DE102005043074A1

DE102005043074A1 - Sensor system for a domestic appliance, e.g. a washing/dishwashing machine, has a sensor to detect a measurement signal within a time window and an evaluation unit to vary the measurement value for a disturbance in one direction

Info

Publication number: DE102005043074A1
Application number: DE102005043074A
Authority: DE
Inventors: Florian Kampf
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2004-09-23
Filing date: 2005-09-10
Publication date: 2006-04-13

Abstract

The sensor system (1), especially for domestic appliances, has a sensor (2) to detect a measurement signal (6) and an evaluation unit (3) to prepare a measurement value corresponding to the signal which can be varied through disturbances in only one direction. Measurement signals are detected within a set time window and only an extreme value in the direction of the disturbance is taken within the time window. The evaluation unit has an analog/digital converter (12), spatially displaced from the sensor. The sensor has a LED (8) with its power supply (9), and a photo receiver (10) with a measurement path (11) between the LED and the receiver.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a sensor system according to the preamble of the claim 1.

Solche Sensorsysteme finden als elektrooptische Trübungsmesser in Haushaltsgeräten Verwendung.Such Sensor systems are used as electrooptical opacimeters in household appliances.

Ein solches Sensorsystem besitzt einen Sensor zur Erfassung eines Meßsignals sowie ein Auswertungsmittel zur Bereitstellung eines zum Meßsignal korrespondierenden Meßwertes. Derartige Sensorsysteme werden oftmals nicht kontinuierlich, sondern so betrieben, daß das Meßsignal nur zu diskreten Zeiten am Ausgang ansteht. Gründe für diskontinuierlichen Betrieb können im geringeren Energieverbrauch oder dem Betrieb einzelner Bauteile des Sensors an der Grenze ihrer Belastbarkeit begründet sein. Beispiele sind Sensorsysteme in batteriebetriebenen Geräten oder Hochleistungs-Sensoren mit hohen Strahlleistungen, bei denen man die Strahlungsquelle mit kurzen starken Stromimpulsen betreibt.One such sensor system has a sensor for detecting a measurement signal and an evaluation means for providing a signal to the measurement corresponding measured value. Such sensor systems are often not continuous, but so operated that the measuring signal only at discrete times at the output pending. Reasons for discontinuous operation can in the lower energy consumption or the operation of individual components of the Sensor to be justified at the limit of their capacity. Examples are sensor systems in battery powered devices or high-power sensors with high beam powers, in which one operates the radiation source with short strong current impulses.

Sensorsysteme mit diskontinuierlichen Ausgangssignalen erfordern besondere Maßnahmen zum Einlesen der Ausgangssignale, zumal wenn das Einlesen mit A/D-Wandlern erfolgt. Dann muß das Meßsignal im Augenblick des Einlesens jeweils seinen gültigen Wert haben und darf nicht noch gar nicht vorhanden, erst im Aufbau oder bereits im Abklingen sein.sensor systems with discontinuous output signals require special measures for Reading the output signals, especially when reading with A / D converters he follows. Then the measuring signal must at the moment of reading each have its valid value and may not yet available, only under construction or already decaying.

Bei einer nicht vorveröffentlichten Lösung gemäß der deutschen Patentanmeldung 10 2004 042 727.5 wird ein Steuerimpuls zum Ermitteln des Sensorsignals mit dem Einlesebefehl der Auswerteeinrichtung so synchronisiert, daß der Meßwert am Ausgang des Sensors genau im richtigen Zeitpunkt des Einlesens anliegt. Dieses Verfahren erfordert neben einer Erweiterung der Steuersoftware jedoch eine zusätzliche Steuerleitung zum Sensor. In kostenkritischen Applikationen, wie beim Einsatz in Haushaltgeräten, kann diese zusätzliche Leitung mit den nötigen Steckkontakten die Konkurrenzfähigkeit der Lösung verhindern. Außerdem kann die zusätzliche Steuerleitung EMV-Probleme verschärfen und so zusätzlichen Aufwand erfordern.at a not previously published Solution according to the German Patent Application 10 2004 042 727.5 discloses a control pulse for determining the sensor signal with the read-in command of the evaluation so synchronized that the measurement at the output of the sensor at exactly the right time of reading is applied. This procedure requires besides an extension of the Control software, however, an additional Control line to the sensor. In cost-critical applications, such as when used in household appliances, can this extra Lead with the necessary Plug contacts the competitiveness of the solution prevent. Furthermore can the extra Control cable tightening EMC problems and so additional Require effort.

Aufgrund der Kostensensitivität wird bisher ein derartiges Sensorsystem als Trübungssensor bei Waschmaschinen nur für den Spülvorgang eingesetzt, bei dem die detektierten Trübungen relativ gering sind. Das Bestreben auch den Waschvorgang selbst mit dem Trübungssignal der Waschlauge zu steuern, scheitert an den zu geringen Strahlleistungen der Lichtemitter. Ein Ausweg zur Behebung dieses Mangels besteht darin, den Emitterstrom in kurzen Impulsen anstelle mit Hilfe des sonst verwendeten Gleichstroms zu steuern. Bei gleicher thermischer Belastung des Lichtemitters kann so mehr als die zehnfache Strahlleistung erzeugt werden, womit prinzipiell auch die hohen Trübungen von Waschlaugen untersucht werden können. Allerdings tritt dann das Problem von Fehlmessungen auf, da die Meßgrößen mit Störungen behaftet sind. Es handelt es sich dabei vor allem um einseitige Störgrößen, so daß die Meßgößen aus einer Grundgröße bestehen, die von Störungen immer nur in eine Richtung verändert werden.by virtue of the cost sensitivity So far, such a sensor system as a turbidity sensor in washing machines only for the rinsing process used, in which the detected turbidity are relatively low. The endeavor also the washing process itself with the turbidity signal controlling the wash liquor fails due to the low jet power the light emitter. A way out to remedy this deficiency exists in it, the emitter current in short pulses instead of using the otherwise used to control DC. At the same thermal Load of the light emitter can thus more than ten times the beam power be generated, which in principle also the high turbidity of Washing liquors can be examined. However, then the problem of erroneous measurements occurs because the Measured variables with disorders are affected. It is mainly one-sided Disturbance, so that the Meßgößen off of a basic size, the of disorders always changed in one direction only become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ein insbesondere diskontinuierliches Ausgangssignal liefernde Sensorsystem für Messgrößen mit einseitigen Störgrößen, wobei die Meßgröße aus einer Grundgröße besteht, die wiederum von Störungen in eine Richtung verändert wird, derart weiterzuentwickeln, daß die oben erwähnten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll das Sensorsystem im Hinblick auf dessen Kostengünstigkeit sowie Zuverlässigkeit verbessert werden.Of the Invention is based on the object, which is a particular discontinuous Output signal-providing sensor system for measured variables with one-sided disturbances, wherein the measurand from a Basic size, in turn, from disturbances changed in one direction will continue to develop so that the above-mentioned disadvantages be avoided. In particular, the sensor system in terms of at its cost-effectiveness as well as reliability be improved.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Sensorsystem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These Task is in a generic sensor system by the characterizing features of claim 1 solved.

Beim erfindungsgemäßen Sensorsystem werden die Meßsignale innerhalb eines vorgewählten Zeitfensters erfaßt. Zur Gewinnung des Meßwertes wird jeweils nur der in einer Richtung bezüglich der Störung liegende Extremwert innerhalb des Zeitfensters herangezogen. Somit wird das Ausgangssignal des Sensors über wählbare Abschnitte innerhalb eines Zeitfensters eingelesen und innerhalb dieser Zeitfenster jeweils wird nur der Extremwert des Ausgangssignals des Sensors in der Art eines Scheitelwerts bewertet. Insbesondere werden also je nach Charakter des gestörten Meßsignals nur die lokalen Signalminima, falls die Störungen zur Vergrößerung der Meßwerte führen, beziehungsweise die lokalen Signalmaxima, falls die Störungen zur Verkleinerung der Meßwerte führen, des Signalgemisches bewertet.At the according to the invention sensor system the measuring signals within a selected one Time window detected. To obtain the measured value in each case only the one lying in one direction with respect to the disturbance Extreme value used within the time window. Thus, that will Output signal of the sensor via selectable Sections within a time window are read in and within This time window is only the extreme value of the output signal the sensor is valued in the manner of a peak value. Especially Thus, depending on the nature of the disturbed measuring signal, only the local signal minimums, if the disturbances to enlarge the readings to lead, or the local signal maxima, if the interference to Reduction of the measured values to lead, of the signal mixture.

Die erfindungsgemäße Lösung folglich besteht darin, das Ausgangssignal des Sensors über wählbare Abschnitte innerhalb eines Zeitfensters einzulesen und innerhalb dieser Zeitfenster jeweils nur die maximale Amplitude, d.h. den Scheitelwert des Ausgangssignals des Sensors zu bewerten. Bei Meßgrößen mit einseitigen Störgrößen, die aus einer minimalen Grundgröße bestehen, die von Störungen vergrößert werden, ist das Meßsignal vor der Bewertung des Maximums zu invertieren.The inventive solution consequently consists of the output signal of the sensor over selectable sections within of a time window and within these time windows respectively only the maximum amplitude, i. the peak value of the output signal to evaluate the sensor. With measured quantities with one-sided disturbances that consist of a minimal basic size, which are magnified by disturbances, is the measuring signal to invert before the evaluation of the maximum.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In einer kostengünstigen Weiterbildung umfaßt das Auswertungsmittel eine Analog-Digital-Wandlerstufe. Die Analog-Digital-Wandlerstufe kann räumlich vom Sensor getrennt angeordnet sein, beispielsweise aus Zweckmäßigkeitsgründen in der Steuerung für das Hausgerät. Mittels der Analog-Digital-Wandlerstufe wird das das analoge Meßsignal bildende, vom Sensor erzeugte Empfängersignal zu digitalen Werten gesampelt.In a cost-effective Training includes the evaluation means an analog-to-digital converter stage. The analog-to-digital converter stage can spatial be separated from the sensor, for example, for reasons of convenience in the controller for the household appliance. By means of the analog-digital converter stage that is the analog measurement signal forming, sensor signal generated by the sensor sampled to digital values.

Anschließend wird dann der Extremwert der digitalen Werte innerhalb des Zeitfensters als Meßwert bestimmt. Der so ermittelte Meßwert läßt sich dann beispielsweise in einem Mikroprozessor, einer Steuerung o. dgl. im Hausgerät in einfacher Weise für dessen Betrieb verwenden.Subsequently, will then the extreme value of the digital values within the time window as measured value certainly. The thus determined measured value can then be For example, in a microprocessor, a controller o. in the household appliance in a simple way for his Use operation.

Das Ermitteln der Maximalwerte des Sensorsignals innerhalb eines Einlesefensters kann mittels einer schnellen A/D-Wandlung und anschließender Softwareauswertung des digitalisierten Signals, aber auch mit an sich zur Scheitelwertermittlung bekannten elektronischen Lösungen erfolgen. So umfaßt eine einfach ausgestaltete Weiterbildung des Sensorsystems einen Scheitelwertdetektor, der aus dem Signalgemisch des Meßsignals innerhalb des Zeitfensters die maximale Amplitude ermittelt. Der Scheitelwertdetektor übergibt die maximale Amplitude anschließend an einen Ausgabespeicher zur Gewinnung des Meßwertes. Soll das lokale Maximum durch den Scheitelwertdetektor berücksichtigt werden, so bleibt das Ein- und Ausgangssignal des Scheitelwertdetektors unvervändert. Soll jedoch das lokale Minimum zur Auswertung herangezogen werden, so bietet es sich in einfacher Art und Weise an, das Ein- und Ausgangssignal des Scheitelwertdetektors mittels eines Inverters zu verändern.The Determining the maximum values of the sensor signal within a read window can by means of a fast A / D conversion and subsequent software evaluation the digitized signal, but also with itself to the peak value determination known electronic solutions respectively. So includes one simple embodiment of the sensor system, a peak value detector, from the composite signal of the measuring signal within the time window the maximum amplitude is determined. The peak detector passes the maximum amplitude afterwards to an output memory for obtaining the measured value. Should the local maximum be taken into account by the peak detector, so remains the input and output of the peak detector unchanged. Should However, the local minimum used for the evaluation, so it offers itself in a simple way, the input and output signal of the peak detector by means of an inverter.

Besonders kostengünstig ist auch die Verwendung eines Mikroprozessors zur Auswertung des Meßsignals und/oder zur Gewinnung des Meßwertes. Darüberhinaus kann der Mikroprozessor dann noch gleichzeitig für weitere Auswertungen, beispielsweise zur Analyse von Änderungsgradienten oder Grenzbedingungen des Meßsignals, verwendet werden.Especially economical is also the use of a microprocessor to evaluate the measurement signal and / or for obtaining the measured value. Furthermore the microprocessor can then simultaneously for further evaluations, for example for the analysis of change gradients or Boundary conditions of the measuring signal, be used.

In einer einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung besitzt der Sensor einen impulsbetriebenen Lichtemitter, bei dem es sich insbesondere um eine Leuchtdiode handeln kann. Zweckmäßigerweise ist der Lichtemitter von einem im Sensor angeordneten Leistungstreiber betrieben. Desweiteren weist der Sensor einen Fotoempfänger auf. Zwischen dem Lichtemitter und dem Fotoempfänger ist eine Meßstrecke angeordnet, innerhalb der sich bei einem Trübungssensor beispielsweise das zu untersuchende Fluid befindet.In a simple and inexpensive Embodiment, the sensor has a pulse-operated light emitter, which may be in particular a light emitting diode. Conveniently, is the light emitter of a power driver located in the sensor operated. Furthermore, the sensor has a photoreceiver. Between the light emitter and the photoreceiver is a measuring path arranged within the case of a turbidity sensor, for example the fluid to be examined is located.

Besonders bevorzugt ist, wenn es sich beim erfindungsgemäßen Sensorsystem um einen elektrooptischen Trübungssensor in einer Waschmaschine, einem Geschirrspüler o. dgl. handelt.Especially it is preferred if the sensor system according to the invention is an electro-optical turbidity sensor in a washing machine, a dishwasher o. The like. Act.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß fehlerhafte Messungen vermieden werden und somit die Betriebssicherheit des Sensorsystems gesteigert ist. Darüberhinaus handelt es sich um eine kostengünstige Lösung, die vorteilhafterweise im kostensensitiven Bereich der Hausgeräte innerhalb des unteren Preissegments einsetzbar ist, um auch dort die Leistungs- und Verbrauchsparameter zu verbessern.The particular advantages of the invention are that faulty Measurements are avoided and thus the reliability of the Sensor system is increased. Moreover, it is about a cost-effective Solution that advantageously in the cost-sensitive area of home appliances within the lower price segment so that the performance of and to improve consumption parameters.

Der erfindungsgemäße Sensorschalter erfordert keine aufwendige und damit teure Anschluß- und Auswerteelektronik. Solche Sensorschalter können auch an Einfachsteuerungen von Billiggeräten angeschlossen werden, denn sie geben direkte Steuersignale ab und brauchen keine Zusatzelektroniken.Of the inventive sensor switch does not require expensive and therefore expensive connection and evaluation electronics. Such sensor switches can also be connected to simple controls of cheap equipment, because They give direct control signals and do not need additional electronics.

Die erfindungsgemäße Lösung erfordert nur wenig zusätzlichen Aufwand. Neben dem für den Impulsbetrieb nötigen Taktgeber und Treibertransistor zur Erzeugung der höheren Impulsleistung für den Emitter braucht man eine Softwareerweiterung im Steuergerät und/oder eine kostengünstige Zusatzhardware auf dem Sensor, die im diskontinuierlichen Ausgangssignal des Sensors in jeder Meßperiode die Maximalsignale ermittelt und an die Steuerung weitergibt.The inventive solution requires only a little extra Effort. In addition to the for to impulse operation Clock and driver transistor for generating the higher pulse power for the emitter you need a software extension in the control unit and / or a cost-effective Additional hardware on the sensor, in the discontinuous output signal the sensor in each measurement period the Maximum signals detected and passed on to the controller.

Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag erübrigt sich vorteilhafterweise der Einsatz ungleich teurerer Laserstrahler im Trübungssensor, was zwar alternativ möglich wäre, jedoch wegen zu hoher Kosten bei Hausgeräten nicht akzeptabel ist. Mit lediglich geringen Mehrkosten und den Eigenschaften solcher Trübungssensoren erschließen sich den Hausgeräteherstellern völlig neue, innovative Möglichkeiten der Prozeßoptimierung. Neben besseren Waschergebnissen können die Waschkosten und die Umweltbelastung verringert werden.With the proposal of the invention Needless Advantageously, the use of much more expensive laser emitter in the turbidity sensor, which is possible as an alternative would be, however is not acceptable because of high costs for domestic appliances. With only minor additional costs and the properties of such turbidity sensors tap to the home appliance manufacturers completely new, innovative possibilities the process optimization. In addition to better washing results, the washing costs and the Reduced environmental impact.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenOne embodiment the invention with various developments and refinements is shown in the drawings and will be described in more detail below. Show it

1 ein Blockschaltbild für das Sensorsystem, 1 a block diagram for the sensor system,

2 den mit dem Sensorsystem erfaßten Trübungsverlauf der Lauge beim Waschen in einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine und 2 the turbidity profile of the liquor detected by the sensor system during washing in a washing machine or dishwashing machine and

3 die nähere Ausgestaltung eines Sensorsystem für eine Wasch- oder Geschirrspülmaschine. 3 the detailed embodiment of a sensor system for a washing machine or dishwasher.

In 1 ist ein Sensorsystem 1, das als elektrooptischer Trübungssensor für eine Waschmaschine, einen Geschirrspüler o. dgl. verwendbar ist, in der Form eines Blockdiagramms zu sehen. Das Sensorsystem 1 umfaßt einen Sensor 2 zur Erfassung eines Meßsignals 6, ein Auswertungsmittel 3 zur Bereitstellung eines zum Meßsignal 6 korrespondierenden Meßwertes und ein Steuerungsmittel 4 für den Betrieb des Sensors 2 und/oder des Auswertungsmittels 3. Das Steuerungsmittel 4 löst die Erfassung des Meßsignales 6 mittels eines Auslöseimpulses 5 aus.In 1 is a sensor system 1 , which can be used as electro-optical turbidity sensor for a washing machine, a dishwasher o. The like., To see in the form of a block diagram. The sensor system 1 includes a sensor 2 for detecting a measuring signal 6 , an evaluation tool 3 for providing a signal to the measurement 6 corresponding measured value and a control means 4 for the operation of the sensor 2 and / or the evaluation means 3 , The control means 4 triggers the detection of the measuring signal 6 by means of a triggering pulse 5 out.

Bei dieser Anwendung wird die Trübung aufgrund von gelösten und dispergierten Stoffen in der Waschlauge erfaßt, wobei die Meßwerte durch Störgrößen, die von ungelösten Partikeln und Luftblasen stammen, gemindert werden. Somit werden die Meßwerte von Störungen im wesentlichen nur in eine Richtung verändert, und zwar verkleinert. Der theoretische monotone Anstieg der Trübung beim Waschprozeß ist in 2 zu erkennen, und zwar ist vorliegend als gestrichelte Kurve 7 die monoton abfallende Intensität für das Durchlicht dargestellt. Je näher die aus den aufbereiteten Werten bestehende Kurve dieser theoretisch exakten Kurve 7 kommt, umso genauer spiegelt sie die Trübung wieder.In this application, the turbidity due to dissolved and dispersed substances in the wash liquor is detected, whereby the measured values are reduced by disturbances originating from undissolved particles and air bubbles. Thus, the measured values of disturbances are changed substantially only in one direction, and reduced in size. The theoretical monotonous increase in turbidity in the washing process is in 2 to recognize, and that is present as a dashed curve 7 the monotone decreasing intensity for the transmitted light is shown. The closer the curve of this theoretically exact curve consisting of the processed values 7 comes, the more accurately it reflects the turbidity again.

Wie in 2 zu sehen ist, werden zur Eliminierung der Störungen die Meßsignale 6 des Sensors 2 innerhalb eines vorgewählten Zeitfensters 13 erfaßt, wobei in 2 der Übersichtlichkeit halber lediglich die ersten paar Zeitfenster 13 näher bezeichnet sind, und anschließend wird zur Gewinnung des Meßwertes jeweils nur der in einer Richtung bezüglich der Störung liegende Extremwert 14 der Meßsignale 6 innerhalb des Zeitfensters 13 herangezogen. Wie man sieht, wird mit Hilfe dieser Extremwerte 14 die theoretische Trübung gemäß Kurve 7 gut approximiert.As in 2 can be seen, the measurement signals are to eliminate the interference 6 of the sensor 2 within a preselected time window 13 detected, in 2 For the sake of clarity, only the first few time windows 13 are designated in more detail, and then for obtaining the measured value in each case only the lying in one direction with respect to the disturbance extreme value 14 the measuring signals 6 within the time window 13 used. As you can see, with the help of these extreme values 14 the theoretical turbidity according to curve 7 well approximated.

Da bei der vorliegenden Anwendung die Störungen zur Verkleinerung des Meßwertes führen, wird als Extremwert 14 das lokale Maximum des Meßsignals 6 herangezogen. Verlaufen die Störungen in die andere Richtung, also führen die Störung zur Vergrößerung des Meßwertes, so wird zur Gewinnung des von Störungen unverfälschten Meßwertes dementsprechend als Extremwert das lokale Minimum des Meßsignals 6 herangezogen.Since the interference in the present application lead to the reduction of the measured value, is used as an extreme value 14 the local maximum of the measuring signal 6 used. Run the disturbances in the other direction, so lead the disturbance to increase the measured value, it is to obtain the undisturbed measurement of disturbances accordingly as an extreme value, the local minimum of the measured signal 6 used.

Das Sensorsystem 1 ist für hohe Trübungen geeignet, wie sie beispielsweise bei der Waschlauge in Waschmaschinen auftreten. Der Trübungssensor benötigt eine Quelle mit sehr hoher Strahlleistung, die am Empfänger auch bei hoher Trübung der Flüssigkeit noch auswertbare Ausgangssignale erzeugt. Das Problem wird dadurch zusätzlich verschärft, daß der Sensor 2 auch bei hohen Temperaturen einer Kochwäsche, sowie mit den Ablagerungen von bis zu 20 Betriebsjahren in der Meßstrecke noch funktionsfähig sein muß.The sensor system 1 is suitable for high turbidity, as they occur for example in the washing liquor in washing machines. The turbidity sensor requires a source with very high beam power, which generates evaluable output signals at the receiver even with high turbidity of the liquid. The problem is exacerbated by the fact that the sensor 2 Even at high temperatures of a cooking wash, and with the deposits of up to 20 years of operation in the test section still must be functional.

Für solche Fälle werden für den Labor- und Industrieeinsatz Trübungssensoren mit Laserdioden-Strahlungsquelle, mit mechanischer Reinigungseinrichtung der optisch wirksamen Flächen in der Flüssigkeit, sowie der zusätzlichen Auswertung von verschiedenen Streu- und Reflexlicht-Anteilen angeboten. Alle diese aufwendigen Lösungen kommen jedoch nicht für kostenkritische Massenapplikationen in Haushaltgeräten in Frage.For such Cases become for the Laboratory and industrial use Turbidity sensors with laser diode radiation source, with mechanical cleaning device the optically active surfaces in the liquid, as well as the additional Evaluation of different scattered and reflected light portions offered. All these elaborate solutions but do not come for cost-critical mass applications in household appliances in question.

Um den Anforderungen für Massenapplikationen gerecht zu werden, besitzt der Sensor 2 einen impulsbetriebenen Lichtemitter 8, der beispielsweise aus einer Leuchtdiode (LED) bestehen kann, wie anhand von 1 ersichtlich ist. Der Lichtemitter 8 ist von einem Leistungstreiber 9 betrieben. Der Sensor 2 weist einen Fotoempfänger 10, der beispielsweise aus einer Fotodiode besteht, auf. Zwischen dem Lichtemitter 8 und dem Fotoempfänger 10 ist eine Meßstrecke 11 angeordnet, in der sich die zu untersuchende Waschlauge beziehungsweise eine Probe hiervon befindet. Zweckmäßigerweise wird somit eine gepulste LED als Lichtemitter 8 verwendet, mit der man gegenüber einer konventionell mit Gleichstrom angesteuerten LED eine bis zu 15-fache Lichtleistung erhält, ohne die LED zu überlasten. Damit hat man auch bei Einsatztemperaturen von 80 bis 90° C und mit Ablagerungen auf den optischen Flächen der Durchlichtschranke genügend Leistungsreserven für hohe Trübungen.To meet the requirements for mass applications, the sensor has 2 a pulse-powered light emitter 8th , which may for example consist of a light-emitting diode (LED), as based on 1 is apparent. The light emitter 8th is from a power driver 9 operated. The sensor 2 has a photoreceiver 10 which consists of a photodiode, for example. Between the light emitter 8th and the photoreceptor 10 is a measuring section 11 arranged in which the wash liquor to be examined or a sample thereof is located. Conveniently, therefore, a pulsed LED as a light emitter 8th used to get up to a 15-fold light output compared to a conventional DC-driven LED, without overloading the LED. Thus, even at operating temperatures of 80 to 90 ° C and with deposits on the optical surfaces of the photoelectric sensor enough power reserves for high turbidity.

Das Auswertungsmittel 3 umfaßt eine Analog-Digital-Wandlerstufe (A/D-Wandler) 12, die räumlich vom Sensor 2 getrennt angeordnet ist. Mittels der Analog-Digital-Wandlerstufe 12 wird das vom Fotoempfänger 10 erzeugte Empfängersignal, bei dem es sich um das analoge Meßsignal 6 handelt, zu digitalen Werten gesampelt. Im Auswertungsmittel 3 wird dann der Extremwert 14 der digitalen Werte innerhalb des Zeitfensters 13 als Meßwert bestimmt. Zweckmäßigerweise ist das Steuerungsmittel 4 in der Art einer digitalen Gerätesteuerung im Auswertungsmittel 3 angeordnet. Der solchermaßen gewonnene digitale Meßwert kann dann im Steuerungsmittel 4 noch weiter ausgewertet werden, insbesondere ist der digitale Meßwert dann in einem Mikroprozessor zur entsprechenden Steuerung des Hausgerätes weiterverarbeitbar. Beispielsweise kann in Abhängigkeit der Trübung weiteres Waschmittel zur Waschlauge in der Waschmaschine, im Geschirrspüler o. dgl. zugeführt werden. Der der Steuerung des Hausgerätes dienende Mikroprozessor kann vorteilhafterweise gleichzeitig zur Auswertung des Meßsignals 6 und/oder zur Gewinnung des Meßwertes verwendet werden.The evaluation tool 3 includes an analog-to-digital converter stage (A / D converter) 12 spatially from the sensor 2 is arranged separately. By means of the analog-to-digital converter stage 12 This is the photo receiver 10 generated receiver signal, which is the analog measurement signal 6 traded, sampled to digital values. In the evaluation tool 3 then becomes the extreme value 14 the digital values within the time window 13 determined as measured value. Conveniently, the control means 4 in the manner of a digital device control in the evaluation means 3 arranged. The thus obtained digital measured value can then in the control means 4 be further evaluated, in particular, the digital value is then further processed in a microprocessor for the corresponding control of the domestic appliance. For example, depending on the turbidity further detergent to the wash liquor in the washing machine, in the dishwasher o. The like. Are supplied. The control of the domestic appliance serving microprocessor can advantageously simultaneously to the evaluation of the measurement signal 6 and / or to Extraction of the measured value can be used.

Zur Auswertung des mit Störungen behafteten Meßsignals 6 kann ein an sich bekannter Scheitelwertdetektor eingesetzt werden, der das Meßsignal 6 als Eingangssignal empfängt und aus dem Signalgemisch des Meßsignals 6 innerhalb des Zeitfensters 13 die maximale Amplitude ermittelt. Der Scheitelwertdetektor wird von der Prozeßsteuerung in dem Haushaltsgerät so angesteuert, daß der Scheitelwertdetektor aus dem Signalgemisch des Meßsignals 6 innerhalb des Zeitfensters 13 die maximale Amplitude ermittelt, die anschließend an einen Ausgabespeicher als bereinigter Meßwert übergeben wird. Während zur Ermittlung des lokalen Maximums das Eingangs- und das Ausgangssignal des Scheitelwertdetektor unverändert bleibt, wird hingegen bei Ermittlung des lokalen Minimums das Eingangs- und Ausgangssignal des Scheitelwertdetektors mittels eines Inverters verändert.For evaluation of the faulty measuring signal 6 it is possible to use a known peak detector which measures the measuring signal 6 receives as input signal and from the composite signal of the measuring signal 6 within the time window 13 the maximum amplitude is determined. The peak detector is controlled by the process control in the household appliance so that the peak detector from the composite signal of the measuring signal 6 within the time window 13 determines the maximum amplitude, which is then passed to an output memory as an adjusted measurement. Whereas the input and the output signal of the peak value detector remain unchanged in order to determine the local maximum, on determining the local minimum the input and output signal of the peak value detector is changed by means of an inverter.

Das vorgeschlagene Prinzip zur Auswertung besteht somit darin, aus dem Amplitudenverlauf des ständig eingelesenen diskontinuierlichen Ausgangssignals des Sensors 2 innerhalb der Perioden mit anstehenden Ausgangssignalen die Signalmaxima zu erkennen. Dazu wird der Anstieg der Signalamplitude beobachtet und ein Maximum als gültiger Meßwert zur Weiterverarbeitung festgelegt, sobald das Ausgangssignal danach wieder unter einen gewählten oder aus dem Verlauf des Ausgangssignals generierten Pegel gefallen ist, der das Ende der laufenden Meßperiode anzeigt.The proposed principle for evaluation thus consists of the amplitude characteristic of the continuously read discontinuous output signal of the sensor 2 to recognize the signal maxima within the periods with pending output signals. For this purpose, the increase of the signal amplitude is observed and a maximum is set as a valid measured value for further processing, as soon as the output signal has fallen back below a selected or generated from the course of the output signal level indicating the end of the current measurement period.

Bei Verwendung eines A/D-Wandlers 12, der bei Weiterverarbeitung des Meßsignals 6 mit einem Controller ohnehin vorhanden ist, muß dieser fortlaufend das Ausgangssignal einlesen, das im nachgeschalteten Controller auf seine Amplitude hin untersucht wird. Die maximal auftretende Amplitude jeder Meßsignal-Periode wird zur weiteren Auswertung an das Steuerprogramm weitergegeben. Das Einlesefenster 13 des A/D-Wandlers 12 wird so kurz und so häufig gewählt, daß der Takt des Impulsgebers der LED sicher darin liegt, beziehungsweise daß der maximale Fehler durch nicht genaues Treffen des Maximums der Sensor-Ausgangsamplitude innerhalb des zulässigen Fehlers, meist unterhalb des Digitalisierfehlers, liegt. Bei einer anderen Auskleidung des Verfahrens wird das Zeitfenster zum Einlesen und Auslesen der jeweiligen Maxima des Sensorsignals durch Auswertung der Signalabfälle zwischen den Abtastimpulsen gesteuert und synchronisiert. Dabei wird ein Maximum immer dann festgestellt und weitergegeben, wenn der nachfolgende Signalabfall ein Mindestmaß übersteigt.When using an A / D converter 12 , the further processing of the measuring signal 6 is present anyway with a controller, this must read continuously the output signal, which is examined in the downstream controller to its amplitude. The maximum occurring amplitude of each measurement signal period is passed to the control program for further evaluation. The reading window 13 of the A / D converter 12 is chosen so short and so often that the clock of the pulse generator of the LED is safe in it, or that the maximum error by not exactly meeting the maximum of the sensor output amplitude within the allowable error, usually below the Digitisierfehlers lies. In another embodiment of the method, the time window for reading in and reading out the respective maxima of the sensor signal is controlled and synchronized by evaluating the signal drops between the sampling pulses. In this case, a maximum is always determined and passed on when the subsequent signal drop exceeds a minimum.

Es ist leicht nachzuvollziehen, daß für das Finden und Weitergeben der Signalmaxima mit einer Softwarelösung hohe A/D-Wandler- und Controllergeschwindigkeiten nötig sind. In manchen Fällen kann es günstiger sein, die Signalmaxima und die Weitergabe der Maximalwerte mit elektronischen Analogschaltungen zu realisieren, wie sie bereits oben als Scheitelwertmesser beschrieben sind. Im Falle eines in einer Richtung gleitenden Maximalwerts, wie er beispielsweise bei Messungen der Flüssigkeitstrübung beim Waschen auftritt, ist der analoge Schaltungsaufwand relativ gering und bietet sich als kostengünstiger Ersatz für eine schnelle A/D-Wandlung und Auswertung durch einen Controller an.It is easy to understand that for finding and passing the signal maxima high with a software solution A / D converter and controller speeds are needed. In some cases it cheaper be, the signal maxima and the transmission of the maximum values with electronic analog circuits to realize, as already described above as a peak value are. In the case of a maximum value moving in one direction, as occurs, for example, in measurements of liquid turbidity during washing, the analog circuit complexity is relatively low and offers itself as cost-effective Replacement for a fast A / D conversion and evaluation by a controller at.

Die nähere Ausgestaltung des in 1 lediglich als Blockschaltbild dargestellten Sensorsystems 1 als Trübungssensor für eine Wasch- oder Geschirrspülmaschine ist in 3 zu sehen. Der Sensor 2 besitzt ein Gehäuse 15, das an einer Öffnung 17 im Bottich 16 der Wasch- oder Geschirrspülmaschine mittels einer Dichtung 21 derart angeordnet ist, daß der Sensor 2 in den Bottich 16 hineinragt. Im Bottich 16 befindet sich die als Waschlauge, Spülflüssigkeit o. dgl. dienende Flüssigkeit 18. Der in den Bottich 16 ragende Teil des Gehäuses 15 weist eine Einbuchtung 19 auf, derart daß dadurch die Meßstrecke 11 zwischen dem Lichtemitter 8 und dem Lichtempfänger 10 gebildet ist.The closer embodiment of in 1 only shown as a block diagram sensor system 1 as a turbidity sensor for a washing machine or dishwasher is in 3 to see. The sensor 2 has a housing 15 at an opening 17 in the tub 16 the washing machine or dishwasher by means of a seal 21 is arranged such that the sensor 2 in the tub 16 protrudes. In the tub 16 is the serving as a wash, rinse liquid o. The like. Serving liquid 18 , The one in the tub 16 protruding part of the housing 15 has a recess 19 on, so that thereby the measuring path 11 between the light emitter 8th and the light receiver 10 is formed.

Am Gehäuse 15 befindet sich ein Steckanschluß 20 zur Verbindung des Sensors 2 mit dem Auswertungsmittel 3 sowie dem Steuerungsmittel 4. Das Steuerungsmittel 4 löst über einen Digital/Analog-Wandler 22 sowie den Leistungstreiber 9 die Erfassung des Meßsignales 6 mittels eines Auslöseimpulses 5 aus. Das Meßsignal 6 wird über eine Signalfilterung 23 sowie dem A/D-Wandler 12 dem Auswertungsmittel 3 zugeführt. Bauartbedingt sowie aufgrund des Impulsbetriebes benötigen der Sensor 2 und/oder das Auswertungsmittel 3 jeweils eine gewisse Zeitspanne bis zur Betriebsbereitschaft. Um fehlerhafte Messungen aufgrund mangelnder Betriebsbereitschaft zu verhindern, übermittelt das Steuerungsmittel 4 den Auslöseimpuls 5 mit einer wenigstens die Zeitspanne bis zur Betriebsbereitschaft des Sensors 2 und/oder des Auswertungsmittels 3 umfassenden zeitlich vorlaufenden Versatz, falls dies gewünscht wird. Mit anderen Worten sorgt dann eine Einleseverzögerung 24 dafür, daß ein korrektes Meßsignal 6 dem Auswertungsmittel 3 zugeführt wird.At the housing 15 there is a plug connection 20 to connect the sensor 2 with the evaluation means 3 and the control means 4 , The control means 4 triggers via a digital / analog converter 22 as well as the power driver 9 the detection of the measuring signal 6 by means of a triggering pulse 5 out. The measuring signal 6 is via a signal filtering 23 as well as the A / D converter 12 the evaluation means 3 fed. Due to the design and due to the pulsed operation, the sensor is required 2 and / or the evaluation means 3 each a certain period of time until the operational readiness. To prevent erroneous measurements due to lack of operational readiness, transmits the control means 4 the triggering impulse 5 with at least the time until the sensor is ready for operation 2 and / or the evaluation means 3 comprehensive lag, if desired. In other words, then ensures a read-in delay 24 for a correct measuring signal 6 the evaluation means 3 is supplied.

Im Auswertungsmittel 3 wird nun, wie weiter oben beschrieben, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren das Meßsignal 6 anhand der Extremwerte 14 ausgewertet. Dadurch wird ein bereinigtes Trübungssignal 26 erhalten, das die theoretisch exakte Kurve 7 für die Trübung gemäß 2 approximiert. Das bereinigte Trübungssignal 26 kann wiederum in der Gerätesteuerung 4 zur Steuerung für den Betrieb der Wasch- oder Geschirrspülmaschine herangezogen werden. Das Auswertungsmittel 3, das Steuerungsmittel 4 sowie falls gewünscht die Wandler 12, 22 und/oder der Leistungstreiber 9 sowie die Signalfilterung 23 können auf einer gemeinsamen Platine 25 angeordnet sein.In the evaluation tool 3 is now, as described above, according to the inventive method, the measurement signal 6 based on the extreme values 14 evaluated. This will be a cleaned turbidity signal 26 get that the theoretically exact curve 7 for the cloudiness according to 2 approximated. The adjusted turbidity signal 26 can turn in the device control 4 for controlling the operation of the washing machine or dishwasher be used. The evaluation tool 3 , the control means 4 and, if desired, the transducers 12 . 22 and / or the power driver 9 as well as the signal filtering 23 can on a common board 25 be arranged.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein solches Sensorsystem 1 nicht nur als Trübungssensor für die Waschsteuerung von Wasch- und/oder Geschirrspülmaschinen eingesetzt werden. Vielmehr kann die Erfindung auch bei sonstigen Sensoren, bei denen die Meßwerte von Störungen im wesentlichen nur in eine Richtung verändert werden, Verwendung finden. Solche Zusammenhänge zwischen Meßwert und Störungen kann man außer bei der Trübung auch bei zahlreichen anderen physikalischen Vorgängen beobachten, bei denen Stoffe gelöst oder angereichert werden, oder bei denen chemische Reaktionen mit Änderung der Konzentrationen der Bestandteile stattfinden.The invention is not limited to the described and illustrated embodiment. Rather, it also encompasses all expert developments within the scope of the invention defined by the claims. So can such a sensor system 1 not only be used as turbidity sensor for washing control of washing machines and / or dishwashers. On the contrary, the invention can also be used in other sensors in which the measured values of disturbances are changed substantially only in one direction. Such correlations between the measured value and disturbances can be observed, apart from turbidity, also in numerous other physical processes in which substances are dissolved or enriched, or in which chemical reactions take place with changes in the concentrations of the constituents.

11: Sensorsystemsensor system
22: Sensorsensor
33: Auswertungsmittelevaluating means
44: Steuerungsmittel/GerätesteuerungControl means / device control
55: Auslöseimpulsstimulus
66: Meßsignalmeasuring signal
77: Kurve (für Trübung)Curve (for cloudiness)
88th: Lichtemitterlight emitter
99: Leistungstreiberpower driver
1010: Fotoempfänger/LichtempfängerPhoto receiver / receiver
1111: Meßstreckemeasuring distance
1212: Analog-Digital-Wandlerstufe/A/D-Wandler/WandlerAnalog-to-digital converter stage / A / D converter / converter
1313: ZeitfensterTime window
1414: Extremwertextreme value
1515: Gehäuse (von Sensor)Housing (from Sensor)
1616: Bottichvat
1717: Öffnung (im Bottich)Opening (in Vat)
1818: Flüssigkeit (im Bottich)liquid (in the tub)
1919: Einbuchtung (im Gehäuse)indentation (in the case)
2020: Steckanschlußplug connection
2121: Dichtungpoetry
2222: Digital/Analog-Wandler/WandlerDigital / analog converter / converter
2323: Signalfilterungsignal filtering
2424: EinleseverzögerungEinleseverzögerung
2525: Platinecircuit board
2626: bereinigtes Trübungssignaladjusted turbidity signal

Claims

Sensor system with a sensor ( 2 ) for detecting a measuring signal ( 6 ), and with an evaluation means ( 3 ) for providing a signal to the measurement ( 6 ), whereby the measured values of disturbances are essentially changed only in one direction, characterized in that the measuring signals ( 6 ) within a preselected time window ( 13 ) are detected, and that in order to obtain the measured value in each case only the extreme value lying in one direction with respect to the disturbance ( 14 ) within the time window ( 13 ) is used.

Sensor system according to Claim 1, characterized in that when the measured value is reduced by the disturbances as extreme value ( 14 ) the local maximum of the measuring signal ( 6 ) as well as that, as the measured value is increased by the disturbances, as extreme value ( 14 ) the local minimum of the measuring signal ( 6 ) is used.

Sensor system according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation means ( 3 ) one, in particular spatially from the sensor ( 2 ) separate analog-to-digital converter stage ( 12 ) that preferably the analog measurement signal ( 6 ), from the sensor ( 2 ) generated by the analog-to-digital converter stage ( 12 ) is sampled to digital values, and that further preferably the extreme value ( 14 ) of the digital values within the time window ( 13 ) is determined as a measured value.

Sensor system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a peak value detector from the composite signal of the measuring signal ( 6 ) within the time window ( 13 ) determines the maximum amplitude that preferably the peak detector passes the maximum amplitude to an output memory, and further preferably for determining the local maximum, the input and the output signal of the peak detector remains unchanged and for determining the local minimum, the input and output signal of the peak detector is changed by means of an inverter.

Sensor system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a microprocessor for evaluating the measuring signal ( 6 ) and / or used to obtain the measured value.

Sensor system according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the sensor ( 2 ) an optionally pulsed light emitter ( 8th ), in particular a light emitting diode, has, that preferably the light emitter ( 8th ) from a power driver ( 9 ), that further preferably the sensor ( 2 ) a photoreceiver ( 10 ), and even more preferably between the light emitter ( 8th ) and the photoreceiver ( 10 ) a measuring section ( 11 ) is arranged.

Sensor system according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is in the Sensor ( 2 ) to an electro-optical turbidity sensor, in particular for a washing machine, a dishwasher o. The like., Act.