DE69222996T2 - Regelung für eine Waschmaschine - Google Patents

Regelung für eine Waschmaschine

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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Waschmaschine zum Waschen von Heimtextilien und insbesondere ein Steuergerät für die Waschmaschine, welches einen Mikrocomputer verwendet.
  • In den letzten Jahren hat die Entwicklung der Sensortechnologie und der Steuerungstechnologie, basierend auf einem Mikrocomputer wie einer Fuzzy-Steuerung, eine ausgereiftere und optimierte Steuerung des Waschvorganges entsprechend der Verschmutzung und der Menge der zu waschenden Teile ermöglicht. Die japanische Offenlegung Nr.3-94795 (1991) schlägt z.B. eine Waschmaschine vor, in welcher eine Waschperiode entsprechend der Verschmutzung der Waschflüssigkeit gesteuert werden kann. In der in diesem bekannten Dokument offenbarten Fuzzy-Steuerung zeigt eine oberste Mitgliedsfunktion die Höhe eines Signals von einem Sensor an oder eine folgende Mitgliedsfunktion, welche die einer Fuzzy-Ableitung zu unterwerfende Betriebsmenge, wie die Waschperiode, anzeigt, wird durch einen Konstrukteur der Waschmaschine oder experimentell bestimmt. In einem Fall, in dem der Benutzer die Teile etwas länger als die voreingestellte Periode waschen oder spülen möchte, wird die zusätzliche Wasch- oder Spül-Periode ungeachtet eines Erfassungssignals von dem Sensor durch einen manuellen Eingriff auf einen vorbestimmten Wert eingestellt.
  • Ein weiteres Waschmaschinen-Steuerungssystem ist in der EP-A-0 393 311 beschrieben, in welcher Signale von solchen Sensoren wie Flüssigkeitspegel-, Wäschemengen- und Flüssigkeitsverschmutzungsgrad-Detektoren in die Steuerungseinrichtung eingespeist werden, welche die Wasch-, Spül- und Trocken-Zyklen steuert.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Daher ist es eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, angesichts der Beseitigung der oben erwähnten Nachteile konventioneller Waschmaschinen, ein Steuergerät für eine Waschmaschine anzugeben, welches eine Fuzzy-Steuerung des Waschvorganges auf der Basis eines Signals von einem Sensor entsprechend der Benutzer-Präferenz ausführt.
  • Um diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen, beinhaltet ein erfindungsgemäßes Steuergerät eine Transparenz-Erfassungsschaltung zum Erfassen der Verschmutzung der Waschflüssigkeit, eine Mengenerfassungsschaltung zum Erfassen der Menge der zu waschenden Teile, eine Flüssigkeitspegel-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Flüssigkeitspegels in einer Waschtrommel, eine Betriebsanzeigeschaltung, in welche eine Benutzer-Präferenz über Tasten eingegeben wird, und eine Steuerungsschaltung zum Steuern des Betriebs der Waschmaschine als Reaktion auf Signale von der Transparenz-Erfassungsschaltung, der Mengen-Erfassungsschaltung, der Flüssigkeitspegel-Erfassungsschaltung und der Betriebsanzeigeschaltung. Die Steuerungsschaltung beinhaltet eine Fuzzy-Steuerungseinheit, welche eine Fuzzy-Ableitung auf der Basis der Signale von der Transparenz-Erfassungsschaltung, der Mengen-Erfassungsschaltung und der Flüssigkeitspegel- Erfassungsschaltung verwendet, um den Betrieb der Waschmaschine derart zu steuern, daß mehrere Ableitungs-Folgerungen der Fuzzy-Steuerungseinheit entsprechend dem Benutzer-Präferenzen selektiert werden.
  • Durch diesen Aufbau der vorliegenden Erfindung kann, wenn die lange, fast lange oder kurze Waschperiode durch Tasten von der Betriebsanzeigeschaltung eingestellt ist, eine Mitgliedsfunktion der Fuzzy-Ableitungsfolgerung als lang, fast lang oder kurz eingestellt werden, so daß die Waschperiode entsprechend der Präferenz des Benutzers steuerbar ist. Eine der Ableitungs-Folgerungen zum Ausführen der Fuzzy-Steuerung als Reaktion auf Signale von den Sensoren kann selektiert werden, so daß Waschen oder Spülen länger oder kürzer als eine von einem Konstrukteur der Waschmaschine voreingestellte Periode ausgeführt werden kann. Wie oben beschrieben wird bei der vorliegenden Erfindung eine Fuzzy-Steuerung als Reaktion auf die Signale von der Transparenz-Erfassungsschaltung, der Mengen- Erfassungsschaltung und der Flüssigkeitspegel-Erfassungsschaltung ausgeführt und die Ableitungs-Folgerungen der Fuzzy-Steuerung werden verändert, so daß die Waschperiode, die Menge des Spülwassers, die Schleuder-Periode, etc. oberhalb oder unterhalb ihrer voreingestellten Werte ausgeführt werden. Insbesondere durch ändern oder selektieren von Real-Zahl-Mitgliedsfunktionen der Folgerungen der Regeltabelle der Fuzzy-Ableitung kann die Waschperiode gesteuert werden, um z.B. nur dann erhöht zu werden, wenn die Verschmutzung der Waschflüssigkeit intensiv ist. Es ist unnötig, zu sagen, daß die Mitgliedsfunktionen als Ganzes so einstellbar sind, daß sie lang sind, oder die Waschperiode so eingestellt wird, daß sie lang ist, wenn die Verschmutzung der Waschflüssigkeit gering ist, mit einem hohen Transparenz-Grad und einer kurzen Sättigungsperiode. Dies ist inzwischen ebenso nicht nur in dem Fall anwendbar, in welchem die Regeltabelle der Folgerung. Der arithmetischen Operation zur Fuzzy-Ableitung verändert wird, sondern auch in dem Fall, in welchem die Ergebnisse der Fuzzy-Ableitung als Tabellen gespeichert werden, so daß die Tabelle mit der langen oder kurzen Waschperiode durch ein Nachschlagetabellen-Verfahren selektierbar ist.
  • Weiterhin kann, wenn eine Betriebsperiode durch Tasteneingabe als länger oder kürzer als der voreingestellte Wert für den Wasch-, Spül- und Schleuder-Vorgang eingestellt und gespeichert werden kann, eine Betriebsbedingung entsprechend der Präferenz des Benutzers erhalten werden.
  • Weiterhin kann die Waschmaschine entsprechend dem Grad der Verschmutzung der Waschflüssigkeit oder dem Grad des Spülens betrieben werden, da die Waschperiode nicht von dem Benutzer bestimmt wird, sondern die Regeltabelle der Fuzzy- Steuerung entsprechend den Signalen von den Sensoren verändert wird. Wenn daher die Verschmutzung der Waschflüssigkeit gering oder die Menge der zu waschenden Teile zu klein ist, kann die Waschwasser-Menge, die Waschperiode, die Spülwasser-Menge, etc. verringert werden, resultierend in einer beträchtlichen Einsparung von Wasser, Energieverbrauch und Betriebszeit Das Steuergerät der Erfindung ist in Anspruch 1 wiedergegeben. Weitere bevorzugte Merkmale davon sind in den Ansprüchen 2-6 wiedergegeben.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Diese Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit deren bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Dabei zeigen:
  • Figur 1 ein Blockschaltbild eines Steuergerätes für eine Waschmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Figur 2 eine Vorderansicht einer Betriebsanzeige der Waschmaschine in Figur 1; und
  • Figur 3a
  • und 3b Kennlinien, welche die Mitgliedsfunktionen der Sättigungsperiode und des Transparenz-Grades der Waschflüssigkeit in der Waschmaschine in Figur 1 zeigen.
    • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen ist in Figur 1 ein Steuergerät für eine Waschmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In Figur 1 beinhaltet die Waschmaschine einen Wassertank 1, in welchem eine Wäschetrommel 2 aufgenommen ist. Wasser wird der Wäschetrommel 2 von einem Wasserzulaufventil 3 zugeführt, während die Waschflüssigkeit in dem Wassertank 1 durch ein in einem Bodenteil des Wassertanks 1 vorgesehenes Ablaufventil 4 abläuft. Ein durch ein Licht abstrahlendes Element und ein Licht empfangendes Element gebildeter Fotosensor 5 ist an einem Ablaufrohr angebracht, welches den Wassertank 1 und das Ablaufventil 4 verbindet, um den Transparenz-Grad der Waschflüssigkeit zu erfassen. Eine Rührschaufel 6 ist an einem Bodenteil der Wäschetrommel 2 vorgesehen, so daß eine Rotationskraft von einem Motor 7 durch einen Geschwindigkeits-Verringerungsmechanismus 8 zu der Rührschaufel 6 übertragen wird. Ein Rotationssensor 9 ist zum Erfassen der Trägheitsrotationen des Motors 7 zu dem Zeitpunkt, wenn der Motor 7 abgeschaltet wurde, während des Rührens der Rührschaufel 6 vorgesehen. Ein Wasserpegel-Sensor 10 ist zum Erfassen des Wasserpegels in der Waschtrommel 2 vorgesehen.
  • Das Steuergerät beinhaltet eine Transparenz-Erfassungsschaltung 11 zum Erfassen des Transparenz-Grades der Waschflüssigkeit. Die Lichtabstrahlung wird zum Zeitpunkt, wenn die Waschflüssigkeit sauber ist, gesteuert, so daß eine Verschmutzung der Waschflüssigkeit auf der Basis der Abweichung des Transparenz- Grades der Waschfliissigkeit von demjenigen, der zu dem Zeitpunkt erhalten wird, wenn die Waschflüssigkeit sauber ist, erfaßt wird. Der Grad der Verschmutzung der Waschflüssigkeit kann anhand einer Sättigungsperiode beurteilt werden, nach deren Verstreichen der Transparenz-Grad der Waschflüssigkeit festgestellt wird, und aus einer Abweichung zwischen dem Transparenzgrad der Waschflüssigkeit, welcher nach Verstreichen der Sättigungsperiode erhalten wird, und demjenigen, der zum Zeitpunkt erhalten wird, wenn die Waschflüssigkeit sauber ist.
  • Das Steuergerät beinhaltet weiterhin eine Mengenerfassungsschaltung 12 zum Erfassen der Menge der zu waschenden Teile aus der Anzahl der Trägheits-Rotationen des Motors 7 zum Zeitpunkt des Rührens der Rührschaufel 6, eine Wasserpegel-Erfassungsschaltung 13 zum Erfassen eines Wasserpegels der Wäschetrommel 2 aus der Höhe eines Signals des Wasserpegel-Sensors 10 und eine Betriebsanzeigeschaltung 14. Die Betriebsanzeigeschaltung 14 ermöglicht einem Benutzer, den Betrieb der Waschmaschine durch Tasteneingaben entsprechend der Benutzer- Präferenz zu steuern.
  • Weiterhin beinhaltet das Steuergerät eine Steuerungsschaltung 15. Als Reaktion auf Signale von den Sensoren und die Betriebseinstellung von dem Benutzer steuert die Steuerungsschaltung 15 eine Motor-Antriebsschaltung 16, eine Wasser-Zulaufventil-Ansteuerungsschaltung 17 zum Ansteuern des Wasser-Zulaufventiles 3 und eine Ablaufventil-Ansteuerungsschaltung 18 zum Ansteuern des Ablaufventiles 4. Die Steuerungsschaltung 15 beinhaltet eine Fuzzy-Steuerungseinheit 15a, einen Folgerungs-Wechsler 15b und einen Speicher 15c.
  • Figur 2 zeigt eine Betriebsanzeige der Waschmaschine in Figur 1. In Figur 2 zeigen Anzeigelampen 140a, 140b, 140c und 140d lange, fast lange, Standard- und kurze Waschperioden, welche selektiv durch den Benutzer eingestellt werden, während die Anzeigelampen 141a, 141b, 141c und 141d lange, fast lange, Standard- und kurze Spülperioden (oder reichlich, fast reichlich, Standard oder wenig Spülwasser) zeigen, die entsprechend durch den Benutzer selektiv eingestellt werden. Daneben zeigen die Anzeigelampen 142a, 142b, 142c und 142d kräftiges, fast kräftiges, Standard- und schwaches Schleudern an, welches selektiv von dem Benutzer eingestellt wird. Wenn z.B. der Benutzer die Anzeigelampe 140a, welche die lange Waschperiode anzeigt, in der Betriebsanzeige eingeschaltet hat, wird die Einstellung einer Fuzzy-Ableitungs-Folgerung der Fuzzy-Steuerungseinheit 15a durch den Folgerungswechsler 15b gewechselt, um die lange Waschperiode zu selektieren und die wie oben beschrieben der Einstellungsänderung unterworfene Fuzzy- Ableitungs-Folgerung wird in dem Speicher 15c gespeichert.
  • Hinsichtlich der Fuzzy-Steuerungseinheit 15a zeigen die Figuren 3a und 3b oberste Mitgliedsfunktionen der Sättigungsperiode Ts und des Transparenz-Grades Vs, der zum Zeitpunkt des Verstreichens der Sättigungsperiode Ts erhalten wird, wobei die Faktoren Ts und Vs durch die Transparenz-Erfassungsschaltung 11 erfaßt werden. Eine oberste Mitgliedsfunktion der Menge der zu waschenden Teile muß ebenfalls verwendet werden, wird aber zur Abkürzung Übergangen. Tabelle 1 Tabelle 2
  • Die obigen Tabellen 1 und 2 zeigen Folgerungs-Regeltabellen für die Sättigungsperiode Ts und den Transparenz-Grad Vs der Fuzzy-Ableitung der Fuzzy-Steuerungseinheit 15a. Tabelle 1 ist eine Standardregeltabelle, während Tabelle 2 eine Lang-Regeltabelle ist. Die Tabellen 1 und 2 sind vom Realzahlen-Typ. Z.B. zeigt Tabelle 1, daß im Fall einer kurzen Sättigungsperiode Ts und eines hohen Transparenz-Grades Vs die Verschmutzung der Waschflüssigkeit gering ist, und somit wird die Waschperiode auf 3 Minuten eingestellt. Tabelle 2 zeigt, daß die Waschperiode unter den gleichen Bedingungen wie in Tabelle 1 auf 7 Minuten eingestellt wird. Daneben werden in einem Fall, in dem die Sättigungsperiode Ts und der Transparenz-Grad Vs normal sind, die Waschperioden in den Tabellen 1 und 2 jeweils auf 10 Minuten und 16 Minuten eingestellt.
  • Wenn die Realzahl-Mitgliedsfunktionen der Folgerungsregel-Tabellen der Fuzzyableitung wie oben beschrieben verändert werden, kann die Waschperiode deutlich verändert werden. Zusätzlich kann auch nur eine Bedingung der Regeltabelle verändert werden. Z.B. kann die Waschperiode nur in einem intensiv verschmutzten Bereich erhöht werden.
  • Das in den Tabellen 1 und 2 gezeigte Fuzzy-Ableitungsverfahren wird allgemein als "Kanno's Ableitungsverfahren" bezeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung der arithmetischen Operation dieses Ableitungsverfahrens wird verzichtet. Dieses Ableitungsverfahren hat ein Merkmal, daß, da die Folgerungs-Mitgliedsfunktion eine Realzahl ist, die Speicherkapazität verringert werden kann, so daß die Programmkapazität oder die Laufzeit auf einem Mikrocomputer verringert werden kann.
  • Tabelle 3 unten ist eine Regeltabelle zur Spül-Fuzzy-Steuerung, basierend auf der Menge der zu waschenden Teile und dem Transparenz-Grad der Waschflüssigkeit. Tabelle 3
  • In Tabelle 3 bezeichnet das Zeichen A ein Spülen, welches ohne Nachfüllen von Wasser ausgeführt wird, während das Zeichen B ein Spülen bezeichnet, welches während des Nachfüllens von Wasser ausgeführt wird. In Tabelle 3 bedeutet z.B. die Darstellung "1;-A (zweifach)" (oberes linkes Ende), daß ein 1-minütiges Spülen ohne Nachfüllen von Wasser zweifach ausgeführt wird, während die Darstellung "1.5'-B, 2'-A" (unteres linkes Ende) bedeutet, daß 1,5-minütiges Spülen mit Nachfüllen von Wasser und 2-minütiges Spülen ohne Nachfüllen von Wasser ausgeführt wird. Wenn mehrere Arten solcher Regeltabellen wie Tabelle 3 gespeichert sind, um von dem Benutzer selektiv verwendet zu werden, können verschiedene Spül-Grade entsprechend den Benutzer-Präferenzen, dem Transparenz-Grad und der Menge der zu waschenden Teile gesteuert werden. Die Steuerungsschaltung 15 kann so ausgebildet sein, daß sie die Wasch- und Spül-Perioden oder die Anzahl der Spül-Vorgänge und die Schleuder-Perioden auf der Basis der Sättigungsperiode Ts und des Transparenz-Grades Vs steuert. Die Steuerungsschaltung 15 kann ebenfalls so ausgebildet sein, daß sie die Intensität des Spülwasser-Flusses auf der Basis der Sättigungsperiode Ts, des Transparenz-Grades Vs und der Menge der zu waschenden Teile bestimmt.

Claims (6)

1. Steuergerät für eine Waschmaschine, mit:
einer Zustandsbestimmungseinrichtung (5, 11, 12, 13) zum Erfassen eines Zustands der Waschmaschine, welche eine Verschmutzungs-Erfassungseinrichtung (5, 11) zum Erfassen des Grades der Verschmutzung der Flüssigkeit in einer Trommel (1, 2) der Waschmaschine, eine Mengen-Erfassungseinrichtung (12) zum Erfassen der Menge von zu waschenden Teilen und eine Flüssigkeitspegel Erfassungseinrichtung (13) zum Erfassen des Flüssigkeitspegels in der Trommel (1, 2) aufweist;
einer Steuerungseinrichtung (15), welche ein Signal von der Zustandserfassungseinrichtung (5, 11, 12, 13) empfängt und dadurch Wasch-, Spül- und Schleuder- Vorgänge der Waschmaschine steuert; und gekennzeichnet durch eine Betriebsbedingungs-Einstelleinrichtung (14) zur Selektion bevorzugter Betriebsbedingungen der Waschmaschine, welche durch einen Benutzer bedienbar ist;
wobei die Steuerungseinrichtung (15) Steuerungsregeldaten (Tabelle 1-3) zum Bestimmen von Perioden beinhaltet, welche den Wasch-, Spül- und Schleuder- Vorgängen jeweils in Abhängigkeit von Signalen von der Zustandserfassungseinrichtung (5, 11, 12, 13) zugeordnet sind, wodurch ein Satz von Steuerungsregeldaten aus mehreren Sätzen entsprechend den Präferenzen selektierbar ist, welche über die Betriebsbedingungs-Einstelleinrichtung (14) eingegeben werden.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, bei welchem die Verschmutzungs-Erfassungseinrichtung (5, 11) eine optische Erfassungsschaltung (11) zum Erfassen des optischen Transparenz-Grades der Flüssigkeit in der Trommel (1, 2) aufweist, so daß die Steuerungseinrichtung (15) die Wasch-,Spül- und Schleuder- Vorgänge als Reaktion auf ein Signal von der optischen Erfassungsschaltung (11) steuert.
3. Steuergerät nach Anspruch 2, bei welchem auf der Basis einer Sättigungsperiode (Ts) von einem Zeitpunkt des Beginns des Waschvorganges bis zu einem Zeitpunkt der Sättigung des Signals der optischen Erfassungsschaltung (11) und des optischen Transparenzgrades (Vs), welcher zum Zeitpunkt der Sättigung des Signals der optischen Erfassungsschaltung (11) erhalten wird, die Steuerungseinrichtung (15) die Perioden, welche den Wasch- und Spül-Vorgängen zugeordnet sind, oder die Anzahl der Spül-Vorgänge und die dem Schleudervorgang zugeordnete Periode steuert.
4. Steuergerät nach Anspruch 3, bei welchem die Steuerungseinrichtung (15) die Intensität des Flusses des Spülwassers auf der Basis der Sättigungsperiode (Ts) und des optischen Transparenzgrades (Vs), welcher durch die optische Erfassungsschaltung (11) erhalten wird, und der Menge der durch die Mengenerfassungseinrichtung (12) erhaltenen Teile bestimmt.
5. Steuergerät nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerungseinrichtung eine Fuzzy-Steuerungseinrichtung (15) mit einer Regeltabelle (Tabelle 1-3) zum Einstellen von Abwärts-Steuerungsregeln ist, so daß Daten der Regeltabelle (Tabelle 1-3) durch Betätigen der Betriebsbedingungseinstelleinrichtung (14) verändert werden.
6. Steuergerät nach Anspruch 5, bei welchem die Steuerungseinrichtung (15) mehrere Regeltabellen (Tabellen 1-3) speichert, sodaß eine der Regeltabellen (1-3) aus den Regeltabellen (Tabellen 1-3) durch Betätigen der Betriebsbedingungseinstelleinrichtung (14) selektiert wird.
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