EP3538705A1 - Verfahren zur verbesserten steuerung eines wasserführenden haushaltsgerätes und hierzu geeignetes haushaltsgerät - Google Patents

Verfahren zur verbesserten steuerung eines wasserführenden haushaltsgerätes und hierzu geeignetes haushaltsgerät

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EP3538705A1
EP3538705A1 EP17794280.2A EP17794280A EP3538705A1 EP 3538705 A1 EP3538705 A1 EP 3538705A1 EP 17794280 A EP17794280 A EP 17794280A EP 3538705 A1 EP3538705 A1 EP 3538705A1
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EP
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radiation
drum
control device
household appliance
microcomputer
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    • D06F58/38—Control of operational steps, e.g. for optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry of drying, e.g. to achieve the target humidity

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a water-conducting household appliance with a drum for receiving objects to be treated, which has at least one perimeter with at least one radiation passage, a control device, a spectrometer, which comprises at least one radiation source, at least one radiation detector and a microcomputer, wherein Microcomputer and control device are set up to exchange information with each other, so that data can be exchanged between spectrometer and control device.
  • the invention also relates to a suitable for carrying out this method water-conducting household appliance.
  • detergents and cleaning agents are used for cleaning articles in water-bearing household appliances.
  • These detergents and cleaners generally have a complex composition, since in addition to washing-active substances, so-called surfactants, often enzymes, bleach, water softeners and the like are included.
  • surfactants are of particular importance in the cleaning process, since these compounds, the interfacial tension at the interface water / fat is lowered, and therefore they contribute significantly to a removal of contaminants from, for example, textiles.
  • ionic, nonionic and amphoteric surfactants are used in particular anionic surfactants, mainly alkylbenzene sulfates.
  • Fatty contaminants are generally removed by the addition of surfactants to the contaminants.
  • the contaminants are surrounded by the surfactant molecules and form surfactant / soil micelles in an aqueous phase.
  • the grease dirt in the form of a fat / water emulsion can go into solution and be transported away with the wash liquor or the cleaning liquid.
  • treating agent the amount of detergent or cleaning agent necessary for an optimal cleaning process because of a dependency on a number of parameters such as the type and degree of soiling, the amount of load or material the objects to be treated, for example, the type of textile exists.
  • the publication DE 10 2012 017 323 A1 describes a water-conducting domestic appliance, in particular a laundry treatment appliance for washing laundry, with a treatment area, a metering pump, at least one A treatment agent container and a display device, wherein the treatment agent container is used for receiving an amount of a flowable treatment agent, which is sufficient for multiple treatments in the treatment area.
  • the amount of the treatment agent delivered by the metering pump is displayed by the display device and / or a residual amount of the treatment agent in the treatment agent container is displayed by the display device.
  • the publication DE 10 2010 039 61 1 A1 describes a dishwasher, in particular a domestic dishwasher, with a control device, in which at least one washing program for executing a washing cycle comprising several partial washing cycles is stored for cleaning and / or drying items to be washed, and with an operating device for the input of Operating commands for the control device.
  • At least one operating command for executing one or more adaptation measures can be input at the operating device to at least one of the rinsing programs, by means of which the avoidance of stains on the items to be washed and / or the drying result on the items to be washed is improved on the basis of the adapted rinse program ,
  • radiation sensors e.g. IR sensors
  • IR sensors for the detection of textile types, level and amount of water in the drum of washing machines and dryers.
  • the publication WO 2001/046509 A1 describes a device for treating textiles with a device for detecting properties of a textile, wherein the device comprises at least one transmitting and at least one receiving element for transmitting or receiving electromagnetic radiation as well as an evaluation circuit connected to the receiving element in which the radiation emitted by the transmitting element and reflected and / or transmitted by the textile is receivable by the receiving element and can be evaluated in the evaluation circuit.
  • the publication DE 10 2015 100 395 A1 describes a spectrometer, in particular for installation in a sensor module with a radiation source and the following, a beam path defining or along the beam path arranged components: a sample space for a fluid to be examined, a first lens, a diffraction element, a second lens, and a detector.
  • a restriction aperture is provided between the sample space and the diffraction element.
  • the publication EP 0 816 551 B1 discloses an infrared temperature detection for a drum dryer control, in particular a dryer with a rotary drum for receiving and for spinning moist articles to be dried, a heater for heating the articles, a blower unit for passing air over the articles in FIG the drum and an infrared detecting device which provides a control signal corresponding to the temperature of the articles in the drum.
  • the publication EP 1242665 B1 describes a device for the treatment of textiles with an evaluation circuit for detecting the type of textile and / or the moisture of a piece of laundry.
  • the device uses transmitting and receiving elements for transmitting or receiving electromagnetic radiation as well as an evaluation circuit connected to the receiving element. Described is also a method for detecting properties of a piece of textile, for example in a washing machine or in a tumble dryer.
  • US Pat. No. 5,396,715 describes a microwave clothes dryer and fire protection method in which the temperature inside the drum is detected by means of an IR sensor and, upon reaching a predetermined value indicative of the burning of laundry, stops the operation of the dryer becomes.
  • the invention thus relates to a method for operating a water-conducting domestic appliance having a drum for receiving objects to be treated, which has at least one perimeter with at least one radiation passage, a control device, a spectrometer which comprises at least one radiation source, at least one radiation detector and a microcomputer in which microcomputers and control devices are set up for exchanging information with one another so that data can be exchanged between spectrometer and control device, wherein it comprises the following steps:
  • the process of the invention offers a number of advantages.
  • inexpensive, spectrally broadband bulbs such as incandescent filaments
  • amplitude modulation i.
  • the periodic interruption of the illuminating light beam and the subsequent phase-sensitive signal rectification the unfavorable signal-to-noise ratio, which is generally obtained in conventional bulbs, significantly reduce, whereby the sensitivity of the measurements is significantly increased and detect even the smallest amounts of substances in the trace range to let.
  • the possible efficient noise suppression in particular more expensive narrowband light sources required in the infrared range, such as switchable phosphorised LEDs, can be dispensed with.
  • the rotating drum with its generally defined radiation passages can be used as a simple mechanical instrument for "chopping,” ie, periodically interrupting, the emitted radiation, a so-called “chopper wheel” commonly used therefor, which is mechanically vulnerable. can be dispensed with, thus further reducing the cost and also increasing the reliability and accuracy of the spectroscopic measurements.
  • Radiation transmission and “radiation-transmissive” used herein are to be interpreted broadly.
  • Radiation-transmissive in the sense of the invention may mean the transmission of radiation in the entire spectral wavelength range or may also refer to, for example, one or more defined wavelength ranges of the spectrum, such as infrared or UV radiation.
  • the configuration of the at least one radiation passage is not restricted according to the invention. This may be a material recess in the drum, ie a hole or even, for example, an inlay of a radiation-transmissive, ie transparent material, for example of quartz glass or a plastic.
  • the radiation passage is arranged according to the invention on the front side, back or lateral surface of the drum.
  • the shape of the radiation passage is not restricted according to the invention. It may be, for example, a circular hole or an elliptical or rectangular recess.
  • the size of the radiation passage is essentially limited only by the size that is meaningful or permissible for a corresponding operation.
  • the at least one radiation passage serves to allow the radiation of a radiation source to enter the interior of the drum.
  • the drum rotates during the implementation of the method, wherein depending on the height of the rotational speed Dz of the drum, the at least one radiation passage at a certain frequency f passes through a position which allows radiation entry into the interior of the drum in step (b) of the method according to the invention , The same applies to the reversing of the drum. This position is referred to below as the corresponding position.
  • the frequency f correspondingly results from the product of the rotational speed Dz with the number of radiation passages.
  • step (b) of the method according to the invention it is provided that radiation is emitted continuously from the at least one radiation source in a wavelength range from ⁇ - 1 to ⁇ 2 .
  • the term "continuous" means that the at least one radiation source of the spectrometer emits radiation without interruption during the performance of the method according to the invention, in this way it is achieved that during the rotation of the drum at the frequency f radiation into the interior of the drum is irradiated when the at least one radiation passage is in the corresponding position. It is according to the invention is not limited whether further in step (b) is emitting the radiation in the entire wavelength range of ⁇ - ⁇ to ⁇ 2 and / or at several different wavelengths and / or sub-ranges within this wavelength range.
  • the radiation source generates a radiation in the interior of the drum which is interrupted periodically at the frequency f and impinges objects located therein with this radiation in at least one time period ⁇ t.
  • the length of the period ⁇ t is not limited in the method according to the invention, depending on various parameters.
  • the length of the period At depends on the rotational speed of the drum. If the drum rotates at a speed Dz such that the at least one radiation passage with a frequency f passes through the position which allows the radiation to enter the drum in step (b) of the method according to the invention, the length of the time period ⁇ t depends on this frequency f , The length of At decreases with increasing speed Dz, ie higher frequency f.
  • the length of the period At will increase with an increasing size of the at least one radiation passage. If the dimensions of the radiation passage are increased at a constant speed Dz, At will increase because the objects inside the drum ("drum interior") are exposed to radiation for a longer period of time,
  • the length of the at least one period ⁇ t is in the range of 1 ms to 100 ms
  • the time interval At is in a range of 1 ms to 10 ms.
  • a reference signal is generated at the same frequency and sent to the microcomputer.
  • the reference signal is a periodic function with the period length 1 / f, with a sine, cosine or rectangular function being preferred.
  • the reference signal is a Only the household appliance dependent periodic function with the period length 1 / f.
  • the reference signal is essentially determined by the number of radiation passages, their geometry, ie their size and shape, and the rotational speed of the drum.
  • the radiation detector registers the radiation reflected by objects in the drum in a continuous, continuous period of time.
  • the reflected radiation from the objects directly and directly strikes the radiation detector without again passing through the radiation passage through which the periodically structured radiation was originally generated.
  • two different radiation paths are generally to be distinguished.
  • the radiation path which leads from the radiation source through the radiation passage in the drum wall into the interior of the drum to irradiate the objects located inside the drum, and the radiation path of the reflected radiation, which directs its way from the reflecting objects takes to the radiation detector.
  • measuring means applying Radiation from the at least one radiation source of the spectrometer and the registration of the measurement signal by the at least one radiation detector.
  • Items before a treatment include items that have not yet been treated in the water-bearing household appliance.
  • Articles to be treated are thus articles which have one or more types of soiling or require a refreshment.
  • items to be treated will be at least partially dry items.
  • liquid contamination as a result of the spillage of beverages may also be a residual moisture present.
  • Items during and / or after a treatment include all items that have undergone and / or have undergone at least one treatment in the household appliance.
  • the concept of treatment should be understood in a broad sense.
  • a treatment is carried out in a controlled manner by the control device, the moistening with a defined amount of water W F and the partial or complete execution of a treatment program being included therein.
  • the type of objects is not limited.
  • the items are laundry items.
  • treatment programs are part of operating programs that can be carried out in a water-conducting domestic appliance.
  • a treatment program may be a factory implemented water treatment appliance program, one or more additional options, or a custom treatment program.
  • the term of the treatment program is to be interpreted broadly.
  • different numbers of treatment programs can be stored in the control device. In particular, a high quality home appliance will have a greater number of treatment programs than a cheap one.
  • control device and / or in an external server data for a wavelength-dependent reflection behavior of at least one type of textile advantageously of several types of textiles, which are stored in the drum objects, so that they are for measuring in Step b) and the evaluation and comparison in step c) of the method according to the invention can be utilized.
  • Possible textile types are in particular polyester, linen, silk, cotton, acrylic or blended fabrics.
  • the method according to the invention it is also possible with the method according to the invention to identify and allocate individual laundry parts present in the drum on the basis of the or the utilized measurement signal (s).
  • the individual wavelengths and / or partial regions within the wavelength range from ⁇ - 1 to ⁇ 2 contain at least one wavelength in which no reflection of radiation takes place.
  • the plurality of individual wavelengths and / or partial regions within the wavelength range from ⁇ - 1 to ⁇ 2 contain at least five wavelengths or wavelength ranges.
  • the inventive method has the significant advantage that the radiation incidence on the passages in the rotating drum is generally an amplitude modulation of the incident on the objects in the drum radiation is effected.
  • This amplitude modulation which is present in a functional form as a reference signal, is used to match the measurement signal with the reference signal with the aid of an evaluation routine executed in a microcomputer.
  • the signal quality of the measurement signal can be significantly improved and eliminated from disturbing influences such as ambient light or scattered radiation. In this way, an improvement in the signal-to-noise ratio can generally be achieved by a factor of about 2 to 100.
  • the microcomputer is designed as a lock-in amplifier or contains such.
  • a lock-in amplifier which acts as a phase-sensitive rectifier, can be achieved in a particularly efficient and optimized way a comparison of the measurement signal with the reference signal and a filtering of disturbing noise effects.
  • a lock-in amplifier contains the following elements: a signal input for the amplitude-modulated measurement signal, a signal input for the reference signal, a phase shifter for the adaptation between the measurement signal and reference signal, a mixer which multiplies the measurement signal with the reference signal, and a low-pass filter, to perform a time averaging over several signal periods.
  • a cross-correlation between the measurement signal and the reference signal for a fixed phase shift is calculated by multiplying the measurement signal by the reference signal and subsequent integration in the low-pass filter.
  • the cross-correlation for signals of different frequencies is zero. If the frequency of the measurement signal differs from that of the reference signal, the lock-in amplifier does not provide an output signal. Only for the same frequencies does the cross-correlation provide a value not equal to zero and thus a contribution in the output signal of the lock-in amplifier.
  • the frequency of the reference signal results from the rotational speed of the drum and the number of radiation passages on the drum wall.
  • the higher the selected frequency the better the noise reduction achieved for the measured signal.
  • the maximum frequency to be used is suitable, taking into account the mechanical load capacity of the drum and the energy expenditure to be performed.
  • the control device and / or on an external server corresponding data on a wavelength-dependent reflection behavior of at least one textile type at least two moisture levels are present, so that these values for the measurement in step b) and the evaluation in step c) of the method according to the invention can be used.
  • the water-bearing household appliance is a washer-dryer
  • the drying process can be controlled quite precisely with respect to a desired residual moisture level.
  • the wavelength range from ⁇ - 1 to ⁇ 2 in this case comprises at least two absorption bands of a treatment agent. In this way, a more accurate determination of the content of treatment agent is made possible.
  • the term "treating agent" is to be interpreted broadly, and in particular includes any solid and / or liquid preparation which is suitable for effecting a treatment result on objects to be treated in a household appliance carrying water
  • the proportion of surfactants, especially of anionic surfactants, such as alkylbenzenesulfates, in such preparations is relatively high, generally more than 80% .This makes it possible to determine the amount of treatment agent via the surfactant concentration.
  • the respective treatment agents differ in their respective spectra, in particular the absorption spectra, due to the intramolecular vibrations.
  • the treatment agent used therefore produces a characteristic spectrum measured signals.
  • the reflection and absorption properties for at least one or preferably a plurality of treatment agents are stored in the control device and / or on an external database in order to obtain these properties for the measurement in step (b) and the evaluation in step (c). to use.
  • the wavelength range of ⁇ - ⁇ to ⁇ 2 preferably includes vibration bands that are in the range of 1 100 nm, 1400 nm, 1700 nm, 1900 nm, 2100 nm or in the region from 2300 to 2500 nm, more preferably two vibrational bands. This allows a reliable quantitative detection of these surfactants in particular.
  • these so-called standard contaminants are contaminants which cover in their properties the entire range of possible contaminants on the objects to be treated.
  • These include, in particular, fats or oils from food residues, natural colorants, for example from tomatoes, carrots, red cabbage, red wine, blood, grass, protein-containing impurities, such as egg yolks and the like.
  • step (d) of the method according to the invention for this purpose, a self-cleaning program can be selected by the control device and suitably adapted to remove these impurities and to alert the user to his lack of hygiene.
  • the volatile substances may be gases, such as propane gas, which is used in heat pump tumble dryers.
  • the volatile substances may be gases, such as propane gas, which is used in heat pump tumble dryers.
  • the announcement of this warning can be done visually via a display device, in word and / or picture and / or with the aid of light signals, as well as a warning tone.
  • a corresponding security warning can also be communicated to the user via modern communication media as an app or an SMS, provided that the household appliance according to the invention is connected to a wireless network.
  • security services such as the fire department can be notified.
  • step (d) of the method according to the invention it is provided that the control device selects and / or adapts an operating program for the objects present in the drum in relation to the evaluated measuring signal on the basis of the measured signal evaluated and transmitted in step (c).
  • the term "operating program” is to be understood in a broader sense. Operational programs include both treatment programs and programs implemented alongside treatment programs in the water-bearing home appliance. Thus, an operating program can also be a self-cleaning program.
  • operating program include all operations to be performed by the control device in a household appliance according to the invention.
  • the control device in this case the Adjust treatment program for the treatment of the colored garment to prevent unwanted staining on the pure white garments.
  • a corresponding damage avoidance can be done by adjusting the speed and / or rotational rhythm and / or temperature.
  • control unit may indicate to the user, before starting, the presence of colored laundry and to suggest a respective program for colored laundry.
  • the user also has the option of removing the colored laundry item from the drum.
  • the controller may also suggest the appropriate treatment program.
  • step (c) the microcomputer optionally generates at least one spectrum from the spectral measuring signals with the additional involvement of the lock-in amplifier, the number of generated spectra not being restricted according to the invention.
  • a calibration measurement is carried out with a rotating drum in a defined loading state.
  • loading state is to be broadly understood in this context, in that it comprises not only a dry loading quantity but also a moisture content of the objects, in particular items of laundry.
  • several recorded spectra can be compared with each other, for example, to track the change in concentration of a particular substance.
  • spectralon is the preferred standard.
  • a baseline is recorded and a corresponding baseline correction is made.
  • a subtraction of the baseline from the measured values achieves a more accurate analysis, since contaminants present in particular in the area of the detector or emitter can be taken into account.
  • a general function check of the spectrometer is carried out in this way. If the baseline survey results in severe contamination of the optics of the detector and / or emitter, an automatic cleaning program may be performed and then the baseline measurement restarted.
  • the drum reverses briefly after each pass of the process it is particularly advantageous for a high loading quantity if the drum reverses briefly after each pass of the process. This rotation reversal causes an improved mixing of the laundry items in the drum and an optimization of the measurement results.
  • the method is expediently repeated several times, in particular until a noticeable change in the measured values no longer occurs.
  • laundry appliances may be provided in the drum as a water-conducting domestic appliance.
  • evaluation routines that depend on the received measurement signals.
  • the evaluation routines used are therefore subject to no restrictions according to the invention.
  • the evaluation is preferably carried out to a good approximation on the basis of Lambert-Beer's law with the aid of a multivariant data analysis.
  • a principal-component analysis with a non-linear-iterative partial least squares algorithm with subsequent partial least squares regression, from which a response matrix can be obtained is suitable for this purpose.
  • control device is designed to store evaluated measurement signals.
  • control device can gather empirical values with which the operation of the water-conducting domestic appliance can be constantly optimized. Individual requirements of the user can therefore be taken into account and environmentally sound operation of the household appliance can be implemented.
  • the speed Dz of the drum in the method according to the invention is preferably from 20 to 200 rpm. In this speed range, a sufficiently high amplitude modulation of the radiation incident on radiation passages on the objects in the drum is given in order to achieve a significant improvement in the signal-to-noise ratio of the measured values obtained. In addition, you can These speeds are achieved with conventional engines and drive units without a disproportionate amount of energy. Furthermore, since the speed of the drum determines the length of time of a light packet entering through the radiation passage and the time between successive packets, the absorption behavior of the substances to be detected, in particular their residence times in the excited states, also plays an important role in the selection of a suitable speed.
  • the method additionally comprises a step (e), namely the cleaning of the spectrometer.
  • the type of cleaning of the optics of the spectrometer is not limited according to the invention. If the household appliance according to the invention is a washing machine or a washer-dryer, the cleaning can take place via the use of an aqueous liquid in a treatment program. In addition, it is possible to rinse the spectrometer optics separately via a line with rinsing liquid. Further, it is possible to provide on the outside of the drum at a selected location a sponge or a suitably suitable material, wherein when turning the drum, the spectrometer optics is cleaned by the Vorüberstich the sponge.
  • a suitable mechanical device which is in communication with the door opening system, when opening the door of the household appliance according to the invention to actuate a cleaning unit, which pushes in front of the spectrometer and cleans its optics.
  • a calibration device could be activated by the opening and closing of the door, which performs a calibration and / or a baseline correction of the spectrometer.
  • the subject of the invention is a water-conducting household appliance with a drum for receiving objects to be treated, which has at least one perimeter with at least one radiation passage, a control device, a spectrometer, which comprises at least one radiation source, at least one radiation detector and a microcomputer, wherein microcomputer and control means are arranged for exchanging information with each other, so that data between spectrometer and control device
  • the control device is set up to carry out a method comprising the following steps:
  • the water-conducting domestic appliance according to the invention is generally selected from the group comprising a washing machine, a washer-dryer and a tumble dryer.
  • the water-conducting household appliance is a washing machine or a washer-dryer.
  • the water-conducting household appliance is a washing machine.
  • the household appliance according to the invention has a treatment agent container and further preferably has a metering unit.
  • the form and nature of the formation of the dosing unit is not restricted according to the invention. Especially it may be a dosing unit for the manual dosing of treatment agent or an automated dosing unit.
  • the household appliance according to the invention has a treatment agent container and an automated metering unit for metering treatment agent, which is connected to the control device.
  • the dosing unit is thus an automated dosing unit which is connected to the control device and can be controlled by the latter in order to dosed the treatment agent, such as in the case of dropping an optimal dosing amount.
  • the automated dosing system may preferably be combined with a modular system for the treating agent to provide the optimum dose and composition of treating agent for the specific requirements of the type of soiling, grade, type of fabric and loading level.
  • the drum of the household appliance according to the invention has a predetermined start / stop position.
  • the way in which such a start / stop position of the drum is carried out in the water-conducting household appliance, according to the invention is not limited. Possible embodiments are, for example, a mechanical design or a storage of a selected drum position in the control device, which is activated prior to carrying out the method according to the invention.
  • the arrangement of the spectrometer is limited according to the invention only to the extent that the emission of radiation in a wavelength range ⁇ - ⁇ to ⁇ 2 by the at least one radiation passage and the detection of the objects arranged in the drum reflected radiation is directly and freely possible without the radiation having to pass through the at least one radiation passage again in order to be interrupted.
  • the arrangement may vary depending on the embodiment of the household appliance and in particular to the nature and structure of the water-bearing household appliance.
  • the water-conducting domestic appliance is in a preferred embodiment, a washing machine or a washer-dryer with a tub and a drum for receiving laundry.
  • the spectrometer is then preferably arranged in a recess of the tub container shell.
  • the spectrometer is arranged to be pivotable and the orientation of the spectrometer in a manner controllable by the control device, so that in particular a plurality of, usually perpendicular to the perimeter spaced apart, perimeter of the drum with preferably in each case a plurality of radiation passages, in particular holes , can be recorded.
  • holes are in particular those radiation passages which are characterized by the absence of a solid, radiation-permeable material.
  • the at least one radiation passage is therefore a hole.
  • the at least one radiation passage is formed of a glass or transparent plastic.
  • the at least one radiation passage is a transparent plastic inlay or made of quartz glass. According to the size and shape of the transparent plastic inlay or quartz glass are not limited. In particular, this may be an elongated ellipse or an elongated rectangle, wherein the respective longer side preferably extends in the perimeter direction.
  • the plastic inlay may be formed, for example, as a plastic ring.
  • the plastic used for the inlay is preferably permeable to infrared radiation.
  • the at least one radiation passage is generally arranged on the front side, rear side or lateral surface of the drum.
  • the at least one radiation passage is not limited. It is particularly expedient if the at least one radiation passage of the water-conducting household appliance according to the invention has a circular shape.
  • the diameter of the radiation passage, in particular of a hole, along the outside of the drum, in particular along the mantle surface of the drum, is preferably 10 to 20 mm, the diameter of the hole preferably tapering towards the interior of the drum.
  • Too large a diameter of the radiation passage in an arrangement on the drum shell are to be avoided, since otherwise there is a risk that parts of laundry items during rotation of the drum by centrifugal forces from the passage openings, ie holes, pushed out and damaged.
  • the passage openings are arranged on the front or rear side of the drum, larger openings are also possible without the risk of parts of the laundry being pushed out or being thrown out.
  • the at least one radiation passage has an elliptical shape.
  • the large semiaxis is ⁇ 10 mm long, in particular 2 to 5 mm, and the small semiaxis preferably has a length ⁇ 2 mm.
  • the drum may further comprise a plurality of holes.
  • the at least one perimeter is designed as a perforated ring.
  • the drum preferably has a plurality of such perforated rings.
  • the at least one perforated ring may be provided on the drum shell and on the front and / or the back of the drum.
  • the axis of symmetry lies in the axis of rotation of the drum. It is expedient if the recess has an axially symmetrical shape, for example, a drop or thorn shape having. This bulge may have a more or less large recess in its interior.
  • the at least one radiation passage is formed as an axially symmetric transparent protrusion projecting from the rear side of the drum into the interior of the drum, the axis of symmetry of the protrusion lying on the axis of rotation of the drum, and the back of the protrusion facing away from the interior of the drum has a non-transparent layer having in a concentric arrangement to the axis of rotation of the drum at least one radiation passage, in particular an opening, to allow a radiation incident through the radiation passage and the opening and the transparent bulge into the interior of the drum.
  • the "chopping" of the light beam emitted by the radiation source is produced here by the periodic incidence of radiation when this beam alternately strikes the radiopaque or reflecting layer and the at least one light-permeable opening at the base of the recess formed, which is substantially parallel to the axis of rotation of the drum and is directed to a point of the concentric path of the at least one opening.
  • the bulge can thus be formed entirely from the transparent material, so that the radiation entering through the opening propagates in the recess or the bulge and a diffuse radiation incidence is brought into the interior of the drum. In this way, a uniform loading of the objects in the drum with the radiation is achieved.
  • the radiation passages or openings can be followed by radiation guide channels, for example glass fibers, which guide the radiation only within these radiation channels to a defined point on the surface of the recess, preferably at its tip, so that radiation entry into the latter only occurs from there Drum inside done.
  • the arrangement of the at least one radiation source and of the at least one radiation detector relative to one another is generally chosen such that the reflected radiation can be detected directly. It is expedient if the detector is arranged above the radiation source. Furthermore, an arrangement of radiation source and detector is preferred, which is as far down as possible, but above the maximum water level. It is essential that the detector has a free field of view on the point illuminated by the radiation source.
  • the focus or acceptance angle of the detector on the area to be examined is preferably adjusted and optimized by means of mirror and / or lens devices.
  • the light emitted by the radiation source is also preferably focused by means of optical aids through the radiation inlet in order to illuminate a certain area in the interior of the drum in a stroboscopic manner.
  • the radiation source is not restricted.
  • radiation sources for the infrared (IR), ultraviolet (UV), or UV-VIS (ultraviolet and visible) range can be used.
  • the at least one radiation source may be a broadband source, in particular an incandescent filament preferably made of tungsten, a tunable radiation source or a narrowband radiation source, such as an IR LED.
  • broadband radiation sources are advantageous, since the amplitude modulation modulated in the method according to the invention effectively suppresses noise effects and a good signal-to-noise ratio is achieved, so that expensive narrowband sources are not necessary.
  • the radiation source can have optical aids, in particular focusing optics, filter plates, filter foils or lacquers and a MOEMS Fabry-Perot frequency filter, which permit adjustment of the wavelength range.
  • a plurality of differently designed radiation sources can be provided on the spectrometer.
  • the at least one radiation source is a broadband source for emitting radiation in the infrared range.
  • the radiation source is particularly preferably used for emitting radiation in the near-infrared region and is selected from the group comprising a tungsten-halogen lamp and a MOEMS black body radiator.
  • the at least one radiation detector is not restricted.
  • the radiation detector may, for example, be a broadband detector with at least one sensitive detector surface N.
  • the radiation detector may have a plurality of sensitive surfaces N or a linear arrangement on detector surfaces N, for example in the form of pixels.
  • the detector may include optical aids such as a MOEMS Fabry-Perot frequency filter, narrow band filters or a dispersive wedge.
  • the material forming the radiation detector is likewise not restricted according to the invention.
  • the radiation detector consists of at least one semiconductive material.
  • the radiation source may be a tungsten halogen lamp with 5 filter plates for narrow-band excitation.
  • the radiation detector 5 has sensitive detector surfaces to detect the reflected radiation.
  • the radiation source in an IR spectrometer may include narrow band IR LEDs, with preferably 5 such LEDs being provided with multiplexing.
  • the radiation detector N has sensitive detector surfaces and consists at least partially of indium gallium arsenide.
  • a MOEMS black body radiator is also suitable as a radiation source for the spectrometer.
  • the radiation detector consists of a sensitive detector surface N and has a MOEMS Fabry-Perot frequency filter. In this way, a narrow band frequency sweep can be performed through the wide band.
  • the radiation source may be a DFB laser and the radiation detector may have a sensitive detector area N.
  • the sensitive detector surface preferably consists at least partially of germanium, so that, as a result, it is also possible to measure time-dependent.
  • the water-conducting household appliance preferably additionally has an interface for wireless data transmission, wherein the control device and the microcomputer are set up for wireless exchange of information with each other.
  • the microcomputer may preferably be an external server or implemented on it.
  • the water-conducting household appliance is thus suitable for operation in a network and can be operated using an external operating unit, such as a mobile device and / or a tablet PC conveniently via an app.
  • the water-conducting household appliance is particularly preferably integrated into a home network with at least one further household appliance.
  • information for controlling operating programs can advantageously be transferred from one household appliance to another. If the water-bearing household appliance is a washing machine, a determined residual moisture content of the washed items of laundry can be transferred to a dryer in the home network and the drying program to be followed can be adapted to the residual moisture.
  • Domestic appliances usually have at least one display device that can be configured to output information as text, image and / or characters, colored and / or black and white, static and / or animated. About the display device warnings and / or other information can be communicated to a user.
  • the display device is an external display device, such as the touchscreen of a smartphone or a tablet PC.
  • the invention has numerous advantages. So far, it has not been possible to measure objects in the drum of a water-conducting household appliance during drum rotation at a short distance with a spectrometer using amplitude modulation. This allows the spectroscopic detection of substances which are present only in tracks, since due to the improved signal-to-noise ratio and small measurement signals can be registered. Thereby, the use of this can be usually customary separate fault-prone chopper wheel accounts since its function is fulfilled by the rotating drum. Furthermore, the invention allows a direct determination with only a small "sample to detector" distance.
  • the current treatment program can thus be controlled individually and treatment can be saved by the amount of the treatment agent in the dosing phase is specifically adapted to the particular requirements and circumstances, ie about the degree of contamination of the laundry items and the load.
  • the user tends to excessive dosage, so that with the invention, the treatment of objects in a water-bearing household appliance can be carried out environmentally friendly.
  • the determination of textile types avoids damage to textiles in the event of incorrect loading by a user, for example, when accidentally washing both colored and clean-white items of laundry.
  • the safety for a user is increased since volatile compounds, such as propane, which can be released when using a propane gas heat pump dryer can be detected by the method according to the invention.
  • Health risks such as germs caused by allergens or other diseases, can be reduced by the determination of microbiologically relevant substances. Customized washing and drying programs are made possible by determining the nature and extent of the pollution present and the moisture content after the washing process.
  • FIGS. 1 and 2 are views of non-limiting embodiments.
  • FIG. 1 shows a non-limiting embodiment of a water-conducting domestic appliance suitable for carrying out the method according to the invention in the form of a washing machine, in which the spectrometer is positioned in the tub casing inside a recess.
  • FIG. 2 shows in one embodiment a schematic representation of the measuring principle on which the method according to the invention is based.
  • FIG. 1 shows a water-conducting domestic appliance 1 designed as a washing machine and suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the washing machine 1 a housing 12 in which a tub 2 is arranged, wherein therein a drum 3 for receiving laundry 22 is rotatably mounted about an axis perpendicular to the plane axis.
  • a horizontal dashed line the highest achievable in the tub water level 25 is shown schematically.
  • a tub outlet line 17 is connected, which leads to a suction side of a pump 14 via a Flusenabscheider 19.
  • a drain line 13 is connected to a pressure side of the pump 14.
  • the pump 14 is drivingly connected to a speed-controlled drive motor 20, which may be configured for example as a permanent-magnet, multi-strand synchronous motor with MOSFET device and a power detector 15.
  • a speed-controlled drive motor 20 which may be configured for example as a permanent-magnet, multi-strand synchronous motor with MOSFET device and a power detector 15.
  • the mouth of the drain line 13 outside the housing in a domestic drainage or a floor drainage.
  • an automated dosing unit 8 for treatment agent is shown in Figure 1, which is connected to a dispenser 1 1.
  • a fresh water line 10 can be supplied to the tub 2 via the dispenser 1 1 water.
  • a check valve 9 is provided in the fresh water line 10, which is controlled by a control device 18 according to a treatment program sequence.
  • An IR spectrometer 21 is arranged in a recess 4, which is located in the jacket of the tub 2.
  • a broadband radiation source 5 is included in the IR spectrometer 21, which is capable of emitting near IR infrared radiation and which, in this non-limiting embodiment, is implemented as a tungsten halogen lamp. From the IR spectrometer 21 can be emitted in this way radiation in a continuous spectrum with a wavelength of 300 nm to 3 ⁇ . In this embodiment, the absorption bands of polyester are to be excited broadband using the broadband IR source.
  • polyester has characteristic absorption bands at the wavelengths 1 180 nm, 1237 nm, 1266 nm, 1285 nm, 1322 nm, 1387 nm, 1410 nm, 1483 nm, 1514 nm, 1594 nm, 1661 nm, 1908 nm, 1953 nm, 2083 nm and 2136 nm.
  • further textile types also show corresponding typical absorption bands, which can also be excited in broadband.
  • the absorption bands of sulfone groups are also in this range.
  • the surfactant class of LAS linear alkylbenzenesulfonates
  • the measuring range of ⁇ -1 to ⁇ 2 ranges from 0.90 ⁇ to 1, 70 ⁇ .
  • the type and / or amount of treatment agent can thus also be determined in further embodiments.
  • the IR spectrometer 21 in front of the drum 3 has a radiation detector 7, which in this non-limiting embodiment is an indefinite indium gallium arsenide single-pixel non-cooled detector.
  • a matrix detector in particular a matrix sensor with a linear line array, can also be used.
  • An MOEMS Fabry-Perot frequency filter (not shown) is connected upstream of the radiation detector 7. The time-dependent broadband spectrum can be obtained in this way in this embodiment via a variation of the distance of the resonator plates.
  • the drum 3 has a hole ring 35.
  • the holes of the perforated ring 35 are arranged in a circle with a diameter of 2 mm on the drum outer wall 29.
  • the IR spectrometer 21 is arranged in such a manner that IR radiation continuously emitted from the IR radiation source 5 through each hole of the hole ring 35 enters the inside of the drum 3 to to occupy the laundry 22 in the drum 3 with the emitted radiation.
  • the radiation detector 7 is arranged in front of the drum 3 in the embodiment shown and has a free field of view on the area illuminated by the IR radiation source 5.
  • the radiation detector 7 can directly and immediately register the radiation reflected by this point as a measuring signal over a continuous period of time, without interrupting the radiation path through other objects, in particular the drum wall 29.
  • the rotational speed of the drum 3 is 60 rpm with a direction of rotation indicated by the arrow 23.
  • the time length At of a packet of emitted radiation which penetrates through the radiation passage 30 into the interior of the drum 3 is 1 ms in this embodiment.
  • the microcomputer 6 receives the measurement signals registered by the radiation detector 7 as a sensor signal (reflection) as a function of time and the periodic reference signal defined by the rotational speed of the drum 3.
  • the sensor signal is compared with the reference signal by multiplication and subsequent integration and converted into the broadband spectrum with an evaluation routine stored in the microcomputer 6 and evaluated.
  • Spectrometer 21 and microcomputer 6 form a functional unit.
  • 16 means a display device; 24 means a Wäschemit vide.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the measuring principle on which the method according to the invention is based.
  • the measuring principle is based on a reflection measurement.
  • a arranged in the drum 3 of a water-conducting household appliance textile part 34 is covered with a radiation source S 27 with radiation.
  • the application of radiation 31 takes place through a hole in the drum outer wall 29 as a radiation passage 30 with a diameter D L , wherein the direction of rotation of the drum 3 is indicated by the arrow 33. It is advantageous to pass through the hole 30 as possible through its center.
  • the diffuse back-reflected radiation 32 is detected by the radiation detector D 28.
  • the period At of an irradiated light packet is D L / U * Dz, where U denotes the circumference of the drum 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts mit einer Trommel (3) zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen (22, 34), welche mindestens einen Perimeter mit mindestens einem Strahlungsdurchlass (30, 35) aufweist, einer Steuereinrichtung (18), einem Spektrometer (21), welches mindestens eine Strahlungsquelle (5, 27), mindestens einen Strahlungsdetektor (7, 28) und einen Mikrocomputer (6) umfasst, wobei Mikrocomputer (6) und Steuereinrichtung (18) zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer (21) und Steuereinrichtung (18) ausgetauscht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: (a) Rotieren der Trommel (3) mit einer vorgegebenen Drehzahl Dz, wobei eine Frequenz f, bezogen auf die Anzahl von Umlaufzyklen von Strahlungsdurchlässen (30, 35) pro Zeiteinheit, als das Produkt der Drehzahl Dz mit der Anzahl von Strahlungsdurchlässen (30, 35) definiert wird; (b) kontinuierliches Emittieren von Strahlung (31) von der mindestens einen Strahlungsquelle (5, 27) des Spektrometers (21) in einem Wellenlängenbereich λ1 bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass (30, 35) der rotierenden Trommel (3), so dass eine mit der Frequenz f periodisch unterbrochene Strahlung (3) im Trommelinneren erzeugt wird, und die Gegenstände (22, 34) in der rotierenden (2) Trommel (3) mit der Frequenz f periodisch unterbrochenen Strahlung (31) beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (7, 28) derart angeordnet ist, dass die von den Gegenständen (22, 34) reflektierte Strahlung (32) ohne den Strahlungsdurchlass (30, 35) zu passieren und somit ohne durch den Strahlungsdurchlass (30, 35) mit der Frequenz f unterbrochen zu werden, direkt als ein Messsignal registriert wird, und von der Steuereinrichtung (18) eine nur vom Haushaltsgerät (1) abhängige periodische Funktion mit der Periodenlänge 1/f, insbesondere eine Sinus-oder Rechteckfunktion, als Referenzsignal erzeugt wird; (c) Übermitteln des Messsignals sowie des Referenzsignals an den Mikrocomputer (6), Auswerten des Messsignals und dessen Abgleich mit dem Referenzsignal mit einer (3) im Mikrocomputer (6) hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung (18); und (d) Auswählen und/oder Anpassen eines Betriebsprogramms durch die Steuereinrichtung (18) in Bezug auf das ausgewertete Messsignal, wobei die Schritte (b) bis (d) einmal oder mehrmals durchgeführt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Haushaltsgerät.

Description

Verfahren zur verbesserten Steuerung eines wasserführenden Haushaltsgerätes und hierzu geeignetes Haushaltsgerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts mit einer Trommel zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen, welche mindestens einen Perimeter mit mindestens einem Strahlungsdurchlass aufweist, einer Steuereinrichtung, einem Spektrometer, welches mindestens eine Strahlungsquelle, mindestens einen Strahlungsdetektor und einen Mikrocomputer umfasst, wobei Mikrocomputer und Steuereinrichtung zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer und Steuereinrichtung ausgetauscht werden können. Die Erfindung betrifft außerdem ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeignetes wasserführendes Haushaltsgerät.
Üblicherweise werden zur Reinigung von Gegenständen in wasserführenden Haushaltsgeräten Wasch- und Reinigungsmittel eingesetzt. Diese Wasch- und Reinigungsmittel weisen im Allgemeinen eine komplexe Zusammensetzung auf, da neben waschaktiven Substanzen, sogenannten Tensiden, häufig auch Enzyme, Bleichmittel, Wasserenthärter und dergleichen enthalten sind. Insbesondere die Tenside sind jedoch beim Reinigungsprozess von besonderer Bedeutung, da durch diese Verbindungen die Grenzflächenspannung an der Grenzfläche Wasser/Fett erniedrigt wird, und sie daher wesentlich zu einer Entfernung von Verschmutzungen aus beispielsweise Textilien beitragen. Prinzipiell werden drei Tensidarten, ionische, nicht-ionische und amphotere Tenside unterschieden. Für Wasch- und Reinigungsmittel verwendet man insbesondere anionische Tenside, hauptsächlich Alkylbenzolsulfate.
Fetthaltige Verschmutzungen werden im Allgemeinen durch die Anlagerung von Tensiden an die Verunreinigungen entfernt. Die Verschmutzungen werden von den Tensidmolekülen umgeben und bilden Tensid/Schmutz-Mizellen in einer wässrigen Phase. Somit kann der Fettschmutz in Form einer Fett/Wasser-Emulsion in Lösung gehen und mit der Waschlauge oder der Reinigungsflüssigkeit abtransportiert werden. Es ist normalerweise nicht möglich, die für einen optimalen Reinigungsprozess notwendige Menge an Wasch- oder Reinigungsmittel (im Folgenden zusammenfassend als Behandlungsmittel bezeichnet) vorherzubestimmen, da eine Abhängigkeit zu einer Reihe von Parametern wie der Art und dem Grad der Verschmutzung, der Beladungsmenge oder vom Material der zu behandelnden Gegenstände, beispielsweise der Textilart, besteht. In der Regel erfolgt derzeit bei der haushaltsüblichen Anwendung von Behandlungsmitteln keine genaue Bestimmung der tatsächlich erforderlichen Menge. Durch eine Überbewertung des Verschmutzungsgrades oder der Beladungsmenge erfolgt häufig eine Überdosierung. Dieser erhöhte Verbrauch an Behandlungsmitteln führt zu einer unnötig hohen Umweltbelastung. Nach der Reinigung können ferner bei einer Überdosierung unerwünschte Restmengen auf den Gegenständen verbleiben, und bei damit in Kontakt kommenden Menschen Allergien auslösen.
Es kommt außerdem vor, dass ein Benutzer irrtümlicherweise empfindliche mit nichtempfindlichen Textilarten mischt oder ihm die korrekte Pflege der Textilien nicht bekannt ist. Daher besteht ein Bedürfnis, den Ablauf eines Behandlungsprozesses in einem wasserführenden Haushaltsgerät beobachten und in diesen eingreifen zu können.
Darüber hinaus können in wasserführenden Haushaltsgeräten durch Belastungen mit Mikroorganismen oder organischen Verunreinigungen Geruchsbelastungen auftreten. Weitere negative Folgeerscheinungen sind eine Verschlechterung der hygienischen Verhältnisse. Solche Kontaminationen treten dabei oft an schwer zugänglichen oder für einen Benutzer nicht direkt sichtbaren Stellen des Haushaltsgeräts auf. Diese hygienischen Beeinträchtigungen rasch und einfach zu ermitteln, um entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten, stellt daher ein dringendes Bedürfnis dar.
Andererseits stellen mit flüchtigen Chemikalien, z.B. mit Propangas, betriebene wasserführende Haushaltsgeräte ein relativ hohes Sicherheitsrisiko dar, und eine Früherkennung von Fehlfunktionen oder Leckagen ist in diesen Fällen wünschenswert.
Wasserführende Haushaltsgeräte mit einer verbesserten Steuerung sind bereits bekannt.
Die Veröffentlichung DE 10 2012 017 323 A1 beschreibt ein wasserführendes Haushaltsgerät, insbesondere ein Wäschebehandlungsgerät zum Waschen von Wäsche, mit einem Behandlungsbereich, einer Dosierpumpe, zumindest einem Behandlungsmittelbehälter und einer Anzeigeeinrichtung, wobei der Behandlungsmittelbehälter zum Aufnehmen einer Menge eines fließfähigen Behandlungsmittels dient, die für mehrere Behandlungen in dem Behandlungsbereich ausreicht. Die von der Dosierpumpe geförderte Menge des Behandlungsmittels wird von der Anzeigeeinrichtung angezeigt und/oder eine Restmenge des Behandlungsmittels im Behandlungsmittelbehälter wird von der Anzeigeeinrichtung angezeigt.
Die Veröffentlichung DE 10 2010 039 61 1 A1 beschreibt eine Geschirrspülmaschine, insbesondere Haushaltsgeschirrspülmaschine, mit einer Steuereinrichtung, bei der wenigstens ein Spülprogramm zur Ausführung eines mehrere Teilspülgänge umfassenden Spülgangs zum Reinigen und/oder Trocknen von Spülgut hinterlegt ist, und mit einer Bedieneinrichtung zur Eingabe von Bedienbefehlen für die Steuereinrichtung. An der Bedieneinrichtung ist wenigstens ein Bedienbefehl zum Ausführen einer oder mehrerer Anpassungsmaßnahmen an wenigstens einem der Spülprogramme eingebbar, mittels der oder denen die Vermeidung von Flecken am Spülgut und/oder das Trocknungsergebnis am Spülgut bei der Durchführung des Spülgangs auf der Basis des angepassten Spülprogramms verbessert ist.
Die Verwendung von Strahlungssensoren, z.B. IR-Sensoren, zur Erkennung von Textilarten, Füllstand und Wassermenge in der Trommel von Waschmaschinen und Wäschetrocknern ist bekannt.
Die Veröffentlichung WO 2001/046509 A1 beschreibt ein Gerät zur Behandlung von Textilien mit einer Einrichtung zur Erkennung von Eigenschaften einer Textilie, wobei die Einrichtung mindestens ein Sende- und mindestens ein Empfangselement zum Senden bzw. Empfangen elektromagnetischer Strahlung sowie eine mit dem Empfangselement verbundene Auswerteschaltung umfasst, wobei die von dem Sendeelement gesendete und von der Textilie reflektierte und/oder transmittierte Strahlung vom Empfangselement empfangbar und in der Auswerteschaltung auswertbar ist. Die Veröffentlichung DE 10 2015 100 395 A1 beschreibt ein Spektrometer, insbesondere für den Einbau in ein Sensormodul mit einer Strahlungsquelle und folgenden, einen Strahlengang definierenden bzw. entlang des Strahlengangs angeordneten Komponenten: einem Probenraum für ein zu untersuchendes Fluid, einer ersten Linse, einem Beugungselement, einer zweiten Linse, und einem Detektor. Zwischen dem Probenraum und dem Beugungselement ist eine Beschränkungsapertur zur Beschränkung des effektiven Durchmessers des auf das Beugungselement auftreffenden Strahlbündels vorgesehen. Die Veröffentlichung EP 0 816 551 B1 offenbart eine infrarote Temperaturerfassung für eine Trommeltrocknersteuerung, insbesondere einen Trockner mit einer Rotationstrommel zur Aufnahme und zum Schleudern von feuchten, zu trocknenden Artikeln, einer Heizvorrichtung zum Aufheizen der Artikel, einer Gebläseeinheit zum Durchführen von Luft über die Artikel in der Trommel und einer Infraroterfassungsvorrichtung, die ein der Temperatur der Artikel in der Trommel entsprechendes Steuersignal zur Verfügung stellt. Es wird auch ein Verfahren zur Erfassung der Vollständigkeit eines Trocknungsdurchganges in einem Trockner mit einer rotierenden Trommel und einer Infraroterfassungsvorrichtung offenbart, die eine Messung der Temperatur der Artikel zur Verfügung stellt.
Die Veröffentlichung EP 1242665 B1 beschreibt ein Gerät zur Behandlung von Textilien mit einer Auswerteschaltung zur Erkennung der Textilart und/oder der Feuchte eines Wäschestücks. Das Gerät verwendet Sende- und Empfangselemente zum Senden bzw. Empfangen elektromagnetischer Strahlung sowie eine mit dem Empfangselement verbundene Auswerteschaltung. Beschrieben ist auch ein Verfahren zur Erkennung von Eigenschaften eines Textilstückes beispielsweise in einer Waschmaschine oder in einem Wäschetrockner.
Das US-Patent Nr. 5,396,715 beschreibt einen Mikrowellen-Wäschetrockner und eine Methode mit Feuerschutz, bei der mittels eines IR-Sensors die Temperatur innerhalb der Trommel registriert und bei Erreichen eines vorbestimmten Wertes, der das Anbrennen von Wäsche anzeigt, die Operation des Trockners unterbrochen wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das eine verbesserte Steuerung eines wasserführenden Haushaltsgeräts mit einem Spektrometer ermöglicht, wobei vorzugsweise eine Verbesserung der Signalqualität eines spektroskopischen Sensors ermöglicht wird. Vorzugsweise soll dabei auch ein umweltschonenderer und sicherer Betrieb des Haushaltsgeräts ermöglicht werden. Außerdem soll ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeignetes Haushaltsgerät bereitgestellt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch ein Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts sowie ein zu dessen Durchführung geeignetes Haushaltsgerät mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Haushaltsgeräts sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen ausgeführt. Bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Haushaltsgeräts und umgekehrt, auch wenn dies hierin nicht explizit festgestellt ist.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts mit einer Trommel zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen, welche mindestens einen Perimeter mit mindestens einem Strahlungsdurchlass aufweist, einer Steuereinrichtung, einem Spektrometer, welches mindestens eine Strahlungsquelle, mindestens einen Strahlungsdetektor und einen Mikrocomputer umfasst, wobei Mikrocomputer und Steuereinrichtung zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer und Steuereinrichtung ausgetauscht werden können, wobei es die folgenden Schritte umfasst:
(a) Rotieren der Trommel mit einer vorgegebenen Drehzahl Dz, wobei eine Frequenz f, bezogen auf die Anzahl von Umlaufzyklen von Strahlungsdurchlässen pro Zeiteinheit, als das Produkt der Drehzahl Dz mit der Anzahl von Strahlungsdurchlässen definiert wird;
(b) kontinuierliches Emittieren von Strahlung von der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers in einem Wellenlängenbereich λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass der rotierenden Trommel, so dass eine mit der Frequenz f periodisch unterbrochene Strahlung innerhalb der Trommel erzeugt wird, und die Gegenstände in der rotierenden Trommel mit der Frequenz f periodisch unterbrochenen Strahlung beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor derart angeordnet ist, dass die von den Gegenständen reflektierte Strahlung ohne den Strahlungsdurchlass zu passieren und somit ohne durch den Strahlungsdurchlass mit der Frequenz f unterbrochen zu werden, direkt als ein Messsignal registriert wird, und von der Steuereinrichtung eine nur vom Haushaltsgerät abhängige periodische Funktion mit der Periodenlänge 1/f, insbesondere eine Sinus- oder Rechteckfunktion, als Referenzsignal erzeugt wird;
(c) Übermitteln des Messsignals sowie des Referenzsignals an den Mikrocomputer, Auswerten des Messsignals und dessen Abgleich mit dem Referenzsignal mit einer im Mikrocomputer hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung; und
(d) Auswählen und/oder Anpassen eines Betriebsprogramms durch die Steuereinrichtung in Bezug auf das ausgewertete Messsignal, wobei die Schritte (b) bis (d) einmal oder mehrmals durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine Reihe von Vorteilen. So können preisgünstige, spektral breitbandige Leuchtmittel, wie Glühwendeln, als Strahlungsquellen verwendet werden. Durch die Anwendung der Amplitudenmodulation, d.h. die periodische Unterbrechung des beleuchtenden Lichtstrahls und die nachfolgende phasensensitive Signalgleichrichtung, lässt sich das ungünstige Signal-Rausch-Verhältnis, das bei herkömmlichen Leuchtmitteln im Allgemeinen erhalten wird, deutlich reduzieren, wodurch die Sensitivität der Messungen signifikant erhöht wird und sich selbst kleinste Substanzmengen im Spurenbereich nachweisen lassen. Ferner kann durch die mögliche effiziente Rauschunterdrückung insbesondere auf im Infrarotbereich erforderliche teurere schmalbandige Lichtquellen, wie schaltbare phosphorisierte LEDs, verzichtet werden. Darüber hinaus kann bei der vorliegenden Erfindung die rotierende Trommel mit ihren in der Regel definierten Strahlungsdurchlässen als einfaches mechanisches Instrument zum „Zerhacken", d.h. periodischen Unterbrechen, der emittierten Strahlung verwendet werden. Ein hierfür üblicherweise verwendetes sogenanntes „Chopperrad", welches mechanisch anfällig ist, kann entfallen, so dass auf diese Weise die Kosten weiter verringert sowie zudem die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der spektroskopischen Messungen erhöht werden.
Die hierin verwendeten Begriffe„Strahlungsdurchlass" bzw.„strahlungsdurchlässig" sind breit auszulegen. „Strahlungsdurchlässig" im Sinne der Erfindung kann die Durchlässigkeit für Strahlung im gesamten spektralen Wellenlängenbereich bedeuten oder sich auch auf beispielsweise einen oder mehrere definierte Wellenlängenbereiche des Spektrums beziehen, wie Infrarot- oder UV-Strahlung. Ferner ist die Ausgestaltung des mindestens einen Strahlungsdurchlasses erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Hierbei kann es sich um eine Materialaussparung in der Trommel handeln, d.h. ein Loch, oder auch beispielsweise um ein Inlay aus einem strahlungsdurchlässigen, d.h. transparenten Material, z.B. aus Quarzglas oder einem Kunststoff. Der Strahlungsdurchlass ist erfindungsgemäß auf der Stirnseite, Rückseite oder Mantelfläche der Trommel angeordnet.
Zudem ist die Form des Strahlungsdurchlasses erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Es kann sich beispielsweise um ein kreisförmiges Loch oder auch um eine ellipsenförmige oder rechteckige Aussparung handeln. Darüber hinaus ist die Größe des Strahlungsdurchlasses im Wesentlichen lediglich durch die für einen entsprechenden Betrieb sinnvolle oder zulässige Größe beschränkt. Insbesondere dient der mindestens eine Strahlungsdurchlass erfindungsgemäß dazu, der Strahlung einer Strahlungsquelle den Eintritt in das Innere der Trommel zu erlauben. Erfindungsgemäß rotiert die Trommel während der Durchführung des Verfahrens, wobei abhängig von der Höhe der Drehzahl Dz der Trommel der mindestens eine Strahlungsdurchlass mit einer bestimmten Frequenz f eine Position durchläuft, welche in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens den Strahlungseintritt in das Innere der Trommel ermöglicht. Das Gleiche gilt für das Reversieren der Trommel. Diese Position wird im Folgenden als korrespondierende Position bezeichnet. Im Fall von mehreren Strahlungsdurchlässen ergibt sich die Frequenz f entsprechend aus dem Produkt der Drehzahl Dz mit der Anzahl an Strahlungsdurchlässen.
In Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass Strahlung von der mindestens einen Strahlungsquelle in einem Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 kontinuierlich emittiert wird.
Der Begriff„kontinuierlich" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die mindestens eine Strahlungsquelle des Spektrometers während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Unterbrechung Strahlung emittiert. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei der Rotation der Trommel mit der Frequenz f Strahlung in das Innere der Trommel eingestrahlt wird, wenn sich der mindestens eine Strahlungsdurchlass in korrespondierender Position befindet. Es ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, ob ferner in Schritt (b) das Emittieren der Strahlung im gesamten Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 und/oder bei mehreren einzelnen Wellenlängen und/oder Teilbereichen innerhalb dieses Wellenlängenbereichs erfolgt.
Erfindungsgemäß erzeugt die Strahlungsquelle eine mit der Frequenz f periodisch unterbrochene Strahlung im Trommelinneren und beaufschlagt darin befindliche Gegenstände mit dieser Strahlung in mindestens einem Zeitraum At. Die Länge des Zeitraums At ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht eingeschränkt, wobei sie von verschiedenen Parametern abhängen wird.
Insbesondere hängt die Länge des Zeitraums At von der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel ab. Rotiert die Trommel mit einer Drehzahl Dz, so dass der mindestens eine Strahlungsdurchlass mit einer Frequenz f die Position durchläuft, welche in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens den Strahlungseintritt in die Trommel ermöglicht, so hängt die Länge des Zeitraums At von dieser Frequenz f ab. Die Länge von At nimmt mit steigender Drehzahl Dz, also höherer Frequenz f, ab.
Zudem wird die Länge des Zeitraums At mit einer zunehmenden Größe des mindestens einen Strahlungsdurchlasses zunehmen. Werden die Abmessungen des Strahlungsdurchlasses bei konstanter Drehzahl Dz vergrößert, so wird At zunehmen, da die Gegenstände im Inneren der Trommel („Trommelinneren") über einen längeren Zeitraum mit Strahlung belegt werden. Bevorzugt liegt die Länge des mindestens einen Zeitraums At im Bereich von 1 ms bis 100 ms. Besonders bevorzugt liegt das Zeitintervall At in einem Bereich von 1 ms bis 10 ms.
Neben der Erzeugung der mit der Frequenz f periodisch strukturierten Strahlung, mit der die Gegenstände im Inneren der Trommel beaufschlagt werden, wird parallel zudem ein Referenzsignal mit der gleichen Frequenz generiert und an den Mikrocomputer gesandt. Das Referenzsignal ist eine periodische Funktion mit der Periodenlänge 1/f, wobei eine Sinus-, Cosinus- oder Rechteckfunktion bevorzugt ist. Dabei ist das Referenzsignal eine nur vom Haushaltsgerät abhängige periodische Funktion mit der Periodenlänge 1/f. Das Referenzsignal ist dabei im Wesentlichen von der Anzahl der Strahlungsdurchlässe, deren Geometrie, d.h. deren Größe und Form, und der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel bestimmt. Der Strahlungsdetektor registriert als Messsignal die von in der Trommel befindlichen Gegenständen reflektierte Strahlung in einem stetigen, kontinuierlichen Zeitraum. Dies bedeutet, dass die reflektierte Strahlung von den Gegenständen direkt und unmittelbar auf den Strahlungsdetektor trifft, ohne erneut durch den Strahlungsdurchlass hindurchzutreten, durch welchen ursprünglich die periodisch strukturierte Strahlung erzeugt wurde. Somit sind im Allgemeinen zwei verschiedene Strahlungspfade zu unterscheiden. Zum einen der Strahlungsweg, der ausgehend von der Strahlungsquelle durch den Strahlungsdurchlass in der Trommelwand in das Trommelinnere führt, um die im Inneren der Trommel befindlichen Gegenstände mit Strahlung zu beaufschlagen, zum anderen der Strahlungsgang der reflektierten Strahlung, der seinen Weg von den reflektierenden Gegenständen direkt zum Strahlungsdetektor nimmt.
Aufgrund des relativ langen Zeitraums, welchen der Detektor zum Registrieren der reflektierten Strahlung zur Verfügung hat, können auch technisch minderwertigere und preisgünstige Strahlungsdetektoren verwendet werden, wobei dennoch eine hohe Empfindlichkeit und Messgenauigkeit erreicht wird.
Neben der Registrierung der von in der Trommel befindlichen Gegenständen reflektierten Strahlung und damit der Bestimmung von deren Eigenschaften ist es mit der Erfindung in der Regel auch möglich, Eigenschaften von anderen fluiden Medien, wie Waschlauge oder einer Gasphase im wasserführenden Haushaltsgerät, zu vermessen. Da ein Teil der emittierten Strahlung von der Trommelinnenwand reflektiert wird, kann diese reflektierte Strahlung in Bezug auf die Bestandteile der wässrigen Flüssigkeit oder der Gasphase ausgewertet werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Gegenstände in der Trommel vor, während und/oder nach einer Behandlung in dem wasserführenden Haushaltsgerät vermessen werden. Im Sinne der Erfindung bedeutet Vermessen das Beaufschlagen mit Strahlung aus der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers und das Registrieren des Messsignals durch den mindestens einen Strahlungsdetektor.
Gegenstände vor einer Behandlung beinhalten Gegenstände, die noch keine Behandlung im wasserführenden Haushaltsgerät erfahren haben. Zu behandelnde Gegenstände sind somit Gegenstände, die eine oder mehrere Arten von Verschmutzungen aufweisen oder eine Auffrischung erfordern. Im Allgemeinen werden zu behandelnde Gegenstände zumindest teilweise trockene Gegenstände sein. Bei flüssigen Verschmutzungen als Folge des Verschüttens von Getränken kann zudem eine Restfeuchtigkeit vorhanden sein.
Gegenstände während und/oder nach einer Behandlung beinhalten sämtliche Gegenstände, welche mindestens einer Behandlung im Haushaltsgerät unterzogen werden und/oder unterzogen worden sind. Dabei ist der Begriff der Behandlung in einem breiten Sinne aufzufassen. Erfindungsgemäß wird eine Behandlung von der Steuereinrichtung kontrolliert durchgeführt, wobei das Anfeuchten mit einer definierten Wassermenge WF sowie die teilweise oder vollständige Durchführung eines Behandlungsprogramms darunter fällt. Erfindungsgemäß ist die Art der Gegenstände nicht eingeschränkt. Bevorzugt sind die Gegenstände Wäschestücke.
Im Sinne der Erfindung sind Behandlungsprogramme ein Teil von Betriebsprogrammen, welche in einem wasserführenden Haushaltsgerät durchgeführt werden können. Hierbei kann ein Behandlungsprogramm ein in einem wasserführenden Haushaltsgerät werkseitig implementiertes Behandlungsprogramm, eine oder mehrere Zusatzoptionen oder ein benutzerdefiniertes Behandlungsprogramm sein. Somit ist auch der Begriff des Behandlungsprogrammes breit auszulegen. In Abhängigkeit von der Art und Ausgestaltung des wasserführenden Haushaltsgerätes können unterschiedlich viele Behandlungsprogramme in der Steuereinrichtung hinterlegt sein. Insbesondere wird ein hochwertiges Haushaltsgerät eine größere Zahl von Behandlungsprogrammen aufweisen als ein preiswertes. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn in der Steuereinrichtung und/oder in einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten mindestens eines Textiltyps, zweckmäßigerweise von mehreren Textiltypen, der in der Trommel vorliegenden Gegenstände hinterlegt sind, so dass diese für das Vermessen in Schritt b) sowie die Auswertung und den Abgleich in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens verwertet werden können.
Als mögliche Textiltypen sind dabei insbesondere Polyester, Leinen, Seide, Baumwolle, Acryl oder Mischgewebe zu nennen. Dabei ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, aufgrund des oder der verwerteten Messsignal(e) einzelne in der Trommel vorliegende Wäscheteile zu identifizieren und zuzuordnen.
Es ist zweckmäßig, wenn hierfür entsprechende Daten zum wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten derart hinterlegt sind, dass die einzelnen Wellenlängen und/oder Teilbereiche innerhalb des Wellenlängenbereiches von λ-ι bis λ2 mindestens eine Wellenlänge enthalten, in der keine Reflexion von Strahlung erfolgt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die mehreren einzelnen Wellenlängen und/oder Teilbereiche innerhalb des Wellenlängenbereiches von λ-ι bis λ2 mindestens fünf Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den wesentlichen Vorteil, dass durch den Strahlungseinfall über die Durchlässe in der rotierenden Trommel im Allgemeinen eine Amplitudenmodulation der auf die in der Trommel befindlichen Gegenstände auftreffenden Strahlung bewirkt wird. Diese Amplitudenmodulation, welche in funktionaler Form als Referenzsignal vorliegt, wird genutzt, um mit Hilfe einer in einem Mikrocomputer ausgeführten Auswerteroutine das Messsignal mit dem Referenzsignal abzugleichen. Dadurch kann die Signalqualität des Messsignals deutlich verbessert und von störenden Einflüssen wie Umgebungslicht oder Streustrahlung bereinigt werden. Auf diese Weise lässt sich in der Regel eine Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses um den Faktor von etwa 2 bis 100 erreichen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren preisgünstige und spektral breitbandige Leuchtmittel, wie herkömmliche Glühbirnen, anstelle von teuren, schaltbaren, phosphorisierten LEDs verwendet werden können. Ferner kann das im Allgemeinen für eine derartige Amplitudenmodulation erforderliche mechanisch anfällige Chopperrad, welches üblicherweise in Kombination mit einer breitbandigen Glühdrahtquelle verwendet wird, entfallen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Mikrocomputer als ein Lock-In-Verstärker ausgebildet oder enthält einen solchen.
Mit einem Lock-In-Verstärker, der als ein phasenempfindlicher Gleichrichter fungiert, lässt sich auf eine besonders effiziente und optimierte Weise ein Abgleich des Messsignals mit dem Referenzsignal und eine Filterung von störenden Rauscheffekten erreichen. Im Allgemeinen enthält ein Lock-In-Verstärker folgende Elemente: einen Signaleingang für das amplitudenmodulierte Messsignal, einen Signaleingang für das Referenzsignal, einen Phasenverschieber für die Anpassung zwischen Messsignal und Referenzsignal, einen Mischer, der das Messsignal mit dem Referenzsignal multipliziert, sowie einen Tiefpass, um eine zeitliche Mittelung über mehrere Signalperioden durchzuführen.
Durch den Lock-In-Verstärker wird über eine Multiplikation des Messsignals mit dem Referenzsignal sowie eine anschließende Integration im Tiefpass eine Kreuzkorrelation zwischen dem Mess- und dem Referenzsignal für eine feste Phasenverschiebung berechnet. Die Kreuzkorrelation für Signale unterschiedlicher Frequenz ist Null. Ist die Frequenz des Messsignals von der des Referenzsignals verschieden, so liefert der Lock- In-Verstärker kein Ausgangssignal. Nur für gleiche Frequenzen liefert die Kreuzkorrelation einen Wert ungleich Null und damit einen Beitrag im Ausgangssignal des Lock-In- Verstärkers. Durch die Wahl der Frequenz des Referenzsignals lässt sich mithin die entsprechende Komponente im Messsignal herausfiltern. Die anderen Frequenzen, insbesondere hochfrequentes Rauschen, Netzbrummen oder andere Störsignale, werden durch den Tiefpass herausgefiltert. Die Frequenz des Referenzsignals ergibt sich aus der Drehzahl der Trommel sowie der Anzahl der Strahlungsdurchlässe an der Trommelwand. Je höher die gewählte Frequenz, desto besser die erzielte Rauschunterdrückung für das gemessene Signal. Die maximale einzusetzende Frequenz ist unter Berücksichtigung der mechanischen Belastbarkeit der Trommel sowie dem zu leistenden Energieaufwand geeignet zu wählen. Insbesondere ist es zweckmäßig, die Frequenz über ein mit dem Lock-In-Verstärker verbundenes Spektrometer einzustellen. Es ist zweckmäßig, wenn der Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 mindestens eine Absorptionsbande mindestens eines Textiltyps und/oder mindestens eine Absorptionsbande mindestens einer typischen Verunreinigungssubstanz umfasst. Zudem ist es vorteilhaft, wenn in der Steuereinrichtung und/oder auf einem externen Server entsprechende Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten mindestens eines Textiltyps bei mindestens zwei Feuchtigkeitsstufen vorliegen, so dass diese Werte für die Vermessung in Schritt b) und die Auswertung in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können. Für den Fall, dass es sich bei dem wasserführenden Haushaltsgerät um einen Waschtrockner handelt, kann auf diesem Weg der Trocknungsprozess recht präzise in Bezug auf einen gewünschten Restfeuchtegrad gesteuert werden. Darüber hinaus ist es möglich, den Feuchtigkeitsgrad vor Beginn des Trocknungsprozesses zu ermitteln, um das entsprechende Trocknungsprogramm hinsichtlich Textilart und Feuchtigkeitsgrad genau anzupassen.
Ferner ist es vorteilhaft, in der Steuereinrichtung und/oder auf einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten mindestens eines Behandlungsmittels für die in der Trommel vorliegenden Gegenstände bereitzustellen, um diese Daten für das Ausmessen in Schritt (b) und die Auswertung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verwenden.
Besonders bevorzugt umfasst der Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 hierbei mindestens zwei Absorptionsbanden eines Behandlungsmittels. Auf diese Weise wird eine genauere Bestimmung des Gehalts an Behandlungsmittel ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Begriff „Behandlungsmittel" breit auszulegen. Insbesondere beinhaltet er jede feste und/oder flüssige Zubereitung, die geeignet ist, in einem wasserführenden Haushaltsgerät ein Behandlungsergebnis an zu behandelnden Gegenständen zu bewirken. Unter Behandlungsmittel fallen somit insbesondere Reinigungs- oder Waschmittel. In der Regel ist der Anteil an Tensiden, vor allem an anionischen Tensiden, wie Alkylbenzolsulfaten, in derartigen Zubereitungen relativ hoch, im Allgemeinen mehr als 80%. Dies erlaubt es, über die Tensidkonzentration die Menge an Behandlungsmittel zu bestimmen.
Die jeweiligen Behandlungsmittel unterscheiden sich in ihren entsprechenden Spektren, insbesondere den Absorptionsspektren, aufgrund der intramolekularen Schwingungen. Das verwendete Behandlungsmittel erzeugt daher ein charakteristisches Spektrum an gemessenen Signalen. Hierbei ist es bevorzugt, wenn in der Steuereinrichtung und/oder auf einer externen Datenbank die Reflexions- und Absorptionseigenschaften für mindestens ein oder vorzugsweise mehrere Behandlungsmittel gespeichert sind, um diese Eigenschaften für die Vermessung in Schritt (b) und die Auswertung in Schritt (c) zu verwenden.
Um die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu vereinfachen, ist es auch möglich, sich in Hinblick auf die Erfindung auf typische Behandlungsmittel, insbesondere Waschmittel, zu beschränken und als Referenz für die Menge an Behandlungsmittel zu verwenden.
Als Tenside finden vor allem lineare Alkylbenzolsulfonate (LAS), welche eine an den Benzolring gebundene Sulfongruppe aufweisen, breite Verwendung. Der Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 beinhaltet daher vorzugsweise Schwingungsbanden, welche im Bereich von 1 100 nm, 1400 nm, 1700 nm, 1900 nm, 2100 nm bzw. im Bereich von 2300 bis 2500 nm liegen, besonders bevorzugt zwei Schwingungsbanden. Dadurch wird eine zuverlässige quantitative Detektion insbesondere dieser Tenside ermöglicht.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn in der Steuereinrichtung und/oder auf einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten für mindestens eine, bevorzugt mehrere Standardverschmutzungen gespeichert sind, die für das Vermessen in Schritt (b) und die Auswertung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können.
Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei diesen sogenannten Standardverschmutzungen um Verschmutzungen, welche in ihren Eigenschaften die gesamte Palette an möglichen Verschmutzungen auf den zu behandelnden Gegenständen abdecken. Hierzu gehören insbesondere Fette oder Öle aus Speiseresten, natürliche Farbstoffe, beispielsweise aus Tomaten, Karotten, Rotkohl, Rotwein, Blut, Gras, eiweißhaltige Verunreinigungen, wie Eigelb und dergleichen.
Auch ist es besonders zweckmäßig, wenn in der Steuereinrichtung und/oder auf einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten für mindestens ein, bevorzugt mehrere Toxine und/oder Allergene gespeichert sind, um einen Benutzer auf das Vorliegen dieser Substanzen hinzuweisen, beispielsweise über eine angeschlossene Anzeigeeinrichtung, und in Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Steuereinrichtung das Behandlungsprogramm, etwa durch Aufnahme eines weiteren Spülschritts in einer Waschmaschine, entsprechend anpassen kann. Ferner ist es vorteilhaft, es dem Benutzer zu erlauben, über eine Bedieneinheit die zu detektierenden Allergene oder Giftstoffe auszuwählen, um das erfindungsgemäße Verfahren gemäß seinen Erfordernissen entsprechend anzupassen.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in der Steuereinrichtung und/oder auf einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten für mindestens eine, bevorzugt mehrere flüchtige Substanzen gespeichert sind, um diese Verbindungen für das Vermessen in Schritt (b) und die Auswertung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verwenden. Zu diesen flüchtigen Substanzen zählen insbesondere geruchsauslösende Verbindungen, welche durch organische Verunreinigungen oder Mikroorganismen freigesetzt werden. In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann hierzu ein Selbstreinigungsprogramm durch die Steuereinrichtung ausgewählt und geeignet angepasst werden, um diese Verunreinigungen zu entfernen sowie den Benutzer auf seine mangelnde Hygiene hinzuweisen.
Zudem kann es sich bei den flüchtigen Substanzen um Gase, wie etwa Propangas, handeln, welches bei Wärmepumpen-Wäschetrocknern verwendet wird. In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es in diesem Fall zweckmäßig, das laufende Programm ggf. zu unterbrechen sowie den Benutzer zu warnen. Die Bekanntgabe dieser Warnung kann optisch über eine Anzeigeeinrichtung, in Wort und/oder Bild und/oder mit Hilfe von Leuchtsignalen, sowie durch einen Warnton erfolgen.
Eine entsprechende Sicherheitswarnung kann dem Benutzer auch über moderne Kommunikationsmedien als eine App oder eine SMS mitgeteilt werden, sofern das erfindungsgemäße Haushaltsgerät an ein drahtloses Netzwerk angeschlossen ist. Zudem können Sicherheitsdienste, etwa die Feuerwehr verständigt werden. In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung anhand des in Schritt (c) ausgewerteten und übermittelten Messsignals ein Betriebsprogramm für die in der Trommel vorliegenden Gegenstände in Bezug auf das ausgewertete Messsignal auswählt und/oder anpasst. Gegenüber dem vorgenannten Begriff des „Behandlungsprogramms" ist der Begriff „Betriebsprogramm" in einem breiteren Sinne zu verstehen. Betriebsprogramme umfassen sowohl Behandlungsprogramme wie auch Programmabläufe, die neben den Behandlungsprogrammen im wasserführenden Haushaltsgerät implementiert sind. Somit kann es sich bei einem Betriebsprogramm auch um ein Selbstreinigungsprogramm handeln. Auch die Informationsausgabe an einen Benutzer, beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung, sowie die Übermittlung von Informationen, etwa mittels einer drahtlosen Datenverbindung ist unter dem Begriff „Betriebsprogramm" zu verstehen. Mithin beinhalten Betriebsprogramme sämtliche von der Steuereinrichtung in einem erfindungsgemäßen Haushaltsgerät auszuführenden Operationen.
Wenn das erfindungsgemäße wasserführende Haushaltsgerät zum Beispiel eine Waschmaschine ist, und der Benutzer aus Versehen ein farbiges Wäschestück gemeinsam mit ausschließlich weißen Wäschestücken zur Wäsche in die Trommel gelegt sowie das betreffende Behandlungsprogramm für reinweiße Wäsche ausgewählt und bereits gestartet hat, kann die Steuereinrichtung in diesem Fall das Behandlungsprogramm hinsichtlich der Behandlung des farbigen Wäschestücks anpassen, um ein unerwünschtes Abfärben auf die reinweißen Wäschestücke zu verhindern. Eine entsprechende Schadensvermeidung kann durch eine Anpassung von Drehzahl und/oder Drehrhythmus und/oder Temperatur erfolgen.
Ferner ist es möglich, dass die Steuereinheit dem Benutzer vor dem Start das Vorliegen von farbiger Wäsche anzeigt und ein jeweiliges Programm für farbige Wäsche vorschlägt. Dabei hat der Benutzer auch die Wahl, das farbige Wäschestück aus der Trommel zu nehmen.
Zudem besteht die Möglichkeit, bei einem fehlenden Pflegetikett zur Feststellung des Textiltyps ein ausgewähltes einzelnes Wäschestück in die Trommel zu legen. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung darüber hinaus das zutreffende Behandlungsprogramm vorschlagen.
In Schritt (c) erzeugt der Mikrocomputer gegebenenfalls unter einer zusätzlichen Beteiligung des Lock-In-Verstärkers aus den spektralen Messsignalen zumindest ein Spektrum, wobei die Anzahl der erzeugten Spektren erfindungsgemäß nicht eingeschränkt ist.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn zwischen den Schritten (a) und (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere vor dem Start eines Behandlungsprogrammes, eine Kalibrationsmessung mit einer rotierenden Trommel in einem definierten Beladungszustand durchgeführt wird. Der Begriff „Beladungszustand" ist hierbei breit zu vestehen, indem er neben einer trockenen Beladungsmenge auch eine Feuchtegehalt der Gegenstände, insbesondere Wäschestücke, umfasst. Zur quantitativen Auswertung eines Spektrums erfolgt in der Regel eine Normierung des Spektrums auf einen Standard. Dies ermöglicht einen Abgleich eines aufgenommenen Spektrums mit einem Kalibrationsspektrum. Zudem können mehrere aufgenommene Spektren untereinander verglichen werden, um etwa die Konzentrationsänderung einer bestimmten Substanz zu verfolgen.
Sofern sich der Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 im Infraroten befindet, wird als Standard bevorzugt Spectralon verwendet.
Es ist insbesondere zweckmäßig, wenn vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Basislinie aufgenommen und eine entsprechende Basislinien-Korrektur vorgenommen wird. Über eine Subtraktion der Basislinie von den Messwerten wird eine genauere Analyse erreicht, da insbesondere im Bereich des Detektors oder Emitters vorliegende Verschmutzungen berücksichtigt werden können. Zudem wird auf diese Weise eine allgemeine Funktionsüberprüfung des Spektrometers durchgeführt. Sollte die Vermessung der Basislinie eine starke Verunreinigung der Optiken des Detektors und/oder Emitters ergeben, so kann ein automatisches Reinigungsprogramm durchgeführt und anschließend die Messung der Basislinie erneut gestartet werden. Damit ein möglichst umfassendes und vollständiges Abbild von mehreren Gegenständen in der Trommel erhalten wird, ist es bei einer hohen Beladungsmenge insbesondere vorteilhaft, wenn nach jedem Verfahrensdurchgang die Trommel kurz reversiert. Diese Rotationsumkehr bewirkt eine verbesserte Durchmischung der in der Trommel befindlichen Wäschestücke sowie eine Optimierung der Messergebnisse. Zweckmäßigerweise wird das Verfahren mehrmals wiederholt, insbesondere so oft, bis keine merkliche Veränderung der Messwerte mehr auftritt.
Um für eine Verbesserung der Durchmischung der Wäschestücke zu sorgen, können im Fall einer Waschmaschine oder eines Waschtrockners als wasserführendes Haushaltsgerät geeignet ausgebildete Wäschemitnehmer in der Trommel vorgesehen sein.
Für die qualitative und quantitative Auswertung der Spektren existiert eine Reihe von Auswerteroutinen, die von den erhaltenen Messsignalen abhängen. Die verwendeten Auswerteroutinen unterliegen daher erfindungsgemäß keinen Einschränkungen. Vorzugsweise wird die Auswertung in guter Näherung auf der Basis des Gesetzes nach Lambert-Beer mi Hilfe einer multivarianten Datenanalyse durchgeführt. Hierzu eignet sich beispielsweise eine Principal-Components-Analyse mit einem Non-linear-iterative Partial Least Squares-Algorithmus mit nachfolgender Partial Least Squares Regression, woraus eine Responsematrix erhalten werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, ausgewertete Messsignale zu speichern. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung Erfahrungswerte sammeln, mit denen der Betrieb des wasserführenden Haushaltsgeräts ständig optimiert werden kann. Individuelle Erfordernisse des Benutzers können mithin berücksichtigt sowie ein umweltschonender Betrieb des Haushaltsgerätes umgesetzt werden.
Bevorzugt beträgt die Drehzahl Dz der Trommel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 20 bis 200 U/min. In diesem Drehzahlbereich ist eine ausreichend hohe Amplitudenmodulation der über Strahlungsdurchlässe auf die in der Trommel befindlichen Gegenstände auftreffenden Strahlung gegeben, um eine signifikante Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses der erhaltenen Messwerte zu erreichen. Zudem können diese Drehzahlen mit üblichen Motoren und Antriebsaggregaten ohne einen unverhältnismäßig hohen Energieaufwand erzielt werden. Da ferner über die Drehzahl der Trommel die zeitliche Länge eines durch den Strahlungsdurchlass eintretenden Lichtpakets sowie die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Paketen bestimmt wird, spielt hierbei auch das Absorptionsverhalten der zu detektierenden Substanzen, insbesondere deren Verweilzeiten in den angeregten Zuständen, eine wichtige Rolle bei der Auswahl einer geeigneten Drehzahl.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren zusätzlichen einen Schritt (e), nämlich das Reinigen des Spektrometers.
Die Art der Reinigung der Optik des Spektrometers ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Wenn das erfindungsgemäße Haushaltsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner ist, so kann die Reinigung über den Einsatz einer wässrigen Flüssigkeit in einem Behandlungsprogramm erfolgen. Zudem ist es möglich, die Spektrometer-Optik über eine Leitung mit Spülflüssigkeit separat zu spülen. Ferner ist es möglich, an der Außenseite der Trommel an einer ausgewählten Stelle einen Schwamm oder ein entsprechend geeignetes Material vorzusehen, wobei beim Drehen der Trommel die Spektrometer-Optik durch das Vorüberstreichen des Schwammes gereinigt wird. Es ist zudem möglich, durch eine geeignete mechanische Vorrichtung, die mit dem Türöffnungssystem in Verbindung ist, beim Öffnen der Tür des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes eine Reinigungseinheit zu betätigen, welche sich vor das Spektrometer schiebt und dessen Optik säubert. Analog könnte auch eine Kalibrationseinrichtung durch das Öffnen und Schließen der Gerätetür aktiviert werden, welche eine Kalibration und/oder eine Basislinien-Korrektur des Spektrometers durchführt.
Darüber hinaus ist Gegenstand der Erfindung ein wasserführendes Haushaltsgerät mit einer Trommel zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen, welche mindestens einen Perimeter mit mindestens einem Strahlungsdurchlass aufweist, einer Steuereinrichtung, einem Spektrometer, welches mindestens eine Strahlungsquelle, mindestens einen Strahlungsdetektor und einen Mikrocomputer umfasst, wobei Mikrocomputer und Steuereinrichtung zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer und Steuereinrichtung ausgetauscht werden können, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens, das die folgenden Schritte umfasst:
(a) Rotieren der Trommel mit einer vorgegebenen Drehzahl Dz, wobei eine Frequenz f, bezogen auf die Anzahl von Umlaufzyklen von Strahlungsdurchlässen pro Zeiteinheit, als das Produkt der Drehzahl Dz mit der Anzahl von Strahlungsdurchlässen definiert wird; (b) kontinuierliches Emittieren von Strahlung von der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers in einem Wellenlängenbereich λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass der rotierenden Trommel, so dass eine mit der Frequenz f periodisch unterbrochene Strahlung im Inneren der Trommel erzeugt wird, und Gegenstände in der rotierenden Trommel mit der Frequenz f periodisch unterbrochenen Strahlung beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor derart angeordnet ist, dass die von den Gegenständen reflektierte Strahlung ohne den Strahlungsdurchlass zu passieren und somit ohne durch den Strahlungsdurchlass mit der Frequenz f unterbrochen zu werden, direkt als ein Messsignal registriert wird, und von der Steuereinrichtung eine nur vom Haushaltsgerät abhängige periodische Funktion mit der Periodenlänge 1/f, insbesondere eine Sinus- oder Rechteckfunktion, als Referenzsignal erzeugt wird;
(c) Übermitteln des Messsignals sowie des Referenzsignals an den Mikrocomputer, Auswerten des Messsignals und dessen Abgleich mit dem Referenzsignal mit einer im Mikrocomputer hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung; und
(d) Auswählen und/oder Anpassen eines Betriebsprogramms durch die Steuereinrichtung in Bezug auf das ausgewertete Messsignal;
wobei die Schritte (b) bis (d) einmal oder mehrmals durchgeführt werden. Das wasserführende Haushaltsgerät ist erfindungsgemäß im Allgemeinen ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine Waschmaschine, einen Waschtrockner und einen Wäschetrockner. Vorzugsweise ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner. Besonders bevorzugt ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine.
In der Regel weist das erfindungsgemäße Haushaltsgerät einen Behandlungsmittelbehälter und bevorzugt ferner eine Dosiereinheit auf. Die Form und Art der Ausbildung der Dosiereinheit ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Insbesondere kann es sich um eine Dosiereinheit zur manuellen Dosierung von Behandlungsmittel oder um eine automatisierte Dosiereinheit handeln.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäß wasserführende Haushaltsgerät einen Behandlungsmittelbehälter und eine automatisierte Dosiereinheit zur Dosierung von Behandlungsmittel aufweist, welche mit der Steuereinrichtung verbunden ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Dosiereinheit somit eine automatisierte Dosiereinheit, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist und von dieser gesteuert werden kann, um das Behandlungsmittel zu dosieren, wie etwa für den Fall des Unterschreitens einer optimalen Dosiermenge. Das automatisierte Dosiersystem kann vorzugsweise mit einem modularen System für das Behandlungsmittel kombiniert werden, um für die jeweiligen spezifischen Erfordernisse hinsichtlich Verschmutzungsart, -grad, Textiltypen und Beladungsmenge die optimale Dosis und Zusammensetzung an Behandlungsmittel bereitstellen zu können.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn die Trommel des erfindungsgemäßen Haushaltsgeräts eine vorgegebene Start-/Stoppposition aufweist. Die Art und Weise, wie eine derartige Start- /Stoppposition der Trommel bei dem wasserführenden Haushaltsgerät ausgeführt ist, ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Mögliche Ausgestaltungen sind etwa eine mechanische Ausführung oder eine Speicherung einer ausgewählten Trommelposition in der Steuereinrichtung, die vor dem Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens angesteuert wird.
In dem wasserführenden Haushaltsgerät ist die Anordnung des Spektrometers erfindungsgemäß nur insoweit eingeschränkt, dass die Emission von Strahlung in einem Wellenlängenbereich λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass und die Detektion der von in der Trommel angeordneten Gegenständen reflektierte Strahlung direkt und ungehindert möglich ist, ohne dass die Strahlung erneut den mindestens einen Strahlungsdurchlass passieren muss, um unterbrochen zu werden. Dabei kann die Anordnung in Abhängigkeit von der Ausführungsform des Haushaltsgeräts verschieden sein und sich insbesondere nach der Art und dem Aufbau des wasserführenden Haushaltsgeräts richten.
Das wasserführende Haushaltsgerät ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner mit einem Laugenbehälter und einer Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken. Das Spektrometer ist dann bevorzugt in einer Ausnehmung des Laugenbehältermantels angeordnet.
Es ist vorteilhaft, wenn das Spektrometer schwenkbar angeordnet sowie die Ausrichtung des Spektrometers auf eine Art und Weise durch die Steuereinrichtung steuerbar ist, so dass insbesondere mehrere, in der Regel senkrecht zum Perimeter voneinander beabstandete, Perimeter der Trommel mit bevorzugt jeweils mehreren Strahlungsdurchlässen, insbesondere Löchern, erfasst werden können. Dabei sind Löcher insbesondere solche Strahlungsdurchlässe, die durch das Fehlen eines festen strahlungsdurchlässigen Materials gekennzeichnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist der mindestens eine Strahlungsdurchlass daher ein Loch.
In einer hierzu alternativen Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist der mindestens eine Strahlungsdurchlass dagegen aus einem Glas oder transparenten Kunststoff gebildet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgerätes ist der mindestens eine Strahlungsdurchlass ein transparentes Kunststoff-Inlay oder aus Quarzglas gefertigt. Erfindungsgemäß sind dabei Größe und Form des transparenten Kunststoff-Inlays oder des Quarzglases nicht eingeschränkt. Insbesondere kann es sich hierbei um eine lang gestreckte Ellipse oder um ein lang gestrecktes Rechteck handeln, wobei die jeweils längere Seite sich bevorzugt in der Perimeterrichtung erstreckt. Das Kunststoff-Inlay kann zum Beispiel als ein Kunststoffring ausgebildet sein. Der für das Inlay eingesetzte Kunststoff ist vorzugsweise für Infrarot-Strahlung durchlässig.
Im erfindungsgemäßen Haushaltsgerät ist der mindestens eine Strahlungsdurchlass im Allgemeinen auf der Stirnseite, Rückseite oder Mantelfläche der Trommel angeordnet. Erfindungsgemäß ist die Ausgestaltung des mindestens einen Strahlungsdurchlasses nicht eingeschränkt. Es ist besonders zweckmäßig, wenn der mindestens eine Strahlungsdurchlass des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts eine Kreisform aufweist. Der Durchmesser des Strahlungsdurchlasses, insbesondere eines Lochs, entlang der Außenseite der Trommel, insbesondere entlang der Manteloberfläche der Trommel, beträgt vorzugsweise 10 bis 20 mm, wobei sich der Durchmesser des Loches bevorzugt zum Trommelinneren hin verjüngt. Zu große Durchmesser des Strahlungsdurchlasses bei einer Anordnung am Trommelmantel sind zu vermeiden, da sonst die Gefahr besteht, dass Teile von Wäschestücken bei der Rotation der Trommel durch Zentrifugalkräfte aus den Durchlassöffnungen, d.h. Löchern, herausgedrückt und beschädigt werden. Sind die Durchlassöffnungen hingegen an der Stirn- oder Rückseite der Trommel angeordnet, so sind auch größere Öffnungen möglich, ohne dass die Gefahr von herausgedrückten oder -geschleuderten Wäscheteilen besteht.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgerätes weist der mindestens eine Strahlungsdurchlass eine Ellipsenform auf.
Vorzugsweise ist die große Halbachse < 10 mm lang, insbesondere 2 bis 5 mm, und die kleine Halbachse hat bevorzugt eine Länge < 2 mm.
Entlang des mindestens einen Perimeters kann die Trommel ferner eine Mehrzahl an Löchern aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgerätes ist der mindestens eine Perimeter als ein Lochring ausgebildet. Die Trommel weist bevorzugt eine Mehrzahl derartiger Lochringe auf. Der mindestens eine Lochring kann am Trommelmantel sowie auf der Stirn- und/oder der Rückseite der Trommel vorgesehen sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgerätes ist anstelle eines Lochringes an der Rückseite der Trommel eine in das Trommelinnere ragende Auswölbung aus Quarzglas oder transparentem Kunststoff angeordnet, deren Symmetrieachse in der Rotationsachse der Trommel liegt. Es ist zweckmäßig, wenn die Ausnehmung eine axialsymmetrische Form, beispielsweise eine Tropfen- oder Dornenform, aufweist. Diese Auswölbung kann in ihrem Inneren eine mehr oder weniger große Ausnehmung aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes ist der mindestens eine Strahlungsdurchlass als eine von der Rückseite der Trommel in das Trommelinnere ragende axialsymmetrische transparente Auswölbung gebildet, wobei die Symmetrieachse der Auswölbung auf der Rotationsachse der Trommel liegt, und die dem Trommelinneren abgewandte Rückseite der Auswölbung weist eine intransparente Schicht auf, die in einer konzentrischen Anordnung zur Rotationsachse der Trommel zumindest einen Strahlungsdurchlass, insbesondere eine Öffnung, aufweist, um einen Strahlungseinfall durch den Strahlungsdurchlass bzw. die Öffnung und die transparente Auswölbung hindurch in das Trommelinnere zu erlauben.
Das„Zerhacken" des von der Strahlungsquelle emittierten Lichtstrahls wird hierbei durch den periodischen Strahlungseinfall erzeugt, wenn dieser Strahl alternierend auf die strahlungsundurchlässige bzw. reflektierende Schicht sowie die mindestens eine lichtdurchlässige Öffnung an der Basis der Ausnehmung trifft. Bevorzugt wird der emittierte Lichtstrahl durch einen Laserstrahl gebildet, welcher im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Trommel verläuft und auf einen Punkt der konzentrischen Bahn der mindestens einen Öffnung gerichtet ist.
Die Auswölbung kann somit vollständig aus dem transparenten Material gebildet sein, so dass sich die durch die Öffnung eintretende Strahlung in der Ausnehmung bzw. der Auswölbung ausbreitet und ein diffuser Strahlungseinfall in das Trommelinnere bewirkt wird. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Beaufschlagung der in der Trommel befindlichen Gegenstände mit der Strahlung erreicht.
Alternativ können sich an die Strahlungsdurchlässe bzw. Öffnungen Strahlungsleitkanäle, beispielsweise Glasfasern, anschließen, welche die Strahlung lediglich innerhalb dieser Strahlungskanäle an einen definierten Punkt an der Oberfläche der Ausnehmung, vorzugsweise an deren Spitze, leiten, so dass erst von dort aus der Strahlungseintritt in das Trommelinnere erfolgt. Erfindungsgemäß ist die Anordnung der mindestens einen Strahlungsquelle und des mindestens einen Strahlungsdetektors relativ zueinander im Allgemeinen derart gewählt, dass die reflektierte Strahlung direkt detektiert werden kann. Es ist zweckmäßig, wenn der Detektor oberhalb der Strahlungsquelle angeordnet ist. Ferner ist eine Anordnung von Strahlungsquelle und Detektor bevorzugt, welche möglichst weit unten, jedoch oberhalb des maximalen Wasserspiegels, liegt. Wesentlich ist, dass der Detektor ein freies Sichtfeld auf den von der Strahlungsquelle beleuchteten Punkt hat. Der Fokus oder Akzeptanzwinkel des Detektors auf den zu untersuchenden Bereich wird vorzugsweise durch Spiegel- und/oder Linseneinrichtungen angepasst und optimiert. Auch das von der Strahlungsquelle emittierte Licht wird bevorzugt mittels optischer Hilfsmittel durch den Strahlungseinlass fokussiert, um einen bestimmten Bereich im Trommelinneren stroboskopartig zu beleuchten.
Erfindungsgemäß ist die Strahlungsquelle nicht eingeschränkt. Insbesondere können Strahlungsquellen für den Infrarot(IR)-, Ultraviolett(UV)-, oder UV-VIS(Ultraviolett und sichtbar)-Bereich zum Einsatz kommen.
Bei der mindestens einen Strahlungsquelle kann es sich um eine Breitbandquelle, insbesondere eine Glühwendel bevorzugt aus Wolfram, eine durchstimmbare Strahlungsquelle oder um eine schmalbandige Strahlungsquelle, wie beispielsweise eine IR-LED handeln. Aus Kostengründen sind breitbandige Strahlungsquellen vorteilhaft, da durch die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Regel eingesetzte Technik der Amplitudenmodulation Rauscheffekte effizient unterdrückt und ein gutes Signal-Rausch- Verhältnis erzielt werden, so dass teure schmalbandige Quellen nicht notwendig sind. Zudem kann die Strahlungsquelle optische Hilfsmittel aufweisen, insbesondere eine fokussierende Optik, Filterplättchen, Filterfolien oder -lackierungen sowie einen MOEMS Fabry-Perot-Frequenzfilter, die eine Einstellung des Wellenlängenbereiches erlauben. Mehrere auch unterschiedlich ausgebildete Strahlungsquellen können an dem Spektrometer vorgesehen sein. Die mindestens eine Strahlungsquelle ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgerätes eine Breitbandquelle zum Emittieren von Strahlung im Infrarotbereich. Die Strahlungsquelle wird besonders bevorzugt zum Emittieren von Strahlung im Nahinfrarotbereich eingesetzt und ist ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine Wolfram-Halogen-Lampe sowie einen MOEMS-Schwarzkörperstrahler.
Ferner ist der mindestens eine Strahlungsdetektor nicht eingeschränkt. Der Strahlungsdetektor kann beispielsweise ein Breitbanddetektor mit mindestens einer sensitiven Detektorfläche N sein. Zudem kann der Strahlungsdetektor mehrere sensitive Flächen N oder eine lineare Anordnung an Detektorflächen N, zum Beispiel in Form von Pixeln, aufweisen. Zusätzlich kann der Detektor optische Hilfsmittel, wie einen MOEMS Fabry-Perot-Frequenzfilter, schmalbandige Filter oder einen dispersiven Keil, aufweisen. Das den Strahlungsdetektor bildende Material ist ebenfalls erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Vorzugsweise besteht der Strahlungsdetektor aus mindestens einem halbleitenden Material.
Bei einem IR-Spektrometer kann die Strahlungsquelle eine Wolfram-Halogenlampe mit 5 Filterplättchen zur schmalbandigen Anregung sein. Im Allgemeinen weist der Strahlungsdetektor 5 sensitive Detektorflächen auf, um die reflektierte Strahlung zu detektieren.
Zudem kann die Strahlungsquelle bei einem IR-Spektrometer schmalbandige IR-LEDs beinhalten, wobei bevorzugt 5 derartige LEDs mit Multiplexing vorgesehen sind. In diesem Fall weist der Strahlungsdetektor N sensitive Detektorflächen auf und besteht zumindest teilweise aus Indium-Gallium-Arsenid.
Ein MOEMS-Schwarzkörperstrahler ist ebenfalls als Strahlungsquelle für das Spektrometer geeignet. In diesem Fall besteht der Strahlungsdetektor aus einer sensitiven Detektorfläche N und weist einen MOEMS-Fabry-Perot-Frequenzfilter auf. Auf diese Weise lässt sich ein Schmalband-Frequenzdurchlauf durch das breite Band durchführen. Außerdem kann die Strahlungsquelle ein DFB-Laser sein und der Strahlungsdetektor kann eine sensitive Detektorfläche N aufweisen. Bevorzugt besteht die sensitive Detektorfläche hierbei zumindest teilweise aus Germanium, so dass hierdurch auch zeitabhängig gemessen werden kann. Für einen Haushalt mit vernetzten Geräten weist das wasserführende Haushaltsgerät bevorzugt zusätzlich eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung auf, wobei die Steuereinrichtung und der Mikrocomputer zum drahtlosen Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind. Dabei kann der Mikrocomputer vorzugsweise ein externer Server oder auf diesem implementiert sein. Das wasserführende Haushaltsgerät ist auf diese Weise auch zum Betrieb in einem Netzwerk geeignet und kann mithilfe einer externen Bedieneinheit, wie einem Mobilfunkgerät und/oder einem Tablet-PC zweckmäßig über eine App bedient werden. Besonders bevorzugt ist das wasserführende Haushaltsgerät in diesem Fall in ein Heimnetzwerk mit mindestens einem weiteren Haushaltsgerät integriert. Hierbei können vorteilhaft Informationen zur Steuerung von Betriebsprogrammen von einem Haushaltsgerät auf ein anderes übertragen werden. Wenn das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine ist, kann eine ermittelte Restfeuchte der gewaschenen Wäschestücke an einen Trockner im Heimnetzwerk übertragen werden und das zu folgende Trocknungsprogramm an die Restfeuchte entsprechend angepasst werden. Haushaltsgeräte weisen üblicherweise mindestens eine Anzeigeeinrichtung auf, die zur Informationsausgabe als Text, Bild und/oder Zeichen, farbig und/oder schwarz-weiß, statisch und/oder animiert konfiguriert sein können. Über die Anzeigeeinrichtung können einem Benutzer Warnungen und/oder andere Informationen mitgeteilt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Anzeigeeinrichtung eine externe Anzeigeeinrichtung, wie zum Beispiel der Touchscreen von einem Smartphone oder einem Tablet-PC.
Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Bislang war es nicht möglich, Gegenstände in der Trommel eines wasserführenden Haushaltsgerätes während der Trommelrotation in geringem Abstand mit einem Spektrometer unter Verwendung der Amplitudenmodulation zu vermessen. Dies erlaubt die spektroskopische Detektion auch von Substanzen, welche lediglich in Spuren vorliegen, da aufgrund des verbesserten Signal-Rausch-Verhältnisses auch kleine Messsignale registriert werden können. Dabei kann der Einsatz eines hierfür normalerweise üblichen separaten störanfälligen Chopperrades entfallen, da dessen Funktion von der rotierenden Trommel erfüllt wird. Ferner ermöglicht die Erfindung eine direkte Bestimmung mit einem nur geringem„Probe zu Detektor' -Abstand. Das laufende Behandlungsprogramm kann somit individuell gesteuert und Behandlungsmittel eingespart werden, indem die Menge des Behandlungsmittels in der Dosierphase gezielt an die jeweiligen Erfordernisse und Umstände, d.h. etwa an den Verschmutzungsgrad der Wäschestücke und die Beladungsmenge, angepasst wird. Erfahrungsgemäß neigt der Benutzer zu einer übermäßigen Dosierung, so dass mit der Erfindung die Behandlung von Gegenständen in einem wasserführenden Haushaltsgerät umweltschonender durchgeführt werden kann.
Darüber hinaus wird durch die Bestimmung von Textiltypen eine Beschädigung von Textilien bei einer Fehlbeladung durch einen Benutzer vermieden, beispielsweise wenn versehentlich sowohl farbige wie reinweiße Wäschestücke gewaschen werden sollen. Zudem wird die Sicherheit für einen Benutzer erhöht, da flüchtige Verbindungen, wie Propan, das beim Einsatz eines Propangas-Wärmepumpen-Trockners freigesetzt werden kann, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren detektiert werden kann. Gesundheitsrisiken, etwa durch Allergene oder andere Erkrankungen verursachende Keime, können durch die Bestimmung von mikrobiologisch relevanten Substanzen reduziert werden. Eine maßgeschneiderte Durchführung von Wasch- und Trocknungsprogrammen wird durch die Bestimmung der Art und des Umfangs der vorliegenden Verschmutzung sowie des Feuchtigkeitsgehalts nach dem Waschvorgang ermöglicht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung nicht beschränkender Ausführungsformen hervor. Hierbei wird Bezug genommen auf die Figuren 1 und 2.
In Figur 1 ist eine nicht einschränkende Ausführungsform eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten wasserführenden Haushaltsgeräts in Form einer Waschmaschine, in der das Spektrometer im Laugenbehältermantel innerhalb einer Aussparung positioniert ist, gezeigt.
In Figur 2 ist in einer Ausführungsform eine schematische Darstellung des dem erfindungsgemäßen Verfahrens zugrundeliegenden Messprinzips gezeigt. In Figur 1 ist ein als Waschmaschine ausgestaltetes, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes wasserführendes Haushaltsgerät 1 gezeigt. Dabei weist die Waschmaschine 1 ein Gehäuse 12 auf, in welchem ein Laugenbehälter 2 angeordnet ist, wobei darin eine Trommel 3 zur Aufnahme von Wäschestücken 22 um eine senkrecht zur Figurenebene stehende Achse drehbar gelagert ist. Durch eine horizontal gestrichelte Linie ist das höchste im Laugenbehälter erreichbare Wasserniveau 25 schematisch dargestellt.
Im Fall der hier gezeigten Ausführungsform ist in einem Boden des Laugenbehälters 2 an eine Ablauföffnung 26 eine Laugenbehälterablaufleitung 17 angeschlossen, welche zu einer Saugseite einer Pumpe 14 über einen Flusenabscheider 19 hinführt. Zudem ist eine Abflussleitung 13 an eine Druckseite der Pumpe 14 angeschlossen. Hierbei ist die Pumpe 14 mit einem drehzahlgeregelten Antriebsmotor 20 antriebswirksam verbunden, der beispielsweise als ein permanenterregter, mehrsträngiger Synchronmotor mit MOSFET- Bauelement und einem Leistungserfasser 15 ausgestaltet sein kann. Nicht gezeigt ist hier die Mündung der Abflussleitung 13 außerhalb des Gehäuses in eine Hausabwasserleitung oder eine Fußbodenentwässerung.
Darüber hinaus ist in Figur 1 eine automatisierte Dosiereinheit 8 für Behandlungsmittel gezeigt, die an eine Einspülschale 1 1 angeschlossen ist. Von einer Frischwasserleitung 10 kann dem Laugenbehälter 2 über die Einspülschale 1 1 Wasser zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist in der Frischwasserleitung 10 ein Sperrventil 9 vorgesehen, welches von einer Steuereinrichtung 18 gemäß einem Behandlungsprogrammablauf angesteuert wird.
Ein IR-Spektrometer 21 ist in einer Aussparung 4 angeordnet, die sich im Mantel des Laugenbehälters 2 befindet. Eine breitbandige Strahlungsquelle 5 ist in dem IR- Spektrometer 21 enthalten, die in der Lage ist, IR-Strahlung im Nahinfrarotbereich zu emittieren und welche in dieser nicht einschränkenden Ausführungsform als eine Wolfram-Halogenlampe ausgeführt ist. Von dem IR-Spektrometer 21 kann auf diesem Weg Strahlung in einem kontinuierlichen Spektrum mit einer Wellenlänge von 300 nm bis 3 μηη emittiert werden. In dieser Ausführungsform sollen mithilfe der breitbandigen IR-Quelle die Absorptionsbanden von Polyester breitbandig angeregt werden. Insbesondere weist Polyester charakteristische Absorptionsbanden bei den Wellenlängen 1 180 nm, 1237 nm, 1266 nm, 1285 nm, 1322 nm, 1387 nm, 1410 nm, 1483 nm, 1514 nm, 1594 nm, 1661 nm, 1908 nm, 1953 nm, 2083 nm und 2136 nm auf. In diesen Wellenlängenbereichen zeigen ferner weitere Textiltypen entsprechende typische Absorptionsbanden, die auch breitbandig angeregt werden können.
Die Absorptionsbanden von Sulfongruppen befinden sich ebenfalls in diesem Bereich. Insbesondere die Tensidklasse der LAS (lineare Alkylbenzolsulfonate) enthält die Sulfongruppe, welche zwei charakteristische Absorptionsbanden, eine erste im Wellenlängenbereich von 1 ,03 μηη bis 1 ,17 μηη und eine zweite im Wellenlängenbereich von 1 ,14 μηη bis 1 ,37 μηη, zeigt. Der Messbereich von λ-ι bis λ2 reicht von 0,90 μηη bis 1 ,70 μηη. Parallel zur Identifikation von Textiltypen können in weiteren Ausführungsformen somit zudem die Behandlungsmittelart und/oder -menge bestimmt werden.
Darüber hinaus ist es möglich, in anderen Ausführungsformen anhand der abnehmenden Breitbandintensität der Textilbanden mit steigendem Wassergehalt aus der Überlagerung der Wasserbanden den Feuchtegrad zu ermitteln. Ferner weist das IR-Spektrometer 21 vor der Trommel 3 einen Strahlungsdetektor 7 auf, der in dieser nicht einschränkenden Ausführungsform ein ungekühlter Einzel-Pixel- Detektor aus Indium-Gallium-Arsenid ist. Daneben kann auch ein Matrixdetektor, insbesondere ein Matrixsensor mit einem linearen Zeilenarray, zur Anwendung kommen. Ein (nicht dargestellter) MOEMS-Fabry-Perot-Frequenzfilter ist dem Strahlungsdetektor 7 vorgeschaltet. Das zeitabhängige Breitbandspektrum kann auf diese Weise in dieser Ausführungsform über eine Variation des Abstandes der Resonatorplatten erhalten werden.
Weiterhin ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die Trommel 3 einen Lochring 35 aufweist. Die Löcher des Lochrings 35 sind kreisförmig mit einem Durchmesser von 2 mm an der Trommelaußenwand 29 angeordnet. Das IR-Spektrometer 21 ist auf eine Weise angeordnet, dass von der IR-Strahlungsquelle 5 durch jeweils ein Loch des Lochrings 35 kontinuierlich emittierte IR-Strahlung in das Innere der Trommel 3 eintritt, um die Wäschestücke 22 in der Trommel 3 mit der emittierten Strahlung zu belegen. Der Strahlungsdetektor 7 ist bei der gezeigten Ausführungsform vor der Trommel 3 angeordnet und hat ein freies Sichtfeld auf den von der IR-Strahlungsquelle 5 beleuchteten Bereich. Somit kann der Strahlungsdetektor 7 die von dieser betreffenden Stelle reflektierte Strahlung direkt und unmittelbar über einen kontinuierlichen Zeitraum als Messsignal registrieren, ohne dass der Strahlungsweg durch andere Objekte, insbesondere die Trommelwand 29, unterbrochen wird. In dieser Ausführungsform beträgt die Drehzahl der Trommel 3 60 U/min mit einer durch den Pfeil 23 angezeigten Rotationsrichtung. Die zeitliche Länge At eines Pakets an emittierter Strahlung, welche durch den Strahlungsdurchlass 30 in das Innere der Trommel 3 eindringt, beträgt in dieser Ausführungsform 1 ms.
Der Mikrocomputer 6 empfängt die von dem Strahlungsdetektor 7 registrierten Messsignale als Sensorsignal (Reflexion) als Funktion der Zeit sowie das durch die Drehzahl der Trommel 3 definierte periodische Referenzsignal. Das Sensorsignal wird mit dem Referenzsignal durch Multiplikation und nachfolgende Integration abgeglichen sowie mit einer im Mikrocomputer 6 gespeicherten Auswertungsroutine in das Breitbandspektrum umgewandelt und ausgewertet. Spektrometer 21 und Mikrocomputer 6 bilden dabei eine funktionelle Einheit. 16 bedeutet eine Anzeigeeinrichtung; 24 bedeutet einen Wäschemitnehmer.
In Figur 2 ist eine schematische Darstellung des Messprinzips dargestellt, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren beruht. Insbesondere basiert das Messprinzip auf einer Reflexionsmessung. Ein in der Trommel 3 eines wasserführenden Haushaltsgeräts angeordnetes Textilteil 34 wird mit einer Strahlungsquelle S 27 mit Strahlung belegt. Hierbei erfolgt die Beaufschlagung mit Strahlung 31 durch ein Loch in der Trommelaußenwand 29 als Strahlungsdurchlass 30 mit einem Durchmesser DL, wobei die Rotationsrichtung der Trommel 3 durch den Pfeil 33 angezeigt wird. Vorteilhaft ist ein Durchstrahlen des Loches 30 möglichst durch dessen Zentrum. Es erfolgt eine diffuse Rückreflexion von Strahlung nach der Wechselwirkung mit dem Wäschestück 34, welche durch das Gesetz nach Lambert-Beer beschrieben wird. Die diffus rückreflektierte Strahlung 32 wird von dem Strahlungsdetektor D 28 detektiert. In dieser Ausführungsform bei einer Dz der Trommel 3 beträgt der Zeitraum At eines eingestrahlten Lichtpakets DL/U*Dz, wobei U den Umfang der Trommel 3 bezeichnet. Über eine Variation der Drehzahl Dz, des Trommelumfangs U und des Lochdurchmessers DL lässt sich mithin die Dauer At eines Strahlungspakets verändern. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren flexibel an verschiedene Typen an Spektrometern und wasserführenden Haushaltsgeräten angepasst werden.
Bezugszeichen
1 Wasserführendes Haushaltsgerät; Waschmaschine
2 Laugenbehälter
3 Trommel
4 Laugenbehälteraussparung; Aussparung im Laugenbehälter
5 breitbandig Strahlungsquelle, IR-Strahlungsquelle
6 Mikrocomputer
7 Strahlungsdetektor
8 (automatisierte) Dosiereinheit für Behandlungsmittel
9 Sperrventil
10 Frischwasserleitung
1 1 Einspülschale
12 Gehäuse
13 Abflussleitung
14 Pumpe
15 Leistungserfasser
16 Anzeigeeinrichtung
17 Laugenbehälterablaufleitung
18 Steuereinrichtung
19 Flusenabscheider
20 drehzahlgeregelter Antriebsmotor
21 Spektrometer, IR-Spektrometer
22 Wäschestücke
23 Bewegungsrichtung der Trommel
24 Wäschemitnehmer
25 Wasserniveau
26 Ablauföffnung im Boden des Laugenbehälters
27 Strahlungsquelle, IR-Strahlungsquelle
28 Strahlungsdetektor
29 Trommel(außen)wand
30 Strahlungsdurchlass, Loch im Trommelmantel (Trommel(außen)wand)
31 Emittierte Strahlung, IR-Strahlung
32 Detektierte reflektierte Strahlung Bewegungsrichtung der Trommel Wäschestück im Trommelinnenraum Lochring

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts (1 ) mit einer Trommel (3) zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen (22, 34), welche mindestens einen Perimeter mit mindestens einem Strahlungsdurchlass (30, 35) aufweist, einer Steuereinrichtung (18), einem Spektrometer (21 ), welches mindestens eine Strahlungsquelle (5, 27), mindestens einen Strahlungsdetektor (7, 28) und einen Mikrocomputer (6) umfasst, wobei Mikrocomputer (6) und Steuereinrichtung (18) zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer (21 ) und Steuereinrichtung (18) ausgetauscht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:
(a) Rotieren der Trommel (3) mit einer vorgegebenen Drehzahl Dz, wobei eine Frequenz f, bezogen auf die Anzahl von Umlaufzyklen von Strahlungsdurchlässen (30, 35) pro Zeiteinheit, als das Produkt der Drehzahl Dz mit der Anzahl von Strahlungsdurchlässen (30, 35) definiert wird;
(b) kontinuierliches Emittieren von Strahlung (31 ) von der mindestens einen Strahlungsquelle (5, 27) des Spektrometers (21 ) in einem Wellenlängenbereich λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass (30, 35) der rotierenden Trommel (3), so dass eine mit der Frequenz f periodisch unterbrochene Strahlung (31 ) innerhalb der Trommel (3) erzeugt wird, und die Gegenstände (22, 34) in der rotierenden Trommel (3) mit der Frequenz f periodisch unterbrochenen Strahlung (31 ) beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (7, 28) derart angeordnet ist, dass die von den Gegenständen (22, 34) reflektierte Strahlung (32) ohne den Strahlungsdurchlass (30, 35) zu passieren und somit ohne durch den Strahlungsdurchlass (30, 35) mit der Frequenz f unterbrochen zu werden, direkt als ein Messsignal registriert wird, und von der Steuereinrichtung (18) eine nur vom Haushaltsgerät (1 ) abhängige periodische Funktion mit der Periodenlänge 1/f, insbesondere eine Sinus- oder Rechteckfunktion, als Referenzsignal erzeugt wird; (c) Ubermitteln des Messsignals sowie des Referenzsignals an den Mikrocomputer (6), Auswerten des Messsignals und dessen Abgleich mit dem Referenzsignal mit einer im Mikrocomputer (6) hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung (18); und
(d) Auswählen und/oder Anpassen eines Betriebsprogramms durch die Steuereinrichtung (18) in Bezug auf das ausgewertete Messsignal, wobei die Schritte (b) bis (d) einmal oder mehrmals durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocomputer (6) als ein Lock-In-Verstärker ausgebildet ist oder einen solchen enthält.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenbereich λ-ι bis λ2 mindestens eine Absorptionsbande mindestens eines Textiltyps und/oder mindestens eine Absorptionsbande mindestens einer typischen Verunreinigungssubstanz umfasst.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten (a) und (b), insbesondere vor dem Start eines Behandlungsprogramms, eine Kalibrationsmessung mit einer rotierenden Trommel (3) in einem definierten Beladungszustand durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl Dz 20 bis 200 U/min beträgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen Schritt (e) umfasst:
(e) Reinigen des Spektrometers (21 ).
Wasserführendes Haushaltsgerät (1 ) mit einer Trommel (3) zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen (22, 34), welche mindestens einen Perimeter mit mindestens einem Strahlungsdurchlass (30, 35) aufweist, einer Steuereinrichtung (18), einem Spektrometer (21 ), welches mindestens eine Strahlungsquelle (5, 27), mindestens einen Strahlungsdetektor (7, 28) und einen Mikrocomputer (6) umfasst, wobei Mikrocomputer (6) und Steuereinrichtung (18) zum Informationsaustausch untereinander eingerichtet sind, so dass Daten zwischen Spektrometer (21 ) und Steuereinrichtung (18) ausgetauscht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens, das die folgenden Schritte umfasst:
(a) Rotieren der Trommel (3) mit einer vorgegebenen Drehzahl Dz, wobei eine Frequenz f, bezogen auf die Anzahl von Umlaufzyklen von Strahlungsdurchlässen (30, 35) pro Zeiteinheit, als das Produkt der Drehzahl Dz mit der Anzahl von Strahlungsdurchlässen (30, 35) definiert wird;
(b) kontinuierliches Emittieren von Strahlung (31 ) von der mindestens einen Strahlungsquelle (5, 27) des Spektrometers (21 ) in einem Wellenlängenbereich λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass (30, 35) der rotierenden Trommel (3), so dass eine mit der Frequenz f periodisch unterbrochene Strahlung (31 ) im Inneren der Trommel (3) erzeugt wird, und die Gegenstände (22, 34) in der rotierenden Trommel (3) mit der Frequenz f periodisch unterbrochenen Strahlung (31 ) beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (7, 28) derart angeordnet ist, dass die von den Gegenständen (22, 34) reflektierte Strahlung (32) ohne den Strahlungsdurchlass (30, 35) zu passieren und somit ohne durch den Strahlungsdurchlass (30, 35) mit der Frequenz f unterbrochen zu werden, direkt als ein Messsignal registriert wird, und von der Steuereinrichtung (18) eine nur vom Haushaltsgerät (1 ) abhängige periodische Funktion mit der Periodenlänge 1/f, insbesondere eine Sinus- oder Rechteckfunktion, als Referenzsignal erzeugt wird;
(c) Übermitteln des Messsignals sowie des Referenzsignals an den Mikrocomputer (6), Auswerten des Messsignals und dessen Abgleich mit dem Referenzsignal mit einer im Mikrocomputer (6) hinterlegten Auswerteroutine und Übermitteln des ausgewerteten Messsignals an die Steuereinrichtung (18); und
(d) Auswählen und/oder Anpassen eines Betriebsprogramms durch die Steuereinrichtung (18) in Bezug auf das ausgewertete Messsignal, wobei die Schritte (b) bis (d) einmal oder mehrmals durchgeführt werden.
Haushaltsgerät (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (1 ) einen Behandlungsmittelbehälter und eine automatisierte Dosiereinheit (8) zur Dosierung von Behandlungsmittel aufweist, welche mit der Steuereinrichtung (18) verbunden ist.
9. Haushaltsgerät (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strahlungsquelle (5, 27) eine Breitbandquelle zur Emission von Strahlung (31 ) im Infrarotbereich, insbesondere eine Glühwendel, ist.
10. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (1 ) eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner mit einem Laugenbehälter (2) ist und die Strahlungsquelle (5, 27) in einer Aussparung (4) des Laugenbehälters (2) angeordnet ist.
1 1 . Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) eine vorgegebene Start-/Stoppposition aufweist. 12. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strahlungsdurchlass (30, 35) ein Loch (30) ist.
13. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strahlungsdurchlass (30, 35) aus Glas oder transparentem Kunststoff gebildet ist.
14. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strahlungsdurchlass (30, 35) auf der Stirnseite, Rückseite oder Mantelfläche der Trommel (3) angeordnet ist.
15. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strahlungsdurchlass (30, 35) als eine von der Rückseite der Trommel (3) in das Innere der Trommel (3) ragende axialsymmetrische transparente Auswölbung gebildet ist, wobei die Symmetrieachse der Auswölbung auf der Rotationsachse der Trommel (3) liegt, und die dem Trommelinneren abgewandte Rückseite der Auswölbung eine intransparente Schicht aufweist, die in einer konzentrischen Anordnung zur Rotationsachse der Trommel (3) zumindest eine Öffnung aufweist, um einen Strahlungseinfall durch die Öffnung und die transparente Auswölbung hindurch in das Trommelinnere zu erlauben.
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