评估由辐射探测器4获得的、探测到的射束的数据；和(b)无线地直接或间接地与至少一个家用器具通信。本发明还涉及一种用于定性地和/或定量地检测家用器具中的化学物质的系统，以及一种运行该光谱计以及该系统的方法。

Description

光谱计、包含光谱计和家用器具的系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种光谱计，其包括壳体，所述壳体包围至少一个辐射源、至少一个辐射探测器和自给自足的供能单元，以及涉及一种用于定性地和/或定量地检测家用器具中的化学物质的系统，其包括光谱计和至少一个家用器具。本发明还涉及用于运行光谱计以及用于定性地和/或定量地检测家用器具中的化学物质的系统的方法。
背景技术
通常多个不同的参数在家用器具的使用中起重要作用，其中，参数的类型和意义与家用器具的类型极其相关。所述参数的获知和监测对于家用器具的最优运行是重要的。
在用于储存、加工和/或烹调食品的家用器具中重要的主要是卫生方面、例如霉菌产生或生物薄膜产生。生物薄膜特别是通过在所述家用器具的难于触及的区域处由食品剩余物污染而产生。生物薄膜产生或霉菌负担在此主要通过坏的或者霉臭的气味表现出来，所述气味通过挥发性的有机物的散发引起。在导水的家用器具、例如洗衣机、烘干机或餐具洗涤机中也存在产生生物薄膜的问题。
然而特别是也对于在家用器具中实施处理程序重要的是，检测尽可能多个关于待处理物品和相应处理程序过程的数据。只有这样才能从开始就最优地实施处理程序并且在需求下与当前条件相匹配。
具有光谱计的家用器具在前文中已经公知。然而现有技术中公知的解决方案的缺点是，光谱计通常固定地安装在家用器具中。因此，所使用的光谱计的使用范围是有限的。附加地通常也必须在测量信号的质量和所提供的结构空间之间达成妥协，从而通常不能实现最优地使用光谱计。
因此值得期望的是，提供下述的光谱计，所述光谱计与家用器具组合的使用是更灵活的。优选地，也可以使用在家用器具外部。此外，值得期望的是，所述光谱计不局限于与一个单独的家用器具组合的使用。
已经公知了具有改善的可控性的家用器具。
公开文献DE 10 2012 217 975 A1描述了一种家用器具，器具用于控制家用器具的运行过程的控制装置和用于检测家用器具的至少一个运行参数的无电池的电子传感器单元，其中，传感器单元具有用于由非电能给传感器单元提供电能的发电机以及发射器，所述发射器构造用于将表征至少一个运行参数的无线电信号无线地传输到控制装置上，其中，发电机是具有两个热接触面的热电发电机，所述热电发电机用于基于所述接触面之间的温差(ΔT)提供电能。
公开文献DE 10 2013 223 820 A1描述了一种用于家用器具的监测单元，其具有运动传感器，所述运动传感器设置用于探测监测单元的运动，其中，监测单元具有固定装置，以便将所述监测单元这样固定在家用器具的外表面上，以使得能够借助运动传感器探测家用器具的运动。
公开文献WO 2007/004 173 A1描述了一种纺织品处理器具，其包括：具有至少一个储存器的壳体，所述储存器设置用于包含有效成份；能量获得系统，所述能量获得系统设置用于将机械能或热能转换成电能；储能装置，所述储能装置设置用于存储能量获得系统的电能；用于处理液体的系统，该系统设置用于在纺织品烘干器具中将有效成份从储存器输送到纺织品；和控制单元，所述控制单元设置用于控制器具的有效成份的配量。
公开文献WO 2004/053 220 A1MI描述了一种用于识别需处理的被污染的纺织物的纺织物参数的方法，其中，所述方法包括：以包括光谱范围的电磁射束辐射被污染的纺织物的表面，所述光谱范围适用于产生用于接着的比较的光谱试样数据；收集纺织物的表面的试样数据，并且通过光谱数据的试样组与由参考纺织物材料获得的参考数据比较来识别纺织物参数，其中，光谱数据的试样组包括具有至少400nm的宽度的光谱范围，并且光谱范围包括783nm至1183nm的波长。
发明内容
在这种背景下，本发明的任务在于，提供能与家用器具更灵活组合地使用的光谱计，所述光谱计优选地实现家用器具的改善的运行。在此值得期望的是，可以简化与运行相关的数据的检测。
该任务的解决方案根据本发明通过具有相应的独立权利要求的特征的光谱计、包含该光谱计和家用器具的系统、用于运行光谱计的方法以及用于运行该系统的方法来实现。根据本发明的光谱计、根据本发明的系统以及根据本发明的方法的优选的实施方式在相应的从属权利要求中实施。即使在此未详细指明，根据本发明的光谱计的优选的实施方式也相应于根据本发明的系统以及根据本发明的方法的优选的实施方式并且反之亦然
本发明的内容由此是一种光谱计，其包括壳体，所述壳体包围至少一个辐射源、至少一个辐射探测器和自给自足的供能单元，其中，所述光谱计包含用于无线数据传输的接口，并且光谱计设置用于：
(a)在内部的评估单元和/或外部的评估单元中评估由辐射探测器获得的、探测到的射束的数据，和
(b)无线地直接或间接地与至少一个家用器具通信。
由辐射探测器获得的、探测到的射束的数据可以是原始数据或者必要时是已经处理的原始数据。在此所使用的概念“评估单元”由此通常涉及下述的评估单元，所述评估单元在化学物质的定性和/或定量检测方面进行评估。概念“物质”在此可以宽泛地解释并且包括例如低分子量的并且高分子量的有机化学物质，然而也包括无机物质。概念“物质”由此例如包括洗涤物的物质、例如也可能包含在洗涤物中的水。
只要至少一个辐射源、至少一个辐射探测器、自给自足的供能单元和必要时评估单元可以布置在壳体内部，并且能够实现与家用器具组合的预定的使用，壳体则可以具有任意的形状。因此，例如如同滚筒那样使用在导水的家用器具的滚筒中的、光谱计的壳体具有尽可能规则的表面，以便可以在滚筒中一起运动。
例如对于具有尽可能规则的表面的壳体的形状是圆的形状、例如球体以及其他的椭圆体。在此，概念椭圆体不仅包括参考椭球体而且包括回转椭球体。此外，根据本发明尤其也可以是规则的多面体以及圆的形状和规则的多面体之间的混合形状。所述混合形状的一个实例是可通过从球体去除截球面形而形成的体、即除了平坦的圆面以外还具有球形表面的体。
规则的多面体特别是阿基米德多面体、加泰罗尼亚多面体、柏拉图多面体或者棱柱体和反棱柱体。
在此，壳体的形状通常稍微不同于具有所述规则表面的体，从而根据本发明使用的壳体通常由前述具有规则表面的体得出。
在根据本发明的光谱计的一个优选的实施方式中，壳体具有至少一个削平的部分表面。所述壳体的一个实例是前述去除球顶的球体。削平的部分表面优选地是平坦的或者仅仅略微弯曲的。在所述实施方式中，光谱计可以稳定地安置在支承面上。削平的部分表面
此外，当测量物体从削平的部分表面起被施加来自至少一个辐射源的射束并且由测量物体反射的射束穿过削平的部分表面由至少一个辐射探测器记录为测量信号时，则削平的部分表面通常实现光谱计和测试物体之间良好的接触。削平的部分表面相应于根据本发明的光谱计的一个下述的优选的实施方式则特别是设计为射束能通过的区域，即设计为射束能通过的部分表面。
在根据本发明的光谱计的一个另外的优选的实施方式中，壳体具有至少一个射束能通过的部分表面。构成至少一个射束能通过的部分表面的材料根据本发明不受限。所述材料在此可以是例如对于射束在整个波长范围内能通过的材料。然而所述材料也可以是对于射束选择性地从一个或多个波长部分范围能通过的材料。也就是说，所使用的材料与光谱计的至少一个辐射源和至少一个辐射探测器的构型相关并且可以相应地选择。如果至少一个辐射源例如是红外线辐射源，则可以优选地使用红外线能通过的塑料。
如果壳体具有至少一个射束能通过的区域，则至少一个辐射源和至少一个辐射探测器特别优选地这样优选地布置在壳体中，以使得射束可以由辐射源通过至少一个射束能通过的区域从壳体发射出去，并且相应地由被施加该射束的测量物体反射的射束可以通过至少一个射束能通过的区域由至少一个辐射探测器记录为测量信号。也就是说，至少一个辐射源和至少一个辐射探测器特别优选地在壳体内部布置在关于至少一个射束能通过的区域的反射结构中。
根据本发明，削平的部分表和射束能通过的区域可以是不同的，彼此重叠然而是一致的。
此外下述光谱计是优选的，其中，壳体包围下述传感器，该传感器从由温度传感器、压力传感器、加速度传感器和湿度传感器组成的组中选择。至少一个传感器的构型根据本发明不受限，然而优选地至少一个传感器是微机械传感器。
也就是说，湿度确定可以例如通过磁性的、电容的、电阻的或者电感的微机械传感器实现。
压力传感器可以例如是电容式工作的微机械传感器、根据背压方法的传感器、压阻式工作的传感器。也可能的是基于改变固体的特定导电性、折射率或导磁性以及荧光性的传感器。
特别优选地，压力传感器具有膜片的压力传感器。在此，压力元件上的压力脉冲通过施加到膜片上的力来传递到微机械压力传感器。当压力传感器可以直接与测量物体、即例如洗涤物接触时，则通过膜片的力传递是特别有利的。膜片由此则有利地布置在壳体的外壁上或者构成壳体的一部分。
例如电容式工作的传感器可以用作加速度传感器。也可以使用基于电阻负载条的传感器。此外可以不仅使用单轴的传感器，而且使用具有两个或多个测量轴的传感器。
优选地，微机械加速度传感器是具有三个测量轴的传感器。以所述方式，通过评估各个测量轴信号及其频率分量也可以探测具有动态部件、即滚筒的家用器具中的磨损现象或不平衡度。
如果温度传感器是微机械温度传感器，则所述微机械温度传感器优选地由以平面技术制造的n导通的硅晶体构成。
微机械传感器是特别小型的元件，也就是说，需要少的结构空间，两个或更多个传感器完全可以附加地布置在壳体内部。为此，壳体可以特别是模块化构造，其具有光谱计模块和另外的传感器模块。
然而微机械传感器小型的构型此外还具有一个决定性的另外的优点。也就是说，如果使用微机械传感器，则所有传感器可以检测相同的测量部位，即特别是也探测由根据本发明的光谱计检测的测量部位。由此，这些测量信号都具有在共同位置上的参考点。由此可以使各个测量信号彼此非常好地关联。
根据本发明下述光谱计是优选的，壳体具有至少一个至空腔的开口，其中，辐射源和辐射探测器布置为使得位于空腔中的测量物体、例如气体或者含水液体例如洗涤碱液可以借助光谱计在反射模式中和/或在透射模式中被检验。在此又优选的是，壳体具有第一开口和第二开口，并且空腔位于第一开口和第二开口之间。空腔则可以例如存在为直的或弯曲的管。开口和空腔的种类和构型通常与光谱计的使用目的相关。然而一般所述开口和空腔构造为使得位于空腔中的测量物体可以视为代表光谱计的周围环境。测量物体的输送过程和其他时间上的改变产生影响。在气态测量物体的情况中通常一个开口是足够的。
第一开口和/或第二开口通常允许与光谱计的周围环境进行物质交流。如果光谱计例如处于液态或气态环境中，则周围介质的一部分到达试样管中并且借助光谱计测量。
当光谱计具有至少一个开口并且由此具有空腔时，则至少一个辐射源优选地布置在空腔的一侧、例如试样管的纵向侧，并且至少一个辐射探测布置在空腔的对置侧、例如试样管的对置的纵向侧。在所述实施方式中可以在壳体内部实现光谱计关于空腔或试样管的透射结构。
如果壳体不仅具有至少一个射束能通过的部分表面，而且具有第一开口和必要时第二开口连同将所述第一开口和第二开口连接的试样管，则有利地至少两个辐射源和至少两个辐射探测器布置在壳体内部，以便不仅实现关于至少一个射束能通过的区域的反射结构而且实现关于试样管的透射结构。
在根据本发明的光谱计的一个极其优选的实施方式中，在关于至少一个射束能通过的区域的反射模式和关于试样管的透射模式之间切换。
为此在根据本发明的光谱计的一个特别优选的实施方式中，在试样管的与至少一个辐射源相对的侧上布置光学镜。至少一个辐射探测器则这样布置和构造，以使得所述辐射探测器可以记录在关于至少一个射束能通过的区域反射中的测量信号，并且可以记录关于通过试样管透射的并且由光学镜反射的射束的测量信号。为此，至少一个辐射探测器也具有两个探测器面、即一个在反射中的探测器面和一个在透射中的探测器面。
至少一个辐射源则可以特别是也具有至少一个遮光板，所述遮光板实现在反射模式和透射模式之间切换被发射的射束。
光谱计的至少一个辐射源根据本方面不受限，从而可以使用红外线(IR)辐射源、紫外线(UV)辐射源或者紫外线和可见光范围(UV-VIS)辐射源或者由其组成的组合。
至少一个辐射源可以是宽频带源、可调节的辐射源，然而也可以是窄频带的辐射源、例如IR-LED。辐射源也可以附加地具有光学辅助装置、例如聚焦光学透镜、滤光片、滤光薄膜或滤光漆层或者也可以是MOEMS(微型光机电系统)Fabry-Perot(法布里-珀罗)频率滤波器，所述频率滤波器可以实现调节波长范围。光谱计也可以具有多个所述辐射源，所述所述辐射可以是不同的。
在一个优选的实施方式中，至少一个辐射源是IR-LED。
至少一个辐射探测器根据本发明不受限。辐射探测器可以例如是宽频带探测器，所述宽频带探测器具有至少一个敏感的探测器面N。然而辐射探测器也具有多个敏感的面N，或者也具有线性阵列的探测器面N、例如呈象素的形式。探测器也可以附加地具有光学辅助装置、例如MOEMS Fabry-Perot频率滤波器、窄频带滤波器或者也频散楔。构成辐射探测器的材料根据本发明也不受限。然而优选地，辐射探测器至少由半导体材料构成。
光谱计有利地可以包含光学镜。
光谱计可以完全封闭或者然而至少或多或少透光的。然而在光谱计的一个优选的实施方式中，壳体气密地和/或水密地包围辐射源、辐射探测器、自给自足的供能单元和用于无线数据传输的接口。
根据本发明的光谱计可以具有不同的尺寸。然而壳体优选地具有最大尺寸、例如在具有基本上球体构型的形状的情况中3cm至12cm的直径。优选地，壳体具有5cm至10cm、极其优选7cm至9cm的最大尺寸或直径。
如何实现自给自足的供能单元的方式和方法根据本发明不受限。自给自足的供能单元可以例如是电池或蓄电池。也可能的是能电感式充电的供电单元。
光谱计中的自给自足的供能单元优选地是热电供能单元。由此可以有利地特别是充分利用光谱计的周围环境的温差、例如在使用在洗衣机的滚筒中的情况中在洗涤程序期间的温度改变。为此，根据本发明的光谱计则优选地具有热电堆元件。
然而特别有利地也替换地或者附加地使用压电元件、特别是用于自给自足供电的弯曲元件。
根据本发明的光谱计通常可以与位置无关地使用，其中，概念“与位置无关地”可以宽泛地解释并且尤其是指，光谱计可以移动地、即与位置不相关地使用。优选地，光谱计可以设计为对于用户可携带的手持仪器或者然而与家用器具无关地安置在室内。
根据本发明，光谱计如前所述地设置用于使用在具有至少一个家用器具的组合中。在此，至少一个家用器具根据本发明不受限。
在一个优选的实施方式中，至少一个家用器具是导水的家用器具。在此，导水的家用器具通常是下述的家用器具，在该家用器具运行中使用水或者产生水，该家用器具例如是用于清洁和/或烘干物品的器具，然而也是例如用于准备饮料、例如咖啡的器具。优选地，至少一个家用器具是用于清洁和/或烘干物品的导水的家用器具。待清洁的物品可以例如特别是玻璃杯和/或餐具或洗涤物。概念“清洁”在此也包括整新。导水的家用器具可以相应地也是烘干机或洗涤烘干机。
在一个特别优选的实施方式中，至少一个家用器具是从由洗衣机、洗涤烘干机和烘干机组成的组中选择的导水的家用器具。
在一个另外的实施方式中，至少一个家用器具是用于保存、准备和/或加工食品的不导水的家用器具。用于保存食品的家用器具可以在此例如是冷藏箱或冷藏冷冻格组合器具。用于准备食品的家用器具可以例如微波器具、炉具或烤箱。用于加工食品的家用器具可以例如厨房器具或者搅拌机。在此，至少一个家用器具特别优选地是冷藏箱或冷藏冷冻格组合器具。
壳体的材料根据本发明原则上不受限，然而通常与使用目的相关。然而优选地，壳体由一种或多种塑料构成。以所述方式可以实现尤其具有轻的重量的光谱计。如果使用弹性体，也可以实现一定地防碰撞。
光谱计的构型也特别是与在使用中的光谱计的化学和物理需求相关。在使用在对于光谱计有害的介质、例如洗涤碱液中时，壳体尽可能密封地构造。如果壳体具有一个或多个开口，则空腔的内表面相应地密封地构造，以便排除光谱计的组件和有害介质之间的接触。
相应地，光谱计在壳体内部的布置和固定的方式也与光谱计的使用目的相关。因此，例如光谱计的内部(除了设置用于可选地接收测量物体的空腔以外)部分地或者完全由塑料树脂填充。替换地或者补充地，机械元件为此可以使部件在光谱计中的布置稳定化。
在根据本发明的光谱计的一个另外的优选的实施方式中，壳体在其外侧具有至少一个防碰撞件。该实施方式是特别有利的，光谱计在其使用时运动，从而所述光谱计可以与在其周围环境中的物品接触。这尤其是在光谱计放置在导水的家用器具的滚筒中的情况。
只要光谱计可以对于预定的使用足够地被保护防止所述光谱计的周围环境中的物品的碰撞结果，则可选的防碰撞件的种类和构型根据本发明不受限。也就是说，所述防碰撞件可以例如由一个或多个凸起部构成，所述凸起部可以分布在壳体的外侧上。然而防碰撞件也可以例如是固定在壳体上的或者套在壳体上的一个或多个闭合的包套。优选地，凸出部或包套由能挠曲的材料、例如弹性体例如橡胶构成。
在一个另外的实施方式中，至少一个辐射源、至少一个辐射探测器、可选地以显微镜存在的评估单元和自给自足的供能单元实现为微机械的构件。光谱计能够以所述方式特别节省空间地构造。
如果至少一个家用器具是导水的家用器具，则在一个另外的实施方式中用于处理剂的配量装置布置在壳体内部、即基本上由壳体包围。以所述方式可以在使用光谱计时在导水的家用器具内部的处理程序期间由于通过光谱计确定的需求而直接地补充配量确定量的处理剂。
在一个另外的优选的实施方式中，光谱计附加地具有显示装置。显示装置的构型根据本发明不受限。所述显示装置可以例如是一个或多个发光显示装置、例如LED，然而也可以是下述显示器，该显示器可以彩色地和/或黑/白地输出呈图像、文本和/或文字形式的信息。
无论如何可以通过所述显示装置有利地显示光谱计的运行状态。概念“运行状态”在此可以宽泛地解释并且包括所有包含光谱计的启动/关闭/待机状态以及能量状态的运行方式。也就是说，用户可以例如根据运行状态显示装置识别，光谱计是否接通处于运行中，也或者是否提供用于运行的足够能量。
此外，通过所述显示装置可以有利地将报警和/或信息输出给用户。例如当例如借助光谱计探测有害气体也或者过敏原或有毒物质时。
因为根据本发明的光谱计的一个另外的优选的实施方式中从由温度传感器、压力传感器、加速度传感器和湿度传感器组成的族中选择的至少一个传感器布置在壳体内部，所以在这个实施方式中借助所述显示装置也可以输出所述传感器的作为报警和/或信息的信号。
此外，本发明的主题是一种用于定性地和/或定量地检测家用器具中的化学物质的系统，其包括在此所述的光谱计和至少一个家用器具。定性地在此通常是指确定物质的类型和/或特性。定量地在此通常是指确定浓度或量。
在此，这里所使用的概念“物质”可以非常宽泛地解释，因为所述物质不仅包括各种化合物、例如由处理剂或挥发性物质构成的表面活性化合物，然而例如也包括混合物、例如典型的污染物。所述污染物的实例可以是蛋黄、番茄、咖啡也或者含油脂的食物残渣。挥发性物质可以例如是例如来自微生物释放的有机化合物，然而也例如是在丙烷气烘干情况中的碳氢化合物。
着色剂同样是物质，从而所述方法特别是也包括确定例如洗涤物的颜色。也就是说，颜色的确定也尤其在洗涤物的情况中起重要作用，以便避免错误装入。
此外，本发明的主题是一种用于运行光谱计的方法，所述光谱计包括壳体，所述壳体包围至少一个辐射源、至少一个辐射探测器和自给自足的供能单元，并且所述光谱计包含用于无线数据传输的接口，并且光谱计设置用于：
(a)在内部的评估单元和/或外部的评估单元中评估由辐射探测器获得的、探测到的射束的数据，和
(b)无线地直接或间接地与具有控制装置的至少一个家用器具通信，
其中，所述方法包括以下步骤：
(i)测量物体借助光谱计来测量，其方式是，由至少一个辐射源在至少一个时长Δτ内发射在λ1至λ2的波长范围内的射束，从而所述测量物体被施加所述射束，并且至少一个辐射探测器将由测量物体反射的射束和/或透射的射束记录为一个或多个测量信号；
(ii1)将在步骤(i)中获得的所述一个或多个测量信号传输到内部的评估单元，并且借助存储在内部的评估单元中的评估程序在测量物体的至少一个化学物质的定性和/或定量确定方面将所述一个或多个测量信号评估为评估结果；和/或
(ii2)将在步骤(i)中获得的测量信号传输到外部的评估单元，所述外部的评估单元与外部服务器通信，并且在测量物体的至少一个化学物质的定性和/或定量确定方面将所述一个或多个测量信号评估为评估结果；
(iii)将出自步骤(ii1)和/或步骤(ii2)的评估结果传输到至少一个家用器具的控制装置，所述控制装置根据所述评估结果实施措施；其中，步骤(i)至(iii)一次或者多次地实施。
所述措施在此通常是改变预定的处理程序。在此例如在洗衣机中可以是洗涤剂的补充配量、温度和/或滚筒转速的改变或者冲洗阶段的设计。
最后，本发明的主题是一种用于运行用于定性地和/或定量地检测家用器具中的化学物质的系统的方法，所述系统包括光谱计和至少一个家用器具，其中，光谱计包括壳体，所述壳体包围至少一个辐射源、至少一个辐射探测器和自给自足的供能单元，并且所述光谱计包括用于无线数据传输的接口，其中，光谱计设置用于：
(a)在内部的评估单元和/或外部的评估单元中评估由辐射探测器获得的、探测到的射束的数据，和
(b)无线地直接或间接地与具有控制装置的至少一个家用器具通信，
其中，所述方法包括以下步骤：
(i)测量物体借助光谱计来测量，其方式是，由至少一个辐射源在至少一个时长Δτ内发射在λ1至λ2的波长范围内的射束，从而测量物体被施加所述射束，并且至少一个辐射探测器将由测量物体反射的射束和/或透射的射束记录为一个或多个测量信号；
(ii1)将在步骤(i)中获得的所述一个或多个测量信号传输到内部的评估单元，并且借助存储在内部的评估单元中的评估程序在测量物体的至少一个化学物质的定性和/或定量确定方面将所述一个或多个测量信号评估为评估结果；和/或
(ii2)将在步骤(i)中获得的测量信号传输到外部的评估单元，所述外部的评估单元与外部服务器通信，并且在服务器上借助存储在服务器中的评估程序在测量物体的至少一个化学物质的定性和/或定量确定方面将所述一个或多个测量信号评估为评估结果；
(iii)将出自步骤(ii1)和/或步骤(ii2)的评估结果传输到所述至少一个家用器具的控制装置，所述控制装置根据所述评估结果实施措施；其中，步骤(i)至(iii)一次或者多次地实施。
根据本发明设置，光谱计如前所述地设置用于与至少一个家用器具组合地使用并且有利地也可以与位置无关地使用。
根据本发明的方法由此可以不仅在至少一个家用器具外部而且在至少一个家用器具内部实施。此外，根据本发明的方法可以在至少一个家用器具中执行处理程序之前、期间以及之后实施。
在一个优选的实施方式中，当壳体具有至少一个射束能通过的区域时，则根据本发明的方法不仅可以在干燥的测量物体上实施，而且可以在湿的测量物体上实施。
在一个另外的优选的实施方式中，当光谱计的壳体具有第一和/或第二开口和空腔时，则根据本发明的方法可以在作为测量物体的液体和气体上实施。
如果家用器具例如是洗衣机，则根据本发明的方法可以在进行处理程序之前实施。在这种情况中，测量物体例如是洗涤物。用户则可以例如已经在洗衣机外部借助光谱计测量洗涤物，例如以便确定洗涤物污染物也或者纺织物类型。当壳体具有至少一个射束能通过的区域，则光谱计可以或者放置到洗涤物上也或者以一定间距朝向洗涤物定向，从而任何情况由至少一个辐射源在至少一个时长Δτ内发射在λ1至λ2的波长范围内的射束，以使得洗涤物被施加所述射束，并且至少一个辐射探测器将由洗涤物反射的射束记录为测量信号。由洗涤物获得的测量信号接着被传输到内部的评估单元或外部评估装置上，并且借助存储在评估装置中的评估程序关于在这种情况中确定例如纺织物类型和污染物方面来评估所述测量信号。
然而根据本发明不受限的是，由一个或多个测量信号借助存储在评估单元中的例行程序来确定出哪一个物质并且多少个物质。
如果纺织物类型例如是丝绸并且污染物例如是红酒，则可以将所述评估结果传输到洗衣机的控制装置上。控制装置则可以作为措施选择相应的处理程序并且在通过用户确认之后实施或者自动地实施。
在根据本发明的方法的一个另外的实施方式中，光谱计还可以与洗涤物一起放入到洗衣机的滚筒中。在这种情况中，根据本发明的方法在实施处理程序期间在一个或多个时间点上可以测量洗涤物(当壳体具有射束能通过的区域时)和/或测量洗涤碱液(当壳体例如具有空腔时)。如果例如测定在洗涤物上和/或在洗涤碱液中的处理剂的浓度，则控制装置可以在低于处理剂的最佳量时作为措施例如进行补充配量。如果在光谱计的壳体中附加地布置配量装置，则也可以直接在滚筒中通过光谱计的配量装置补充配量处理剂。在低于处理剂的最佳量时，家用器具的控制装置也可以进行附加的冲洗步骤。
在一个另外的实施方式中，光谱计集成在包括至少一个第一和第二家用器具的网络中，所述第一和第二家用器具分别具有控制装置和外部服务器，其中，在步骤(c)中将由测量信号定量地和/或定性地确定的、关于测量物体的至少一个物质通过外部服务器传输到第一家用器具和/或第二家用器具的控制装置上。
如果至少两个家用器具具有洗衣机和烘干机，则例如将光谱计放入到洗衣机的滚筒中并且与洗涤物一起经过处理程序。如果处理程序结束，则通过根据本发明的方法可以例如确定洗涤物的剩余湿度。接着通过外部服务器可以将剩余湿度的值传输到烘干机的控制装置上。烘干机的控制装置接着可以根据所传输的剩余湿度和之前确定的纺织物类型选择最佳烘干程序并且在通过用户或者自动地确认之后实施所述最佳烘干程序。此外，光谱计也可以与洗涤物一起放入到烘干机的滚筒中，以便通过根据本发明的方法可以最优地检测并且控制烘干过程的进程。
外部服务器可以特别是也集成在移动式用户终端装置、例如智能手机或平板电脑中。
在根据本发明的方法中，根据步骤a)测量物体通过光谱计来测量，其方式是，由至少一个辐射源在至少一个时长Δτ内发射在λ1至λ2的波长范围内的射束，从而测量物体被施加所述射束，并且至少一个辐射探测器将由测量物体反射的射束和/或透射的射束记录为测量信号。借助光谱计对测量物体的测量在此可以通常静态地并且动态地进行。根据本发明，测量方式与此有关地不受限。进行光谱计测量的至少一个时长Δτ的数量和长度在此根据本发明同样不受限。然而至少一个时长Δτ优选地是这样长的，以使得可以获得下述测量信号，评估单元可以由所述测量信号通过已存储的评估程序评估测量物体的至少一个物质。为此，时长Δτ的长度可以例如按照阿伦方差。
λ1至λ2的至少一个波长范围的宽度根据本发明不受限。波长范围在此表示下述范围，光谱计的至少一个辐射源在所述范围内发射射束以对测量物体进行测量和/或至少一个辐射探测器在所述范围内记录测量信号。根据本发明，所述波长范围的设定在此可以通过至少一个辐射源的选择、至少一个辐射探测器的选择和/或通过附加的光学辅助装置、例如光学滤波器实现。
λ1至λ2的波长范围的数量根据本发明不受限，然而与待测量的测量物体的待确定的物质相关，这又与家用器具的种类和构型相关。
当评估单元评估测量信号时，则在此通常首先产生至少一个光谱。为了可以进行光谱的定量评估，光谱通常根据一个标准而标准化。以所述方式能够将接收到的光谱与例如标定光谱比较。然而多个接收到的光谱也可以彼此比较，例如以便监测物质的确定的量的减小。在根据本发明的方法的一个优选的实施方式中，当所述光谱是红外线光谱时，则所述标准在此优选地是Spektralon标准。
用于定性和定量地评估光谱的评估程序通常是多种多样的并且通常一定与所使用的光谱计类型相关并且也与测量物体的至少一个待确定的物质和/或至少一个特性相关。根据本发明，已存储的评估程序因此同样不受限。然而优选地，基于Lambert-Beer(朗伯比尔)定律的评估借助多变量数据分析、即Principal Components Analysis(主分量分析)进行，所述主分量分析具有Non-linear Iterative Partial Least Squares Algorithmus(非线性迭代偏最小二乘算法)以及接着的Partial Least Squares Regression(偏最小二乘回归法)，Responsematrix(响应矩阵)可以由所述偏最小二乘回归法得出。
因此，不同物质的标定光谱或与波长相关的吸收标准特别优选地存储在评估程序中。分别存储的数据的数量和类型可以改变并且在此与可携带的光谱计的使用以及至少一个家用器具的种类和构型相关。
本发明具有多个优点。根据本发明的光谱计可以与位置无关地、例如移动式地并且与固定的安装位置无关地使用。在此，特别是能够实现作为可加入到家用器具的滚筒中的光谱计的应用，然而或者能够实现作为手持式装置的光谱计的应用。光谱计还可以与多个家用器具组合地使用，因此例如与保存、准备和/或加工食品的家用器具组合地使用。如果根据本发明的光谱计特别是与导水的家用器具组合地使用，则借助仅仅一个光谱计可以分析和优化从洗涤物收集装置直至到衣柜中的整个洗涤物护理过程。
附图说明
本发明的其他细节由不受限的实施方式的下述说明得出。在此参考图1，2和3。
图1示意性地示出根据本发明的光谱计的一个不受限的实施方式，所述光谱计具有射束能通过的部分表面以及内部的评估单元。
图2示意性地示出根据本发明的光谱计的一个不受限的实施方式，所述光谱计具有射束能通过的部分表面和两个在壳体中的开口连同将所述两个开口连接的、作为空腔的试样管以及在透射模式中的光学镜，其中，出于简明的原因删去评估元件。
图3示意性地示出根据本发明的光谱计的一个不受限的实施方式，所述光谱计具有射束能通过的部分表面和两个开口连同将所述两个开口连接的、作为空腔的试样管以及在反射模式中的光学镜。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的光谱计1的一个不受限的实施方式。在所述实施方式中，光谱计1具有呈压平的球体形式的壳体2。在壳体2内部布置作为辐射源3的IR-LED(红外线LED)和辐射探测器4。壳体2具有圆形的射束能通过的部分表面9，所述部分表面在此同时是削平的部分表面。射束能通过的部分表面9在这个实施方式中由红外线能通过的塑料制成。辐射源3和辐射探测器4在此这样关于射束能通过的部分表面9布置，以使得在壳体2外部的测量物体、在此为洗涤物22可以被施加来自辐射源3的射束17，并且由洗涤物22反射的射束18可以由辐射探测器4记录为测量信号。此外，内部的评估单元7、用于无线数据传输的接口6和自给自足的供能单元5由壳体2包围。自给自足的供能单元5在此热电地通过热电堆实现。
如果辐射探测器4记录测量信号，则可以将所述测量信号传输到内部的评估单元7上。评估程序优选地存储在内部的评估单元7中，借助所述评估程序能够关于测量物体的化学物质、在这种情况中即纺织物类型评估测量信号。通过用于无线数据传输的接口6接着可以将由评估单元7从测量信号获得的评估结果传输到至少一个家用器具的控制装置上。如果至少一个家用器具例如是洗衣机，则控制装置可以根据所确定的纺织物类型选择最优的处理程序并且在通过用户或者自动地确定之后实施所述最优的处理程序。
在图1中，壳体2在其外侧具有作为防碰撞件的凸起部16。10表示传感器。
图2示出在一个另外的不受限的实施方式中示出光谱计1，其中，壳体2附加地具有第一开口11、第二开口14和将这两个开口11，14连接的、作为空腔的试样管12。试样管12优选地由石英玻璃制成。光学镜15位于试样管12的、背离辐射源3和辐射探测器4的一侧。液体或气体通过这两个开口11和14填充或流过试样管。根据光谱计1的应用，所述液体或气体可以例如是洗涤碱液或者也是烘干机的过程空气。
在辐射源3的前方和后方分别布置一个遮光板21，20。前方的遮光板21在此可以在关闭状态中阻止由辐射源3发射射束通过射束能通过的部分表面9。如果后方的遮光板20被打开，则射束17可以由辐射源3朝向试样管12的方向发射并且通过所述试样管。透射的射束17接着由光学镜15反射并且可以在作为射束18重新通过试样管12之后由辐射探测器4记录为测量信号。
图3例如示出出自图2的不受限的实施方式，其中，光谱计1在此由在图2下所述的透射模式切换到反射模式中。也就是说，在图3中遮光板20关闭，而遮光板21打开。如果遮光板21打开，则由辐射源3发射的射束17通过所述射束能通过的部分表面9，并且辐射探测器4将由洗涤物22反射的射束18记录为测量信号。
在根据本发明的光谱计的在图3中所示的实施方式中，在外部的评估单元8中对由辐射探测器4获得的关于探测到的射束18的数据进行评估，所述外部的评估单元与外部的服务器19通信。
5表示自给自足的供能单元，并且13表示在样品管12中的测量物体、例如洗涤碱液。
在此优选地，辐射探测器4在根据本发明的光谱计的在图2和图3中所述的实施方式中构造为具有至少两个探测器面，其中，一个探测器面设计用于在反射模式中探测，而另一个探测器面设计用于在透射模式中探测。然而替换地也可以使用两个辐射探测器，以及替代遮光板也使用两个辐射源。
附图标记列表
1 光谱计
2 壳体
3 辐射源，IR-LED
4 辐射探测器
5 自给自足的(热电的)供能单元
6 用于无线数据传输的接口
7 内部的评估单元
8 外部的评估单元
9 射束能通过的部分表面；削平的部分表面
10 传感器
11 (至壳体中的空腔的)(第一)开口
12 (在壳体中的)空腔
13 (在空腔中的)测量物体
14 (至壳体中的空腔的)(第二)开口
15 光学镜
16 防碰撞件、例如橡胶凸起部
17 发射的射束
18 反射的和/或透射的射束
19 (外部的)服务器
20 遮光板
21 遮光板
22 洗涤物、测量物体。

Claims (15)

1.一种光谱计(1)，其包括壳体(2)，所述壳体包围至少一个辐射源(3)、至少一个辐射探测器(4)和自给自足的供能单元(5)，所述光谱计包含用于无线数据传输的接口(6)，并且所述光谱计(1)设置用于：
(a)在内部的评估单元(7)和/或外部的评估单元(8)中评估由所述辐射探测器(4)获得的、探测到的射束的数据，和
(b)无线地直接或间接地与至少一个家用器具通信，
其特征在于，所述至少一个家用器具是用于清洁和/或烘干物品的导水的家用器具，所述壳体具有规则的表面，以便能够在所述导水的家用器具的滚筒中一起运动，所述壳体包括圆的形状，所述壳体(2)具有至少一个至空腔(12)的开口，其中，所述辐射源(3)和所述辐射探测器(4)布置为使得位于所述空腔(12)中的测量物体(13)能够借助所述光谱计(1)在反射模式中和/或在透射模式中被检验。
2.根据权利要求1所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体包括球体以及其他的椭圆体。
3.根据权利要求1所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体(2)气密地和/或水密地包围所述辐射源(3)、所述辐射探测器(4)、所述自给自足的供能单元(5)和所述用于无线数据传输的接口(6)。
4.根据权利要求2所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体(2)气密地和/或水密地包围所述辐射源(3)、所述辐射探测器(4)、所述自给自足的供能单元(5)和所述用于无线数据传输的接口(6)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体(2)包围传感器(10)，所述传感器从由温度传感器、压力传感器、加速度传感器和湿度传感器组成的组中选择。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体(2)具有至少一个整平的部分表面(9)。
7.根据权利要求6所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体(2)包围传感器(10)，所述传感器从由温度传感器、压力传感器、加速度传感器和湿度传感器组成的组中选择。
8.根据权利要求1至4、7中任一项所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体(2)具有至少一个射束能通过的部分表面(9)。
9.根据权利要求1至4、7中任一项所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体(2)具有第一开口(11)和第二开口(14)，并且所述空腔(12)位于所述第一开口和所述第二开口之间。
10.根据权利要求1至4、7中任一项所述的光谱计(1)，其特征在于，所述光谱计包含光学镜(15)。
11.根据权利要求1至4、7中任一项所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体(2)在其外侧具有防碰撞件(16)。
12.根据权利要求1至4、7中任一项所述的光谱计(1)，其特征在于，所述壳体(2)具有3cm至12cm的最大尺寸。
13.根据权利要求1至4、7中任一项所述的光谱计(1)，其特征在于，所述自给自足的供能单元(5)是热电供能单元。
14.一种用于定性地和/或定量地检测家用器具中的化学物质的系统，其包括根据权利要求1至13中任一项所述的光谱计(1)和至少一个家用器具。
15.一种用于运行用于定性地和/或定量地检测家用器具中的化学物质的系统的方法，所述系统包括光谱计(1)和至少一个家用器具，其中，所述光谱计(1)包括壳体(2)，所述壳体包围至少一个辐射源(3)、至少一个辐射探测器(4)和自给自足的供能单元(5)，并且所述光谱计包括用于无线数据传输的接口(6)，其中，所述光谱计(1)设置用于：
(a)在内部的评估单元(7)和/或外部的评估单元(8)中评估由所述辐射探测器(4)获得的、探测到的射束的数据，和
(b)无线地直接或间接地与具有控制装置的至少一个家用器具通信，
其中，所述至少一个家用器具是用于清洁和/或烘干物品的导水的家用器具，所述壳体(2)具有规则的表面，以便能够在所述导水的家用器具的滚筒中一起运动，所述壳体包括圆的形状，所述壳体(2)具有至少一个至空腔(12)的开口，其中，所述辐射源(3)和所述辐射探测器(4)布置为使得位于所述空腔(12)中的测量物体(13)能够借助所述光谱计(1)在反射模式中和/或在透射模式中被检验，
其中，所述方法包括以下步骤：
(i)测量物体(13，22)借助光谱计(1)来测量，其方式是，由所述至少一个辐射源(3)在至少一个时长Δτ内发射在λ1至λ2的波长范围内的射束(17)，从而所述测量物体(13，22)被施加所述射束，并且所述至少一个辐射探测器(4)将由所述测量物体(13，22)反射的射束和/或透射的射束(18)记录为一个或多个测量信号；
(ii1)将在步骤(i)中获得的所述一个或多个测量信号传输到所述内部的评估单元(7)，并且借助存储在所述内部的评估单元(7)中的评估程序在所述测量物体(13，22)的至少一个化学物质的定性和/或定量确定方面将所述一个或多个测量信号评估为评估结果；和/或
(ii2)将在步骤(i)中获得的所述一个或多个测量信号传输到所述外部的评估单元(8)，所述外部的评估单元与外部的服务器(19)通信，并且在所述服务器上借助存储在所述服务器中的评估程序在所述测量物体的至少一个化学物质的定性和/或定量确定方面将所述一个或多个测量信号评估为评估结果；
(iii)将出自步骤(ii1)和/或步骤(ii2)的评估结果传输到所述至少一个家用器具的控制装置，所述控制装置根据所述评估结果实施措施；其中，步骤(i)至(iii)一次或者多次地实施。
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