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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Leitfähigkeitsmessung für ein wasserführendes und/oder mit verschmutztem Wasser arbeitendes Elektrohaushaltsgerät, insbesondere ein Elektrohaushaltsgerät wie eine Waschmaschine. Ebenso betrifft die Erfindung ein solches Elektrohaushaltsgerät selbst.
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Die
DE 10 2006 025 622 A1 zeigt eine derartige Sensoreinrichtung mit zwei Elektroden als Sensoren als Leitwertsensor zur Leitfähigkeitsmessung. Die Sensoreinrichtung weist dabei ein Sensorgehäuse mit einem Sensorträger darin auf, an dem die beiden Elektroden vorgesehen sind. Diese Sensoreinrichtung kann beispielsweise in einer Waschmaschine gemäß der
EP 1932960 A2 angeordnet sein, und zwar unten im Laugenbehälter bzw. Bottich. Dies kann an einer Heizeinrichtung sein, wie es die
DE 10 2005 007 935 A1 zeigt.
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Mit der genannten Leitfähigkeitsmessung kann der Verschmutzungsgrad des Wassers erfasst bzw. bestimmt werden und davon ausgehend der Betrieb der Waschmaschine bzw. das Waschprogramm gesteuert werden. So kann einerseits ein schnelleres und andererseits ein gründlicheres Waschen erreicht werden. Dazu ist eben die Anbringung des Leitwertsensors unten im Laugenbehälter von großem Vorteil, da dieser eigentlich die meiste Zeit mit Wasser gefüllt ist, zumindest während eines Waschvorgangs und Spülvorgangs.
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Aus der
DE 10 2010 063 945 A1 ist es bekannt, einen Beschleunigungssensor an einem Motor für die Waschmaschine anzubringen. So kann das Schwingverhalten der Trommel und/oder des Motors ausgewertet werden und evtl. dagegen gesteuert werden. Es ist auch denkbar, einen solchen Beschleunigungssensor auch an der Trommel selbst anzuordnen. Dann steigt aber der Aufwand für eine Verkabelung bzw. einen signalübertragenden Anschluss.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Sensoreinrichtung sowie ein Elektrohaushaltsgerät zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik beseitigt werden können und es insbesondere möglich ist, eine vorteilhafte Sensoreinrichtung für ein genanntes Elektrohaushaltsgerät zu schaffen mit vorteilhaften und unter Umständen zusätzlichen Funktionen, die leicht erreicht werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Elektrohaushaltsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Es ist vorgesehen, dass an oder in dem Sensorgehäuse ein weiterer Sensor angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist dieser weitere Sensor ein Beschleunigungssensor. Dabei kann ein solcher Beschleunigungssensor zur Beschleunigungsmessung oder -erfassung in mindestens einer Achse ausgebildet sein. Vorteilhaft kann der Beschleunigungssensor in zwei oder drei Achsen eine Beschleunigung bzw. eine Bewegung erfassen bzw. messen.
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Der Vorteil des Vorsehens eines Beschleunigungssensors überhaupt in einem genannten erfindungsgemäßen Elektrohaushaltsgerät wie beispielsweise einer Waschmaschine oder auch in einer Spülmaschine liegt darin, dass damit zum einen Bewegungen des Geräts selbst, beispielsweise eine seitliche Bewegung aufgrund einer Unwucht der Wäsche in der Trommel beim Schleudern, also ein sogenanntes Wandern der Waschmaschine, erkannt werden können. Eine Steuerung kann dann entweder Maßnahmen einleiten, die Unwucht in der Trommel beim Schleudern zu beseitigen, oder sie kann die Schleuderdrehzahl erheblich reduzieren oder die Waschmaschine ganz ausschalten. Hierfür bietet es sich an, wenn der Beschleunigungssensor eine Beschleunigung entlang oder in einer horizontalen Achse bzw. Richtung erfassen kann, vorteilhaft in einer horizontalen Achse quer zur Drehachse der Trommel.
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Weitere Möglichkeiten zur Verwendung eines Beschleunigungssensors bestehen darin, dass auch eine sonstige Unwucht der Trommel beim Drehen bzw. schnellen Schleudern erfasst werden kann, wenn dazu der Beschleunigungssensor auf irgendeine Art und Weise mit der Trommel gekoppelt ist. Dazu bietet es sich an, wenn der Beschleunigungssensor bzw. die damit versehene Sensoreinrichtung an einem genannten Laugenbehälter der Waschmaschine bzw. an einem Sumpf angeordnet ist. Dieser ist ja üblicherweise mit der Lagerung für die Trommel direkt verbunden bzw. weist diese auf, und diese Baueinheit kann wiederum gefedert im Gehäuse der Waschmaschine gelagert sein. So übertragen sich ungewünschte Betriebszustände wie eine Unwucht der Trommel auf den Laugenbehälter und können somit am Beschleunigungssensor erfasst werden. Des Weiteren kann auch ein normales beginnendes Drehen bzw. eine Bewegung der Trommel erfasst werden. Insbesondere wird es als vorteilhaft angesehen, eine selbst geringe Unwucht der Trommel schon beim langsamen Anlaufen zu erkennen, so dass der Anlauf gestoppt wird und durch geeignete Maßnahmen versucht wird, die Unwucht zu reduzieren oder zu beseitigen. Auch bei einer Spülmaschine kann die Sensoreinrichtung dazu verwendet werden, eine Unwucht an einem der Spülarme zu erkennen bzw. zu starke Vibrationen oder Bewegungen des gesamten Geräts. Auch bei einer Spülmaschine ist vorteilhaft ein Leitwertsensor vorhanden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Elektroden und der Beschleunigungssensor gemeinsam am gleichen Sensorträger angeordnet sind. So lässt sich der Aufwand reduzieren. Dabei kann der Sensorträger insbesondere ein Bauteilträger bzw. eine Leiterplatte sein.
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Es ist möglich, einerseits den Beschleunigungssensor und andererseits die beiden Elektroden auf unterschiedlichen Seiten des Sensorträgers anzuordnen. Damit kann der Sensorträger möglichst klein gehalten werden bzw. der Platz auch auf einer Unterseite des Sensorträgers kann genutzt werden. Aber auch eine Anordnung auf derselben Seite ist möglich, abhängig von den Einbauverhältnissen.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist der Beschleunigungssensor trocken und wasserdicht abgedichtet in dem Sensorgehäuse angeordnet. Lediglich die Elektroden sollten mit dem Wasser in Kontakt kommen, wozu sie entweder aus dem Sensorgehäuse herausragen können oder aber durch Öffnungen im Sensorgehäuse mit dem Wasser in Kontakt kommen. Insbesondere ist es möglich, den Beschleunigungssensor gekapselt in der Sensoreinrichtung bzw. im Sensorgehäuse anzuordnen, vorteilhaft kann er in Kunststoff eingegossen sein.
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Besonders vorteilhaft ist ein Mikroprozessor für die Sensoreinrichtung vorgesehen, der insbesondere auch direkt im Sensorgehäuse bzw. auf dem Sensorträger angeordnet ist. Der Beschleunigungssensor kann mit dem Mikroprozessor verbunden sein zur Auswertung von dessen Messsignalen, also einer möglichen Beschleunigung in einer seiner Achsen. Auch die Elektroden können mit ihm vorteilhaft verbunden sein. Es kann eine Signalübertragung von dem Mikroprozessor an eine Steuerung des Elektrohaushaltsgeräts vorgesehen sein, welche vorteilhaft als Bus-Schaltung ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, dass die Analogsignale des Beschleunigungssensors im Mikroprozessor ausgewertet und in digitale Werte umgewandelt werden. So können Messwertverfälschungen reduziert oder verhindert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, den Beschleunigungssensor direkt mit dem Mikroprozessor zu verbinden. Dabei sind weder Übertrager wie Optokoppler oder Transformatoren vorgesehen noch Widerstände oder eine sonstige Beschaltung zur Umwandlung oder Aufbereitung der Messsignale vom Beschleunigungssensor.
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An sich spielt es keine Rolle, wo im Sensorgehäuse bzw. an der Sensoreinrichtung der Beschleunigungssensor vorgesehen ist. Da dieser insgesamt eine Baueinheit bildet, kann der Beschleunigungssensor losgelöst von seinem konkreten Anbringungsort ohnehin jegliche Bewegung der Sensoreinrichtung aufgrund ihrer Anordnung beispielsweise am Laugenbehälter bzw. im Bottich oder Sumpf einer Waschmaschine erfassen, wie es ja für seine Funktion von Bedeutung ist. Da aber sinnvollerweise nicht die gesamte Sensoreinrichtung innerhalb des Bottichs bzw. Laugenbehälters angeordnet ist, sondern nur ein Teil hineinragt und ein anderer herausragt, kann der Beschleunigungssensor dennoch an beliebiger Stelle an der Sensoreinrichtung angeordnet sein, solange er eben samt seiner Ansteuerung bzw. seinen kontaktierenden Leiterbahnen gegen das Wasser abgedichtet ist. Der konkrete Aufbau der Sensoreinrichtung bzw. der Anbringungsort des Beschleunigungssensors in der Sensoreinrichtung sollte so gewählt werden, dass eine vorteilhafte bzw. geringe Baugröße erreicht werden kann.
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Ein vorteilhafter Anbringungsort für den Beschleunigungssensor und somit auch die gesamte Sensoreinrichtung ist an einem Flansch oder einer Halterung zur Befestigung einer Heizeinrichtung für das Wasser, die in die Wasserführung hineinreicht. Hier ist ohnehin ein Durchbruch in die Wasserführung vorgesehen, und an dem Flansch bzw. der Halterung ist noch genügend Platz für die verhältnismäßig deutlich kleinere Sensoreinrichtung vorhanden. So muss auch nur eine Stelle an der Wasserführung abgedichtet werden, und für die Heizeinrichtung ist ohnehin eine Kabelzuführung vorgesehen. Vorteilhaft weist der Flansch bzw. die Halterung eine Halteplatte für die Heizeinrichtung auf, so dass die Sensoreinrichtung durch diese Halteplatte geführt und darin befestigt sein kann.
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Vorteilhaft kann die Sensoreinrichtung noch einen weiteren Sensor als Temperatursensor aufweisen. Dieser kann grundsätzlich auf beliebige Weise realisiert sein, besonders vorteilhaft ist es ein temperaturempfindlicher elektrischer Widerstand. Hier bietet sich ein PT100- oder PT1000-Widerstand an. Ein Temperatursensor kann an beliebiger Stelle im Sensorgehäuse bzw. an der Sensoreinrichtung vorgesehen sein, vorteilhaft dort, wo er am wenigsten stört und doch eine möglichst gute Wärmeanbindung an das Wasser in der Wasserführung hat. Besonders vorteilhaft ist er aber elektrisch isoliert gegen das Wasser.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelnen Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Schrägansicht auf eine auseinandergezogene Sensoreinrichtung mit Sensorgehäuse und Sensorträger, an dessen Unterseite ein Beschleunigungssensor angeordnet ist,
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2 eine Ansicht der Unterseite des Sensorträgers aus 1 mit dem Beschleunigungssensor und Leiterbahnen als Anschluss an einen Mikroprozessor auf der Oberseite des Sensorträgers,
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3 eine Schrägansicht auf eine abgewandelte Sensoreinrichtung ähnlich 1 mit Beschleunigungssensor auf der Oberseite des Sensorträgers links vom Mikroprozessor und
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4 eine schematische Innenansicht einer erfindungsgemäßen Waschmaschine mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung im Laugenbehälter.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
1 ist eine Sensoreinrichtung
11 dargestellt bzw. deren beiden Teile. Der längliche Träger
12, beispielsweise aus Kunststoff, Keramik oder als übliche Leiterplatte, weist an seinem rechten Bereich die Elektroden
14a und
14b auf. Sie weisen einen Abstand von wenigen Zentimetern auf und sind als leitfähige Flächen ausgebildet, wie aus der
DE 10 2005 007 935 A1 bekannt. Über Leiterbahnen
15a und
15b auf dem Träger
12 sind sie mit einem Übertrager
17 als kleiner Transformator elektrisch verbunden.
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Der Übertrager 17 ist mittels weiterer Leiterbahnen 18 mit einem Mikroprozessor 20 auf dem Träger 12 verbunden. Der Mikroprozessor 20 wiederum ist über Leiterbahnen 18 mit Kontaktfeldern 21 am linken Trägerende 13 verbunden zur Kontaktierung. Die Kontaktfelder 21 sind, insbesondere mit dem Schlitz 22 dazwischen, zum direkten Aufstecken einer Steckverbindung als Anschluss ausgebildet. Auf der Unterseite des Trägers 12 ist in etwa zwischen den Elektroden 14a und 14b ein Beschleunigungssensor 30 angeordnet. Er kann hier den unten vorhandenen Raum in einem Sensorgehäuse 24 ausnutzen. Auch ein vorbeschriebener Temperatursensor 32 ist hier gestrichelt dargestellt angeordnet, vorteilhaft direkt unter einer der Elektroden 14a und 14b, da über diese und durch den Träger 12 hindurch eine gute Wärmekopplung in das Wasser hinein erreicht werden kann.
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Die Anordnung der Bauteile sowie der Leiterbahnen auf dem Träger 12 ist je nach Anwendung, insbesondere je nach Material bzw. Herstellung des Trägers 12, möglicherweise unterschiedlich. Der Fachmann kann hier eine jeweils möglichst vorteilhafte Ausbildung wählen.
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Rechts in 1 ist das Sensorgehäuse 24 dargestellt. Es ist länglich und rohrartig, wobei das linke Ende eine Öffnung 25 aufweist zum Einführen des Trägers 12 und das rechte Ende verschlossen ist. In dem rechten flachen Teil 26 des Sensorgehäuses 24 sind zwei Ausnehmungen 28a und 28b für die Elektroden 14a und 14b ausgebildet.
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In 2 ist in der Unteransicht der Sensorträger 12 bzw. seine Unterseite dargestellt mit dem Beschleunigungssensor 30, der mit drei Leiterbahnen 18' angeschlossen ist. Diese sind an der linken Seite mit Durchkontaktierungen 19' versehen, die durch den Sensorträger 12 hindurchgehen und den auf der Oberseite angeordneten, hier strichliert dargestellten Mikroprozessor 20 erreichen. Dieser wiederum ist, wie zuvor erläutert worden ist, mit den Kontaktfeldern 21 verbunden über Leiterbahnen 18, wobei die Kontaktfelder 21 an eine eingangs genannte Bus-Schaltung angeschlossen werden. Somit können die im Mikroprozessor 20 ausgewerteten Analogsignale des Beschleunigungssensors 30 an die Bus-Schaltung und somit an eine Steuerung eines Elektrohaushaltsgeräts übertragen werden.
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In der alternativen Ausgestaltung einer Sensoreinrichtung 111 gemäß 3 ist als Unterschied ein Beschleunigungssensor 130 auf der Oberseite eines Sensorträgers 112 und ganz links bzw. nahe bei den Kontaktfeldern angeordnet, der ansonsten ausgebildet ist wie in 1 gezeigt und entsprechend beschrieben. Dabei ist der Beschleunigungssensor 130 auf derselben Seite des Sensorträgers 112 angeordnet wie die sonstigen Bauteile, und zwar links vom Mikroprozessor 120. So können hier aus Platzgründen nicht dargestellte Leiterbahnen zur elektrischen Verbindung zwischen Beschleunigungssensor 130 und Mikroprozessor 120 sehr leicht und ohne Durchkontaktierung und ohne die aus 1 ersichtlichen Platzprobleme vorgesehen sein. Da im Prinzip bei zusammengebauter Sensoreinrichtung 111 nur die auch hier zu erkennenden Kontaktfelder 121 aus dem Sensorgehäuse 124 herausstehen, befindet sich der Beschleunigungssensor 130 noch innerhalb des Sensorgehäuses 124 und ist geschützt angeordnet.
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In der 4 ist dargestellt, wie die hier nur sehr schematisch dargestellte Sensoreinrichtung 11 entsprechend 1 in einer Waschmaschine 31 bzw. deren Laugenbehälter 32 angeordnet ist. In dem Laugenbehälter befindet sich noch eine Heizeinrichtung 33. Des Weiteren ist an dem Laugenbehälter 32 bzw. hinten an einem damit verbundenen Bottich 34 eine Waschmaschinentrommel 36 gelagert, welche von einem Motor 38 angetrieben wird. In der Waschmaschinentrommel 36 befinden sich Wäschestücke 40. Der Bottich 34 ist dabei mittels mehrerer Federeinrichtungen 42 im Gehäuse der Waschmaschine 31 federnd gelagert.
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Die Sensoreinrichtung 11 ist mit einer Steuerung 44 der Waschmaschine 31 verbunden, welche auch den Motor 38, eine Pumpe 46 sowie die Heizeinrichtung 33 steuert. Dreht sich die Trommel 36 mit einer Unwucht, beispielsweise beim Beginn eines Schleudervorgangs oder beim schnellen Spülen, insbesondere weil Wäschestücke 40 darin ungleich verteilt sind, so fängt die Trommel 36 und somit auch der Bottich 34 samt Laugenbehälter 32 an zu vibrieren, erst schwach, dann immer stärker. Dies kann der Beschleunigungssensor 30 an der Sensoreinrichtung 11 auf eingangs genannte Art und Weise erfassen und an die Steuerung 44 über die Bus-Schaltung hinter dem Mikroprozessor 20 weitergeben. Als Maßnahme dagegen kann entweder eine Drehzahl verringert werden oder aber die Trommel ganz gestoppt werden. Dann kann, beispielsweise durch langsames Drehen mit wenigen Umdrehungen in unterschiedliche Richtungen, die Wäsche 40 besser verteilt werden. Anschließend kann erneut die Drehzahl erhöht werden, und mittels des Beschleunigungssensors 30 überprüft werden, ob nun ein Rundlauf der Trommel 36 erfolgt. Ist dieser gegeben, so kann die volle gewünschte Drehzahl angesteuert werden. Ist der Rundlauf immer noch nicht gegeben, so kann diese Maßnahmen wiederholt werden und zwar vorteilhaft so oft, bis die gewünschte hohe Drehzahl problemlos erreicht werden kann.
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Ebenso kann, ähnlich wie es eingangs beschrieben worden ist, mit dem Beschleunigungssensor 30 auch erfasst werden, wenn die gesamte Waschmaschine 31 aufgrund einer Unwucht beginnt sich zu bewegen, was in eine Richtung erfolgt und somit eine definierte erfassbare Beschleunigung beinhaltet. Auch hier kann die Steuerung 44 entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten, nämlich entweder ein Stoppen der Trommel und vorbeschriebene Maßnahmen zur Beseitigung einer Unwucht, welche zur Bewegung der Waschmaschine führen. Haben diese Maßnahmen keinen ausreichenden Erfolg, so sollte der Betrieb der Waschmaschine eingestellt werden und eine entsprechende Fehlermeldung an eine Bedienperson angezeigt werden, damit ein fehlerhafter und möglicherweise schädigender Betrieb der Waschmaschine unterbleibt und sie repariert werden kann.
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Üblicherweise wird die längliche Sensoreinrichtung 11 horizontal eingebaut in die Waschmaschine 31 bzw. den Laugenbehälter 32. Dies wird gemacht damit beide Elektroden 14a und 14b immer möglichst gleich in Wasser im Laugenbehälter eingetaucht sind oder frei liegen. Da zumindest eine vorgenannte Bewegung der Waschmaschine als Wandern in einer horizontalen Ebene erfolgt sollte eine der Achsen des Beschleunigungssensors, wenn dies vorgesehen ist, entlang der einer Beschleunigung gemessen werden kann, entweder in Längserstreckung der Sensoreinrichtung ausgerichtet sein oder quer dazu. Für die sonstigen Bewegungen der Trommel aufgrund Vibration spielt die Ausrichtung der Achsen eigentlich keine nennenswerte Rolle, da diese Vibrationen ja üblicherweise ungerichtet sind bzw. ihre Richtung stets variiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006025622 A1 [0002]
- EP 1932960 A2 [0002]
- DE 102005007935 A1 [0002, 0024]
- DE 102010063945 A1 [0004]
