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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wäschetrocknungsgeräts, bei dem während eines Trocknungsablaufs Messwerte einer Prozessluft gemessen werden und zum Bestimmen eines Feuchtigkeitsgrads von zu trocknender Wäsche die Messwerte und/oder daraus berechnete Berechnungsgrößen mit vorgegebenen Werten verknüpft werden. Die Erfindung betrifft auch ein Wäschetrocknungsgerät, das zum Durchführen des Verfahrens eingerichtet ist. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Wäschetrocknungsgeräte mit Wärmepumpe.
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Es ist zur Bestimmung einer Feuchte bzw. eines Feuchtigkeitsgrads von zu trocknender Wäsche (auch als „Textilfeuchte“ oder „Gutsfeuchte“ bezeichnet) bekannt, einen elektrischen Leitwert der Wäsche über beabstandete Elektroden zu messen und daraus direkt den Feuchtigkeitsgrad abzuleiten. Der Feuchtigkeitsgrad der Wäsche sinkt im Laufe eines Trocknungsablaufs.
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US 4,733,479 offenbart, dass unter einer Nennbelastungsmenge von „Normal“- und „Extra“- Trocknungsgraden ein Trocknungsvorgang durchgeführt wird, und zwar nachdem eine Vielzahl von Widerstandswerten erfasst worden ist, wobei eine Durchlaufzeit auf der Grundlage mindestens eines Widerstandswerts, der aus einer Vielzahl von Widerstandswerten ausgewählt worden ist, vorhergesagt wird. Die Heißluftbetriebszeit wird in Übereinstimmung mit der gemessenen Zeit berechnet, und der Heißluftbetrieb wird während der berechneten Heißluftbetriebszeit durchgeführt. Bei einer geringen Lastmenge wird ein Trocknungsvorgang in Form eines Heißluftbetriebs durchgeführt, indem eine notwendige Zeit für einen „Feucht“-Trocknungsgrad unter der kleinen Lastmenge gemäß einer Zeit zum Durchlaufen eines vorbestimmten Widerstandswertes nach Durchlaufen einer konstanten Zeit vom Beginn des Trocknungsvorgangs berechnet wird. Wenn ein „Halb“-, „Normal“- und „Extra“-Trocknungsgrad bei der kleinen Lastmenge ausgewählt wird, wird ein Heißluftbetrieb mit einer konstanten Zeit entsprechend der berechneten Zeit für den „Feucht“-Trocknungsgrad durchgeführt.
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US 5,899,005 offenbart ein System und eine Methode zur Vorhersage eines Trocknungsgrads von Kleidungsstücken in einem Wäschetrockner. In einer Ausführungsform verwendet der Wäschetrockner einen Temperatursensor, einen Phasenwinkelsensor und einen Feuchtigkeitssensor, um Signaldarstellungen der Temperatur der Kleidungsstücke, des Motorphasenwinkels und der Feuchtigkeit der erwärmten Luft in dem Kanal zu erzeugen. Ein Regler empfängt die Signaldarstellungen und bestimmt einen Merkmalsvektor. Ein neuronales Netzwerk nutzt den Merkmalsvektor, um einen Prozentsatz des Feuchtigkeitsgehalts und einen Trockenheitsgrad der Kleidungsstücke im Wäschetrockner vorherzusagen. In einer anderen Ausführungsform verwendet der Wäschetrockner eine Kombination von Sensoren, um einen Prozentsatz an Feuchtigkeitsgehalt und einen Trockenheitsgrad der Kleidungsstücke vorherzusagen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Bestimmung eines Feuchtigkeitsgrads von Wäsche zu ermöglichen. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber Störungen besonders robuste und kostengünstig umsetzbare Möglichkeit zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgrads bereitzustellen, die zudem eine hohe Vorhersage- oder Bestimmungsgenauigkeit ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen und/oder der Beschreibung entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Wäschetrocknungsgeräts, bei dem während eines Trocknungsablaufs Messwerte einer Prozessluft gemessen werden und zum Bestimmen eines Feuchtigkeitsgrads von zu trocknender Wäsche die Messwerte und/oder daraus berechnete Berechnungsgrößen mit aus einem Vorhersagemodell bestimmten Modellparametern verknüpft werden, wobei für verschiedene Feuchtigkeitsbereiche unterschiedliche Gruppen von Modellparametern verwendet werden.
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Durch die unterschiedlichen Gruppen von Modellparametern ergibt sich der Vorteil, dass eine Genauigkeit bei der Bestimmung des Feuchtigkeitsgrads besonders vielseitig an verschiedene Abschnitte eines Trocknungsablaufs bzw. Trocknungsprozesses und/oder an unterschiedliche - und insbesondere sich während eines Trocknungsablauf änderbare - Zielwerte angepasst werden kann. Dabei ist dieses Verfahren preiswert umsetzbar und zudem - beispielsweise aufgrund seiner weitgehenden Unabhängigkeit von einer Lage oder Verwicklung der Wäsche in der Wäschetrommel - sehr robust. Zudem ist das Verfahren so schnell, dass es berechnete Feuchtigkeitsgrade praktisch in Echtzeit liefern kann.
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Das Wäschetrocknungsgerät kann ein Wäschetrockner oder eine Wasch/Trocken-Kombination (Waschtrockner) sein. Das Wäschetrocknungsgerät kann ein Haushaltsgerät sein.
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Der Trocknungsablauf kann ein Trocknungsprogramm sein.
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Unter Prozessluft wird Luft verstanden, die zur Trocknung der Wäsche verwendet wird oder verwendet worden ist.
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Dass die Messwerte und/oder daraus berechnete Berechnungsgrößen mit vorgegebenen Modellparametern verknüpft werden, kann umfassen, dass nur Messwerte, nur Berechnungsgrößen oder eine beliebige Kombination aus mindestens einer Messgröße und mindestens einer Berechnungsgröße mit vorgegebenen Modellparametern verknüpft werden.
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Unter einer Berechnungsgröße kann eine aus einer Messgröße oder aus mehreren Messgrößen eines Sensors oder mehrerer Sensoren abgeleitete bzw. berechnete Größe sein. Eine Berechnungsgröße kann beispielsweise ein mathematisches Produkt oder ein Quotient mindestens eines „direkt“ gemessenen Messwerts und/oder eine durch Anwendung mindestens einer mathematischen Funktion (Wurzel, Potenz, Exponent, Logarithmus usw.) auf mindestens einen Messwert berechnete Größe sein. Zudem kann eine Berechnungsgröße durch Differenzbildung und/oder Mittelwertbildung von mehreren Messwerten (eines oder mehrerer Sensoren) gebildet werden.
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Unter einem Feuchtigkeitsbereich wird insbesondere ein Bereich eines Feuchtigkeitsgrads der Wäsche verstanden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass jeder Eingangsparameter (d.h., ein Messwert oder eine Berechnungsgröße) mit einem jeweiligen Modellparameter verknüpft wird.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Messwerte kontinuierlich mit einer insbesondere konstanten Akquisitionsrate abgefühlt werden, z.B. mit einer Akquisitionsrate von 1 Hz. Jedoch können die Messwerte auch mit anderen Akquisitionsraten aufgenommen werden, beispielsweise alle 0,1 bis 30 Sekunden.
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Unter einem „Modellparameter“ kann insbesondere ein - z.B. experimentell und/oder numerisch bestimmter - Wert verstanden werden, der zur Verknüpfung mit mindestens einem Messwert verwendet wird, um den Feuchtigkeitsgrad der Wäsche zu bestimmen. Mehrere Modellparameter können in einem Vektor („Parametervektor“) oder in einer Matrix („Parametermatrix“) gruppiert sein. Ein einzelner Modellparameter kann eine Konstante, eine Variable oder eine Formel sein. Der mindestens eine in dem Verfahren verwendete Modellparameter kann sich beispielsweise aus einem zuvor - z.B. werksseitig - durchgeführten „Anlernen“ des zugehörigen - insbesondere multivariaten - Vorhersagemodells ergeben. Es werden also insbesondere diejenigen Modellparameter(werte) verwendet, die zuvor eine beste Übereinstimmung des berechneten Feuchtigkeitswerts mit einem z.B. direkt gemessenen Feuchtigkeitswert ergeben haben.
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Es ist eine Weiterbildung, dass der Feuchtigkeitsgrad mittels einer Vektormultiplikation eines Vektors der Messwerte bzw. Berechnungsgrößen („Messvektor“) mit einem Parametervektor berechnet wird. Die Parametervektoren können in dem Wäschetrocknungsgerät abgespeichert sein.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die unterschiedlichen Gruppen sukzessiv engeren Feuchtigkeitsbereichen zugeordnet sind und eine Genauigkeit des Bestimmens des Feuchtigkeitsgrads umso höher ist, je enger der verwendete Feuchtigkeitsbereich ist. In anderen Worten können die Modellparameter einer ersten Gruppe für einen ersten Feuchtigkeitsbereich verwendet werden, die Modellparameter einer zweiten Gruppe für einen zweiten Feuchtigkeitsbereich usw. Da ein in Bezug auf einen Trocknungsfortschritt sukzessiv folgender Feuchtigkeitsbereich enger ist, kann er dort den Feuchtigkeitsgrad der Wäsche genauer bestimmen oder vorhersagen als der vorhergehende Feuchtigkeitsbereich. Unter sukzessiv engeren Feuchtigkeitsbereichen können insbesondere Feuchtigkeitsbereiche verstanden werden, die nacheinander angewandt für immer engere oder schmalere Feuchtigkeitsbereiche verwendet werden.
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Es ist also auch eine Ausgestaltung, dass der Feuchtigkeitsgrad mittels einer „hierarchischen“ Nutzung der Gruppen von Modellparametern berechnet wird, d.h., dass zu Beginn eines Trocknungsvorgangs die erste Gruppe von Modellparametern verwendet wird, die für ihren ersten Feuchtigkeitsbereich eine ausreichende Genauigkeit besitzt, dann ab einem vorgegebenen ersten Übergangswert die zweite Gruppe von Modellparametern verwendet wird, die für ihren zweiten Feuchtigkeitsbereich eine höhere Genauigkeit besitzt usw.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass eine erste Gruppe von Modellparametern für einen ersten Feuchtigkeitsbereich [100 %; X %] und eine zweite Gruppe von Modellparametern für einen zweiten Feuchtigkeitsbereich [X %; Y %] verwendet wird, wobei X < Y ≤ 0 gilt. Es können also auch nur zwei Gruppen verwendet werden. Bei einem vorhergesagtem oder berechnetem Feuchtigkeitsgrad der Wäsche von X % wird von den Modellparametern der ersten Gruppe auf die Modellparameter der zweiten Gruppe umgeschaltet. X kann beispielsweise im Bereich zwischen 30 und 10, insbesondere zwischen 25 und 15, insbesondere bei 20, liegen.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass zusätzlich eine dritte Gruppe von Modellparametern für einen dritten Feuchtigkeitsbereich [Y %; Z %] verwendet wird, wobei Y < Z ≤ 0 gilt. Es können also auch nur drei Gruppen verwendet werden. Bei einem vorhergesagten oder berechneten Feuchtigkeitsgrad der Wäsche von Y % wird von den Modellparametern der zweiten Gruppe auf die Modellparameter der dritten Gruppe umgeschaltet. Y kann beispielsweise im Bereich zwischen 7 und 3, insbesondere zwischen 6 und 4, insbesondere bei 5, liegen.
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Der erste Feuchtigkeitsbereich kann beispielsweise zum Erreichen eines Feuchtigkeitsgrads bzw. einer Gutsfeuchte „Feucht“, der zweite Feuchtigkeitsbereich zum Erreichen eines Feuchtigkeitsgrads „Bügelfeucht“ (Feuchtigkeitsgrad ca. 12 %) und der dritte Feuchtigkeitsbereich zum Erreichen eines Feuchtigkeitsgrads „Schranktrocken“ (Feuchtigkeitsgrad 0 %) oder „Schranktrocken plus“ verwendet werden.
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Es können grundsätzlich auch mehr als drei Feuchtigkeitsbereiche verwendet werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Vorhersagemodelle mittels multivariater Algorithmen erzeugt werden oder erzeugt worden sind. Diese Algorithmen können insbesondere eine maximale Varianz in den Messwerten bzw. Berechnungsgrößen während eines Trocknungsablaufs ermitteln (z.B. mittels PCA und/oder PLS). Die Vorhersagemodelle können in Form von Matrizen vorliegen, die mit Messvektoren multipliziert werden. Die Vorhersagemodelle bzw. die Algorithmen können anhand experimenteller Trocknungsabläufe angepasst oder angelernt worden sein. Ein Modell kann insbesondere ein dynamisches Verhalten der Messwerte bzw. Berechnungsgrößen, das durch die physikalische Trocknung und durch den Trocknungsablauf bestimmt wird, erkennen.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Modellparameter aller Gruppen mittels eines gleichen Grundmodells berechnet werden und für unterschiedliche Gruppen Eingangsparameter (d.h., Messwerte und/oder Berechnungsgrößen) der jeweiligen Feuchtigkeitsbereiche zum Anpassen des Grundmodells verwendet werden. Dies ermöglicht einen besonders geringen Aufwand zur Bestimmung der Modellparameter. Insbesondere können die Eingangsparameter Temperatur, Wasserbeladung, spezifische Enthalpie, relative Feuchte und die Differenzen aus Druck, Feuchte, Temperatur, Wasserbeladung und spezieller Enthalpie alleine oder in beliebiger Kombination zum Anpassen des Grundmodells zur Verfügung gestellt werden.
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Dass für unterschiedliche Gruppen Eingangsparameter der jeweiligen Feuchtigkeitsbereiche zum Anpassen des Grundmodells verwendet werden, kann umfassen, dass nur Eingangsparameter aus den jeweiligen Feuchtigkeitsbereichen verwendet werden. Alternativ können Eingangsparameter aus größeren Bereichen als dem jeweiligen Feuchtigkeitsbereich verwendet werden. Insbesondere können Eingangsparameter verwendet werden, die sich über den jeweiligen Feuchtigkeitsbereich hinaus bis auf 0 % erstrecken.
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Das Anpassen oder Anlernen des Modells und damit das Berechnen der Modellparameter für einen bestimmten Feuchtigkeitsbereich kann vorteilhafterweise so durchgeführt werden, dass ein (noch nicht angepasstes) Grundmodell bzw. dessen Algorithmen anhand experimentell ermittelter, für diesen Feuchtigkeitsbereich geeigneter Eingangsparameter angelernt oder angepasst wird. Das Anpassen kann ein Festlegen von Parametern der Algorithmen umfassen. Grundsätzlich können die Modellparameter einer Gruppe auf der Grundlage genau eines angepassten Modells oder auf der Grundlage einer Verknüpfung mehrerer angepasster Modelle bestimmt werden.
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Allgemein können für zumindest zwei unterschiedliche Feuchtigkeitsbereiche unterschiedliche Grundmodelle verwendet werden, die z.B. unterschiedliche Arten von Algorithmen verwenden.
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Beispielweise kann ein erstes Modell, das zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgrads in dem ersten Feuchtigkeitsbereich [100 %; X %] eines Trocknungsvorgangs genutzt wird, grundsätzlich für den gesamten Feuchtigkeitsbereich („Qualifikationsbereich“) zwischen 100 % und 0 % eingesetzt werden. Dies kann auch so bezeichnet werden, dass das erste Modell für den gesamten Feuchtigkeitsbereich qualifiziert ist, aber nur für den ersten Feuchtigkeitsbereich genutzt wird. Der Qualifikationsbereich kann insbesondere demjenigen Bereich entsprechen, aus dem die Eingangsparameter zur Anpassung des Modells ausgewählt worden sind.
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Ein zweites Modell, das zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgrads in dem zweiten Feuchtigkeitsbereich [X %; Y %] eines Trocknungsvorgangs eingesetzt wird, kann grundsätzlich für den Qualifikationsbereich zwischen X % und 0 % qualifiziert sein. Ein drittes Modell kann zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgrads für den Feuchtigkeitsbereich [Y %; 0 %] eines Trocknungsvorgangs qualifiziert sein und auch nur dafür eingesetzt werden.
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In einer Weiterbildung werden die Modellparameter für den ersten Feuchtigkeitsbereich (d.h., der ersten Gruppe) nur aus dem ersten Modell erzeugt, die Modellparameter für den zweiten Feuchtigkeitsbereich nur aus dem zweiten Modell erzeugt und die Modellparameter für den dritten Feuchtigkeitsbereich nur aus dem dritten Modell erzeugt.
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In einer anderen Weiterbildung werden die Modellparameter für die jeweiligen Feuchtigkeitsbereiche aus einer Verknüpfung oder Kombination der dafür qualifizierten Modelle erzeugt.
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In noch einer anderen Variante können aus jedem der Modelle die Gruppen der Modellparameter für den jeweiligen qualifizierten Feuchtigkeitsbereich erzeugt werden und der Feuchtigkeitsgrad aus einer Verknüpfung der jeweils Gruppen oder der durch die jeweils Gruppen erzeugten Feuchtigkeitsgrade bestimmt werden.
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Dabei beginnt ein folgender oder sukzessiver Qualifikationsbereich vorteilhafterweise bei einem geringeren Feuchtigkeitswert als der vorhergehende Qualifikationsbereich. Der dem ersten Feuchtigkeitsbereich zugeordnete Qualifikationsbereich beginnt insbesondere bei einem maximalen Wert des Feuchtigkeitsgrads, z.B. zwischen 60 % und 100 %.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Messwerte mindestens eine relative Feuchte, eine Temperatur und/oder einen Druck umfassen. Eine Messung dieser Messwerte ermöglicht eine besonders präzise Vorhersage des Feuchtigkeitsgrads der Wäsche. Speziell kann die Berechnung des Feuchtigkeitsgrads auch nur mittels der relativen Feuchte und der Temperatur, ggf. auch nur anhand der Temperatur durchgeführt werden.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Berechnungsgröße eine Feuchtedifferenz, eine Temperaturdifferenz, eine Wasserbeladung und/oder eine Enthalpie umfasst. Diese Berechnungsgrößen ermöglichen eine besonders präzise Vorhersage des Feuchtigkeitsgrads der Wäsche. Die Differenzen können beispielsweise von Messwerten abgeleitet werden, die vor und hinter der Wäschetrommel aufgenommen worden sind.
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Zur Berechnung oder Vorhersage des Feuchtigkeitsgrads der Wäsche können auch voneinander abgeleitete Kombinationen von Messwerten und Berechnungsgrößen verwendet werden. So kann der Feuchtigkeitsgrad in einer Variante anhand der Eingangsparameter: Temperatur oder Temperaturdifferenz; relative Feuchte oder Feuchtedifferenz; und Wasserbeladung oder Differenz der Wasserbeladung berechnet werden, wobei die Wasserbeladung aus der Temperatur und der relativen Feuchte berechnet werden kann. Anstelle oder zusätzlich zu der Wasserbeladung kann die Enthalpie verwendet werden, die sich ebenfalls aus Temperatur, relativer Feuchte, ggf. Druck oder Differenzen davon berechnen lässt.
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Es ist eine Weiterbildung, dass der bestimmte Feuchtigkeitsgrad der Wäsche mit einem Sollwert verglichen wird, wobei der Sollwert einem Punkt auf einer Verlaufskurve eines Feuchtigkeitsgrads einer charakteristischen Trocknung entspricht. Wenn die von den Modellen ermittelte Gutsfeuchte sich innerhalb eines dem Sollwert zugehörigen Toleranzbereichs befindet, wird der Trocknungsablauf angehalten. Dies ergibt den Vorteil, dass sich ein Einfluss von Störungen wie Wickler weiter reduzieren lässt. Alternativ kann der Trocknungsablauf angehalten werden, wenn der bestimmte Feuchtigkeitsgrad einen zugehörigen Ziel- oder Sollwert erreicht hat.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Wäschetrocknungsgerät, wobei das Wäschetrocknungsgerät zum Durchführen des Verfahrens wie oben beschrieben ausgestaltet ist. Das Wäschetrocknungsgerät kann analog zu dem Verfahren ausgebildet sein und ergibt die gleichen Vorteile. So kann das Wäschetrocknungsgerät ein Wäschetrockner oder eine Wasch/Trocken-Kombination (Waschtrockner) sein, insbesondere ein mit einer Wärmepumpe ausgestattetes Wäschetrocknungsgerät. Das Wäschetrocknungsgerät ist insbesondere ein Haushaltsgerät.
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Das Wäschetrocknungsgerät kann in einer Ausgestaltung mindestens aufweisen: eine Wäschetrommel zur Aufnahme von zu trocknender Wäsche; einen umlaufenden Prozessluftkanal zum Führen von Prozessluft, der an einem ersten Ende mit einer Luftauslassöffnung der Wäschetrommel und an einem zweiten Ende mit einer Lufteinlassöffnung der Wäschetrommel verbunden ist; mindestens einen Sensor zum Messen der Messwerte der Prozessluft und eine mit dem mindestens einen Sensor gekoppelte Verarbeitungseinrichtung, die zum Speichern der Modellparameter und zum Bestimmen des Feuchtigkeitsgrads eingerichtet ist. Alternativ kann der Prozessluftkanal ein offener Prozessluftkanal sein.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann mindestens eine Verarbeitungselektronik aufweisen, z.B. umfassend einen Mikroprozessor, ASIC, FPGA usw. Die Verarbeitungseinrichtung kann auch einen Speicher zum Speichern der Modellparameter aufweisen. Die Verarbeitungseinrichtung kann ein verteiltes System sein.
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Mindestens ein Sensor kann zwischen der Wäschetrommel und einem ersten Wärmetauscher in dem Prozessluftkanal, z.B. einem Verdampfer der Wärmepumpe, angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Sensor in dem Prozessluftkanal zwischen dem ersten Wärmetauscher und einem zweiten Wärmetauscher, z.B. einem Verflüssiger der Wärmepumpe, angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Sensor in dem Prozessluftkanal zwischen dem zweiten Wärmetauscher und der Wäschetrommel angeordnet sein.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Sensor im Bereich der Luftauslassöffnung der Wäschetrommel und mindestens ein Sensor im Bereich der Lufteinlassöffnung der Wäschetrommel vorhanden ist und mindestens eine Berechnungsgröße eine Differenz von Messwerten zweier solcher Sensoren ist. Dies unterstützt eine besonders genaue Berechnung des Feuchtigkeitsgrads.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Sensor ein MEMS-Sensor ist. MEMS-Sensoren können auf einem kostengünstigen MEMS-Chips eine Druck-, Temperatur- und Feuchtemessung und ggf. zusätzlich eine Gastypmessung realisieren. Solche MEMS-Sensoren sind beispielsweise von der Fa. Bosch unter der Typenbezeichnung BME280 oder BME680 erhältlich.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
- 1 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Betreiben eines Wäschetrocknungsgeräts sowie Komponenten des Wäschetrocknungsgeräts; und
- 2 zeigt eine Auftragung eines Feuchtigkeitsgrads F gegen eine Zeit t für durch verschiedene Modelle vorhergesagte Verläufe von Feuchtigkeitsgraden und für einen realen Verlauf des Feuchtigkeitsgrads.
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1 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Betreiben eines Wäschetrocknungsgeräts 1. Das Wäschetrocknungsgerät 1 weist eine Wäschetrommel 2 auf, die mit zu trocknender Wäsche (o. Abb.) beladen werden kann. Das Wäschetrocknungsgerät 1 weist hier zwei MEMS-Sensoren 3, 4 auf, von denen ein MEMS-Sensor 3 an einem Lufteinlass für Prozessluft P der Wäschetrommel 2 angeordnet ist und der andere MEMS-Sensor 4 an einem Luftauslass der Wäschetrommel 2 für die Prozessluft P angeordnet ist. Die MEMS-Sensoren 3, 4 sind mit einer Verarbeitungseinrichtung 5 des Wäschetrocknungsgeräts 1 gekoppelt. Die Verarbeitungseinrichtung 5 kann eine zentrale Steuereinrichtung sein.
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In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird ein Trocknungsablauf des Wäschetrocknungsgeräts 1 gestartet.
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In einem zweiten Schritt S2 nehmen die MEMS-Sensoren 3, 4 - z.B. mit einer Akquisitionsrate von 1 Hz - Messwerte auf, beispielsweise eine relative Feuchte, eine Temperatur und ggf. einen Druck der Prozessluft.
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In einem dritten Schritt S3 werden aus den Messwerten mittels der Verarbeitungseinrichtung 5 eine Feuchtedifferenz zwischen den gemessenen Feuchtewerten beider MEMS-Sensoren 3, 4 („Feuchtedifferenz“), eine Temperaturdifferenz, eine Wasserbeladung und/oder eine Enthalpie als Berechnungsgrößen berechnet.
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In einem vierten Schritt S4 werden die Messwerte und/oder die daraus berechneten Berechnungsgrößen (in grundsätzlich beliebiger Kombination und Auswahl) mittels der Verarbeitungseinrichtung 5 mit vorgegebenen Modellparametern zunächst einer ersten Gruppe von Modellparametern verknüpft. Dies kann mittels einer Vektormultiplikation eines Messvektors mit einem ersten Parametervektor durchgeführt werden. Es ergibt sich der vorhergesagte Feuchtigkeitsgrad F der Wäsche. Die Modellparameter der ersten Gruppe können mittels eines ersten Modells erzeugt worden sein.
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In einem fünften Schritt S5 wird abgefragt, ob der Feuchtigkeitsgrad F einen vorgegebenen Soll- oder Zielwert erreicht hat.
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Ist dies der Fall („J“), wird der Trocknungsablauf in einem sechsten Schritt S6 gestoppt.
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Ist die nicht der Fall („N“), wird in einem siebten Schritt S7 abgefragt, ob der Feuchtigkeitsgrad F einen vorgegebenen ersten Übergangswert X (z.B. von F = 20 %) erreicht oder unterschritten hat.
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Ist dies nicht der Fall („N“), wird zu Schritt S2 zurückgekehrt.
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Ist dies der Fall („J“), wird ebenfalls zu Schritt S2 zurückgekehrt, Schritt S4 aber nun anhand einer zweiten Gruppe von Modellparametern anstelle der ersten Gruppe von Modellparametern durchgeführt, wie durch den gestrichelten Doppelpfeil angedeutet. Es ergibt sich erneut aus Schritt S4 der vorhergesagte Feuchtigkeitsgrad F der Wäsche, wobei eine Vorhersagegenauigkeit ab X % Feuchtigkeitsgrad oder weniger mittels der zweiten Gruppe von Modellparametern bzw. mittels des zweiten Parametervektors höher ist als mittels des ersten Parametervektors. Die Modellparameter der zweiten Gruppe können mittels eines zweiten Modells erzeugt worden sein, das sich von dem ersten Modell dadurch unterscheidet, dass im zweiten Modell als Eingangsparameter oder Eingangsgrößen zu dessen Anpassung nur Messwerte und/oder Berechnungsgrößen verwendet worden sind, die einem Feuchtigkeitsgrad von X % oder weniger entsprochen haben.
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In dem fünften Schritt S5 wird dann erneut abgefragt, ob der Feuchtigkeitsgrad F einen vorgegebenen Soll- oder Zielwert erreicht hat.
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Ist dies der Fall („J“), wird der Trocknungsablauf im sechsten Schritt S6 gestoppt.
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Ist die nicht der Fall („N“), wird in Schritt S7 abgefragt, ob der Feuchtigkeitsgrad F einen vorgegebenen zweiten Übergangswert Y (z.B. von F = 5 %) erreicht oder unterschritten hat.
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Ist dies nicht der Fall („N“), wird zu Schritt S2 zurückgekehrt.
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Ist dies der Fall („J“), wird zu Schritt S2 zurückgekehrt, Schritt S4 aber nun anhand einer dritten Gruppe von Modellparametern anstelle der zweiten Gruppe von Modellparametern durchgeführt. Es ergibt sich erneut der vorhergesagte Feuchtigkeitsgrad F der Wäsche, wobei eine Vorhersagegenauigkeit ab Y % Feuchtigkeitsgrad oder weniger mittels der dritten Gruppe von Modellparametern bzw. mittels des dritten Parametervektors höher ist als mittels des ersten oder zweiten Parametervektors. Die Modellparameter der dritten Gruppe können mittels eines dritten Modells erzeugt worden sein, das sich von dem ersten oder zweiten Modell dadurch unterscheidet, dass im dritten Modell als Eingangsparameter oder Eingangsgrößen zu dessen Anpassung nur Messwerte und/oder Berechnungsgrößen verwendet worden sind, die einem Feuchtigkeitsgrad von Y % oder weniger Modells entsprochen haben.
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In dem fünften Schritt S5 wird dann erneut abgefragt, ob der Feuchtigkeitsgrad F einen vorgegebenen Soll- oder Zielwert erreicht hat.
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Ist dies der Fall („J“), wird der Trocknungsablauf in Schritt S6 gestoppt. Der Trocknungsablauf kann auch aufgrund einer Zeitüberschreitung des Trocknungsvorgangs beendet werden.
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Ist die nicht der Fall („N“), wird unter Auslassung von Schritt S7 zu Schritt S2 zurückgekehrt.
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Die Parametervektoren können in dem Wäschetrocknungsgerät 1 abgespeichert sein.
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2 zeigt eine Auftragung eines Feuchtigkeitsgrads F in % gegen eine Zeit t in min für in einem Wäschetrocknungsgerät 1 befindlicher Wäsche (o. Abb.). Genauer gesagt werden gezeigt: eine realer Verlauf Fr des Feuchtigkeitsgrads F, ein Verlauf F1 des aus einem ersten Modell vorhergesagten Feuchtigkeitsgrads F, ein Verlauf F2 des aus einem zweiten Modell vorhergesagten Feuchtigkeitsgrads F und ein Verlauf F3 des aus einem dritten Modell vorhergesagten Feuchtigkeitsgrads F. Der reale Verlauf Fr zeigt, dass der Feuchtigkeitsgrad F im Laufe der (Trocknungs-) Zeit kontinuierlich abnimmt.
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Das erste Modell ist von F = 0 % bis F = 100 % qualifiziert. Das zweite Modell ist nur von F = 0 % bis F = 20 % qualifiziert. Das dritte Modell ist nur von F = 0 % bis F = 5 % qualifiziert. Dabei liegt allen drei Modellen das gleiche Grundmodell zugrunde.
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In einem ersten Feuchtigkeitsbereich FB1 zwischen F = 20 % und F = 100 % (hier beginnend bei t = 0 und F = ca. 60 %) gibt das erste Modell die beste Annäherung an den realen Verlauf Fr des Feuchtigkeitsgrads F. Damit geben auch die aus dem ersten Modell berechneten Modellparameter der ersten Gruppe die beste Annäherung an den realen Verlauf Fr.
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In einem zweiten Feuchtigkeitsbereich FB2 zwischen F = 20 % und F = 5 %, der nach ca. 90 min erreicht ist, gibt das zweite Modell bzw. geben die daraus berechneten Modellparameter der zweiten Gruppe die beste Annäherung an den realen Verlauf Fr des Feuchtigkeitsgrads F.
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In einem dritten Feuchtigkeitsbereich FB3 zwischen F = 5 % und F = 0%, der nach ca. 125 min erreicht ist, gibt das dritte Modell bzw. geben die daraus berechneten Modellparameter der dritten Gruppe die beste Annäherung an den realen Verlauf Fr des Feuchtigkeitsgrads F.
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Die drei Feuchtigkeitsbereiche FB1, FB2 und FB3 werden sukzessiv enger oder schmaler.
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Liegt ein Soll- oder Ziel-Feuchtigkeitsgrad innerhalb der Feuchtigkeitsbereiche FB2 oder FB3, wird der Feuchtigkeitsgrad F mittels einer hierarchischen, sukzessiven Nutzung der jeweiligen Feuchtigkeitsbereiche FB1 und FB2 bzw. FB1, FB2 und FB3 und der zugehörigen Gruppen von Modellparametern berechnet.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wäschetrocknungsgerät
- 2
- Wäschetrommel
- 3
- MEMS-Sensor
- 4
- MEMS-Sensor
- 5
- Verarbeitungseinrichtung
- F
- Feuchtigkeitsgrad
- Fr
- Realer Verlauf des Feuchtigkeitsgrads
- F1
- Verlauf des Feuchtigkeitsgrads für ein erstes Modell
- F2
- Verlauf des Feuchtigkeitsgrads für ein zweites Modell
- F3
- Verlauf des Feuchtigkeitsgrads für ein drittes Modell
- P
- Prozessluft
- S1 - S7
- Ablaufschritte
- t
- Zeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4733479 [0003]
- US 5899005 [0004]
