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Die Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung von waschmechanischen Daten in einem Wäschebehandlungsgerät sowie ein Verfahren zu seinem Betrieb. Die Erfindung betrifft insbesondere ein System zur Ermittlung von waschmechanischen Daten in einem Wäschebehandlungsgerät, umfassend
- (a) ein Wäschebehandlungsgerät mit einer drehbar gelagerten Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken und einer Steuerungseinheit; und
- (b) einen Sensor zur Einbringung in die Trommel, so dass er im Kontakt mit den Wäschestücken steht, wobei der Sensor ein Gehäuse umfasst.
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Für den optimalen Betrieb eines Wäschebehandlungsgerätes ist die Kenntnis und Überwachung von im Allgemeinen vielen Parametern wichtig, wobei Art und Bedeutung der Parameter sehr vom Wäschebehandlungsgerät abhängen. Insbesondere für die Durchführung von Wäschebehandlungsprogrammen ist es wichtig, möglichst viele Daten über die zu behandelnden Wäschestücke und den Verlauf des jeweiligen Behandlungsprogramms zu erfassen.
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Für eine optimale Reinigung der Wäschestücke sind insbesondere die vier Einflussgrößen Mechanik, in Form der auf die Wäschestücke einwirkenden mechanische Kräfte, Chemie, welche insbesondere durch das Behandlungsmedium, wie Wasser und die Art und Menge der eingebrachten Waschmittel bestimmt ist, Temperatur, welche in dem Behandlungsmedium und/oder in den Wäschestücken während der Behandlung erreicht wird, und Behandlungszeitdauer aufeinander abzustimmen. Die Mechanik wird im Rahmen der Wäschebehandlung auch als Waschmechanik bezeichnet. Der Grad des Eintrags an Mechanik in die Wäsche, kurz auch als Mechanikeintrag bezeichnet, gibt an, wieviel kinetische Energie (Mechanik) auf die Wäschestücke einwirken. Für eine intensive Reinigung bzw. Fleckentfernung wird bevorzugt ein hoher Mechanikeintrag und zur Schonung der Wäschestücke, insbesondere bei empfindlichen Textilien wie Wolle, Seide oder ähnliches, wird bevorzugt ein niedriger Mechanikeintrag gewählt. Den Grad des Mechanikeintrags kann beispielweise über Intensität der Bewegung der Wäschestücke bei der Behandlung ermittelt werden.
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Ferner ist das Auftreten einer Unwucht eine mögliche Erscheinung beim Betrieb eines Wäschebehandlungsgerätes. Dies ist insbesondere bei den hohen Umdrehungszahlen einer Wäschetrommel („Trommel“) in einer Waschmaschine von Bedeutung. Üblicherweise beinhaltet ein Waschprogramm anschließend an einen Waschschritt, einen Spülschritt mit Wasser sowie eine Spülung mit einem Weichspüler einen Schleuderschritt. Hierdurch soll erreicht werden, dass der Waschmaschine die gewaschene Wäsche nicht tropfnass entnommen werden muss. Durch die Fliehkraft wird beispielsweise bei 1000 oder 1200 Umdrehungen pro Minute das Wasser durch die Löcher in der Trommel nach außen gepresst. Durch eine ungleichmäßige Wäscheverteilung wird der Schwerpunkt der Trommel aus der Drehachse verschoben, so dass es zu einer Unwucht kommt. Diese verursacht insbesondere während des Schleuderprozesses starke Bewegungen des schwingend aufgehängten Laugenbehälters. Im ungünstigsten Fall kann dies zum Anschlagen des Laugenbehälters am Gerätegehäuse sowie zu starken Lagerbeanspruchungen und letztlich zu Beschädigungen der Waschmaschine führen. Diese können bei einer ungünstigen Ausrichtung der Waschmaschine im Aufstellraum noch stärker ausgeprägt sein.
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Die Kopplung der schwingenden Trommel mit dem Gerätegehäuse über Federn und Dämpfer überträgt zudem unerwünschte Schwingungen an das Gerätegehäuse der Waschmaschine. Es kann zu erheblichen Schwingungen des Gerätegehäuses der Waschmaschine kommen, die in Kombination mit einem zu weichen Bodenbelag auch zu Schwingungen des Fußbodens im Aufstellraum führen können. Im Extremfall kann sich die Waschmaschine im Aufstellraum sogar von ihrem Platz bewegen.
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Wünschenswert ist daher die Bewegung der Wäschestücke in einer Trommel zu verfolgen und in Hinblick auf die Verbesserung eines Wäschebehandlungsprogramms auszuwerten und eine Messung von Schwingungen eines Wäschebehandlungsgerätes, insbesondere einer Waschmaschine während des Betriebs, insbesondere während des Schleuderns, um den Gerätelauf und die Schleuderwirkung zu verbessern. Schwingungen eines Wäschebehandlungsgerätes zeigen sich auch in Schwingungen der Wäschestücke in der Trommel. Überdies kann auch die zeitabhängige Verteilung der Wäschestücke in der Trommel zur Unwucht beitragen.
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Methoden und Mittel zum Ermitteln einer Bewegung von Wäschestücken in einer Wäschetrommel und zum Nachweis von Unwuchten und dadurch bedingten unerwünschten Schwingungen sowie geeignete Abhilfemaßnahmen sind an sich bekannt. Zum Nachweis von Unwuchten und dadurch bedingten unerwünschten Schwingungen werden häufig Beschleunigungssensoren verwendet.
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So offenbart die Veröffentlichung
EP 1 087 052 A2 eine Waschmaschine mit Regulierungs- und Kontrollmitteln, die einen Sensor für die Bestimmung des Wasserstands sowie mindestens einen Beschleunigungssensor zur Detektion von Schwingungen der Waschmaschine umfasst.
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Die Veröffentlichung
EP 1 419 295 B1 beschreibt eine Waschmaschine zur Unwuchtüberwachung. Hierzu weist die Waschmaschine mindestens einen Sensor auf, der zur Messung eines Temperaturprofils einer in dem Sensor integrierten Heizvorrichtung ausgebildet ist, wobei das Temperaturprofil durch eine Beschleunigung veränderbar ist. Der Sensor ist derart auf einer mit dem Laugenbehälter verbundenen Hebelvorrichtung angeordnet, dass das Temperaturprofil durch die von einer Unwucht der Wäschetrommel hervorgerufene Beschleunigung veränderbar ist, so dass durch den Sensor die Unwucht der Wäschetrommel bestimmbar ist.
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Außerdem ist in der Veröffentlichung
EP 1 391 549 A1 eine Waschmaschine mit einer Trommel und einer Messvorrichtung zur Detektion einer Unwucht in der Trommel sowie einer Steuerung zum Bestimmen einer Position und/oder Größe der Unwucht aus den Messwerten beschrieben. Die Messvorrichtung weist einen Beschleunigungssensor auf. Eine Waschmaschine mit einem Unwuchtdetektor, in der ein Beschleunigungssensor eingesetzt wird, ist auch in der
EP 1 736 589 A2 beschrieben.
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Die Veröffentlichung
DE 4031981 C2 beschreibt eine Messvorrichtung für die Temperatur- und Feuchtegradmessung eines Waschgutes sowie für die Messung der chemischen Zusammensetzung der Waschlauge in einer Waschtrommel einer Waschmaschine, die eine Steuereinheit aufweist, wobei Temperaturmessfühler, Feuchtegradmessfühler und Messfühler zur Messung der chemischen Zusammensetzung zusammen mit einer Messelektronik und einer zur drahtlosen Übertragung der Messergebnisse vorgesehenen Sendeeinheit in einem Behältnis untergebracht sind, welches sich zusammen mit dem Waschgut frei bewegbar in der Waschtrommel befindet. Außerhalb der Waschtrommel ist zum Empfang der Messergebnisse eine Empfangseinheit vorgesehen, wobei die von der Empfangseinheit empfangenen Messergebnisse zur Auswertung an die Steuereinheit der Waschmaschine weitergeleitet werden.
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Die Veröffentlichung
WO 03/100153 A1 beschreibt eine unabhängige, drahtlose Sensorvorrichtung mit einer Sensorkomponente, die ein Sensorelement umfasst, das in der Lage ist, kontinuierlich eine chemische und/oder physikalische Eigenschaft einer Umgebung zu erfassen, zu identifizieren und/oder zu messen, wenn die Umgebung das Sensorelement während der Zeitdauer, in der das Sensorelement in der Umgebung aktiviert ist, frei berührt. Die Sensorvorrichtung umfasst ferner eine Datenspeicherkomponente, die in Kommunikation mit dem Sensorelement steht, so dass die von dem Sensorelement erfasste, identifizierte und/oder gemessene chemische und/oder physikalische Eigenschaft abrufbar in der Datenspeicherkomponente gespeichert wird. Die Sensorvorrichtung umfasst ferner eine Kommunikationskomponente, die in der Lage ist, das von dem Sensor detektierte, identifizierte und/oder gemessene chemische und/oder physikalische Merkmal an einen externen Datensammler zu übermitteln. Das Sensorelement ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus pH-Sensoren, Leitfähigkeitssensoren, Temperatursensoren, Trübungssensoren, IR-Sensoren, Metalloxidsensoren, Wasserhärtesensoren, Viskositätssensoren, Mineralsensoren, TOC-Sensoren, BSB-Sensoren, Chlorsensoren, Drucksensoren, Sensoren für biologische Aktivität, UVNIS-Absorptionssensoren, lonengehaltssensoren, Bleichsensoren, Sauerstoffsensoren, Strahlungssensoren, Dichtesensoren und Mischungen davon. Die Umgebung umfasst ein flüssiges Medium.
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Die Veröffentlichung
WO 2011/018365 A1 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln einer Unwucht bei einer um eine Drehachse drehbaren Wäschetrommel einer Waschmaschine in einem Schleuderbetrieb, in welchem die Wäschetrommel auf einen vorgegebenen ersten Drehzahlwert zu beschleunigen ist, wobei die Wäschetrommel mittels eines Antriebsmotors angetrieben wird, welcher durch eine Steuereinrichtung angesteuert wird, mit den Schritten: Beschleunigen der Wäschetrommel auf einen vorgegebenen zweiten Drehzahlwert, der kleiner als der erste Drehzahlwert ist; Messen einer ein räumliches Verlagern der Drehachse gegenüber einer Referenzlage beschreibenden Größe durch einen Sensor, der ein Gyrosensor ist, bei dem zweiten Drehzahlwert der Wäschetrommel und Ausgeben von Messwerten für diese Größe an die Steuereinrichtung, und Ermitteln der Unwucht durch die Steuereinrichtung abhängig von den Messwerten.
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Die Veröffentlichung
DE 10 2013 215 221 A1 beschreibt ein Verfahren zum Analysieren der Bewegung eines Körpers innerhalb einer drehbar gelagerten Trommel, welche mittels eines Antriebsmotors angetrieben wird, wobei durch das Antreiben der Trommel der Körper in einem Innenraum der Trommel bewegt wird, und wobei mittels einer Sensorvorrichtung Sensordaten zu dem Innenraum der Trommel bereitgestellt und zum Analysieren der Bewegung an eine Recheneinrichtung übermittelt werden. Mittels der Recheneinrichtung wird in dem Innenraum der Trommel anhand der Sensordaten der Körper detektiert und in zumindest zwei Dimensionen (x, y, z) des Innenraums der Trommel über die Zeit verfolgt. Eine durch den Körper in den zumindest zwei Dimensionen des Innenraums zurückgelegte Wegstrecke wird mittels der Recheneinrichtung bestimmt und die Bewegung anhand der zurückgelegten Wegstrecke analysiert.
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Die Veröffentlichung
WO 2018/015214 A1 beschreibt ein Haushaltsgerät mit einer Steuereinrichtung und mindestens einem Sensorknoten, umfassend mindestens einen Sensor, eine Auswerteeinheit, eine autarke Energieversorgung und eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenkommunikation, wobei die Steuereinrichtung und der Sensorknoten eingerichtet sind, drahtlos miteinander zu kommunizieren, wobei der mindestens eine Sensor ein mikromechanischer Sensor ist und der mindestens eine Sensorknoten derart eingerichtet ist, dass er sowohl von der Steuereinrichtung gesteuert werden kann, als auch selbständig mindestens ein Messsignal erfassen, auswerten und an die Steuereinrichtung übermitteln kann.
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Die Veröffentlichung
WO 2018/08687 A1 beschreibt ein Spektrometer, umfassend ein Gehäuse, das mindestens eine Strahlungsquelle, mindestens einen Strahlungsdetektor, und eine autarke Energieversorgungseinheit umgibt, wobei es eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung enthält und das Spektrometer eingerichtet ist, um
- (a) vom Strahlungsdetektor erhaltene Daten zur detektierten Strahlung in einer internen Auswerteeinheit und/oder einer externen Auswerteeinheit auszuwerten, und
- (b) drahtlos direkt oder indirekt mit mindestens einem Haushaltsgerät zu kommunizieren. Beschrieben ist auch ein System zur qualitativen und/oder quantitativen Erfassung von chemischen Substanzen in einem Haushaltsgerät, umfassend ein solches Spektrometer und mindestens ein Haushaltsgerät.
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Die Veröffentlichung
DE 10 2012 217 975 A1 beschreibt ein Haushaltsgerät mit einer Steuereinrichtung zum Steuern von Betriebsprozessen des Haushaltsgeräts, und mit einer batterielosen elektronischen Sensoreinheit zum Erfassen zumindest eines Betriebsparameters des Haushaltsgeräts, wobei die Sensoreinheit einen Generator zum Bereitstellen elektrischer Energie für die Sensoreinheit aus nicht-elektrischer Energie sowie einen Sender aufweist, der zum drahtlosen Übertragen eines den zumindest einen Betriebsparameter charakterisierenden Funksignals an die Steuereinrichtung ausgebildet ist, wobei der Generator ein thermoelektrischer Generator mit zwei thermischen Kontaktflächen ist, der zum Bereitstellen der elektrischen Energie aufgrund einer Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen den Kontaktflächen ausgebildet ist.
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Bei den im Stand der Technik bekannten Lösungen ist nachteilig, dass zu wenige wäschemechanische Daten erhalten werden, die noch während der Durchführung eines Wäschebehandlungsprogramms ausgewertet und für eine Optimierung eines durchgeführten Wäschebehandlungsprogramms verwendet werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein System mit einem Wäschebehandlungsgerät bereitzustellen, mit dem auf einfache Weise relevante waschtechnische, insbesondere waschmechanische Daten direkt an den Wäschestücken erfasst werden können. Vorzugsweise sollen diese Daten zur Modifikation eines im Wäschebehandlungsgerät durchgeführten Behandlungsprogrammes verwendet werden können, so dass mit einem solchen modifizierten Behandlungsprogramm die Wäschestücke in Abhängigkeit des vom Benutzer gewählten Wäschebehandlungsprogramms optimal gereinigt und/oder geschont werden können. Außerdem soll die Detektion von unerwünschten Schwingungen des Wäschebehandlungsgerätes, insbesondere einer Waschmaschine, möglich sein, so dass geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Es soll somit insbesondere eine Unwuchtkontrolle möglich sein. Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Systems bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch ein System und durch ein Verfahren zum Betrieb dieses Systems jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems entsprechen vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt, selbst wenn hierin nicht explizit darauf hingewiesen wird.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein System zur Ermittlung von waschmechanischen Daten in einem Wäschebehandlungsgerät, umfassend
- (a) ein Wäschebehandlungsgerät mit einer drehbar gelagerten Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken und einer Steuerungseinheit; und
- (b) einen Sensor zur Einbringung in die Trommel, so dass er im Kontakt mit den Wäschestücken steht, wobei der Sensor ein Gehäuse umfasst,
wobei der Sensor ein Mechaniksensor ist und das Gehäuse den Mechaniksensor, eine Energieversorgungseinheit und eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung wasserdicht umgibt, und wobei der Mechaniksensor eingerichtet ist, um Daten einer Lage und/oder einer Bewegung des Mechaniksensors innerhalb der Trommel in mindestens zwei voneinander unabhängigen räumlichen Dimensionen zu ermitteln und die vom Mechaniksensor ermittelten Daten zur Bestimmung einer Wäschebewegung und/oder einer Wäschelage und/oder einer Schwingung der Trommel über die Schnittstelle an eine interne Auswerteeinheit und/oder eine externe Auswerteeinheit weiterzuleiten, und die Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation mit der Steuerungseinheit des Wäschebehandlungsgerätes, einem externen Server und/oder einer mobilen Empfangseinheit eingerichtet ist.
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Das Gehäuse kann zusätzlich den Mechaniksensor, die Schnittstelle und die Energieversorgungseinheit luftdicht umschließen. Somit werden die vom Gehäuse umgebenen Einrichtungen besonders gut von Umgebungseinflüssen geschützt.
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Der Begriff „kommunizieren“ ist hierbei breit zu interpretieren und umfasst jegliche Übermittlung von Informationen oder Instruktionen, insbesondere von gemessenen Daten und/oder Instruktionen zur Durchführung eines Wäschebehandlungsprogramms.
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Waschmechanische Daten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Daten zur Lage und Beschleunigung von Wäschestücken in der Trommel eines Wäschebehandlungsgeräts. Erfindungsgemäß werden als Maß für die Lage und Beschleunigung von Wäschestücken Lage und Beschleunigung des Mechaniksensors verwendet. In diversen Versuchen konnte festgestellt werden, dass die Bewegung des Mechaniksensors mit der Bewegung der Wäschestücke innerhalb der Wäschestücke korreliert, da die auf die Wäsche einwirkenden Kräfte den auf den Mechaniksensor einwirkenden Kräfte einander entsprechen. Darüber hinaus wird der Mechaniksensor auch von den Wäschestücken selbst mitgenommen. Daher kann mit dem System besonders vorteilhaft und genau die Wäschebewegung und den Mechanikeintrag bestimmt werden. Der Mechaniksensor ist somit insbesondere ein Sensor zur Bestimmung von Lage und Beschleunigung von Wäschestücken in der Trommel eines Wäschebehandlungsgeräts. In einem bevorzugten erfindungsgemäßen System umfassen die Daten zur Wäschebewegung und zur Wäschelage die Position und Beschleunigung des Mechaniksensors sowie deren zeitliche Änderung in Abhängigkeit von der Zeit.
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Die Bewegung der Wäschestücke innerhalb der Trommel hängt insbesondere von der Art und Größe der Wäschestücke, der geometrischen Ausgestaltung der Wäschetrommel und der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel ab. Ab einer Rotationsgeschwindigkeit der Trommel legen sich die Wäschestücke und der Mechaniksensor an den Mantel der Trommel an und bewegen sich dann mit der Trommelbewegung mit. Bei einer solcher oder höheren Rotationsgeschwindigkeit der Trommel stellt das Maß für die Lage und die Beschleunigung besonders bevorzugt ein Maß für die Schwingung der Trommel dar.
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Der Mechaniksensor enthält erfindungsgemäß einen Sensor der Daten einer Lage und/oder Bewegung des Mechaniksensors innerhalb der Trommel in mindestens zwei voneinander unabhängigen räumlichen Dimensionen erfassen kann. Unter den räumlichen Dimensionen werden die sechs Freiheitsgrade verstanden, die die Position und Ausrichtung eines translatorisch oder rotatorisch bewegten Körpers im Raum bestimmt. Bevorzugt ist der Mechaniksensor ein mehrachsiger Beschleunigungssensor und/oder ein mehrachsiger Gyroskop und besonders bevorzugt ein kombinierter Sensor bestehend aus einem 3-Achsen-Beschleunigungssensor und einem 3-Achsen-Gyroskop. Vorzugsweise sind diese jeweils als MEMS (mikroelektromechanisches System) ausgeführt, so dass hierin auch die Begriffe MEMS-Beschleunigungssensor und MEMS-Gyroskop verwendet werden.
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Ein MEMS-Beschleunigungssensor, wie auch der 3-Achsen-Beschleunigungssensor, kann die Orientierung eines stationären Gegenstands in Bezug auf die Erdoberfläche messen, da der 3-Achsen-Beschleunigungssensor die Richtung der Schwerkraft angibt. Beim Beschleunigen in eine bestimmte Richtung kann der Beschleunigungsmesser nicht zwischen der Beschleunigung und der Erdbeschleunigung unterscheiden, so dass diese geeignet berücksichtigt werden muss.
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Die erfindungsgemäß eingesetzten Beschleunigungssensoren können die statische Gravitationsbeschleunigung, welche die Festlegung des Neigungswinkels des Mechaniksensors von der Vertikalen ermöglicht, sowie die dynamische Beschleunigung infolge von Erschütterungen, Bewegungen, einem Schlag oder Vibrationen, d.h. Schwingungen mit einer geringen Amplitude und Frequenz von bis zu einigen Dutzend Hertz bestimmen.
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Im Beschleunigungssensor werden Schwingungen, insbesondere deren Energie, in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches zu der Beschleunigung des Mechaniksensors und damit der Beschleunigung der diesen Mechaniksensor umgebenden Wäschestücke proportional ist. Der Mechaniksensor erfasst somit vorteilhaft die in die Wäsche eingebrachte Waschmechanik und ein gewähltes Wäschebehandlungsprogramm kann derart modifiziert werden, um die für das Wäschebehandlungsprogramm optimale Waschmechanik einzustellen. Ferner trägt der Mechaniksensor somit vorteilhaft zum Schutz des Wäschebehandlungsgerätes vor Beschädigungen infolge insbesondere einer Unwucht bei, da die Unwucht bestimmt werden kann.
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Wirkt keine externe Beschleunigung auf den Beschleunigungssensor, also bei Stillstand der Trommel, wird das Wäschebehandlungsgerät ausschließlich die Erdbeschleunigung g, d.h. die Gravitationskraft messen. Daher kann eine Berücksichtigung der Erdbeschleunigung vorzugsweise durch eine einfache Kalibrierung des Beschleunigungssensors zu Beginn des Wäschebehandlungsprogramms erfolgen, wenn die Wäschetrommel und somit auch der Mechaniksensor und die Wäschestücke innerhalb der Wäschetrommel noch in Ruhe, d.h. unbewegt, sind.
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Der bevorzugt verwendete 3-Achsen-Beschleunigungssensor ist allerdings erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, solange er in einem Mechaniksensor des eingesetzten Wäschebehandlungsgerätes waschtechnische Daten ermitteln kann.
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So können kapazitive MEMS-Beschleunigungssensoren, piezoelektrische Beschleunigungssensoren und piezoresistive Beschleunigungssensoren eingesetzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des bevorzugt verwendeten 3-Achsen-Beschleunigungssensors ist das MEMS ein Feder-Masse-System. Ganz besonders bevorzugt enthält das MEMS Silizium oder besteht aus Silizium. Hierbei ist vorzugsweise an der Masse eine Piezokeramik befestigt. Eine Piezokeramik im Sinne der Erfindung ist ein Sensorelement, das dynamische Druckschwankungen in elektrische Signale umwandeln kann. Die Masse wird in diesem Zusammenhang auch als „seismische Masse“ bezeichnet.
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Beispielsweise kann die Feder eines Feder-Masse-Systems ein nur wenige µm breiter Silizium-Steg sein und auch die Masse aus Silizium hergestellt sein. Für die Herstellung derartiger Feder-Masse-Systeme werden im Allgemeinen die Masse und die kleinen Silizium-Federn mittels Fotolithografie aus dem Silizium herausgeätzt.
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Ganz besonders bevorzugt weist bei Verwendung eines MEMS der 3-Achsen-Beschleunigungssensor eine Bezugselektrode auf, so dass eine elektrische Kapazität zwischen der Masse und der Bezugselektrode gemessen werden kann.
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Derartige Beschleunigungssensoren zeichnen sich neben ihren relativ geringen Stückkosten auch durch hohe Messgeschwindigkeiten und Messgenauigkeit aus.
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Erfindungsgemäß bevorzugt werden kapazitive Beschleunigungssensoren auf Basis der MEMS-Technologie eingesetzt. Kapazitive Beschleunigungssensoren unter Anwendung der MEMS-Technologie basieren im Allgemeinen auf der Platzierung eines gefederten Gewichts. Eine Federendung wird dabei im Allgemeinen an der Verkleidung eines kammartigen Kondensators, und die andere Federendung am montierten Gewicht angebracht. Unter der darauf einwirkenden Kraft bewegt sich das Gewicht auf den Federn, wodurch sich die Entfernung zwischen dem Kondensationselement und der Masse, und damit auch die Kapazität ändern. Kapazitive Beschleunigungssensoren in der MEMS-Technologie haben den großen Vorteil, dass sie direkt an einer Platine angebracht werden können.
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Piezoresistive Beschleunigungssensoren basieren auf dem piezoresistiven Effekt. Diese Beschleunigungssensoren weisen ein piezoresistives Material auf, das sich unter Auswirkungen einer externen Kraft verformt und eine Änderung des elektrischen Widerstands bewirkt. Die Änderung des elektrischen Widerstands wird anschließend in ein elektrisches Signal umgewandelt, das durch das mit dem Beschleunigungssensor integrierte Empfangsgerät empfangen wird. Piezoresistive Beschleunigungssensoren zeichnen sich durch eine große Messbandbreite aus, wodurch sie Schwingungen mit hohen Amplituden und Frequenzen registrieren können. Ein weiterer Vorteil piezoresistiver Beschleunigungssensoren ist die Möglichkeit, langsam variierende Signale zu messen, so dass sie insbesondere eingesetzt werden können, wenn das erfindungsgemäße Wäschebehandlungsgerät ein Trockner ist.
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Piezoelektrische Beschleunigungssensoren sind ähnlich den piezoresistiven Beschleunigungssensoren, wobei sich allerdings bei Beschleunigung nicht ihr elektrischer Widerstand ändert, sondern sie eine elektrische Spannung erzeugen. Das Messelement in diesen Sensoren besteht häufig aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT). Das Blei-Zirkonat-Titanat generiert bei Verformung eine elektrische Ladung. Die piezoelektrischen Beschleunigungssensoren zeichnen sich durch eine hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit aus. Das Ausgangssignal piezoelektrischer Beschleunigungssensoren wird normalerweise verstärkt und der Einfluss der Temperatur berücksichtigt.
Piezoelektrische Beschleunigungssensoren sind im Allgemeinen empfindlich gegenüber Änderungen der Umgebungstemperaturen, so dass bei der Auswertung in der Regel auch die Temperatur berücksichtigt werden muss.
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Als 3-Achsen-Beschleunigungssensoren können bevorzugt auch piezoelektrische Sensoren mit eingebauter Impedanzwandler-Elektronik, sogenannte IEPE-Sensoren, verwendet werden.
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Ein Beschleunigungssensor kann jedoch keine Rotation feststellen. Dies kann jedoch das bevorzugt verwendete 3-Achsen-Gyroskop. Ein vorzugsweise verwendetes MEMS-Gyroskop mit drei Achsen (3-Achsen-MEMS-Gyroskop) kann die Rotation des Mechaniksensors als Maß für entsprechende Bewegung von Wäschestücken um die x-, y-, und z-Achse messen. Von Vorteil ist dabei die vergleichsweise geringe Größe. Die Beschleunigung oder Lineargeschwindigkeit der Wäschestücke beeinflusst im Allgemeinen nicht die Messung des Kreisels, da das MEMS-Gyroskop nur die Winkelgeschwindigkeit bzw. Rotationsgeschwindigkeit misst. Das MEMS-Gyroskop bzw. der darin enthaltene MEMS-Kreisel misst die Winkelgeschwindigkeit, die in Grad pro Sekunde (°/s) oder Umdrehungen pro Sekunde (RPS) gemessen wird.
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Die bevorzugt eingesetzten 3-Achsen-Gyroskope können somit zur Bestimmung der Orientierung der Wäschestücke verwendet werden. Bei einer Berücksichtigung der Orientierung kann der von einem Wäschestück innerhalb der Wäschetrommel zurückgelegte Weg, der auch als Wäscheweg bezeichnet wird, noch genauer ermittelt werden. Der Wäscheweg stellt auch ein Maß für die in die Wäschestücke eingebrachte Waschmechanik dar, welche vorteilhaft somit noch genauer bestimmt werden kann. So kann ein 3-Achsen-Gyroskop verwendet werden, um die Rotation von Wäschestücken zu bestimmen und auf der Basis eines hinterlegten Zusammenhanges zwischen der ermittelten Waschmechanik bzw. dem ermittelten Wäscheweg und dem Antrieb der Trommel, insbesondere der vom Antrieb bewirkten Rotationsgeschwindigkeit der Trommel, modifiziert werden, um die Waschmechanik bzw. den Wäscheweg entsprechend des gewählten Wäschebehandlungsprogramms einzustellen.
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Ein MEMS-Gyroskop hat im Allgemeinen eine Größe im Bereich von 1 und 100 Mikrometern. Wenn der MEMS-Kreisel gedreht wird, wird in der Regel eine kleine Resonanzmasse verschoben, wenn sich die Winkelgeschwindigkeit ändert. Diese Bewegung wird in sehr schwache elektrische Signale umgewandelt, die von einem Mikrocontroller verstärkt und gelesen werden können. Es können unterschiedliche Typen von Gyroskopen verwendet werden.
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Der Messbereich oder der gesamte Skalenbereich ist die maximale Winkelgeschwindigkeit, die der MEMS-Kreisel lesen kann. Die Empfindlichkeit wird in mV pro Grad pro Sekunde (mV/°/s) gemessen. Sie bestimmt, wie stark sich die Spannung für eine gegebene Winkelgeschwindigkeit ändert. Mit zunehmender Empfindlichkeit nimmt im Allgemeinen der Bereich ab.
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Die gemessenen Signale des 3-Achsen-Gyroskops hängen im Allgemeinen von der Temperatur ab, so dass temperaturabhängige Abweichungen auftreten können, die manchmal als Bias-Drift oder Bias-Instabilität bezeichnet werden. Die Temperatur des 3-Achsen-Gyroskops beeinflusst die Bias stark. Um diese Fehler zu korrigieren, wird der MEMS-Kreisel auf an sich bekannte Weise kalibriert. Die vorzugsweise zusätzliche Messung der Temperatur im Mechaniksensor kann wie hierin beschrieben auf verschiedene Weise erfolgen.
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Der Kreisel behält seine Wirksamkeit bei, indem er die Rotationsgeschwindigkeit um eine bestimmte Achse messen kann. Nach den Grundprinzipien des Drehimpulses hilft das Gyroskop, die Orientierung zu bestimmen. Im Vergleich dazu misst der Beschleunigungsmesser die lineare Beschleunigung auf der Grundlage von Schwingungen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, um die vom 3-Achsen-Beschleunigungssensor und vom 3-Achsen-Gyroskop direkt oder indirekt erhaltenen Daten zur Wäschebewegung und zur Wäschelage in Hinblick auf eine Schonung der Wäschestücke, einen verbesserten Mechanikeintrag und/oder eine Verringerung einer Unwucht der Trommel auszuwerten.
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Erfindungsgemäß ist ein System bevorzugt, bei dem der Mechaniksensor zusätzlich einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtigkeitssensor enthält. Ein solcher Temperatursensor kann alternativ oder in Ergänzung zu einem Temperatursensor im 3-Achsen-Gyroskop verwendet werden. Viele Gyroskope verfügen nämlich bereits über einen eingebauten Temperatursensor. Der Feuchtigkeitssensor kann beispielsweise auf Änderungen der spezifischen Leitfähigkeit basieren. Bevorzugt sind auch hier MEMS-Sensoren.
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Vorteilhaft ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Systems innerhalb des Systems eine Speichereinheit angeordnet. Diese kann sich beispielsweise im Mechaniksensor, in der Steuerungseinheit des Wäschebehandlungsgerätes oder auf einem externen Server befinden. Vorzugsweise ist innerhalb des Gehäuses des Mechaniksensors eine Speichereinheit angeordnet. Die für eine bestimmte Beladung mit Wäschestücken gemessenen waschmechanischen Daten können dann jeweils z.B. im Mechaniksensor gespeichert werden und mit künstlicher Intelligenz (Kl) ausgewertet werden. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn die Wäschestücke identifiziert werden können. Es können insbesondere auch die daraus ermittelten Modifikationen eines Wäschebehandlungsprogramms gespeichert und mit KI ausgewertet werden.
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Im erfindungsgemäßen System ist die mobile Empfangseinheit zwar nicht eingeschränkt. Vorteilhaft ist diese jedoch ein Mobiltelefon oder ein Tablet-Computer.
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Der hierin verwendete Begriff „externe Auswerteeinheit“ bezieht sich auf Auswerteeinheiten außerhalb des Mechaniksensors. Somit kann sich die externe Auswerteeinheit auch in einer Steuerungseinheit eines Wäschebehandlungsgerätes befinden.
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Erfindungsgemäß ist vorteilhaft die externe Auswerteeinheit in der mobilen Empfangseinheit und/oder in einem externen Server platziert.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die interne Auswerteeinheit und/oder die externe Auswerteeinheit eingerichtet, um mit einer Steuerungseinheit des Wäschebehandlungsgerätes so zu kommunizieren, dass ein durchgeführtes Wäschebehandlungsprogramm ausgehend von den ausgewerteten waschmechanischen Daten modifiziert wird, um ein vorgegebenes Behandlungsziel zu erreichen. Dabei besteht die Modifikation des durchgeführten Wäschebehandlungsprogramms vorzugsweise in einer Änderung der Drehzahl und/oder der Drehrichtung der Trommel, und/oder einer Zugabe oder Abgabe einer wässrigen Flüssigkeit, in einem aktuell durchgeführten Schritt des Wäschebehandlungsprogramms oder in einem später durchgeführten Schritt des Wäschebehandlungsprogramms.
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Das vorgegebene Behandlungsziel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Erzeugung einer minimalen Flusenbelastung, Verkürzung der Behandlungszeit, maximale Reinigungswirkung und schonende Behandlung von Wäschestücken. Beispielsweise kann die Erzeugung einer minimalen Flusenbelastung und einer schonenden Behandlung der Wäschestücke vorteilhaft durch eine reduzierte Waschmechanik und eine Verkürzung der Behandlungszeit und eine maximale Reinigungswirkung durch eine erhöhte Waschmechanik erzielt werden. Besonders von Vorteil ist es, dass die Waschmechanik an die Menge und die Größe der zu behandelnden Wäschestück angepasst werden kann, da diese Parameter die Bewegung der Wäschestücke in der sich bewegenden Trommel beeinflussen. Somit kann vorteilhaft die für ein gewähltes Wäschebehandlungsprogramm einzustellende Waschmechanik auch für unterschiedlichste Wäschebeladungen gewährleistet werden, da im Falle einer Abweichung zwischen einer ermittelten und der einzustellenden Waschmechanik das Wäschebehandlungsprogramm entsprechend modifiziert werden kann.
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Das Gehäuse des Mechaniksensors kann eine beliebige Form aufweisen, solange der Beschleunigungssensor und/oder der Gyroskop, die Energieversorgungseinheit und gegebenenfalls eine Auswerteeinheit innerhalb des Gehäuses angeordnet werden können, und die vorgesehene Verwendung im Zusammenhang mit einem Wäschebehandlungsgerät möglich ist. So wird das Gehäuse eines Mechaniksensors, der in der Trommel eines Wäschebehandlungsgerätes eingesetzt wird, in der Regel eine möglichst regelmäßige Oberfläche haben, um Bewegungen in einer Trommel mitmachen zu können.
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Beispiele für Formen eines Gehäuses mit einer möglichst regelmäßigen Oberfläche sind runde Formen wie Kugeln und sonstige Ellipsoide. Dabei umfasst der Begriff Ellipsoide sowohl Referenzellipsoide als auch Rotationsellipsoide. Darüber hinaus sind erfindungsgemäß insbesondere auch regelmäßige Polyeder sowie Mischformen zwischen runden Formen und regelmäßigen Polyedern möglich. Ein Beispiel für eine solche Mischform ist ein Körper, der sich durch Entfernung einer Kugelkappe von einer Kugel gebildet denken lässt, also ein Körper, der bis auf eine ebene Kreisfläche ansonsten eine kugelförmige Oberfläche aufweist.
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Regelmäßige Polyeder sind insbesondere archimedische, catalanische, platonische Polyeder oder Prismen und Antiprismen. Hierbei wird die Form des Gehäuses häufig von Körpern mit einer solchen regelmäßigen Oberfläche etwas abweichen, so dass ein erfindungsgemäß eingesetztes Gehäuse sich häufig von den vorgenannten Körpern mit einer regelmäßigen Oberfläche ableitet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäß verwendeten Mechaniksensors weist das Gehäuse mindestens eine abgeflachte Teiloberfläche auf. Ein Beispiel für ein solches Gehäuse ist die vorgenannte Kugel, von der eine Kugelhaube entfernt wurde. Die abgeflachte Teiloberfläche ist vorzugsweise eben oder nur wenig gekrümmt. Bei einer solchen Ausführungsform kann der Mechaniksensor stabil auf einer Auflagefläche platziert werden, so dass beispielsweise eine bequeme Aufladung der Energieversorgungseinheit erfolgen kann. Erfindungsgemäß ist ein System bevorzugt, bei dem das Gehäuse eine runde Form mit ein oder zwei abgeflachten Enden hat.
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Der erfindungsgemäß eingesetzte Mechaniksensor bzw. dessen Gehäuse kann verschiedene Größen aufweisen. Das Gehäuse weist vorzugsweise eine maximale Abmessung, z.B. einen Durchmesser bei einer im Wesentlichen eine Kugelgestalt aufweisenden Form, im Bereich von 3 cm bis 12 cm, auf. Bevorzugt weist das Gehäuse eine maximale Abmessung bzw. einen Durchmesser von 4 cm bis 10 cm auf, ganz besonders bevorzugt von 5 cm bis 8 cm.
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Das Material des Gehäuses ist erfindungsgemäß im Prinzip nicht eingeschränkt, wird aber im Allgemeinen vom Einsatzzweck abhängen. Bevorzugt besteht das Gehäuse jedoch aus einem oder mehreren Kunststoffen. Auf diese Weise kann ein Mechaniksensor insbesondere mit geringem Gewicht realisiert werden. Sofern ein Elastomer verwendet wird, kann auch ein gewisser Aufprallschutz realisiert werden.
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Das Gehäuse des erfindungsgemäß eingesetzten Mechaniksensors weist an seiner Außenseite vorzugsweise einen Aufprallschutz auf. Art und Ausgestaltung des optionalen Aufprallschutzes sind erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, solange der Mechaniksensor für die Verwendung in der Trommel eines Wäschebehandlungsgerätes ausreichend gegen die Folgen eines Aufpralls auf Gegenstände in seiner Umgebung geschützt werden kann. Ein solcher Aufprallschutz kann also beispielsweise aus mehreren Noppen bestehen, welche auf der Außenseite des Gehäuses verteilt sein können. Der Aufprallschutz kann aber auch beispielsweise eine am Gehäuse befestigte oder über das Gehäuse übergezogene mehr oder weniger geschlossene Umhüllung sein. Vorzugsweise bestehen die Noppen bzw. die Umhüllung aus einem nachgiebigen Material, z.B. einem Elastomer wie Gummi.
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Innerhalb des Gehäuses kann der Mechaniksensor teilweise oder vollständig von einem Kunststoffharz ausgefüllt sein. Alternativ oder in Ergänzung hierzu können mechanische Elemente die Anordnung der Komponenten im Mechaniksensor stabilisieren. Komponenten sind dabei die obengenannten Sensoren und weitere obengenannte Komponenten.
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Die Art und Weise wie die Energieversorgungseinheit realisiert ist, ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Beispielsweise kann es sich bei der Energieversorgungseinheit um eine Batterie oder einen Akkumulator handeln. Möglich ist auch eine induktiv aufladbare Energieversorgungseinheit.
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Die Energieversorgungseinheit im Mechaniksensor kann auch eine thermoelektrische Energieversorgungseinheit sein, bei der vorteilhaft insbesondere Temperaturdifferenzen der Umgebung des Mechaniksensors, wie sie bei der Verwendung in der Trommel eines Wäschebehandlungsgerätes auftreten, z.B. eine Temperaturänderung während eines Waschprogramms, ausgenutzt werden. Hierbei würde der erfindungsgemäß eingesetzte Mechaniksensor bevorzugt ein Thermopile-Element aufweisen.
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Besonders vorteilhaft ist aber auch alternativ oder zusätzlich der Einsatz eines piezoelektrischen Elements, insbesondere eines Biegeelements zur autarken Energieversorgung.
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Ein erfindungsgemäßes System ist bevorzugt, bei dem die Energieversorgungseinheit ein Akkumulator ist, der induktiv oder über eine serielle Schnittstelle aufladbar ist. Dabei ist die serielle Schnittstelle vorzugsweise eine USB-Schnittstelle. Innerhalb des Gehäuses können sich daher erfindungsgemäß auch Kabel oder andere elektrische Leitungen befinden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Wäschebehandlungsgerät ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Waschmaschine, einem Waschtrockner und einem Trockner.
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Eine Waschmaschine wie auch ein Waschtrockner umfasst im Allgemeinen eine in einem Laugenbehälter drehbar gelagerte Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken, ein Wasserzulaufsystem, ein am Boden des Laugenbehälters angeordnetes Laugenablaufsystem mit einer Laugenpumpe, einen Antriebsmotor für die Trommel und häufig einen analogen Drucksensor, sowie eine Steuerungseinheit zur Steuerung eines Programmablaufs in der Waschmaschine. Der Laugenbehälter ist im Allgemeinen in einem Gehäuse des Wäschebehandlungsgeräts schwingend gelagert angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass das erfindungsgemäße System, insbesondere das Wäschebehandlungsgerät umfassend das erfindungsgemäße System, wenn es eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner ist, erste Mittel zur Bestimmung des Anteils der gemessenen waschmechanischen Daten, das Schwingungen des Laugenbehälters zuzuordnen ist (Laugenbehälterschwingungssignal), umfasst. Da die Trommel drehbar in dem Laugenbehälter gelagert ist, entspricht die Schwingung der Trommel der Schwingung des Laugenbehälters.
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Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße System dann zweite Mittel zum Vergleich des Laugenbehälterschwingungssignal mit einem z.B. in der Steuerungseinheit des Wäschebehandlungsgerätes hinterlegten Referenzsignal auf. Diese Mittel können beispielsweise in der Steuerungseinheit des Wäschebehandlungsgerätes angeordnet sein.
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Hierbei ist es wiederum bevorzugt, dass das erfindungsgemäß eingesetzte Wäschebehandlungsgerät, z.B. eine Waschmaschine, eine Anzeigevorrichtung zur Ausgabe eines akustischen oder optischen Warnsignals bei einer Überschreitung einer vorgegebenen Differenz zwischen dem Laugenbehälterschwingungssignal und dem Referenzsignal enthält. Somit kann einem Benutzer über die Anzeigevorrichtung eine schädliche Unwucht angezeigt werden.
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In Ergänzung oder alternativ hierzu enthält das erfindungsgemäß eingesetzte Wäschebehandlungsgerät, z.B. eine Waschmaschine, vorzugsweise dritte Mittel für den Abbruch eines Schleudervorgangs und/oder für eine Verringerung der Rotationszahl der Trommel bei einer Überschreitung einer vorgegebenen Differenz zwischen dem Laugenbehälterschwingungssignal und dem Referenzsignal.
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Schwingungen des Laugenbehälters bei einer Waschmaschine und des Gehäuses im Falle einer Waschmaschine oder eines Trockners können verschiedene Ursachen haben. Diese Schwingungen können auf eine Unwucht durch eine ungünstige Wäscheverteilung in der Trommel, durch ungünstige Aufstellbedingungen (zu weicher, elastischer Boden) oder durch eine falsche Ausrichtung der Waschmaschine bedingt sein. In Abhängigkeit von diesen Ursachen haben die Schwingungen unterschiedliche Frequenzen und Intensitäten, die wiederum von der Drehzahl der Trommel abhängig sein können. Dieser Umstand kann von einem Benutzer des Wäschebehandlungsgerätes zur Optimierung des Betriebes des Wäschebehandlungsgerätes herangezogen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher das System geeignet ausgestaltet, um das Laugenbehälterschwingungssignal in Hinblick auf eine Ursache der Schwingung zu analysieren und ein Analyseergebnis auszugeben. Für eine Bestimmung der Ursachen für die Laugenbehälterschwingungssignal können in Ausführungsformen der Erfindung in einem Speicher der Steuerungseinheit, der mobilen Eingabeeinheit und/oder einem externen Server hinterlegte Daten zum Zusammenhang zwischen Laugenbehälterschwingungssignal und Ursache herangezogen werden.
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Ein „Auswertungsergebnis“ im Sinne der vorliegenden Erfindung sind allgemein waschmechanische Daten, einschließlich einer bloßen Feststellung eines unerwünschten Laugenbehälterschwingungssignal oder einer ungünstigen Bewegung der Wäschestücke, aber auch konkrete Instruktionen bezüglich zu treffender Maßnahmen zur Modifikation eines Wäschebehandlungsprogramms. Darüber hinaus kann das Analyseergebnis auch eine Feststellung über die Tatsache oder das Ausmaß einer bestimmten Schwingungsursache sein.
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Das Analyseergebnis kann insbesondere Hinweise oder Instruktionen in Hinblick auf eine detektierte Trommelunwucht, eine zu korrigierende Ausrichtung des Wäschebehandlungsgeräts oder die Bodenbeschaffenheit im Aufstellraum als Schwingungsursache enthalten.
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Das Laugenbehälterschwingungssignal wird insbesondere auch durch das Gesamtgewicht des schwingenden Laugenbehälters bestimmt. Für eine Auswertung des Laugenbehälterschwingungssignal ist daher vorzugsweise die Beladungsmenge mit Wäschestücken zu berücksichtigen. Hierbei kann die Beladungsmenge durch eine an sich bekannte Maßnahme ermittelt werden, wobei erfindungsgemäß der Beschleunigungssensor sowie das Gyroskop herangezogen werden können.
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Zur Bestimmung der Beladungsmenge kann allerdings auch beispielsweise für den Fall einer Waschmaschine ein mit Hilfe eines Drucksensors gemessener hydrostatischer Druck p mit der eingefüllten Wassermenge verglichen werden. Die in der Trommel befindliche Wäsche saugt Wasser auf, das daher nicht zu einer Erhöhung des hydrostatischen Drucks beitragen kann. Durch den Vergleich des gemessenen hydrostatischen Drucks und der zugelaufenen Wassermenge - der absoluten Werte und deren zeitlicher Änderung - mit entsprechenden, in der Steuerungseinheit der Waschmaschine gespeicherten Werten für die Durchfeuchtung von Wäsche lässt sich der Wäscheposten (Beladungsmenge) ermitteln.
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Die vom Beschleunigungssensor und/oder vom Gyroskop erhaltenen waschmechanischen Daten können Rohdaten oder ggf. schon aufbereitete Rohdaten, die in einer vom Mechaniksensor umfassten Einrichtung aufbereitet sind, sein. Der hierin verwendete Begriff „Auswerteeinheit“ bezieht sich daher im Allgemeinen auf eine Auswerteeinheit, welche eine Auswertung in Hinblick auf Rohdaten oder ggf. schon aufbereitete Rohdaten durchführen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße System in Ergänzung zu den obigen Ausführungen auf mindestens einer ihrer vorgenannten Komponenten eine Anzeigevorrichtung auf. Die Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Es kann sich beispielsweise um eine oder mehrere Leuchtanzeigen, etwa LEDs handeln, aber auch um ein Display, welches Informationen in Form von Bild, Text und/oder Schrift, farbig und/oder schwarz/weiß ausgeben kann.
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Jedenfalls kann über eine solche Anzeige vorteilhaft ein Betriebszustand des Mechaniksensors und/oder des Wäschebehandlungsgeräts angezeigt werden. Der Begriff „Betriebszustand“ ist dabei breit auszulegen und umfasst jegliche Betriebsarten einschließlich eines An/Aus/Standby-Zustands des Mechaniksensors sowie einen Energiestatus, einem Status der Datenübertragung und einer Belegung eines ggf. vorhandenen internen Speichers, einem Status der Einbindung in ein Netzwerk. Ein Benutzer kann also beispielsweise anhand der Betriebszustandsanzeige erkennen, ob dem Mechaniksensor genügend Energie für den Betrieb zur Verfügung steht oder er zur drahtlosen Datenübertragung mit einem geeigneten Empfänger verbunden ist.
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Darüber hinaus kann vorteilhaft eine Warnung und/oder Information an einen Benutzer über eine solche Anzeigevorrichtung ausgegeben werden. Etwa dann, wenn beispielsweise eine zu hohe Flusenerzeugung oder eine zu hohe Unwucht im Wäschebehandlungsgerät, insbesondere seiner Trommel, detektiert wird.
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Da in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mechaniksensors ein Temperatursensor und/oder ein Feuchtigkeitssensor am Gehäuse angeordnet ist, können bei dieser Ausführungsform mittels einer solchen Anzeigevorrichtung auch Signale dieser Sensoren als Warnung und/oder Information ausgegeben werden.
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Die Maßnahme wird im Allgemeinen eine Änderung eines vorgesehenen Behandlungsprogrammes sein. Dabei kann es sich beispielsweise in einer Waschmaschine um die Nachdosierung von Waschmittel, eine Änderung der Temperatur und/oder der Trommeldrehzahl oder die Gestaltung einer Spül- bzw. Schleuderphase handeln.
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Das erfindungsgemäße System enthält als Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung vorzugsweise ein Bluetooth- oder WLAN-Modul.
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Schließlich ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Systems zur Ermittlung von waschmechanischen Daten in einem Wäschebehandlungsgerät, umfassend
- (a) ein Wäschebehandlungsgerät mit einer drehbar gelagerten Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken und einer Steuerungseinheit; und
- (b) einen Sensor zur Einbringung in die Trommel, so dass er im Kontakt mit den Wäschestücken steht, wobei der Sensor ein Gehäuse umfasst,
wobei der Sensor ein Mechaniksensor, insbesondere ein 3-Achsen-Beschleunigungssensor und/oder ein 3-Achsen-Gyroskop, ist und das Gehäuse, den Mechaniksensor, eine Energieversorgungseinheit und eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung wasserdicht umgibt, und der Mechaniksensor eingerichtet ist, um Daten einer Lage und/oder einer Bewegung des Mechaniksensors innerhalb der Trommel in mindestens zwei voneinander unabhängigen räumlichen Dimensionen zu ermitteln und die vom Mechaniksensor ermittelten Daten zur Bestimmung einer Wäschebewegung und/oder einer Wäschelage und/oder einer Schwingung der Trommel über eine Schnittstelle an eine interne Auswerteeinheit und/oder eine externe Auswerteeinheit weiterzuleiten, und die Schnittstelle dazu eingerichtet ist, um drahtlos mit der Steuerungseinheit des Wäschebehandlungsgerätes, einem externen Server und/oder einer mobilen Empfangseinheit zu kommunizieren,
umfassend die Schritte - (i) Starten eines Wäschebehandlungsprogrammes mit mindestens einem Programmschritt, in dem die Trommel und die darin eingebrachten Wäschestücke und der in die Trommel eingebrachte Mechaniksensor bewegt werden;
- (ii) Erfassen von Daten des Mechaniksensors, insbesondere des 3-Achsen-Beschleunigungssensors (3) und/oder des 3-Achsen-Gyroskops (4), in mehreren voneinander unabhängigen räumlichen Dimensionen, wenn die Trommel in Bewegung ist;
- (iii) Drahtlose Übermittlung der im Schritt (ii) erhaltenen Daten an eine interne Auswerteeinheit und/oder eine externe Auswerteeinheit;
- (iv) Auswertung der im Schritt (ii) erhaltenen Daten in der internen Auswerteeinheit und/oder der externen Auswerteeinheit, um als ein erstes Auswertungsergebnis waschmechanische Daten, insbesondere Daten der Wäschebewegung und/oder Wäschelage, zu erhalten; und
- (v) Modifikation des Wäschebehandlungsprogramms anhand der im Schritt (iv) erhaltenen waschmechanischen Daten in Hinblick auf ein Behandlungsziel.
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Die Modifikation eines Behandlungsprogramms erfolgt vorzugsweise in Hinblick auf eine Änderung der Umdrehungszahl und/oder Umdrehungsrichtung der Trommel als zweites Auswertungsergebnis. Dabei können für unterschiedliche Zeiten und Zeitabschnitte unterschiedliche Werte für die Änderung der Umdrehungszahl und/oder der Umdrehungsrichtung der Trommel vorgesehen sein.
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Die Modifikation eines Behandlungsprogramms erfolgt im Allgemeinen über die Steuerungseinheit des Wäschebehandlungsgerätes. Es findet daher vor der Modifikation eine Datenübertragung zwischen der Steuerungseinheit des Wäschebehandlungsgerätes und der Auswerteeinheit statt.
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Im Schritt (iii) kann die Übermittlung der im Schritt (ii) erhaltenen Daten an eine externe Auswerteeinheit erfolgen, die mit einem externen Server kommuniziert oder ein Bestandteil des externen Servers ist.
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Die Auswertung in Schritt (iv) erfolgt generell vorzugsweise unter Verwendung einer in der verwendeten Auswerteeinrichtung hinterlegten Auswerteroutine.
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Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise zusätzlich zur Modifikation eines Behandlungsprogramms eingerichtet, um bei der Überschreitung und/oder Unterschreitung bestimmter vorgegebener Maximalwerte bzw. Minimalwerte für bestimmte waschmechanische Eigenschaft ein akustisches und/oder akustisches Signal zu veranlassen und/oder die Unterbrechung eines durchgeführten Wäschebehandlungsprogramms veranlassen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann während der Durchführung des Behandlungsprogramms zu einem oder mehreren Zeitpunkten durchgeführt werden. Vorzugsweise wird es kontinuierlich durchgeführt. Somit werden bevorzugt die Schritte (ii) bis (v) in einem weiteren Schritt (vi) wiederholt. Überdies kann das erfindungsgemäße Verfahren gezielt während bestimmter Phasen eines Wäschebehandlungsprogramms durchgeführt werden, beispielsweise während einer Schleuderphase in einer Waschmaschine. Somit umfasst das Verfahren bevorzugt die weiteren Schritte,
- (vii) Ermittlung einer durch die Wäschestücke (20) hervorgerufenen Unwucht anhand der im Schritt (ii) erhaltenen Daten des Mechaniksensors (1) und/oder anhand der im Schritt (iv) erhaltenen waschmechanischen Daten und
- (viii) Modifikation des Wäschebehandlungsprogramms anhand der im Schritt (vii) ermittelten Unwucht.
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Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Das erfindungsgemäße System ermöglicht z.B. die Detektion von übermäßigen Gehäuseschwingungen eines Wäschebehandlungsgerätes, insbesondere einer Waschmaschine, die beispielsweise durch eine ungünstige Verteilung der Wäschestücke in der Trommel, Resonanz des Bodens am Aufstellort, durch eine fehlerhafte Ausrichtung des Gerätes, durch einen zu weichen Bodenbelag oder aber durch ein defektes Gerät hervorgerufen werden. Auf diese Weise wird es auf einfache Weise möglich sein, eine geeignete Abhilfemaßnahme einzuleiten. Hierzu kann in Ausführungsformen der Erfindung die Ursache für die übermäßigen Laugenbehälterschwingungen näher bestimmt werden und zur Abhilfe beispielsweise der Aufstellort oder die Ausrichtung einer Waschmaschine geändert werden. Alternativ oder in Ergänzung hierzu wird im Allgemeinen zunächst die Drehzahl der Trommel in einen resonanzfreien Bereich geregelt werden oder aber das Schleudern abgebrochen. Jedenfalls ermöglicht die Erfindung die rechtzeitige Vermeidung von Schäden am Wäschebehandlungsgerät und am Aufstellraum oder von Belastungen durch eine zu hohe Geräuschentwicklung. Überdies ist es auch möglich, dem Benutzer des Wäschebehandlungsgerätes eine akustische und/oder optische Fehlermeldung zu geben. Über die Bestimmung der Beschleunigung der Wäschestücke ist somit auch die Bestimmung der Unwucht der Trommel, beispielsweise in einer Schleuderphase, und damit eine Unwuchtkontrolle möglich.
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Jedenfalls ermöglicht die Erfassung von Lage und Beschleunigung von Wäschestücken, den Waschmechanik-Eintrag zu optimieren. Dies kann bspw. durch eine Verringerung oder Erhöhung der Trommeldrehzahl bzw. durch angepasste Drehzahlprofile erfolgen. Dabei können Machine-Learning-Algorithmen genutzt werden, um auf Basis dieser Daten Muster der Bewegung der Wäschestücke zu erkennen.
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Das erfindungsgemäße System ermöglicht zudem die Verwendung eines Mechaniksensors zur genauen Bestimmung von waschmechanischen Daten bzw. Eigenschaften einer Beladung mit Wäschestücken in einem Wäschebehandlungsprogramm und damit dessen Optimierung noch während es durchgeführt wird.
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Die Erfindung ermöglicht somit, dass waschtechnische Sensordaten direkt in und an den Wäschestücken erfasst werden können, so dass genauere Messwerte und damit eine bessere Waschperformance erzielt werden kann. Die Übertragung der Sensordaten an das Wäschebehandlungsgerät ermöglicht z.B. im Falle einer Waschmaschine die Anpassung bzw. Optimierung des Waschprozesses in Echtzeit, d.h. während der Durchführung eines Waschprogramms. Es ist somit eine verbesserte Schonung der Wäschestücke und eine Verringerung der Menge an gebildeten Flusen durch die Messung der Waschmechanik möglich.
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Die Erfindung ermöglicht zudem den Einsatz eines Mechaniksensors in sehr verschiedenen Wäschebehandlungsgeräten. Schließlich ist auch eine Konnektivität zum Kunden möglich, um aufbereitete Echtzeitdaten wie Temperatur (in Ausführungsformen) und Waschperformance aufzuzeigen. Die wäschemechanischen Daten können auch für Machine-Learning-Anwendungen verwendet werden und auch zum Zweck der Entwicklung von Wäschebehandlungsgeräten und Wäschebehandlungsprogrammen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsformen. Hierbei wird Bezug genommen auf die 1, 2 und 3.
- 1 zeigt schematisch einen in einer nicht einschränkenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems verwendeten Mechaniksensor, der drahtlos mit einem ebenfalls gezeigten externen Server kommunizieren kann.
- 2 zeigt schematisch eine nicht einschränkende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, in welchem ein Wäschebehandlungsgerät mit einer Trommel, ein Smartphone als Mobileinheit und ein Mechaniksensor in der Trommel verwendet werden, wobei der kugelförmige Mechaniksensor drahtlos mit der Mobileinheit und einer Steuerungseinheit des Wäschebehandlungsgerätes kommunizieren kann.
- 3 zeigt schematisch einen in einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems verwendeten weiteren Mechaniksensor, dessen Gehäuse zwei flache, einander gegenüberliegende Oberflächenabschnitte aufweist.
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1 zeigt schematisch insbesondere einen in einer nicht einschränkenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems verwendeten Mechaniksensor 1, der drahtlos mit einem ebenfalls gezeigten externen Server 19, der eine Auswerteeinheit 8 aufweist, kommunizieren kann. Das Gehäuse 2 des Mechaniksensors 1 weist als Aufprallschutz auf seiner äußeren Oberfläche Noppen 11 auf. Auf einer innerhalb des Gehäuses 2 befindlichen Platine 15 sind ein 3-Achsen-MEMS-Beschleunigungssensor 3 und ein 3-Achsen-MEMS-Gyroskop 4 angeordnet, zusammen mit einer Energieversorgungseinheit 5, einer internen Auswerteeinheit 7, einer Schnittstelle 6 zur drahtlosen Kommunikation mit beispielweise einer hier nicht gezeigten Mobileinheit oder der hier ebenfalls nicht gezeigten Steuerungseinheit eines Wäschebehandlungsgerätes. Das Gehäuse 2 weist bei dieser Ausführungsform eine abgeplattete Teiloberfläche 9 auf, ist aber ansonsten kugelförmig ausgestaltet. 10 bedeutet einen weiteren Sensor, insbesondere einen Temperatur- oder Feuchtesensor.
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2 zeigt schematisch eine nicht einschränkende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, in welchem ein Wäschebehandlungsgerät 12 mit einer Trommel 13 und einer Steuerungseinheit 14, ein Smartphone 18 als Mobileinheit und ein Mechaniksensor 1 in der Trommel 13 verwendet werden, wobei der kugelförmige Mechaniksensor 1 drahtlos mit der Mobileinheit 18 und der Steuerungseinheit 14 des Wäschebehandlungsgerätes 12 kommunizieren kann. Hierbei besteht die Kommunikation insbesondere in der Übermittlung von wäschemechanischen Eigenschaften. Die Kommunikation kann auch Instruktionen für die weitere Durchführung eines Wäschebehandlungsprogramms enthalten. Alternativ können diese Instruktionen allerdings auch in der Steuerungseinheit 14 bestimmt werden.
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3 zeigt schematisch einen in einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems verwendeten weiteren Mechaniksensor 1, dessen Gehäuse 2 eine kugelförmige Gestalt hat, aber ansonsten zwei flache, einander gegenüberliegende Oberflächenabschnitte 9 aufweist. Auf einer innerhalb des Gehäuses 2 befindlichen Platine 15 sind ein 3-Achsen-MEMS-Beschleunigungssensor 3 und ein 3-Achsen-MEMS-Gyroskop 4 angeordnet, zusammen mit einer Energieversorgungseinheit 5, einer internen Auswerteeinheit 7, einer Schnittstelle 6 zur drahtlosen Kommunikation mit beispielweise einer hier nicht gezeigten Mobileinheit oder der hier ebenfalls nicht gezeigten Steuerungseinheit eines Wäschebehandlungsgerätes.
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Die Energieversorgungseinheit 5 ist hier als ein induktiv aufladbarer Akkumulator realisiert, wobei allerdings für eine alternative Aufladungsmöglichkeit auch ein serieller Anschluss 16 für ein Aufladekabel vorhanden ist. 17 bedeutet ein Kabel zwischen dem seriellen Anschluss 16, der hier ein USB-Anschluss ist, und der Energieversorgungseinheit 5. Registrieren das 3-Achsen-Gyroskop 4 und der 3-Achsen-Beschleunigungssensor 3 Messsignale, so können diese an die interne Auswerteeinheit 7 übermittelt werden. In der internen Auswerteeinheit 7 ist bevorzugt eine Auswerteroutine hinterlegt, mittels welcher das Messsignal in Bezug auf wäschemechanische Daten der Beladung mit hier nicht gezeigten Wäschestücken ausgewertet werden kann. Über die Schnittstelle 6 zur drahtlosen Datenübertragung kann das von der Auswerteeinheit 7 aus den Messsignalen erhaltene Auswertungsergebnis dann an die Steuereinrichtung des Wäschebehandlungsgerätes übertragen werden. So kann die Steuereinrichtung dann in Abhängigkeit von den erhaltenen wäschemechanischen Daten ein durchgeführtes Behandlungsprogramm optimieren, was automatisch oder nach Vorschlag und Bestätigung durch einen Benutzer erfolgen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mechaniksensor; Ballsensor
- 2
- Gehäuse (des Mechaniksensors)
- 3
- 3-Achsen-Beschleunigungssensor
- 4
- 3-Achsen-Gyroskop
- 5
- Energieversorgungseinheit (Batterie, Akkumulator)
- 6
- Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung
- 7
- Interne Auswerteeinheit
- 8
- Externe Auswerteeinheit
- 9
- abgeflachte Teiloberfläche (des Mechaniksensors)
- 10
- weiterer Sensor (z.B. Temperatursensor, Feuchtesensor)
- 11
- Aufprallschutz, z.B. Gumminoppen
- 12
- Wäschebehandlungsgerät
- 13
- Trommel
- 14
- Steuerungseinheit (im Wäschebehandlungsgerät)
- 15
- Elektronikbaugruppe; bestückte Platine
- 16
- Serielle Schnittstelle, z.B. wasserdichter USB-Port)
- 17
- Kabel
- 18
- Mobileinheit, z.B. Smartphone, Tablet-PC
- 19
- (Externer) Server
- 20
- Wäschestück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1087052 A2 [0008]
- EP 1419295 B1 [0009]
- EP 1391549 A1 [0010]
- EP 1736589 A2 [0010]
- DE 4031981 C2 [0011]
- WO 03/100153 A1 [0012]
- WO 2011/018365 A1 [0013]
- DE 102013215221 A1 [0014]
- WO 2018/015214 A1 [0015]
- WO 2018/08687 A1 [0016]
- DE 102012217975 A1 [0017]