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Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, mit einem Behandlungsraum und einer diesen verschließenden Tür.
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Bei einem derartigen Haushaltsgerät, etwa einem wasserführenden, insbesondere als Geschirrspülmaschine konzipierten, Haushaltsgerät ist in der Regel sicherzustellen, dass die Tür während des Betriebs geschlossen ist. Zur Detektion der Türstellung werden vielfach digitale Hall-Sensoren und mit diesen zusammenwirkende Magneten eingesetzt. Mit einem solchen Sensor erfolgt die Detektion einer Türstellung, indem der Hall-Sensor vom Magnetfeld des dem Hall-Sensor zugeordneten Magneten beaufschlagt wird und dabei ein digitales Ausgangssignal erzeugt. Der digitale Hall-Sensor umfasst einen Komparator, welcher das ursprünglich analoge Ausgangssignal des Hall-Sensors, sofern es eine vorgegebene Schwelle erreicht oder überschreitet, in ein digitales Signal umwandelt.
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Hall-Sensoren haben eine geringe Toleranz hinsichtlich des Winkels, mit dem die Feldlinien auf ihre sensitiven Flächen auftreffen. Sensor und Magnet müssen daher in einer vorgegebenen Soll-Ausrichtung an der Tür oder dem Korpus des Haushaltsgeräts angebracht werden, damit der digitale Hall-Sensor ein digitales Ausgangssignal erzeugt. Wenn hier und auch in anderem Zusammenhang von einer Anordnung oder Positionierung an der Tür oder am Korpus die Rede ist, so ist damit eine Anordnung an einer Außenfläche, in einer Ausnehmung oder in einem Innenraum der Tür oder des Korpus gemeint. Durch Montagefehler, einem Zusammentreffen ungünstiger Toleranzlagen oder auch durch fehlerhafte Sensoren und Magneten kann es dazu kommen, dass die Hall-Spannung, also das analoge Ausgangssignal, die o.g. Schwelle nicht oder zumindest bei der Soll-Stellung der Tür nicht erreicht, so dass ein digitales Signal, welches beispielsweise den geschlossenen Zustand der Tür anzeigt, nicht zur Verfügung steht. Die Folge ist, dass Magnet und/oder Hall-Sensor nachjustiert oder gar ausgetauscht werden müssen. Diese beiden Elemente sind nun in der Regel nicht so angeordnet, dass sie leicht zugänglich sind. Beispielsweise ist der Hall-Sensor oder der Magnet innerhalb der Tür, also in dem von einer Außentür und einer Innentür umgrenzten Türinnenraum oder innerhalb des Korpus des Haushaltsgeräts angeordnet. Wenn somit nach Abschluss der Montage festgestellt wird, dass keine oder eine fehlerhafte Detektion der Türstellung erfolgt, erfordert jegliche Manipulation am Sensor und/oder dem Magneten einen Demontage- und Montageaufwand, was in besonderem Maße bei der Tür der Fall ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Haushaltsgerät bereitzustellen, das mit einer verbesserten Türstellungs- bzw. Türlageerkennung ausgestattet ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch ein Haushaltsgerät gelöst, das wenigstens einen zur Detektion mindestens einer Türstellung dienenden analogen Sensor und einen nicht flüchtigen Speicher, in dem das von dem analogen Sensor bei der jeweiligen Türstellung erzeugte analoge Signal als Referenzwert hinterlegt ist, aufweist. Auf Grund dieser Ausgestaltung spielen Ungenauigkeiten bei Montage, ungünstige Toleranzlagen oder auch Abweichungen von der Soll-Spezifikation des Sensors, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Umgebungstemperaturen etc., praktisch keine Rolle mehr, da sie nicht dazu führen können, dass der verbaute Sensor überhaupt kein Ausgangssignal bei einer bestimmten Türstellung erzeugt. Erfindungsgemäß dient nämlich das mit einer vorgegebenen Türstellung korrelierte analoge Ausgangssignal des Sensors als Referenzwert, d.h. das jeweils vorliegende, sich aufgrund der Einbausituation, Toleranzlage usw. ergebende individuelle Ausgangssignal wird erfasst und in dem nicht flüchtigen Speicher hinterlegt. Ein Austausch eines Sensors ist somit nur noch in seltenen Fällen, beispielsweise bei einem Totalausfall eines Sensors, erforderlich. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass mit einem analogen Sensor nicht nur eine konkrete Türstellung, sondern – zumindest in einem bestimmten Schwenkbereich der Tür – ein Bewegungsverlauf an Hand des sich mit der Schwenkbewegung der Tür ändernden analogen Ausgangssignals des analogen Sensors verfolgt werden kann. Daraus ergeben sich vielfältige neue technische und gestalterische Aspekte. So kann beispielsweise eine Beleuchtungseinrichtung des Haushaltsgeräts in Abhängigkeit von dem sich im Zuge der Türverschwenkung ändernden Ausgangssignal des Hall-Sensors farblich oder hinsichtlich ihrer Beleuchtungsstärke gesteuert werden.
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Auf welche Weise das einer Türstellung zugeordnete Ausgangssignal erfasst und im Speicher hinterlegt wird, ist prinzipiell beliebig. Erforderlich ist jedenfalls, dass eine Zuordnung des erfassten Ausgangssignals zu der jeweiligen Türstellung erfolgt. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist für die genannten Maßnahmen eine Kalibriereinrichtung vorgesehen. Vorteilhaft dabei ist, dass auch in einem späteren Reparaturfall, etwa nach Manipulationen an der Tür oder nach einem Austausch des Sensors eine erneute Kalibrierung vorgenommen werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Software-basierte Kalibriereinrichtung, welche leicht in bereits vorhandene Steuer- und Regelprogramme des Haushaltsgeräts, vor allem ein Funktionsprüfprogramm, integrierbar ist, welches nach Abschluss der Montage des Haushaltsgerätes einen automatischen Funktionstest durchführt. Mit der darin integrierten Kalibriereinheit wird das Ausgangssignal des Sensors bei einer bestimmten Türstellung erfasst und als Referenzwert für diese Türstellung in einem flüchtigen Speicher, etwa einem ROM oder EEPROM, abgelegt. Dabei erfolgt auch eine Korrelation zwischen dem Referenzwert und der Türstellung. Im laufenden Betrieb wird zur Abfrage einer Türstellung das aktuelle Ausgangssignal des Sensors bei dieser Türstellung mit dem Referenzwert verglichen und bei Übereinstimmung eine Aktion in Gang gesetzt oder zugelassen.
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Der Sensor kann ortsfest am Korpus des Haushaltsgeräts oder an der Tür angeordnet werden. Letztere Position ist allerdings dann bevorzugt, wenn in der Tür bereits ein sich über den Gelenkbereich der Tür in den Korpus des Haushaltsgeräts geführter Kabelstrang und entsprechende Kabelverlege-Strukturen vorhanden sind, die zur elektrischen und signalmäßigen Anbindung des Sensors benutzt werden können.
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Die Anordnung des Sensors kann letztlich an beliebigen Stellen des Haushaltsgerätes erfolgen, sofern diese zur mittel- oder unmittelbaren Erfassung einer Schwenkstellung der Tür geeignet ist. Vorzugsweise ist der Sensor jedoch am Freiende, insbesondere oberen, freien Ende, der Tür oder einer dem Freiende – im geschlossenen Zustand der Tür – benachbarten ortsfesten Stelle des Korpus positioniert. Das Freiende der Tür durchfährt bei einer Schwenkung der Tür um einen bestimmten Schwenkwinkel eine größere Wegstrecke bzw. Bogenlänge als ein näher an der Schwenkachse liegender Bereich der Tür. Die vorgeschlagene Anordnung am Freiende kommt somit einer größeren Messgenauigkeit zu Gute.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass im nicht flüchtigen Speicher mehrere, jeweils unterschiedlichen Türstellungen zugeordnete Referenzwerte hinterlegt sind, wobei vorzugsweise eine erste Türstellung, in der die Tür bis auf einen Spalt geschlossen ist, und eine zweite Türstellung, in der die Tür vollständig geschlossen ist, vorgesehen sind. Durch die Verwendung eines analogen Sensors bietet sich hier die Möglichkeit, zwei oder mehrere Türstellungen mit einem einzigen analogen Sensor zu erfassen.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind ein analoger Hall-Sensor und wenigstens ein mit diesem zusammenwirkender Magnet vorgesehen. Eine solche Sensoranordnung ist zum einen kostengünstig und zum anderen relativ störungsunanfällig. Hinzu kommt, dass im Falle eines analogen Hall-Sensors Magnete mit geringerer Magnetfeldstärke benötigt werden als dies bei digitalen Hall-Sensoren der Fall ist. Es können daher kostengünstigere Magnete, insbesondere Ferritmagnete, eingesetzt werden. Aus den oben bereits genannten Gründen ist der Hall-Sensor vorzugsweise am Freiende der Tür und der Magnet ortsfest am Haushaltsgerät, beispielsweise bei einer Geschirrspülmaschine oberhalb der Schwenkbewegungsbahn der Tür positioniert.
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Die oben angesprochene Idee, zwei Türstellungen mit einem einzigen Sensor zu erfassen, lässt sich mit Hilfe eines analogen Hallsensors und einem mit diesem zusammenwirkenden Magneten auf besonders einfache Weise realisieren: Der Magnet wird so ausgerichtet ist, dass der Hall-Sensor – bei der Schließ- oder Öffnungsbewegung der Tür zuerst in den Magnetfeldbereich des einen, und dann in den Magnetfeldbereich des anderen Pols des Magneten eintaucht. Wie weiter unten noch genauer erläutert wird, ergibt sich dabei eine Umpolung des Ausgangssignals des Hall-Sensors, so dass die den beiden Türstellungen entsprechenden Signale bzw. Referenzwerte weit genug auseinanderliegen, um eine sichere Erkennung der beiden Türstellung zu gewährleisten.
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Die vorgeschlagene Ausgestaltung bietet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. So kann z.B. nicht nur eine geschlossene Tür detektiert werden, was Voraussetzung dafür ist, dass das Haushaltsgerät in Betrieb gesetzt werden kann, sondern auch eine nur teilweise geöffnete, angelehnte Tür, die nur noch einen Spalt breit geöffnet ist. Beispielsweise kann eine im Behandlungsraum vorhandene Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von der letztgenannten Türstellung gesteuert, etwa bei Erreichen dieser Türstellung während des Schließens der Tür die Beleuchtungseinrichtung deaktiviert werden.
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Ein Haushaltsgerät, bei dem die Erfassung der Schwenkstellung der Gerätetür besonders wichtig ist, sind wasserführende Haushaltsgeräte, insbesondere Geschirrspülmaschinen, deren Behandlungsraum hermetisch dicht verschlossen sein muss.
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Die vorstehend erläuterten und/oder die sonstigen, in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können dabei – außer z.B. in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung und/oder deren vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.
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In der Zeichnung zeigt jeweils schematisch:
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1 eine Geschirrspülmaschine als Beispiel eines wasserführenden Haushaltsgerätes in perspektivischer Darstellung, das nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist,
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2 schematisierte Seitenansichten einer Geschirrspülmaschine, in welchen verschiedene Anordnungsmöglichkeiten für einen Sensor angedeutet sind,
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3 eine schematisierte Seitenansicht des Frontbereichs einer Geschirrspülmaschine, mit einem analogen Hall-Sensor und einem Magneten zur Detektion einer Türstellung,
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4 eine perspektivische Darstellung eines analogen Hall-Sensors, wobei jedoch aus Vereinfachungsgründen die Bestromung des Sensors weggelassen wurde.
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5 ein Diagramm, welches die Änderung des Ausgangssignals eines analogen Hall-Sensors in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung bzw. verschiedener Stellungen der Tür wiedergibt.
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In den Figuren sind nur diejenigen Bestandteile eines Haushaltsgerätes, insbesondere einer Geschirrspülmaschine, mit Bezugszeichen versehen und erläutert, welche für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Es versteht sich von selbst, dass ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät weitere Teile und Baugruppen umfassen kann. Ansonsten sind Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die folgende Beschreibung nimmt exemplarisch auf eine Geschirrspülmaschine 1 als ein wasserführendes Haushaltsgerät Bezug. Der Behandlungsraum ist hier der Spülbehälter 2, mit einer frontseitig zugänglichen Beladeöffnung 3. Der Spülbehälter 2 ist von einer Tür 4 verschließbar, welche um eine horizontal verlaufende, in einem unteren Bereich der Geschirrspülmaschine 1 angeordnete Schwenkachse 5 schwenkbar ist. Im Spülbehälter 2 ist wenigstens ein horizontal ausziehbarer Aufnahmekorb 6 für Spülgut vorhanden.
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Zur Detektion einer Türstellung der Tür 4 ist an dieser ein analoger Sensor vorhanden. Der Sensor ist vorzugsweise im Innenraum 10 der Tür, also in dem von der Außentür 13 und der Innentür 14 umschlossenen Raum angeordnet. Innerhalb des Korpus 8 der Geschirrspülmaschine 1, beispielsweise integriert in ein signalmäßig mit dem Sensor 7 verbundenes Elektronikmodul 11, ist ein nicht flüchtiger Speicher 9, beispielsweise ein Flash-Rom oder ein EEPROM vorhanden.
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In dem Speicher 9 ist ein von dem Sensor 7 bei einer bestimmten Türstellung erzeugtes analoges Ausgangssignal als Referenzwert hinterlegt. Zur Abfrage einer Türstellung wird das jeweilige Ausgangssignal mit dem entsprechenden Referenzwert des Speichers verglichen, wobei bei Übereinstimmung, zumindest in einem gewissen Toleranzbereich, mit der jeweiligen Türstellung korrelierte Funktionen des Haushaltsgeräts freigegeben werden. In der Stellung I (siehe 2A und 3) ist die Tür 4 nicht vollständig geschlossen (Teilöffnungsstellung), sondern nur soweit, dass sie noch einen Spalt 15 breit geöffnet ist. Die Detektion der Türstellung I dient insbesondere dazu, eine innerhalb des Spülbehälters 2 angeordnete Beleuchtungseinrichtung (nicht gezeigt) zu steuern, wobei beim Schließen der Tür 4 die Beleuchtungseinrichtung ausgeschaltet wird. Der Benutzer kann somit erkennen, dass die Beleuchtungseinrichtung auch tatsächlich ausgeschaltet ist und nicht etwa aufgrund eines Fehlers bei geschlossener Tür noch im Betrieb ist und Strom verbraucht. Umgekehrt wird beim Öffnen der Tür an der Türstellung I die Beleuchtungseinrichtung eingeschaltet. Eine weitere wesentliche Türstellung für den Betrieb der Geschirrspülmaschine ist die in 2 und 3 mit II bezeichnete geschlossene Stellung der Tür: Erst wenn sichergestellt ist, dass die Tür 4 geschlossen ist, wenn also das entsprechende Ausgangssignal des Sensors 7 mit dem im Speicher 9 abgelegten Referenzwert übereinstimmt oder innerhalb eines zugelassenen Toleranzbereiches liegt, kann das Haushaltsgerät in Betrieb gesetzt werden.
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Mit einem Türdetektions-System der vorliegenden Art wird nach Abschluss der Montage oder im Falle einer späteren Reparatur oder Nachjustierung des Systems zunächst die Tür in eine Türstellung, beispielsweise in eine der oben genannten Türstellungen I, II gebracht, das entsprechende Ausgangssignal des analogen Sensors 7 erfasst, im Speicher abgelegt und der Türstellung zugeordnet. Zur exakten Einstellung einer von der Schließstellung abweichenden Türstellung, etwa der Türstellung I kann eine Abstandsschablone (nicht gezeigt) verwendet werden, die zwischen Tür 4 und Korpus 8 angeordnet wird. Das bei einer bestimmten Türstellung I, II vom Sensor 7 abgegebene analoge Signal wird bei einer bevorzugten Ausführungsvariante von einer Kalibriereinrichtung erfasst, im Speicher als Referenzwert abgelegt und der Türstellung zugeordnet. Die Kalibriereinrichtung ist dabei softwaremäßig ausgestaltet, wobei sie vorzugsweise in ein vorhandenes Funktionsprüfprogramm der Geschirrspülmaschine 1 implementiert ist. In den 2, 3 ist das analoge Ausgangssignal des analogen Sensors mit UH bezeichnet. Es wird vom analogen Sensor 7 über eine Signalleitung SL, die strichpunktiert angedeutet ist, an das Elektronikmodul 11 übermittelt.
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Der analoge Sensor 7 kann prinzipiell beliebiger Art sein. Denkbar ist z.B. ein optischer Sensor, der mit einer Lichtquelle als Gegenelement zusammenwirkt, wobei Sensor 7 und Gegenelement wechselseitig an der Tür 4 oder am Korpus 8 angeordnet sein können. Im Folgenden wird auf ein bevorzugtes Detektionssystem Bezug genommen, welches einen analogen Hall-Sensor 16 und einen Magneten 17 umfasst. In 2A bis 2C sind einige Positionsvarianten angedeutet. Es ist erkennbar, dass eine Anordnung von Sensor 7 und Gegenelement auch in einem vom Freiende der Tür 4 entfernten, der Schwenkachse 5 näher liegenden Bereich möglich ist. Aus den oben schon erläuterten Gründen ist eine Anordnung gemäß 2C jedoch am vorteilhaftesten.
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Der mit dem analogen Hall-Sensor 16 zusammenwirkenden Magnet 17 ist so angeordnet, dass der Hall-Sensor 16, wenn er sich bei der Verschwenkung der Tür 4 an den Magneten 17 vorbeibewegt, mit den Magnetfeldbereichen 18A, 18B beider Pole S, N des Magneten 17 zusammenwirkt. Wie 3 zu entnehmen ist, ist dazu der Magnet 17 im Falle einer ortfesten Positionierung am Korpus 8 so ausgerichtet, dass sich seine Pole S, N in eine Richtung 19 gegenüberliegen, welche sich zumindest annähernd tangential zur Bewegungsbahn 20 (3) des Hall-Sensor 16, welche dieser bei einer Schwenkbewegung der Tür 4 durchfährt, erstreckt. Anders ausgedrückt ist der Magnet 17 in der genannten Richtung magnetisiert. Analoges gilt bei einer Anordnung des Magneten 17 an der Tür 4. Der an der Tür 4 oder am Korpus 8 positionierte Hall-Sensor 16 ist so ausgerichtet, dass die von seinen sensitiven Flächen 23 aufgespannte Planebene 24 (4) sich ebenfalls zumindest annähernd tangential zur Bewegungsbahn 20 erstreckt. Durch die genannte Ausrichtung von Hall-Sensor 16 und Magnet 17 ist gewährleistet, dass sich das Sensor-Ausgangssignal in der Türstellung I von jenem in der Türstellung II deutlich unterscheidet und somit die beiden Türstellungen eindeutig detektierbar sind. In der Türstellung I taucht der Hall-Sensor 16 hier im Ausführungsbeispiel in den Magnetfeldbereich 18 des Südpols S des Magneten 17 ein. Aufgrund dieser Wechselwirkung wird im Hall-Sensor 16 ein Ausgangssignal UH,I generiert (siehe 5). Wenn das Ausgangssignal dem im Speicher 9 hinterlegten Referenzwert entspricht, kann eine Aktion ausgelöst werden, beispielsweise eine im Spülbehälter 2 vorhandene Beleuchtungseinrichtung ausgeschaltet werden. Im weiteren Verlauf der Schließbewegung der Tür 4 ändert sich der Winkel, mit dem die Magnetfeldlinien auf den Hall-Sensor einwirken, wobei in der geschlossenen Stellung der Tür 4, d.h. in der Türstellung II die Magnetfeldlinien des Magnetfeldbereiches 18b des Nordpols N des Magneten 17 den Hall-Sensor 16 praktisch in die entgegensetzte Richtung beaufschlagen als dies bei dem Magnetfeldbereich 18a der Fall ist. Das der Türstellung II, hier der Schließendstellung der Tür, zugeordnete Ausgangssignal UH des Hall-Sensors 16 mit dem Signalwert UH,II weist dadurch eine große Differenz D zu dem der Türstellung I, hier einer Teilöffnung mit dem Spalt 15, zugeordneten Wert UH,I des Ausgangssignals UH auf. Wenn die Tür so weit geöffnet worden ist, dass eine Wechselwirkung zwischen Hall-Sensor 16 und Magnet 17 nicht mehr stattfindet, ist der Wert der Hall-Spannung UH gleich Null.
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Den im Speicher 9 hinterlegten Referenzwerten beispielsweise für die Türstellung I und II ist zweckmäßigerweise ein Toleranzbereich Δ, im konkreten Fall ΔI, ΔII, zugeordnet. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass sich in dem Zeitraum nach der Kalibrierung während des Betriebs des Haushaltsgerätes, das sich einer Türstellung I, II zugeordnete Ausgangssignal des Hall-Sensors beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen, Alterung oder einer Lageänderung von Hall-Sensor 16 und Magnet 17 geringfügig ändern kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Geschirrspülmaschine
- 2
- Spülbehälter
- 3
- Beladeöffnung
- 4
- Tür
- 5
- Schwenkachse
- 6
- Aufnahmekorb
- 7
- analoger Sensor
- 8
- Korpus
- 9
- Speicher
- 10
- Innenraum
- 11
- Elektronikmodul
- 13
- Außentür
- 14
- Innentür
- 15
- Spalt
- 16
- Hall-Sensor
- 17
- Magnet
- 18
- Magnetfeldbereich
- 19
- Richtung
- 20
- Bewegungsbahn
- 23
- Fläche
- UH
- analoges Ausgangssignal
- I
- Teilöffnungstellung mit Spalt
- II
- Schließendstellung
