EP2312543A1 - Verfahren zum Betreiben eines Summers eines Haushaltsgeräts und Haushaltsgerät mit einem Summer - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Summers eines Haushaltsgeräts und Haushaltsgerät mit einem Summer Download PDF

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EP2312543A1
EP2312543A1 EP10183498A EP10183498A EP2312543A1 EP 2312543 A1 EP2312543 A1 EP 2312543A1 EP 10183498 A EP10183498 A EP 10183498A EP 10183498 A EP10183498 A EP 10183498A EP 2312543 A1 EP2312543 A1 EP 2312543A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
buzzer
frequency
signal
pulse
drive signal
Prior art date
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Granted
Application number
EP10183498A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2312543B1 (de
Inventor
Bernhard Koch
Manfred Plankl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2312543A1 publication Critical patent/EP2312543A1/de
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Publication of EP2312543B1 publication Critical patent/EP2312543B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B3/00—Audible signalling systems, e.g. audible personal calling systems
    • G08B3/10—Audible signalling systems, e.g. audible personal calling systems using electric transmission; using electromagnetic transmission

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a buzzer of a household appliance, wherein the buzzer is controlled via a pulse-frequency-variable pulse width modulated buzzer drive signal.
  • the volume of buzzers is changed in high-quality devices by a variation of the voltage or by a switchover of series resistors. This is circuitry very complex and often not infinitely possible.
  • DE 697 33 955 T2 describes an alarm sounder control system which includes a converter circuit for converting a driver signal into an actuator signal of a tone generator and a driver circuit for generating the driver signal, wherein the Driver circuit includes a microprocessor for receiving at least one input signal representative of one of a plurality of control parameters for the Tongeber Kunststoffsystem and for adjusting the drive signal on the basis of the at least one input signal, so that the alarm sounder has a predetermined sound pressure level characteristic.
  • the control parameters may include the frequency of the driver signal.
  • the drive signal may be a PWM (Pulse Width Modulation) signal generated by the microprocessor, which is set by a pulse width of the PWM signal. The pulse width may be dependent on the frequency of the PWM signal.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • DE 103 29 613 A1 describes a method for operating mode or operation of an electrical appliance having controls, a controller and a speaker.
  • the electrical appliance can be a washing machine.
  • the operator of the state of the electrical device is communicated during the operation and during the operation of acoustic information, in particular acoustic feedback.
  • Acoustic information in the form of acoustic outputs and acoustic feedbacks are in particular tones, tone sequences or entire pieces of music. Whether the acoustic outputs or feedback are individual tones, tone sequences or entire melodies may depend on the triggering event or the current operating state. On the other hand, it can also depend on a classification of electrical appliances, such as washing machines, in various price and equipment segments.
  • the speaker may be any speaker or sounder. So it is in a simple version, for example, a piezo buzzer. In a slightly more elaborate version it can be a membrane speaker. This makes it possible in particular to play sequences of notes or pieces of music in high quality.
  • the loudspeaker can be controlled via a microcontroller.
  • the object is achieved by a method for operating a buzzer of a household appliance, wherein the buzzer is activated for generating an acoustic signal via a pulse-frequency-variable pulse width modulated buzzer drive signal.
  • the buzzer drive signal has at least two pulse frequencies which are within an expected fluctuation range of a buzzer maximum frequency.
  • the buzzer may be operated at a plurality of frequencies such that at least one frequency meets the volume maximum or is at least so close to the loudness maximum that a significantly high volume is generated, e.g. amounting to at least 80% of the maximum sound pressure level.
  • a significantly high volume e.g. amounting to at least 80% of the maximum sound pressure level.
  • the different frequencies also slightly change the pitch of the signal, which a user can perceive particularly well. This also improves perceptibility and distinguishability of different signals.
  • the expected fluctuation range of the maximum volume frequency of the buzzer results from a knowledge of the buzzer to be used, eg from manufacturing tolerances given in corresponding product sheets or other manufacturer's specifications and / or from a knowledge of the anticipated environmental influences and / or an aging behavior. Consequently, simple buzzers of a known type can also be used with a volume maximum frequency varying from buzzer to buzzer without individual adaptation of the method.
  • the number and / or frequency spacing of the individual pulses is basically not limited and can be e.g. set as a function of a frequency width of the volume maximum.
  • two different pulse frequencies can be sufficient to produce a significantly high volume safely, for. in the form of a double beep.
  • many pulse frequencies can be used to produce a significantly high volume, e.g. in the form of a narrow step width (quasi-continuous) swept pulse frequency range.
  • the fluctuation range is a maximum of 250 Hz, in particular a maximum of 200 Hz.
  • the buzzer drive signal then has at least two pulse frequencies which lie within a frequency range of a maximum of 250 Hz, in particular a maximum of 200 Hz.
  • a fluctuation width of a volume maximum frequency of typical buzzer used in home appliances is covered. Since the human ear also perceives frequency sequences very well, frequency sequences are more easily perceptible even in the presence of disturbing ambient noise.
  • the maximum fluctuation range of 250 Hz is much smaller than the frequency width of a typical octave.
  • the pulse frequency of the buzzer drive signal is modulated, in particular for generating a vibrato of the acoustic signal.
  • modulating small frequency changes can be generated, via which an 'emotional quality' of the acoustic signal can be set in a simple manner, such as aggressive, harmonious or soft.
  • the frequency is usually changed only very slightly, even in a short period of time, so that a user does not consciously perceive this as a sequence of different tones or substantial change in pitch, but as a tone of a tone. Consequently, no clearly audible tone sequence is pre-empted by the vibrato. Rather, the frequency variation can be impressed on the buzzer within the expected fluctuation range in addition to a deliberately perceptible tone sequence without significantly distorting the tone sequence acoustically.
  • the pulse frequency of the buzzer drive signal is at least partially modulated with a step size of not more than four Hz, in particular with a step size in a range of 1 Hz to 2 Hz. This can ensure a high volume especially at narrow volume maxima be achieved. It is also possible to generate a particularly effective perceived vibrato.
  • the pulse frequency of the buzzer drive signal within a pulse frequency range of a maximum of 50 Hz, e.g. is modulated with about 40 Hz. This results in a well-perceived vibrato with no or unobservable change in pitch.
  • a base pulse frequency or frequency which is frequency modulated for generation of the vibrato at the buzzer is thus preferably varied (increased and / or decreased, eg in increments of 1 to 2 Hz) within a predetermined modulation period Tm by a maximum of 50 Hz and again attributed to the base pulse frequency.
  • a base pulse frequency of 2100 Hz is modulated with a frequency change to produce the vibrato of 40 Hz and the drive frequency or pulse frequency of the buzzer drive signal is increased in steps of or with a step of 1 Hz at each pulse, the drive signal reaches after 40 pulses (corresponding to a half modulation period Tm of about 18,87 ms) a frequency of 2140 Hz. Thereafter, the drive signal is lowered again in steps of 1 Hz to 2100 Hz. This results in a modulation period Tm for the vibrato of approximately 37.74 ms.
  • the frequency modulation is triangular.
  • the frequency modulation of the buzzer drive signal may generally be e.g. be ramped, triangular or sinusoidal.
  • a modulation period Tm is a maximum of 200 ms, in particular a maximum of 100 ms. This also supports the formation of a well-perceived vibrato.
  • the buzzer drive signal has at least two successive signal sections.
  • This embodiment is special easy to implement.
  • the successive signal sections can be distinguished from one another either by a significant frequency jump and / or by a pause.
  • At least two successive signal sections have a frequency difference at a transition between these two signal sections of at least 50 Hz, in particular at least 100 Hz.
  • This frequency difference or interval between the signal sections is enough for many buzzers to hit the volume maximum frequency sufficiently close and thus produce a sufficiently loud signal.
  • the signal may have three successive signal sections at 2.1 kHz, at 2.2 kHz and at 2.3 kHz.
  • the pulse frequency of each of the signal sections is modulated. For example, if a vibrato and two signal sections combined with a base pulse frequency of 2100 kHz and 2300 kHz, the buzzer is first with the base pulse frequency of 2100 Hz and a frequency change to produce the vibrato of 40 Hz (corresponding to a modulation period Tm of 37.74 ms) operated and after eg 150 ms (corresponding to approx. 4 full modulation processes) with the base pulse frequency of 2300 Hz with the same modulation. This creates a buzzer sound that sounds pleasant to a user or listener.
  • the sequence of signal sections can be generated repeatedly.
  • the signal sections can merge directly into one another or be interrupted by pauses.
  • the signal sections can last for an acoustically particularly effective effect, in particular between 0.25 s and 0.5 s, for a maximum of up to 1 s.
  • the frequency difference or the interval between the two signal sections is set so that an interval of the associated acoustic signals is essentially dissonant or consonant depending on an operating state of the household appliance. If the frequency of the second tone of a double beep corresponds, for example, to 5/4 of the frequency of the first tone, then the two tones have an interval spacing that corresponds to a major third. This interval sounds for the human ear soft, because it belongs to the family of consonants. If the frequency of the second tone is only 16/15 higher than the frequency of the first tone, the result is an interval distance equal to a small second. This interval belongs to the dissonant and sounds uncomfortable or hard for the human ear. Thus, in addition to the vibrato, the emotional quality of the signal can be combined with the operating state also by the interval between the signal sections, eg an aggressive-sounding signal with a warning in case of an error condition.
  • the buzzer is operated at a frequency between 1.8 kHz and 2.7 kHz. This frequency range is also audible to older users.
  • acknowledgment signals e.g., for a key press
  • a warning signal alarm, malfunction indication, etc.
  • Soft key signals are more likely to be accepted by the customer rather than turned off, so the benefits of acoustic feedback are not lost.
  • the object is also achieved by a household appliance with a buzzer, a control circuit, in particular microcontroller, for generating a pulse width modulated buzzer drive signal, wherein the control circuit is coupled to a control input of an electronic switch and the electronic switch is set up and arranged for selectively switching on and off the buzzer ,
  • the household appliance is set up for carrying out a method according to one of the preceding claims.
  • the pulse width modulated buzzer drive signal can be varied by the control circuit in general with respect to its frequency and its duty cycle.
  • the hardware circuit of the buzzer does not need to be changed by means of a switching transistor.
  • different buzzer tones can be realized at no extra cost compared to current buzzer controls.
  • the control circuit may e.g. a microcontroller, FPGA, ASIC, etc.
  • the electronic switch may e.g. be a switching transistor or comprise at least one switching transistor.
  • the buzzer can be a magnetic buzzer or a piezo buzzer.
  • Fig.1 shows a household appliance H, for example a washing machine, dishwasher, oven, stove, small household appliance, etc., with a buzzer 1 in the form of a piezo meter to output acoustic signals to a user.
  • the buzzer 1 is supplied by means of a supply voltage VCC and is connected in series with an electronic switch in the form of a bipolar transistor 2.
  • the buzzer 1 comes from a series whose fluctuation range of a volume maximum frequency is well known, for example, that over 95% of the delivered buzzer 1 have a fluctuation width of not more than 200 Hz, eg centered around 2.2 kHz.
  • the bipolar transistor 2 is connected with its collector to the buzzer 1 and its emitter to ground.
  • the base as a control input is connected to an output of a microcontroller 3.
  • the microcontroller 3 generates at its output a pulse width modulated buzzer drive signal 4, which consequently controls the bipolar transistor 2 and the power supply to the buzzer 1.
  • a duration of the current flow through the buzzer and thus a volume can be set.
  • a frequency of the pulse width modulated buzzer drive signal 4 a corresponding pitch of the buzzer can be set.
  • the microcontroller 3 can also be used for general control purposes of the household appliance H.
  • the microcontroller 3 can set the frequency and / or the duty cycle of the buzzer drive signal 4 in a situation-related or state-related manner, e.g. with a higher volume and / or a more aggressive quality of warning signals.
  • the microcontroller 3 may generate a buzzer drive signal 4 having a varying frequency with an associated frequency difference within (including equal to) the expected range of variation of the buzzer maximum frequency of buzzer 1, e.g. here by way of example of a maximum of 200 Hz, e.g. between 2.1 kHz and 2.3 kHz.
  • Fig.2 shows a possible buzzer drive signal 4 with a section of a first signal section Sa and a section of a subsequent second signal section Sb, which is generated at the output of the microcontroller 3 and applied to the base of the bipolar transistor 2.
  • the first signal section Sa has a pulse train of n pulses, of which only the last three pulses Pa n-2 , Pa n-1 , Pa n are shown in detail here.
  • the second signal section Sb has a pulse train of m pulses, of which only the first four pulses Pb 1 , Pb 2 , Pb 3 and Pb 4 are shown in detail here.
  • the first signal section Sa generates a first beep of a double beep in the buzzer 1, the second signal section Sb subsequently generates a second beep of the double beep in the buzzer 1.
  • the first signal section Sa has a constant (pulse) period Ta between two adjacent pulses Pa n-2 , Pa n-1 and Pa n-1 , Pa n and a constant pulse duration t1a.
  • the second signal section Sb has a constant (pulse) period Tb between two adjacent pulses Pb 1 , Pb 2 , Pb 3 and Pb 4 and a constant pulse duration t1b.
  • the individual pulses have the same amplitude A.
  • which is less than or equal to the fluctuation range of the maximum volume frequency, ie here ⁇ f 140 Hz.
  • This interval is sufficient for many piezo numbers in order to be able to safely operate the buzzer with a high volume over all typical tolerance positions and environmental influences.
  • the double beep can be particularly well perceived due to the interval by a user. Due to the interval, the frequency of the second signal section Sb is also 16/15 higher than the frequency of the first signal section Sa, so that the double beep is heard as dissonant, eg aggressive, which makes it suitable, for example, for a warning tone.
  • the first beep is louder than the second beep, which produces a natural-sounding reverberation effect and further improves the perceptibility of the acoustic signal.
  • the duration of the two signal sections Sa, Sb is in each case preferably between 0.25 and 1 s, in particular between 0.25 s and 0.5 s. This is generally true.
  • the period durations Ta and Tb or the corresponding frequencies fa and fb are periodically varied in small steps.
  • a vibrato is modulated in the buzzer correspondingly produced in the buzzer 1.
  • a vibrato may sound a beep aggressive for warning signals or, for example, pleasant, cheerful for information signals.
  • a maximum frequency variation of the vibrato may be 40 Hz.
  • the vibrato may have a frequency variation corresponding to a musical interval to produce an 'emotional quality' of the tone (single tone, double or multiple beep). For example, with a maximum frequency variation of the vibrato of 140 Hz, a vibrato with a maximum interval distance of a small second arises, giving an appropriate signal sound an aggressive character.
  • a magnetic buzzer can also be used, or in general a suitable electrically controlled acoustic signal generator.
  • the period or frequency between two pulses of the buzzer drive signal can also be varied continuously, for example from pulse to pulse.
  • This variation can eg be linear with constant frequency changes or with non-constant frequency changes, eg sinusoidal.

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Abstract

Das Verfahren dient zum Betreiben eines Summers (1) eines Haushaltsgeräts (H), wobei der Summer (1) für eine Erzeugung eines akustischen Signals über ein pulsfrequenzvariables pulsweitenmoduliertes Summeransteuerungssignal (4) angesteuert wird. Das Summeransteuerungssignal (4) weist mindestens zwei Pulsfrequenzen auf, die innerhalb eines zu erwartenden Schwankungsbereichs einer Lautstärkemaximalfrequenz des Summers (1) liegen.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Summers eines Haushaltsgeräts, wobei der Summer über ein pulsfrequenzvariables pulsweitenmoduliertes Summeransteuerungssignal angesteuert wird.
  • Derzeit werden in Haushaltsgeräten meist einfache Summer in Piezotechnologie oder magnetischer Technologie eingesetzt. Diese Summer können mit hoher Lautstärke bei einer geringeren Betriebsspannung eingesetzt werden und weisen den Vorteil auf, sehr preiswert zu sein. Sie können mit einem Rechtecksignal einer festen Frequenz angesteuert werden. Ein Nachteil der einfachen Summer ist, dass aufgrund ihrer schlechten akustischen Qualitäten die erzielbare Lautstärke starken Schwankungen unterliegt. Einfache Summer weisen typischerweise eine frequenzabhängige Lautstärke und damit auch ein Lautstärkemaximum bei einer von Summer zu Summer unterschiedlichen Lautstärkemaximalfrequenz auf. Die nutzbare Bandbreite der Summer ist somit vergleichsweise schmal und zusätzlich von Bauteil zu Bauteil bzw. über Umwelteinflüsse (Temperatur, Luftdruck, Alterung, Lötprozess, akustische Resonanz in der Umgebung usw.) schwankend. Es sind selbstschwingende Summer mit einer Rückkopplung bekannt, die immer auf der Lautstärkemaximalfrequenz arbeiten. Dies ist jedoch nur mit piezoelektrischen Summern bei einer hohen Betriebsspannung möglich.
  • Die Lautstärke von Summern wird bei hochwertigen Geräten durch eine Variation der Spannung oder durch ein Umschalten von Vorwiderständen verändert. Dies ist schaltungstechnisch sehr aufwendig und häufig nicht stufenlos möglich.
  • Verschiedene Summeransteuerungssignale unterscheiden sich heute vor allem durch eine Dauer oder Abfolge eines akustischen Signals gleicher Frequenz (z.B. Piepton, Dauerton). Diese akustischen Signale sind häufig schwer zu unterscheiden.
  • DE 697 33 955 T2 beschreibt ein Steuersystem für Alarmtongeber, welches eine Umformerschaltung zum Umformen eines Treibersignals in ein Betätigungsignal eines Tongebers und eine Treiberschaltung zum Erzeugen des Treibersignals einschließt, wobei die Treiberschaltung einen Mikroprozessor zum Empfang von mindestens einem Eingangssignal repräsentativ für einen von mehreren Steuerparametern für das Tongebersteuersystem und zum Einstellen des Treibersignals unter Zugrundelegung des mindestens einen Eingangssignals enthält, so dass der Alarmtongeber eine vorherbestimmte Schalldruckpegel-Charakteristik aufweist. Die Steuerparameter können die Frequenz des Treibersignals einschließen. Das Treibersignal kann ein von dem Mikroprozessor erzeugtes PWM (Pulsbreitenmodulations)-Signal sein, das durch eine Pulsbreite des PWM-Signals eingestellt wird. Die Pulsbreite kann von der Frequenz des PWM-Signals abhängig sein.
  • DE 103 29 613 A1 beschreibt ein Verfahren zur Betriebswahl oder zum Betriebsablauf eines Elektrogerätes, welches Bedienelemente, eine Steuerung und einen Lautsprecher aufweist. Das Elektrogerät kann eine Waschmaschine sein. Zu Informationszwecken einer Bedienperson wird während der Betriebswahl und während des Betriebsablaufs über akustische Informationen, insbesondere akustische Rückmeldungen, der Bedienperson der Zustand des Elektrogerätes mitgeteilt. Akustische Informationen in Form von akustischen Ausgaben und akustischen Rückmeldungen sind insbesondere Töne, Tonfolgen oder ganze Musikstücke. Ob die akustischen Ausgaben oder Rückmeldungen einzelne Töne, Tonfolgen oder ganze Melodien sind, kann zum einen von dem auslösenden Ereignis bzw. dem momentanen Betriebszustand abhängen. Zum anderen kann es auch von einer Einteilung von Elektrogeräten, beispielsweise Waschmaschinen, in verschiedene Preis- und Ausstattungssegmente abhängen. Bei einfacheren bzw. kostengünstigeren Geräten können beispielsweise einzelne Töne ausgegeben werden. Bei teureren bzw. sehr gut ausgestatteten Elektrogeräten können es Musikstücke sein. Dabei ist es möglich, eine akustische Ausgabe hinsichtlich Dynamik, Lautstärke oder Klangfärbung dahingehend zu unterscheiden, ob ein gewollter oder ein ungewollter Betriebszustand vorliegt. Dies bedeutet, dass während eines gewollten Betriebszustandes eine an sich angenehme und harmonisch klingende Tonfolge oder ein entsprechendes Musikstück ausgegeben werden. Liegt eine Störung oder dergleichen vor, kann eine akustische Ausgabe erfolgen, welche einen alarmierenden oder warnenden Charakter hat. Der Lautsprecher kann ein beliebiger Lautsprecher oder akustischer Signalgeber sein. So ist es in einer möglichst einfachen Version beispielsweise ein Piezo-Summer. In einer etwas aufwendigeren Version kann es ein Membranlautsprecher sein. Damit ist es insbesondere möglich, Tonfolgen oder Musikstücke in hoher Qualität abzuspielen. Der Lautsprecher kann über einen Mikrocontroller angesteuert werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen Mitteln ein akustisches Signal eines Summers eines Haushaltsgeräts zu verbessern und insbesondere einen Summer bereitzustellen, welcher in der Lage ist, eine Hörbarkeit und eine Unterscheidbarkeit verschiedener Signale zu erleichtern.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Summers eines Haushaltsgeräts, wobei der Summer für eine Erzeugung eines akustischen Signals über ein pulsfrequenzvariables pulsweitenmoduliertes Summeransteuerungssignal angesteuert wird. Das Summeransteuerungssignal weist mindestens zwei Pulsfrequenzen auf, die innerhalb eines zu erwartenden Schwankungsbereichs einer Lautstärkemaximalfrequenz des Summers liegen.
  • Bei dem hier vorliegenden Verfahren wird ausgenutzt, dass der Summer mit mehreren Frequenzen so betrieben werden kann, dass zumindest eine Frequenz das Lautstärkemaximum trifft oder zumindest so nahe an dem Lautstärkemaximum liegt, dass eine signifikant hohe Lautstärke erzeugt wird, z.B. in Höhe von mindestens 80% des maximalen Schalldruckpegels. Dadurch wird ein akustisches Signal des Summers deutlicher hörbar. Durch die unterschiedlichen Frequenzen wird zudem die Tonhöhe des Signals leicht verändert, das ein Nutzer besonders gut wahrnehmen kann. Auch so wird eine Wahrnehmbarkeit und eine Unterscheidbarkeit verschiedener Signale verbessert.
  • Die zu erwartende Schwankungsbreite der Lautstärkemaximalfrequenz des Summers ergibt sich aus einer Kenntnis des einzusetzenden Summers, z.B. aus in entsprechenden Produktblättern oder anderen Herstellerangaben angegebenen Herstellungstoleranzen und/oder aus einer Kenntnis der voraussichtlichen Umwelteinflüsse und/oder eines Alterungsverhaltens. Folglich können auch einfache Summer einer bekannten Art mit einer von Summer zu Summer schwankenden Lautstärkemaximalfrequenz ohne eine individuelle Anpassung des Verfahrens eingesetzt werden.
  • Die Zahl und/oder der Frequenzabstand der einzelnen Pulse ist grundsätzlich nicht beschränkt und lässt sich z.B. in Abhängigkeit einer Frequenzbreite des Lautstärkemaximums einstellen. So können bei einem über das Frequenzspektrum breiten Lautstärkemaximum und/oder einer geringen Schwankungsbreite der Lautstärkemaximalfrequenz über die Frequenz zwei unterschiedliche Pulsfrequenzen ausreichen, um eine signifikant hohe Lautstärke sicher zu erzeugen, z.B. in Form eines Doppelpieps. Andererseits können bei einem schmalen Lautstärkemaximum und/oder einer großen Schwankungsbreite viele Pulsfrequenzen eingesetzt werden, um eine signifikant hohe Lautstärke zu erzeugen, z.B. in Form eines mit enger Schrittweite (quasi-kontinuierlich) überstrichenen Pulsfrequenzbereichs.
  • Es ist eine Ausgestaltung, dass der Schwankungsbereich maximal 250 Hz, insbesondere maximal 200 Hz, beträgt. In anderen Worten weist das Summeransteuerungssignal dann mindestens zwei Pulsfrequenzen auf, die innerhalb eines Frequenzbereichs von maximal 250 Hz, insbesondere maximal 200 Hz, liegen. Dadurch wird eine Schwankungsbreite einer Lautstärkemaximalfrequenz typischer in Haushaltsgeräten verwendeter Summer abgedeckt. Da das menschliche Ohr zudem Frequenzfolgen sehr gut wahrnimmt, sind Frequenzfolgen auch bei Vorhandensein von störenden Umgebungsgeräuschen leichter wahrnehmbar. Die Schwankungsbreite von maximal 250 Hz ist wesentlich geringer als eine Frequenzbreite einer typischen Oktave.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Pulsfrequenz des Summeransteuerungssignals moduliert wird, insbesondere für eine Erzeugung eines Vibratos des akustischen Signals. Durch die Modulation können geringe Frequenzänderungen erzeugt werden, über welche eine 'emotionale Qualität' des akustischen Signals auf eine einfache Weise eingestellt werden kann, z.B. aggressiv, harmonisch oder auch weich. Insbesondere bei einem Vibrato wird die Frequenz meistens nur sehr gering verändert, und zwar auch in einem geringen Zeitraum, so dass ein Nutzer dies nicht bewusst als eine Folge unterschiedlicher Töne oder wesentliche Änderung der Tonhöhe wahrnimmt, sondern als eine Klangfarbe eines Tons. Folglich wird durch das Vibrato keiner deutlich hörbaren Tonfolge vorgegriffen. Vielmehr kann die Frequenzvariation innerhalb der zu erwartenden Schwankungsbreite zusätzlich zu einer bewusst wahrnehmbaren Tonfolge auf den Summer aufgeprägt werden, ohne die Tonfolge akustisch signifikant zu verfälschen.
  • Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Pulsfrequenz des Summeransteuerungssignals zumindest abschnittsweise mit einer Schrittweite von nicht mehr als vier Hz moduliert wird, insbesondere mit einer Schrittweite in einem Bereich von 1 Hz bis 2 Hz. Dadurch kann insbesondere bei schmalen Lautstärkemaxima eine hohe Lautstärke sicher erreicht werden. Auch lässt sich ein besonders effektiv wahrgenommenes Vibrato erzeugen.
  • Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Pulsfrequenz des Summeransteuerungssignals innerhalb eines Pulsfrequenzbereichs von maximal 50 Hz, z.B. mit etwa 40 Hz moduliert wird. Dies ergibt ein gut wahrgenommenes Vibrato bei einer nicht oder nicht bewusst wahrnehmbaren Änderung der Tonhöhe. Eine Basispulsfrequenz oder -ansteuerfrequenz, welche für eine Erzeugung des Vibratos an dem Summer frequenzmoduliert wird, wird somit vorzugsweise innerhalb einer vorbestimmten Modulationsperiodendauer Tm um die maximal 50 Hz variiert (erhöht und/oder erniedrigt, z.B. in Schritten von 1 bis 2 Hz) und wieder auf die Basispulsfrequenz zurückgeführt.
  • Wird beispielsweise eine Basispulsfrequenz von 2100 Hz mit einer Frequenzänderung zur Erzeugung des Vibratos von 40 Hz moduliert und wird die Ansteuerfrequenz oder Pulsfrequenz des Summeransteuerungssignals in Schritten von oder mit einer Schrittweite von 1 Hz bei jedem Puls erhöht, so erreicht das Ansteuersignal nach 40 Pulsen (entsprechend einer halben Modulationsperiodendauer Tm von ca.18,87 ms) eine Frequenz von 2140 Hz. Danach wird das Ansteuersignal wieder in Schritten von 1 Hz auf 2100 Hz abgesenkt. So ergibt sich eine Modulationsperiodendauer Tm für das Vibrato von ca. 37,74 ms. Die Frequenzmodulation erfolgt dreieckförmig.
  • Die Frequenzmodulation des Summeransteuerungssignals kann allgemein z.B. rampenförmig, dreiecksförmig oder sinusförmig erfolgen.
  • Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass eine Modulationsperiodendauer Tm maximal 200 ms, insbesondere maximal 100 ms, beträgt. Auch dies unterstützt die Bildung eines gut wahrgenommenen Vibratos.
  • Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass das Summeransteuerungssignal mindestens zwei aufeinander folgende Signalabschnitte aufweist. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach umsetzbar. Die aufeinander folgenden Signalabschnitte können entweder über einen signifikanten Frequenzsprung und/oder durch eine Pause voneinander unterschieden sein.
  • Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass mindestens zwei aufeinander folgende Signalabschnitte einen Frequenzunterschied bei einem Übergang zwischen diesen beiden Signalabschnitten von mindestens 50 Hz, insbesondere mindestens 100 Hz, aufweisen. Dieser Frequenzunterschied oder dieses Intervall zwischen den Signalabschnitten ist für viele Summer genug, um die Lautstärkemaximalfrequenz ausreichend nahe zu treffen und folglich ein ausreichend lautes Signal zu erzeugen. Beispielsweise kann das Signal drei hintereinander folgende Signalabschnitte bei 2,1 kHz, bei 2,2 kHz und bei 2,3 kHz aufweisen.
  • Eine noch bessere Abdeckung des Schwankungsbereichs der Lautstärkemaximalfrequenz kann durch die Ausgestaltung erreicht werden, dass die Pulsfrequenz jedes der Signalabschnitte moduliert wird. Werden beispielsweise ein Vibrato und zwei Signalabschnitte mit einer Basispulsfrequenz von 2100 kHz und 2300 kHz kombiniert, so wird der Summer zuerst mit der Basispulsfrequenz von 2100 Hz und einer Frequenzänderung zur Erzeugung des Vibratos von 40 Hz (entsprechend einer Modulationsperiodendauer Tm von 37,74 ms) betrieben und nach z.B. 150 ms (entsprechend ca. 4 vollen Modulationsvorgängen) mit der Basispulsfrequenz von 2300 Hz bei gleicher Modulation betrieben. So entsteht ein Summerton, der für einen Nutzer oder Zuhörer angenehm klingt.
  • Die Folge der Signalabschnitte kann wiederholt erzeugt werden. Die Signalabschnitte können direkt ineinander übergehen oder von Pausen unterbrochen sein.
  • Die Signalabschnitte können für eine akustisch besonders effektive Wirkung insbesondere zwischen 0,25 s und 0,5 s, maximal bis zu 1 s dauern.
  • Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der Frequenzunterschied bzw. das Intervall zwischen den beiden Signalabschnitten so eingestellt wird, dass ein Intervall der zugehörigen akustischen Signale abhängig von einem Betriebszustand des Haushaltsgeräts im Wesentlichen dissonant oder konsonant ist. Entspricht die Frequenz des zweiten Tons eines Doppelpieps beispielsweise 5/4 der Frequenz des ersten Tons, so weisen die beiden Töne einen Intervallabstand auf, der einer großen Terz entspricht. Dieses Intervall klingt für das menschliche Ohr weich, denn es gehört zur Familie der Konsonanten. Ist die Frequenz des zweiten Tons nur 16/15 höher als die Frequenz des ersten Tons, so entsteht ein Intervallabstand, der einer kleinen Sekunde entspricht. Dieses Intervall gehört zu den Dissonanten und klingt für das menschliche Ohr unangenehm bzw. hart. So kann, außer über das Vibrato, die emotionale Qualität des Signals mit dem Betriebszustand auch durch das Intervall zwischen den Signalabschnitten kombiniert werden, z.B. ein aggressiv klingendes Signal mit einem Warnhinweise bei einem Fehlerzustand.
  • Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass gegen Ende des Summeransteuerungssignals (also nicht vom Anfang an) sein Tastgrad bzw. Puls/Pausen-Verhältnis verringert wird Dadurch wird gegen Ende eine Lautstärke des akustischen Signals reduziert. So kann ein ausklingender Halleffekt erzeugt werden, der bei dem Nutzer den Eindruck eines natürlichen Tons gegenüber einem oft unnatürlich harten, abrupt endenden akustischen Signal erzeugt.
  • Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der Summer bei einer Frequenz zwischen 1,8 kHz und 2,7 kHz betrieben wird. Dieser Frequenzbereich ist auch von älteren Nutzern gut hörbar.
  • Allgemein ist es durch eine Anpassung des Tastgrads des pulsweitenmodulierten Summeransteuerungssignals möglich, eine Lautstärke des akustischen Signals zu verändern, z.B. situationsbezogen oder zustandsbezogen. So können beispielsweise Quittierungssignale (z.B. für eine Tastenbetätigung) leiser sein, da der Nutzer unmittelbar an dem Haushaltsgerät steht, als Warnsignalsignale (Wecker, Störungshinweis usw.), bei denen sich der Nutzer üblicherweise weiter entfernt von dem Gerät aufhält. Leisere Tastensignale werden vom Kunden eher akzeptiert und nicht abgeschaltet, so dass die Vorteile einer akustischen Rückkopplung nicht verloren gehen.
  • Auch ist es möglich, akustische Signale mit einer wechselnden, bewusst wahrnehmbaren Tonhöhe auszugeben, z.B. mit wechselnden Tönen einer Oktave. Dabei wird die Frequenz des pulsweitenmodulierten Summeransteuerungssignals erheblich stärker geändert als innerhalb der zu erwartenden Schwankungsbreite der Lautstärkemaximalfrequenz.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Haushaltsgerät mit einem Summer, einer Steuerschaltung, insbesondere Mikrocontroller, zum Erzeugen eines pulsweitenmodulierten Summeransteuerungssignals, wobei die Steuerschaltung mit einem Steuereingang eines elektronischen Schalters gekoppelt ist und der elektronische Schalter zum wahlweisen Einschalten und Ausschalten des Summers eingerichtet und angeordnet ist. Das Haushaltsgerät ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet.
  • Das pulsweitenmodulierten Summeransteuerungssignal kann durch die Steuerschaltung allgemein bezüglich seiner Frequenz und seines Tastgrads variiert werden. Für eine Durchführung des Verfahrens braucht bei heutigen Steuerschaltungen die Hardwarebeschaltung des Summers mittels eines Schalttransistors nicht verändert zu werden. Generell können verschiedene Summertöne ohne Mehrkosten gegenüber derzeitigen Summeransteuerungen realisiert werden.
  • Die Steuerschaltung kann z.B. ein Mikrocontroller, FPGA, ASIC usw. sein.
  • Der elektronische Schalter kann z.B. ein Schalttransistor sein oder mindestens einen Schalttransistor umfassen.
  • Der Summer kann ein magnetischer Summer oder ein Piezosummer sein.
  • In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
    • Fig.1
    zeigt eine vereinfachte Skizze eines Haushaltsgeräts mit einem Summer gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und
    Fig.2
    zeigt ein pulsweitenmoduliertes Summeransteuerungssignal zur Ansteue- rung des Summers des Haushaltsgeräts aus Fig.1.
  • Fig.1 zeigt ein Haushaltsgerät H, z.B. eine Waschmaschine, Spülmaschine, Ofen, Herd, Haushaltskleingerät usw., mit einem Summer 1 in Form eines Piezosummers zur Ausgabe akustischer Signale an einen Nutzer. Der Summer 1 wird mittels einer Versorgungsspannung VCC versorgt und ist in Reihe mit einem elektronischen Schalter in Form eines Bipolartransistors 2 geschaltet. Der Summer 1 stammt aus einer Baureihe, deren Schwankungsbreite einer Lautstärkemaximalfrequenz gut bekannt ist, z.B. dass über 95% der gelieferten Summer 1 eine Schwankungsbreite von nicht mehr als 200 Hz aufweisen, z.B. zentriert um 2,2 kHz.
  • Der Bipolartransistor 2 ist mit seinem Kollektor mit dem Summer 1 und seinem Emitter mit Masse verbunden. Die Basis als ein Steuereingang ist mit einem Ausgang eines Mikrocontrollers 3 verbunden. Der Mikrocontroller 3 erzeugt an seinem Ausgang ein pulsweitenmoduliertes Summeransteuerungssignal 4, welches folglich den Bipolartransistor 2 und die Stromzufuhr zu dem Summer 1 steuert. Durch eine Einstellung des Tastgrads kann eine Dauer des Stromflusses durch den Summer und so eine Lautstärke eingestellt werden. Durch eine Einstellung der Frequenz des pulsweitenmodulierten Summeransteuerungssignals 4 kann eine entsprechende Tonhöhe des Summers eingestellt werden.
  • Der Mikrocontroller 3 kann auch für allgemeine Steuerzwecke des Haushaltsgeräts H verwendet werden. Der Mikrocontroller 3 kann insbesondere die Frequenz und/oder den Tastgrad des Summeransteuerungssignals 4 situationsbezogen oder zustandsbezogen einstellen, z.B. mit einer größeren Lautstärke und/oder einer aggressiveren Qualität bei Warnsignalen.
  • Der Mikrocontroller 3 kann insbesondere ein Summeransteuerungssignal 4 mit einer variierenden Frequenz erzeugen, wobei ein zugehöriger Frequenzunterschied innerhalb (einschließlich gleich) der zu erwartenden Schwankungsbreite der Lautstärkemaximalfrequenz des Summers 1 liegt, z.B. hier beispielhaft von maximal 200 Hz, z.B. zwischen 2,1 kHz und 2,3 kHz.
  • Fig.2 zeigt ein mögliches Summeransteuerungssignal 4 mit einem Ausschnitt aus einem ersten Signalabschnitt Sa und einem Ausschnitt aus einem darauf folgenden zweiten Signalabschnitt Sb, das an dem Ausgang des Mikrocontrollers 3 erzeugt und an die Basis des Bipolartransistors 2 angelegt wird. Der erste Signalabschnitt Sa weist eine Pulsfolge von n Pulsen auf, von denen hier ausschnittsweise nur die letzten drei Pulse Pan-2, Pan-1, Pan gezeigt sind. Der zweite Signalabschnitt Sb weist eine Pulsfolge von m Pulsen auf, von denen hier ausschnittsweise nur die ersten vier Pulse Pb1, Pb2, Pb3 und Pb4 gezeigt sind. Die Zahl der Pulse kann übereinstimmen, d.h. n = m. Der erste Signalabschnitt Sa erzeugt einen ersten Piep eines Doppelpieps in dem Summer 1, der zweite Signalabschnitt Sb erzeugt folgend einen zweiten Piep des Doppelpieps in dem Summer 1.
  • Zunächst wird eine Variante mit einem einfachen Doppelpiep beschrieben:
  • Der erste Signalabschnitt Sa weist eine konstante (Puls-)Periodendauer Ta zwischen zwei benachbarten Pulsen Pan-2, Pan-1 bzw. Pan-1, Pan und eine konstante Pulsdauer t1a auf. Der zweite Signalabschnitt Sb weist eine konstante (Puls-)Periodendauer Tb zwischen zwei benachbarten Pulsen Pb1, Pb2, Pb3 und Pb4 und eine konstante Pulsdauer t1b auf. Die einzelnen Pulse weisen eine gleiche Amplitude A auf. Der durch die Signalabschnitte Sa, Sb jeweils in dem Summer 1 erzeugte Piepton weist eine Tonhöhe auf, welche mit einer jeweiligen Pulsfrequenz fa = 1/Ta (z.B. 2100 Hz) bzw. fb = 1/Tb (z.B. 2240 Hz) korreliert. Die Pulsfrequenzen fa und fb weisen einen Frequenzsprung bzw. ein Intervall Δf = |fa - fb| auf, welcher kleiner oder gleich der Schwankungsbreite der Lautstärkemaximalfrequenz ist, also hier Δf = 140 Hz. Dieses Intervall reicht bei vielen Piezosummern aus, um den Summer über alle typischen Toleranzlagen und Umwelteinflüsse sicher mit einer hohen Lautstärke betreiben zu können. Außerdem lässt sich der Doppelpiep aufgrund des Intervalls durch einen Nutzer besonders gut wahrnehmen. Durch das Intervall liegt die Frequenz des zweiten Signalabschnitts Sb ferner um 16/15 höher als die Frequenz des ersten Signalabschnitts Sa, so dass der Doppelpiep als dissonant gehört wird, z.B. aggressiv, was ihn z.B. für einen Warnton geeignet macht.
  • Da die Pulsdauer t1 a größer ist als die Pulsdauer t1 b, ist der erste Piepton lauter als der zweite Piepton, was einen natürlich klingenden Halleffekt erzeugt und die Wahrnehmbarkeit des akustischen Signals noch weiter verbessert.
  • Die Dauer der beiden Signalabschnitte Sa, Sb beträgt jeweils bevorzugt zwischen 0,25 und 1 s, insbesondere zwischen 0,25 s und 0,5 s. Dies gilt allgemein.
  • Nun wird eine Variante mit einem Doppelpiep beschrieben, bei dem jedem der Pieptöne ein Vibrato aufmoduliert wird:
  • Dazu werden die Periodendauern Ta und Tb bzw. die entsprechenden Frequenzen fa und fb periodisch in kleinen Schritten variiert. So wird dem in dem Summer 1 entsprechend erzeugten Piep ein Vibrato aufmoduliert. Je nach Änderungsgeschwindigkeit und Höhe der Frequenzvariation kann ein Vibrato einen Signalton aggressiv für Warnsignale oder z.B. angenehm, fröhlich für Informationssignale klingen lassen. Beispielsweise können benachbarte Pulse Pan-2, Pan-1, Pan und benachbarte Pulse Pb1, Pb2, Pb3, Pb4 eine sich ändernde Schrittweite von 2 Hz aufweisen, d.h. Tai = Tai-1 ± 2 Hz bzw. Tbi = Tbi-1 ± 2 Hz mit i = 2,...,n bzw. i = 2,...,m. Eine maximale Frequenzvariation des Vibratos kann z.B. 40 Hz betragen.
  • Insbesondere kann das Vibrato eine Frequenzvariation aufweisen, welche einem musikalischen Intervall entspricht, um eine 'emotionale Qualität' des Tons zu erzeugen (Einfachton, Doppel- oder Mehrfachpiep). Beispielsweise entsteht bei einer maximalen Frequenzvariation des Vibratos von 140 Hz ein Vibrato mit einem maximalen Intervallabstand von einer kleinen Sekunde, was einem entsprechenden Signalton einen aggressiven Charakter verleiht.
  • Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • So kann statt eines Piezosummers auch ein magnetischer Summer verwendet werden, oder allgemein ein geeigneter elektrisch angesteuerter akustischen Signalgeber.
  • Statt zwei oder drei Signalabschnitten können auch mehrere Signalabschnitte verwendet werden.
  • Die Periodendauer oder Frequenz zwischen zwei Pulsen des Summeransteuerungssignals kann auch kontinuierlich variiert werden, z.B. von Puls zu Puls. Diese Variation kann z.B. linear mit konstanten Frequenzänderungen oder mit nicht-konstanten Frequenzänderungen, z.B. sinusartig, sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Summer
    2
    Bipolartransistor
    3
    Mikrocontroller
    4
    Summeransteuerungssignal
    H
    Haushaltsgerät
    Pa
    Puls des ersten Signalabschnitts des Summeransteuerungssignals
    Pb
    Puls des zweiten Signalabschnitts des Summeransteuerungssignals
    Sa
    erster Signalabschnitt
    Sb
    zweiter Signalabschnitt
    Ta
    Periodendauer des ersten Signalabschnitts
    Tb
    Periodendauer des zweiten Signalabschnitts
    t1a
    Pulsdauer des ersten Signalabschnitts
    t1b
    Pulsdauer des zweiten Signalabschnitts
    VCC
    Versorgungsspannung

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Summers (1) eines Haushaltsgeräts (H), wobei der Summer (1) für eine Erzeugung eines akustischen Signals über ein pulsfrequenzvariables pulsweitenmoduliertes Summeransteuerungssignal (4) angesteuert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Summeransteuerungssignal (4) mindestens zwei Pulsfrequenzen aufweist, die innerhalb eines zu erwartenden Schwankungsbereichs einer Lautstärkemaximalfrequenz des Summers (1) liegen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwankungsbereich maximal 250 Hz, insbesondere maximal 200 Hz, beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsfrequenz des Summeransteuerungssignals (4) moduliert wird, insbesondere für eine Erzeugung eines Vibratos des akustischen Signals.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsfrequenz des Summeransteuerungssignals (4) zumindest abschnittsweise mit einer Schrittweite von nicht mehr als vier Hz moduliert wird, insbesondere mit einer Schrittweite in einem Bereich von 1 Hz bis 2 Hz.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsfrequenz des Summeransteuerungssignals (4) innerhalb eines Pulsfrequenzbereichs von maximal 50 Hz moduliert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Modulationsperiodendauer maximal 200 ms, insbesondere maximal 100 ms, beträgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Summeransteuerungssignal (4) mindestens zwei aufeinander folgende Signalabschnitte (Sa, Sb) aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei aufeinander folgende Signalabschnitte (Sa, Sb) einen Frequenzunterschied bei einem Übergang zwischen diesen beiden Signalabschnitten (Sa, Sb) von mindestens 50 Hz aufweisen.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8 und einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem die Pulsfrequenz jedes der Signalabschnitte (Sa, Sb) moduliert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzunterschied zwischen den beiden Signalabschnitten (Sa, Sb) so eingestellt wird, dass ein Intervall der zugehörigen akustischen Signale abhängig von einem Betriebszustand des Haushaltsgeräts (H) im Wesentlichen dissonant oder konsonant ist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gegen Ende des Summeransteuerungssignals (4) sein Tastgrad verringert wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Summer (1) bei einer Frequenz zwischen 1,8 kHz und 2,7 kHz betrieben wird.
  13. Haushaltsgerät (H) mit einem Summer (1), einer Steuerschaltung (3), insbesondere Mikrocontroller, zum Erzeugen eines pulsweitenmodulierten Summeransteuerungssignals (4) für eine Ansteuerung des Summers (1), wobei die Steuerschaltung (3) mit einem Steuereingang eines elektronischen Schalters (2), insbesondere Schalttransistors, gekoppelt ist und der elektronische Schalter zum wahlweisen Einschalten und Ausschalten des Summers (1) eingerichtet und angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Haushaltsgerät (H) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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