WO2017220336A1 - Verfahren zur verbesserten steuerung eines wasserführenden haushaltsgerätes und hierzu geeignetes haushaltsgerät - Google Patents

Verfahren zur verbesserten steuerung eines wasserführenden haushaltsgerätes und hierzu geeignetes haushaltsgerät Download PDF

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radiation
drum
control device
spectrometer
household appliance
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Thomas König
Philipp Neumaier
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BSH Hausgeräte GmbH
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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. For cleaning articles in water-bearing household appliances washing and cleaning agents are usually used.
  • the composition of such detergents and cleaners is usually complex, in addition to washing-active substances, so-called surfactants, bleaches, enzymes, water softeners, etc.
  • surfactants are often included.
  • the surfactants are of great importance, since they reduce the interfacial tension at the water-fat interface and are thus crucial for optimal removal of contaminants from, for example, textiles.
  • anionic surfactants especially alkylbenzenesulfates, are used.
  • treating agent The amount of detergent or cleaning agent required for an optimal cleaning process (hereinafter collectively referred to as treating agent) can generally not be predicted because of factors such as the type and degree of soiling, the amount of loading or also the material of the objects to be treated , For example, the type of textile depends. In the usual household use of treatment products is currently generally no precise determination of the actual needs.
  • the publication DE 10 2012 017 323 A1 describes a water-conducting household appliance, in particular a laundry treatment appliance for washing laundry, having a treatment area, a metering pump, at least one treatment agent container and a display device, wherein the treatment agent container is used for receiving a quantity of a flowable treatment agent which is used for several Treatments in the treatment area is sufficient.
  • 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 002 773 A1 describes a dosing system comprising a dosing device which can be positioned inside a water-conducting domestic appliance for dispensing at least one preparation into the interior of the water-bearing domestic appliance, a cartridge which can be coupled to the dosing device for storing at least one flowable preparation, and a conductivity sensor , which is positioned in or on the dosing device so that a conductivity determination of washing or rinsing water during operation of the water-conducting household appliance is possible.
  • the dosing system further comprises a control unit which is coupled at least to the conductivity sensor, wherein at least one preparation has a conductivity of at least 500 ⁇ 5 / ⁇ , preferably at least 750 ⁇ 5 / ⁇ , particularly preferably at least 1000 ⁇ / ⁇ , most preferably at least 2,500 ⁇ / ⁇ and the dosing device is configured so that at least 20 ml, preferably at least 30 ml, more preferably at least 50 ml of this preparation is discharged during operation of the water-conducting household appliance from the dosing device inside the water-bearing household appliance ,
  • 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 the operating device is at least one operating command for executing a or several adaptation measures can be entered at least one of the washing programs, by means of which the avoidance of stains on the items to be washed and / or the drying result on the item to be washed is improved when the washing cycle is carried out on the basis of the adapted washing program.
  • the publication DE 10 2014 212 294 A1 describes a water-conducting domestic appliance with a number of actuators for performing a plurality of wash programs, a user interface for selecting one of the wash programs, a sensor for providing a sensor signal for indicating a parameter of a wash liquor used for washing items to be washed a determining unit for determining a sensor setting from a plurality of predetermined sensor settings for the sensor, a control unit configured to drive the actuators for performing the selected washing program by signal processing using the sensor signal, and an adjusting unit for adjusting the signal processing depending on the certain sensor setting.
  • 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 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. Between the Sample space and the diffraction element is provided a restriction aperture for limiting the effective diameter of the incident on the diffraction element beam.
  • 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. There is also disclosed a method of detecting the completeness of a drying pass in a rotary drum dryer and an infrared sensing device which provides a measurement of 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 a tumble dryer.
  • U.S. Patent No. 5,396,715 describes a microwave clothes dryer and fire protection method wherein the temperature within the drum is registered by means of an IR sensor and, upon reaching a predetermined value indicating 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:
  • radiation transmission or “radiation-transmissive” is 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 also to, for example Obtain one or more defined wavelength ranges of the spectrum, such as infrared radiation or UV radiation.
  • the configuration of the at least one radiation passage is not restricted according to the invention. It may be a material recess in the drum, but also be, for example, an inlay made of radiation-permeable material, such as quartz glass or a plastic.
  • the radiation passage according to the invention is generally arranged on a lateral drum wall.
  • the shape of the radiation passage is not limited according to the invention, it may be a circular hole, but it may also be an elliptical recess or a rectangular or Perimeterumspannendes annular inlay. Likewise, size is essentially limited only by size that is reasonable or permitted for a given operation.
  • the at least one radiation passage serves for the fact that radiation from a radiation source into the interior of the drum and reflected radiation can pass out of the drum again.
  • the drum is stationary during the implementation of the process or is in motion, so for example rotated or reversed.
  • the method according to the invention can be carried out both when the drum is at a standstill and when the drum is moving.
  • the method additionally comprises the step of (a) rotating the drum at a predetermined speed Dz.
  • step (b) of the method according to the invention the at least one radiation passage with a specific frequency ADS will generally pass through a position which allows the radiation to enter and exit the drum in step (b) of the method according to the invention.
  • This position is also referred to below as the corresponding position.
  • step (a) the drum rotates at a speed Dz of 20 to 200 rpm, more preferably at a speed Dz of 40 to 80 rpm.
  • Step (b) of the method according to the invention provides that radiation is emitted from the at least one radiation source in a wavelength range from ⁇ - 1 to ⁇ 2 .
  • the emission of the radiation takes place continuously in step (b).
  • the at least one radiation source of the spectrometer emits radiation without interruption during the implementation of the method according to the invention. In this way it can be ensured that during movement of the drum, regardless of ads, in each case radiation is radiated into the interior of the drum when the at least one radiation passage is in the corresponding position.
  • step (b) the radiation is emitted at a predetermined radiation pulse frequency AD E.
  • the height of the pulse rate is not limited according to the invention.
  • the radiation pulse frequency AD ED is advantageously selected to coincide with the frequency ADS with which the at least one radiation passage passes through the corresponding position.
  • a relationship is stored in the control device which synchronizes the radiation pulse frequency AD E with the frequency ADS which depends on the rotational speed of the drum Dz.
  • a predetermined starting position of the drum is taken into account.
  • the radiation detector registers, as a measuring signal, the radiation reflected by objects located in the drum in at least a period ⁇ .
  • the length of the period ⁇ is not limited in the method according to the invention. However, it will depend on different variables. The length of the period ⁇ may depend in particular on whether the drum is stationary or in motion.
  • the drum rotates at a speed Dz such that the at least one radiation passage with a frequency ADS passes through the position which allows the radiation to enter and exit from the drum in step (b) of the method according to the invention
  • the length of the time interval ⁇ certainly depend on this frequency. It is true that the length of ⁇ with higher frequency ADS, so increasing speed Dz can decrease.
  • the length of the period ⁇ can also increase with increasing size of the at least one radiation passage. If, for example, at constant rotational speed Dz of the drum, the at least one radiation passage is dimensioned larger, ⁇ will also be greater, since radiation reflected over a relatively long period of time can pass outwardly from the interior of the drum to the at least one radiation detector. Furthermore, the length of the period ⁇ will certainly also depend on the technical design of the radiation detector itself, with higher-quality radiation detectors, for example, can detect measuring signals with a high accuracy even in relatively short periods. Particularly preferably, the length of the at least one time period ⁇ is in the range of 1 ms to 100 ms. Most preferably, however, ⁇ is in the range of 1 ms to 10 ms.
  • the length of the period ⁇ can also be based, for example, on the Allan variance.
  • the allan variance sets the mean value ü of measurement signals obtained in a first time interval i of length ⁇ , with the mean value u of the measurement signals obtained in a second time interval i + 1 of length ⁇ , and the number of time intervals M according to the following formula (1) in relation.
  • the statistical noise of measurement signals can be reduced down to the 1 / f noise.
  • the signal-to-noise ratio can be advantageously set via a variation of the length of a time interval ⁇ to x A nan, and thus the quality of the measurement signals can be improved.
  • the radiation reflected by objects located in the drum is registered by the at least one radiation detector as a measuring signal.
  • the invention makes it possible to also determine properties of an aqueous liquid, for example a wash liquor, or a gas phase in a water-conducting domestic appliance.
  • an aqueous liquid for example a wash liquor, or a gas phase in a water-conducting domestic appliance.
  • part of the emitted radiation is reflected by the drum, that is, does not pass through the radiation passages.
  • the radiation reflected on the drum can then be evaluated in principle with regard to components of the aqueous liquid or the gas phase.
  • Objects in the drum can be measured by the method according to the invention before, during and / or after treatment in the water-conducting domestic appliance.
  • Measurement comprises the application of radiation from the at least one radiation source of the spectrometer, as well as the registration of the measurement signal in the at least one period ⁇ by the at least one radiation detector.
  • Articles before treatment herein include articles which have not yet undergone any treatment in the water-bearing domestic appliance.
  • Articles to be treated may therefore be articles requiring, for example, a refreshment, one or more types of soiling or the like.
  • objects to be treated will be at least partially dry objects.
  • Objects during and / or after a treatment comprise all objects which have undergone and / or have undergone at least one treatment in the household appliance.
  • the term treatment is to be understood broadly.
  • a treatment is carried out according to the invention controlled by the control device. It may be the mere moistening with a predetermined amount of water W F , but also the partial or complete implementation of a treatment program.
  • Treatment programs within the meaning of the invention are a part of operating programs, which can be carried out in a water-conducting household appliance.
  • a treatment program can be a treatment program implemented in the factory in a water-bearing household appliance, one or more additional options or even a user-defined treatment program.
  • the term treatment program is therefore also to be interpreted very broadly herein.
  • different numbers of treatment programs will be stored in the control device. For example, a high-priced home appliance will have more treatment programs than a low-priced one.
  • control device and / or in an external server data on a wavelength-dependent reflection behavior of at least one type of textile, but preferably several types of textiles in the drum are stored so that they can be used for the measurement in step (b) and the evaluation in step (c) of the method according to the invention.
  • Textile types are for example cotton, silk, polyester, linen, acrylic or mixed fabrics. Namely, with the method according to the invention it is e.g. it is possible to identify individual textile pieces in the drum on the basis of the evaluated measuring signal (s).
  • Data for the wavelength-dependent reflection behavior are preferably deposited in such a way that the plurality of individual wavelengths and / or partial regions within the wavelength range from ⁇ - 1 to ⁇ 2 comprise at least one wavelength in which no radiation is reflected. It is again preferred that the plurality of individual wavelengths and / or partial regions within the wavelength range from ⁇ - 1 to ⁇ 2 comprise at least five wavelengths or wavelength ranges.
  • the wavelength range D- 1 to D 2 is in the infrared.
  • the wavelength range from ⁇ - 1 to ⁇ 2 comprises at least one absorption band of at least one textile type.
  • step (b) it is also advantageous if data for a wavelength-dependent reflection behavior of at least one textile type with at least two degrees of moisture are stored in the control device and / or in an external server so that they are suitable for measuring in step (b) and the evaluation in step (c ) of the method according to the invention can be used.
  • the water-conducting household appliance is a washer-dryer
  • the drying process can be controlled very precisely with regard to a desired residual moisture level.
  • the moisture level before the start of the Drying process can of course be determined, so that an adaptation of the drying program to the type of textile and moisture level is then very possible.
  • the wavelength range from ⁇ - 1 to ⁇ 2 then preferably comprises at least two absorption bands of a treatment agent. This allows a more precise determination of a content of treatment agent.
  • treatment agent is to be interpreted broadly according to the invention and includes any solid and / or liquid preparation which is suitable for bringing about a treatment result of objects to be treated in a water-conducting domestic appliance Proportion of surfactants, in particular of anionic surfactants, such as alkylbenzenesulfates, in such preparations being high, as a rule usually more than 80%, For example, a surfactant concentration can be used to determine an amount of treatment agent.
  • the measurement signals will depend very much on the treatment agent.
  • the reflection and absorption properties for at least one, preferably a plurality of treatment agents are advantageously stored in the control device and / or an external server so that these properties can be used for the measurement in step (b) and the evaluation in step (c).
  • the performance of the method according to the invention it is also possible for the performance of the method according to the invention to be restricted to particularly customary treatment agents, in particular detergents, and to adopt these as an indication of the amount of treatment agent, if appropriate.
  • the wavelength range from ⁇ 1 to ⁇ 2 particularly preferably comprises oscillation bands which are in the range of 1100 nm, 1400 nm, 1700 nm, 1900 nm, 2100 nm or in the range of 2300 to 2500 nm, in particular two.
  • oscillation bands which are in the range of 1100 nm, 1400 nm, 1700 nm, 1900 nm, 2100 nm or in the range of 2300 to 2500 nm, in particular two.
  • Standard contaminants within the meaning of the invention are contaminants which cover in their properties the entire range of possible contaminants on objects to be treated.
  • Standard contaminants are, for example, fats or oil from food residues, dyes such as tomatoes or red wine or grass, proteinaceous soils such as egg yolks, etc.
  • a user it is also preferable for a user to be able to select allergens to be detected via an operating unit. In this way, he can thus additionally modify the method according to the invention according to his needs.
  • control device and / or an external server data for a wavelength-dependent reflection behavior for at least one, but preferably a plurality of volatile substances are deposited, so that they can be used for the measurement in step (b) and the evaluation in step (c) of the method according to the invention.
  • Volatile substances can be, for example, odoriferous substances which are released by organic impurities or microorganisms.
  • a self-cleaning program can be selected by the control device or adjusted accordingly to eliminate these impurities and thus alert the user to inadequate hygiene.
  • volatile substances can also be gases, such as propane, which can be used in heat pump tumble dryers.
  • a running program can be interrupted and a warning given to the user. Such a warning can then take place optically via a display, that is to say in word and / or picture and / or by means of luminous signals, but also by a warning tone.
  • the household appliance according to the invention is integrated in a wireless network, a security warning to a user, e.g. via an app or SMS, done and / or a notification to the fire department.
  • the method according to the invention provides in step (d) that the control device selects and / or adapts an operating program for the objects located in the drum in relation to the evaluated measuring signal on the basis of the measured signal evaluated and transmitted in step (c).
  • Operating program is to be understood broader here than the term treatment program, as already described above.
  • Operating programs include treatment programs and, moreover, also program procedures which are implemented in addition to the treatment programs in the water-bearing household appliance.
  • An operating program can therefore also be, for example, a self-cleaning program, but the output of information to a user, for example via a display device, or the transmission of information for example via a wireless data connection in the context of a network connection is hereby included under the term operating program.
  • Operating programs thus comprise all actions that can be carried out by the control device in a household appliance according to the invention.
  • the control device for example, the treatment program accordingly in relation adjust to the treatment of silk to prevent damage to this garment. This can be done for example by a temperature and / or rotational speed and / or rotational rhythm adjustment.
  • control unit Prior to starting the control unit outputs the detection of silk to the user and proposes a soft program accordingly. Here, the user then additionally has the opportunity to remove the silk laundry from the drum again.
  • the microcomputer For evaluating the measurement signals in step (c), the microcomputer generally generates at least one spectrum from the spectral measurement signal.
  • the number of spectra generated is not restricted, but it will also depend in particular on the number and length of the time intervals ⁇ .
  • a spectrum is generally normalized to a standard. In this way, a comparison of a recorded spectrum with, for example, a calibration spectrum is possible, but it can also be several recorded spectra together be adjusted, for example, to track the decrease of a certain amount of a substance.
  • Spectralon is preferably used as the standard.
  • a baseline can also be recorded before the method according to the invention is carried out.
  • a more accurate analysis can be achieved by subtracting the baseline from the evaluated measurement signals.
  • the drum reverses briefly after each pass of the process. In this way, a good mixing of the objects in the drum can be achieved and thus a good measurement statistics. The method is then preferably repeated until the evaluated measurement results no longer change significantly.
  • laundry containers can also be arranged in the drum for better mixing of laundry items.
  • Evaluation routines for the qualitative and quantitative evaluation of spectra are generally diverse and will generally depend on the received measurement signals. According to the evaluation routine is therefore also not limited.
  • an evaluation based on the Lambert-Beer law is carried out by means of multivariate data analysis, that is, for example, a principal component analysis with the non-linear iterative partial least squares algorithm and subsequent partial least squares regression, from which a response matrix is obtained can be.
  • control device is also configured to store evaluated measurement signals.
  • the control device can thus also gather empirical values by means of which the operation of the water-conducting domestic appliance can be continuously optimized. In this way, the needs of a user can be considered individually and the most environmentally friendly operation of the household appliance can be realized.
  • the method additionally comprises a step (e), cleaning the spectrometer.
  • the way in which the spectrometer optics are cleaned is not limited according to the invention.
  • cleaning may already be carried out by bringing it into contact with aqueous liquid in the course of a treatment program, if the household appliance according to the invention is, for example, a washing machine or a washer-dryer.
  • the household appliance according to the invention is, for example, a washing machine or a washer-dryer.
  • the invention also relates to 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 comprising 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 can be exchanged between the spectrometer and the control device, wherein the control device is set up for carrying out a method comprising the following steps:
  • steps (b) to (d) are performed one or more times.
  • the water-conducting domestic appliance is preferably selected from the group comprising a washing machine, a washer-dryer, a tumble dryer and a dishwasher.
  • the water-conducting domestic appliance is preferably a washing machine or a washer-dryer.
  • the water-bearing household appliance is a washing machine.
  • the household appliance according to the invention generally has a treatment agent container and preferably also a dosing unit.
  • the type and configuration of the dosing unit is not limited according to the invention. It may be a dosing unit for the manual dosing of treatment agent or an automated dosing unit.
  • the dosing unit is an automated dosing unit which is connected to the control device and can be controlled by the latter in order to meter treatment agent, for example if the dosing quantity C op t falls below an optimum.
  • the drum has a predetermined start / stop position.
  • the manner in which such a star stop position of the drum is implemented in the water-conducting domestic appliance is not restricted according to the invention. It may be, for example, a mechanical design, but it may also be a certain drum position stored in the control device, which is driven, for example, before carrying out the method according to the invention.
  • the arrangement of the spectrometer in water-conducting household appliance is limited according to the invention only insofar as that the exposure to radiation in a wavelength range of ⁇ - ⁇ to ⁇ 2 through the at least one radiation passage, as well as the registration of the objects located in the drum radiation reflected by the at least a radiation passage in at least one time interval ⁇ is possible.
  • the arrangement may be different depending on the embodiment of the household appliance and depends inter alia on the type and structure of the water-conducting household appliance.
  • the water-conducting domestic appliance is a washing machine or a washer-dryer with a tub and a drum for receiving laundry items
  • the spectrometer is arranged in a recess of the tub jacket.
  • the spectrometer is then also arranged pivotably and the orientation of the spectrometer can be controlled by the control device such that preferably several, generally perpendicular to the perimeter spaced, perimeter of the drum with preferably each of a plurality of radiation passages, in particular holes, can be detected.
  • the configuration of the at least one radiation passage is not restricted according to the invention.
  • the at least one radiation passage is a circular hole.
  • the diameter of the hole along the outside of the drum, ie in particular along the mantle surface of the drum is 2 to 8 mm.
  • the drum may also have a plurality of holes along the at least one perimeter.
  • the at least one perimeter is a perforated ring designed. Particularly preferably, the drum has a plurality of such perforated rings.
  • the at least one radiation passage is an elliptical hole.
  • the large half-axis is ⁇ 10 mm long, in particular 2 to 5 mm, and the small half-axis is preferably ⁇ 2 mm long.
  • the at least one radiation passage is a transparent plastic inlay.
  • the shape and size of the transparent plastic inlay is not restricted according to the invention. It may be a long-elongated ellipse or a long-elongated rectangle, with the respective longer extent preferably being arranged in the perimeter direction.
  • the plastic inlay can, for example, but also be a plastic ring.
  • the plastic used for the inlay is IR-transparent.
  • the arrangement of the at least one radiation source and the at least one radiation detector relative to one another is selected according to the invention so that reflected radiation can be detected.
  • the at least one radiation source is not restricted according to the invention, so that, for example, an infrared (IR), ultraviolet (UV) or UV-VIS (ultraviolet and visible region) radiation source can be used.
  • the at least one radiation source can be a broadband source, a tunable radiation source, but also a narrowband radiation source, such as an IR LED.
  • the radiation source can also have optical aids, such as a focusing optics, filter plates, filter films or lacquers, or else a MOEMS Fabry-Perot frequency filter, which has a Setting a wavelength range can allow.
  • the spectrometer may also have a plurality of such radiation sources, which may also be different.
  • the at least one radiation source is a broadband source for emitting radiation in the infrared range.
  • the radiation source is used to emit near-infrared radiation and is selected from the group consisting of a tungsten-halogen lamp and a MOEMS black body radiator.
  • the at least one radiation detector is not restricted according to the invention.
  • the radiation detector can, for example, be a broadband detector with at least one sensitive detector surface N.
  • the radiation detector can also have a plurality of sensitive surfaces N, or else a linear array of detector surfaces N, for example in the form of pixels.
  • the detector may additionally comprise optical aids, such as a MOEMS Fabry-Perot frequency filter, narrow-band filters or a dispersive wedge.
  • the material from which the radiation detector is made, is not limited according to the invention. However, the radiation detector preferably consists at least of a semiconductive material.
  • the radiation source can be a tungsten halogen lamp with 5 filter plates for narrow-band excitation.
  • the radiation detector then generally has 5 sensitive detector surfaces to detect the back-reflected radiation.
  • the radiation source may also comprise narrow-band IR LEDs, with preferably 5 such LEDs being provided with multiplexing.
  • the radiation detector then has N sensitive detector surfaces and consists at least partially of indium gallium arsenide.
  • the radiation source of the spectrometer may also be a MOEMS black body radiator.
  • the radiation detector then preferably 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 by the wide band.
  • the radiation source may be a DFB laser and the radiation detector may have a sensitive detector surface N.
  • the sensitive detector surface preferably consists at least partially of germanium. In this way, it is preferably possible to measure time-dependent.
  • the water-bearing domestic appliance preferably additionally has an interface for wireless data transmission, wherein the microcomputer and the controller are then set up for wireless exchange of information with each other.
  • the microcomputer can then also preferably be an external server or be implemented on this.
  • the water-conducting household appliance is also suitable for operation in a network and can be operated by means of an external operating unit, such as a mobile phone and / or a tablet PC preferably via an app.
  • the water-conducting household appliance is then integrated into a home network with at least one further household appliance.
  • information for controlling operating programs can then be transferred from one household appliance to another.
  • the water-conducting domestic appliance is, for example, a washing machine
  • a determined residual moisture content for washed items of laundry can be transferred to a dryer in the home network and the drying program to begin with can then be adapted precisely to the residual moisture content.
  • household appliances have at least one display unit, which can be designed to output information in the form of text, image and / or characters, colored and / or black and white, static and / or animated.
  • information and / or warnings can be output to a user via the display device.
  • the display device is a external display device, such as the touch screen of a smart phone or tablet PC.
  • the invention has numerous advantages. So far, it has not been possible to measure objects in the drum of a water-bearing household appliance even during drum movements at only a small distance with a spectrometer. By contrast, the invention makes it possible to determine directly with only a small "sample-to-detector" distance, so that the ongoing treatment program can be individually controlled and, for example, treatment agents can be saved by adjusting the amount of treatment agent in the dosing phase individually to the prevailing conditions, ie, for example, the amount of loading Because it has been found that a user tends to over-dose the treatment agent, in this way the treatment of objects in a water-conducting domestic appliance such as a washing machine can be carried out more environmentally friendly with the invention.
  • the determination of textiles may predetermine the destruction of textiles in the event of a user's misloading, such as when silk is to be accidentally washed with wool. Furthermore, the safety for a user is also increased, since volatile substances, such as propane gas, which may be released during operation of a propane gas heat pump dryer, for example, can be detected by the method according to the invention.
  • volatile substances such as propane gas
  • the determination of microbiologically relevant substances can also improve hygiene in the household appliance.
  • a determination of the degree of moisture also allows tailor-made implementation of washing and drying programs.
  • FIG. 1 shows a non-limiting embodiment of a water-conducting household 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 within 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 for carrying out the method according to the invention.
  • the washing machine 1 has a housing 12, in which a tub 2 is arranged, in which a drum 3 for receiving laundry is rotatably mounted about an axis perpendicular to the plane axis.
  • the highest achievable in the tub 2 water level 25 is shown schematically by a solid horizontal line.
  • a lye container discharge line 17 is connected to a drain opening 26 in a bottom of the tub 2, which leads via a lint 19 to a suction side of a pump 14.
  • 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-phase synchronous motor with MOSFET device and a power detector 15.
  • the drain line 13 opens outside the housing not shown here in a domestic drainage or a floor drainage.
  • FIG. 1 also shows an automated dosing unit 8 for treatment agent, which is connected to an induction bowl 11.
  • the dispenser 1 1 is the liquor tank 2 from a fresh water line 10 stemming water fed.
  • a check valve 9 in the fresh water line 10 which is controlled by a control device 18 according to a treatment program sequence.
  • the IR spectrometer 21 comprises a broadband radiation source 5 which can emit IR radiation in the near infrared region and which is realized here as a tungsten halogen lamp in this non-limiting embodiment. In this way, radiation from the IR spectrometer 21 can be emitted in a continuous spectrum of 300 nm to 3 Dm.
  • the IR broadband source By means of the IR broadband source, the absorption bands of polyester are intended to be excited in a broadband manner in this embodiment in this embodiment.
  • Polyester shows absorption bands among others at 1 180nm, 1237nm, 1266nm, 1285nm, 1322nm, 1387nm, 1410nm, 1483nm, 1514nm, 1594nm, 1661nm, 1908nm, 1953nm, 2083nm, and 2136nm.
  • Other types of textiles show corresponding characteristic absorption bands in this wavelength range, which can also be excited in broadband in embodiments.
  • the absorption bands of the frequently used surfactant LAS can also be used for the measurement. These are in the range of 1100 nm, 1400 nm, 1700 nm, 1900 nm, 2100 nm and in the range of 2300 to 2500 nm.
  • the measuring range ( ⁇ - 1 to ⁇ 2 ) ranges from 900 nm to 1700 nm In this way, in embodiments, in addition to the identification of textile types, it is also possible, for example, to determine a type and / or quantity of treatment agent.
  • the degree of moisture can be determined from the superposition of the water bands on the basis of the decreasing broadband intensity of the textile bands with increasing water content.
  • the IR spectrometer 21 also includes a radiation detector 7, which in this non-limiting embodiment is an indefinite indium gallium arsenide single-pixel non-cooled detector. It is also possible to use a matrix detector, in particular a matrix sensor with a linear line array. The detector 7 is preceded by a MOEMS Fabry-Perot frequency filter (not shown). In this way, in this embodiment, the time-dependent broadband spectrum can be obtained by varying the resonator plate pitch.
  • the drum 3 has in this embodiment a perforated ring 35, wherein the holes are circular and have a diameter on the drum outer side of 2 to 5 mm, for example 2 mm.
  • the IR spectrometer 21 is arranged such that from the IR radiation source 5 continuously emitted IR radiation through each hole of the perforated ring 35 can get into the interior of the drum 3, so that the Laundry pieces 22 are acted upon in the drum 3 with the emitted radiation and the radiation detector 7 can register the reflected radiation through the hole as a measurement signal.
  • the drum 3 rotates in this embodiment at a speed of 60 U / min in the direction indicated by the arrow 23 rotation.
  • the period ⁇ , in which the radiation detector 7 then registers the measurement signal in each case, is 1 ms in this embodiment.
  • the measurement signals registered by the radiation detector 7 are obtained here as a sensor signal (reflection) as a function of the time t and can then be converted into the broadband spectrum and evaluated with the aid of an evaluation routine stored in the microcomputer 6.
  • the microcomputer 6 is integrated therein into the spectrometer 21.
  • 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 radiation source S, 27 is located in the drum of a water-bearing household appliance textile piece 34 with radiation 31.
  • the exposure to radiation 31 takes place through a hole in the drum outer wall 30 having a diameter D L , wherein a possible correct irradiation of the hole is advantageous.
  • a diffuse return reflection of radiation is described by the Lambert-Beer law.
  • the diffused back-reflected radiation 32 is then detected by the radiation detector D, 28 within a detector acceptance angle, referred to herein as a measurement spot 36.
  • the arrow 33 indicates the direction of rotation of the drum.
  • the period ⁇ in this embodiment is D L / U * Dz where U is the circumference of the drum.
  • the period ⁇ can thus be varied, for example, by a variation of the height of the rotational speed Dz, of the drum circumference U and of the hole diameter DL.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts (1) mit einer Trommel (3) zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen, 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, wobei es die folgenden Schritte umfasst: (b) Emittieren von Strahlung (31) von der mindestens einen Strahlungsquelle (5, 27) des Spektrometers (21) in einem Wellenlängenbereich von λ1 bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass (30, 35), so dass Gegenstände (22, 34) in der Trommel (3) mit der Strahlung (31) beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (7, 28) die von den Gegenständen (22, 34) reflektierte Strahlung (32) durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass (30, 35) in mindestens einem Zeitintervall Δτ als ein Messsignal registriert; (c) Übermitteln des Messsignals an den Mikrocomputer (6), Auswerten des Messsignals 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. Die Erfindung betrifft außerdem ein zur Durchführung dieses 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. Zur Reinigung von Gegenständen in wasserführenden Haushaltsgeräten werden in der Regel Wasch- und Reinigungsmittel eingesetzt. Die Zusammensetzung solcher Wasch- und Reinigungsmittel ist in der Regel komplex, neben waschaktiven Substanzen, sogenannten Tensiden, sind häufig auch Bleichmittel, Enzyme, Wasserenthärter usw. enthalten. Beim Reinigungsprozess sind jedoch insbesondere die Tenside von großer Bedeutung, da sie die Grenzflächenspannung an der Wasser-Fett Grenzfläche erniedrigen und so maßgeblich sind für eine optimale Entfernung von Verschmutzungen aus beispielsweise Textilien. Man unterscheidet grundsätzlich drei Tensidklassen, nämlich ionische, nichtionische und amphotere Tenside. In Wasch- und Reinigungsmitteln werden dabei insbesondere anionische Tenside, vor allem Alkylbenzolsulfate, verwendet.
Die Entfernung von beispielsweise fetthaltigen Verschmutzungen erfolgt in der Regel durch die Anlagerung von Tensiden an die Verschmutzungen. Diese werden dann von Tensid umschlossen und gehen als Tensid/Schmutz-Aggregat in Lösung, d.h. der Fettschmutz wird so beispielsweise in Form einer Fett-Wasser Emulsion im Wasser gelöst und kann mit der Waschlauge oder Reinigungsflüssigkeit abtransportiert werden. Die für einen optimalen Reinigungsprozess erforderliche Menge an Wasch- oder Reinigungsmittel (im Folgenden zusammenfassend als Behandlungsmittel bezeichnet) kann im Allgemeinen nicht vorhergesagt werden, da sie von Faktoren wie der Art und dem Grad der Verschmutzung, der Beladungsmenge oder auch vom Material der zu behandelnden Gegenstände, beispielsweise der Textilart, abhängt. Bei der haushaltsüblichen Anwendung von Behandlungsmitteln erfolgt derzeit im Allgemeinen keine genaue Bestimmung des tatsächlichen Bedarfs. Es wird durch einen Benutzer häufig überdosiert, da beispielsweise die Verschmutzung oder auch die Beladungsmenge überbewertet wird. Die Folge ist eine unnötig hohe Umweltbelastung durch einen zu hohen Verbrauch an Behandlungsmitteln. Außerdem können bei einer Überdosierung auch unerwünschte Restmengen nach der Reinigung auf den Gegenständen verbleiben. Insbesondere für Menschen mit Allergien kann dies nachteilig sein.
Bei der Reinigung und/oder Trocknung insbesondere von empfindlichen Textilien kann es zudem leicht zu Schädigungen kommen, etwa beispielsweise dann, wenn ein Benutzer fälschlicherweise empfindliche mit nicht-empfindlichen Textilarten mischt oder wenn ihm die Pflege der Textilien nicht geläufig ist. Es wäre daher wünschenswert, den Verlauf eines Behandlungsprozesses in einem wasserführenden Haushaltsgerät verfolgen und in diesen eingreifen zu können. Desweiteren können beispielsweise durch Kontamination mit Mikroorganismen oder organischen Verunreinigungen unangenehme Gerüche in wasserführenden Haushaltsgeräten auftreten. Ein Mangel an Hygiene bei der Reinigung von Gegenständen kann eine weitere Folge sein. Häufig ist es dabei so, dass derartige Kontaminationen an schwer zugänglichen oder für einen Benutzer nicht direkt sichtbaren Stellen des Haushaltsgeräts auftreten. Es wäre daher wünschenswert, hygienische Beeinträchtigungen schnell und einfach feststellen zu können, um dann geeignete Maßnahmen einleiten zu können.
Wasserführende Haushaltsgeräte, die mit flüchtigen Chemikalien, wie etwa Propangas betrieben werden, bieten zudem ein vergleichsweise hohes Sicherheitsrisiko. Eine Leckage oder Fehlfunktion früh erkennen zu können, wäre daher ebenfalls wünschenswert. Wasserführende Haushaltsgeräte mit verbesserter 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 002 773 A1 beschreibt ein Dosiersystem, umfassend ein im Inneren eines wasserführenden Haushaltsgeräts positionierbares Dosiergerät zur Abgabe von wenigstens einer Zubereitung ins Innere des wasserführenden Haushaltsgeräts, eine mit dem Dosiergerät koppelbare Kartusche zur Bevorratung von wenigstens einer fließfähigen Zubereitung, und einen Leitfähigkeitssensor, der derart im oder am Dosiergerät positioniert ist, dass eine Leitfähigkeitsbestimmung von Wasch- bzw. Spülwasser während des Betriebs des wasserführenden Haushaltsgeräts möglich ist. Das Dosiersystem umfasst weiterhin eine Steuereinheit, die zumindest mit dem Leitfähigkeitssensor gekoppelt ist, wobei wenigstens eine Zubereitung eine Leitfähigkeit von wenigstens 500 μ5/οη"ΐ, bevorzugt wenigstens 750 μ5/οη"ΐ, insbesondere bevorzugt wenigstens 1 .000 μ5/οη"ΐ, ganz besonders bevorzugt wenigstens 2.500 μβ/θΓτι aufweist und das Dosiergerät so konfiguriert ist, dass wenigstens 20 ml, bevorzugt wenigstens 30 ml, insbesondere bevorzugt wenigstens 50 ml dieser Zubereitung während des Betriebs des wasserführenden Haushaltsgeräts aus dem Dosiergerät ins Innere des wasserführenden Haushaltsgeräts abgegeben wird.
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 Veröffentlichung DE 10 2014 212 294 A1 beschreibt ein wasserführendes Haushaltsgerät, mit einer Anzahl von Aktuatoren zum Durchführen einer Mehrzahl von Spülprogrammen, einer Benutzerschnittstelle zum Wählen eines der Spülprogramme, einem Sensor zum Bereitstellen eines Sensorsignals zur Angabe eines Parameters einer zum Spülen von Spülgut verwendeten Spülflotte, einer Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Sensoreinstellung aus einer Mehrzahl vorbestimmter Sensoreinstellungen für den Sensor, einer Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Aktuatoren zur Durchführung des gewählten Spülprogramms mittels einer das Sensorsignal verwendenden Signalverarbeitung anzusteuern, und einer Anpassungseinheit zum Anpassen der Signalverarbeitung in Abhängigkeit von der bestimmten Sensoreinstellung.
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 in der Trommel 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 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 Brennen von Wäsche anzeigt, die Operation des Trockners unterbrochen wird.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das eine verbesserte Steuerung eines wasserführenden Haushaltsgeräts ermöglicht. Vorzugsweise soll dabei auch ein umweltschonenderer und sichererer 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 aufgeführt. 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:
(b) Emittieren von Strahlung von der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers in einem Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass, so dass Gegenstände in der Trommel mit der Strahlung beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor die von den Gegenständen reflektierte Strahlung durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass in mindestens einem Zeitintervall Δτ als ein Messsignal registriert;
(c) Übermitteln des Messsignals an den Mikrocomputer, Auswerten des Messsignals 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. Der Begriff „Strahlungsdurchlass" bzw. „strahlungsdurchlässig" ist 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 etwa Infrarot-Strahlung oder UV-Strahlung.
Die Ausgestaltung des mindestens einen Strahlungsdurchlasses ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Es kann eine Materialaussparung in der Trommel sein, aber auch beispielsweise ein Inlay aus strahlungsdurchlässigem Material sein, also etwa aus Quarzglas oder einem Kunststoff. Der Strahlungsdurchlass ist erfindungsgemäß im Allgemeinen auf einer seitlichen Trommelwand angeordnet.
Auch die Form des Strahlungsdurchlasses ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, es kann sich um ein kreisförmiges Loch handeln, es kann sich aber auch um eine ellipsenförmige Aussparung oder auch um ein rechteckiges oder Perimeterumspannendes ringförmiges Inlay handeln. Desgleichen ist die Größe im Wesentlichen nur durch für einen gegebenen Betrieb sinnvolle oder zulässige Größe beschränkt. Jedenfalls dient der mindestens eine Strahlungsdurchlass erfindungsgemäß dazu, dass Strahlung einer Strahlungsquelle ins Innere der Trommel und reflektierte Strahlung wieder aus der Trommel hinaus gelangen kann.
Es ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, ob die Trommel während der Durchführung des Verfahrens stillsteht oder in Bewegung ist, also beispielsweise rotiert oder reversiert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich sowohl bei Stillstand der Trommel, als auch unter Bewegung der Trommel durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren zusätzlich den Schritt (a) Rotieren der Trommel mit einer vorgegebenen Drehzahl Dz.
Rotiert die Trommel, dann wird im Allgemeinen abhängig von der Höhe der Drehzahl Dz der Trommel der mindestens eine Strahlungsdurchlass mit einer bestimmten Frequenz ADS eine Position durchlaufen, welche in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens den Strahlungseintritt in und -austritt aus der Trommel ermöglicht. Gleiches gilt auch für ein Reversieren der Trommel. Diese Position wird im Folgenden auch als korrespondierende Position bezeichnet. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens rotiert die Trommel in Schritt (a) mit einer Drehzahl Dz von 20 bis 200 U/min, mehr bevorzugt mit einer Drehzahl Dz von 40 bis 80 U/min. Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass Strahlung von der mindestens einen Strahlungsquelle in einem Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 emittiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in Schritt (b) das Emittieren der Strahlung kontinuierlich.
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 kann gewährleistet werden, dass bei Bewegung der Trommel unabhängig von ADS jeweils Strahlung in das Innere der Trommel eingestrahlt wird, wenn sich der mindestens eine Strahlungsdurchlass in korrespondierender Position befindet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in Schritt (b) das Emittieren der Strahlung mit einer vorgegebenen Strahlungspulsfrequenz AD E.
Die Höhe der Pulsfrequenz ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Rotiert die Trommel jedoch beispielsweise mit einer Drehzahl Dz, dann ist es bevorzugt, dass die Strahlungspulsfrequenz AD E D vorteilhaft so gewählt ist, dass sie mit der Frequenz ADS übereinstimmt, mit welcher der mindestens eine Strahlungsdurchlass die korrespondierende Position durchläuft. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher ein Zusammenhang in der Steuereinrichtung hinterlegt, der die Strahlungspulsfrequenz AD E mit der von der Drehzahl der Trommel Dz abhängigen Frequenz ADS synchronisiert. Vorzugsweise wird dabei auch eine vorgegebene Startposition der Trommel berücksichtigt. Erfindungsgemäß ist es nicht eingeschränkt, ob zudem 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 Wellenlängenbereiches erfolgt. Erfindungsgemäß registriert der Strahlungsdetektor jedenfalls als Messsignal die von in der Trommel befindlichen Gegenständen reflektierte Strahlung in mindestens einem Zeitraum Δτ. Die Länge des Zeitraums Δτ ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht eingeschränkt. Sie wird jedoch von unterschiedlichen Variablen abhängen. Die Länge des Zeitraums Δτ kann dabei insbesondere davon abhängen, ob die Trommel stillsteht oder sich in Bewegung befindet. Rotiert die Trommel beispielsweise mit einer Drehzahl Dz, so dass der mindestens eine Strahlungsdurchlass mit einer Frequenz ADS die Position durchläuft, welche in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens den Strahlungseintritt in und -austritt aus der Trommel ermöglicht, so wird die Länge des Zeitraums Δτ sicher von dieser Frequenz abhängen. Dabei gilt, dass die Länge von Δτ mit höherer Frequenz ADS, also steigender Drehzahl Dz abnehmen kann.
Die Länge des Zeitraums Δτ kann aber ebenfalls auch mit zunehmender Größe des mindestens einen Strahlungsdurchlasses zunehmen. Ist nämlich beispielsweise bei gleichbleibender Drehzahl Dz der Trommel der mindestens eine Strahlungsdurchlass größer dimensioniert, so wird auch Δτ größer sein, da über einen längeren Zeitraum reflektierte Strahlung aus dem Inneren der Trommel nach außen zu dem mindestens einen Strahlungsdetektor gelangen kann. Desweiteren wird die Länge des Zeitraums Δτ sicherlich auch von der technischen Auslegung des Strahlungsdetektors selbst abhängen, wobei technisch hochwertigere Strahlungsdetektoren beispielsweise Messsignale auch in vergleichsweise kurzen Zeiträumen mit einer hohen Genauigkeit detektieren können. Besonders bevorzugt liegt die Länge des mindestens einen Zeitraums Δτ im Bereich von 1 ms bis 100 ms. Ganz besonders bevorzugt liegt Δτ jedoch im Bereich von 1 ms bis 10 ms. Die Länge des Zeitraums Δτ kann sich aber beispielsweise auch an der Allan-Varianz orientieren. Die Allan-Varianz setzt den Mittelwert ü von Messsignalen, erhalten in einem ersten Zeitintervall i der Länge Δτ, mit dem Mittelwert ü der Messsignale, erhalten in einem zweiten Zeitintervall i+1 der Länge Δτ, und der Anzahl der Zeitintervalle M entsprechend der nachfolgenden Formel (1 ) in Beziehung.
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In Abhängigkeit von der Zeitintervall-Länge Δτ lässt sich dabei das statistische Rauschen von Messsignalen bis auf das 1/f-Rauschen reduzieren. Auf diese Weise kann über eine Variation der Länge eines Zeitintervalls Δτ bis xAnan das Signal-Rausch-Verhältnis vorteilhaft eingestellt werden und somit die Qualität der Messsignale verbessert werden.
Als Messsignal wird jedenfalls die von in der Trommel befindlichen Gegenständen reflektierte Strahlung von dem mindestens einen Strahlungsdetektor registriert.
Es sei allerdings auch darauf hingewiesen, dass die Erfindung es ermöglicht, auch Eigenschaften einer wässrigen Flüssigkeit, z.B. Waschlauge, oder einer Gasphase im wasserführenden Haushaltsgerät ermitteln. Hier kann der Umstand ausgenutzt werden, dass ein Teil der emittierten Strahlung von der Trommel reflektiert wird, also nicht durch die Strahlungsdurchlässe gelangt. Die an der Trommel reflektierte Strahlung kann dann prinzipiell in Hinblick auf Komponenten der wässrigen Flüssigkeit oder der Gasphase ausgewertet werden. Gegenstände in der Trommel können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vor, während und/oder nach einer Behandlung in dem wasserführenden Haushaltsgerät ausgemessen werden. Ausmessen umfasst dabei das Beaufschlagen mit Strahlung aus der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers, sowie das Registrieren des Messsignals in dem mindestens einen Zeitraum Δτ durch den mindestens einen Strahlungsdetektor. Gegenstände vor einer Behandlung umfassen hierin Gegenstände, welche noch keinerlei Behandlung im wasserführenden Haushaltsgerät unterzogen wurden. Zu behandelnde Gegenständen können daher Gegenstände sein, die beispielsweise einer Auffrischung bedürfen, eine oder mehrere Arten von Verschmutzungen aufweisen oder dergleichen. Zu behandelnde Gegenstände werden dabei in aller Regel zumindest teilweise trockene Gegenstände sein. Je nach Art und/oder Grad der Verschmutzung ist dabei auch denkbar, dass bei flüssigen Verschmutzungen, welche beispielsweise aus dem Verschütten eines Getränkes resultieren können, auch eine gewisse Feuchtigkeit vorhanden ist. Gegenstände während und/oder nach einer Behandlung umfassen dagegen alle Gegenstände, welche mindestens einer Behandlung im Haushaltsgerät unterzogen werden und/oder worden sind. Der Begriff Behandlung ist dabei breit zu verstehen. Eine Behandlung wird erfindungsgemäß von der Steuereinrichtung kontrolliert durchgeführt. Sie kann das bloße Anfeuchten mit einer vorgegebenen Wassermenge WF sein, aber auch die teilweise oder vollständige Durchführung eines Behandlungsprogramms.
Die Art der Gegenstände ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Besonders bevorzugt sind die Gegenstände jedoch Wäschestücke. Behandlungsprogramme im Sinne der Erfindung sind ein Teil von Betriebsprogrammen, welche in einem wasserführenden Haushaltsgerät durchgeführt werden können. Ein Behandlungsprogramm kann dabei ein in einem wasserführenden Haushaltsgerät werkseitig implementiertes Behandlungsprogramm sein, eine oder mehrere Zusatzoptionen oder auch ein benutzerdefiniertes Behandlungsprogramm. Der Begriff Behandlungsprogramm ist also hierin ebenfalls sehr breit auszulegen. Je nach Art und Ausgestaltung des wasserführenden Haushaltsgeräts werden unterschiedlich viele Behandlungsprogramme in der Steuereinrichtung hinterlegt sein. So wird beispielsweise ein hochpreisiges Haushaltsgerät mehr Behandlungsprogramme aufweisen als ein preisgünstiges.
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn in der Steuereinrichtung und/oder in einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten mindestens eines Textiltyps, bevorzugt aber mehrerer Textiltypen der in der Trommel befindlichen Gegenstände hinterlegt sind, so dass diese für das Ausmessen in Schritt (b) und die Auswertung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden können.
Textiltypen sind dabei beispielsweise Baumwolle, Seide, Polyester, Leinen, Acryl oder auch Mischgewebe. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es dann nämlich z.B. möglich einzelne in der Trommel befindliche Textilstücke anhand des oder der ausgewerteten Messsignal(e) zu identifizieren.
Bevorzugt sind dabei Daten zum wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten so hinterlegt, dass die mehreren einzelnen Wellenlängen und/oder Teilbereiche innerhalb des Wellenlängenbereiches von λ-ι bis λ2 mindestens eine Wellenlänge umfassen, in welcher keine Strahlung reflektiert wird. Dabei ist es wiederum bevorzugt, dass die mehreren einzelnen Wellenlängen und/oder Teilbereiche innerhalb des Wellenlängenbereiches von λ-ι bis λ2 mindestens fünf Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Wellenlängenbereich D-ι bis D2 im Infraroten. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 mindestens eine Absorptionsbande mindestens eines Textiltyps.
Es ist insbesondere auch von Vorteil, wenn in der Steuereinrichtung und/oder in einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten mindestens eines Textiltyps bei mindestens zwei Feuchtegraden hinterlegt sind so dass diese für das Ausmessen in Schritt (b) und die Auswertung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden können. Ist das wasserführende Haushaltsgerät beispielsweise ein Waschtrockner, so kann auf diese Weise beispielsweise sehr genau der Trocknungsprozess im Hinblick auf einen gewünschten Restfeuchtegrad gesteuert werden. Auch der Feuchtegrad vor Beginn des Trocknungsprozesses kann natürlich bestimmt werden, so dass auch eine Anpassung des Trocknungsprogramms an Textiltyp und Feuchtegrad dann sehr genau möglich ist.
Erfindungsgemäß ist es ebenso von Vorteil, wenn in der Steuereinrichtung und/oder in einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten mindestens eines Behandlungsmittels für die in der Trommel befindlichen Gegenstände hinterlegt sind, so dass diese für das Ausmessen in Schritt (b) und die Auswertung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden können.
Vorzugsweise umfasst der Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 dann mindestens zwei Absorptionsbanden eines Behandlungsmittels. Dies ermöglicht eine präzisere Bestimmung eines Gehalts an Behandlungsmittel.
Der Begriff „Behandlungsmittel" ist erfindungsgemäß breit auszulegen. Er umfasst jede feste und/oder flüssige Zubereitung, welche geeignet ist, ein Behandlungsergebnis an zu behandelnden Gegenständen in einem wasserführenden Haushaltsgerät herbeizuführen. Behandlungsmittel sind also beispielsweise Wasch- oder Reinigungsmittel. Im Allgemeinen wird dabei der Anteil an Tensiden, insbesondere an anionischen Tensiden, wie Alkylbenzolsulfaten, in solchen Zubereitungen hoch sein, in der Regel meist über 80%. So kann beispielsweise eine Tensidkonzentration zur Bestimmung einer Menge an Behandlungsmittel herangezogen werden.
Es gibt zahlreiche unterschiedliche Behandlungsmittel, die sich insbesondere auch in Hinblick auf das Schwingungsverhalten ihrer Moleküle unterscheiden. Daher werden die Messsignale sehr stark vom Behandlungsmittel abhängen. Vorteilhaft sind in der Steuereinrichtung und/oder einem externen Server die Reflexions- und Absorptionseigenschaften für mindestens ein, vorzugsweise mehrere Behandlungsmittel hinterlegt, so dass diese Eigenschaften für das Vermessen in Schritt (b) sowie die Auswertung in Schritt (c) herangezogen werden können. Zur Vereinfachung ist es allerdings auch möglich, sich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf besonders übliche Behandlungsmittel, insbesondere Waschmittel, zu beschränken und diese ggf. als Anhaltspunkt für die Menge an Behandlungsmittel anzunehmen. Besonders verbreitet sind als Tenside Alkylbenzolsulfonate (LAS = lineare Alkylbenzolsulfonate). Diese weisen eine an einen Benzolring gebundene Sulfongruppe auf. Besonders bevorzugt umfasst daher der Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 Schwingungsbanden, die im Bereich von 1 100 nm, 1400 nm, 1700 nm, 1900 nm, 2100 nm bzw. im Bereich von 2300 bis 2500 nm liegen, insbesondere zwei. Damit ist eine gute quantitative Detektion insbesondere dieser Tenside möglich.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn in der Steuereinrichtung und/oder einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten für mindestens eine, bevorzugt aber mehrere Standardverschmutzungen hinterlegt sind, so dass diese für das Ausmessen in Schritt (b) und die Auswertung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden können.
Standardverschmutzungen im Sinne der Erfindung sind Verschmutzungen, die in ihren Eigenschaften den gesamten Bereich möglicher Verschmutzungen auf zu behandelnden Gegenständen abdecken. Standardverschmutzungen sind also beispielsweise Fette oder Öl aus Speisresten, Farbstoffe wie etwa aus Tomaten oder Rotwein oder Gras, eiweißhaltige Verschmutzungen wie etwa Eigelb usw. Insbesondere ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn in der Steuereinrichtung und/oder einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten für mindestens ein, bevorzugt aber mehrere Toxine und/oder Allergene hinterlegt sind, so dass ein Benutzer auf das Vorhandensein solcher Stoffe, beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung, aufmerksam gemacht werden kann und die Steuereinrichtung in Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Behandlungsprogramm, beispielsweise durch einen zusätzlichen Spülschritt in einer Waschmaschine, anpassen kann.
Bevorzugt ist es insbesondere auch, dass ein Benutzer über eine Bedieneinheit zu detektierenden Allergene auswählen kann. Auf diese Weise kann er somit das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich nach seinen Bedürfnissen modifizieren.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn in der Steuereinrichtung und/oder einem externen Server Daten zu einem wellenlängenabhängigen Reflexionsverhalten für mindestens eine, bevorzugt aber mehrere flüchtige Stoffe hinterlegt sind, so dass diese für das Ausmessen in Schritt (b) und die Auswertung in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden können.
Flüchtige Stoffe können beispielsweise geruchauslösende Stoffe sein, die durch organische Verunreinigungen oder Mikroorganismen freigesetzt werden. In diesem Fall kann dann in Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise ein Selbstreinigungsprogramm durch die Steuereinrichtung ausgewählt werden oder entsprechend angepasst werden, um diese Verunreinigungen zu beseitigen und den Benutzer so auf unzureichende Hygiene aufmerksam zu machen.
Flüchtige Stoffe können aber auch Gase sein, wie etwas Propangas, das bei Wärmepumpen-Wäschetrocknern zum Einsatz kommen kann. In diesem Fall kann dann in Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise ein laufendes Programm unterbrochen werden und eine Warnung an den Benutzer ausgegeben werden. Eine solche Warnung kann dann über eine Anzeige optisch erfolgen, also in Wort und/oder Bild und/oder mittels Leuchtsignalen, aber auch durch einen Warnton.
Wenn das erfindungsgemäße Haushaltsgerät in ein drahtloses Netzwerk integriert ist, dann kann insbesondere auch eine Sicherheitswarnung an einen Benutzer, z.B. über eine App oder SMS, erfolgen und/oder eine Benachrichtigung an die Feuerwehr erfolgen.
Jedenfalls sieht das erfindungsgemäße Verfahren in Schritt (d) vor, dass die Steuereinrichtung anhand des in Schritt (c) ausgewerteten und übermittelten Messsignals, ein Betriebsprogramm für die in der Trommel befindlichen Gegenstände in Bezug auf das ausgewertete Messsignal auswählt und/oder anpasst.
Der Begriff Betriebsprogramm ist hierin breiter zu fassen, als der Begriff Behandlungsprogramm, wie oben bereits beschrieben wurde. Betriebsprogramme beinhalten Behandlungsprogramme und darüber hinaus ebenfalls Programmabläufe, welche zusätzlich zu den Behandlungsprogrammen im wasserführenden Haushaltsgerät implementiert sind. Ein Betriebsprogramm kann also beispielsweise auch ein Selbstreinigungsprogramm sein, aber die Ausgabe von Informationen an einen Benutzer, beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung, oder die Übermittlung von Informationen beispielsweise über eine drahtlose Datenverbindung im Rahmen einer Netzwerkverbindung wird hierin unter dem Begriff Betriebsprogramm umfasst. Betriebsprogramme umfassen also alle von der Steuereinrichtung in einem erfindungsgemäßen Haushaltsgerät durchführbaren Aktionen. Ist das erfindungsgemäße wasserführende Haushaltsgerät also beispielsweise eine Waschmaschine und der Benutzer hat versehentlich ein Seiden-Wäschestück zusammen mit Baumwoll-Wäschestücken zur Wäsche in die Trommel gegeben und ein entsprechendes Baumwoll-Behandlungsprogramm ausgewählt und bereits gestartet, so kann die Steuereinrichtung beispielsweise das Behandlungsprogramm entsprechend in Bezug auf die Behandlung von Seide anpassen, um einen Schaden an diesem Wäschestück zu verhindern. Dies kann beispielsweise durch eine Temperatur- und/oder Drehzahl- und/oder Drehrhythmusanpassung geschehen.
Es ist aber auch möglich, dass vor dem Start die Steuereinheit die Detektion von Seide an den Benutzer ausgibt und entsprechend ein Schonprogramm vorschlägt. Hier hat der Benutzer dann zusätzlich noch die Möglichkeit, das Seiden-Wäschestück wieder aus der Trommel zu entfernen.
Ebenso ist es beispielsweise möglich, dass ein Benutzer ein einzelnes Wäschestück zur Identifikation des Textiltyps in die Trommel einlegt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beispielsweise kein Pflegeetikett an dem Wäschestück vorhanden ist. Hier kann dann zusätzlich durch die Steuereinrichtung auch ein entsprechendes Behandlungsprogramm vorgeschlagen werden. Zur Auswertung der Messsignale in Schritt (c) erzeugt der Mikrocomputer in der Regel zunächst aus dem spektralen Messsignal mindestens ein Spektrum. Die Anzahl der erzeugten Spektren ist dabei erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, sie wird jedoch insbesondere auch von der Anzahl und Länge der Zeitintervalle Δτ abhängen. Um eine quantitative Auswertung eines Spektrums durchführen zu können, wird ein Spektrum im Allgemeinen auf einen Standard normiert. Auf diese Weise wird ein Abgleich eines aufgenommenen Spektrums mit beispielsweise einem Kalibrationsspektrum möglich, es können aber auch mehrere aufgenommene Spektren miteinander abgeglichen werden, beispielsweise um die Abnahme einer bestimmten Menge einer Substanz zu verfolgen.
Liegt der Wellenlängenbereich D-ι bis D2 im Infraroten, dann wird als Standard vorzugsweise Spectralon verwendet.
Vorteilhaft kann vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine Basislinie aufgenommen werden. Durch eine Subtraktion der Basislinie von den ausgewerteten Messsignalen kann insbesondere eine genauere Analyse erreicht werden. Um ein möglichst vollständiges spektroskopisches Abbild mehrerer Gegenstände in der Trommel zu erhalten, insbesondere bei einer hohen Beladungsmenge, ist es bevorzugt, dass nach jedem Verfahrensdurchgang die Trommel kurz reversiert. Auf diese Weise kann eine gute Durchmischung der Gegenstände in der Trommel erreicht werden und damit eine gute Messstatistik. Das Verfahren wird dann vorzugsweise auch solange wiederholt, bis sich die ausgewerteten Messergebnisse nicht mehr signifikant ändern.
Ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner, so können zur besseren Durchmischung von Wäschestücken auch entsprechend ausgestaltete Wäschemitnehmer in der Trommel angeordnet sein.
Auswerteroutinen zur qualitativen und quantitativen Auswertung von Spektren sind in der Regel vielfältig und werden im Allgemeinen von den erhaltenen Messsignalen abhängen. Erfindungsgemäß ist die Auswerteroutine daher ebenfalls nicht eingeschränkt. Bevorzugt wird eine Auswertung auf der Grundlage des Lambert-Beer-Gesetzes mittels multivariater Datenanalyse durchgeführt, also beispielsweise eine Principal-Components-Analysis mit dem Non-Iinear-Iterative Partial Least Squares-Algorithmus und anschließender Partial Least Squares Regression, aus welcher eine Responsematrix erhalten werden kann.
Vorteilhaft ist die Steuereinrichtung auch dazu eingerichtet, ausgewertete Messsignale zu speichern. Die Steuereinrichtung kann somit auch Erfahrungswerte sammeln, durch welche der Betrieb des wasserführenden Haushaltsgeräts laufend optimiert werden kann. Auf diese Weise können die Bedürfnisse eines Nutzers individuell berücksichtigt werden und ein möglichst umweltschonender Betrieb des Haushaltsgeräts realisiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren zudem zusätzlich einen Schritt (e), Reinigen des Spektrometers.
Die Art und Weise, wie die Spektrometer-Optik gereinigt wird, ist dabei erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Eine Reinigung kann beispielsweise bereits durch das in Kontakt bringen mit wässriger Flüssigkeit im Zuge eines Behandlungsprogramms erfolgen, wenn das erfindungsgemäße Haushaltsgerät beispielsweise eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner ist. Es kann beispielsweise auch über eine Leitung Spülflüssigkeit direkt an die Spektrometer- Optik herangebracht werden, um diese separat zu spülen.
Es kann an der Trommelaußenseite aber auch an geeigneter Stelle ein Schwamm oder ein ähnliches weiches Material angebracht sein, welches durch Rotation der Trommel an der Spektrometer-Optik vorbei„wischt".
Gegenstand der Erfindung ist außerdem 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:
(b) Emittieren von Strahlung von der mindestens einen Strahlungsquelle des Spektrometers in einem Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass, so dass Gegenstände in der Trommel mit der Strahlung beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor die von den Gegenständen reflektierte Strahlung durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass in mindestens einem Zeitintervall Δτ als ein Messsignal registriert; (c) Übermitteln des Messsignals an den Mikrocomputer, Auswerten des Messsignals 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.
Erfindungsgemäß ist das wasserführende Haushaltsgerät vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine Waschmaschine, einen Waschtrockner, einen Wäschetrockner und eine Geschirrspülmaschine. Bevorzugt ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner. Ganz besonders bevorzugt ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine.
Das erfindungsgemäße Haushaltsgerät weist im Allgemeinen einen Behandlungsmittelbehälter und vorzugsweise auch eine Dosiereinheit auf. Die Art und Ausgestaltung der Dosiereinheit ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Es kann sich dabei um eine Dosiereinheit zur manuellen Dosierung von Behandlungsmittel handeln oder um eine automatisierte Dosiereinheit.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Dosiereinheit eine automatisierte Dosiereinheit, welche mit der Steuereinrichtung verbunden ist und von dieser gesteuert werden kann, um Behandlungsmittel zu dosieren, beispielsweise bei einem Unterschreiten einer optimalen Dosiermenge Copt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haushaltsgeräts weist die Trommel eine vorgegebene Start-/Stoppposition auf.
Die Art und Weise, wie eine solche Star Stoppposition der Trommel in dem wasserführenden Haushaltsgerät implementiert ist, ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Es kann sich dabei z.B. um eine mechanische Ausführung handeln, es kann aber auch eine bestimmte Trommelposition in der Steuereinrichtung hinterlegt sein, welche beispielsweise vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angesteuert wird. Die Anordnung des Spektrometers im wasserführenden Haushaltsgerät ist erfindungsgemäß nur insoweit eingeschränkt, als dass die Beaufschlagung mit Strahlung in einem Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass, sowie die Registrierung der von in der Trommel befindlichen Gegenständen reflektierte Strahlung durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass in mindestens einem Zeitintervall Δτ möglich ist. Die Anordnung kann dabei aber je nach Ausführungsform des Haushaltsgeräts unterschiedlich sein und hängt unter anderem von der Art und dem Aufbau des wasserführenden Haushaltsgeräts ab. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das wasserführende Haushaltsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner mit einem Laugenbehälter und einer Trommel zur Aufnahme von Wäschestücken und das Spektrometer ist in einer Aussparung des Laugenbehältermantels angeordnet. Vorzugsweise ist das Spektrometer dann auch schwenkbar angeordnet und die Ausrichtung des Spektrometers derart durch die Steuereinrichtung steuerbar, dass bevorzugt mehrere, im Allgemeinen senkrecht zum Perimeter voneinander beabstandete, Perimeter der Trommel mit vorzugsweise jeweils mehreren Strahlungsdurchlässen, insbesondere Löchern, erfasst werden können.
Die Ausgestaltung des mindestens einen Strahlungsdurchlasses ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist der mindestens eine Strahlungsdurchlass ein kreisrundes Loch. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts beträgt der Durchmesser des Lochs entlang der Außenseite der Trommel, also insbesondere entlang der Manteloberfläche der Trommel, 2 bis 8 mm. Die Trommel kann entlang des mindestens einen Perimeters auch eine Vielzahl an Löchern aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist der mindestens eine Perimeter als ein Lochring ausgestaltet. Insbesondere bevorzugt weist die Trommel eine Vielzahl solcher Lochringe auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist der mindestens eine Strahlungsdurchlass ein ellipsenförmiges Loch.
Vorzugsweise ist dann die große Halbachse ^ 10 mm lang, insbesondere 2 bis 5 mm, und die kleine Halbachse ist bevorzugt ^ 2 mm lang. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist der mindestens eine Strahlungsdurchlass ein transparentes Kunststoffinlay.
Die Form und Größe des transparenten Kunststoffinlays ist dabei erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Es kann eine lang-gestreckte Ellipse oder ein lang-gestrecktes Rechteck sein, wobei die jeweils längere Ausdehnung vorzugsweise in Perimeterrichtung angeordnet ist. Das Kunststoffinlay kann aber beispielsweise auch ein Kunststoff ring sein.
Besonders bevorzugt ist der für das Inlay verwendete Kunststoff IR-durchlässig.
Die Anordnung der mindestens einen Strahlungsquelle und des mindestens einen Strahlungsdetektors relativ zueinander ist erfindungsgemäß so gewählt, dass reflektierte Strahlung detektiert werden kann. Die mindestens eine Strahlungsquelle ist dabei aber erfindungsgemäß nicht eingeschränkt, so dass beispielsweise eine Infrarot(IR)-, Ultraviolett(UV)- oder UV- VIS(Ultravioletter und sichtbarer Bereich)-Strahlungsquelle eingesetzt werden kann.
Die mindestens eine Strahlungsquelle kann eine Breitbandquelle sein, eine durchstimmbare Strahlungsquelle, aber auch eine schmalbandige Strahlungsquelle, wie z.B. eine IR-LED. Die Strahlungsquelle kann zusätzlich auch optische Hilfsmittel aufweisen, wie etwa eine fokussierende Optik, Filterplättchen, Filterfolien oder - lackierungen oder auch einen MOEMS Fabry-Perot Frequenzfilter, welche eine Einstellung eines Wellenlängenbereichs ermöglichen können. Das Spektrometer kann auch mehrere solcher Strahlungsquellen aufweisen, welche auch unterschiedlich sein können.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen wasserführenden Haushaltsgeräts ist die mindestens eine Strahlungsquelle eine Breitbandquelle zum Emittieren von Strahlung im Infrarotbereich.
Besonders bevorzugt wird die Strahlungsquelle zum Emittieren von Strahlung im Nahinfrarotbereich verwendet und ist ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine Wolfram-Halogen Lampe und einen MOEMS-Schwarzkörperstrahler.
Auch der mindestens eine Strahlungsdetektor ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Der Strahlungsdetektor kann beispielsweise ein Breitbanddetektor sein, mit mindestens einer sensitiven Detektorfläche N. Der Strahlungsdetektor kann aber auch mehrere sensitive Flächen N aufweisen, oder auch ein lineares Array an Detektorflächen N, beispielsweise in Form von Pixeln. Auch der Detektor kann zusätzlich optische Hilfsmittel aufweisen, wie einen MOEMS Fabry-Perot Frequenzfilter, schmalbandige Filter oder auch einen dispersiven Keil. Auch das Material, aus welchem der Strahlungsdetektor besteht, ist erfindungsgemäß nicht eingeschränkt. Bevorzugt besteht der Strahlungsdetektor jedoch mindestens aus einem halbleitenden Material.
Ist das Spektrometer ein IR-Spektrometer, dann kann die Strahlungsquelle eine Wolfram- Halogenlampe mit 5 Filterplättchen zur schmalbandigen Anregung sein. Der Strahlungsdetektor weist dann im Allgemeinen 5 sensitive Detektorflächen auf, um die rückreflektierte Strahlung zu detektieren.
Im Falle eines IR-Spektrometers kann die Strahlungsquelle auch schmalbandige IR-LEDs umfassen, wobei vorzugsweise 5 solcher LEDs mit Multiplexing vorgesehen sind. Der Strahlungsdetektor weist dann N sensitive Detektorflächen auf und besteht zumindest teilweise aus Indium-Gallium-Arsenid.
Die Strahlungsquelle des Spektrometers kann auch ein MOEMS-Schwarzkörperstrahler sein. Der Strahlungsdetektor besteht dann vorzugsweise aus einer sensitiven Detektorfläche N und weist einen MOEMS-Fabry-Perot Frequenzfilter auf. Auf diese Weise kann ein Schmalband- Frequenz-Sweep durch das breite Band durchgeführt werden.
Ebenso kann die Strahlungsquelle ein DFB-Laser sein und der Strahlungsdetektor eine sensitive Detektorfläche N aufweisen. Die sensitive Detektorfläche besteht dabei vorzugsweise zumindest teilweise aus Germanium. Auf diese Weise kann vorzugsweise zeitabhängig gemessen werden.
Insbesondere für einen Haushalt mit vernetzten Geräten, weist das wasserführende Haushaltsgerät vorzugsweise zusätzlich eine Schnittstelle zur drahtlosen Datenübertragung auf, wobei der Mikrocomputer und die Steuereinrichtung dann zum drahtlosen Informationsaustausch miteinander eingerichtet sind. Der Mikrocomputer kann dann auch bevorzugt ein externer Server sein oder auf diesem implementiert sein. Auf diese Weise ist das wasserführende Haushaltsgerät auch zum Betrieb in einem Netzwerk geeignet und kann mittels einer externen Bedieneinheit, beispielsweise einem Handy und/oder einem Tablet-PC vorzugsweise über eine App bedient werden.
Insbesondere bevorzugt ist das wasserführende Haushaltsgerät dann auch in ein Heimnetzwerk mit mindestens einem weiteren Haushaltsgerät integriert. Vorteilhaft können dann Informationen zur Steuerung von Betriebsprogrammen von einem Haushaltsgerät auf ein anderes übertragen werden.
Ist das wasserführende Haushaltsgerät beispielsweise eine Waschmaschine, so kann dann beispielsweise eine ermittelte Restfeuchte für gewaschene Wäschestücke an einen Trockner im Heimnetzwerk übertragen werden und das zu beginnende Trocknungsprogramm dann an die Restfeuchte genau angepasst werden.
Im Allgemeinen weisen Haushaltsgeräte mindestens eine Anzeigeeinheit auf, welche zur Ausgabe von Information in Form von Text, Bild und/oder Zeichen, farbig und/oder schwarz-weiß, statisch und/oder animiert ausgebildet sein können. Vorzugsweise können über die Anzeigeeinrichtung Informationen und/oder Warnungen an einen Benutzer ausgegeben werden. Ganz besonders bevorzugt ist die Anzeigeeinrichtung jedoch eine externe Anzeigeeinrichtung, beispielsweise der Touchscreen eines Smart-Phones oder TabletPCs.
Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Bislang war es nicht möglich, Gegenstände in der Trommel eines wasserführenden Haushaltsgeräts auch während Trommelbewegungen in nur geringem Abstand mit einem Spektrometer auszumessen. Die Erfindung ermöglicht hingegen eine direkte Bestimmung mit nur geringem„Probe zu Detektor" Abstand. Auf diese Weise kann das laufende Behandlungsprogramm individuell gesteuert werden und so beispielsweise Behandlungsmittel gespart werden, indem die Behandlungsmittelmenge in der Dosierphase individuell an die vorliegenden Bedingungen, d.h. beispielsweise an Beladungsmenge und Verschmutzungsgrad von Wäschestücken, angepasst wird. Denn es hat sich gezeigt, dass ein Benutzer tendenziell das Behandlungsmittel zu hoch dosiert. Auf diese Weise kann die Behandlung von Gegenständen in einem wasserführenden Haushaltsgerät wie einer Waschmaschine mit der Erfindung umweltschonender durchgeführt werden.
Desweiteren kann durch die Bestimmung von Textiltypen einer Zerstörung von Textilien bei einer Fehlbeladung durch einen Benutzer vorgegriffen werden, etwa wenn Seide versehentlich mit Wolle gewaschen werden soll. Desweiteren wird auch die Sicherheit für einen Benutzer erhöht, da auch flüchtige Substanzen, wie etwa Propangas, die etwa beim Betrieb eines Propangas-Wärmepumpen-Trockners freigesetzt werden können, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren detektiert werden können. Durch die Bestimmung mikrobiologisch relevanter Stoffe kann zudem die Hygiene im Haushaltsgerät verbessert werden. Eine Bestimmung des Feuchtegrads erlaubt zudem eine maßgeschneiderte Durchführung von Wasch- und Trocknungsprogrammen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsformen. Hierbei wird Bezug genommen auf die Figuren 1 und 2. Figur 1 zeigt eine nicht einschränkende Ausführungsform eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten wasserführenden Haushaltsgeräts in Form einer Waschmaschine, in welcher das Spektrometer im Laugenbehältermantel innerhalb einer Aussparung positioniert ist. Figur 2 zeigt in einer Ausführungsform eine schematische Darstellung des dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden Messprinzips.
Figur 1 zeigt ein als Waschmaschine ausgestaltetes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes wasserführendes Haushaltsgerät 1 . Die Waschmaschine 1 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Laugenbehälter 2 angeordnet ist, in welchem eine Trommel 3 zur Aufnahme von Wäschestücken um eine senkrecht zur Figurenebene stehende Achse drehbar gelagert ist. Das höchste im Laugenbehälter 2 erreichbare Wasserniveau 25 ist durch eine durchgezogene horizontale Linie schematisch dargestellt.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist an eine Ablauföffnung 26 in einem Boden des Laugenbehälters 2 eine Laugenbehälterablaufleitung 17 angeschlossen, die über einen Flusenabscheider 19 zu einer Saugseite einer Pumpe 14 hinführt. An eine Druckseite der Pumpe 14 ist eine Abflussleitung 13 angeschlossen. Die Pumpe 14 ist antriebswirksam mit einem drehzahlgeregelten Antriebsmotor 20 verbunden, welcher beispielsweise als permanenterregter, mehrsträngiger Synchronmotor mit MOSFET-Bauelement und einem Leistungserfasser 15 ausgestaltet sein kann. Die Abflussleitung 13 mündet außerhalb des Gehäuses hier nicht gezeigt in eine Hausabwasserleitung oder eine Fußbodenentwässerung.
Figur 1 zeigt außerdem eine automatisierte Dosiereinheit 8 für Behandlungsmittel, welche an eine Einspülschale 1 1 angeschlossen ist. Über die Einspülschale 1 1 ist dem Laugenbehälter 2 von einer Frischwasserleitung 10 herrührend Wasser zuführbar. Hierzu befindet sich in der Frischwasserleitung 10 ein Sperrventil 9, das von einer Steuereinrichtung 18 entsprechend einem Behandlungsprogrammablauf angesteuert wird.
Im Mantel des Laugenbehälters 2 befindet sich eine Aussparung 4 in welcher ein IR- Spektrometer 21 angebracht ist. Das IR-Spektrometer 21 umfasst eine breitbandige Strahlungsquelle 5, welche IR-Strahlung im Nahinfrarotbereich emittieren kann und die hier in dieser nicht einschränkenden Ausführungsform als eine Wolfram-Halogenlampe realisiert ist. Auf diese Weise kann vom IR-Spektrometer 21 Strahlung in einem kontinuierlichen Spektrum von 300 nm bis 3 Dm emittiert werden. Mittels der IR-Breitbandquelle sollen dabei in dieser Ausführungsform die Absorptionsbanden von Polyester breitbandig angeregt werden. Polyester zeigt Absorptionsbanden unter anderem bei 1 180nm, 1237nm, 1266nm, 1285nm, 1322nm, 1387nm, 1410nm, 1483nm, 1514nm, 1594nm, 1661 nm, 1908nm, 1953nm, 2083nm, und 2136nm. Auch andere Textiltypen zeigen in diesem Wellenlängenbereich entsprechende charakteristische Absorptionsbanden, welche in Ausführungsformen ebenfalls breitbandig angeregt werden können.
Außerdem können auch die Absorptionsbanden des häufig verwendeten Tensids LAS (lineare Alkylbenzolsulfonate) zur Messung herangezogen werden. Diese liegen im Bereich von 1 100 nm, 1400 nm, 1700 nm, 1900 nm, 2100 nm bzw. im Bereich von 2300 bis 2500 nm. Vorzugsweise reicht der Messbereich (λ-ι bis λ2) von 900 nm bis 1700 nm. Auf diese Weise kann in Ausführungsformen neben der Identifikation von Textiltypen beispielsweise auch die Bestimmung einer Behandlungsmittelart und/oder -menge ermöglicht werden.
In weiteren Ausführungsformen kann zudem der Feuchtegrad anhand der abnehmenden Breitbandintensität der Textilbanden mit zunehmendem Wassergehalt aus der Superposition der Wasserbanden bestimmt werden.
Das IR-Spektrometer 21 weist ebenfalls einen Strahlungsdetektor 7 auf, welcher in dieser nicht einschränkenden Ausführungsform ein ungekühlter Einzel-Pixel-Detektor aus Indium-Gallium-Arsenid ist. Es kann auch ein Matrixdetektor verwendet werden, insbesondere ein Matrixsensor mit einem linearen Zeilenarray. Dem Detektor 7 vorgeschaltet ist ein MOEMS-Fabry-Perot-Frequenzfilter (nicht gezeigt). Auf diese Weise kann in dieser Ausführungsform das zeitabhängige Breitbandspektrum über eine Variation des Resonatorplattenabstandes erhalten werden.
Die Trommel 3 weist in dieser Ausführungsform einen Lochring 35 auf, wobei die Löcher kreisrund sind und einen Durchmesser an der Trommelaußenseite von 2 bis 5 mm, beispielsweise 2 mm, aufweisen. Das IR-Spektrometer 21 ist dabei derart angeordnet, dass von der IR-Strahlungsquelle 5 kontinuierlich emittierte IR-Strahlung durch jeweils ein Loch des Lochringes 35 in das Innere der Trommel 3 gelangen kann, so dass die Wäschestücke 22 in der Trommel 3 mit der emittierten Strahlung beaufschlagt werden und der Strahlungsdetektor 7 die reflektierte Strahlung durch das Loch als Messsignal registrieren kann. Die Trommel 3 dreht sich in dieser Ausführungsform mit einer Drehzahl von 60 U/min in die durch den Pfeil 23 gekennzeichnete Drehrichtung. Der Zeitraum Δτ, in welchem der Strahlungsdetektor 7 dann jeweils das Messsignal registriert, beträgt bei dieser Ausführungsform 1 ms.
Die von dem Strahlungsdetektor 7 registrierten Messsignale werden hierin als Sensorsignal (Reflexion) in Abhängigkeit von der Zeit t erhalten und können dann mit Hilfe einer im Mikrocomputer 6 hinterlegten Auswerteroutine in das Breitbandspektrum konvertiert und ausgewertet werden. Der Mikrocomputer 6 ist hierin in das Spektrometer 21 integriert.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden Messprinzips. Das Messprinzip basiert auf einer Reflexionsmessung. Mittels einer Strahlungsquelle S, 27 wird ein in der Trommel eines wasserführenden Haushaltsgeräts befindliches Textilstück 34 mit Strahlung 31 beaufschlagt. Die Beaufschlagung mit Strahlung 31 erfolgt dabei durch ein Loch in der Trommelaußenwand 30 mit einem Durchmesser DL, wobei ein möglichst korrektes Durchstrahlen des Loches vorteilhaft ist. Nach Interaktion der Strahlung mit dem Textilstück 34 erfolgt eine diffuse Rückreflexion von Strahlung beschreibbar durch das Lambert-Beer-Gesetz. Die diffus rückreflektierte Strahlung 32 wird dann innerhalb eines Detektorakzeptanzwinkels, hierin als Messfleck 36 gekennzeichnet, von dem Strahlungsdetektor D, 28 detektiert. Der Pfeil 33 gibt die Drehrichtung der Trommel an. Rotiert die Trommel mit einer Drehzahl Dz, so ergibt sich der Zeitraum Δτ bei dieser Ausführungsform aus DL/U*Dz mit U als dem Umfang der Trommel. Der Zeitraum Δτ kann also beispielsweise durch eine Variation der Höhe der Drehzahl Dz, des Trommelumfangs U sowie des Lochdurchmesser DL variiert werden. Somit ist eine flexible Auslegung für unterschiedliche Spektrometer-Typen und wasserführende Haushaltsgeräte möglich. Bezugszeichen
1 Wasserführendes Haushaltsgerät, Waschmaschine
2 Laugenbehälter
3 Trommel
4 Laugenbehälteraussparung; Aussparung im Laugenbehälter
5 Strahlungsquelle, IR-Strahlungsquelle
6 Mikrocomputer
7 Strahlungsdetektor
8 (automatische) Dosiereinheit
9 Sperrventil
10 Frischwasserleitung
1 1 Einspülschale
12 Gehäuse
13 Abflussleitung
14 Pumpe
15 Leistungserfasser
16 Anzeige
17 Laugenbehälterablaufleitung
18 Steuereinrichtung
19 Flusenabscheider
20 Antriebsmotor
21 Spektrometer, IR-Spektrometer
22 Wäschestücke
23 Bewegungsrichtung der Trommel
24 Wäschemitnehmer
25 Wasserstand
26 Ablauföffnung im Boden des Laugenbehälters
27 Strahlungsquelle, IR-Strahlungsquelle
28 Strahlungsdetektor
29 Trommelaußenwand
30 Loch in der Trommel, Loch im Trommelmantel
31 Emittierte Strahlung, IR-Strahlung
32 Detektierte reflektierte Strahlung Bewegungsrichtung der Trommel
Wäschestück im Trommelinnenraum
Lochring
Messfleck innerhalb des Detektorakzeptanzwinkels

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verfahren zum Betrieb eines wasserführenden Haushaltsgeräts (1 ) mit einer Trommel (3) zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen, 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:
(b) Emittieren von Strahlung (31 ) von der mindestens einen Strahlungsquelle (5, 27) des Spektrometers (21 ) in einem Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass (30, 35), so dass Gegenstände (22, 34) in der Trommel (3) mit der Strahlung (31 ) beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (7, 28) die von den Gegenständen (22, 34) reflektierte Strahlung (32) durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass (30, 35) in mindestens einem Zeitintervall Δτ als ein Messsignal registriert;
(c) Übermitteln des Messsignals an den Mikrocomputer (6), Auswerten des Messsignals 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 Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b) das Emittieren der Strahlung (31 ) mit einer vorgegebenen Strahlungspulsfrequenz ΔνΕ erfolgt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (b) das Emittieren der Strahlung (31 ) kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 mindestens eine Absorptionsbande mindestens eines Textiltyps umfasst.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich umfasst: Schritt (a) Rotieren der Trommel (3) mit einer vorgegebenen Drehzahl Dz.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) in Schritt (a) mit einer Drehzahl Dz von 20 bis 200 U/min rotiert.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich umfasst: Schritt (e) Reinigen des Spektrometers (21 ).
Wasserführendes Haushaltsgerät (1 ) mit einer Trommel (3) zur Aufnahme von zu behandelnden Gegenständen, 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:
(b) Emittieren von Strahlung (31 ) von der mindestens einen Strahlungsquelle (5, 27) des Spektrometers (21 ) in einem Wellenlängenbereich von λ-ι bis λ2 durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass (30, 35), so dass Gegenstände (22, 34) in der Trommel (3) mit der Strahlung (31 ) beaufschlagt werden, und der mindestens eine Strahlungsdetektor (7, 28) die von den Gegenständen (22, 34) reflektierte Strahlung (32) durch den mindestens einen Strahlungsdurchlass (30, 35) in mindestens einem Zeitintervall Δτ als ein
Messsignal registriert;
(c) Übermitteln des Messsignals an den Mikrocomputer (6), Auswerten des Messsignals 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. 9. Haushaltsgerät (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (1 ) einen Behandlungsmittelbehälter und eine automatisierte Dosiereinheit (8) zur Dosierung von Behandlungsmittel aufweist, welche mit der Steuereinrichtung (18) verbunden sind. 10. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strahlungsquelle (5, 27) eine Breitbandquelle zur Emittieren von Strahlung (31 ) im Infrarotbereich ist.
1 1 . Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät (1 ) eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner mit einem Laugenbehälter (2) ist und das Spektrometer (21 ) in einer Aussparung (4) des Laugenbehältermantels angeordnet ist.
12. Haushaltgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) eine vorgegebene Start-/Stoppposition aufweist.
13. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strahlungsdurchlass (30, 35) ein Loch (30) ist. 14. Haushaltsgerät (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (30) ellipsenförmig ist.
15. Haushaltsgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strahlungsdurchlass (30, 35) ein transparentes Kunststoffinlay ist.
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