DE3900705A1 - Verfahren zur wassermengenbestimmung im laugenbehaelter einer waschmaschine - Google Patents
Verfahren zur wassermengenbestimmung im laugenbehaelter einer waschmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Wassermengenbestimmung im Laugenbehälter einer
Waschmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die zur Wassermengen- bzw. Wasserstands-Erfassung und -
Regelung am Markt erhältlichen Meßdosen sind unter anderem
sogenannte "Analog-Druckmeßeinrichtungen". Es handelt sich
hierbei um elektronische Drucksensoren, die in etwa linear
zu ihrer Druckbeaufschlagung Ausgangssignale in Form
elektrischer Gleichspannung liefern. Die Schaltdifferenzen
(Schaltbreite), welche bei den einfachen Membran-
Druckschaltern mit mechanisch betätigten Schaltkontakten
auftreten sind bei diesen Drucksensoren äußerst gering bzw.
gar nicht vorhanden, da bei jeder noch so kleinen
Druckänderung kontinuierlich eine proportionale
Ausgangssignal-Änderung eintritt. Auch die Genauigkeit
(Reproduzierbarkeit eines Ausgangssignals) ist bei diesen
analogen Druckmeßeinrichtungen gegenüber der
Ansprechgenauigkeit (Reproduzierbarkeit eines Schaltwerts)
herkömmlicher Druckschalter ungleich höher. Dennoch
besitzen derartige analoge Druckmeßeinrichtungen jede für
sich voneinander abweichende "Ist-Wert"-Kurven. Vornehmlich
deren Nullpunkte (Druck p = 0 bar, Ausgangssignal U a = 0V)
zeigen mehr oder weniger große Abweichungen in Form von
Nullpunktverschiebungen. D. h. infolge ihrer
Exemplarstreuung werden die Druckmeßeinrichtungen bereits
ohne Druckbelastung unterschiedlich hohe Ausgangssignale U a
liefern. Je kleiner nun eine derartige
Nullpunktverschiebung gewünscht wird und je kleiner die
Empfindlichkeitstoleranz zu sein hat, d. h. je näher die
"Ist-Wert"-Kurve einer "Soll"-Geraden angeglichen ist,
desto teuerer sind diese analogen Druckmeßeinrichtungen.
Aus der DE-PS 30 30 501 ist eine "Einrichtung zum Regeln
des Wasserstands in einer Trommelwaschmaschine" bekannt.
Hierbei wird ein Druckmesser eingesetzt, welcher eine
elektronische Schaltung enthält. Das erzeugte
kontinuierliche und druckproportionale Ausgangssignal dient
zum Aufbereiten für seine Schaltaufgaben, d. h. zur
Ansteuerung eines Zulauf-Magnetventils.
Nicht berücksichtigt werden beim Stand der Technik die
eingangs erwähnten Nullpunktverschiebungen bzw. die
Abweichungen der Druckmeßeinrichtung vom Nullpunkt. D. h.
durch die bauteilbedingten Toleranzen, die diesen
Drucksensoren anhaften, fehlen die für eine maximal
optimierte Wasserstands- bzw. Wassermengen-Erfassung
erforderlichen Genauigkeiten oder aber es müssen die
teueren, eng tolerierten Druckmeß-Einrichtungen eingesetzt
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dem Stand der
Technik anhaftenden Nachteile und Mängel durch
entsprechende Verbesserungen wirksam zu vermeiden.
Diese Aufgabe, gemäß der Erfindung, wird durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß preiswerte Analog-
Druckmeßeinrichtungen mit den verschiedensten
Nullpunktverschiebungen und Kennlinien eingesetzt werden
können. Jede dieser Druckmeßeinrichtungen wird unabhängig
von ihren anhaftenden Toleranzen individuell und im Gerät
einer idealen "Soll-Wert"-Kurve angeglichen. Die Toleranzen
bzw. Abweichungen des Zulauf-Magnetventils (Über- oder
Unterschreitung einer vorgegebenen
leitungsdruckunabhängigen Durchflußmenge pro Zeiteinheit)
werden ebenfalls weitgehendst ausgeschaltet. Hieraus
ergeben sich äußerst genau erfaßte Wasserstände und genau
bemessene Zulaufmengen wie sie für optimierte
Waschprogramme (Einsparung von Wasser, Energie,
Waschmittel) erforderlich sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer
Zeichnung und anhand von Diagrammen dargestellt und wird im
folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 die "Soll-Kennlinie" einer idealen Analog-
Druckmeßeinrichtung mit dem Ausgangssignal U a in
Abhängigkeit vom Druck p sowie die durch Exemplarstreuungen
möglichen "Ist-Kennlinien" mit diversen
Nullpunktverschiebungen und Empfindlichkeiten,
Fig. 2 eine schematisierte Teilansicht von Trommel und
Laugenbehälter einer Waschmaschine, deren Abflußsystem
sowie die an einer Luftfalle angeschlossene Analog-
Druckmeßeinrichtung,
Fig. 3 die Ausgangssignale U a in Abhängigkeit von der
relativen Zulaufzeit t bzw. der zugelaufenen Wassermenge
bei verschiedenen Laugenbehälter-Niveaus einer vorgegebenen
"Soll-Kurve" im Vergleich zu einer gemessenen Kurve, der
"Ist-Kurve".
Gemäß Fig. 1 sind Kennlinien analoger Druckmeßeinrichtungen
mit dem Ausgangssignal U a in Abhängigkeit von der
Druckbelastung p in bar oder mm WS dargestellt. Im
Idealfall entspringt eine Soll-Kurve einem gemeinsamen
Nullpunkt ( U a = 0; p = 0) und verläuft exakt linear, d. h.
sie stellt eine Gerade dar. Handelsübliche, preiswerte
Analog-Druckmeßeinrichtungen erfüllen diese Bedingungen
nicht. Sie entspringen als Ist-Kurven nicht dem gemeinsamen
Nullpunkt, ihre Steilheit bzw. Empfindlichkeit ist von
Exemplar zu Exemplar verschieden und der Linearitätsbereich
unterschiedlich groß. Die Differenz vom oder zum
gemeinsamen Nullpunkt bezeichnet man, wie bereits erwähnt,
als Nullpunktverschiebung. Deren Größe ist ebenfalls von
Exemplar zu Exemplar verschieden.
Gemäß Fig. 2 ist eine Analog-Druckmeßeinrichtung 1 über
eine Luftfalle 2 an das Abflußsystem 3 einer Waschmaschine
zur Erfassung des Laugen- oder Wasserstands bzw. diverser
Niveaus im Laugen-Behälter 4 mit seiner Wäschetrommel 5
angeordnet. Der Meßbeginn erfolgt bei Erreichen des Niveaus
I sobald die Luftfalle 2 durch zulaufendes Wasser
geschlossen und die Analog-Druckmeßeinrichtung 1 mit Werten
beaufschlagt wird. Bei Erreichen des Niveaus II, der
Trommelunterkante, ist die nachfolgend beschriebene Eichung
der jeweils verwendeten Analog-Druckmeßeinrichtung 1
abgeschlossen. Ein derartiger Eichvorgang kann auch vom
Niveau II "Trommelunterkante" bis zum Erreichen des
"Waschniveaus" vorgenommen werden. Das "Waschniveau" ist
derjenige Wasserstand, der waschartspezifisch, notwendig
ist, um eins gute Waschwirkung zu erzielen.
Gemäß Fig. 1 stellt die "Soll-Kurve" eine durch den
Nullpunkt verlaufende Gerade dar. Sie entspricht einer
idealen, vollkommen linearen analogen Druckmeßeinrichtung
ohne Nullpunktverschiebung (Die "Soll-Kurve" kann auch
einen von der Geraden abweichenden Verlauf besitzen.
Voraussetzung ist jedoch, daß ihr Ausgangssignal U a als
Funktion des Drucks p genauestens bekannt ist). Sie ist
außerdem theoretisch vorgegebenen und bekannten
Wasserständen angeglichen. Die theoretischen Höhen von
Niveau I bzw. Niveau II sind gemäß der Konstruktion des
Gerätes bzw. aus der zeichnungsmäßigen Einbaulage und den
Abmessungen des Abflußsystems 3, der Wäschetrommel 5 und
des Laugen-Behälters 4 genauestens bekannt. Mit Hilfe der
im Gerät eingebauten, kontinuierlich arbeitenden Analog-
Druckmeßeinrichtung 1 werden nun beim Einlaufen des Wassers
in den Laugen-Behälter 4 die Ausgangssignale U a in
regelmäßigen, sehr kurzen Zeitabständen (beispielsweise pro
Sekunde) bis zum Erreichen des Niveaus II gemessen,
registriert und eventuell gespeichert. Die zwischen dem
Niveau I "Schließen der Luftfalle" und dem Niveau II
"Trommelunterkante" gemessenen Druckwerte werden mit den
theoretisch vorgegebenen Druckwerten der "Soll-Kurve"
verglichen. Die Werte der "Soll-Kurve" entsprechen, wie
bereits erwähnt, einer idealen Analog-Druckmeßeinrichtung
ohne Nullpunktverschiebung mit linearer oder sonstwie
bekannter Kennlinie, einer konstanten,
leitungsdruckunabhängigen Wasserzulaufmenge und der
Geometrie des Gerätes bzw. der Konstruktion des
Abflußsystems 3, des Laugen-Behälters 4 und der
Wäschetrommel 5. Die Nullpunktverschiebung, bei Erreichen
des Niveaus I "Schließen der Luftfalle", wird gemäß Fig. 3
durch das Differenzmeßsignal P Isoll (=0) und PIist bestimmt
und korrigiert. Den Korrekturwert bei Erreichen des Niveaus
II "Trommelunterkante" bestimmt das Differenzmeßsignal
P IIsoll -P IIist . Das Niveau II "Trommelunterkante" ist
dann erreicht und registriert, wenn die Messung mit
rotierender Wäschetrommel 5 erfolgt und dem kontinuierlich
steigenden Ausgangssignal U a der analogen
Druckmeßeinrichtung 1 eine Meßsignalschwankung überlagert
wird. Die Meßsignalschwankung entsteht durch das Berühren
oder leichte Eintauchen der Wäschetrommel 5 in die
Wasseroberfläche bzw. infolge der hierdurch hervorgerufenen
kleinen, rasch aufeinanderfolgenden Druckschwankungen.
(Ersichtlich aus der Welligkeit der Kurven ab Niveau II).
Durch Anpassung der gemessenen Druckwerte (z. B. p IIist ) an
die vorgegebenen Druckwerte (z. B. p IIsoll ) mit Hilfe des
zeitlich registrierten und gespeicherten
Differenzmeßsignals U aIIsoll -UaIIist kann die
Empfindlichkeit der im Gerät eingesetzten Analog-
Druckmeßeinrichtung 1 korrigiert und bei andauerndem
Wasserzulauf für weitere Druckmessungen (z. B. bis zum
Waschniveau) berücksichtigt werden. Dem Zulauf- oder
Einlaß-Magnetventil der Waschmaschine ist
strömungstechnisch ein sogenannter Durchflußmengenregler
direkt nach- oder vorgeschaltet. Dieser soll eine vom
Wasserleitungsdruck unabhängige und bestimmte
Durchflußmenge in l/min zum Gerät konstant halten.
Derartige Durchflußmengenregler weichen jedoch von ihrer
Soll-Kurve (Wasserleitungsdruck als Funktion der
Durchflußmenge) toleranzbedingt ab so daß aufgrund einer
gemessenen Zulaufzeit nur ungenau auf den Inhalt im Laugen-
Behälter 4 geschlossen werden kann.
Aus der zeitlichen Registrierung der Druckänderung während
des Wasserzulaufs, wie in Fig. 3 beispielhaft gezeigt, kann
nun auch der aktuelle Kennwert des Durchflußmengenreglers
abgeleitet werden: Da die Wassermenge zwischen den Niveaus
I und II im wesentlichen durch die Geometrie des
Laugenbehälters 4 definiert ist und diese nur sehr geringe
Toleranzen aufweist, ist das Verhältnis der Zeitdifferenzen
t 2ist -t 1ist zu t 2soll -t 1soll umgekehrt proportional zur
Abweichung der realen Durchflußmenge von einer vorgegebenen
Durchflußmenge. Mit anderen Worten, je schneller das Niveau
II erreicht wird, umso höher ist die Durchflußmenge. Die
somit ermittelte reale Durchflußmenge kann zur
programmabhängigen zeitlichen Steuerung weiterer
Wasserzulaufmengen verwendet werden. Ebenso kann aus der
Druckanstiegsgeschwindigkeit nach dem Erreichen des Niveaus
II auf die Sauggeschwindigkeit der Wäsche in der
Wäschetrommel 5 geschlossen und entsprechende Optimierungen
in der Waschprogrammtechnik, z. B. höheres Waschniveau bei
hoher Sauggeschwindigkeit, gesteuert werden.
Claims (16)
1. Verfahren zur Wassermengenbestimmung im Laugenbehälter
einer Waschmaschine mit einer drehbar gelagerten
Wäschetrommel, einem Einlaßmagnetventil und mit einer im
Abflußsystem und an einer Luftfalle angeordneten und das
Einlaßmagnetventil über Ausgangssignale ansteuernden
Analog-Druckmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
während des Wasserzulaufs die Veränderung der mit Hilfe der
Analog-Druckmeßeinrichtung gemessenen Ausgangssignale
(U aist ) bzw. die Veränderung des Drucks (p ist ) im
Laugenbehälter (4), d. h. die Ist- oder Meß-Kurve U aist = f
(p ist ) mit den Meßwerten einer vorgegebenen Soll-Kurve, d.
h. U asoll = f (p soll ) verglichen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Soll-Kurve einer idealen, linearen Analog-
Druckmeßeinrichtung entspricht und die Soll-Druckwerte
(p soll ) gemäß dem Konstruktionsaufbau der Waschmaschine
bzw. der zeichnungsmäßigen Einbaulage und den Abmessungen
des Abflußsystems (3), des Laugenbehälters (4), der
Wäschetrommel (5) und einer
wasserleitungsdruckunabhängigen, konstanten Druchflußmenge
des Einlaßmagnetventils entsprechend angeglichen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
für die Ermittlung der Soll-Kurve eine bekannte Kennlinie
einer Analog-Druckmeßeinrichtung verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
aufgrund des Vergleichs eines Ist-Wertes mit dem Soll-Wert
eine Nullpunktverschiebung der im Gerät verwendeten Analog-
Druckmeßeinrichtung (1) bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
aufgrund des Vergleichs einer Ist-Wertänderung mit einer
Soll-Wertänderung die relative Empfindlichkeit der im Gerät
verwendeten Analog-Druckmeßeinrichtung (1) bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ist-Kurve "Druckerhöhung" (p) im Laugenbehälter (4) in
Abhängigkeit von der relativen Zulaufzeit (t), d. h. p ist =
f (t ist ) mit der Soll-Kurve p soll = f (t soll ) verglichen
wird und daraus die Ist-Durchflußmenge berechnet wird (Fig.
3).
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der Ist-Kurven
mit den Soll-Kurven innerhalb eines Meßbereichs, zwischen
einem Niveau I "Schließen der Luftfalle" und einem Niveau
II "Trommel-Unterkante" vorgenommen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Vergleich innerhalb des Meßbereichs Niveau II "Trommel-
Unterkante" und einem Waschniveau vorgenommen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich bei rotierender
Wäschetrommel (5) vorgenommen wird und das Erreichen des
Niveaus II dadurch bestimmt wird, wenn dem kontinuierlich
steigendem Ausgangssignal (U a ) der Analog-
Druckmeßeinrichtung (1) eine Ausgangssignalschwankung, die
durch das Berühren der Wäschetrommel (5) mit der
Wasseroberfläche entsteht, überlagert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund des Vergleichs der
gemessenen (p ist ) mit der vorgegebenen Druckänderung
(p soll ), d. h. aufgrund der Druckanstiegsgeschwindigkeit
die Ist-Durchflußmenge des Einlaßmagnetventils bestimmt
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund des Vergleichs mit
Hilfe der relativen Zulaufzeit (t) und der Durchflußmenge
des Einlaß-Magnetventils der Wasserinhalt im Laugenbehälter
(4) bestimmt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund des Vergleichs
gemessener Druckanstieg (p ist ) mit dem vorgegebenen
Druckanstieg (p soll ) auf die Saugfähigkeit des Waschguts
geschlossen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
bei hoher Saugfähigkeit der Laugenbehälter (4) über das
normale Waschniveau hinaus befüllt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
bei niedriger Saugfähigkeit der Laugenbehälter (4) nur bis
unterhalb des normalen Waschniveaus gefüllt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf einer definierten
Wassermenge dadurch erreicht wird, daß das
Einlaßmagnetventil für eine bestimmte Zeit geöffnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zeit entsprechend dem Verhältnis der Soll-Wassermenge
(L) zur tatsächlichen Durchflußmenge (L/min) des
Einlaßmagnetventils, bemessen wird.
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Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AEG HAUSGERAETE GMBH, 90429 NUERNBERG, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |