ITPN960015A1 - Macchina lavatrice - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto d’invenzione avente per titolo:

“MACCHINA LAVATRICE

La presente invenzione si riferisce a una macchina lavatrice comprendente una vasca di lavaggio, mezzi per immettere almeno un fluido in detta vasca, mezzi di controllo, una pluralità di organi operativi ed un programmatore, atto a comandare, mediante l’azionamento combinato di detti organi operativi, l’efFettuazione di almeno un ciclo funzionale, il programmatore essendo inoltre pilotato da detti mezzi di controllo mediante segnali indicativi di rispettivi parametri di detto ciclo funzionale.

In particolare, anche se non esclusivamente, la presente invenzione si applica a una macchina lavastoviglie per uso domestico collegata all’alimentazione idraulica con almeno un’elettrovalvola per l’immissione di acqua in una vasca di lavaggio in cui è alloggiato almeno un mulinello rotante atto a irrorare il fluido sugli oggetti da lavare, caricati in un associato cesto.

E’ nota dal documento EP-A-0 118 719 una macchina lavastoviglie del tipo menzionato qui sopra, il cui programmatore comanda l’apertura di un’elettrovalvola di immissione dell’acqua di lavaggio nella vasca e il contemporaneo funzionamento di una pompa di circolazione. Àlla sezione di mandata di detta pompa è collegato un trasduttore di pressione in grado di generare un segnale di uscita proporzionale alle variazioni della pressione di mandata. Questo segnale di uscita chiude P elettro valvola quando l’ampiezza delle variazioni di pressione scende sotto un valore predeterminato, corrispondente a un preciso livello dell’acqua nella vasca di lavaggio.

Anche se viene assicurata una buona funzionalità, l’ implementazione pratica di questa invenzione è piuttosto complessa e ha un costo relativamente sostenuto.

Un primo scopo della presente invenzione è proporre un sistema semplice, di basso costo e molto preciso, per controllare il livello dell’acqua immessa nella vasca e, quindi, usata per il lavaggio.

E’ anche nota dal documento EP-A-0 053 231 una macchina lavastoviglie del tipo menzionato qui sopra, provvista di mezzi elettromagnetici per controllare che il mulinello ruoti correttamente e quindi che tutte le stoviglie siano irrorate dal fluido di lavaggio. In caso contrario, un associato generatore emette un segnale per avvisare l’ utilizzatore della macchina di rimediare all’inconveniente. I mezzi di controllo consistono di un elemento metallico a un’estremità del mulinello rotante e, su una parete della vasca di lavaggio, di una bobina captatrice.

Questa costruzione, pur soddisfacente dal punto di vista funzionale quando la macchina è nuova, non garantisce la dovuta funzionalità quando su uno e/o l’altro dei suddetti mezzi di controllo si depositano detersivo, calcare, residui di cibo che alterano il campo elettromagnetico e, conseguentemente, il segnale di uscita dell’associato generatore. Un secondo scopo della presente invenzione è quindi di svincolare il monitoraggio della corretta rotazione del mulinello rotante dalle condizioni anomale che possono aver luogo nella vasca di lavaggio e quindi di assicurare in ogni momento della vita utile della macchina, l effetto risultante da tale monitoraggio.

I menzionati scopi sono raggiunti da una macchina lavatrice caratterizzata dal fatto che detti mezzi di controllo comprendono almeno un rilevatore acustico atto a generare, in dipendenza del rumore generato nella vasca durante il ciclo di funzionamento, un segnale di informazione e comprendono altresì mezzi processori che, dopo avere trattato e discriminato il detto segnale di informazione, emettono segnali di uscita, indicativi di almeno uno dei detti parametri, per pilotare almeno uno dei detti organi operativi.

In una preferita forma di esecuzione, la presente invenzione prevede l’utilizzo, da parte dei mezzi processori provvisti nella macchina lavatrice, di trasformate wavelet per trattare e discriminare il segnale di informazione che ne pilota gli organi operativi.

E’ infine nota dal documento EP-A-0 237 994 una macchina lavastoviglie con almeno due mulinelli rotanti e due associati cesti per gli oggetti da lavare, caratterizzata da un organo otturatore nel circuito di mandata della pompa di circolazione del fluido dentro la vasca di lavaggio. L’organo otturatore è soggetto a spostamenti selettivi fra due posizioni, Luna stabile e l’altra instabile così da consentire l’alimentazione intermittente ed alternata dei mulinelli. Gli spostamenti sono governati direttamente dalla pressione del fluido per cui la durata della permanenza in ciascuna delle due posizioni è largamente variabile in funzione della durata dei periodi di attivazione e disattivazione della pompa determinati dal programmatore della macchina. In altre parole, è la scelta del programma di lavaggio (per esempio : lavaggio normale - lavaggio intensivo - lavaggio delicato) compiuta dall’utilizzatore impostando il programmatore a determinare i periodi di. attivazione/disattivazione della pompa di circolazione e, di conseguenza, delle cadenze di alimentazione dei due mulinelli rotanti.

Un ulteriore scopo dell’ invenzione, in alcune forme di esecuzione, è quello di attuare un’alimentazione intermittente ed alternata dei mulinelli, in base a un “riconoscimento” da parte della stessa macchina dei tipi e delle quantità di oggetti caricati nel cesto ( o nei cesti) e, quindi, del tutto automatica, così da lavare tutti gli oggetti col quantitativo d’acqua più idoneo per ottenere i migliori risultati col minimo consumo.

Per consentire una migliore valutazione, l’invenzione verrà ora descritta con riferimento a una macchina lavastoviglie domestica, con . l’ausilio dei disegni allegati nei quali :

- la fi g. I mostra schematicamente una macchina lavastoviglie provvista di un rilevatore acustico,

- la fig. 2 mostra un primo segnale di informazione (quanti di campionamento in funzione del tempo di funzionamento), che perviene al rilevatore acustico durante il funzionamento della macchina di fig. 1,

- la fig. 3 mostra gli inviluppi di potenza del segnale di fig. 2, relativi a due opposte circostanze che possono presentarsi durante il funzionamento della macchina,

- la fig. 4 mostra, sotto forma di istogrammi, tra loro sovrapposti, i segnali di uscita emessi dai mezzi processori della macchina dopo aver trattato il segnale di informazione relativo alle stesse due condizioni di fig.3,

- la fig. 5 mostra lo spettro acustico emesso dalla lavastoviglie di fig. 1 funzionante a vuoto,

- la fig. 6 è analoga alla fig. 5 ma si riferisce, anziché a una lavastoviglie funzionante a vuoto, a una macchina con piatti in porcellana caricati nel cesto associato al mulinello,

- la fig. 7 mostra un altro segnale di informazione (quanti di campionamento in funzione del tempo di funzionamento) che perviene al rilevatore acustico durante il funzionamento della macchina di fig. 1, più precisamente durante il periodo transitorio relativo all’ immissione dell’acqua nella vascadi lavaggio,

- la fig. 8 mostra il segnale di uscita (potenza sonora in funzione del tempo di funzionamento) emesso dai mezzi processori della macchina dopo aver trattato il segnale di informazione della fig. 7 mediante trasformata wavelet di Daubechies, - la fig.9 mostra l’inviluppo di potenza del segnale di fig.8.

Come la fig. 1 mostra schematicamente, secondo una sezione longitudinale mediana, una macchina lavastoviglie domestica comprende un mobile esterno 1 che racchiude una vasca di lavaggio 2 e, generalmente al disotto di questa, una pluralità di organi operativi (pompe, elettrovalvole, elementi riscaldanti ecc.) e di tradizionali mezzi di controllo (termostati, ecc.), complessivamente indicati col riferimento 3. L’acqua necessaria per il lavaggio, proveniente dalla rete idraulica, viene immessa dentro la vasca 2 mediante almeno un’elettrovalvola 30. L’azione di lavaggio sugli oggetti 4, caricati su cesti 5 e 6, alloggiati dentro la vasca di lavaggio 2, viene effettuata irrorandoli mediante mulinelli rotanti a due bracci 7 e 8, ciascuno dei quali è associato a uno dei cesti 5 e 6. Per il caricamento degli oggetti 4 da lavare sui cesti 5 e 6, che sono a tal fine estraibili dalla vasca di lavaggio 2, la lavastoviglie comprende una porta 9. Nello spessore della porta 9 è alloggiato non solo, in modo ben noto ai tecnici del settore, il programmatore 10, coi suoi attuatori e coi dispositivi di segnalazione della macchina, ma anche, secondo un’importante caratteristica dell’invenzione, un mezzo di controllo innovativo, costituito da un mini -rilevatore acustico 11 (ad es. una capsula microfonica a condensatore o a electret). Alternativamente, il rilevatore acustico 11 può essere disposto in un’altra posizione della macchina, se la costruzione di quest’ultima lo consente.

Un altro punto fondamentale della presente invenzione consiste nell 'associare al rilevatore acustico 11 un processore 12 in grado di trattare e discriminare il segnale che perviene al rilevatore stesso. Anche il processore 12 è alloggiato dentro la macchina, ad es. dietro il rilevatore acustico 11. Quale esempio di processore idoneo nel caso di una lavastoviglie si può citare il tipo 68HC05B16 prodotto dalla società Motorola. Il complesso rilevatore acustico 11 /processore 12 è collegato, mediante cablaggi elettrici 12 e 13, al programmatore 10, agli organi operativi e tradizionali mezzi di controllo 3 nonché ai dispositivi di segnalazione della macchina.

II motivo dell’impiego del processore 12 consiste nel fatto che i segnali acustici che pervengono al rilevatore acustico 11, oltre a non essere, di regola, stazionari, sono soggetti a disturbi e hanno forma e strutture diverse, per cui risulta impraticabile utilizzarli tal quali ad esempio per pilotare, tramite il programmatore 10, gli organi operativi 3. Il processore 12 effettua invece un’analisi multirisoluzione dei segnali, cioè decompone i segnali in modo da consentirne un’accurata analisi sia dei dettagli che della struttura complessiva. Secondo un altro punto importante dell’invenzione il processore 12 fa uso, a tale scopo, di uno strumento matematico del tipo “trasformata wavelet”, che consente di modificare i segnali in modo da renderne evidenti alcune peculiarità, che non sono altrimenti discernibili nel segnale originale, e di sfruttarli per migliorare le caratteristiche e prestazioni della macchina. In modo particolare, grazie anche alla sua bassa complessità di calcolo, la trasformata wavelet è utile per Γ analisi di fenomeni transitori di breve durata e per Γ identificazione parametrica di segnali da dati sperimentali rumorosi e/o incompleti. In particolare, nel caso di segnali presenti per un tempo discreto e costituiti da N campioni, è possibile, imponendo delle condizioni di ortogonalità sulle wavelet, ottenere un segnale in un tempo direttamente proporzionale a N.

Una prima forma di esecuzione pratica dell’ invenzione è la seguente.

In una lavastoviglie il rumore generato durante il funzionamento nella vasca di lavaggio (rumore che viene captato dal rilevatore acustico 11) è sostanzialmente dovuto all’acqua che, irrorata dai mulinelli rotanti 7 e 8 sotto la pressione esercitata da una pompa di circolazione, urta, in particolare, contro le pareti della vasca di lavaggio 2 e la controporta 9a. La fig. 2 mostra questo segnale in un momento del ciclo di funzionamento della macchina.

Osservando che il rilevatore acustico 11, posizionato sulla superficie “asciutta” della controporta 90, può essere assunto come puntiforme e che ciascun mulinello rotante 7,8 è costituito da due bracci simmetrici, si può intuire che remissione del suono è un fenomeno quasi periodico, con un periodo più o meno pari alla metà del periodo di rotazione del mulinello. Questo risulta anche dall’esame della fig. 3 che mostra gli inviluppi di potenza del segnale, ossia l’intensità del suono in funzione del tempo ciclo, in due circostanze opposte, ossia quando il mulinello ruota regolarmente (andamento A) e quando il mulinello è fermo (andamento B). Il trattamento di multirisoluzione, basato su una trasformata wavelet, porta all’emissione, da parte del processore 12, di un segnale in una forma che consente di rilevarne le caratteristiche di periodicità, come mostrato in fig. 4.

Questa figura rappresenta, sempre in funzione del tempo ciclo, gli istogrammi A (regolare rotazione del mulinello) e B (mulinello bloccato) dei periodi delle forme d’onda di fig.3. Si considerL ad esempio, la prima barra degli istogrammi A. Il suo significato fisico è che, nel tempo compreso tra 1,6 e 3,4 secondi (valori che delimitano in ascissa la detta barra), la forma d’onda è periodica con un periodo di 1,8 secondi (altezza della stessa barra). La seconda barra degli stessi istogrammi A significa, invece, che successivamente, tra 3,4 e 5,2 secondi la forma d’onda è periodica con un periodo di 2,1 secondi, e cosi via.

Si può invece notare, nella parte inferiore della stessa fig.4, che le barre degli istogrammi B sono tutte della stessa altezza e praticamente a zero. Infatti, in questa circostanza, il mulinello è bloccato, ossia impedito di ruotare, pertanto non c’è alcuna periodicità significativa della forma d’onda del segnale emesso, come d’altronde conferma l’andamento B della fig. 3.

Questa differenza nelle due suddette circostanze di funzionamento della macchina rende così possibile, tramite un segnalatore che funziona in dipendenza dei segnali in uscita dal processore 12, attivare idonei dispositivi di segnalazione della macchina. In tal modo l’utilizzatore viene avvertito in caso di funzionamento anomalo causato ad es. da una posata che, essendo stata caricata impropriamente sul cesto dela macchina, impedisce la corretta rotazione dell'associato mulinello irroratore, e quindi può rimediarvi.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, grazie al rilevatore acustico 11 e all’asociato processore 12, è possibile riconoscere il tipo e/o la quantità degli oggetti caricati nella macchina per essere lavati.

Si sa che i modi fondamentali di vibrazione di macchina lavastoviglie funzionante a vuoto si collocano nella banda compresa tra 200 e 500 Hz ( fig. 5).

A sua volta, un piatto di porcellana con un diametro di 200 mm e uno spessore di 3 mm è caratterizzato da un modo fondamentale di vibrazione intorno ai 650 Hz. Quando il piatto è caricato in una lavastoviglie secondo l’invenzione, lo spettro dei segnali emessi dal processore 12, dopo un adeguato trattamento del rumore generato dalla macchina e captato dal rilevatore acustico 11 , mostra infatti un picco a 650 Hz. Tale picco rimane, anche se proporzionalmente aumentato in ampiezza, quando nella macchina vengono caricati più di un piatto (fig.6). Quanto sopra vale, mutatis mutandis, per ogni altro tipo di oggetti che possono essere caricati in una lavastoviglie, quali bicchieri, pentole e, naturalmente, anche piatti fabbricati in materiali diversi dalla porcellana. Secondo l’invenzione, con l’impiego di trasformate wavelet, il processore 12 discrimina, dal rumore emesso dalla macchina, i segnali relativi agli oggetti che vi sono caricati per essere lavati.

Questi segnali consentono quindi un’identificazione della presenza e della composizione dei carichi di una macchina e conseguentemente, quando sono inviati al programmatore 10 lungo i cablaggi elettrici 13, realizzano un aggiustamento automatico del funzionamento della macchina. Per esempio, nel caso . che la macchina sia provvista di almeno un mulinello rotante 7 e di almeno un associato \ cesto 5, detti segnali emessi dal processore 12 possono essere sfruttati per attuare, tramite il programmatore 10, un ciclo di lavaggio più o meno lungo e a una temperatura più o meno alta a seconda della “robustezza” degli oggetti 4 identificati nel carico. Nel caso che la macchina sia provvista di almeno due mulinelli rotanti 7,8 e almeno due associati cesti 5,6 detti segnali possono invece essere sfruttati per alimentare i mulinelli 7,8 alternativamente e selettivamente con cadenze differenziate a seconda del tipo e/o quantità degli oggetti caricati sugli associati cesti.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione è possibile graduare con la massima precisione la quantità d’acqua immessa in una macchina e utilizzata per lavare le stoviglie, così da ottimizzare nello stesso tempo le prestazioni (ossia il livello di pulizia delle stoviglie) e il consumo d’acqua (e anche, proporzionalmente, il consumo di energia).

E’ noto che l’immissione di acqua nella vasca di lavaggio 3, mediante l’elettrovalvola 30 e con la pompa di circolazione (non mostrata) tenuta in funzione, occupa un tempo transitorio all’inizio del ciclo di lavaggio. Durante questo transitorio il rumore della macchina, cioè il segnale di informazione captato dal rilevatore acustico 11, è fortemente influenzato daH’aria aspirata dalla pompa di circolazione insieme all’acqua. La sua rappresentazione, sotto forma di quanti di campionamento in funzione del tempo, è mostrata in fi g.7.

Trattando il rumore della macchina mediante la trasformata wavelet di Daubechies, il processore 12 elabora un segnale di uscita costituito per la massima parte dal suono prodotto dalla vibrazione della struttura della macchina (fig. 8). L’andamento nel tempo della potenza di questo segnale di uscita è mostrato in fig.

9 e ha il seguente significato fisico. Man mano che cresce l’immissione di acqua nella vasca di lavaggio, questa potenza cresce fino a raggiungere un picco massimo identificato con “M” nel suddetto diagramma e successivamente scende fino a stabilizzarsi (a parte alcune lievi oscillazioni) intorno a un secondo valore, identificato con “m”. E’ appunto il segnale emesso dal processore 12 in corrispondenza del raggiungimento del livello “m” a determinare, in modo del tutto automatico, l’arresto nel funzionamento dell’elettrovalvola 30.

Riassumendo, la macchina lavatrice secondo l’invenzione è in grado di controllare con precisione una serie di importanti parametri funzionali diversi (quali la rotazione mulinelli, la distribuzione carichi sui cesti, l’immissione di acqua) impiegando un singolo rivelatore acustico semplice, economico ed affidabile. Trattando e discriminando in modo ottimale nel processore, preferibilmente in base a trasformate wavelet, che si prestano particolarmente allo scopo, il rumore captato dal rilevatore acustico, è possibile elaborare segnali di uscita indicativi dei suddetti diversi parametri funzionali. Tali segnali di uscita sono impiegati per pilotare mezzi utilizzatori che, secondo le esigenze, possono ad es. essere semplici dispositivi di segnalazione, organi operativi e/o lo stesso programmatore della macchina in modo da ottenere un funzionamento della macchina in base ai suddetti parametri rilevati.

Dalla descrizione che precede risultano chiari i vantaggi offerti dalla presente invenzione, in termini miglioramento prestazionale e affidata listico delle macchine lavastoviglie. Analoghi vantaggi sono, ovviamente, ottenibili anche in una macchina lavabiancheria costruita secondo i principi inventivi del presente brevetto.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina lavatrice comprendente una vasca di lavaggio (2), mezzi (3a) per immettere almeno un fluido in detta vasca (2), mezzi di controllo e una pluralità di organi operativi (3) nonché un programmatore (10), atto a comandare, mediante razionamento combinato di detti organi operativi (3), Γ effettuazione di almeno un ciclo funzionale, il programmatore essendo inoltre pilotato da detti mezzi di controllo mediante segnali indicativi di rispettivi parametri di detto ciclo funzionale, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di controllo comprendono almeno un rilevatore acustico (l i) atto a generare un segnale di informazione, in risposta al rumore generato nella vasca durante il ciclo di funzionamento, mezzi processori (12) essendo atti a trattare e discriminare il detto segnale di informazione in modo da emettere segnali di uscita indicativi di almeno uno dei detti parametri, nonché atti a pilotare mezzi utilizzatori coi detti segnali di uscita. 2.. Macchina lavatrice secondo la riv. 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi processori (12) sono atti a trattare e discriminare il detto segnale di informazione in base a trasformate wavelet. 3. Macchina lavatrice secondo la riv. 1, in cui la macchina è una lavastoviglie e la vasca di lavaggio (2) alloggia almeno un mulinello rotante (7,8) atto a irrorare detto fluido sugli oggetti da lavare, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi processori (12) sono atti a trattare e discriminare detto segnale di informazione in modo da emettere segnali di uscita indicativi della rotazione di detto mulinello (7,8). 4. Macchina lavatrice secondo la riv. I, in cui la macchina è una lavastoviglie, collegata all’ alimentazione idraulica mediante almeno una elettrovalvola (3a) di immissione dell’acqua in una vasca di lavaggio (2), caratterizzata dal fatto che detti mezzi processori (12) sono atti a trattare e discriminare detto segnale di informazione in modo da emettere segnali di uscita indicativi della quantità di acqua immessa nella vasca di lavaggio (2) dalla detta elettrovalvola (3a). 5. Macchina lavatrice secondo la riv. 1, in cui la macchina è una lavastoviglie e la vasca di lavaggio alloggia almeno un mulinello rotante (7) atto a irrorare detto fluido sugli oggetti (4) da lavare, caricati in un associato cesto (5), caratterizzata dal fatto che detti mezzi processori (12) sono atti a trattare e discriminare detto segnale di informazione in modo da emettere segnali di uscita indicativi dei tipi e/o delle quantità degli oggetti (4) da lavare e a pilotare il detto programmatore (10) in modo da ottenere una regolazione delle caratteristiche fisiche del fluido irrorato dal mulinello (7,8). 6. Macchina lavatrice secondo la riv. 1, in cui la macchina è una lavastoviglie e la vasca di lavaggio (2) alloggia almeno un primo e un secondo mulinello rotante (7,8) atto a irrorare detto fluido sugli oggetti da lavare, caricati in associati cesti (5,6), caratterizzata dal fatto che detti mezzi processori (12) sono atti a trattare e discriminare detto segnale di informazione in modo da emettere segnali di uscita indicativi dei tipi e/o delle quantità degli oggetti (4) da lavare e a pilotare il detto programmatore (10) in modo da regolare selettivamente Tazionamento alternato dei mulinelli (7,8). 7. Macchina lavatrice secondo la riv. 1, in cui la macchina è una lavastoviglie e la vasca di lavaggio (2) alloggia almeno un mulinello rotante (7) atto a irrorare detto fluido sugli oggetti (4) da lavare, caricati in un associato cesto (5), caratterizzata dal fatto che detti mezzi processori (12) sono atti a trattare e discriminare detto segnale di informazione in modo da emettere segnali di uscita indicativi dei tipi e/o delle quantità degli oggetti (4) da lavare e a pilotare il detto programmatore (10) e/o gli organi operativi (3) in modo da ottenere cicli di lavaggio di diversa durata e/o temperatura. 8. Macchina lavatrice secondo la riv. 1, iri cui la macchina è una lavastoviglie con una vasca di lavaggio (2) , chiusa da almeno una porta (9), caratterizzata dal fatto che il detto rilevatore acustico (11) e/o i detti mezzi processori (12) sono alloggiati all’interno della porta (9).