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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren von Sensoren, insbesondere
Trübungssensoren in
Haushaltgeräten
und ein zugehöriges
Haushaltgerät
zur Durchführung
des Verfahrens.
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In
Haushaltgeräten,
z. B. Geschirrspülmaschinen
oder Waschmaschinen, werden Trübungssensoren zur
Ermittlung des Verschmutzungsgrades der Reinigungsflüssigkeit,
z. B. Spülflotte
oder Spüllauge,
eingesetzt. Mit Hilfe der durch den Trübungssensor ermittelten Werte
des Verschmutzungsgrades erfolgt die weitere Steuerung des Reinigungsprogramms
des Haushaltgerätes.
In einer Geschirrspülmaschine
besteht das Reinigungsprogramm beispielsweise aus den Teilprogrammschritten „Vorspülen", „Reinigen", „Zwischenspülen", „Klarspülen" und „Trocknen". Innerhalb des Teilprogrammschrittes „Zwischenspülen" werden häufig mehrere Zwischenspülschritte
ausgeführt.
Durch die Verwendung der von dem Trübungssensor ermittelten Werte
des Verschmutzungsgrades kann von der Steuerung der Geschirrspülmaschine
bei Unterschreiten eines bestimmten Wertes des Verschmutzungsgrades
die Ausführung
weiterer Zwischenspülschritte
abgebrochen werden. Damit kann eine erhebliche Wasser- und Energieeinsparung
bei gleichen Reinigungsergebnissen erzielt werden. Außerdem kann
bei einem geringen Verschmutzungsgrad beim „Vorspülen" die Spülflotte aus dem „Vorspülen" für den Teilprogrammschritt „Reinigen" verwendet werden.
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Die
Messung der Trübung
erfolgt im Allgemeinen durch das Hindurchleiten von Licht durch
die Reinigungsflüssigkeit.
Es sind jedoch auch andere physikalische Messverfahren, z. B. mit
Schall denkbar. Bei der Verwendung des physikalischen Prinzips des
Hindurchleitens von Licht durch die Reinigungsflüssigkeit, wobei Teilchen in
der Reinigungsflüssigkeit
als Suspension einen Teil des Lichts zurückhalten, ist eine Sende- und Empfangsvorrichtung
für Licht
notwendig. Bei der Sendevorrichtung handelt es sich beispielsweise
um eine Lampe oder eine Leuchtdiode sowie bei der Empfangsvorrichtung
z. B. um einen Fototransistor. Die Sende- und Empfangsvorrichtungen
sind jedoch Abnutzungs- und
Alterungsveränderungen
ausgesetzt. Außerdem können zum
Teil erhebliche Ablagerungen an den optischen Einrichtungen auftreten.
Temporäre
Verunreinigungen an den Sende- und Empfangsvorrichtungen können zu
erheblichen Fehlern bei den Messungen führen. Dies führt im Laufe
der Zeit zu sukzessive zunehmenden Fehlern bei den Messungen der
Trübung
der Reinigungsflüssigkeit.
Dadurch kommt es zu Fehlern bei der Steuerung des Haushaltgerätes.
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Aus
der
EP 0 862 892 B1 ist
ein Haushaltgerät
mit einer Messeinrichtung zum Ermitteln des Verschmutzungsgrades
einer Reinigungsflüssigkeit
bekannt. Um Fehlmessungen zu verhindern wird eine Abgleichsmessung
mit der Messeinrichtung in einem Reinigungsprogramm, in welchem
die Messeinrichtung zum Ermitteln des Verschmutzungsgrades der Reinigungsflüssigkeit
verwendet wird, vorhergehenden Reinigungsprogramm durchgeführt, wobei
dies vorzugsweise in einem Programmteil mit unverschmutzter Spülflüssigkeit, z.
B. dem Klarspülen,
durchgeführt
wird. Der Messwert für
die Abgleichung der Messeinrichtung im nachfolgenden Reinigungsprogramm
ist in einem nicht-flüchtigen
Speicher speicherbar. Nachteilig ist hierbei, dass bei einem geringen
oder ausgeblendeten Zwischenspülen
auch beim Klarspülen
nicht unerhebliche Verunreinigungen in der Spülflotte enthalten sein können, so
dass die Messergebnisse verfälscht
sein können.
Des Weiteren wird nur eine Abgleichsmessung ausgeführt, so
dass bei zufällig
auftretenden starken Verschmutzungen, z. B. an der Sendevorrichtung
durch punktuelle Ablagerungen, Messwerte für die Abgleichung der Messeinrichtung
mit erheblichen Fehlern die Folge sind.
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Aus
der
DE 101 11 006
A1 ist ein Verfahren zum Abgleichen eines Trübungssensors
bekannt. Innerhalb eines Spülprogramms
werden mehrere Kalibrierwertmessungen zu verschiedenen Zeitpunkten
durchgeführt
und in einer ersten Speichertabelle gespeichert, wobei Kalibrierwertmessungen
in mehreren Spülprogrammen
durchgeführt
werden. Aus diesen Kalibrierwertmessungen wird für jedes Spülprogramm der Kalibriermesswert
mit dem geringsten Verschmutzungsgrad durch Selektion ermittelt
und in einer zweiten Speichertabelle eingeschrieben. Aus den gespeicherten,
selektierten Kalibriermesswerten der zweiten Speichertabelle wird
der Mittelwert berechnet, welcher den Referenzwert bildet für die Messung
mit dem Trübungssensor.
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Nachteiligerweise
bildet nur eine relativ geringe Anzahl von Kalibriermessungen die
Grundlage für
die Ermittlung des Referenzwertes, welcher nur der Mittelwert aus
mehreren Einzelmessungen innerhalb eines Spülprogramms ist. Damit können Fehlerquellen,
die bei mehreren Spülprogrammen
oder nur innerhalb eines gesamten Spülprogramms auftreten, z. B.
eine Verunreinigung auf der Optik der Sendevorrichtung, nicht erkannt
werden. Aufgrund der Ermittlung des Referenzwertes durch eine bloße Mittelwertbildung
aus sämtlichen Kalibriermesswerten
zu je einem Spülprogramm
fließen
diese mit häufig
erheblichen Fehlern belasteten Kalibriermesswerte bei der Mittelwertbildung
nachteiligerweise mit ein. Liegt eine Verunreinigung beispielsweise bei
den drei vorhergehenden Spülprogrammen
vor und wird diese Verunreinigung in einem nachfolgenden Spülprogramm
wieder beseitigt, erfolgt trotzdem die Messung mit dem Referenzwert
aus dem Mittelwert der häufig
fehlerbehafteten Einzelmessungen, wobei sich dieser Fehler fortsetzt,
bis sämtliche
Kalibriermessungen, die Basis für
den Referenzwert bilden, nicht mehr durch temporäre Verunreinigungen fehlerbehaftet
sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren und ein zugehöriges Haushaltgerät zur Durchführung des
Verfahrens bereitzustellen, welches es erlaubt, auf einfache Weise
unter sämtlichen
Betriebsbedingungen eines Haushaltgerätes, insbesondere bei temporären Verunreinigungen,
ein zuverlässiges Kalibrieren
von Sensoren, z. B. von Trübungssensoren,
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäßen Verfahren zur Kalibrierung
von Sensoren gemäß Anspruch
1 und 11 sowie das Haushaltgerät
zur Durchführung
des Verfahrens nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind durch Unteransprüche gekennzeichnet.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
zur Kalibrierung eines Sensors, insbesondere eines Trübungssensors
in einem Haushaltgerät,
z. B. eine Geschirrspülmaschine
oder eine Waschmaschine, mit Hilfe von Referenzwerten werden die
folgenden Schritten ausgeführt:
- – Ermitteln
von wenigstens zwei Messwerten in wenigstens einem Reinigungsprogrammablauf,
- – Selektion
wenigstens eines Messwertes durch Methoden der Statistik oder Wahrscheinlichkeitsrechnung, der
im folgenden Schritt nicht mehr berücksichtigt wird,
- – Ermittlung
wenigstens eines möglichen
Referenzwertes für
die Kalibrierung des Sensors aus den nicht selektierten Messwerten
und
- – Selektion
eines optimalen Referenzwertes aus wenigstens einem möglichen
Referenzwert, sofern mehr als zwei mögliche Referenzwertes ermittelt
wurden.
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Zweckmäßigerweise
wird die Selektion des wenigstens einen Messwertes durch Methoden
der Statistik oder Wahrscheinlichkeitsrechnung, der im folgenden
Schritt nicht mehr berücksichtigt
wird, jeweils aus einer Reihe von Messwerten ausgeführt wird,
die zu gleichen Zeitpunkten innerhalb eines Spülprogrammablaufes gemessen
wurden. Damit werden Messwerte selektiert, die zu gleichen Zeitpunkten
innerhalb eines Spülprogrammablaufes
gemessen wurden, so dass diese untereinander ähnlich und für weitere
Auswahlverfahren oder Berechnungen geeignet sind.
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Vorzugsweise
werden zur Selektion von wenigstens einem Messwert die folgenden
Schritte ausgeführt:
- – Ermitteln
des arithmetischen Durchschnittes für die Messwerte gemäß der Formel
- – Bestimmung
des mittleren Fehlerquadrates nach der Formel
- – Ermittlung
der wahrscheinlichen Grenzen des möglichen Referenzwertes, wobei
diese innerhalb liegen und
- – Selektion
der Messwerte, die außerhalb
dieser Grenzen liegen.
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In
einer weiteren Variante wird, falls kein Messwert außerhalb
der wahrscheinlichen Grenzen des möglichen Referenzwertes liegt,
das Intervall der wahrscheinlichen Grenzen des möglichen Referenzwertes kleiner angesetzt
wird, so dass wenigstens ein Messwert außerhalb liegt und dieser wenigstens
eine Messwert selektiert. Dadurch wird immer we nigstens ein Messwert
selektiert. Das Verfahren kann dadurch an sich ändernde Verhältnisse
angepasst werden.
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In
einer weiteren Variante werden zur Ermittlung der wahrscheinlichen
Grenzen des möglichen
Referenzwertes vorzugsweise ab Werk vorgegebene empirische Werte
ergänzend
herangezogen, welche im Verfahrensablauf an sich ändernde
Verhältnisse
automatisch angepasst werden. Dadurch kann das Verfahren auch bei
einem neuen Haushaltgerät
optimal angewendet werden und es erfolgt eine automatische Anpassung
an sich ändernde
Verhältnisse,
z. B. Verunreinigungen, so dass das erfindungsgemäße Verfahren „lernfähig" ist.
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Vorzugsweise
wird die Ermittlung des wenigstens einen möglichen Referenzwertes für die Kalibrierung des
Sensors aus den verbleibenden, nicht selektierten Messwerten durch
Mittelwertbildung durchgeführt.
Dadurch können
die möglichen
Referenzwerte für
die Reihen von Messwerten für
die Messwerte zu je einem Zeitpunkt auf einfache Weise ermittelt
werden und unter Umständen
noch vorhandene Fehlmessungen haben aufgrund der Mittelwertbildung
nur einen geringen Einfluss.
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Zweckmäßigerweise
wird die Ermittlung des wenigstens einen möglichen Referenzwertes für die Kalibrierung
des Sensors aus den verbleibenden, nicht selektierten Messwerten
durch Selektion eines Messwertes mittels Methoden der Statistik
oder Wahrscheinlichkeitsrechnung ausgeführt wird. Dadurch können Fehler, die
aus einzelnen unter Umständen
noch vorhandenen Fehlmessungen resultieren, ausgeschlossen werden, weil
nur ein einzelner Messwert ausgewählt wird.
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In
einer weiteren Variante wird der Messwert mit der höchsten Wahrscheinlichkeitsdichte
innerhalb der nicht selektierten Messwerte ausgewählt. Damit
können
mögliche
Fehler gegenüber
einer Mittelwertbildung, dem Messwerte zu Grunde liegen, die unter
Umständen
fehlerbehaftet sind, ausgeschlossen werden.
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Vorzugsweise
wird derjenige Messwert als Referenzwert ausgewählt, der dem arithmetischen
Mittelwert der nicht selektierten Messwerte am nächsten liegt, durch folgende
Schritte:
- – Ermittlung
der arithmetischen Mittelwerte der nicht selektierten Messwerte,
- – Ermittlung
des Betrages der Differenz aus dem arithmetischen Mittelwert und
dem jeweiligen Messwert, wobei derjenige Messwerten ausgewählt wird,
bei welchem der Betrag der Differenz am kleinsten ist.
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In
einer ergänzenden
Variante wird aus den möglichen
Referenzwerten der optimalste, d. h. im Allgemeinen der Referenzwert
mit dem kleinsten Verschmutzungsgrad, als Referenzwert für die Kalibrierung
des Sensors ausgewählt.
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In
einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren
zur Kalibrierung eines Sensors, insbesondere eines Trübungssensors
in einem Haushaltgerät,
z. B. eine Geschirrspülmaschine
oder eine Waschmaschine, mit Hilfe von Referenzwerten werden folgende
Schritte ausgeführt:
- – Ermitteln
von wenigstens zwei Messwerten in wenigstens einem Reinigungsprogrammablauf,
- – Ermittlung
wenigstens eines möglichen
Referenzwertes aus den Messwerten durch Auswahl eines Messwertes
mit Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung oder Statistik und
- – Selektion
eines optimalen Referenzwertes aus den möglichen Referenzwerten, sofern
mehr als ein möglicher
Referenzwert ermittelt wurde.
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Es
wird somit auf den Verfahrensschritt der Selektion von wenigstens
einem Messwert verzichtet, so dass ein einfacheres Verfahren vorliegt.
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Zweckmäßigerweise
wird die Selektion des wenigstens einen Messwertes durch Methoden
der Statistik oder Wahrscheinlichkeitsrechnung jeweils aus einer
Reihe von Messwerten ausgeführt,
die zu gleichen Zeitpunkten innerhalb eines Spülprogrammablaufes gemessen
wurden. Damit erfolgt die Auswahl des möglichen Referenzwertes aus
Messwerten, die untereinander vergleichbar sind.
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Vorzugsweise
wird derjenige Messwert als Referenzwert ausgewählt, der dem arithmetischen
Mittelwert der nicht selektierten Messwerte am nächsten liegt durch folgende
Schritte:
- – Ermittlung
des arithmetischen Mittelwertes der nicht selektierten Messwerte,
- – Ermittlung
des Betrages der Differenz des arithmetischen Mittelwertes und des
Messwertes, wobei derjenige Messwerten ausgewählt wird, bei welchem der Betrag
der Differenz des arithmetischen Mittelwertes und des Messwertes
am kleinsten ist.
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Vorzugsweise
wird aus den Referenzwerten der optimalste, d. h. im Allgemeinen
der Referenzwert mit dem kleinsten Verschmutzungsgrad, als Referenzwert
für die
Kalibrierung des Sensors ausgewählt.
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In
einem erfindungsgemäßen Haushaltgerät ist ein
Verfahren nach einem oder mehreren der oben dargestellten Verfahrensschritte
ausführbar.
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Teil
der Erfindung sind auch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der oben dargestellten
Schritte durchzuführen,
wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit durchgeführt
wird.
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Teil
der Erfindung ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein
Verfahren nach einem der obigen Schritte durchzuführen, wenn
das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit ausgeführt
wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme
der nachfolgenden Zeichnungen beispielhaft erläutert: Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Trübungssensors,
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2 ein
schematisches Ablaufdiagramm für
ein Spülprogramm
in einer Geschirrspülmaschine,
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3 ein
erfindungsgemäßes Ablaufschema
für die
Ermittlung eines Referenzwertes für die Kalibrierung des Trübungssensors
und
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4 ein
weiteres erfindungsgemäßes Ablaufschema
für die
Ermittlung des Referenzwertes für
die Kalibrierung des Trübungssensors.
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In 1 ist
schematisiert ein Trübungssensor 6 dargestellt.
Er verfügt über eine
Sendevorrichtung 1 als Lampe, welche vorzugsweise sichtbares
Licht emittiert. Die Sendevorrichtung 1 kann auch elektromagnetische
Wellen aus anderen beliebigen Frequenzbereichen, z. B. Infrarotlicht,
emittieren. In einer Empfangsvorrichtung 2 als Photozelle
wird das auf ihr auftreffende Licht in Strom umgewandelt. Zwischen
der Sendevorrichtung 1 und der Empfangsvorrichtung 2 befindet
sich die Spülflotte 3 mit
Verunreinigungen. Eine Steuerungs- und Auswerteeinheit 4 versorgt
die Sendevorrichtung 1 mit Strom und wertet den von der
Empfangsvorrichtung 2 gelieferten Strom aus. Die Sendevorrichtung 1 und
die Empfangsvorrichtung 2 sind über elektrische Leitungen 5 mit
der Steuerungs- und Auswerteeinheit 4 verbunden. Die Steuerungs-
und Auswerteeinheit 4 kann auch Teil der Steuerung einer
erfindungsgemäßen Geschirrspülmaschine
sein, d. h. es ist keine separate Steuerungs- und Auswerteeinheit 4 für den Trübungssensor 6 notwendig.
Aufgrund der Änderung
des auf der Empfangseinheit 2 auftreffenden Lichts bei
vorzugsweise konstanter Stromversorgung für die Sendevorrichtung 1 wird
der Verschmutzungsgrad der Spülflotte 3 ermittelt.
Je geringer der von der Empfangsvorrichtung 2 gelieferte
Strom, desto größer ist
der Verschmutzungsgrad. Der Trübungssensor 6 kann
in der erfindungsgemäßen Geschirrspülmaschine
z. B. im Spülbehälter oder
in einer Leitung für
Spülflotte
eingebaut sein. Mit Hilfe dieses Wertes des Verschmutzungsgrades
wird von der Steuerung der erfindungsgemäßen Geschirrspülmaschine
der weitere Programmablauf gesteuert. Beispielsweise wird bei Unterschreiten
eines bestimmten Verschmutzungsgrades die Durchführung weiterer Zwischenspülschritte
abgebrochen oder es erfolgt zwischen Vorspülen und Reinigen kein Wechsel
der Spülflotte.
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In 2 ist
ein üblicher
Spülprogrammablauf
s einer Geschirrspülmaschine
dargestellt. Auf der Abszissenachse ist die Zeit angetragen und
auf der Ordinatenachse die Menge der Spülflotte in der Geschirrspülmaschine.
Der Spülprogrammablauf
besteht aus den Teilprogrammschritten „Vorspülen", „Reinigen", „Zwischenspülen", „Klarspülen" und „Trocknen". Der oder die Messwerte
m1 1, m2 1, m3 1 und
m4 1 (ma s mit a als Zeitpunkt ta der
Messungen innerhalb eines Spülprogrammablaufes
und s als Zahl der Messungen eines Messwertes ma s zum jeweils gleichen Zeitpunkt ta in den Spülprogrammabläufen s =
1, 2, 3 bis s). Für
die Kalibrierung des Trübungssensors 6 werden
die Messwerte m1 1,
m2 1, m3 1 und m4 1 jeweils
zu den Zeitpunkten ta = t1,
t2, t3 und t4 bestimmt. Es kann innerhalb eines Spülprogrammablaufes
s nur ein Messwert, vorzugsweise im Teilprogrammschritt „Klarspülen", gemessen werden
oder auch mehrere Referenzwerte innerhalb des Spülprogramms, wobei auch innerhalb
eines Teilprogrammschrittes, z. B. „Klarspülen", mehrere Messwerte, z. B. m3 1, m4 1, für
die Kalibrierung des Trübungssensors 6 gemessen
werden können.
Die Messwerte ma s zu
einem Zeitpunkt ta sind als Messreihe in
Spalten in 2 untereinander angeordnet.
Innerhalb eines Spülprogrammablaufes
erfolgt die Messung der Messwerte jeweils zum gleichen Zeitpunkt.
Es wurden gemäß 2 vier
Messungen zu unterschiedlichen Zeiten ta =
t1, t2, t3 und t4 je Spülprogrammablauf
s durchgeführt,
so dass vier Spalten von Messreihen in 2 vorhanden
sind. Für
unterschiedliche Spülprogramme,
z. B. Sanft 50°,
Intensiv 70° oder
Automatic 55°-65°, mit unterschiedlicher
Dauer der einzelnen Teilprogrammschritte erfolgt die Messung jeweils
zum gleichen Zeitpunkt nach dem Beginn oder vor dem Ende eines Teilprogrammschrittes.
Außerdem
kann das Verfahren auch dahingehend verfeinert werden, dass für jedes
unterschiedliche Spülprogramm
mit wenigstens einer Messung eine gesonderte Messreihe gespeichert
wird. Bei dieser Vorgehensweise entspricht die Zahl der Messreihen
nicht der Zahl der Messzeitpunkte ta, sondern
der Summe der einzelnen Messzeitpunkte ta aufsummiert
für jedes
einzelne Spülprogramm.
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In 3 ist
ein erfindungsgemäßes Ablaufschema
für die
Ermittlung des Referenzwertes ma s dargestellt. Im obersten Abschnitt sind
die Messwerte ma s dargestellt.
In einer Spalte sind jeweils die Messwerte ma s aus den Spülprogrammabläufen s =
1 bis s zum jeweils gleichen Zeitpunkt ta dargestellt.
Die Messerte ma s werden
vorzugsweise gleitend an den jeweils zum aktuellen Spülprogrammablauf
s + 1 vorhergehenden Spülprogrammabläufen s =
1 bis s ermittelt. Hierbei ist auch eine andere Vorgehensweise möglich, z.
B. werden die Messwerte ma s nur
aus Spülprogrammabläufen s ermittelt,
die eine geringe Beladung haben, sofern z. B entsprechende Beladungssensoren
vorhanden sind. Die Zahl der Messzeitpunkte ta entspricht
damit der Zahl der Spalten. In der ersten Spalte sind z. B zum Zeitpunkt
t1 die Messwerte ma=1 s=1 bis s der Spülprogrammabläufe s =
1 bis s aufgeführt,
wobei hierin auch Messwerte ma s aus
unterschiedlichen Spülprogrammen
enthalten sind.
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Unterhalb
dieser Spalten ist eine Operationseinheit dargestellt. In dieser
obersten Operationseinheit erfolgt durch vorzugsweise statistische
Methoden eine Selektion wenigstens eines Messwertes ma s, der bei den weiteren Schritten nicht mehr
berücksichtigt
wird. Ein Beispiel für
eine derartige statistische Methode wird weiter unten beschrieben.
Es kommen neben statistischen Methoden auch andere Methoden in Betracht,
z. B. mit Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung. Unterhalb der
Operationseinheit sind die Messwerte ma s wieder in Spalten aus den Spülabläufen s angeordnet,
wobei jeweils ein Messwert ma s selektiert
wurde. Beispielsweise in der 2. Spalte von links wurde der Messwert
m2 2 aus dem Spülablauf
s = 2 aussortiert.
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Unterhalb
dieser Spalten ist in
3 eine Operationseinheit dargestellt.
In der Operationseinheit wird der Mittelwert der verbleibenden Messwerte
m
a s einer Spalte
gebildet, d, h.
als
möglicher
Referenzmesswert ermittelt. Aus diesen Mittelmesswerten
wird
im darauffolgenden Operator der optimale Mittelmesswert
ausgewählt, welcher
im Allgemeinen der Mittelmesswert
mit
dem kleinsten Verschmutzungsgrad, d. h. der größte Mittelmesswert
ist.
Dieser optimale Mittelmesswert
ist
der Referenzwert für
die Trübungsmessung im
vorzugsweise darauffolgenden Spülprogramm.
Neben dem Kriterium des kleinsten Verschmutzungsgrades können auch
andere Kriterien, z. B. nur mögliche
Referenzwerte aus einer bestimmten Spalte, wobei diese Kriterien
auch ab Werk vorgegeben und/oder automatisch angepasst werden können.
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Alternativ
zu dieser Vorgehensweise kann entsprechend 4 in dieser
Operationseinheit auch aus den selektierten Messwerten ma s durch Auswahlverfahren,
z. B. mit Methoden der Statistik, der Fehlertheorie oder der Wahrscheinlichkeitsrechnung,
ein einziger Messwert m*a s aus
je einer Spalte von Messwerten ma s für je
ein ta, d. h. Spalte, ausgewählt werden.
Aus diesen Messwerten m*a s als
mögliche
Referenzwerte wird im darauffolgenden Operator der optimale Messwert
m*a s ausgewählt, welcher
im Allgemeinen der Messwert m*a s mit
dem kleinsten Verschmutzungsgrad, d. h. der größte Messwert m*a s ist. Dieser optimale Messwert m*a s ist der Referenzwert
für die
Trübungsmessung
im vorzugsweise darauffolgenden Spülprogramm.
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Nachfolgend
wird eine statistische Methode zur Selektion wenigstens eines Messwertes
m
a s entsprechend
der obersten Operationseinheit in
3 und
4 beschrieben: Die
Messwerte m
a s stellen
eine Zahlenreihe m
1 1,
m
1 2, m
1 3, m
1 4,
m
1 5, ..., m
1 s für Spülprogrammabläufe s für Messwerte
zu einem Zeitpunkt t
a dar. Aus diesen Messwerten
m
a s wird der arithmetische
Durchschnitt d
1 bis d
a für Messwerte
m
a s zu den Zeitpunkten t
1 bis t
a ermittelt
mit s als Zahl der Messwerte m
a s zu
einem Zeitpunkt t
a
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Daran
anschließend
wird das mittlere Fehlerquadrat σa 2 je für a = 1,
2 bis a bestimmt.
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Die
wahrscheinlichen Grenzen des Referenzwertes m*
a s oder
sind
nach den Gesetzen der Fehlertheorie
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Anschließend wird
in einem Algorithmus geprüft,
ob Messwerte ma s außerhalb
dieser wahrscheinlichen Grenze liegen. Liegen Messwerte ma s außerhalb,
so werden diese selektiert. Falls eine im Verhältnis zur Zahl der Messwerte
ma s zu große Zahl
von Messwerten ma s außerhalb
liegt, können
nur diejenigen Messwerte ma s ausgeschlossen
werden, welche um einen bestimmten Wert außerhalb der wahrscheinlichen
Grenze liegen. Liegen keine Messwerte ma s außerhalb
der wahrscheinlichen Grenze, sind Messwerte ma s auszuschließen, die um einen bestimmten
Wert innerhalb der wahrscheinlichen Grenzen liegen. Hierfür können ab
Werk auch empirisch ermittelte Werte vorgegeben werden, welche im
Verfahrensablauf vorzugsweise an sich ändernde Verhältnisse
arithmetisch angepasst werden.
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Dieses
Verfahren wird für
alle Reihen der Messwerte ma s zu
den jeweiligen Zeitpunkten ta durchgeführt.
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Es
ist auch möglich
anstatt der Mittelwerte da nach der Wahrscheinlichkeitsrechnung
die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Messwerte ma s zu bestimmen und denjenigen oder diejenigen
Messwerte ma s mit
der geringsten oder der geringsten Wahrscheinlichkeit zu selektieren,
siehe 4.
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Im
Nachfolgenden wird eine Methode der Wahrscheinlichkeitsrechnung
zur Auswahl eines Messwertes ma s entsprechend
der von oben zweiten Operationseinheit nach 4 zur Verwendung
als Referenzwert für
die Kalibrierung eines Trübungssensors
aus einer Reihe von Messwerten ma s, z. B. m1 1, m1 2,
m1 3, m1 4, m1 5, ...,
m1 s für Spülprogrammabläufe s erläutert.
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Nach
der Gaußschen
Hypothese vom arithmetischen Mittel ist die Wahrscheinlichkeitsdichte
für den arithmetischen
Mittelwert der Messwert ma s am
größten, unabhängig davon
wie das Gaußsche
Fehlergesetz beschaffen ist.
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Aus
der nach der Selektion wenigstens eines Messwertes ma s verbleibenden Messwerte ma s wird das arithmetische Mittel d' bestimmt. Anschließend ist
der Abstand der einzelnen Messwerte mas
von diesem arithmetischen Mittel d'a mit d'1,
d'2,
...d'a zu
bestimmen, d. h. der Betrag |d'a – ma s|. Aus diesen Zahlenreihen
wird der kleinste Wert mit einem Algorithmus ausgewählt. Der
zu diesen kleinsten Wert gehörende
Messwert ma s wird
als möglicher
Referenzwert für
die Kalibrierung des Trübungssensors
verwendet.
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Als
Ausgangsbasis für
diese Auswahl eines Messwertes ma s zur Verwendung als Referenzwert können in
einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Messwerte
ma s vor der Selektion in
der obersten Operationseinheit des wenigstens einen Messwertes ma s ausgewählt werden.
Die in 4 vorhandene oberste Operationseinheit wird somit
nicht genutzt.
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Aus
diesen möglichen
Referenzwerten m*a s,
deren Anzahl a der Zahl a der Zeitpunkte ta für Messung der
Messwerte ma s innerhalb
der Spülprogrammabläufe s entspricht,
wird der optimalste Referenzwert ausgewählt, welcher im Allgemeinen
der Referenzwert mit des kleinsten Verschmutzungsgrades ist. Dies
erfolgt mit Hilfe eines entsprechenden Algorithmus zur Bestimmung
des größten Wertes.
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Abweichend
von dieser Vorgehensweise kann nach den Gesetzen der Wahrscheinlichkeitsrechnung für jeden
Messwert ma s die
Wahrscheinlichkeitsdichte ermittelt werden und derjenige Messwert
als Referenzwert ausgewählt
werden, der die größte Wahrscheinlichkeitsdichte
aufweist. Die in diesem Verfahren ermittelten Zwischen- oder Endwerte
werden vorzugsweise in nicht-flüchtigen
Speichern zwischengespeichert. Die Steuerung wird mit einem entsprechenden
Computersystem durchgeführt.
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Teil
der Erfindung sind auch Haushaltgeräte, die geeignet sind, ein
erfindungsgemäßes Verfahren
auszuführen
und Computerprogramme und Computerprogrammprodukte zur Durchführung des
Verfahrens.
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Das
vorliegende erfindungsgemäße Verfahren
zum Kalibrieren von Sensoren in Haushaltgeräten ermöglicht durch die Selektion
einzelner Messwerte durch statistische Methoden Fehler zu minimieren,
die aus der Verwendung von Messwerten mit großen Abweichungen, z. B. durch
temporäre
Verunreinigungen, innerhalb einer Messreihe zur Ermittlung des Referenzwertes
resultieren. Einzelne Messwerte mit großen Abweichungen werden insbesondere
mit statistischen Methoden selektiert.
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Die
Auswahl eines einzelnen Messwertes als Referenzwert, insbesondere
mit Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung, erlaubt gegenüber einer
Mittelwertbildung den Fehler, der durch Messwerte mit insbesondere
starken Abweichungen, bedingt durch Fehlmessungen, z. B. bei kurzfristig
vorhandenen Ablagerungen auf den Empfangs- oder Sendevorrichtungen,
entsteht, zu verhindern.