DE19960310A1 - Device and method for measuring the load in a laundry treatment device - Google Patents
Device and method for measuring the load in a laundry treatment deviceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Beladung in einem Wä schebehandlungsgerät, in dem eine Wäschetrommel drehbar gelagert ist. Ebenso bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Messung der Beladung.The invention relates to a device for measuring the load in a laundry Shear treatment device in which a laundry drum is rotatably mounted. Likewise relates the invention relates to a method for measuring the load.
Aus der DE 37 36 809 A1 ist ein Wäschebehandlungsgerät, d. h. eine Haushaltwaschma schine oder Wäscheschleuder, bekannt, bei der zur Messung der Trommelbeladung ein Meßmittel vorhanden ist. Bei der bekannten Vorrichtung beruht die Messung darauf, daß ein zur Beschleunigung einer mit Wäsche beladenen Trommel erforderliches Drehmo ment direkt gemessen wird. Dadurch sollen Störgrößen, wie beispielsweise Keilriemen verluste, ausgeklammert werden.DE 37 36 809 A1 discloses a laundry treatment device, i. H. a household washing machine machine or spin dryer, known, for measuring the drum load Measuring equipment is available. In the known device, the measurement is based on the fact that a torque required to accelerate a drum loaded with laundry ment is measured directly. This is intended to cause disturbance variables such as V-belts losses, to be excluded.
Das bekannte Verfahren setzt demnach voraus, daß das Wäschebehandlungsgerät be reits in Betrieb gesetzt wird, um eine Messung des Wäschegewichts durchführen zu kön nen.The known method therefore requires that the laundry treatment device be is already put into operation in order to be able to measure the laundry weight nen.
Gemäß der DE 38 38 998 A1 wird die Beladung einer Haushaltswaschmaschine dadurch gemessen, daß der Laugenbottich über Aufhängefedern aufgehängt ist, deren Federweg von der Federbelastung abhängt, so daß die Federn entsprechend dem Gewicht des Lau genbottichs ausgelenkt werden. Da nur das Gesamtgewicht von Laugenbottich, Wäsche trommel und Wäschebefüllung gemessen wird, ist die relative Veränderung der Feder auslenkung durch Be- und Entladen der Wäsche verhältnismäßig gering.According to DE 38 38 998 A1, the loading of a household washing machine is thereby measured that the tub is suspended on suspension springs, their travel depends on the spring load, so that the springs according to the weight of the Lau genbottichs are deflected. Since only the total weight of lye tub, laundry drum and laundry load is measured is the relative change in the spring deflection by loading and unloading the laundry is relatively low.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derartig zu verbessern, daß eine einfache Messung des Gewichts der Beladung der Wäsche trommel möglich ist.It is the object of the invention to provide a device of the type mentioned at the outset to improve that a simple measurement of the weight of the load of the laundry drum is possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine erste, durch eine Wandung der Wäschetrommel gebildete oder auf der Wandung der Wäschetrommel angeordnete, auf einem ersten elektrischen Po tential liegende Elektrode und eine zweite, ortsfest auf einem zweiten elektrischen Poten tial liegende Elektrode unter einem geringen Abstand zu einander angeordnet sind, der durch Beladung oder Entladung der Abstand der Elektroden veränderbar ist, und daß ei ne jeweils einem Abstand der Elektroden entsprechende Kapazität durch eine Meßein richtung meßbar ist.According to the invention, this object is achieved in a device of the type mentioned solved in that a first, formed by a wall of the laundry drum or arranged on the wall of the laundry drum, on a first electric bottom tential electrode and a second, fixed on a second electrical pots tial electrode are arranged at a short distance from each other, the the distance between the electrodes can be changed by loading or unloading, and that ei ne capacitance corresponding to a distance between the electrodes by measuring direction is measurable.
Gemäß der Erfindung wird somit ausgenutzt, daß zwei auf unterschiedlichem elektri schem Potential liegende Elektroden, die durch ein Dielektrikum voneinander beabstan det sind, einen Kondensator bilden, dessen Kapazität gemessen werden kann, beispiels weise durch Messung der von dem Kondensator erzeugten Blindwiderstandes in einem in einem Wechselstromkreis oder mittels einer Wheatstone-Meßbrücke.According to the invention, it is thus exploited that two electri on different electrodes, which are separated from each other by a dielectric det, form a capacitor whose capacitance can be measured, for example as by measuring the reactance generated by the capacitor in a an AC circuit or a Wheatstone bridge.
Dabei ist die Kapazität umgekehrt proportional zum Abstand der Elektroden voneinander. Wenn also die Wäschetrommel durch das Einfüllen von Wäsche belastet wird und sich die Wäschetrommel nach unten senkt, verringert sich der Abstand zwischen der Mantel wand der Wäschetrommel und einer außerhalb der Wäschetrommel innerhalb der Höhe der die Wäschetrommel antreibenden Welle fest angeordneten Elektrode. Sofern die Elektrode beispielsweise oberhalb der die Wäschetrommel der Höhe der die Wäsche trommel antreibenden Welle angeordnet ist, vergrößert sich der Abstand, und die Kapa zität des von den beiden Elektroden gebildeten Kondensators verringert sich. Sofern die zweite Elektrode unterhalb der Höhe der Antriebswelle der Wäschetrommel fest angeord net ist, vergrößert sich die Kapazität bei Beladung. Vorteilhaft wird die zweite Elektrode entweder unterhalb oder oberhalb der Wäschetrommel angeordnet.The capacitance is inversely proportional to the distance between the electrodes. So if the laundry drum is loaded by the loading of laundry and itself the laundry drum lowers, the distance between the jacket decreases wall of the washing drum and one outside of the washing drum within the height of the shaft driving the laundry drum fixed electrode. If the Electrode, for example, above the laundry drum the height of the laundry drum driving shaft is arranged, the distance increases, and the Kapa zity of the capacitor formed by the two electrodes is reduced. If the second electrode firmly arranged below the height of the drive shaft of the laundry drum net, the capacity increases when loaded. The second electrode is advantageous arranged either below or above the laundry drum.
Vorzugsweise werden auch mehrere zweite Elektroden eingesetzt, beispielsweise sowohl oberhalb als auch unterhalb der Wäschetrommel, die jeweils mit der Wäschetrommel als der ersten Elektrode zusammenwirken. Wenn dann die einzelnen Kondensatoren parallel zueinander geschaltet sind, addieren sich die Kapazitäten der einzelnen Kondensatoren, und die Meßgenauigkeit bei der Messung einer Gewichtsveränderung wird noch größer.A plurality of second electrodes are preferably also used, for example both above and below the laundry drum, each with the laundry drum as interact with the first electrode. Then if the individual capacitors in parallel the capacitors of the individual capacitors add up, and the measurement accuracy in measuring a change in weight becomes even greater.
Wenn die Wäschetrommel aus Metall besteht, bildet die Wäschetrommel selbst die Elek trode. Sofern die Wäschetrommel aus Kunststoff besteht, läßt sich ein elektrisch leitender Ring auf der Mantelfläche der Wäschetrommel anordnen, wie er bereits bei einem Wä schetrockner als Schleifkontakt zur Messung der Wäschefeuchte Verwendung findet. Ei ne derartige ringförmige Elektrode läßt sich dann zusätzlich als erste Elektrode zur Mes sung der Beladung in Verbindung mit mindestens einer zweiten Elektrode unter Ausnut zung des kapazitiven Effekts verwenden.If the washing drum is made of metal, the washing drum itself forms the elec trode. If the washing drum is made of plastic, it can be electrically conductive Arrange the ring on the outer surface of the laundry drum, as it is already the case with a laundry she dryer is used as a sliding contact for measuring the laundry moisture. Egg Such an annular electrode can then additionally be used as the first electrode for measurement solution of the load in connection with at least one second electrode under groove use the capacitive effect.
Gemäß der Erfindung läßt sich das Gewicht der Wäschebeladung bereits vor dem Programmstart des Wäschebehandlungsgeräts ermitteln. Vorzugsweise ist auch eine Anzeigeelement vorgesehen, das beispielsweise in die Bedienblende integriert ist und entweder als numerische Anzeige oder als Leuchtanzeige, etwa in Form eines Leuchtbalkens funktioniert. Dadurch erhält der Bediener bereits beim Befüllen des Wäschebehandlungsgeräts Aufschluß darüber, wieviel Wäsche er noch zugeben darf, um einerseits eine optimale Ausnutzung des Wäschebehandlungsgeräts zu erreichen und andererseits eine Überfüllung zu vermeiden.According to the invention, the weight of the laundry load can be before Determine the program start of the laundry treatment device. A is also preferred Display element is provided, which is integrated for example in the control panel and either as a numerical display or as an illuminated display, for example in the form of a Light bar works. As a result, the operator already receives when filling the Laundry treatment device Information about how much laundry he can still add to on the one hand to achieve optimal utilization of the laundry treatment device and on the other hand to avoid overcrowding.
Die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewonnene Wäschebeladung läßt sich auch in einer in dem Wäschebehandlungsgerät vorgesehenen Steuereinrichtung ver wenden, der sie von der Meßeinrichtung zuführbar ist, so daß die Behandlung des einge füllten Wäschepostens unter Berücksichtigung des Gewichts der Wäsche vorgenommen wird, beispielsweise die Bemessung der Wassermenge, des Waschmittels, der mechani schen Behandlung in einer Waschmaschine oder zur Berechnung der Trocknungsdauer in einem Wäschetrockner, sofern Daten über den Feuchtegehalt in der Wäsche vorlie gen. Die Meßeinrichtung steht mit der Steuereinrichtung in Verbindung, sie kann auch di rekt in ihr integriert sein.The laundry load obtained by means of the device according to the invention can be also in a control device provided in the laundry treatment device apply, which it can be fed from the measuring device, so that the treatment of the filled items of laundry taking into account the weight of the laundry is, for example the measurement of the amount of water, the detergent, the mechani treatment in a washing machine or to calculate the drying time in a tumble dryer, provided data on the moisture content in the laundry are available gen. The measuring device is connected to the control device, it can also di right integrated into it.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt einen Laugenbehälter mit einer in ihm drehbar angeordneten Wäschetrommel im Querschnitt. In the following, the invention is illustrated in an exemplary embodiment with reference to the single figure explained in more detail. This shows a tub with one rotatably arranged in it Cross-sectional laundry drum.
Ein Laugenbehälter 1 besteht aus einem nicht leitenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, und trägt in seiner Rückwand 2 einen Wellenzapfen 3 einer Wäschetrommel 4. Der Wellenzapfen 3 ist über Wälzlager 5, 6 in einer von der Rückwand 2 aufgenom menen Lagerhülse 7 gelagert.A tub 1 is made of a non-conductive material, for example plastic, and carries in its rear wall 2 a shaft journal 3 of a laundry drum 4 . The shaft journal 3 is mounted in a aufgenom from the rear wall 2 menen bearing sleeve 7 via roller bearings 5,. 6
Der Laugenbehälter 1 trägt auf der Außenseite einer Mantelwand 8 eine Elektrode 9, die mit einer Spannungsquelle verbunden ist und auf einem elektrischen Potential liegt. Die Elektrode 9 ist über die Mantelwand 8 von einer Mantelwand 10 der Wäschetrommel 4 getrennt. Die Mantelwand 10 ist vorzugsweise geerdet und bildet eine zweite Elektrode. Aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Elektrode 9 und der Mantelwand 10 bilden diese einen Kondensator aus, wobei die Elektrode 9 und die Mantelwand 10 durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind. Das dielektrische Material ist die Luft sowie das Kunststoffmaterial, aus dem die Mantelwand 8 besteht.The tub 1 carries on the outside of a jacket wall 8 an electrode 9 which is connected to a voltage source and is at an electrical potential. The electrode 9 is separated from a jacket wall 10 of the laundry drum 4 via the jacket wall 8 . The jacket wall 10 is preferably grounded and forms a second electrode. Due to the potential difference between the electrode 9 and the jacket wall 10 , these form a capacitor, the electrode 9 and the jacket wall 10 being separated from one another by a dielectric. The dielectric material is the air and the plastic material from which the jacket wall 8 is made.
Sofern die Mantelwand 8 aus einem Metall besteht, also elektrisch leitend ist, kann sie anstelle der Elektrode 9 als Elektrode verwendet werden, sofern für eine elektrische Tren nung zwischen der (aus einem Metall bestehenden) Wäschetrommel 4 und der Mantel wand 8 gesorgt ist. Diese läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß die Rückwand 2 des Laugenbehälters 1 aus Kunststoff besteht. Alternativ läßt sich auch eine Wäsche trommel 4 aus Kunststoff einsetzen, sofern auf der Innenseite der Wäschetrommel 4 oder auf der Außenseite der Wäschetrommel 4 eine gesonderte Elektrode angeordnet ist, die mit der Mantelwand 8, sofern diese als Elektrode dient, oder mit der Elektrode 9 als Kon densator wirkt. Besonders geeignet ist der Einsatz einer ringförmigen, auf der Mantel wand einer Trommel in einem Wäschetrockner angeordneten Elektrode.The electrode 9 used as an electrode unless the shell wall 8 is made of a metal, is thus electrically conductive, they can be used instead, provided for electrical isolation voltage between the (made of a metal existing) laundry drum 4 and the casing wall is provided. 8 This can be realized, for example, in that the rear wall 2 of the tub 1 is made of plastic. Alternatively, a wash can be drum-4 use plastic, provided on the inside of the laundry drum 4, or on the outside of the laundry drum 4, a separate electrode is arranged, which, provided that it is with the lateral wall 8 as an electrode, or the electrode 9 Condenser works. The use of an annular electrode arranged on the jacket wall of a drum in a tumble dryer is particularly suitable.
Anstelle der einzigen Elektrode 9 gemäß der Figur lassen sich auch mehrere Elektroden auf der äußeren oder der inneren Wandung der Mantelwand 8 vorsehen. Entsprechendes gilt für die Anordnung von Elektroden auf der äußeren oder inneren Wandung der Mantelwand 10, sofern die Mantelwand 10 aus einem nicht leitenden Material besteht.Instead of the single electrode 9 according to the figure, several electrodes can also be provided on the outer or the inner wall of the jacket wall 8 . The same applies to the arrangement of electrodes on the outer or inner wall of the jacket wall 10 , provided that the jacket wall 10 consists of a non-conductive material.
Bei Einbringen eines Wäschepostens in die Wäschetrommel 4 biegt sich diese nach un
ten durch, und nimmt dann eine Position 4' ein. Dadurch vergrößert sich der Abstand zwi
schen der Mantelwand 10 und der Elektrode 9 um Δs. Dadurch ändert sich die Kapazität
C um:
When a laundry item is introduced into the laundry drum 4 , it bends downwards, and then assumes a position 4 '. This increases the distance between the jacket wall 10 and the electrode 9 by Δs. This changes the capacitance C by:
wobei A die Fläche zwischen den Elektroden, εo die Dielektrizitätskonstante und ε die Dielektrizitätszahl des die Elektrode 9 und die Mantelwand 10 voneinander trennenden Mediums oder der sie voneinander trennenden Medien bedeuten. Daraus folgt auch, daß es vorteilhaft ist, wenn die Elektrode 9 eine große Fläche einnimmt. Dann läßt sich eine größere Kapazitätsänderung feststellen. Vorzugsweise kann auch auf der der Elektrode 9 gegenüberliegenden Seite der Wäschetrommel 4, also auf der Unterseite des Laugenbehälters 1 an dessen Mantelwand 8 eine weitere Elektrode 9' vorgesehen sein, bei der dann durch die Verringerung des Abstands zwischen der Mantelwand 8 und der Mantelwand 10 bei Beladung der Wäschetrommel eine positive Kapazitätsänderung eintritt. Die Elektrode 9 und 9' lassen sich dann auch parallel zueinander schalten, um die Summe der beiden Kapazitätsänderungen zu messen, so daß ein geringerer Meßfehler auftritt.where A is the area between the electrodes, ε o the dielectric constant and ε the dielectric constant of the medium or the media separating the electrode 9 and the jacket wall 10 . It also follows that it is advantageous if the electrode 9 takes up a large area. Then a larger change in capacity can be determined. Preferably, a further electrode 9 ′ can also be provided on the side of the laundry drum 4 opposite the electrode 9 , that is to say on the underside of the tub 1 on its jacket wall 8 , in which case then by reducing the distance between the jacket wall 8 and the jacket wall 10 Loading of the laundry drum occurs a positive change in capacity. The electrodes 9 and 9 'can then also be connected in parallel to one another in order to measure the sum of the two changes in capacitance, so that a smaller measurement error occurs.
Die hier beschriebene Meßmethode eignet sich nicht nur zur statischen Messung beim Be- oder Entladen der Wäschetrommel 4, sondern auch zur Messung von Unwuchten bei Umdrehung der Wäschetrommel 4. Sofern um den Umfang des Laugenbehälters 2 her um mehrere Elektroden 9, 9', vorgesehen sind, die vorzugsweise gleich beabstandet sich auf dem äußeren Umfang oder dem inneren Umfang der Mantelwand 8 verteilen, läßt sich durch Messung der Kapazitätsänderungen, die bei Unwuchten auftreten, auch die Position des Auftretens der Unwuchten erfassen, so daß beispielsweise, nachdem die Unwuchten erfaßt worden sind, die Wäsche umverteilt werden kann, um danach bei spielsweise einen neuen Schleudervorgang zu starten.The measuring method described here is suitable not only for static measurement when loading or unloading the laundry drum 4 , but also for measuring unbalance when the laundry drum 4 rotates. If several electrodes 9 , 9 'are provided around the circumference of the tub 2 , which are preferably equally spaced on the outer circumference or the inner circumference of the jacket wall 8 , can also be measured by measuring the capacity changes that occur in the case of imbalances detect the position of the occurrence of the unbalance, so that, for example, after the unbalance has been detected, the laundry can be redistributed so that, for example, a new spin cycle can be started.
Mittels der Messung der Kapazitätsänderung lassen sich auch Informationen über die mechanische Stabilität und die Schwingungsverhältnisse des Laugenbehälters 1 ermit teln. So lassen sich beispielsweise Abstandsveränderungen während eines Waschvor gangs zwischen den Mantelwänden 8 und 10 ermitteln, oder es lassen sich auch lang fristige Veränderungen des Abstands zwischen den Mantelwänden 8 und 10 erfassen. Die Elektrode 9 ist über eine Leitung 11 mit einer Meßeinrichtung 12 verbunden; diese ist ihrerseits mit einer Steuereinrichtung 16 verbunden. Die elektrisch leitende Mantelwand 10 der Wäschetrommel 4 ist über eine ebenfalls elektrisch leitende Bodenwand 13, über den Wellenzapfen 3, der aus einem Metall besteht, einen Schleifkontakt 14 und eine Lei tung 15 mit der Meßeinrichtung 12 verbunden. Dort liegt somit die Potentialdifferenz zwi schen der Elektrode 9 und der Mantelwand 10 als elektrisches Signal vor und wird der Steuereinrichtung 16 zugeführt. Vorzugsweise werden die Signale in einem Speicher 17 der der Steuereinrichtung 16 zugeordnet ist, abgespeichert, um einen Vergleich zwischen verschiedenen Kapazitätswerten bei einander entsprechenden Zuständen der Wä schetrommel 4 zu ermöglichen. Aus den in der Steuereinrichtung 16 vorliegenden Daten lassen sich auch Informationen für den Kundendienst gewinnen; es lassen sich Alarman zeigen oder Fehleranzeigen erzeugen, die beispielsweise in der Bedienblende angezeigt werden. Ebenso lassen sich die Kapazitätswerte verwenden, um die Wäschebehandlung in dem Wäschebehandlungsgerät zu beeinflussen. Beispielsweise läßt sich aus dem Ka pazitätswert oder einer Kapazitätsänderung und der daraus entnehmbaren Information über das Gewicht der Wäsche oder Gewichtsveränderung der Wäschetrommel 4 schlies sen, wieviel Wasser, Reinigungsmittel etc. für den Waschprozeß eingesetzt werden müssen. Durch Vergleich aktuell gemessener Kapazitätswerte mit abgespeicherten Kapa zitätswerten lassen sich auch Abstandsänderungen zwischen der Wäschetrommel 4 und den Laugenbehälter erfassen.By measuring the change in capacity, information about the mechanical stability and the vibration conditions of the tub 1 can also be obtained. For example, changes in distance during a wash operation between the jacket walls 8 and 10 can be determined, or long-term changes in the distance between the jacket walls 8 and 10 can also be detected. The electrode 9 is connected to a measuring device 12 via a line 11 ; this in turn is connected to a control device 16 . The electrically conductive jacket wall 10 of the laundry drum 4 is connected via a likewise electrically conductive bottom wall 13 , via the shaft journal 3 , which consists of a metal, a sliding contact 14 and a line 15 with the measuring device 12 . There is therefore the potential difference between the electrode 9's and the jacket wall 10 as an electrical signal and is supplied to the control device 16 . The signals are preferably stored in a memory 17 which is assigned to the control device 16 in order to enable a comparison between different capacitance values in the case of corresponding states of the washing drum 4 . Information for customer service can also be obtained from the data available in control device 16 ; alarm displays or error displays can be generated, which are displayed on the control panel, for example. The capacitance values can also be used to influence the laundry treatment in the laundry treatment device. For example, from the Ka pazitätswert or a change in capacity and the information that can be derived from it about the weight of the laundry or change in weight of the laundry drum 4, sen how much water, detergent, etc. must be used for the washing process. By comparing currently measured capacitance values with stored capacitance values, changes in distance between the washing drum 4 and the tub can also be recorded.
Anstelle des Einsatzes des Schleifkontakts 14 kann ein elektrischer Kontakt auch an der äußeren Lagerschale des Kugellagers 6 angeordnet und dann über die Leitung 15 mit der Steuereinrichtung 16 verbunden sein. Wenn das Wäschebehandlungsgerät ein Wäschetrockner ist, läßt sich ermitteln, welche Trockenzeit notwendig ist, sofern der Feuchtegehalt der Wäsche bekannt ist.Instead of using the sliding contact 14 , an electrical contact can also be arranged on the outer bearing shell of the ball bearing 6 and then connected to the control device 16 via the line 15 . If the laundry treatment device is a tumble dryer, it can be determined which drying time is necessary if the moisture content of the laundry is known.
Es zeigt sich somit erfindungsgemäß, daß die Gewinnung der Kapazität oder der Kapazi tätsdifferenz gegenüber einem vorhergehenden Wert eine Information über den Zustand des Wäschepostens in der Wäschetrommel 4 liefert.It is thus shown according to the invention that the extraction of the capacity or the capacity difference compared to a previous value provides information about the condition of the laundry item in the laundry drum 4 .
Voraussetzung für die Einsatz der Erfindung ist eine einseitig gelagerte Wäschetrommel, wobei diese bevorzugt waagerecht gelagert ist, jedoch läßt sich die Erfindung ebenfalls dann einsetzen, wenn die Wäschetrommel 4 gegenüber der Horizontalen geneigt ist, bei spielsweise um bis zu 15°. Anstelle der einzigen Elektrode 9 lassen sich auch mehrere Elektroden nebeneinander auf dem äußeren Umfang oder dem inneren Umfang der Man telwand 8 anordnen. Entsprechendes gilt auch für die Anordnung mehrerer Elektroden auf oder innerhalb der Mantelwand 10, sofern die Mantelwand 10 aus einem nicht leiten den Material besteht. Alle Elektroden lassen sich auch als ringförmige Elektroden ausbil den.A prerequisite for the use of the invention is a laundry drum mounted on one side, which is preferably mounted horizontally, but the invention can also be used when the laundry drum 4 is inclined with respect to the horizontal, for example by up to 15 °. Instead of the single electrode 9 , a plurality of electrodes can also be arranged side by side on the outer circumference or the inner circumference of the wall 8 . The same also applies to the arrangement of a plurality of electrodes on or within the jacket wall 10 , provided that the jacket wall 10 is made of a non-conductive material. All electrodes can also be designed as ring-shaped electrodes.
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