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Die Erfindung betrifft einen Vorratsbehälter für eine automatische Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät, eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines Vorratsbehälters, ein Dosiersystem zur automatischen Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät, eine Steuervorrichtung für ein Dosiersystem und ein Verfahren zum Messen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines Vorratsbehälters.
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In Geschirrspülautomaten sind zum Teil Vorratsbehälter für Pulverreiniger verbaut, aus welchen automatisch dosiert wird. Derartige Vorratsbehälter können in Form einer Scheibe aufgebaut sein, welche durch eine Drehung um 360 Grad jeweils eine bestimmte Menge Pulverreiniger freisetzt.
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Die
DE 10 2013 104 391 A1 offenbart ein Dosiergerät für das dosierte Einbringen eines schüttfähigen Reinigungsmittels in einen Behandlungsraum eines programmgesteuerten Reinigungsgeräts, insbesondere einer Spülmaschine, mit einem Vorratsbehälter, der bewegbar, vorzugsweise verschwenkbar gelagert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Vorratsbehälter für eine automatische Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät, eine verbesserte Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines Vorratsbehälters, ein verbessertes Dosiersystem zur automatischen Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät, eine verbesserte Steuervorrichtung für ein Dosiersystem und ein verbessertes Verfahren zum Messen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines Vorratsbehälters zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Vorratsbehälter für eine automatische Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät, eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines Vorratsbehälters, ein Dosiersystem zur automatischen Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät, eine Steuervorrichtung für ein Dosiersystem und ein Verfahren zum Messen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines Vorratsbehälters mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Es wird ein Konzept zur Füllstandsmessung eines Reinigungsmittels in einem Vorratsbehälter für eine automatische Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät vorgestellt. Das Konzept basiert auf einer sensoriellen Erfassung des Reinigungsmittelfüllstands außerhalb des Vorratsbehälters durch ein in dem Vorratsbehälter geeignet integriertes Fenster.
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Ein Vorratsbehälter für eine automatische Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät weist eine erste Wand, eine der ersten Wand gegenüberliegende zweite Wand und eine einen Rand der ersten Wand mit einem Rand der zweiten Wand verbindende Umfangswand sowie ein Lager für ein drehbares Lagern des Vorratsbehälters auf, wobei die Umfangswand ein Fenster zum Durchlassen eines Messsignals in einen Innenraum des Vorratsbehälters aufweist.
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Bei dem Haushaltsgerät kann sich beispielsweise um einen Geschirrspülautomaten oder einen Waschautomaten handeln. Das Reinigungsmittel kann beispielsweise in Pulverform vorliegen.
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Der Vorratsbehälter kann einstückig aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und ausgebildet sein, um einen Vorrat an Reinigungsmittel für mehrere Reinigungsvorgänge in dem Haushaltsgerät vorzuhalten und für je einen Reinigungsvorgang in einen Behandlungsraum des Haushaltsgeräts zu dosieren. Die erste und zweite Wand des Vorratsbehälters können parallel angeordnet sein und Hauptwände des Vorratsbehälters bilden. Die erste Wand, die zweite Wand und die Umfangswand können ausgebildet sein, um den Innenraum des Vorratsbehälters nach außen abzuschließen. Die Umfangswand kann eine geringere Breite als umlaufende Länge aufweisen. Das Lager kann zwischen einem Zentrum der ersten Wand und einem Zentrum der zweiten Wand angeordnet sein. Unter dem Fenster kann eine Scheibe verstanden werden, die für das Messsignal durchlässig ist.
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Der Vorratsbehälter kann als einmal verwendbarer oder wiederbefüllbarer Behälter ausgebildet sein. Für die Wiederbefüllung kann der Vorratsbehälter aus einer geeignet geformten Ausnehmung in einem Gehäuse des Haushaltsgeräts entnommen und wieder eingesetzt werden. Für eine korrekte Dosierung des Reinigungsmittels kann der Vorratsbehälter eine Portionierungskammer aufweisen oder mit einer Portionierungskammer im Gehäuse des Haushaltsgeräts koppelbar sein.
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Eine Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines oben beschriebenen Vorratsbehälters weist die folgenden Merkmale auf:
ein Sensorelement zum Bereitstellen eines Messsignals und zum Empfangen eines reflektierten Messsignals, wobei das Sensorelement an einer Außenseite des Vorratsbehälters gegenüber dem Fenster in der Umfangswand des Vorratsbehälters anordenbar ist;
einen Hebelarm mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende um eine Drehachse schwenkbar gelagert ist und das zweite Ende ausgebildet ist, um das Sensorelement zu halten; und
eine Druckfeder, die ausgebildet ist, um das zweite Ende des Hebelarms in Richtung der Umfangswand des Vorratsbehälters zu drücken.
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Das Sensorelement kann als ein Messwertaufnehmer zum Erfassen einer Distanz zwischen einer Oberfläche des Sensorelements und einer Oberfläche des Reinigungsmittelvorrats in dem Vorratsbehälter durch das Fenster eingesetzt werden, um den Füllstand des Reinigungsmittels in dem Vorratsbehälter zu bestimmen. Entsprechend kann das Sensorelement auch als Distanzsensor oder Füllstandssensor bezeichnet werden. Bei dem Sensorelement kann es sich beispielsweise um ein optisches Sensorelement handeln. Unter dem Messsignal und dem reflektierten Messsignal können elektromagnetische Signale, beispielsweise Strahlen, verstanden werden, wobei das reflektierte Messsignal als von der Oberfläche des in dem Vorratsbehälter befindlichen Reinigungsmittels reflektiertes Messsignal zu verstehen ist. Bei der Druckfeder kann es sich beispielsweise um eine Spiralfeder handeln.
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Das hier vorgestellte Konzept ermöglicht mit der Verwendung des für ein Messsignal durchlässigen Messfensters anstelle einer Messöffnung eine Sensierung des Füllstandes in einem Vorratsbehälter für Reinigungsmittel mit angemessener Genauigkeit.
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Ein gemäß dem vorgestellten Konzept gestalteter Vorratsbehälter kann zur Dosierung des Reinigungsmittels aufgrund der fehlenden Messöffnung ohne Weiteres um beispielsweise 360 Grad gedreht werden.
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Der hier vorgeschlagene Ansatz erlaubt die Verwendung eines preisgünstigen Distanzsensors zur Füllstandmessung. Der Vorratsbehälter kann vorteilhafterweise preiswert hergestellt werden, da innerhalb des Vorratsbehälters keine Teile erforderlich sind, die dem Füllstandssensor zuzuordnen sind. Der Vorratsbehälter braucht also weder für eine Verbauung eines Sensorteils in seinem Inneren noch für ein Hineinragen eines Sensorteils in sein Inneres ausgelegt zu sein. Demgemäß kann ein derartiger Vorratsbehälter auch leicht ausgetauscht werden.
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Das hierin vorgeschlagene Konzept zur Füllstandmessung eines Reinigungsmittels ist unabhängig von physikalischen Eigenschaften des verwendeten Reinigungsmittels wie beispielsweise einer Dichte oder einem Feuchtigkeitsgehalt des Mittels oder elektrischen Eigenschaften des Mittels. Damit ist der Kunde frei in der Wahl des Pulverreinigers, wenn der Vorratsbehälter wiederbefüllbar ausgeführt ist. Auch andere Umgebungsbedingungen wie Luftfeuchtigkeit, Wassertropfen und elektrische Eigenschaften des Behältermaterials können vorteilhafterweise vernachlässigt werden.
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Der beschriebene Ansatz kann, beispielsweise unter Verwendung eines optischen Sensors als das Sensorelement, anstelle von aus dem industriellen Bereich für derartige Messungen bekannten Messprinzipien verwendet werden, beispielsweise anstelle der Bestimmung des Füllstandes über Wiegen. Hier würde jeder Kontaktpunkt (Krafteinleitungspunkt) des Vorratsbehälters zum Gerät das Messergebnis verfälschen. Folglich ist es sinnvoll, die Anzahl der Kontaktpunkte zu reduzieren und bei den verbleibenden für eine möglichst geringe Reibung sorgen. Auch ist der konstruktive und mechanische Aufwand bei einem optischen Distanzsensor gegenüber der Lösung durch Wiegen geringer.
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Ferner kann der Ansatz anstelle einer Bestimmung des Füllstandes über Abstandsmessung per Ultraschall verwendet werden. Hier liegt der Vorteil darin, dass im Gegensatz zur Verwendung eines Ultraschall-Distanzsensors weder eine Messöffnung noch eine direkte Ankopplung des Sensors an den Vorratsbehälter erforderlich ist.
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Weiterhin kann der Ansatz anstelle einer Bestimmung des Füllstandes mithilfe eines kapazitiven Sensors verwendet werden. Das Messergebnis eines kapazitiven Sensors ist von vielen Einflussgrößen wie Abstand der Sensorflächen zur Behälterwand, Materialtyp des Vorratsbehälters, Luftfeuchtigkeit, Wassertropfen, elektrische Eigenschaften des Pulvers, Feuchtigkeitsgehalt des Pulvers, etc., abhängig. Der beschriebene Ansatz ermöglicht eine Reduzierung der Einflussgrößen und wirkt sich so vorteilhaft auf die Stabilität und die Genauigkeit der Messergebnisse aus. Im Gegensatz zum kapazitiven Sensor spielen bei dem verwendeten – z. B. optischen – Distanzsensor Umgebungsbedingungen wie Luftfeuchtigkeit, Wassertropfen, elektrische Eigenschaften des Behältermaterials, elektrische Eigenschaften des Pulvers, Feuchtigkeitsgehalt des Pulvers, usw. keine Rolle.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Vorratsbehälter eine Form einer Scheibe mit einem abgeflachten Bereich aufweisen. Dabei kann die Umfangswand einen gerundeten Abschnitt und einen geradlinigen Abschnitt umfassen, wobei der geradlinige Abschnitt in dem abgeflachten Bereich angeordnet ist. In dieser Formgebung ist der Vorratsbehälter leicht drehbar und kann von der Sensorvorrichtung gut überfahren werden.
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Insbesondere kann das Fenster in dem geradlinigen Abschnitt der Umfangswand angeordnet sein. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Positionierung des Fensters parallel zum Sensorelement für optimale Messergebnisse.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann sich das Fenster über die gesamte Umfangswand erstrecken. Dies schafft die Möglichkeit für Redundanzmessungen des Reinigungsmittelfüllstands und vereinfacht gegebenenfalls die Herstellung der Umfangswand.
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Beispielsweise kann das Fenster aus einem Material gebildet sein, das für elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich durchlässig ist. Damit kann vorteilhafterweise ein Distanzsensor auf IR-Basis als das Sensorelement verwendet werden.
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Günstig ist es auch, wenn die Umfangswand eine verschließbare Nachfüllöffnung zum Nachfüllen von Reinigungsmittel in den Innenraum des Vorratsbehälters aufweist. So kann der Vorratsbehälter nach dem Verbrauch des Reinigungsmittels ohne Weiteres kostensparend wiederbefüllt werden.
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Beispielsweise kann die Nachfüllöffnung benachbart zu dem Fenster angeordnet sein. Diese Ausführungsform ermöglicht eine einfache Reinigung einer Innenseite des Fensters durch die Nachfüllöffnung.
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Auch kann das Fenster in einen als ein Deckel zum Verschließen der Nachfüllöffnung ausgeformter Abschnitt der Umfangswand integriert sein. So kann das Fenster noch einfacher gereinigt werden.
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Die Sensorvorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform ausgebildet sein, um als das Messsignal ein optisches Signal im Infrarotbereich bereitzustellen und als das reflektierte Messsignal ein von einer Oberfläche des Reinigungsmittels in dem Innenraum des Vorratsbehälters reflektiertes optisches Signal im Infrarotbereich zu empfangen. Diese Ausführungsform der Sensorvorrichtung erlaubt eine genaue und kostengünstige Erfassung des Reinigungsmittelfüllstands im Vorratsbehälter.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sensorvorrichtung eine Trennwand aufweisen, die zwischen einem Sendebereich zum Bereitstellen des Messsignals und einem Empfangsbereich zum Empfangen des reflektierten Messsignals angeordnet ist. So kann ohne Weiteres ein unerwünschtes Übersprechen des Messsignals mit dem reflektierten Messsignal vermieden werden.
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Alternativ kann die Sensorvorrichtung einen Kanal zum Führen des Messsignals aufweisen. Auch auf diese Weise kann ein Übersprechen der Signale verhindert werden.
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Günstig ist es, wenn die Sensorvorrichtung zumindest ein Rad zum Abstützen der Sensorvorrichtung an der Umfangswand des Vorratsbehälters aufweist. Beispielsweise können zwei Räder verbaut sein, die so angeordnet sind, dass sie beim Überfahren des Vorratsbehälters durch die Sensorvorrichtung seitlich des Fensters in der Umfangswand laufen. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, die Sensorvorrichtung mit möglichst geringem Reibungsverlust über die Umfangswand des Vorratsbehälters zu bewegen. Zudem kann eine Beschädigung des Fensters und/oder des Sensorelements wirksam vermieden werden.
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Insbesondere kann die Sensorvorrichtung so gegenüber dem Vorratsbehälter positioniert sein, dass im Betrieb des Sensorelements Messachsen des Sensorelements seitlich des Lagers des Vorratsbehälters verlaufen. So kann auch ein geringer Füllstand des Reinigungsmittels in dem Vorratsbehälter sicher detektiert werden.
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Günstig ist es auch, wenn im Betrieb des Sensorelements eine Messachse des Messsignals schräg zu der Vertikalen verläuft. So kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass nach einer Drehung des Vorratsbehälters im Dosiervorgang das Reinigungsmittel, wenn es in Pulverform vorliegt, mit einem Gefälle im Innenraum des Vorratsbehälters zum Liegen kommt und der Messwinkel für eine korrekte Erfassung entsprechend anzupassen ist.
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Ein Dosiersystem zur automatischen Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät weist die folgenden Merkmale auf:
einen Vorratsbehälter gemäß einer der im Vorangegangenen ausgeführten Ausführungsformen; und
eine Sensorvorrichtung gemäß einer der im Vorangegangenen ausgeführten Ausführungsformen, wobei die Sensorvorrichtung ausgebildet ist, um den Füllstand des Reinigungsmittels in dem Innenraum des Vorratsbehälters durch das Fenster in der Umfangswand des Vorratsbehälters zu erfassen.
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Die Sensorvorrichtung kann so gegenüber dem Vorratsbehälter positioniert sein, dass der Hebelarm der Sensorvorrichtung tangential zur Umfangswand des Vorratsbehälters liegt und das Sensorelement entlang der Umfangswand führt.
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Eine Steuervorrichtung für ein oben erläutertes Dosiersystem ist ausgebildet, um ein Drehsignal zum Drehen des Vorratsbehälters in Bezug zu der Sensorvorrichtung, bis das Sensorelement gegenüber dem Fenster in der Umfangswand des Vorratsbehälters angeordnet ist, an eine Schnittstelle zu einer Antriebsvorrichtung zum Drehen des Vorratsbehälters auszugeben und ein Bereitstellungssignal zum Bereitstellen des Messsignals zum Messen des Füllstands des Reinigungsmittels in dem Innenraum des Vorratsbehälters an eine Schnittstelle zu der Sensorvorrichtung auszugeben. Als Bereitstellungssignal kann dabei etwa ein Einschaltsignal für die Spannungsversorgung der Sensorvorrichtung verstanden werden. Diese stellt daraufhin wie oben beschrieben ein Messsignal bereit und empfängt ein reflektiertes Messsignal.
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Bei der Steuervorrichtung kann es sich um ein zentrales Steuergerät des Haushaltsgeräts oder eine mit einem zentralen Steuergerät des Haushaltsgeräts verbundene Vorrichtung handeln. Die Antriebsvorrichtung kann einen Motor und ein Getriebe umfassen. Bei dem Drehsignal und dem Bereitstellungssignal kann es sich um elektrische Signale handeln.
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Ein Verfahren zum Messen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines Vorratsbehälters gemäß einer der im Vorangegangenen ausgeführten Ausführungsformen mittels einer Sensorvorrichtung gemäß einer der im Vorangegangenen ausgeführten Ausführungsformen weist die folgenden Schritte auf:
Drehen des Vorratsbehälters in einer Drehrichtung in Bezug zu der Sensorvorrichtung, bis das Sensorelement gegenüber dem Fenster in der Umfangswand des Vorratsbehälters angeordnet ist; und
Bereitstellen des Messsignals und Empfangen des reflektierten Messsignals, um den Füllstand des Reinigungsmittels zu messen.
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Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Verfahrens kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Gegendrehens des Vorratsbehälters in einer zu der Drehrichtung entgegengesetzten Richtung aufweisen. Der Schritt des Gegendrehens kann vor dem Schritt des Bereitstellens ausgeführt werden. So kann ohne Weiteres die Messgenauigkeit des Sensorelements verbessert werden.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
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1 eine schematische Darstellung eines Haushaltsgeräts mit einem Dosiersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine isometrische Darstellung eines Vorratsbehälters für eine automatische Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung eines Dosiersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem ersten Reinigungsmittelfüllstand des Vorratsbehälters;
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4 eine schematische Darstellung des Dosiersystems aus 3 mit einem zweiten Reinigungsmittelfüllstand des Vorratsbehälters;
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5 eine schematische Darstellung eines Dosiersystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einem ersten Reinigungsmittelfüllstand des Vorratsbehälters;
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6 eine schematische Darstellung des Dosiersystems aus 5 mit einem zweiten Reinigungsmittelfüllstand des Vorratsbehälters;
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7 einen Querschnitt eines Ausschnitts eines Dosiersystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8 eine isometrische Darstellung eines Vorratsbehälters für ein Reinigungsmittel für ein Haushaltsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9 eine Aufsicht auf eine Innenseite einer Tür eines Haushaltsgeräts mit einem Vorratsbehälter für Reinigungsmittel gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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10 eine isometrische Darstellung eines Gehäuseteils eines Haushaltsgeräts mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Vorratsbehälters für Reinigungsmittel gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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11 eine isometrische Darstellung des Gehäuseteils aus 9 mit in die Ausnehmung aufgenommenem Vorratsbehälter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Messen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines Vorratsbehälters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Haushaltsgeräts 100 mit einem Dosiersystem 105 zur automatischen Reinigungsmitteldosierung in dem Haushaltsgerät 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Haushaltsgerät 100 kann sich beispielsweise um einen Geschirrspülautomaten oder einen Waschautomaten handeln. Das Dosiersystem 105 umfasst einen Vorratsbehälter 110, eine Sensorvorrichtung 115, einen Antrieb 120 und eine Steuervorrichtung 125.
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Der Vorratsbehälter 110 ist ausgebildet, um einen Vorrat an Reinigungsmittel 130 zur Verwendung für mehrere Reinigungsvorgänge in dem Haushaltsgerät 100 vorzuhalten. Das Reinigungsmittel 130 kann beispielsweise in Pulverform vorliegen. Der Vorratsbehälter 110 weist eine Form einer abgeflachten Scheibe auf und ist einstückig aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Der Vorratsbehälter 110 ist drehbar gelagert in einem Gehäuse des Haushaltsgeräts 100 angeordnet und ausgebildet, um mittels einer Drehung ein für einen Reinigungsvorgang in dem Haushaltsgerät 100 vorbestimmtes Volumen des Reinigungsmittelvorrats 130 abzutrennen und über eine Auslassöffnung 135 in einen mit dem Vorratsbehälter 110 gekoppelten Behandlungsraum 140 des Haushaltsgeräts 100 zu leiten.
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Die Drehbewegung des Vorratsbehälters 110 wird durch den mit dem Vorratsbehälter 110 gekoppelten Antrieb 120 eingeleitet und nach erfolgter Dosierung gestoppt. Dazu weist der Antrieb 120 beispielsweise einen Elektromotor und ein Getriebe auf.
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Die Sensorvorrichtung 115 ist benachbart zu dem Vorratsbehälter 110 an dem Gehäuse des Haushaltsgeräts 100 angeordnet und ausgebildet, um durch ein in 1 nicht gezeigtes Fenster in dem Vorratsbehälter 110 eine Füllstandsmessung durchzuführen. Damit wird eine zumindest grobe Anzeige des Pulvervorrates 130 und bei ausreichender Messgenauigkeit auch eine Leererkennung realisiert, bei der schlimmstenfalls nur eine geringe Restmenge Pulverreiniger 130 im Vorratsbehälter 110 verbleibt. Mit der Sensorvorrichtung 115 kann festgestellt werden, ob der Vorratsbehälter 110 zu z. B. einem Viertel, zur Hälfte oder zu drei Vierteln gefüllt ist. So kann das Gerät 100 automatisch feststellen, ob beispielsweise nach einem Dosier- und/oder Reinigungsvorgang noch genügend Reinigungsmittel 130 für einen nachfolgenden Reinigungsvorgang in dem Vorratsbehälter 110 vorgehalten wird.
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Die Steuervorrichtung 125 ist ausgebildet, um über eine geeignete Schnittstelle ein Drehsignal 150 an den Antrieb 120 bereitzustellen und über eine weitere geeignete Schnittstelle ein Bereitstellungssignal 155 an die Sensorvorrichtung 115 bereitzustellen. Ansprechend auf das Drehsignal 150 versetzt der Antrieb 120 den Vorratsbehälter 110 in eine Drehbewegung 160 – hier entgegen dem Uhrzeigersinn –, um den Dosiervorgang im Vorratsbehälter 110 anzusteuern und anschließend den Vorratsbehälter 110 so gegenüber der Sensorvorrichtung 115 zu positionieren, dass ein Sensorelement der Sensorvorrichtung 115 dem Fenster im Vorratsbehälter 110 gegenüberliegt. Ansprechend auf das Bereitstellungssignal 155 geht das Sensorelement in Betrieb, um zur Erfassung einer aktuellen Füllhöhe 145 des Reinigungsmittels 130 ein Messsignal bereitzustellen.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung 125 Teil des Dosiersystems 105. Alternativ kann die Steuervorrichtung 125 auch Teil eines zentralen Steuergeräts des Haushaltsgeräts 100 oder mit diesem über elektrische Leitungen verbunden sein.
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2 zeigt schematisch eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels des hier vorgestellten Vorratsbehälters 110 für eine automatische Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät.
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Der Vorratsbehälter 110 ist in Form einer Scheibe mit einem abgeflachten Bereich 200 gestaltet. Der Vorratsbehälter 110 setzt sich aus einer ersten Wand 205, einer der ersten Wand 205 gegenüberliegenden zweiten Wand 210 und einer einen Rand 215 der ersten Wand 205 mit einem Rand 220 der zweiten Wand 210 verbindenden Umfangswand 225 zusammen. Die erste Wand 205 und die zweite Wand 210 sind identisch ausgeformt und weisen je eine unvollständige Kreisform auf. Je ein Hauptabschnitt der Ränder 215, 220 der ersten Wand 205 und der zweiten Wand 210 ist demnach kreisrund. Je ein kleinerer Abschnitt der Ränder 215, 220 der ersten Wand 205 und der zweiten Wand 210 weist hingegen die Form einer Kreissehne auf, verläuft also geradlinig.
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Die erste Wand 205 und die zweite Wand 210 des Vorratsbehälters 110 bilden die Hauptwände des Vorratsbehälters 110, indem sie größere Dimensionen als die Umfangswand 225 aufweisen. Die zweite Wand 210 des Vorratsbehälters 110 ist im Abstand einer Dicke der Umfangswand 225 parallel zu der ersten Wand 205 angeordnet, sodass die geradlinigen Abschnitte beider Wände 205, 210 einander genau gegenüberliegen. Die erste Wand 205, die zweite Wand 210 und die Umfangswand 225 sind ausgebildet, um einen Innenraum des Vorratsbehälters 110 nach außen abzuschließen.
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Entsprechend dieser Anordnung weist die den Rand 215 der ersten Wand 205 mit dem Rand 220 der zweiten Wand 210 verbindende Umfangswand 225 entlang der kreisrunden Abschnitte der Wände 205, 210 einen gerundeten Abschnitt 230 auf und entlang der geradlinigen Abschnitte der Wände 205, 210 einen geradlinigen Abschnitt 235 auf, der eben bzw. plan verläuft und den abgeflachten Bereich 200 des Vorratsbehälters 110 bildet. Eine Breite der Umfangswand 225 ist geringer als ihre umlaufende Länge.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Vorratsbehälters 110 ist in dem geradlinigen Abschnitt 235 der Umfangswand 225 ein Fenster 240 zum Durchlassen eines Messsignals einer Sensorvorrichtung in den Innenraum des Vorratsbehälters 110 integriert. Das Fenster 240 wird bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine transparente Scheibe aus einem Material gebildet, das für elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich durchlässig ist.
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Gemäß einem in den Figuren nicht gezeigten alternativen Ausführungsbeispiel kann sich das Fenster 240 über die gesamte Länge der Umfangswand 225 erstrecken.
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Der Vorratsbehälter 110 weist für eine drehbare Lagerung um eine Drehachse ferner ein Lager 245 auf. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Vorratsbehälters 110 ist das Lager 245 zwischen einem Zentrum der ersten Wand 205 und einem Zentrum der zweiten Wand 210 angeordnet, erstreckt sich also durch den Innenraum des Vorratsbehälters 110. Das Lager 245 kann durch eine Ausnehmung in der Wand 205 gebildet sein. Beispielsweise kann das Lager 245 als ein Gleitlager ausgeführt sein.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Vorratsbehälters 110 weist die Umfangswand 225 eine verschließbare Nachfüllöffnung 250 zum Nachfüllen von Reinigungsmittel in den Innenraum des Vorratsbehälters 110 auf. Stattdessen kann auch die Wand 205 eine derartige verschließbare Nachfüllöffnung 250 zum Nachfüllen von Reinigungsmittel auweisen. Für die Möglichkeit einer Reinigung einer Innenseite des Fensters 240 durch die Nachfüllöffnung 250 ist die Nachfüllöffnung 250 vorzugsweise benachbart zu dem Fenster 240 angeordnet.
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In einer in den Figuren nicht gezeigten Variante des Vorratsbehälters 110 ist das Fenster 240 in einen als ein Deckel zum Verschließen der Nachfüllöffnung 250 ausgeformten Abschnitt der Umfangswand 225 integriert.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Dosiersystems 105 aus 1 im Detail. Gezeigt sind der Vorratsbehälter 110 und die Sensorvorrichtung 115.
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Der Vorratsbehälter 110 ist analog zu der in 2 gezeigten Variante in Form einer Scheibe mit abgeflachtem Bereich 200 gestaltet. In der Darstellung in 3 ist ein von der Umfangswand 225 des Vorratsbehälters 110 radial umfasster Innenraum 300 des Vorratsbehälters 110 gezeigt. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Vorratsbehälters 110 ist einer der zwei Übergänge zwischen dem geradlinigen Abschnitt und dem gerundeten Abschnitt der Umfangswand 225 abgerundet gestaltet, der andere in einer harten Kante.
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Die schematische Darstellung in 3 zeigt den Innenraum 300 des Vorratsbehälters 110 mit zu etwa drei Vierteln mit Reinigungsmittel 130 in Pulverform gefüllt. Über das mittig den Vorratsbehälter 110 durchgreifende Lager 245 ist der Vorratsbehälter 110 um eine Drehachse 305 drehbar gelagert und wird zur Dosierung bzw. Messwertaufnahme des Reinigungsmittelfüllstands 145 von dem in 3 nicht gezeigten Antrieb des Dosiersystems 105 in die Drehbewegung 160 versetzt.
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Die Sensorvorrichtung 115 zum Erfassen des Füllstands 145 des Reinigungsmittels 130 in dem Innenraum 300 des Vorratsbehälters 110 umfasst einen Hebelarm 310, ein Sensorelement bzw. einen Sensor 315 und eine Druckfeder 320. Der Hebelarm 310 weist eine geradlinige längliche Form auf und ist an einem ersten Ende über eine weitere Drehachse 325 drehbar gelagert und so an dem Gehäuse des Haushaltsgeräts fixiert, dass er tangential an dem scheibenförmigen Vorratsbehälter 110 anliegt. An einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Hebelarms 310 ist das Sensorelement 315 so angeordnet und befestigt, dass es zu der Umfangswand 225 des Vorratsbehälters 110 gerichtet ist. Mit diesem Aufbau der Sensorvorrichtung 115 wird das Sensorelement 315 in der Drehbewegung 160 des Vorratsbehälters 110 über eine Außenseite der Umfangswand 225 des Vorratsbehälters 110 geführt.
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Die Druckfeder 320 ist dem Sensorelement 315 gegenüberliegend an dem Gehäuse des Haushaltsgeräts angeordnet und übt einen Druck auf den Hebelarm 310 in Richtung der Umfangswand 225 des Vorratsbehälters 110 aus, der dafür sorgt, dass der Sensor 315 stets sicher und im geeigneten Abstand gegenüber der Umfangswand 225 positioniert ist. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder 320 als eine Spiralfeder ausgeführt.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Dosiersystems 105 weist die Sensorvorrichtung 115 eine Rolle bzw. ein Rad 330 auf. Das Rad 330 ist an dem Hebelarm 310 angeordnet und ausgebildet, um bei der Drehbewegung 160 des Vorratsbehälters 110 auf der Umfangswand 225 zu laufen. So wird das Sensorelement 315 gegenüber der Umfangswand 225 geeignet abgestützt und ein Führen des Sensorelements 315 entlang der Außenseite der Umfangswand 225 erleichtert und möglichst reibungsfrei gestaltet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann auch eine Mehrzahl von Rädern zur Abstützung des Sensorelements 315 vorgesehen sein.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Rad 330 benachbart zu dem Sensorelement 315 und der Druckfeder 320 gegenüberliegend an dem Hebelarm 310 angeordnet. In der in 3 gezeigten Variante des Dosiersystems 105 entspricht eine Länge eines Abschnitts des Hebelarms 310, in dem das Sensorelement 315 und das Rad 330 angeordnet sind, in etwa einer Länge des abgeflachten Bereichs 200 des Vorratsbehälters 110.
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Das Sensorelement 315 ist bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel als ein optischer Distanzsensor auf Infrarotbasis ausgeführt. Ein derartiger Sensor wird auch als Triangulationssensor bezeichnet. Das Sensorelement 315 umfasst einen Sendebereich 335 zum Bereitstellen eines Messsignals 340 und einen Empfangsbereich 345 zum Erfassen eines von einer Oberfläche des Reinigungsmittelvorrats 130 in dem Innenraum 300 des Vorratsbehälters 110 reflektierten Messsignals 350. Entsprechend der Ausführung des Sensors 315 als IR-Sensor handelt es sich bei dem Messsignal 340 und dem reflektierten Messsignal 350 jeweils um ein optisches Signal im Infrarotbereich.
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Die Erfassung des Füllstandes 145 des Reinigungsmittels 130 in dem Innenraum 300 des Vorratsbehälters 110 findet in einer Ruheposition des Vorratsbehälters 110 nach Beendigung der Drehbewegung 160 statt. In der Darstellung in 3 ist der Vorratsbehälter 110 in dieser Ruheposition gezeigt. Aufgrund der vorausgegangenen Drehbewegung 160 des Vorratsbehälters 110 zur Dosierung des Reinigungsmittels 130 kommt der verbleibende Reinigungsmittelvorrat 130 – insbesondere, wenn dieser als Pulver vorliegt – mit einem Gefälle in dem Innenraum 300 zum Liegen. Der Füllstand 145 des Reinigungsmittels 130 liegt also als schiefe Ebene vor. Ein Neigungswinkel des Gefälles des Reinigungsmittels 130 ist unter anderem von Zusammensetzung, Rieselfähigkeit und Partikelgröße des verwendeten Reinigungsmittels 130 abhängig.
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In der in 3 gezeigten Ruheposition des Vorratsbehälters 110 ist das Sensorelement 315 dem Fenster 240 in der Umfangswand 225 gegenüberliegend positioniert, sodass das Sensorelement 315 den Füllstand 145 des Reinigungsmittels 130 durch das Fenster 240 hindurch erfassen kann. Das Fenster 240 wird im Folgenden auch als Messfenster 240 oder Sensorfenster 240 bezeichnet. Entsprechend der Ausführung des Sensors 315 als IR-Distanzsensor ist das beispielhafte Fenster 240 für elektromagnetische Strahlung im IR-Bereich durchlässig. Wie die Darstellung in 3 zeigt, ist der Hebelarm 310 so dimensioniert und am Gehäuse des Haushaltsgeräts befestigt, dass in der Ruhestellung des Vorratsbehälters 110 das Sensorelement 315 im Wesentlichen parallel zu dem Fenster 240 in der Umfangswand 225 des Vorratsbehälters 110 steht.
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In der Darstellung in 3 ist der Sensor 315 im Betrieb gezeigt. Hier repräsentiert ein auf die Oberfläche des Reinigungsmittels 130 gerichteter Sendestrahl das Messsignal 340 und ein auf den Empfangsbereich 345 des Sensors 315 gerichteter Empfangsstrahl eine Messachse des reflektierten Messsignals 350. Eine Richtung des Sendestrahls entspricht einer Messachse des Messsignals 340 und eine Richtung des Empfangsstrahls einer Messachse des reflektierten Messsignals 350. Wie die Darstellung in 3 zeigt, sind der Vorratsbehälter 110 und die Sensorvorrichtung 115 so ausgelegt und in der Ruheposition zueinander positioniert, dass die Messachse des Messsignals 340 sowie die Messachse des reflektierten Messsignals 350 schräg zu der Vertikalen verlaufen. So wird zur Erzielung korrekter Messergebnisse dem Umstand Rechnung getragen, dass das Reinigungsmittel 130 nach dem Portionierungsvorgang schräg im Innenraum 300 des Vorratsbehälters 110 liegt.
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Um ein Übersprechen des des Messsignals 340 und des reflektierten Messsignals 350 zu vermeiden, weist die Sensorvorrichtung 115 eine Trennwand 355 auf. Die Trennwand 355 ist an dem Hebelarm 310 zwischen dem Sendebereich 335 und dem Empfangsbereich 345 des Sensorelements 315 im rechten Winkel zur Haupterstreckung des Hebelarms 310 angeordnet, steht gegenüber dem Sendebereich 335 und dem Empfangsbereich 345 etwas vor und endet kurz vor dem Fenster 240.
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Alternativ kann die Sensorvorrichtung 115 zum Vermeiden der Signalübersprechung anstelle der Trennwand 355 auch einen Kanal aufweisen, in dem z. B. das Messsignal 340 geführt wird.
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Das hier vorgestellte Dosiersystem 105 ermöglicht preiswert und robust eine Sensierung des Reinigungsmittel-Füllstandes in dem Vorratsbehälter 110 mit angemessener Genauigkeit. Der Einsatz des optischen Distanzsensors 315 erfordert keine Messöffnung im oder am Vorratsbehälter 110, sondern lediglich das IR-durchlässige Messfenster 240. Auch bei einer Drehung 160 des Vorratsbehälters 110 um 360 Grad ist in mindestens einer Position pro Umdrehung – z. B. in der in 3 gezeigten Ruheposition – eine Füllstandsmessung möglich.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Dosiersystem 105 für eine Leererkennung zusätzlich mit einer in den Figuren nicht gezeigten Lichtschranke im Auswurfschacht des Vorratsbehälters 110 ausgestattet sein. Eine derartige Lichtschranke wird nur überwacht, solange der Vorratsbehälter 110 gedreht wird.
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Da bei dem optischen Distanzsensor 315 außerhalb des Vorratsbehälters 110 ein Übersprechen vom Sende- auf den Empfangsstrahl zu vermeiden ist, ist gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel über die nahezu gesamte Strecke zwischen Sensor 315 und Vorratsbehälter 110 die Trennwand 355 zwischen Sende- und Empfangsstrahl verbaut. Alternativ dazu kann der Sendestrahl auch in einem Kanal geführt werden. Bei optischen Systemen gelten Reflexionen immer als störend. Um diese gering zu halten, weist der scheibenförmige Vorratsbehälter 110 an einer Stelle den abgeflachten Bereich 200 auf, der dafür sorgt, dass das IR-durchlässige Messfenster 240 parallel zum optischen Distanzsensor 315 liegt. Die Füllstandsmessung wird immer nur in der Position des drehbaren Vorratsbehälters 110 durchgeführt, in der Distanzsensor 315 und Fenster 240 parallel liegen.
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Um die Fertigungstoleranzen des scheibenförmigen Vorratsbehälters 110 und die unrunde bzw. abgeflachte Stelle 200 auszugleichen, ist der optische Distanzsensor 315 an dem Hebelarm 310 befestigt, der mittels der Druckfeder 320 auf die Umfangwand 225 des Vorratsbehälters 110 gedrückt wird. Damit der Hebelarm 310 mit dem Sensor 315 das IR-durchlässige Messfenster 240 nicht verkratzt, wird er mit Hilfe des zumindest einen Rades 330 auf dem Vorratsbehälter abgestützt. Um eine Beschädigung des Fensters 240 durch das Rad 330 zu vermeiden, läuft es seitlich des Fensters 240 auf der Umfangswand 225.
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Gemäß Ausführungsbeispielen ist der Vorratsbehälter 110 als ein einmal verwendbarer Einweg-Behälter oder als ein wiederverwendbarer bzw. nachfüllbarer Mehrweg-Behälter ausgeführt. In letzterem Fall ist die Nachfüllöffnung vorzugsweise nahe des Fensters 240 angeordnet, damit eine Reinigung des Fensters 240 von innen durch die Nachfüllöffnung möglich ist. Denkbar ist auch, dass das Fenster 240 Teil einer z. B. aufklappbaren Nachfüllöffnung ist.
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Hauptmerkmale eines vorteilhaften mechanischen Aufbaus des hier vorgeschlagenen Dosiersystems 105 betreffen die Gestaltung des Hebelarms 310, des Sensors 315 und des Messfensters 240.
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Der Hebelarm 310 drückt den Sensor 315 mithilfe der Feder 320 auf den Behälterumfang 225. Damit der Hebelarm 310 nicht auf dem Behälterumfang 225 schleift, ist er mit der mindestens einen Rolle 330 versehen, die seitlich des Sensorfensters 240 läuft.
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Das Fenster bzw. Sensorfenster 240 ist flach, also ohne Wölbung, ausgeführt und liegt in der Mess- bzw. Ruheposition des Vorratsbehälters 110 parallel zum Sensor 315. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorfenster 240 für IR-Licht, also für elektromagnetische Strahlung im Bereich von 780 bis 920 Nanometer, durchlässig und durch eine Transmission von mindestens 70%, vorzugsweise von mehr als 90 % gekennzeichnet.
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Zwischen Sensor 315 und Sensorfenster 240 liegt beispielsweise ein Abstand von 40 Millimetern. Dieser Abstand sorgt für eindeutige Messergebnisse. Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt der IR-Empfängerstrahl näher an der Behälter-Drehachse 305 als der IR-Sendestrahl. Die Trennwand 355 wird eingesetzt, um den IR-Sendestrahl außerhalb des Vorratsbehälters 110 vom Empfänger 345 abzuschirmen. Die Sensorvorrichtung 115 ist so gestaltet, dass die Linsen des Sensors 315 langfristig staubfrei bleiben oder vom Benutzer gereinigt werden können.
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Wird der Vorratsbehälter 110 in der wiederbefüllbaren Variante eingesetzt, ist eine Möglichkeit geben, das Sensorfenster 240 von innen zu reinigen.
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Da bei den meisten Ausführungsbeispielen die IR-Sende-LED des Triangulationssensors 315 ständig leuchtet, wird gemäß einer Variante der Sensor 315 zur Minimierung von Alterungseffekten bei Nichtbenutzung abgeschaltet.
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4 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung das Dosiersystem 105 aus 3 in einer Füllstandsmessung bei fast vollständig geleertem Vorratsbehälter 110.
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Hier liegt der Reinigungsmittelfüllstand 145 unterhalb des Lagers 245 des Vorratsbehälters 110. Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung des Vorratsbehälters 110 und der Sensorvorrichtung 115 sowie deren relative Positionen in der gezeigten Ruhe- bzw. Messposition sorgen dafür, dass die Messachsen des Messsignals 340 und des reflektierten Messsignals 350 seitlich des Lagers 245 und der Drehachse 305 für den Vorratsbehälter 110 verlaufen. Damit können auch bei einer sehr geringen verbleibenden Restmenge von Reinigungsmittel 130 in dem Vorratsbehälter 110 ausreichend genaue Messungen des Füllstandes 145 vorgenommen werden.
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Aufgrund der Drehbewegung 160 beim Dosieren, der Gleiteigenschaften des Vorratsbehälters 110 und der physikalischen Eigenschaften des Pulverreinigers 130 sammelt sich der letzte Rest an Reinigungsmittel 130 in der Regel nicht an der tiefsten Stelle des Vorratsbehälters 110. Körnigkeit und Rieseleigenschaften des Pulvers 130 spielen diesbezüglich eine große Rolle. Das hier vorgestellte Dosiersystem 105 ist aus diesem Grund vorteilhafterweise so ausgeführt, dass der Sendestrahl des Messsignals 340 des Sensors 315 auf eine Stelle geringfügig unterhalb der Stelle ausgerichtet ist, an welcher sich der letzte Rest des Pulverreinigers 130 erfahrungsgemäß sammelt.
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Für eine Leererkennung, also die eindeutige Erkennung eines Leerstandes des Vorratsbehälters 110, ist gemäß einem in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Lichtschranke im Auswurfschacht des Vorratsbehälters 110 vorgesehen. Die Lichtschranke braucht nur überwacht zu werden, solange der Vorratsbehälter 110 gedreht wird.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Dosiersystems 105 aus 1 im Detail. Die hier gezeigte Variante des Dosiersystems 105 entspricht in Wesentlichen der in den 3 und 4 gezeigten mit Unterschieden hauptsächlich im Aufbau von Vorratsbehälter 110 und Hebelarm 310.
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Die in 5 gezeigte Variante des Vorratsbehälters 110 weist im Übergang zwischen geradlinigem und gerundetem Abschnitt der Umfangswand 225 keine Abrundungen auf; an beiden Seiten des geradlinigen Abschnitts liegt der Übergang in einer harten Kante vor.
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In der Darstellung in 5 ist eine beispielhafte Portionierungskammer bzw. Portionierungs-Messkammer 500 des Vorratsbehälters 110 gezeigt. Die Portionierungskammer 500 verläuft entlang eines Abschnitts einer Innenseite der Umfangswand 225 des Vorratsbehälters 110 und endet in der Auslassöffnung 135 zum Auslassen einer vom Reinigungsmittelvorrat 130 abgetrennten Reinigungsmitteldosis in den Behandlungsraum des Haushaltsgeräts. Die Portionierungskammer 500 ist als ein Messkanal mit einer Labyrinthführung ausgeführt, wodurch eine definierte Menge des Reinigungsmittels 130 bei einer Umdrehung des Behälters 110 in der Drehrichtung 160 dosiert wird.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann sich die Portionierungskammer 500 auch außerhalb des Vorratsbehälters 110 befinden und mit diesem koppelbar sein.
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Bei der in 5 gezeigten Variante der Sensorvorrichtung 115 ist der Distanzsensor 315 verglichen mit dem in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel in größerem Abstand zu dem Messfenster 240 positioniert. Dies wird erreicht, indem die Trennwand 355 gleichzeitig als Haltestrebe für das Rad 330 der Sensorvorrichtung 115 eingesetzt wird. Hierzu ist die Trennwand 355 gegenüber der in den 3 und 4 gezeigten Variante verlängert und ist mit einem Radlager für die Lagerung des Rades 330 an einer Drehachse 505 für das Rad 330 verbunden.
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Zudem ist der Hebelarm 310 mit einer weiteren Haltestrebe 510 ausgestattet. Die weitere Haltestrebe 510 erstreckt sich schräg bezüglich einer Hauptachse des Hebelarmes 310 und mündet gemeinsam mit der Trennwand 355 in das Radlager.
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Wie die Darstellung in 5 zeigt, verläuft der Sendestrahl, also das Messsignal 340, des Sendebereichs 335 des Sensors 315 in etwa parallel zu der Trennwand 355 hinter dem Rad 330. Der Empfangsbereich 345 des Sensors 315 liegt oberhalb der weiteren Haltestrebe 510. Entsprechend weist die weitere Haltestrebe 510 eine Öffnung bzw. ein Loch auf. So kann der Empfangsstrahl, also das reflektierte Messsignal 350, von der Oberfläche des Reinigungsmittelvorrats 130 durch das Messfenster 240 und die weitere Haltestrebe 510 hindurch an den Empfangsbereich 345 des Sensors 315 geleitet werden.
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Zur Detektion, ob sich der Vorratsbehälter 110 für eine korrekte Messung des Füllstandes 145 in der erforderlichen Ruheposition befindet, weist das in 5 gezeigte beispielhafte Dosiersystem 105 einen Hallsensor 515 auf, der feststehend am Gehäuse des Haushaltsgeräts angeordnet ist. Im Zusammenwirken mit einem Magneten 520 an der Innenseite der Umfangswand 225 des Vorratsbehälters 110 erkennt der Hallsensor 515, ob sich der Vorratsbehälter 110 in der Ruheposition befindet oder nicht.
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6 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung das Dosiersystem 105 aus 5 in einer Füllstandsmessung bei fast vollständig geleertem Vorratsbehälter 110. Auch hier ist der Distanzsensor 315 so verbaut, dass die optischen Achsen des Sensors 315, also der Sendestrahl und die von der Füllhöhe 145 abhängigen Empfangsstrahlen, nicht durch die Drehachse 305 des Vorratsbehälters 110 verlaufen.
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7 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnitts einer weiteren Variante des Dosiersystems 105. Die Trennwand 355, die gemäß Ausführungsbeispielen gleichzeitig als Haltestrebe des Hebelarms eingesetzt wird, ist mittig und vertikal gegenüber dem IR-durchlässigen Messfenster 240 in der Umfangswand 225 des drehbaren Vorratsbehälters 110 positioniert.
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Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel kommt zur Abstützung des Sensorelements gegenüber dem Vorratsbehälter 110 zusätzlich zu dem Rad 330 ein weiteres Rad 700 zum Einsatz. Die Räder 330, 700 sind an gegenüberliegenden Seiten der Trennwand 355 angeordnet und über die Drehachse 505 miteinander verbunden. Wie die Darstellung in 7 zeigt, ist die Drehachse 505 so dimensioniert, dass die Räder 330, 700 nicht direkt über das Messfenster 240 rollen, sondern links und rechts neben dem Messfenster 240, um eine Beschädigung des Messfensters 240 zu vermeiden. Das Messfenster 240 wird somit von keinem Element des Dosiersystems 105 direkt berührt.
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Die in den 3 bis 7 vorgestellten Ausführungsbeispiele des Distanzsensors 315 sind ausgelegt für eine Füllstandsmessung im Pulverbehälter 110, wobei der Füllstand in Stufen angezeigt werden kann.
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8 zeigt eine isometrische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Vorratsbehälters 110 zur automatischen Reinigungsmitteldosierung für ein Haushaltsgerät. Bei dieser Variante ist die Portionierungskammer zum Dosieren des Reinigungsmittels nicht Teil des beispielsweise auswechselbaren Vorratsbehälters 110. Der Vorratsbehälter 110 weist in dem geradlinigen Abschnitt 235 der Umfangswand 225 die Auslassöffnung 135 auf, die hier ausgebildet ist, um Reinigungsmittel aus dem Innenraum des Vorratsbehälters 110 in einen außerhalb des Vorratsbehälters 110 gelegenen Messkanal mit Labyrinthführung zu leiten. Das nicht dargestellte Messfenster 240 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel an der Umfangswand 225, vorzugsweise an dem geradlinigen Abschnitt 235 angeordnet.
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9 zeigt in einer Aufsicht einen möglichen Einbauort für das hierin vorgestellte Dosiersystem 105 zur automatischen Reinigungsmitteldosierung. Hier wird das Dosiersystem 105 in einem Geschirrspülautomaten eingesetzt und ist in eine Tür 900 des Geschirrspülautomaten integriert. Die Aufsicht in 9 zeigt eine Innenseite der Tür 900. Das beispielhafte Dosiersystem 105 ist mit einem Deckel 905 ausgestattet, der zum Entnehmen des Vorratsbehälters 110 geöffnet werden kann.
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10 zeigt in einer isometrischen Darstellung eine beispielhafte Gehäuseumgebung des Dosiersystems 105. Das Dosiersystem 105 ist in eine geeignet geformte – hier eine kreisrunde – Ausnehmung 1000 eines Gehäuses 1005 eines Haushaltsgeräts eingesetzt. Es kommt hier eine Variante des Dosiersystems 105 zum Einsatz, bei der die Portionierungskammer 500 separat ausgeführt ist und über eine Öffnung 1010 mit Reinigungsmittel aus dem Vorratsbehälter befüllt wird. In 10 ist das Dosiersystem 105 ohne den Vorratsbehälter gezeigt.
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11 zeigt in einer weiteren isometrischen Darstellung das beispielhafte Dosiersystem 105 aus 10 inklusive des Vorratsbehälters 110. Es kommt hier das in 8 gezeigte Modell zum Einsatz. In der Darstellung in 11 ist der Vorratsbehälter 110 ohne die erste Wand gezeigt und der Blick in den Innenraum 300 freigegeben. Über die Auslassöffnung 135 des Vorratsbehälters 110 wird im Dosiervorgang Reinigungsmittel in die separate Portionierungskammer 500 ausgegeben. Die Auslassöffnung 135 kann außerhalb des Dosierungsvorgangs verschlossen werden.
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12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 1200 zum Messen eines Füllstands eines Reinigungsmittels in einem Innenraum eines Vorratsbehälters für die automatische Reinigungsmitteldosierung in einem Haushaltsgerät. Das Verfahren 1200 kann in den in den übrigen Figuren vorgestellten beispielhaften Dosiersystemen unter Verwendung eines Steuergeräts ausgeführt werden.
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In einem ersten Schritt des Drehens 1205 wird ein Vorratsbehälter des Dosiersystems in einer definierten Drehrichtung gedreht, um eine Portionierungskammer des Dosiersystems mit Reinigungsmittel zu füllen. In einem zweiten Schritt des Drehens 1210 wird der Vorratsbehälter weitergedreht, um das in die Portionierungskammer gefüllte Reinigungsmittelvolumen vom Rest des Reinigungsmittelvorrats zu trennen. In einem dritten Schritt des Drehens 1215 wird der Vorratsbehälter weitergedreht, um eine Auslassöffnung zum Auslassen des Reinigungsmittels aus der Portionierungskammer in einen Behandlungsraum des Haushaltsgeräts freizugeben. Mit Beendigung des dritten Schrittes 1215 ist der Dosiervorgang abgeschlossen.
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In einem vierten Schritt des Drehens 1220 wird der Vorratsbehälter weitergedreht, um ein Fenster in einer Umfangswand des Vorratsbehälters in Bezug zu einem Sensorelement des Dosiersystems anzuordnen.
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In einem optionalen fünften Schritt des Drehens 1225 wird der Vorratsbehälter entgegen der definierten Drehrichtung gedreht, um den verbleibenden Reinigungsmittelvorrat in dem Vorratsbehälter für ein optimales Messergebnis zu positionieren.
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Der vierte Schritt des Drehens 1220 und der fünfte Schritt des Drehens 1225 können im Wechsel ausgeführt werden, bis das Fenster in der Umfangswand des Vorratsbehälters dem Sensorelement gegenüberliegend angeordnet ist. In jedem Fall ist jedoch die letzte Drehrichtung vpr Erreichen der Messposition d.h. Ruheposition des Vorratsbehälters fest vorgegeben und somit stets die selbe.
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In einem Schritt des Einlesens 1230 wird ein Signal eines Hall-Sensors des Dosiersystems eingelesen, das ein Erreichen einer Ruheposition des Vorratsbehälters repräsentiert.
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In einem Schritt 1235 des Bereitstellens und des Empfangens wird ein Messsignal bereitgestellt und ein reflektiertes Messsignal empfangen, um den Füllstand des Reinigungsmittels in dem Vorratsbehälter zu messen. Mit Beendigung des Schrittes 1235 ist der Sensiervorgang abgeschlossen.
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Die Portionierung des Reinigungsmittels in den Schritten 1205 bis 1215 erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel mithilfe einer Drehung des gesamten Vorratsbehälters um 360 Grad gegen den Uhrzeigersinn. Der Antrieb des Vorratsbehälters erfolgt mithilfe eines Motors. Im Laufe der Drehbewegung wird zuerst in dem Schritt 1205 die Portionierungs-Messkammer mit Reinigungspulver gefüllt. Im weiteren Verlauf der Drehbewegung wird in dem Schritt 1210 das Reinigungspulver in der Portionierungs-Messkammer vom restlichen Vorrat an Reinigungspulver getrennt. Schließlich wird in dem Schritt 1215 mit weiter fortschreitender Drehbewegung der Weg von Portionierungs-Messkammer zur Auslassöffnung frei. Aufgrund der Schwerkraft fällt die Portion Reinigungspulver dann durch die Auslassöffnung heraus.
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Anschließend bleibt nach dem Schritt 1220 der Vorratsbehälter in der Ruheposition wieder stehen. Die Ruheposition des Vorratsbehälters ist beispielsweise so gewählt, dass die Portionierungs-Messkammer oben ist. Mithilfe eines Magneten, der in den drehbaren Vorratsbehälter oder in eine Vorratsbehälter-Aufnahme eingebaut ist, und eines feststehenden Hallsensors wird in dem Schritt 1230 festgestellt, ob sich der Vorratsbehälter in der Ruheposition befindet oder nicht. Statt des magnetischen Positionsschalters können gemäß Ausführungsbeispielen auch mechanische oder optische Positionsschalter etc. verwendet werden.
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Die Ruheposition des Vorratsbehälters ist gleichzeitig auch die Messposition für den Füllstand. Nur in dieser Position liegt das IR-durchlässige Fenster parallel zum IR-Distanzsensor. Bedingt durch die vorausgegangene Drehbewegung des Vorratsbehälters liegen die Pulverreste erfahrungsgemäß nicht waagerecht unten im Vorratsbehälter, sondern bilden eine schiefe Ebene innerhalb des Vorratsbehälters ab. Wie schräg die schiefe Ebene sich ausbildet, ist im wesentlich von der Oberflächenrauigkeit des Vorratsbehälters und von der Rieselfähigkeit des Reinigungspulvers abhängig. Der IR-Distanzsensor ist so ausgerichtet, dass er die Stelle im Vorratsbehälter erfasst, an der sich erfahrungsgemäß die letzten Reinigungspulverreste sammeln.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013104391 A1 [0003]
