DE10104682A1

DE10104682A1 - Sensor und Verfahren zur Ermittlung von Unwucht und Beladung bei Waschmaschinen

Info

Publication number: DE10104682A1
Application number: DE2001104682
Authority: DE
Inventors: Henno Schotten
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2021-02-03
Also published as: DE10104682B4

Abstract

Bei einer Waschmaschine ist zwischen Bottich und Gehäuse lagefest zum Gehäuse ein kapazitiver Sensor angeordnet. Im Leerlauf und in bestimmten Abschnitten des Programms werden die Kapazitätswerte des Sensors zum Bottich gemessen und damit die für ein optimales Waschprogramm relevanten Größen Beladung, Unwucht und Trommelauslenkung bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor und Verfahren zur Ermittlung von Unwucht und Be ladung bei Waschmaschinen.

Stand der Technik

Bei elektronisch gesteuerten Waschmaschinen wird die Unwucht der beladenen Trom mel gemessen. Dazu wird das Tacho-Signal des Antriebsmotors ausgewertet.

Die Trommel wird mit einer Drehzahl betrieben, so daß die Wäsche gerade nicht mehr herunterfällt sondern als Ring an der Innenseite der Trommel anliegt.

Die Unwucht der Beladung verursacht eine ungleichförmige Drehung der Trommel. Die se wird aus dem Tacho-Signal des Antriebsmotors ermittelt. Aus den Schwankungen der Drehzahl schließt man auf eine vorhandene Unwucht. Erscheint die Unwucht zu groß, wird die Trommel stillgesetzt und mit einem neuen Anlauf die Wäsche anders verteilt. Ziel der Aktion ist, beim Schleuderhochlauf ein Anstoßen des federnd aufgehängten Bottichs an das Gehäuse beim Durchfahren der Resonanzfrequenz des Feder-Bottich- Systems zu vermeiden.

Mit Einführung dieser Technik konnten die Waschmaschinen deutlich leichter und billiger als vorher gefertigt werden.

Nachteilig am Stand der Technik ist, daß weder die Unwucht, noch die Auslenkung der Trommel direkt gemessen werden. Vielmehr wird als Analogschluß von der ungleichför migen Drehbewegung auf Unwucht und mögliche Auslenkung der Trommel geschlossen. Das führt zu ungenauen Ergebnissen, weil die Trommel bei jeder Wäsche mit unter schiedlichen Mengen (Massen) beladen sein kann. Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik ist, daß mit der angewandten Messmethode keine Aussage über eine eventuelle Nickbewegung nach vorne und hinten gemacht werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung

ist eine direkte Messung der Auslenkung der Trommel sowohl in seitlicher Richtung als auch nach vorne. Diese Messung soll unabhängig von der Beladung sein. Zu diesem Zweck werden zwei extrem billige Sensoren (Fühler) - nämlich zwei isoliert angebrachte Bleche - verwendet.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 5 erläutert:

Fig. 1 Waschmaschine von vorne mit seitlich angeordnetem Sensor

Fig. 2 Waschmaschine von der Seite mit vorne angeordnetem Sensor

Fig. 3 Detail seitlicher Fühler mit Ausbildung der veränderlichen Kapazität zur Trommel

Fig. 4 Ergänzung der Sensorkapazitäten mit einer Spule zum Schwingkreis

Fig. 5 Blockschaltbild zur Signalerzeugung mit dem Sensor und Signalauswertung

Zu Fig. 1

In dem Waschmaschinengehäuse (1) ist der Bottich (2) mit Trommel durch Federn (8) und Reibungsdämpfer (3) schwingfähig aufgehängt. Die Darstellung zeigt den üblichen Aufbau einer Waschmaschine, soweit er für das Verständnis der Erfindung wichtig ist. Der Bottich (2) bewegt sich während eines Waschprogramms je nach Anregung über den Motor (9) Fig. 2 im Gehäuse (1) auf und nieder, hin und her, vor und zurück. Die Weite der Bewegungen des Bottichs hängen von der Unwucht der Wäsche in der Trommel (Bottich (2)) und der Anregung durch den Antrieb ab. Durch die Ausbildung der mechanischen Aufhängung des Bottich (2) ist sichergestellt, daß während eines Wasch schrittes - Bewegung der Wäsche zusammen mit Wasser in der Trommel - kein An schlagen des Bottichs (2) am Gehäuse (1) erfolgen kann. Die Anregungen durch den Motor (9) sind hier unterhalb der Resonanzfrequenz des Federsystems Trommel - Ge häuse. Für einen Schleuderschritt wird das Wasser aus dem Bottich (2) abgepumpt und die Trommel (2) dann auf die sehr hohe Schleuderdrehzahl hochgefahren. Dabei durch läuft die Anregung auch den Resonanzbereich des Trommel-Feder-Systems. Bei zu gro ßer Unwucht kann es zum Anschlagen des Bottichs (2) am Gehäuse (1) oder zu einem Versatz der Maschine kommen. Vor dem Schleuderhochlauf muß die Unwucht in der Trommel (2) mit anliegender Wäsche gemessen werden und die Wäsche nach Stillstand der Trommel (2) neu verteilt werden, bis die Unwucht in zulässigen Grenzen bleibt. Die Messung der Unwucht erfolgt erfindungsgemäß mit kapazitiven Sensoren. Diese beste hen aus je einer Blechplatte (5) (7), die mit Isolierkörpern (4) (6) fest am Waschmaschi nengehäuse (1) befestigt sind. Die Funktion des Sensors (5) wird anhand der Fig. 3 erläutert. Sensor (7) funktioniert analog. Bottich (2) und Gehäuse (1) sind geerdet und lie gen damit auf gleichem Potential. Der Sensor (5) bildet mit dem Gehäuse (1) einen Kon densator (14) und mit dem Bottich (2) einen Kondensator (15). Die Kapazität des Kon densators (15) ist veränderlich. Sie wird kleiner, wenn sich der Bottich (2) vom Sensor (5) entfernt. Damit ist die Größe des Kondensators (15) ein Maß für den Abstand des Bot tichs (2) zum Waschmaschinengehäuse (1).

Erfindungsgemäß wird die Veränderung der Größe des Kondensators 15 zur Messung der Unwucht ausgewertet. Je nach Beladung der Waschmaschine wird der Bottich (2) eine andere Lage im Gehäuse (1) haben. Bei schwerer Beladung hängt der Bottich (2) tiefer im Gehäuse (1). als bei z. B. halber Beladung. Darum wird vor jeder Unwuchtmes sung bei abgepumptem Wasser und Trommelstillstand eine "Kalibriermessung" der Ka pazität des Kondensators (15) durchgeführt. Danach wird die Trommel auf eine Drehzahl gebracht, bei der die Wäsche gerade nicht mehr herunter fällt, sondern als Ring am in neren Trommelumfang anliegt. Nun wird die Kapazität des Kondensators (15) während einer oder mehrerer Trommelumdrehungen gemessen und der Differenzverlauf zur "Ka libriermessung" gebildet. Der Differenzverlauf gibt direkt die Auslenkung des Bottichs (2) im Gehäuse (1) wieder. Das Signal des Sensors (7) wird analog ausgewertet.

Aus dem Vergleich der Kalibriermessung mit dem Kapazitätswert des Kondensators (15) bei leerer Maschine kann die Beladung der Waschmaschine ermittelt werden. Mit der Kenntnis von Beladung und Auslenkung des Bottichs ist die Unwucht exakt definiert. Sie kann im Programmablauf berücksichtigt werden.

Die Kapazitätswerte gegen Gehäuse der Fühler (5) (7) können mit bekannten Verfahren ermittelt werden. Als Beispiel wird im folgenden ein für heutige Waschmaschinensteue rungen besonders einfaches Verfahren angegeben. Die meisten Waschmaschinen steuerungen arbeiten mit µ-Computern. Diese können Impulse zählen und die Zahl der Impulse pro Zeiteinheit ermitteln. Deswegen bietet es sich an, dem µ-Computer der Waschmaschine als Sensorsignal Impulse zuzuführen, deren Frequenz dem Meßwert entsprechen. Anhand der Fig. 4 und 5 sei das Verfahren erläutert: Dem Sensor (5) wird eine Spule (16) parallel geschaltet. Wie Fig. 4 zeigt, ergibt sich damit ein Schwing kreis, dessen Resonanzfrequenz durch die Kapazitäten (14) (15) und die Induktivität der Spule (16) bestimmt wird. Die Resonanzfrequenz folgt somit den Änderungen der Kapa zität (15) des Fühlers (5). Der Schwingkreis wird mit der Schaltung (17) zu einem Oszil lator und Impulsformer ergänzt (Fig. 5). Die Oszillatorfrequenz ist die Resonanzfrequenz, die durch den Fühler (5) bestimmt wird. Der Impulsformer macht aus den Sinusschwin gungen des Oszillators Rechteckimpulse. Die Rechteckimpulse werden dem µ-Computer (18) der Waschmaschinensteuerung zugeführt und im Programm ausgewertet.

Claims

1. Sensor und Verfahren für die Messung der Unwucht der Trommel und die Masse der Beladung einer Waschmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Fläche elektrisch isoliert als kapazitiver Fühler zwischen Bottich und Gehäuse einer Waschmaschine lagefest zum Gehäuse angebracht ist.

2. Sensor und Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätsverlauf des Sensors zum Bottich während eines Waschvorganges gemessen und ausgewertet wird.

3. Sensor und Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Sensors zum Bottich bei leerer Waschmaschine und mit Bela dung gemessen wird und daraus die Masse der Beladung ermittelt wird.

4. Sensor und Verfahren nach Ansprüchen 1, 2, 3 dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ablauf eines Schleuderschrittes nach dem Abpumpen des Wassers ei ne "Kalibriermessung" der Sensorkapazität zum Bottich durchgeführt wird.

5. Sensor und Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung des Bottichs mit in der Trommel anliegender Wäsche gemessen wird.

6. Sensor und Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Nickbewegung - nach vorne und hinten - der Trommel gemessen und im Programm berücksichtigt wird.

7. Sensor und Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Unwucht der Trommel aus Auslenkung des Bottichs und der Masse der Bela dung ermittelt und im Programm berücksichtigt wird.

8. Sensor und Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Sensor und Waschmaschinengehäuse eine Spule geschaltet wird, die mit dem Sensor einen Schwingkreis bildet.

9. Sensor und Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor Teil eines Oszillators ist und das Oszillatorsignal direkt oder über ei nen Impulsformer auf den µ-Computer der Waschmaschinensteuerung geführt ist.