CN114002745B - 家用器具和用于操作家用器具的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种家用器具(1),其具有至少一个在家用器具(1)的操作期间被供水的部件(3)。家用器具(1)包括检测装置(7),所述检测装置被配置为检测至少一个部件(3)的至少一个表面(6)上的水垢(18)的存在性。检测装置(7)包括第一电极和第二电极;测量单元(11),其被配置为在施加到电极(8)的交变第二电学量的至少一个频率下测量电极(8)的第一电学量;以及分析评价单元(12),其被配置为基于所测量的第一电学量确定电极(8)的阻抗并且被配置为基于所确定的阻抗推断水垢(18)的存在性。本发明还涉及一种用于操作这种家用器具(1)的方法。

Description

家用器具和用于操作家用器具的方法
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个在家用器具的操作期间被供水的部件的家用器具。本发明还涉及一种用于操作这种家用器具的方法。
背景技术
有各种家用器具在其操作过程中使用水。例如,在配置为蒸汽炉的家用器具中,水被加热以产生蒸汽或水蒸汽,然后将蒸汽或水蒸汽引入蒸汽炉的炉室中。在配置为例如咖啡机的另一种家用器具中,水被加热以制备咖啡,而在其它家用器具、例如洗衣机或洗碗机中,水被加热用于洗涤目的。在此类家用器具或家用装置中加热水通常会导致在家用器具的操作期间与水接触的部件表面上形成石灰或水垢。
然而,也存在具有诸如水箱、管道或泵之类的部件的其它家用器具,这些部件在家用器具的操作期间与水接触,其中在这些家用器具中水不被加热。即使在这样的家用器具中,在操作过程中水没有被主动加热,但由于水的蒸发,也会形成水垢。
水垢沉积在家用器具的各个部件之上或之中是不利的,因为会导致相关联的问题,如至少部分地阻塞管道等、传热降低或缺乏卫生。
蒸汽炉可能具有输入装置,使蒸汽炉的用户能够手动输入水硬度水平。水硬度水平取决于操作蒸汽炉的地方可用的自来水的硬度。由用户手动输入的水硬度水平可以被蒸汽炉的控制单元考虑在内。并且根据用户输入的水硬度水平,蒸汽炉可以建议不时执行去除水垢的操作。这种建议可以取决于用户输入的水硬度和蒸汽炉的使用率。
然而,依靠家用器具用户输入水硬度水平对用户来说既费力又容易出错。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种开头提到的类型的家用器具,其在水垢沉积物的处理方面得到改进,并且提供一种用于操作家用器具的相应方法。
该目的通过本发明的相应主题解决。在本发明的技术方案和说明书中详细说明了具有本发明的方便的进一步发展的有利配置。
根据本发明的家用器具包括至少一个在家用器具的操作期间被供水的部件。家用器具还包括被配置为检测至少一个部件的至少一个表面上的水垢的存在性的检测装置。检测装置包括第一电极和第二电极。检测装置还包括测量单元,其被配置为在施加到电极的交变第二电学量的至少一个频率下测量电极的第一电学量。检测装置还包括分析评价单元,其被配置为基于测量的第一电学量确定电极的阻抗。分析评价单元还被配置为基于所确定的阻抗推断水垢的存在性。
检测装置的这种配置基于以下发现:借助于测量单元测量的电极的第一电学量取决于施加到电极的交变第二电学量的频率。因此,通过测量第一电学量,通过检测装置的分析评价单元可以容易地确定包括第一电极和第二电极的系统的阻抗。当然,检测装置的这种配置可以与具有多于2个电极的装置一起使用。并且通过确定阻抗,可以监测至少一个表面上可能存在的水垢。
因此,在家用器具的操作期间与水接触的至少一个部件的至少一个表面上的水垢的存在性可以通过检测装置容易且准确地检测。因此,家用器具在水垢沉积物的处理方面得到了改进。
由于家用器具包括检测装置,家用器具的用户无需将水硬度水平输入家用装置以评估何时应该执行除垢操作。这有助于家用器具的操作。
此外,可以通过检测装置快速检测到水垢的沉积。因此,可以避免不希望的水垢积聚。这提高了家用器具的性能,延长了家用器具的使用寿命,并降低了家用器具的能耗,因为这种防止石灰沉积的方法提高了能源表现。这有利于方便且高效地使用家用器具。
更进一步,依赖于阻抗测量,即依赖于阻抗的确定的检测装置是廉价且可靠的。另外,阻抗的确定是技术上成熟的技术,利用阻抗测量的检测装置寿命长。
如果通过测量单元测量的第一电学量是电流强度,则施加到电极上的第二电学量可以是交变电压,即振幅以一定频率变化的电压。如果通过测量单元测量的第一电学量为电压,则施加到电极上的交变第二电学量可以是强度或幅度以一定频率变化的电流。借助于测量单元可以容易地测量这种电学量。
优选地,检测装置包括频率发生器,该频率发生器被配置为提供交变第二电学量的多个频率。这是基于以下发现:如果阻抗测量不仅仅在可以是交变电流或交变电压的第二电学量的一个单一频率下进行,则可以进行非常可靠的水垢检测。因此,如果在交变第二电学量的多个频率下确定阻抗,则借助于确定电极的阻抗来区分水垢的存在和水垢的不存在更可靠。
换句话说,如果频率发生器连续提供交变第二电学量的多个频率,则可以执行阻抗谱。并且这样的阻抗谱对于水垢的存在性产生特别可靠的结果,特别是关于一定阈值以上的一定量的水垢的存在性。
此外,如果存在水垢,则在给定频率范围内的特定频率下进行的阻抗测量与不存在水垢时在相同频率下进行的测量相比可能表现出特别显著的差异。因此,通过借助频率发生器提供这些特定频率,可以特别快速和可靠地检测水垢的存在性。
优选地,电极被施加到至少一种部件的至少一个表面上。借助于电极的这种布置,可以在形成水垢沉积物时直接检测它们。因此,当水垢开始以可检测的量沉积时,可以立即执行诸如除垢操作或除垢过程之类的补救措施。
如果将电极施加到至少一个部件的表面,该部件的材料特别容易形成水垢,则可以以特别可靠的方式检测水垢的存在性。因此,将电极布置在部件的表面上是有利的,在该表面上比在部件的另一表面上更可能发生水垢的形成。
优选地,检测装置被配置为检测至少一个电极上水垢的存在性。这是基于以下发现:至少一个电极上的水垢沉积物对为包括水垢沉积物和至少一个电极的系统所确定的阻抗有影响。因此,在至少一个电极上检测到水垢的存在性可以被分析评价单元解释为在至少一个表面上水垢的存在性。然后可以利用该信息来进行或推荐除垢行动。
两个电极可以具有多种形状和相对于彼此的多种布置。例如,第一电极可以是至少部分地被第二电极包围的中心电极。两个电极的这种同心布置有利于检测水垢沉积物。然而,修改电极的几何形状和/或布置,特别是关于电极的厚度和/或电极之间的距离进行修改,可以有利于水垢的检测。
因此,如果第一电极和第二电极均包括收集器部分和从收集器部分延伸的多个指状物,则是有利的。这种布置使得检测从第一电极的收集器部分延伸的指状物上和从第二电极的收集器部分延伸的指状物上的水垢沉积物变得特别简单。
优选地,第一电极的至少一个指状物被布置与第二电极的至少一个指状物相邻。特别地,第一电极的指状物可以相对于第二电极的指状物以间插方式布置。换句话说,在垂直于指状物的方向上,第一电极的至少一个指状物可以被布置与第二电极的至少一个指状物邻近。例如,指状物可以以类似于两个梳子的齿的方式排列,其中齿相互穿插而不相互接触。
两个电极的指状物的这种布置提供了网状衬底,在该衬底上特别可能发生水垢沉积。因此,通过两个电极的指状物相对于彼此的这种布置,有利于水垢的检测。
如果两个收集器部分为弧形使得两个弧形收集器部分形成环状结构,则尤其如此。特别地在这种环状结构中,第一电极的一个指状物和第二电极的一个指状物之间的距离可以在例如约5μm至约10μm的范围内,其中环状结构的直径可以在5mm左右。电极的这种布置特别容易集成到家用器具中。
优选地,分析评价单元被配置为基于对指示电极在一个频率下的阻抗的多个值的图案的识别来推断水垢的存在性。通过在分析评价单元中实施的算法可以容易地执行这种图案识别。因此,可以实现水垢存在的自动检测。特别是,该算法可以利用机器学习技术进行图案识别。
指示交变第二电学量在一个频率下的阻抗的值可以包括表示阻抗模的第一值和表示电压和电流之间的相位差的第二值。替代于以这种极坐标形式表示阻抗,可以采用笛卡尔形式来描述阻抗。在该笛卡尔形式中,阻抗包括电阻形式的实部和电抗形式的虚部。
然而,可以利用其它约定来表示指示电极在一个频率下的阻抗的值。由于分析评价单元优选地被配置为基于对这些值的图案的识别来推断水垢的存在性,因此可以实现非常可靠的水垢检测。
优选地,分析评价单元包括分类器,该分类器被配置为区分水垢的存在和水垢的不存在。这使得水垢的检测特别简单。水垢的不存在特别可以对应于低于预定阈值的水垢量。
分类器可以对指示阻抗的值执行线性判别分析(LDA)。替代性地,支持向量机(SVM)可用于将样品分类为有水垢的样品或无水垢的样品。此类分类算法很容易获得,并且一旦使用适当的训练数据集进行训练,就可以提供高水平的准确性。然而,可以在分析评价单元中实现其它分类器,特别是机器学习应用中使用的分类器。
优选地,家用器具包括警报装置,该警报装置被配置为通知家用器具的用户关于在至少一个表面上水垢的存在性。如果家用器具包括警报装置,则只要家用器具认为除垢行动是有用的或可取的,用户就可以采取适当的除垢行动。这有助于用户在家用器具的长使用寿命期间保持家用器具的高性能。
优选地,家用器具包括被配置为对至少一个表面执行除垢过程的除垢装置。这使得家用器具的使用者特别容易实现去除至少一个表面上的水垢沉积物。
除垢装置可以特别地被配置为根据来自检测装置的信号执行除垢过程。在这种配置中,除垢过程在检测到水垢超过预定阈值时自动触发。因此,一旦表面出现一定的水垢沉积物,除垢过程可以自动进行,用户甚至不需要自己触发除垢行动。这使得家用器具的操作对于家用器具的用户来说非常方便。
除垢装置可以包括用于储存除垢溶液的箱或容器,该除垢溶液然后可施加到已发生水垢形成的至少一个表面。这种除垢装置使得从至少一个表面自动去除水垢特别容易。
优选地,家用器具被配置为在家用器具的操作期间加热与所述至少一个部件接触的水。这是基于以下发现:尤其是具有至少一个用于加热水的加热元件的家用器具特别容易形成水垢沉积物。这是因为当水被加热时水垢比在冷水中更容易沉淀。
因此,对于包括至少一个被配置为加热提供给家用器具的自来水的加热元件的任何家用器具,配备检测装置是特别有用的。
家用器具可以例如被配置为蒸汽炉。这种蒸汽炉可以包括箱和至少一个加热元件,该加热元件被配置为加热箱中的水使得水蒸发。至少一个加热元件或蒸发器可以例如与箱的壁接触。借助于至少一个加热元件产生的蒸汽或水蒸气然后被引入到蒸汽炉的炉室或炉腔中。
特别地,发生水蒸发的箱是这种家用器具的可能形成水垢的部件。因此,检测此类部件表面的水垢特别有用。
家用器具也可以被配置为例如咖啡机。在咖啡机中,水被加热到特别高的温度。这增加了形成水垢的可能性。易于出现水垢沉积的咖啡机部件可特别包括用于输送水的管以及水箱等。因此,通过检测装置检测咖啡机的这些部件的表面上的水垢是非常有用的。
然而,家用器具也可以被配置为洗衣机或洗碗机等。同样在这种家用器具中,自来水通常被至少一个加热元件加热到高温以用于洗涤目的。这伴随着形成水垢的可能性增加。如果家用器具包括检测装置,则可以容易地检测到水垢的形成。
然而,被配置为洗衣机或洗碗机的家用器具的任何在家用器具的操作期间与水接触的部件都可能受到水垢沉积物的影响。这种部件可以特别地包括管、泵、热交换器等。因此,将检测装置的电极应用于此类部件对于这些类型的家用器具也是有用的。
更进一步地,家用器具可以被配置为家庭种植装置。这种装置通常包括用于储存用于灌溉通过家庭种植装置种植的种子和植物的水的水箱。除了水箱之外,用于将水从水箱输送到种子和植物的家庭种植装置的泵也会受到水垢的影响。因此,为家庭种植装置的这些部件中的至少一个配备检测装置也是有帮助的。
家庭种植装置还可包括具有用于待种植植物的多个光源的照明单元。
在根据本发明的用于操作家用器具的方法中,家用器具包括至少一个在家用器具的操作期间被供水的部件。家用器具包括检测装置,该检测装置被配置为检测至少一个部件的至少一个表面上水垢的存在性。检测装置包括第一电极和第二电极。该检测装置还包括测量单元,该测量单元在交变第二电学量的至少一个频率下测量电极的第一电学量。交变第二电学量被施加到电极。检测装置的分析评价单元基于测量的第一电学量确定电极的阻抗。分析评价单元基于所确定的阻抗推断水垢的存在性。
这种方法在水垢沉积的处理方面得到了改进。这是因为在至少一个表面上检测到水垢时,可以启动诸如除垢过程之类的补救措施。
关于根据本发明的家用器具描述的优点和优选实施例也适用于根据本发明的方法,反之亦然。
上面在说明书中提到的特征和特征组合以及下面在附图说明中提到的和/或单独在附图中示出的特征和特征组合不仅可用于相应特定的组合中,也可用于其它组合中或单独使用,而不脱离本发明的范围。因此,实施方式也被认为是由本发明涵盖和公开的,这些实施方式没有在图中明确地示出或解释,但是从所解释的实施方式的分离的特征组合产生并且可以由其生成。因此,不具有原始制定的本发明的所有特征的实施例和特征组合也应被视为已公开。此外,超出或偏离本发明的技术方案的关系中所陈述的特征组合的实施方式和特征组合将被认为是公开的,特别是由上述实施方式所公开。
附图说明
本发明的进一步优点、特征和细节从本发明的技术方案、优选实施例的以下描述以及基于附图体现,其中具有类似功能的特征用相同的附图标记表示。附图中示出了:
图1是非常示意性地配置为蒸汽炉的家用器具,其中蒸汽炉包括用于检测水垢存在性的检测装置;
图2是检测装置的两个电极的可能配置;
图3是具有借助于检测装置对不同水硬度度数的水样进行阻抗谱测量的图案的图形。
图4是具有借助于检测装置对含有水垢的第一样品与不含水垢的第二样品进行比较的阻抗谱测量的图案的图形;
图5是在检测装置中使用的模型的训练阶段期间的数据处理的示意性步骤以及训练后的模型的使用,其中,所述模型被配置为区分水垢的存在和水垢的不存在;和
图6是在检测装置中使用的模型的输出的图形表示,其中,模型的分类器将属于包含水垢的第一类样品的测量值与属于不含水垢的第二类样品的测量值分开。
具体实施方式
“上”、“下”、“顶部”、“前”、“底部”、“地板”、“水平”、“垂直”、“深度方向”、“宽度方向”、“高度方向”等指示指的是器具在其预期使用位置中相对于位于器具前方并朝向器具的观察者的位置和取向。
图1非常示意性地示出了被配置为蒸汽炉的家用器具1。家用器具1的这个特定示例用于说明用于检测家用器具1的至少一个部件上的水垢的工作原理。然而,在其它示例中,家用器具1可以被配置为包括至少一个在家用器具1的操作期间被供水的部件、使得该部件在操作期间与水接触的任何家用装置。这种家用器具1的非限制性示例可包括咖啡机、洗衣机、洗碗机、家庭种植装置等。
在图1中示意性地示出并且被配置为蒸汽炉的家用器具1包括炉室2,蒸气被引入该炉室2以用于食物的蒸汽烹饪。家用器具1的与水接触或在家用器具1的操作期间被供水的部件包括例如水箱3和用于将蒸气引导到炉室2或炉腔中的管4。加热元件5或蒸发器可以与水箱3的至少一个壁接触。借助于加热元件5,可以从包含在水箱3中的水产生蒸气或蒸汽。然而,这种水的加热会导致在这种部件的至少一个表面6上、例如在水箱3的至少一个壁的表面6上形成水垢。
在图1的家用器具1的示意表示中——其中家用器具1以侧视图示出,表面6示例性地被示出为水箱3的底壁的表面6。然而,在其它家用器具1中,以及在图1中示例性示出的蒸汽炉中,这种水垢的形成可能发生在家用器具1的操作期间与水接触的部件的各种其它表面上。例如,含有矿物质并因此具有一定硬度的水的蒸发会导致管道内形成水垢或石灰。
在图1所示的示例中,家用器具1包括检测装置7,其被配置为检测例如表面6上水垢的存在性。检测装置7包括两个电极8,其仅示意性地表示在图1中。从图2可以更好地看出,电极8包括彼此靠近定位但彼此电隔离的第一电极9和第二电极10。
检测装置7还包括测量单元11,所述测量单元11被配置为测量电极8的第一电学量。例如,测量单元11可以被配置为:在对成第一电极9和第二电极10形式的电极8施加交变电压的情况下测量电流强度。以类似的方式,如果交变电流施加到电极8,则测量单元11可以被配置为测量电极8上的电压。测量单元11可用于将交变的第二电学量、即交变电压和/或交变电流施加到电极8。
检测装置7还包括分析评价单元12,其可以例如被配置为集成电路或微处理器等。分析评价单元12被配置为基于由测量单元11测量的第一电学量来确定电极8的阻抗。分析评价单元12还被配置为基于所确定的阻抗来推断水垢的存在性。
为了将交变的第二电学量施加到电极8,测量单元11可以利用来自家用器具1所连接到的外部电压源(未示出)的电能。特别地,家用器具1可以连接到提供以给定频率交变的电压的外部电压源。
可以在交变电学量的单一频率、例如交变电压下,执行由检测装置7实施的阻抗测量。然而,如果由检测装置7执行阻抗谱分析,则可以获得关于水垢检测的特别可靠的结果。因此,阻抗测量优选地在交变的第二电学量的多个频率下执行。
在图1所示的示例中,家用器具1包括连接到电极8的频率发生器13。通过频率发生器13,交变的第二电学量、例如交变电压可以以不同频率施加到电极8。在此,每次阻抗测量对应于在交变的第二电学量的单一频率下执行的测量。
通过执行多次阻抗测量并因此在交变的第二电学量的相应多个频率下测量电极8的第一电学量,可以执行阻抗谱分析以研究水垢沉积物对电极8的影响。这将参考图2进行说明。
在图2中示例性示出的电极8的配置中,第一电极9包括弧形收集器部分14和从第一电极9的收集器部分14朝向第二电极10延伸的多个指状物15。以类似的方式,第二电极10包括弧形收集器部分16以及朝向第一电极9延伸的多个指状物17。在图2中,为了简单起见,只有一些指状物15,17被提供有相应的附图标记。从图2的示意图中可以看出,水垢18的沉积特别地可能发生在电极8或电极布置结构中的指状件15、17彼此间插的区域中。
包括在图2所示的示例中形成环状结构的弧形部分14、16的电极布置结构的直径可以是约5mm。并且第一电极9的一个指状物15和第二电极10的一个指状物17之间的距离可以在约5μm至约1.5mm的范围内,更优选地在约5μm至约1mm的范围内,最优选在约5μm至约100μm的范围内,以及最优选在约5μm至约10μm的范围内。然而,第一电极9和第二电极10的其它配置、几何形状和尺寸也是可能的。
从图1和图2可以看出,可以将电极8施加到水箱3内部的表面6上,以便检测水垢18在该表面6上的沉积以及因此也在电极8上的沉积。
如果执行阻抗测量——其中例如将具有给定频率的交变电压施加到电极8,则包括电极8的系统或布置结构的介电特性根据频率而被确定。为每个频率确定的阻抗可以用图3所示的图形19表示。在图3所示的图形19中,阻抗的虚部可以表示在图形19的垂直轴20上,而阻抗的实部可以表示图形19的水平轴21上。
在图3所示的图形19中,有第一组点22,其中属于该第一组的每个点22代表在例如施加到电极8的电压的一个频率下执行的阻抗测量。为简单起见,第一组点22中,仅对点22中的一些提供了附图标记。该第一组点22对应于在具有相对高的水硬度的水样中用电极8执行的阻抗谱。
以类似的方式,图形19示出了对于在给定频率下确定的阻抗的实部而言具有总体较高值的第二组点23。因此,该第二组点23更靠近阻抗实部的较高值,该阻抗的实部对应于电极8或包括电极8的系统的电阻。这是由于属于第二组的点23对应于在多个频率下对具有较低水硬度的水样进行的阻抗测量。
在图3所示的图形19中,第三组点24代表具有更低水硬度的第三水样。对于给定频率,这些点24表现出更高的电阻或阻抗的实部。换句话说,具有较高水硬度并因此具有较高电荷载流子浓度的水样表现出较低的电阻值,反之亦然。
在图3所示的示例中,使用阻抗谱测量了具有相应硬度水平的水样,且电极8上没有任何水垢18的沉积。特别地,形成第三组的点24属于具有一般硬度度数或德国度数10°dH的水样。第二组点23属于水硬度为20°dH的水样,第一组点22属于30°dH的水样。从图3中可以看出,阻抗谱能够区分这些具有不同水硬度度数的水样。
以与图3中表示的无石灰样品类似的方式,也可以在水垢18沉积在电极8上的情况下(见图2)在电极8上进行阻抗谱分析。特别地,为了模型校准的目的,电极8可以在温度为70℃的合成硬水溶液中放置在炉或炉室(例如图1中示例性示出的蒸汽炉的炉室2)内24小时。安装在炉室2内的风扇(未图示)的风扇速度可设置为最大速度的70%,使空气从炉室2中逸出的开口可关闭70%。
在这种实验条件下24小时后,可以再次测量样品。结果,在电极8上发生了水垢18的沉积。电极8上水垢18的这种存在对所执行的阻抗测量有影响。用上面详述的实验条件获得的结果表明电极8上水垢18的存在可以通过使用阻抗谱容易地检测到。
在图4中的图形25中示例性地示出了一个示例,其中首先在没有水垢18沉积的情况下在电极8上执行阻抗谱,然后在水垢18沉淀在电极8上之后执行阻抗谱。如图3中,竖直轴20代表由分析评价单元12确定的阻抗的虚部,而水平轴21代表由分析评价单元12确定的阻抗的实部。
图4示出了第一组点26,其对应于在具有水垢18沉积物的电极8上进行的阻抗测量,如图2示意性所示。图4中的第二组点27表示当电极8上不存在石灰或水垢18时执行阻抗谱的结果。在图4中,属于第一组的点26中的每一个分别表示借助于测量单元11在施加到电极8的交变第二电学量的单一频率下执行的阻抗测量。同样,属于第二组的每个点27分别代表在单一频率下执行的阻抗测量。
从图4可以看出,第一组点26的阻抗图案明显不同于第二组点27的阻抗图案。因此,通过分析图4的图形25中表示为点26和点27的分布的阻抗图案,使得检测装置7能够区分水垢18的存在和水垢18的不存在。
图4所示的第二组点27包括区域28,其中虚部的值非常低,即接近于零。这意味着该特征区域28仅代表阻抗的实部,换句话说,由电极8测量的电阻。
以类似的方式,第一组点26包括区域29,其中阻抗的虚部特别低,即接近于零。因此,该区域29中的点26也仅代表阻抗的实部并因此代表电极8的电阻。这些特征区域28、29在借助于阻抗谱的材料表征中特别有用。此外,在图4所示的示例中,可以观察到两组点26、27之间的显著差异,特别是通过观察这两个特征区域28、29。
图4中所示的示例表明,由第二组点27表示的没有水垢的样品对于对应于该特征区域28的频率具有更高的电阻。因此通过分析评价特别是与特定区域28、29中的点26、27相对应的至少一个测量值可以区分具有水垢18的电极8和没有水垢18的电极8。然而,分析由第一点26表示的值与由第二点27表示的值相比的完整图案产生关于水垢18检测的特别可靠的结果。
图5表示在家用器具1的分析评价单元12中实现的训练和利用分类算法或模型的步骤。在模型训练块30中,首先在数据处理步骤32中处理训练数据集31。该数据处理步骤32可以包括重新整形以便为正确的数据处理构造训练数据。在训练数据集31中,数据被标记。这意味着训练数据集31的每个数据点都与一个类别或类型相关联。在图5所示的训练数据集31中,标记包括指示样品是具有水垢还是没有水垢的样品。
在随后的步骤中,例如通过应用主成分分析(PCA)技术进行降维33。这种降维33减少了需要处理的变量的数量。例如,为了减少变量的数量,只进一步利用频率中的一些或频率中的一些的组合。优选地,作为降维33的结果,可以保留与阻抗测量相对应的频率,其中具有石灰和没有石灰的样品之间的差异可以特别好地彼此区分。然后数据被分类器34处理。对于这个分类步骤,可以执行线性判别分析(LDA)。替代性地,分类可以通过使用支持向量机(SVM)作为分类器34来完成。
在随后的模型验证步骤35中,分析模型的准确性。一旦模型被验证,验证的模型36可用于处理未知或新数据37,借助于数据37应确定水垢的存在或不存在。验证的模型36的输出38是对水垢18是否存在于电极8(见图2)上并因此存在于例如表面6上(见图1)的确定。通过借助训练模型36处理图5中所示的数据37,可以检测水垢18的存在或不存在。
数据处理步骤32、实现降维33的步骤以及由分类器34执行的分类也在验证的模型36中进行,该验证的模型36处理数据37以便产生输出38。
图6示出了通过使用支持向量机作为分类器34而获得的示例输出38。在图6所示的图形40中,多个点39位于表示不存在水垢18的区域41中。在图6所示的图形40中,还有位于第二区域43中的其它点42。位于该第二区域43中的点42对应于具有水垢18的样品。
从图6可以看出,支持向量机(SVM)能够通过分离平面44将第一区域41与第二区域43分离。因此,代表样品没有石灰或水垢18的点39被正确地定位在第一区域41内,代表样品具有石灰的点42被正确地定位在第二区域43内。这表明检测装置7可靠地检测水垢18的存在性,例如在家用器具1的至少一个部件的表面6上的存在性。
图1示出了家用器具1可以包括警报装置45,借助于该警报装置45可以通知家用器具1的用户在至少一个表面6上水垢18的存在性。警报装置45可以被配置作为警示灯或包括警示灯。替代地或附加地,警报装置45可以提供警告消息,例如书面消息、口头消息或符号,从而指示除垢过程应该由家用器具1的用户启动。
从图1可以进一步看出,家用器具1可以包括除垢装置46。借助于除垢装置46,可以执行至少一个表面6的除垢过程。当要对至少一个表面6进行除垢时,可以自动触发除垢装置46。
除垢装置46可以包括容纳除垢溶液等的容器47。通过管48或类似物,可以将除垢溶液供应到已经形成有水垢18的表面6。如果除垢行动或除垢过程由家用器具1自动触发,特别是根据来自检测装置7的信号自动触发,这对于家用器具1的用户来说是非常方便的。
如上所述,包括检测装置7的家用器具1能够通过阻抗图案识别来检测至少一个表面6上水垢18的存在,其中,特别是可以利用机器学习技术。
附图标记列表
1 家用器具
2 炉室
3 水箱
4 管
5 加热元件
6 表面
7 检测装置
8 电极
9 第一电极
10第二电极
11测量单元
12分析评价单元
13频率发生器
14收集器部分
15指状物
16收集器部分
17指状物
18水垢
19图形
20竖直轴
21水平轴
22点
23点
24点
25图形
26点
27点
28区域
29区域
30块
31训练数据集
32步骤
33降维
34分类器
35验证步骤
36模型
37数据
38输出
39点
40图形
41区域
42点
43区域
44分离平面
45警报装置
46除垢装置
47容器
48管

Claims (10)

1.一种家用器具(1),其具有在家用器具(1)的操作期间被供水的至少一个部件(3),其特征在于,家用器具(1)包括检测装置(7),所述检测装置(7)被配置为用于检测所述至少一个部件(3)的至少一个表面(6)上的水垢(18)的存在性,其中,检测装置(7)包括:第一电极(9)和第二电极(10);测量单元(11),其被配置为用于在施加到电极(8)的交变第二电学量的至少一个频率下测量电极(8)的第一电学量;以及分析评价单元(12),其被配置为能基于所测量的第一电学量确定电极(8)的阻抗并且被配置为能基于所确定的阻抗推断水垢(18)的存在性,其中第一电极(9)和第二电极(10)分别包括收集器部分(14、16)和从收集器部分(14、16)延伸的多个指状物(15、17),其中,第一电极(9)的至少一个指状物(17)被布置成与第二电极(10)的至少一个指状物(17)相邻,所述分析评价单元(12)被配置为:能基于在单一频率下测量的对应于具有水垢(18)的电极(8)的阻抗的多个值的第一组点(26)的阻抗图案和对应于不具有水垢(18)的电极(8)的阻抗的多个值的第二组点(27)的阻抗图案之间的差异的识别来推断水垢(18)的存在性,其中通过机器学习进行图案识别。
2.根据权利要求1所述的家用器具(1),其特征在于,所述检测装置(7)包括频率发生器(13),所述频率发生器(13)被配置为能提供交变第二电学量的多个频率。
3.根据权利要求1或2所述的家用器具(1),其特征在于,所述电极(8)被施加到所述至少一个部件(3)的所述至少一个表面(6)。
4.根据权利要求1或2所述的家用器具(1),其特征在于,所述检测装置(7)被配置为能检测所述电极(8)中的至少一个上的水垢(18)的存在性。
5.根据权利要求1或2所述的家用器具(1),其特征在于,所述分析评价单元(12)包括分类器(34),所述分类器(34)被配置为能区分水垢(18)的存在和水垢(18)的不存在。
6.根据权利要求1或2所述的家用器具(1),其特征在于,所述家用器具(1)包括警报装置(45),所述警报装置(45)被配置为:能通知家用器具(1)的用户关于所述至少一个表面(6)上的水垢(18)的存在性。
7.根据权利要求1或2所述的家用器具(1),其特征在于,所述家用器具(1)包括除垢装置(46),所述除垢装置(46)被配置为:能特别是根据来自检测装置(7)的信号执行对所述至少一个表面(6)的除垢过程。
8.根据权利要求1或2所述的家用器具(1),其特征在于,所述家用器具(1)被配置为:能在家用器具(1)的操作期间加热与所述至少一个部件(3)接触的水。
9.根据权利要求1或2所述的家用器具(1),其特征在于,所述家用器具(1)被配置为蒸汽炉或咖啡机或洗衣机或洗碗机或家庭种植装置。
10.一种用于操作家用器具(1)的方法,所述家用器具(1)包括在家用器具(1)的操作期间被供水的至少一个部件(3),其特征在于,家用器具(1)包括检测装置(7),所述检测装置(7)被配置为用于检测所述至少一个部件(3)的至少一个表面(6)上的水垢(18)的存在性,其中,检测装置(7)包括第一电极(9)和第二电极(10);测量单元(11),其在施加到电极(8)的交变第二电学量的至少一个频率下测量电极(8)的第一电学量;以及分析评价单元(12),其基于所测量的第一电学量确定电极(8)的阻抗并且基于所确定的阻抗推断水垢(18)的存在性,其中第一电极(9)和第二电极(10)分别包括收集器部分(14、16)和从收集器部分(14、16)延伸的多个指状物(15、17),其中,第一电极(9)的至少一个指状物(17)被布置成与第二电极(10)的至少一个指状物(17)相邻,所述分析评价单元(12)被配置为:能基于在单一频率下测量的对应于具有水垢(18)的电极(8)的阻抗的多个值的第一组点(26)的阻抗图案和对应于不具有水垢(18)的电极(8)的阻抗的多个值的第二组点(27)的阻抗图案之间的差异的识别来推断水垢(18)的存在性,其中通过机器学习进行图案识别。
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