WO2018153697A1 - Haushaltsgerät mit einem elektromagnetischen türverschluss - Google Patents

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WO2018153697A1
WO2018153697A1 PCT/EP2018/053302 EP2018053302W WO2018153697A1 WO 2018153697 A1 WO2018153697 A1 WO 2018153697A1 EP 2018053302 W EP2018053302 W EP 2018053302W WO 2018153697 A1 WO2018153697 A1 WO 2018153697A1
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household appliance
vibration
electromagnetic coil
measuring circuit
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Marvin Jacob
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BSH Hausgeraete GmbH
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    • D06F33/30—Control of washing machines characterised by the purpose or target of the control 
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    • D06F39/00—Details of washing machines not specific to a single type of machines covered by groups D06F9/00 - D06F27/00 
    • D06F39/12—Casings; Tubs
    • D06F39/14—Doors or covers; Securing means therefor

Definitions

  • the present invention relates to vibration detection in a household appliance.
  • Mechanical vibrations in household appliances such as washing machines or dishwashers can lead to an impairment of the functioning of the household appliance.
  • the magnetic field sensor disclosed in DE102007028739 B4 can be used efficiently.
  • the present invention is based on the finding that in modern household appliances such as washing machines or dishwashers for closing or locking a door is often installed an electromagnetic door lock with an electromagnetic coil and a movable coil core.
  • an electromagnetic field is generated which attracts the movable spool core, whereby the door can be locked.
  • the electromagnetic door lock is used for the particularly cost-effective detection of vibrations in the household appliance.
  • the movable coil core dives into the electromagnetic coil due to vibration, which leads to a change in an electrical property of the coil, in particular an inductance and thus an inductive reactance, which is related to the oscillation ,
  • This change can be detected by applying the coil with a separate measurement signal different from a lock signal to the door lock for vibration detection.
  • the invention relates to a household appliance having a door and an electromagnetic door lock for locking the door, wherein the electromagnetic door lock comprises an electromagnetic coil and a movable coil core having a measuring circuit which is electrically connected to the electromagnetic coil and is configured to apply an electrical measurement signal to the electromagnetic coil and to detect an electrical response signal in response to the measurement signal for vibration detection in the household appliance.
  • the technical advantage is achieved that is realized by the measuring circuit with the electromagnetic door lock the function of an inertial sensor for detecting mechanical vibrations, in particular vibrations.
  • the household appliance can thus be dispensed with an additional, for example, attached to an electric motor of the household appliance, inertial sensor, so that manufacturing costs and manufacturing costs of the household appliance can be advantageously reduced.
  • the response signal of the measuring circuit can, for example, image the vibrations of a tub of a washing machine, the spray arms of a dishwasher or the laundry drum of a tumble dryer. Furthermore, it is possible to detect externally acting on the household appliance vibrations. These may be, for example, vibrations of a further domestic appliance, which is mechanically coupled to the household appliance, wherein the further domestic appliance is arranged in particular next to, on or below the household appliance.
  • the electromagnetic door lock is activatable by an electrical lock signal, wherein the electrical measurement signal and the electrical lock signal are different.
  • the lock signal may be an electric current flowing through the electromagnetic coil.
  • a magnetic field is generated by the electromagnetic coil.
  • the bobbin may be ferromagnetic so that it is attracted to the electromagnetic coil.
  • a slider connected to the spool core may then change position and activate a mechanical door lock mechanism.
  • the spool core can be held in position by a needle so that mechanical locking of the door is realized even without the locking signal applied to the electromagnetic coil.
  • the measuring circuit is configured to generate the electrical measuring signal with an electrical power which is lower than an electrical power, which is necessary for actuating the movable coil core by means of the electromagnetic coil.
  • the measuring signal can advantageously be used an AC signal having a lower electrical power than for the operation, in particular for locking and / or unlocking the door, the electromagnetic door lock is necessary.
  • the advantage can be achieved that vibrations of the coil core can be measured without affecting the function of closing or Verriegeins the door of the electromagnetic door lock.
  • the measurement circuit has a signal generator which is designed to generate the measurement signal.
  • the signal generator can be designed to generate an alternating voltage signal as a measuring signal, so that a periodically alternating magnetic field is generated by the electromagnetic coil. This magnetic field can enforce the coil core, so that vibrations of the household appliance and thus vibrations of the coil core can lead to changes in the measurement signal.
  • the periodic oscillation of the measuring signal can be constantly applied to the coil and thus does not change, for example. It changes the current and the phase of the Imaginäranteils the measuring signal, which leads in the illustrated embodiment as a voltage drop across the resistor to the response signal.
  • the measurement circuit forms the response signal, which may differ in amplitude and in phase from the measurement signal of the signal generator, but may have the same frequency.
  • the measurement circuit has a resistor connected in series with the electromagnetic coil, and wherein the measurement circuit is configured to detect the response signal at the resistor, in particular as a voltage value across the resistor.
  • the inductance of the electromagnetic coil can be measured indirectly, for example via the voltage drop across a resistor.
  • the measuring signal may be an alternating voltage, so that the reactance of the measuring circuit may change with an inductance change of the electromagnetic coil. This change can be measured by changing the voltage dropped across the resistor so that this voltage change can be measured instead of the inductance change. Therefore, the measurement circuit can be realized cost-effectively, since an inductance measurement via a voltage measurement compared to a measurement of the phase shift can be realized more cheaply.
  • the inductance can be measured with a measuring bridge with the electromagnetic coil in a circuit branch and a further coil in a further circuit branch.
  • the voltage difference between the branches can be indicated by the response signal as a function of the inductance of the electromagnetic coil.
  • the dependence of the response signal on the inductance of the coil can be linear, for example, proportional.
  • the response signal between the branches is phase-shifted with respect to the measurement signal, so that the variable inductance of the electromagnetic coil in a circuit branch is only partially depicted in the response signal.
  • the inductance can be detected by a phase shift of the response signal relative to the measurement signal.
  • the resistor and the electromagnetic coil form a series circuit, wherein the measuring circuit is designed to apply the measurement signal to the series circuit, in particular to external terminals of the series circuit.
  • the measuring circuit comprises a signal sensor, in particular a voltmeter or a frequency meter, for detecting the response signal.
  • a signal sensor in particular a voltmeter or a frequency meter
  • the advantage is achieved that the response signal generated by the measuring circuit can be detected and forwarded or processed.
  • the voltage drop across the resistor can form the response signal, which can be detected by the signal receiver in the form of a voltmeter.
  • the electromagnetic coil and the coil core arranged movably therein form a plunger-armature transducer, wherein the coil core can form the plunger armature.
  • mechanical vibrations of the spool core can be converted into electromagnetic oscillations in the electromagnetic coil, which can be detected for example by a frequency meter.
  • the movement of the spool core may be possible by an interference fit and / or dimensional and / or shape tolerances of the electromagnetic door closure.
  • the coil core in its installed position can be set back by gravity, which can be advantageous for detecting mechanical vibrations through the coil core.
  • the measuring circuit is configured to detect a response signal value of the response signal, in particular an absolute value or a maximum value or a frequency of the response signal, and to detect at least one oscillation in the domestic appliance on the basis of the signal value.
  • the measuring circuit can detect a response signal value which correlates with the mechanical vibrations acting on the domestic appliance.
  • the mechanical vibrations are not only converted from a mechanical signal into an electrical signal, but also advantageously detected this signal as a response signal, which can be used for further processing or evaluation.
  • the response signal value depends on a vibration-induced change in inductance of the electromagnetic coil due to the vibration in the home appliance, the measurement circuit being configured to detect the vibration by detecting the response signal value.
  • the response signal value depends on a vibratory insertion depth or immersion frequency of the movable spool core into the electromagnetic coil, wherein the sensing circuit is configured to detect a vibration amplitude or vibration frequency based on the response signal value.
  • the measuring circuit is designed to compare the detected vibration, in particular a vibration amplitude or an oscillation frequency, with a reference vibration, in particular with a reference amplitude or with a reference frequency, and to detect a vibration anomaly on the basis of a comparison result.
  • the advantage is achieved that periodic movements, in particular rotations of mechanical components of the household appliance can be monitored. If the oscillation detected by the measuring circuit does not deviate from the reference oscillation or only within predetermined tolerances, it is possible to conclude that the domestic appliance is in proper operation.
  • the response signal provided by the measuring circuit can thus be an indication of a deviation from the operating parameters of the household appliance provided by the manufacturer. This deviation can be generated for example by changing the bearing of a rotating component, a modified shock absorber or a modified electric motor of the household appliance.
  • a deviating from the reference vibration response signal can be generated by a mechanical change of the electromagnetic door closing.
  • the measurement circuit is configured to generate an indication signal indicative of a detected vibration property.
  • the advantage is achieved that the response signal is mapped to a reduced display signal.
  • the maximum vibration amplitude, the vibration amplitude average, the vibration frequency or the vibration frequency dispersion is generated as the indication signal.
  • the measuring circuit is designed to transmit the indication signal via a communication network, in particular to a service server. This allows the service server to be informed of a state of the household appliance.
  • the advantage is achieved that errors can be detected without manual control and can be detected and processed by an external body, such as a service server.
  • an external body such as a service server.
  • a change over time of the display signal can be detected, so that, for example, conclusions on wear or wear of components of the household appliance are possible and a change in the operating parameters of the household appliance can be anticipated and thus timely maintenance can be done.
  • the household appliance according to claim comprises an optical or acoustic display, wherein the measuring circuit is configured to display the display signal by means of the display.
  • the invention relates to a method for vibration detection in a domestic appliance having an electromagnetic door lock for closing a door of the household appliance, wherein the electromagnetic door lock comprises an electromagnetic coil and a movable coil core, comprising the steps of: applying the electromagnetic coil to a electrical measuring signal by a measuring circuit; and detecting an electrical response signal in response to the measurement signal by the vibration detection measurement circuit.
  • This method of vibration detection can be used in addition to household appliances in other devices or machines.
  • an electromagnetic coil disposed in the vicinity of the engine can absorb engine vibrations with a spool core.
  • FIG. 1 shows a household appliance according to one embodiment
  • FIG. 2 shows part of an electromagnetic door lock according to an embodiment
  • FIG. and FIG. 3 shows a measuring circuit according to an embodiment.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a general household appliance 100, such as a washing machine.
  • the household appliance 100 comprises a door 101 for loading of the household appliance 100.
  • the door 101 closes a device opening on a side surface of the household appliance 100.
  • the domestic appliance 100 comprises an electromagnetic door lock 103 for closing the door 101, which is arranged laterally of the circular door 101.
  • the door 101 is arranged centrally in a side surface of the cuboid-shaped household appliance 100.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a cross section of the electromagnetic door lock 103 with an electromagnetic coil 105 and a movable coil core 107 and a slider 106.
  • the movable coil core 107 is at least partially disposed in the tubular electromagnetic coil 105, so that with the relative position of the spool core 107 with respect to the electromagnetic coil 105, the inductance of the electromagnetic coil 105 changes.
  • the bobbin 107 is cylindrically shaped and has at one end, which does not penetrate the electromagnetic coil 105 a coil core edge, which has a larger diameter compared to the inner diameter of the tubular electromagnetic coil 105 formed.
  • the coil core edge is at least partially enclosed by the slider 106.
  • the slider 106 may be connected to the door 101 and cause the door 101 to lock or unlock.
  • the electromagnetic coil 105 is formed by two coils wound symmetrically side by side so that a higher sensitivity to a changed inductance of the electromagnetic coil 105 is realized.
  • the inductances in the coils wound side by side are changed in an opposite manner.
  • the mutual compensation of the coils can cause high temperature stability.
  • the circuit complexity for measured value output is also low in this embodiment.
  • the inductive measurement is the possibility of a non-contact measurement, so that only the spool core 107 must be in mechanically coupled connection with the oscillating component of the domestic appliance 100 in order to realize a measurement of the oscillation.
  • the coil core 107 is cylindrical, wherein the outer diameter of the coil core 107 corresponds to the inner diameter of the tubular electromagnetic coil 105.
  • the spool core 107 can completely penetrate the space within the electromagnetic coil 105.
  • the spool core 107 can oscillate in this arrangement along its longitudinal axis.
  • the inductance of the electromagnetic coil 105 may change with the displacement of the spool core 107 along the longitudinal axis of the spool core 107 as long as the spool core 107 is detected by the magnetic field of the electromagnetic coil 105.
  • the absolute immersion depth of the coil core 107 into the electromagnetic coil 105 with the measuring circuit 300 can be determined.
  • the domestic appliance 100 has a loadable chamber, for example a laundry drum or a crockery container, wherein the mechanical vibrations of the household appliance may be changed by the degree of loading of the loadable chamber. These vibration changes may be imaged by the vibration of the spool core 107 and thus may be measurable with the measurement circuit 300.
  • a loadable chamber for example a laundry drum or a crockery container
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the measuring circuit 300, with a signal generator 109, a resistor 1 1 1, the electromagnetic coil 105 and a signal sensor 1 13.
  • the resistor 1 1 1, the electromagnetic coil 105 are arranged electrically in series and the signal sensor is arranged electrically parallel to the resistor 1 1 1.
  • the signal generator 109 is electrically connected in parallel with the resistor 11 and the electromagnetic coil 105.
  • the signal generator 109 may generate an AC voltage having an amplitude in the range of 1 V to 300 V and a frequency in the range of 100 Hz to 20 kHz.
  • the measurement signal generated by the signal generator 109 and the resistance R mes are advantageously chosen so that the expected amplitude difference of the response signal, which is generated by vibrations of the household appliance 100, in relation to the amplitude of the response signal is maximum.
  • the amplitude difference AU Rmax can be determined , for example, by the following formula:
  • the measuring resistor R mes can have an ohmic resistance in the range from 1 mD to 20 kQ.
  • L max and L min denote the maximum and the minimum inductance corresponding to the maximum and minimum immersion depth s of the spool core 107 into the electromagnetic coil 105.
  • the minimum inductance L min may be about 70 mH and the maximum inductance L max may be about 120 mH.
  • the amplitude difference of the response signal AU Rmax can be approximately two percent of the amplitude of the measured signal according to the above formula.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
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Abstract

Haushaltsgerät (100) mit einer Tür (101) und einem elektromagnetischen Türverschluss (103) zum Verschließen der Tür (101), wobei der elektromagnetische Türverschluss (103) eine elektromagnetische Spule (105) und einen beweglichen Spulenkern (107) aufweist, gekennzeichnet durch eine Messschaltung (300), welche mit der elektromagnetischen Spule (105) elektrisch verbunden und ausgebildet ist, die elektromagnetische Spule (105) mit einem elektrischen Messsignal zu beaufschlagen und ein elektrisches Antwortsignal als Antwort auf das Messsignal zur Schwingungserfassung in dem Haushaltsgerät (100) zu erfassen.

Description

Haushaltsgerät mit einem elektromagnetischen Türverschluss
Die vorliegende Erfindung betrifft die Schwingungserfassung in einem Haushaltsgerät. Mechanische Schwingungen in Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen oder Geschirrspülern können zu einer Beeinträchtigung einer Funktionsweise des Haushaltsgerätes führen. Zur Erfassung von Schwingungen in einem Haushaltsgerät kann effizient der in der DE102007028739 B4 offenbarte Magnetfeldsensor herangezogen werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Konzept zur Schwingungserfassung in einem Haushaltsgerät bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der beiliegenden Figuren, der Beschreibung sowie der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass in modernen Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen oder Geschirrspülern zum Verschließen bzw. Verriegeln einer Tür oft ein elektromagnetischer Türverschluss mit einer elektromagnetische Spule und einem beweglichen Spulenkern verbaut ist. Durch Anlegen eines Verriegelungssignals an die elektromagnetische Spule wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das den beweglichen Spulenkern anzieht, wodurch die Tür verschlossen bzw. verriegelt werden kann. Erfindungsgemäß wird der elektromagnetische Türverschluss zum besonders kostengünstigen Erfassen von Schwingungen in dem Haushaltsgerät eingesetzt. Dies basiert auf der weiteren Erkenntnis, dass bei einer Schwingung in dem Haushaltsgerät der bewegliche Spulenkern schwingungsbedingt in die elektromagnetische Spule hineintaucht, was zu einer Änderung einer elektrischen Eigenschaft der Spule, insbesondere einer Induktivität und somit eines induktiven Blindwiderstandes, führt, welche mit der Schwingung zusammenhängt. Diese Änderung kann durch Beaufschlagen der Spule mit einem gesonderten Messsignal, das sich von einem Verriegelungssignal zur Türverriegelung unterscheidet, zur Schwingungsdetektion erfasst werden. Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Haushaltsgerät mit einer Tür und einem elektromagnetischen Türverschluss zum Verschließen bzw. Verriegeln der Tür, wobei der elektromagnetische Türverschluss eine elektromagnetische Spule und einen beweglichen Spulenkern aufweist, das eine Messschaltung aufweist, welche mit der elektromagnetischen Spule elektrisch verbunden und ausgebildet ist, die elektromagnetische Spule mit einem elektrischen Messsignal zu beaufschlagen und ein elektrisches Antwortsignal als Antwort auf das Messsignal zur Schwingungserfassung in dem Haushaltsgerät zu erfassen. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Messschaltung mit dem elektromagnetischen Türverschluss die Funktion eines Inertialsensors zur Erfassung von mechanischen Schwingungen, insbesondere Vibrationen realisiert ist. In dem Haushaltsgerät kann somit auf einen zusätzlichen, beispielsweise an einem Elektromotor des Haushaltsgeräts befestigten, Inertialsensor verzichtet werden, sodass Herstellungsaufwand und Herstellungskosten des Haushaltsgeräts vorteilhaft reduziert werden können.
Das Antwortsignal der Messschaltung kann beispielsweise die Schwingungen eines Laugenbehälters einer Waschmaschine, der Sprüharme einer Spülmaschine oder der Wäschetrommel eines Wäschetrockners abbilden. Weiterhin ist es möglich von außen auf das Haushaltsgerät wirkende Schwingungen zu erfassen. Diese können beispielsweise Schwingungen eines weiteren Haushaltsgeräts sein, welches mechanisch mit dem Haushaltsgerät gekoppelt ist, wobei das weitere Haushaltsgerät insbesondere neben, auf oder unter dem Haushaltsgerät angeordnet ist.
In einer Ausführungsform ist der elektromagnetische Türverschluss durch ein elektrisches Verriegelungssignal aktivierbar, wobei das elektrische Messsignal und das elektrische Verriegelungssignalunterschiedlich sind. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Funktion des elektromagnetischen Türverschlusses als Schwingungssensor die Schließ- bzw. Verriegelungsfunktion des elektromagnetischen Türverschlusses nicht beeinflusst. Das Verriegelungssignalkann ein elektrischer Strom sein, welcher durch die elektromagnetische Spule fließt. Dadurch wird durch die elektromagnetische Spule ein Magnetfeld erzeugt. Der Spulenkern kann ferromagnetisch sein, sodass er von der elektromagnetischen Spule angezogen wird. Ein mit dem Spulenkern verbundener Schieber kann daraufhin seine Position ändern und einen mechanischen Türsverriegelungsmechanismus aktivieren. Der Spulenkern kann durch eine Nadel in seiner Position gehalten werden, sodass auch ohne das an der elektromagnetischen Spule anliegende Verriegelungssignaleine mechanische Verriegelung der Tür realisiert ist. In einer Ausführungsform ist die Messschaltung ausgebildet, das elektrische Messsignal mit einer elektrischen Leistung zu erzeugen, welche geringer als eine elektrische Leistung ist, welche zur Betätigung des beweglichen Spulenkerns mittels der elektromagnetischen Spule notwendig ist. Als Messsignal kann vorteilhafterweise ein Wechselspannungssignal verwendet werden, welches eine geringere elektrische Leistung aufweist, als für die Betätigung, insbesondere zur Ver- und/oder Entriegelung der Tür, des elektromagnetischen Türverschlusses notwendig ist. So kann der Vorteil erreicht werden, dass Schwingungen des Spulenkerns gemessen werden können ohne die Funktion des Schließens bzw. Verriegeins der Tür des elektromagnetischen Türverschlusses zu beeinflussen.
In einer Ausführungsform weist die Messschaltung einen Signalgenerator auf, welcher ausgebildet ist, das Messsignal zu erzeugen. Der Signalgenerator kann ausgebildet sein ein Wechselspannungssignal als Messsignal zu erzeugen, sodass durch die elektromagnetische Spule ein periodisch wechselndes Magnetfeld generiert wird. Dieses Magnetfeld kann den Spulenkern durchsetzen, sodass Schwingungen des Haushaltsgeräts und somit Schwingungen des Spulenkerns zu Veränderungen des Messsignals führen können.
Die periodische Schwingung des Messsignals kann konstant auf die Spule gegeben und ändert sich damit beispielsweise nicht. Es ändern sich die Stromstärke und die Phase des Imaginäranteils des Messignals, was in der dargestellten Ausführungsvariante als Spannungsabfall über dem Widerstand zum Antwortsignal führt.
Mit dem Messsignal des Signalgenerators bildet die Messschaltung das Antwortsignal, welches in der Amplitude und in der Phase von dem Messsignal des Signalgenerators abweichen kann, aber die gleiche Frequenz aufweisen kann.
In einer Ausführungsform weist die Messschaltung einen Widerstand auf, welcher in Reihe zu der elektromagnetischen Spule geschaltet ist, und wobei die Messschaltung ausgebildet ist, das Antwortsignal an dem Wiederstand, insbesondere als einen Spannungswert über dem Widerstand, zu erfassen.
Die Induktivität der elektromagnetischen Spule kann indirekt gemessen werden, beispielsweise über den Spannungsabfall an einem Widerstand.
Das Messsignal kann eine Wechselspannung sein, sodass sich mit einer Induktivitätsänderung der elektromagnetischen Spule der Blindwiderstand der Messschaltung ändern kann. Diese Änderung kann durch eine Änderung der Spannung, welche an dem Widerstand abfällt gemessen werden, sodass diese Spannungsänderung anstelle der Induktivitätsänderung gemessen werden kann. Daher kann die Messschaltung kosteneffizient realisiert werden, da eine Induktivitätsmessung über eine Spannungsmessung im Vergleich zu einer Messung der Phasenverschiebung kostengünstiger realisierbar sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Induktivität mit einer Messbrücke mit der elektromagnetischen Spule in einem Schaltungszweig und einer weiteren Spule in einem weiteren Schaltungszweig gemessen werden. Die Spannungsdifferenz zwischen den Zweigen kann durch das Antwortsignal in Abhängigkeit der Induktivität der elektromagnetischen Spule angegeben werden. Die Abhängigkeit des Antwortsignals von der Induktivität der Spule kann linear, beispielsweise proportional sein. In einer Ausführungsform ist das Antwortsignal zwischen den Zweigen gegenüber dem Messsignal phasenverschoben, sodass die veränderbaren Induktivität der elektromagnetischen Spule in einem Schaltungszweig nur teilweise in dem Antwortsignal abgebildet ist. In einer Ausführungsform kann die Induktivität durch eine Phasenverschiebung des Antwortsignals gegenüber dem Messsignal erfassbar sein.
In einer Ausführungsform bilden der Widerstand und die elektromagnetische Spule eine Reihenschaltung, wobei die Messschaltung ausgebildet ist, das Messsignal an die Reihenschaltung, insbesondere an äußere Anschlüsse der Reihenschaltung, anzulegen.
Über dem zu der elektromagnetischen Spule in Reihe geschalteten Widerstand fällt eine Spannung ab, welche von dem durch die elektromagnetische Spule fließenden Strom abhängig sein kann. Vorteilhafterweise kann somit an dem Widerstand die Veränderung des Messsignals durch Schwingungen des Haushaltsgeräts über die an dem Widerstand abfallende Spannung gemessen werden. Durch das Anlegen des Messsignals an äußere Anschlüsse der Reihenschaltung wird der Vorteil erreicht, dass die elektromagnetische Spule und der Widerstand von dem Messstrom des Messsignals durchflössen sind.
In einer Ausführungsform umfasst die Messschaltung einen Signalaufnehmer, insbesondere einen Spannungsmesser oder einen Frequenzmesser, zur Erfassung des Antwortsignals. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das von der Messschaltung generierte Antwortsignal erfasst und weitergeleitet oder verarbeitet werden kann. Die über den Widerstand abfallende Spannung kann das Antwortsignal bilden, welches durch den Signalaufnehmer in Form eines Spannungsmessers erfasst werden kann. Die elektromagnetische Spule und der darin beweglich angeordnete Spulenkern bilden einen Tauchanker-Wegaufnehmer, wobei der Spulenkern den Tauchanker bilden kann. Somit können mechanische Schwingungen des Spulenkerns in elektromagnetische Schwingungen in der elektromagnetischen Spule gewandelt werden, welche beispielsweise durch einen Frequenzmesser erfasst werden können. Die Bewegung des Spulenkerns kann durch eine Übermaßpassung und/oder Maß- und/oder Formtoleranzen des elektromagnetischen Türverschlusses möglich sein. Zudem kann der Spulenkern in seiner Einbaulage schwerkraftrückgestellt sein, was vorteilhaft für das Erfassen von mechanischen Schwingungen durch den Spulenkern sein kann. In einer Ausführungsform ist die Messschaltung ausgebildet, einen Antwortsignalwert des Antwortsignals, insbesondere einen Absolutwert oder einen Maximalwert oder eine Frequenz des Antwortsignals, zu erfassen, und zumindest eine Schwingung in dem Haushaltsgerät auf der Basis des Signalwertes zu erfassen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Messschaltung einen mit den auf das Haushaltsgerät wirkenden mechanischen Schwingungen korrelierenden Antwortsignalwert erfassen kann. Somit werden die mechanischen Schwingungen nicht nur von einem mechanischen Signal in ein elektrisches Signal gewandelt, sondern dieses Signal vorteilhafterweise auch als Antwortsignal erfasst, welches zur weiteren Verarbeitung oder Auswertung genutzt werden kann.
In einer Ausführungsform hängt der Antwortsignalwert von einer schwingungsbedingten Änderung einer Induktivität der elektromagnetischen Spule aufgrund der Schwingung in dem Haushaltsgerät ab, wobei die Messschaltung ausgebildet ist, durch Erfassung des Antwortsignalwertes die Schwingung zu erfassen.
In einer Ausführungsform hängt der Antwortsignalwert von einer schwingungsbedingten Eintauchtiefe oder Eintauchfrequenz des beweglichen Spulenkerns in die elektromagnetische Spule ab, wobei die Messschaltung ausgebildet ist, auf der Basis des Antwortsignalwertes eine Schwingungsamplitude oder eine Schwingungsfrequenz der Schwingung zu erfassen.
In einer Ausführungsform ist die Messschaltung ausgebildet, die erfasste Schwingung, insbesondere eine Schwingungsamplitude oder eine Schwingungsfrequenz, mit einer Referenzschwingung, insbesondere mit einer Referenzamplitude oder mit einer Referenzfrequenz, zu vergleichen, und auf der Basis eines Vergleichsergebnisses eine Schwingungsanomalie zu detektieren.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass periodische Bewegungen, insbesondere Rotationen von mechanischen Bauteilen des Haushaltsgerätes überwacht werden können. Weicht die von der Messschaltung erfasste Schwingung nicht oder nur innerhalb vorgegebener Toleranzen von der Referenzschwingung ab, kann auf einen funktionsgemäßen Betrieb des Haushaltsgerätes geschlossen werden. Bei Abweichungen von der Referenzschwingung außerhalb vorgegebener Toleranzbereiche kann das, durch die Messschaltung bereitgestellte, Antwortsignal somit ein Hinweis auf eine Abweichung von den, vom Hersteller vorgesehenen, Betriebsparametern des Haushaltsgerätes sein. Diese Abweichung kann beispielsweise durch eine veränderte Lagerung eines rotierenden Bauteils, einen veränderten Stoßdämpfer oder einen veränderten elektrischer Motor des Haushaltsgeräts erzeugt werden. Weiterhin kann ein von der Referenzschwingung abweichendes Antwortsignal durch eine mechanische Veränderung des elektromagnetischen Türschlusses erzeugt werden.
In einer Ausführungsform ist die Messschaltung ausgebildet, ein Anzeigesignal zu erzeugen, das auf eine Eigenschaft einer erfassten Schwingung hinweist.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Antwortsignal auf ein reduziertes Anzeigesignal abgebildet wird. Beispielsweise wird die maximale Schwingungsamplitude, der Schwingungsamplitudenmittelwert, die Schwingungsfrequenz oder die Schwingungsfrequenzstreuung als Anzeigesignal erzeugt.
In einer Ausführungsform ist die Messschaltung ausgebildet, das Anzeigesignal über ein Kommunikationsnetzwerk, insbesondere an einen Serviceserver, auszusenden. Hierdurch kann der Serviceserver über einen Zustand des Haushaltsgerätes informiert werden.
Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass Fehler auch ohne manuelle Kontrolle erfasst werden und von einer externen Stelle, beispielsweise einem Serviceserver erfasst und verarbeitet werden können. Durch kontinuierliches Aussenden des Anzeigesignals kann eine zeitliche Änderung des Anzeigesignals erfasst werden, sodass beispielsweise Rückschlüsse auf Verschleiß oder Abnutzung von Bestandteilen des Haushaltsgerätes möglich sind und eine Veränderung der Betriebsparameter des Haushaltsgerätes vorhergesehen werden kann und somit rechtzeitig eine Wartung erfolgen werden kann.
In einer Ausführungsform umfasst das Haushaltsgerät nach Anspruch eine optische oder akustische Anzeige, wobei die Messschaltung ausgebildet ist, das Anzeigesignal mittels der Anzeige anzuzeigen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass direkt am Gerät ein akustisch oder optisch wahrnehmbarer Indikator für ein Merkmal der Schwingung des Haushaltsgeräts realisiert ist, sodass der Status des Haushaltsgeräts hinsichtlich dessen Schwingung direkt überprüfbar ist. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schwingungserfassung in einem Haushaltsgerät, das einen elektromagnetischem Türverschluss zum Verschließen einer Tür des Haushaltsgerätes aufweist, wobei der elektromagnetische Türverschluss eine elektromagnetische Spule und einen beweglichen Spulenkern aufweist, mit den Schritten: Beaufschlagen der elektromagnetischen Spule mit einem elektrischen Messsignal durch eine Messschaltung; und Erfassen eines elektrischen Antwortsignals als Antwort auf das Messsignal durch die Messschaltung zur Schwingungserfassung.
Dieses Verfahren der Schwingungserfassung kann neben Haushaltsgeräten auch in anderen Geräten oder Maschinen anwendbar sein. Beispielsweise kann in einem Fahrzeug eine in der Nähe des Motors angeordnete elektromagnetische Spule mit einem Spulenkern Motorschwingungen aufnehmen.
Weitere Verfahrensmerkmale ergeben sich unmittelbar aus den Merkmalen des Haushaltsgerätes nach dem ersten Aspekt.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden Bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Haushaltsgerät gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2 einen Teil eines elektromagnetischen Türverschlusses gemäß einer Ausführungsform; und Fig. 3 eine Messschaltung gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines allgemeinen Haushaltsgerätes 100, wie z.B. eine Waschmaschine. Das Haushaltsgerät 100 umfasst eine Tür 101 zum Beladen des Haushaltsgeräts 100. Die Tür 101 verschließt eine Geräteöffnung an einer Seitenfläche des Haushaltsgeräts 100. Weiterhin umfasst das Haushaltsgerät 100 einen elektromagnetischen Türverschluss 103 zum Verschließen der Tür 101 , welcher seitlich der kreisförmig ausgebildeten Tür 101 angeordnet ist. Die Tür 101 ist mittig in einer Seitenfläche des quaderförmig geformten Haushaltsgerätes 100 angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts des elektromagnetischen Türverschlusses 103 mit einer elektromagnetischen Spule 105 und einem beweglichen Spulenkern 107 und einem Schieber 106. Der bewegliche Spulenkern 107 ist zumindest teilweise in der rohrförmig ausgebildeten elektromagnetischen Spule 105 angeordnet, sodass sich mit der relativen Position des Spulenkerns 107 bezüglich der elektromagnetischen Spule 105, die Induktivität der elektromagnetischen Spule 105 ändert. Der Spulenkern 107 ist zylindrisch geformt und weist an einem Ende, welches nicht die elektromagnetische Spule 105 durchsetzt einen Spulenkernrand auf, welcher im Vergleich zu dem Innendurchmesser der rohrförmig ausgebildeten elektromagnetischen Spule 105 einen größeren Durchmesser aufweist. Der Spulenkernrand ist von dem Schieber 106 zumindest teilweise umfasst. Der Schieber 106 kann mit der Tür 101 verbunden sein und ein Verriegeln oder Entriegeln der Tür 101 bewirken.
In einer Ausführungsform ist die elektromagnetische Spule 105 durch zwei symmetrisch nebeneinander gewickelte Spulen gebildet, sodass eine höhere Empfindlichkeit gegenüber einer veränderten Induktivität der elektromagnetischen Spule 105 realisiert wird. In dieser Ausführungsform werden durch Einsenken des Spulenkerns 107 in die elektromagnetische Spule 105 die Induktivitäten in den nebeneinander gewickelten Spulen in entgegengesetzter Weise verändert. Die gegenseitige Kompensation der Spulen kann eine hohe Temperaturstabilität bewirken. Der Schaltungsaufwand zur Messwertausgabe ist auch in dieser Ausführungsform gering.
Ein weiterer Vorteil der induktiven Messung ist die Möglichkeit eine berührungslosen Messung, sodass lediglich der Spulenkern 107 in mechanisch gekoppelter Verbindung mit dem schwingenden Bauteil des Haushaltsgerätes 100 sein muss, um eine Messung der Schwingung zu realisieren. In einer Ausführungsform ist der Spulenkern 107 zylinderförmig ausgebildet, wobei der Außendurchmesser des Spulenkerns 107 dem Innendurchmesser der rohrförmig ausgebildeten elektromagnetischen Spule 105 entspricht. Somit kann der Spulenkern 107 den Raum innerhalb der elektromagnetischen Spule 105 vollständig durchsetzen. Der Spulenkern 107 kann in dieser Anordnung entlang seiner Längsachse schwingen. Die Induktivität der elektromagnetischen Spule 105 kann sich mit der Verschiebung des Spulenkerns 107 entlang der Längsachse des Spulenkerns 107 ändern, solange der Spulenkern 107 von dem Magnetfeld der elektromagnetischen Spule 105 erfasst ist.
In einer Ausführungsform ist die absolute Eintauchtiefe des Spulenkerns 107 in die elektromagnetische Spule 105 mit der Messschaltung 300 bestimmbar.
In einer Ausführungsform weist das Haushaltsgerät 100 eine beladbare Kammer, beispielsweise eine Wäschetrommel oder einen Geschirrbehälter auf, wobei die mechanischen Schwingungen des Haushaltsgeräts durch den Beladungsgrad der beladbaren Kammer verändert sein können. Diese Schwingungsänderungen können durch die Schwingung des Spulenkerns 107 abgebildet sein und können somit mit der Messschaltung 300 messbar sein.
In einer Ausführungsform kann von mechanischen Schwingungen, welche von dem den vom Spulenkern 107 erfasst sind, auf die Schallabgabe des Haushaltsgeräts 100 geschlossen werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Messschaltung 300, mit einem Signalgenerator 109, einem Widerstand 1 1 1 , der elektromagnetischen Spule 105 und einem Signalaufnehmer 1 13. Der Widerstand 1 1 1 , die elektromagnetische Spule 105 sind elektrisch in Reihe angeordnet und der Signalaufnehmer ist elektrisch parallel zu dem Widerstand 1 1 1 angeordnet. Der Signalgenerator 109 ist elektrisch parallel zu dem Widerstand 1 1 1 und der elektromagnetischen Spule 105 angeordnet. In einer Ausführungsform kann der Signalgenerator 109 beispielsweise eine Wechselspannung mit einer Amplitude im Bereich von 1 V bis 300 V und einer Frequenz im Bereich von 100 Hz bis 20 kHz erzeugen. Das von dem Signalgenerator 109 erzeugte Messsignal und der Widerstand Rmes sind vorteilhafterweise so gewählt, dass die zu erwartende Amplitudendifferenz des Antwortsignals, welches durch Schwingungen des Haushaltsgeräts 100 erzeugt wird, im Verhältnis zur Amplitude des Antwortsignals maximal ist. Die Amplitudendifferenz AURmax kann beispielsweise durch folgende Formel bestimmt werden:
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Der Messwiderstand Rmes kann einen ohmschen Widerstand im Bereich von 1 mD bis 20 kQ aufweisen. Lmax und Lmin bezeichnen die maximale und die minimale Induktivität entsprechend der maximalen und minimalen Eintauchtiefe s des Spulenkerns 107 in die elektromagnetische Spule 105. Die maximale Eintauchtiefe des Spulenkerns 107 beträgt beispielsweise smax = 6 mm. Die minimale Induktivität Lmin kann ungefähr 70 mH und die maximale Induktivität Lmax kann ungefähr 120 mH betragen. Im geschlossenen Zustand der Türverriegelung 103 kann die Eintauchtiefe des Spulenkerns 107 beispielsweise s = 0 mm betragen. Bei einer Änderung der Eintauchtiefe As des Spulenkerns 107 auf Grund von Schwingungen in dem Haushaltsgerät 100 von ungefähr 0,2 mm kann nach obenstehender Formel die Amplitudendifferenz des Antwortsignals AURmax ungefähr zwei Prozent der Amplitude des Messsignals betragen.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt. Bezugszeichenliste
100 Haushaltsgerät
101 Tür
103 elektromagnetischer Türverschluss
105 elektromagnetische Spule
106 Schieber
107 Spulenkern
109 Signalgenerator
11 1 Widerstand
1 13 Signalaufnehmer
300 Messschaltung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Haushaltsgerät (100) mit einer Tür (101 ) und einem elektromagnetischen Türverschluss (103) zum Verschließen der Tür (101 ), wobei der elektromagnetische Türverschluss (103) eine elektromagnetische Spule (105) und einen beweglichen Spulenkern (107) aufweist, gekennzeichnet durch
eine Messschaltung (300), welche mit der elektromagnetischen Spule (105) elektrisch verbunden und ausgebildet ist, die elektromagnetische Spule (105) mit einem elektrischen Messsignal zu beaufschlagen und ein elektrisches Antwortsignal als Antwort auf das Messsignal zur Schwingungserfassung in dem Haushaltsgerät (100) zu erfassen.
2. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 1 , wobei der elektromagnetische Türverschluss (103) durch ein elektrisches Verriegelungssignalaktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Messsignal und das elektrische Verriegelungssignalunterschiedlich sind.
3. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (300) ausgebildet ist, das elektrische Messsignal mit einer elektrischen Leistung zu erzeugen, welche geringer als eine elektrische Leistung ist, welche zur Betätigung des beweglichen Spulenkerns (107) mittels der elektromagnetischen Spule (105) notwendig ist.
4. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (300) einen Signalgenerator (109) aufweist, welcher ausgebildet ist, das Messsignal zu erzeugen.
5. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (300) einen Widerstand (1 1 1 ) aufweist, welcher in Reihe zu der elektromagnetischen Spule (105) geschaltet ist, und wobei die Messschaltung (300) ausgebildet ist, das Antwortsignal an dem Wiederstand (1 1 1 ), insbesondere als einen Spannungswert über dem Widerstand (1 1 1 ), zu erfassen.
6. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (1 1 1 ) und die elektromagnetische Spule (105) eine Reihenschaltung bilden, wobei die Messschaltung (300) ausgebildet ist, das Messsignal an die Reihenschaltung, insbesondere an äußere Anschlüsse der Reihenschaltung, anzulegen.
7. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (300) einen Signalaufnehmer (1 13), insbesondere einen Spannungsmesser oder einen Frequenzmesser, zur Erfassung des Antwortsignals aufweist.
8. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (300) ausgebildet ist, einen Antwortsignalwert des Antwortsignals, insbesondere einen Absolutwert oder einen Maximalwert oder eine Frequenz des Antwortsignals, zu erfassen, und zumindest eine Schwingung in dem Haushaltsgerät (100) auf der Basis des Signalwertes zu erfassen.
9. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antwortsignalwert von einer schwingungsbedingten Änderung einer Induktivität der elektromagnetischen Spule (105) aufgrund der Schwingung in dem Haushaltsgerät (100) abhängt, und dass die Messschaltung (300) ausgebildet ist, durch Erfassung des Antwortsignalwertes die Schwingung zu erfassen.
10. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antwortsignalwert von einer schwingungsbedingten Eintauchtiefe oder Eintauchfrequenz des beweglichen Spulenkerns (107) in die elektromagnetische Spule (105) abhängt, und dass die Messschaltung (300) ausgebildet ist, auf der Basis des Antwortsignalwertes eine Schwingungsamplitude oder eine Schwingungsfrequenz der Schwingung zu erfassen.
1 1 . Haushaltsgerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (300) ausgebildet ist, die erfasste Schwingung, insbesondere eine Schwingungsamplitude oder eine Schwingungsfrequenz, mit einer Referenzschwingung, insbesondere mit einer Referenzamplitude oder mit einer Referenzfrequenz, zu vergleichen, und auf der Basis eines Vergleichsergebnisses eine Schwingungsanomalie zu detektieren.
12. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (300) ausgebildet ist, ein Anzeigesignal zu erzeugen, das auf eine Eigenschaft einer erfassten Schwingung hinweist.
13. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (300) ausgebildet ist, das Anzeigesignal über ein Kommunikationsnetzwerk, insbesondere an einen Serviceserver, auszusenden.
14. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 12 oder 13, das eine optische oder akustische Anzeige aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (300) ausgebildet ist, das Anzeigesignal mittels der Anzeige anzuzeigen.
15. Verfahren zur Schwingungserfassung in einem Haushaltsgerät (100), das einen elektromagnetischem Türverschluss (103) zum Verschließen einer Tür (101 ) des Haushaltsgerätes (100) aufweist, wobei der elektromagnetische Türverschluss (103) eine elektromagnetische Spule (105) und einen beweglichen Spulenkern (107) aufweist, gekennzeichnet durch
Beaufschlagen der elektromagnetischen Spule (105) mit einem elektrischen Messsignal durch eine Messschaltung (300); und
Erfassen eines elektrischen Antwortsignals als Antwort auf das Messsignal durch die Messschaltung (300) zur Schwingungserfassung.
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