DE102008031249A1 - Verfahren zum Kalibrieren eines Drucksensors - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Drucksensors in einer Waschmaschine, wobei das Flüssigkeitsniveau im Laugenbehälter über einen bestimmten Zeitraum verändert wird und derjenige Wert des Drucksensors festgestellt wird, der mit einem Flüssigkeitsniveau korreliert, welches das höchste Flüssigkeitsniveau unterhalb der Trommel darstellt. Der Vorteil dieser Erfindung liegt in einer Einsparung von Wasser durch das Ausgleichen von Bauteiltoleranzen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Drucksensors in einer Waschmaschine mit einem Laugenbehälter und einer darin angeordneten Trommel, Vorrichtungen zum Zuführen und Ableiten von Flüssigkeit in den und aus dem Laugenbehälter, sowie einem Drucksensor zur Messung eines Flüssigkeitsniveaus der im Laugenbehälter befindlichen Flüssigkeit.
  • Bei herkömmlichen vollautomatischen Waschmaschinen werden der Wasserzulauf und das Abpumpen von Waschflüssigkeit automatisch gesteuert, wobei zur Messung des Flüssigkeitsniveaus im Laugenbehälter einer solchen Waschmaschine in der Regel ein analoger Drucksensor verwendet wird. Der Drucksensor misst den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit im Laugenbehälter und wandelt die Messwerte in Signale um. Eine genaue Messung des Flüssigkeitsniveaus und damit des Volumens der eingefüllten Flüssigkeit ist wichtig, da nur dann ein minimaler Wasser- und Energieverbrauch gewährleistet werden kann, wenn voreingestellte Wassermengen für bestimmte Programme auch genau erreicht werden können.
  • Oft sind auch Schaltverfahren, wie das der Benetzung, an die Signale des Drucksensors gekoppelt. Bei der Benetzung wird innerhalb einer Niveau- bzw. Druckhysterese am Drucksensor zwischen zwei Schaltpunkten der Zulauf von Wasser in einem entsprechenden Ventil geregelt. Bei geöffnetem Ventil erfolgt das Füllen des Laugenbehälters, bis ein oberer Schaltpunkt erreicht ist. Dann wird das Ventil geschlossen und damit die Wasserzufuhr unterbrochen. In der Benetzungsphase wird das Wasser im Laugenbehälter von der zu befeuchtenden Wäsche aufgenommen, so dass der hydrostatische Druck im Laugenbehälter sinkt. Wenn ein unterer Schaltpunkt, d. h. ein unterer Grenzwert für den hydrostatischen Druck, unterschritten wird, wird das Ventil wieder geöffnet und die Wasserzufuhr in den Laugenbehälter wieder aufgenommen. Wasser wird dann wiederum so lange zugeführt, bis der obere Schaltpunkt erreicht ist, und dieses Verfahren wird solange wiederholt, bis ein voreingestelltes Waschflüssigkeitsniveau für den tatsächlichen Waschgang erreicht ist. Derartige Drucksensoren und deren Funktion in den Benetzungsphasen sind beispielsweise in DE 10 2006 029670 A1 beschrieben.
  • Des Weiteren sind normalerweise die Zuführungsvorrichtungen für Frischwasser, d. h. die Leitungen und Ventile mit sogenannten Mengenreglern versehen, welche gewährleisten, dass ab einem bestimmten Mindestwasserdruck immer dieselbe Menge Wasser pro Zeit durch das Ventil hindurchströmt, auch wenn der Wasserdruck schwankt.
  • Sowohl bei den genannten Mengenreglern, als auch bei den übrigen Bauteilen einer Waschmaschine gibt es Toleranzen. Eine weitere Unsicherheit bei der Zuführung der richtigen Menge Wasser ergibt sich daraus, dass auch analoge Drucksensoren gewissen Schwankungen unterliegen und daher kalibriert werden müssen. Um dennoch zu gewährleisten, dass eine ausreichende Benetzung der Wäsche gewährleistet wird, wird meistens das zum Waschen verwendete Flüssigkeitsvolumen (als Flüssigkeitsniveau messbar) mit einem zusätzlichen Sicherheitszuschlag für Flüssigkeit voreingestellt. Wenn also eigentlich z. B. 20 Liter Wasser für einen bestimmten Behandlungsvorgang benötigt werden, wird der Zulauf zum Beispiel auf 24 Liter vorprogrammiert. Dadurch wird Wasser und auch Energie unnötig verschwendet.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand demnach darin, ein Kalibrierungsverfahren für Drucksensoren in Waschmaschinen bereitzustellen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Kalibrieren eines Drucksensors in einer Waschmaschine und eine Waschmaschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung somit ein Verfahren zum Kalibrieren eines Drucksensors in einer Waschmaschine mit einem Laugenbehälter und einer darin angeordneten Trommel, Vorrichtungen zum Zuführen und Ableiten von Flüssigkeit in den und aus dem Laugenbehälter, sowie einem Drucksensor zur Messung eines Flüssigkeitsniveaus der im Laugenbehälter befindlichen Flüssigkeit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • a) Ändern des Flüssigkeitsniveaus im Laugenbehälter über einen vorbestimmten Zeitraum umfassend eine Phase 1, bei der das Flüssigkeitsniveau sich unterhalb der Trommel befindet, und eine Phase 2, bei der das Flüssigkeitsniveau oberhalb des Flüssigkeitsniveaus von Phase 1 ist, und gleichzeitiges Bewegen der Trommel,
    • b) Überwachen des Flüssigkeitsniveaus während Schritt a) über mehrere, vom Drucksensor über den vorbestimmten Zeitraum gemessene Werte,
    • c) Zuordnen der gemessenen Werte zu Phase 1 und Phase 2, wobei Werte, die einem im wesentlichen gleichmäßigen Verlauf aufweisen, der Phase 1 zugeordnet werden, und Werte, die einen sprunghaften Verlauf aufweisen, der Phase 2 zugeordnet werden,
    • d) Feststellen desjenigen Werts D1, der an der Grenze zwischen Phase 1 und Phase 2 gemessen wird, und Gleichsetzen des Werts D1 mit einem Flüssigkeitsniveau N1, wobei N1 das höchste Flüssigkeitsniveau unterhalb der Trommel ist.
  • Der Vorteil eines solchen Verfahrens ist, dass der Drucksensor für jeden Waschgang und sogar mehrmals innerhalb ein und desselben Waschgangs neu kalibriert werden kann und dass somit besser gewährleistet werden kann, dass eine gewünschte voreingestellte Wassermenge auch tatsächlich möglichst genau zugeführt wird.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, das Erreichen eines ganz bestimmten Flüssigkeitsniveaus der im Laugenbehälter befindlichen Flüssigkeit anhand des Verlaufs der Werte, die vom Drucksensor gemessen werden, exakt festzustellen. Da das Flüssigkeitsniveau einem bestimmten, für jeden baugleiche Waschmaschine gleichen Flüssigkeitsvolumen entspricht, kann von einem Flüssigkeitsniveau auf die im Laugenbehälter befindliche Flüssigkeitsmenge geschlossen werden.
  • Dieses genau bestimmbare und für die vorliegende Erfindung relevante Flüssigkeitsniveau wird im Folgenden als Flüssigkeitsniveau N1 bezeichnet und ist das höchste Flüssigkeitsniveau unterhalb der Trommel. Bei einer Waschmaschine, mit der das herkömmliche Verfahren durchgeführt werden kann, ist im Gehäuse ein Laugenbehälter angeordnet und darin die Trommel, wobei die Trommel aus technisch bedingten Gründen immer ein wenig beabstandet vom Laugenbehälter angeordnet sein muss. Daraus ergibt sich, dass der Laugenbehälter bereits bis zu einem gewissen Niveau mit Flüssigkeit gefüllt sein kann, ohne dass die Oberfläche dieser Flüssigkeit von irgendeinem Teil der Trommel berührt wird. Das höchste mögliche Flüssigkeitsniveau, bei dem die Flüssigkeit nicht von der stillstehenden oder bewegten Trommel berührt wird, ist das Flüssigkeitsniveau N1. Dieses Flüssigkeitsniveau N1 entspricht einer bestimmbaren Flüssigkeitsmenge, welche vom Drucksensor als Messwert erkannt wird und von diesem als Signal ausgegeben wird. Die Werte und damit die Signale können jedoch je nach Temperatur der Flüssigkeitstemperatur der sonstigen Bauteile und anderer Faktoren schwanken. Da es mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung jedoch möglich ist, das Erreichen des Flüssigkeitsniveaus N1 genau zu bestimmen, kann der Drucksensor auf dieses Niveau kalibriert werden, so dass die Waschmaschinensteuerung die jeweiligen Signale des Drucksensors auf jedes erreichte tatsächliche Flüssigkeitsniveau umrechnen kann.
  • Vorzugsweise wird als Drucksensor ein analoger Drucksensor verwendet. Die Art des Drucksensors ist nicht entscheidend, solange er in der Lage ist, einen Druckverlauf über einen Zeitraum zu verfolgen und wiederzugeben.
  • Grundsätzlich kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Abschnitten eines Waschprogramms oder auch separat von einem Waschprogramm durchgeführt werden. Notwendig ist jedoch, dass das Flüssigkeitsniveau im Laugenbehälter verändert wird und dabei das Flüssigkeitsniveau N1 überschritten und unterschritten wird.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung könnte z. B. das Kalibrierungsverfahren während des Wasserzulaufs bei der Benetzungsphase durchgeführt werden. Dabei wird somit über die Vorrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit, d. h. in diesem Fall z. B. eine entsprechende Frischwasserleitung mit zugehörigen Ventilen und dergleichen, Wasser in den Laugenbehälter eingeleitet, und zwar über einen vorbestimmten Zeitraum. Dieser vorbestimmte Zeitraum ist so berechnet, dass unter Berücksichtigung der Einstellung des Mengenreglers auf jeden Fall soviel Wasser eingefüllt wird, dass das Flüssigkeitsniveau N1 überschritten wird.
  • Wichtig ist dabei, dass die Trommel kontinuierlich bewegt wird oder zumindest so bewegt wird, dass gewährleistet ist, dass, sobald die Trommel die Flüssigkeitsoberfläche berührt oder in diese eintaucht, die Flüssigkeit in Bewegung gerät. Vorzugsweise sollte die Trommel daher kontinuierlich bewegt werden, während die Flüssigkeit das Niveau N1 erreicht.
  • Wenn nun hierbei das sich ändernde Flüssigkeitsniveau kontinuierlich überwacht wird, zeigt sich ein Verlauf der vom Drucksensor gemessenen Werte, der sich in zwei Phasen aufteilen lässt. In der ersten Phase 1, in der das Wasser in den Laugenbehälter einläuft und die Wasseroberfläche noch nicht von der sich drehenden Trommel berührt wird, weisen die Werte des Drucksensors einen im Wesentlichen gleichmäßigen Verlauf auf. In der Regel verläuft die Druckkurve linear, da pro Zeit immer dieselbe Menge Wasser zuläuft.
  • Sobald das Flüssigkeitsniveau jedoch einen Punkt erreicht hat, bei dem die Trommel die Oberfläche der Flüssigkeit berührt oder gar in diese eintaucht, wird die im Laugenbehälter vorhandene Flüssigkeit durch die Bewegung der Trommel ebenfalls in Bewegung versetzt. Das Schwappen der Flüssigkeit verursacht starke Schwankungen Verlaufs der Werte, die der Drucksensor misst, und somit auch starke Schwankungen der Signale des Drucksensors. Sobald der Beginn einer sprunghaften Druckkurve detektiert wird, werden die Werte des Drucksensors der Phase 2 zugeordnet. Es ist dann möglich, genau denjenigen Wert D1 festzustellen, der an der Grenze zwischen Phase 1 und Phase 2 gemessen wird. Da dieser Wert des Drucksensors dem oben genannten Flüssigkeitsniveau N1 entspricht, wird der Drucksensor auf diesen Wert kalibriert. Dadurch können alle folgenden gemessenen Werte des Drucksensors auf das richtige Flüssigkeitsniveau umgerechnet werden.
  • Natürlich funktioniert dieses Verfahren einerseits beim Befüllen des Laugenbehälters, es kann jedoch genauso gut auch in einem Abpump-Prozess durchgeführt werden. In diesem Fall geht das Flüssigkeitsniveau zurück, und die Phase 2 liegt zeitlich vor der Phase 1.
  • Ebenso kann dieses Kalibrierungsverfahren mehrmals während verschiedener Waschphasen durchgeführt werden, und zwar immer dann wenn das Flüssigkeitsniveau N1 durchlaufen wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Wert D1 zusätzlich an weitere Verfahren gekoppelt werden, beispielsweise kann er als Rückschaltwert eines Hysterese-Schaltverfahrens festgelegt werden. Wie eingangs bereits beschreiben wurde, wird das Zuführen von Flüssigkeit in den Laugenbehälter vorzugsweise über ein Hysterese-Schaltverfahren gesteuert, bei dem ein Ausschaltwert festgelegt ist, bei dem das Zuführen von Flüssigkeit unterbrochen wird, und ein Rückschaltwert festgelegt wird, bei dem das Zuführen von Flüssigkeit in Gang gesetzt wird. Ein derartiges Hysterese-Schaltverfahren ist insbesondere während der Benetzungsphase eines Waschgangs vorteilhaft, da die Wäsche sich mit der eingebrachten Flüssigkeit vollsaugt und somit dazu führt, dass das Flüssigkeitsniveau sinkt.
  • Zusätzlich zu der Kalibrierung des Drucksensors über den Wert D1 kann der Drucksensor auch zusätzlich noch auf den Wert kalibriert werden, bei dem sich keine Flüssigkeit im Laugenbehälter befindet (Wert D0).
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann für alle Wasserzuläufe bzw. Wasserabpumpverfahren durchgeführt bzw. wiederholt werden, wodurch auch prozessabhängige Toleranzen, z. B. Temperaturabhängigkeiten des Mengenreglers und dergleichen ausgeglichen werden. Des Weiteren kann das Wiederöffnen der Ventile bei Niveauregelungsvorgängen ebenso aus Beobachtung des dynamischen Verlaufs beim Waschen oder Spülen das tatsächliche Flüssigkeitsniveau abgeleitet werden. Ist z. B. ab einem bestimmten Zeitpunkt während eines Wäschebehandlungsverfahrens durch Drehen der Trommel ein deutlich veränderter oder abgeschwächter Drucksignalverlauf zu verzeichnen, so kann daraus geschlossen werden, dass die Trommel nicht mehr die Oberfläche der im Laugenbehälter befindlichen Flüssigkeit berührt oder in diese eintaucht.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, dass gegenüber der bisherigen Festlegung des für das jeweilige Waschverfahren notwendigen vorbestimmten Flüssigkeitsniveaus durch die erfindungsgemäße Kalibrierung statische und dynamische Bauteiltoleranzen ausgeglichen werden. Gegenüber der bei Sensoren allgemein üblichen Nullpunkt- und Endpunktkalibrierung am Beginn und/oder am Ende eines Prozesses werden bei der direkten Kalibrierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren im laufenden Prozess Linearisierungsfehler ausgeschlossen. Für den Bereich der Trommelwaschmaschinen ergibt sich daraus eine Einsparung des für die Toleranzabsicherung erforderlichen Sicherheitszuschlags von Wasser bzw. Waschflüssigkeit.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Waschmaschine mit einem Laugenbehälter und einer darin angeordneten bewegbaren Trommel, Vorrichtungen zum Zuführen und Ableiten von Flüssigkeit in den und aus dem Laugenbehälter, sowie einem Drucksensor zur Messung eines Flüssigkeitsniveaus der im Laugenbehälter befindlichen Flüssigkeit, und mit einer Steuereinrichtung, welche so programmiert ist, dass sie in der Lage ist, vom Drucksensor über einen Zeitraum umfassend eine Phase 1, bei der das Flüssigkeitsniveau sich unterhalb der Trommel befindet, und eine Phase 2, bei der das Flüssigkeitsniveau oberhalb des Flüssigkeitsniveaus von Phase 1 ist, gemessene Werte zu Phase 1 und Phase 2 zuzuordnen, wobei Werte, die einem im wesentlichen gleichmäßigen Verlauf aufweisen, der Phase 1 zugeordnet sind, und Werte, die einen sprunghaften Verlauf aufweisen, der Phase 2 zugeordnet sind, und wobei die Steuereinrichtung in der Lage ist, denjenigen Wert D1 festzustellen, der an der Grenze zwischen Phase 1 und Phase 2 gemessen wird, und den Wert D1 mit einem Flüssigkeitsniveau N1 gleichzusetzen, wobei N1 das höchste Flüssigkeitsniveau unterhalb der Trommel ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102006029670 A1 [0003]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Kalibrieren eines Drucksensors in einer Waschmaschine mit einem Laugenbehälter und einer darin angeordneten Trommel, Vorrichtungen zum Zuführen und Ableiten von Flüssigkeit in den und aus dem Laugenbehälter, sowie einem Drucksensor zur Messung eines Flüssigkeitsniveaus der im Laugenbehälter befindlichen Flüssigkeit, das Verfahren umfassend die folgenden Schritte: a) Ändern des Flüssigkeitsniveaus im Laugenbehälter über einen vorbestimmten Zeitraum umfassend eine Phase 1, bei der das Flüssigkeitsniveau sich unterhalb der Trommel befindet, und eine Phase 2, bei der das Flüssigkeitsniveau oberhalb des Flüssigkeitsniveaus von Phase 1 ist, und gleichzeitiges Bewegen der Trommel, b) Überwachen des Flüssigkeitsniveaus während Schritt a) über mehrere, vom Drucksensor über den vorbestimmten Zeitraum gemessene Werte, c) Zuordnen der gemessenen Werte zu Phase 1 und Phase 2, wobei Werte, die einem im wesentlichen gleichmäßigen Verlauf aufweisen, der Phase 1 zugeordnet werden, und Werte, die einen sprunghaften Verlauf aufweisen, der Phase 2 zugeordnet werden, d) Feststellen desjenigen Werts D1, der an der Grenze zwischen Phase 1 und Phase 2 gemessen wird, und Gleichsetzen des Werts D1 mit einem Flüssigkeitsniveau N1, wobei N1 das höchste Flüssigkeitsniveau unterhalb der Trommel ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) Flüssigkeit in den Laugenbehälter zugeführt wird und Phase 1 vor Phase 2 stattfindet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) Flüssigkeit aus dem Laugenbehälter abgeleitet wird und Phase 2 vor Phase 1 stattfindet.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) mehrmals durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen von Flüssigkeit in den Laugenbehälter über ein Hysterese-Schaltverfahren gesteuert wird, bei dem ein Ausschaltwert festgelegt ist, bei dem das Zuführen von Flüssigkeit unterbrochen wird, und ein Rückschaltwert festgelegt wird, bei dem das Zuführen von Flüssigkeit in Gang gesetzt wird, und dass der Rückschaltwert an den Wert D1 gekoppelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine weitere Kalibrierung des Drucksensors vorgenommen wird, bei der der Drucksensor auf den Wert, bei dem sich keine Flüssigkeit im Laugenbehälter befindet, als Wert D0 kalibriert wird.
  7. Waschmaschine mit einem Laugenbehälter und einer darin angeordneten bewegbaren Trommel, Vorrichtungen zum Zuführen und Ableiten von Flüssigkeit in den und aus dem Laugenbehälter, sowie einem Drucksensor zur Messung eines Flüssigkeitsniveaus der im Laugenbehälter befindlichen Flüssigkeit, und mit einer Steuereinrichtung, welche so programmiert ist, dass sie in der Lage ist, vom Drucksensor über einen Zeitraum umfassend eine Phase 1, bei der das Flüssigkeitsniveau sich unterhalb der Trommel befindet, und eine Phase 2, bei der das Flüssigkeitsniveau oberhalb des Flüssigkeitsniveaus von Phase 1 ist, gemessene Werte zu Phase 1 und Phase 2 zuzuordnen, wobei Werte, die einem im wesentlichen gleichmäßigen Verlauf aufweisen, der Phase 1 zugeordnet sind, und Werte, die einen sprunghaften Verlauf aufweisen, der Phase 2 zugeordnet sind, und wobei die Steuereinrichtung in der Lage ist, denjenigen Wert D1 festzustellen, der an der Grenze zwischen Phase 1 und Phase 2 gemessen wird, und den Wert D1 mit einem Flüssigkeitsniveau N1 gleichzusetzen, wobei N1 das höchste Flüssigkeitsniveau unterhalb der Trommel ist.
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