DE4342272A1 - Measuring system for automatic washing or dish washing machine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Bestimmen des Niveaus, der Trübung und eines eventuellen Schaumanteils der in einem Behälter des Laugensystems einer automatisch steuer baren Wasch- oder Geschirrspülmaschine befindlichen Lauge mittels einer Meßanordnung.The invention is based on a method for determining the Levels, the turbidity and a possible foam content of the automatically control in a container of the lye system detergent or dishwasher by means of a measuring arrangement.
Bisher bekannte Verfahren zum Bestimmen des Niveaus der Lauge benutzen regelmäßig Druckaufnehmer oder sogenannte elektroni sche Niveaugeber, deren Genauigkeit zu wünschen übrig läßt. Außerdem ist mit solchen Meßeinrichtungen keine Bestimmung der Trübung der Lauge oder des Schaumanteils auf der Lauge möglich. Hierzu sind andere, zum Teil komplizierte Meßein richtungen erforderlich (DE-A-19 57 422, EP-A-393311).Previously known methods for determining the level of the alkali regularly use pressure transducers or so-called electronics cal level sensor, the accuracy of which leaves something to be desired. In addition, there is no provision with such measuring devices the cloudiness of the lye or the foam content on the lye possible. There are other, in some cases complicated, measurements directions required (DE-A-19 57 422, EP-A-393311).
Solche anderen Meßeinrichtungen wiederum sind ihrerseits nicht in der Lage, jeweils einen oder beide der anderen Para meter zu bestimmen. Beispielsweise sind Trübungssensoren für die Lauge bekannt, die mittels einer Durchlicht- oder Reflex licht-Schranke die Lichtdurchlässigkeit der Lauge abtasten. Es sind auch auf einem anderen Prinzip basierende Schaumsen soren bekannt (z. B. EP-A-278 239), bei dem beispielsweise die bei der Entstehung von Schaum durch Eruptionen am Heizkörper entstehenden Druckstöße mittels eines sensiblen Druckaufneh mers beobachtet werden.Such other measuring devices are in turn unable to each one or both of the other para to determine meters. For example, turbidity sensors are for the lye known by means of a transmitted light or reflex light barrier to measure the light transmission of the lye. They are also foams based on another principle sensors known (e.g. EP-A-278 239), in which, for example, the when foam is formed due to eruptions on the radiator resulting pressure surges using a sensitive pressure transducer be observed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Meßanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mittels einer auf einem einzigen physikalischen Prinzip beruhenden Meßanordnung alle zuvor genannten Parameter ohne großen Aufwand bestimmbar sind.The invention has for its object a method and to create a measuring arrangement of the type mentioned at that by means of a single physical principle based measuring arrangement all the aforementioned parameters without great effort can be determined.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mit tels der Meßanordnung ein oder mehrere optische Strahlenbün del auf die fiktive Oberfläche der Lauge unter je einem Ein fallwinkel von < 0° und < 90° gerichtet wird/werden und die Reflexionen mittels eines Empfängerschirmes der Meßanordnung hinsichtlich ihrer Sende- und/oder Empfangsorte, ihrer Streu ung und ihrer Dämpfung bestimmt werden. Durch das erfindungs gemäße Verfahren ist es erstmals möglich, mittels einer auf einem einzigen physikalischen Prinzip beruhenden Meßanordnung sowohl das Niveau und die Trübung der Lauge als auch eine evtl. mit Schaum bedeckte Oberfläche der Lauge zu erkennen und dem jeweiligen Betrag nach mit großer, für die Anwendun gen in Wasch- und Geschirrspülmaschinen genügender Genauig keit zu bestimmen.According to the invention this object is achieved in that with means of the measuring arrangement one or more optical beams del on the fictitious surface of the lye under one each angle of fall of <0 ° and <90 ° is / are and the Reflections by means of a receiver screen of the measuring arrangement with regard to their sending and / or receiving locations, their litter tion and their damping can be determined. Through the fiction according to the first time it is possible to use a measurement arrangement based on a single physical principle both the level and the turbidity of the lye as well as one Possibly recognizable surface of the lye covered with foam and the respective amount with large, for the application sufficient accuracy in washing machines and dishwashers to determine.
Eine Meßanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlenbündel eines über dem maximalen Betriebsniveau angeordneten optischen Senders in einem Einfallwinkel < 0° und < 90° auf das fiktive Niveau gerichtet ist und im Bereich der möglichen Reflexstrahlen mehrere optische Empfänger ange ordnet sind. Ein solcher optischer Sender kann eine einfache Infrarotdiode mit optischen System oder eine Laserdiode sein, die ihre Strahlen unter einem bestimmten Einfallwinkel auf die fiktive Oberfläche der Lauge richtet. An einem Ort ober halb der Lauge, an dem die einfallenden Strahlen erwartet werden, sind mehrere optische Empfänger in Form von lichtemp findlichen Halbleitern angeordnet. Je nach- dem welche dieser Empfänger belichtet werden und mit welcher Intensität, läßt sich von einer elektronischen Auswerteschaltung ermitteln, welcher Natur und welcher Größe der gemessene Parameter ist.A measuring arrangement for performing the Ver driving is advantageously characterized in that a beam of rays one above the maximum operating level arranged optical transmitter at an angle of incidence <0 ° and <90 ° is aimed at the fictitious level and in the area of the possible reflected rays are several optical receivers are arranged. Such an optical transmitter can be a simple one Infrared diode with optical system or a laser diode, which their rays at a certain angle of incidence aligns the fictitious surface of the lye. In one place half of the lye, where the incoming rays await are several optical receivers in the form of light temp sensitive semiconductors arranged. Depending on which of these Receiver are exposed and with what intensity determine itself from an electronic evaluation circuit, what nature and what size the measured parameter is.
Dieselben Möglichkeiten bietet eine alternativ zur vorstehen den Meßanordnung eingerichtete Meßanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine Mehrzahl von Strahlenbündeln mehrerer, über dem maximalen Betriebsniveau angeordneter optischer Sender in je einem Einfallwinkel < 0° und < 90° zeitlich gestaffelt auf das fiktive Niveau gerichtet sind und im Bereich aller möglichen Reflexstrahlen mindestens ein optischer Empfänger angeordnet ist.An alternative to the above offers the same options the measuring arrangement set up for implementation of the method according to the invention, in which a plurality of Beams of several, above the maximum operating level arranged optical transmitter with an angle of incidence of <0 ° and <90 ° staggered in time towards the fictitious level are and at least in the range of all possible reflex rays an optical receiver is arranged.
Die genannten Meßanordnungen erkennen eine Schaumbildung auf der Oberfläche der Lauge, wenn sich aus dem empfangenen Licht eine diffuse Verteilung, d. h. eine unregelmäßige Reflexions oberfläche, erkennen läßt. Eine Trübung wird die Meßanordnung dann feststellen, wenn die empfangenen Lichtbündel gleichmä ßig abgeschwächt werden. Dies geschieht durch eine getrübte Lauge daher, daß Teile der vom Sender auf die Oberfläche der Lauge treffenden Strahlen in der trüben Lauge absorbiert wer den. Das Niveau der Laugenoberfläche läßt sich erklärlicher weise dadurch ermitteln, daß der Lichtkegel an einem horizon tal oder vertikal oder geneigt angeordneten Empfänger je nach Niveau auf unterschiedlichen Empfängern auftrifft. The measuring arrangements mentioned detect foam formation the surface of the lye when coming out of the received light a diffuse distribution, d. H. an irregular reflection surface, reveals. The measuring arrangement becomes cloudy then determine if the received light beams are even be weakened. This happens through a tarnished Lye, therefore, that parts of the transmitter on the surface of the Lye striking rays are absorbed in the cloudy lye the. The level of the lye surface can be explained more clearly ascertain that the cone of light on a horizon valley or vertical or inclined receivers depending on Level hits different recipients.
In besonders vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Meßanordnung dadurch weiterzubilden, daß der oder die Sender ort(e) und/oder die Empfangsorte und/oder der oder die Ein fallwinkel einstellbar sind. Dies kann einerseits dadurch ge schehen, daß mehrere Sender oder Empfänger mit gleichen Ein fallwinkeln angeordnet sind oder mehrere Sender oder Empfän ger mit unterschiedlichen Einfallwinkeln, wobei die Sender und/oder Empfänger von einer elektronischen Schaltung wirksam geschaltet werden können, wenn in unterschiedlichen Abschnit ten eines Wasch- und/oder Spülprogrammes unterschiedliche An forderungen an die Meßanordnung gestellt werden.The invention is particularly advantageous To further develop measuring arrangement in that the transmitter or transmitters place (s) and / or the places of reception and / or the person (s) angle of fall are adjustable. This can on the one hand ge see that several transmitters or receivers with the same one angles of fall are arranged or several transmitters or receivers ger with different angles of incidence, the transmitter and / or receiver from an electronic circuit can be switched if in different section different washing and / or washing programs demands are placed on the measuring arrangement.
Anhand mehrerer schematischer Darstellungen ist das erfin dungsgemäße Verfahren und eine zur Durchführung des Verfah rens eingerichtete Meßanordnung nachstehend näher erläutert. In den schematischen Darstellungen sind Laugenbehälterab schnitte einer Waschmaschine mit darin eingefüllter Lauge inThis is invented on the basis of several schematic representations method according to the invention and a method for carrying out the method rens set up measuring arrangement explained below. In the schematic representations, tubs are shown cut into a washing machine with the alkali in it
Fig. 1 mit unterschiedlichen Niveaus, in Fig. 1 with different levels, in
Fig. 2 mit geschäumter Oberfläche und in Fig. 2 with foamed surface and in
Fig. 3 mit Trübung vorgesehen. Fig. 3 provided with turbidity.
Anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem mehrere Lichtsender ihre an der Wasseroberfläche reflektierten Lichtstrahlen auf einen Lichtempfänger senden, sind in Fig. 4 bis 6 an entsprechenden Beispielen wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt.On the basis of a further exemplary embodiment, in which a plurality of light transmitters transmit their light rays reflected on the water surface to a light receiver, FIGS. 4 to 6 show corresponding examples as in FIGS. 1 to 3.
Der untere Teil des Laugenbehälters 1 nimmt jeweils eine bestimmte Flüssigkeitsmenge auf, die in Fig. 1 und 4 als ungetrübte und schaumfreie Lauge mit unterschiedlichen Ni veaus dargestellt ist. In Fig. 2 und 5 ist jeweils eine Lauge dargestellt, deren Oberfläche mit Schaum bedeckt ist und in den Fig. 3 und 6 je eine getrübte Lauge. In Fig. 1 bis 3 sind jeweils ein Sender 2 und ein Arrangement 3 aus mehreren einzelnen Lichtempfängern 4 ortsfest oberhalb ei nes maximal möglichen Laugenniveaus angeordnet.The lower part of the tub 1 each holds a certain amount of liquid, which is shown in Fig. 1 and 4 as unclouded and foam-free alkali with different Ni levels. In FIGS. 2 and 5, a liquor is shown in each case, whose surface is covered with foam and in Figs. 3 and 6 each have a turbid solution. In Figs. 1 to 3, a transmitter 2 and a package 3 of several individual light receivers 4 fixed above ei nes maximum liquor level are respectively arranged.
Oberhalb des Empfänger-Arrangements 3 ist jeweils ein Dia gramm für die Lichtausbeute dargestellt, aus dem sich die Verteilung der Beleuchtung mit Reflexlicht an den Lichtemp fängern 4 im Arrangement jeweils ergibt.Above the receiver arrangement 3 , a slide program for the luminous efficacy is shown, from which the distribution of the lighting with reflective light at the light sensor 4 results in the arrangement.
Im Beispiel der Fig. 1 erzeugt die klare Lauge im Laugenbe hälter 1 beim oberen Niveau eine Lichtreflexion 5, die bei den links im Arrangement 3 angeordneten Empfängern 4 eine Lichtausbeute mit hoher Amplitude und schmaler Ausbreitung entsprechend dem Diagramm 6 erzeugt. Beim niedrigen, ge strichelt dargestellten Niveau der Lauge im Laugenbehälter 1 in Fig. 1 erreichen die Reflexionen 7 die rechten Empfän ger 4 im Arrangement 3 und erzeugen bei ihnen eine Licht ausbeute gemäß dem Diagramm 8. Hieraus ist eine eindeutige und genaue Unterscheidung der reflektierenden Niveaus der Laugen im Laugenbehälter 1 möglich. Je höher das Niveau, desto weiter ist das Lichtausbeute-Diagramm 6 bzw. 8 nach links gerückt und umgekehrt.In the example of FIG. 1, the clear lye in the container 1 at the upper level produces a light reflection 5 , which in the case of the receivers 4 arranged on the left in the arrangement 3 produces a light output with a high amplitude and narrow spread according to the diagram 6 . At the low, dashed level of the lye in the tub 1 in FIG. 1, the reflections 7 reach the right receiver 4 in the arrangement 3 and generate a light yield according to the diagram 8 . From this, a clear and precise distinction between the reflecting levels of the bases in the tub 1 is possible. The higher the level, the further the luminous efficiency diagram 6 or 8 has moved to the left and vice versa.
Der schmal gebündelte Sende-Lichtstrahl 9 in Fig. 2 wird an der sehr rauhen Oberfläche des Schaumteppichs auf der Lauge im Laugenbehälter 1 sehr breit gestreut. Entsprechend wird die Lichtausbeute pro Lichtempfänger hier auf dem Arrange ment 3 natürlich geringer als bei der ebenen Reflexionsflä che in Fig. 1. Demgegenüber werden jedoch sehr viel mehr Lichtempfänger, möglicherweise sogar alle, bestrahlt und geben eine entsprechend geringere Spannung ab. Daraus er gibt sich eine sehr breite aber auch sehr flache Diagramm linie 10 am Empfänger-Arrangement 3.The narrowly bundled transmitted light beam 9 in FIG. 2 is very widely spread on the very rough surface of the foam carpet on the lye in the tub 1 . Correspondingly, the light yield per light receiver here on the arrangement 3 is of course lower than for the flat reflection surface in FIG. 1. In contrast, however, a lot more light receivers, possibly even all, are irradiated and emit a correspondingly lower voltage. This results in a very wide but also very flat diagram line 10 on the receiver arrangement 3 .
Bei der in Fig. 3 dargestellten trüben Lauge im Laugenbe hälter 1 wird das Sender-Strahlenbündel 9 an der Oberfläche der Lauge zwar nicht breiter gestreut, sondern nur einfach reflektiert. Ein Teil des Lichts aus dem Strahlenbündel 9 wird jedoch in der trüben Lauge absorbiert, so daß das im mer noch schmale Reflex-Strahlenbündel 11 nur wenige Emp fänger 4 im Arrangement 3 trifft und dies auch wegen der Absorption in der trüben Lauge mit geringerer Intensität. Infolgedessen ergibt sich eine Diagrammlinie 12 der Licht ausbeute ähnlich schmal wie bei den Beispielen der Fig. 1, jedoch mit erheblich geringerer Intensität.In the cloudy lye shown in Fig. 3 in the Laugenbe container 1 , the transmitter beam 9 is not spread over the surface of the lye, but only reflected. However, part of the light from the beam 9 is absorbed in the cloudy alkali, so that the still narrow reflex ray bundle 11 meets only a few Emp catchers 4 in the arrangement 3 and this is also due to the absorption in the cloudy alkali with less intensity. As a result, a diagram line 12 of the light yield is similarly narrow as in the examples in FIG. 1, but with a considerably lower intensity.
Alle Kriterien, die hier in Fig. 1 bis 3 im einzelnen dar gestellt sind, nämlich Laugenniveau, Schaumbildung und Lau gentrübung, können mit dem einen Meßsystem 2 bis 4 in einer einzigen Messung wahrgenommen werden. Hierzu ist die Erfas sung des Auftreffortes der Reflexion, der Lichtintensität und der Auftreffbreite am Arrangement 3 meß- und auswert bar. Darin steht die Lokalisation des Maximums der Licht ausbeute für das Niveau der reflektierenden Oberfläche, al so der Lauge. Die Intensität läßt Unterscheidungen zu zwi schen klarer und trüber Lauge und die Ausbreitung der emp fangenen Reflexstrahlen gibt eine Aussage über die Rauhig keit der Laugenoberfläche, also über das Vorhandensein von Schaum.All criteria, which are shown here in Fig. 1 to 3 in detail, namely alkali level, foam formation and lau gaugurbung can be perceived with a measuring system 2 to 4 in a single measurement. For this purpose, the detection of the impact point of the reflection, the light intensity and the impact width on the arrangement 3 can be measured and evaluated. The localization of the maximum of the light yield stands for the level of the reflecting surface, thus the lye. The intensity allows distinctions to be made between clear and cloudy alkali and the spread of the received reflected rays provides information about the roughness of the alkali surface, i.e. about the presence of foam.
Bei dem in Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Meßsystem aus einer Anzahl von ortsfest ange ordneten Lichtsendern 13, die gemäß dem über den Sendern angeordneten Diagramm mit immer gleichbleibender bzw. beim Empfänger-Auswertesystem bekannter Phasenverschiebung nach einander zur Aussendung von Lichtstrahlen angeregt werden. In entsprechend unterschiedlich zeitlich gestaffelter Weise kommen diese Lichtstrahlen auch bei unterschiedlichen Zu ständen der im Laugenbehälter 1 eingefüllten Lauge an dem einzigen Lichtempfänger 14 an.In the embodiment shown in Fig. 4 to 6, the measuring system consists of a number of stationary arranged light transmitters 13 , which are excited according to the diagram arranged above the transmitters with always constant or known in the receiver evaluation system phase shift to emit light beams . In a correspondingly differently staggered manner in time, these light beams arrive at the single light receiver 14 even at different states of the alkali filled in the tub 1 .
Beim hohen Laugenniveau der Fig. 4 werden die Lichtstrah len, die von den Sendern 13 von links beginnend nacheinan der ausgesendet werden, als Reflexionen 15, 16 und 17 ent weder nicht - so die Reflexion 15 - oder nur sehr schwach - so die Reflexion 16 - oder voll treffend am Empfänger 14 ankommen - so die Reflexion 17. Entsprechend bildet sich im Intensitäts/Zeit-Diagramm darüber eine Lichtausbeute-Kurve 18 für den Empfänger 14 aus, deren Maximum einem späten Zeitpunkt zugeordnet ist, an dem der am weitesten rechts liegende Sender 13 sein Strahlenbündel ausgesandt hatte. Diesem späten Zeitpunkt läßt sich das hohe Niveau im Lau genbehälter 1 zuordnen. . When high liquor level of Figure 4 are len the Shafts of Light, which nacheinan from the transmitters 13 beginning from the left of the emitted, ent as reflections 15, 16 and 17 not not - as the reflection 15 - or only very weak - as the reflection 16 - or arrive at the receiver 14 in full - so the reflection 17 . Correspondingly, in the intensity / time diagram, a light yield curve 18 is formed for the receiver 14 , the maximum of which is assigned to a late point in time at which the right-most transmitter 13 had emitted its beam. This late point in time, the high level in Lau gene container 1 can be assigned.
Zu einem entsprechend frühen Zeitpunkt entsteht bereits ein Lichtintensitäts-Maximum in der Intensitätskurve 19, wenn das Laugenniveau entsprechend der gestrichelten Linie im Laugenbehälter 1 eingestellt ist. Dann trifft nämlich be reits das Reflexions-Strahlenbündel 20 den Empfänger 14 voll, während ihn das Strahlenbündel 21 nur noch ganz schwach und das Strahlenbündel 22 nahezu nicht mehr trifft. Entsprechend klingt die Intensitätskurve 19 nach dem Maxi mum gegen Null ab. At a correspondingly early stage already a light intensity peak in the intensity curve 19 when the liquor level is set according to the dashed line in the tub 1 is formed. Then, namely, the reflection beam 20 already hits the receiver 14 fully, while the beam 21 is only very weak and the beam 22 almost no longer hits. Accordingly, the intensity curve 19 subsides towards zero after the maximum.
Befindet sich gemäß Fig. 5 Schaum auf der Oberfläche der Lauge, dann werden die von den Sendern 13 nacheinander aus gesendeten Strahlenbündel jeweils diffus reflektiert, so daß der Empfänger 14 mit einem breit verteilten Reflexions gemisch beaufschlagt wird, das sich durch die zwar flache aber dafür zeitlich gedehnte Intensitätskurve 23 oberhalb des Empfängers 14 ausdrückt.According located Fig. 5 foam on the surface of the liquor, then reflects from the transmitters 13 in sequence from the transmitted radiation beam, respectively diffuse, so that the receiver is acted upon admixture with a broadly distributed reflection 14, through which, although flat but Intensity curve 23, which is stretched over time, expresses above the receiver 14 .
Bei der im Laugenbehälter 1 der Fig. 6 enthaltenen trüben Lauge wird eine Intensitätskurve 24 am Empfänger 14 sich ausbilden ähnlich der Kurve 18 in Fig. 4. Wegen des gegen über dem Reflexionsanteil starken Absorptionsanteils sind die reflektierten Strahlenbündel jedoch sehr viel schwächer als bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel klarer Lauge. Daher fällt die Intensitätskurve 24 sehr viel flacher aus als die Kurve 18 in Fig. 4.In the cloudy lye contained in the tub 1 of FIG. 6, an intensity curve 24 will form at the receiver 14 similar to the curve 18 in FIG. 4. However, because of the strong absorption portion compared to the reflection portion, the reflected beams are much weaker than in Fig. 4 shown example of clear alkali. The intensity curve 24 is therefore much flatter than the curve 18 in FIG. 4.
Die durch unterschiedliche Parameter geprägten Intensitäts kurven 18, 19, 23 und 24 können von einer elektronischen Auswerteschaltung bestimmt und entschlüsselt werden. Damit ist es auch im Beispiel der Fig. 4 bis 6 möglich, mittels einer einzigen Meßanordnung von Sendern 13 und einem Emp fänger 14 sowie einer zugeordneten, hier jedoch nicht näher dargestellten Auswerteschaltung alle drei Parameter (Lau genstand, Schaumbildung und Laugentrübung) festzustellen und genau zu bestimmen.The intensity curves 18 , 19 , 23 and 24 , which are characterized by different parameters, can be determined and decrypted by an electronic evaluation circuit. It is also possible in the example of FIGS. 4 to 6, by means of a single measuring arrangement of transmitters 13 and a receiver 14 and an associated, but not shown, evaluation circuit to determine all three parameters (lau subject, foaming and lye clouding) and exactly to determine.
In allen Beispielen können die Senderorte und/oder die Emp fängerorte einstellbar ausgebildet sein, damit sich die Meßanordnung auf die jeweils geforderten Verhältnisse ju stieren läßt. Selbstverständlich ist auch eine Kombination der Meßanordnungen aus den beiden dargestellten Beispielen möglich, indem bei Verwendung eines Empfänger-Arrangements 3 auch mehrere Sender statt des einen Senders 2 angeordnet sein können, die entweder zeitlich gestaffelt nacheinander Strahlenbündel aus senden oder von denen immer nur ein be stimmter Sender ein Strahlenbündel aussendet, dessen Refle xionsergebnis an dem Empfänger-Arrangement 3 mit einem an deren Reflexionsergebnis verglichen wird, das von einem der anderen Sender stammt.In all examples, the transmitter locations and / or the receiver locations can be designed to be adjustable, so that the measuring arrangement can be configured to the respective conditions. Of course, a combination of the measuring arrangements from the two examples shown is possible, by using a receiver arrangement 3 , several transmitters can be arranged instead of one transmitter 2 , which either transmit staggered beams in succession or of which only one be determined Transmitter emits a beam of rays, the result of the reflection on the receiver arrangement 3 is compared with the result of its reflection, which comes from one of the other transmitters.
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