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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand demnach darin, ein Kalibrierungsverfahren
für Drucksensoren in Waschmaschinen bereitzustellen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ebenso
kann dieses Kalibrierungsverfahren mehrmals während verschiedener
Waschphasen durchgeführt werden, und zwar immer dann wenn das
Flüssigkeitsniveau N1 durchlaufen wird.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006029670
A1 [0003]