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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Elektrik und/oder der Elektronik eines elektrischen Geräts, insbesondere zur Erkennung einer Störung und/oder eines Fehlers bei dem Betrieb des elektrischen Geräts.
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Ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Hausgerät bzw. ein Haushaltsgerät, umfasst typischerweise eine Vielzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, die über elektrische Leitungen miteinander verbunden sind. Ein elektrisches Gerät wird dabei meist aus einem elektrischen Versorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgt.
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Einzelne elektrische und/oder elektronische Komponenten eines elektrischen Geräts und/oder elektrische Leitungen eines elektrischen Geräts können Störungen ausgesetzt sein. Beispielsweise können einzelne Komponenten eines Geräts elektromagnetischen Interferenzen und/oder Schwankungen einer Versorgungsspannung ausgesetzt sein. Alternativ oder ergänzend kann es zu einer Teilentladung, zu einem Lichtbogen und/oder zu einer Überhitzung an einer Komponente eines elektrischen Geräts kommen. Des Weiteren kann der Betrieb eines elektrischen Geräts durch Umwelteinflüsse (z.B. durch ein Gewitter) beeinträchtigt werden.
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Für die Überwachung und/oder Erkennung von derartigen Störeinflüssen und/oder Fehlern können Überwachungskomponenten in einem elektrischen Gerät verbaut werden, die auf unterschiedlichen Technologien basieren (z.B. Spannungsüberwachung, Stromüberwachung, Leistungsüberwachung, Temperaturüberwachung, Überwachung von elektromagnetischen Störfeldern, etc.) und die typischerweise mit relativ hohen Kosten verbunden sind.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter und zuverlässiger Weise Störungen und/oder Fehler eines elektrischen Geräts zu erkennen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung eines elektrisch betriebenen Geräts beschrieben. Das Gerät kann ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, etwa eine Waschmaschine, eine Spülmaschine, einen Trockner, einen Herd, einen Ofen, eine Kaffeemaschine, einen Kaffeevollautomaten, eine Küchenmaschine, ein Küchengerät oder ein Kühlgerät, sein. Die Vorrichtung kann Teil des Geräts sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung auf einer Leiterplatte des Geräts implementiert sein und/oder von einem Gehäuse des Geräts umgeben sein.
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Das Gerät umfasst typischerweise ein oder mehrere elektrische und/oder elektronische Komponenten. Die ein oder mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten können auf ein oder mehreren Leiterplatten bzw. Platinen angeordnet sein. Des Weiteren können die ein oder mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten in einem Gehäuse des Geräts angeordnet sein. Die ein oder mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten können z.B. ein Netzteil umfassen, das eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb des Geräts aus einem elektrischen Versorgungsnetz (z.B. einem 230V Netz) bereitzustellen. Des Weiteren können die ein oder mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten ein oder mehrere Gleichrichter, Wechselrichter, Gleichspannungswandler, elektrische Lasten, Steuereinheiten (insbesondere Mikroprozessoren), etc. umfassen.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, Fehler und/oder Störungen der ein oder mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten des Geräts bzw. Fehler und/oder Störungen, die auf die ein oder mehreren elektrischen und/oder elektronischen Komponenten des Geräts einwirken, zu erkennen.
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Die Vorrichtung umfasst einen Radio-Empfänger, der eingerichtet ist, Empfangssignale für unterschiedliche Radiokanäle eines Radio-Frequenzbereichs bereitzustellen. Dabei kann der Radio-Frequenzbereich einen Amplitudenmodulations- (AM) und/oder einen Frequenzmodulations- (FM) Bereich umfassen. Insbesondere kann der Radio-Frequenzbereich einen Langwellen-, einen Mittelwellen-, einen Kurzwellen-, und/oder einen Ultrakurzwellen-Frequenzbereich und ggf. einen DAB bzw. DAB+-Frequenzbereich umfassen. Dabei kann der Radio-Frequenzbereich eine Untergrenze von 148kHz, 525kHz, 3MHz oder mehr, sowie eine Obergrenze von 105MHz, 30MHz, 1705kHz, 255kHz oder weniger aufweisen. Die Obergrenze kann (bei Verwendung eines Radio-Empfängers für DAB bzw. DAB+ (Digital Audio Broadcasting)) bei ca. 800MHz liegen. Die Grenzen des Radio-Frequenzbereichs können dabei für den Radioempfang standardisierte Grenzen sein. Der Radio-Frequenzbereich kann somit relativ breitbandig sein. Andererseits kann ein bereitgestelltes Empfangssignal für einen Radiokanal eine Bandbreite von 50kHz, 30kHz, 25kHz oder weniger aufweisen (und somit relativ schmalbandig sein). Des Weiteren kann sich das Empfangssignal über einen Audio-Frequenzbereich erstrecken. Insbesondere kann das Empfangssignal eine Maximalfrequenz von 50kHz, 30kHz, 25kHz oder weniger aufweisen.
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Der Radio-Frequenzbereich kann eine Gesamtmenge von N Radiokanälen umfassen, die entlang steigender Frequenz nebeneinander angeordnet sein können (z.B. N>10, 100, 1000 oder mehr). Der Radio-Empfänger kann eingerichtet sein, selektiv Empfangssignale für ein oder mehrere der Radiokanäle bereitzustellen. Die Bereitstellung von vereinzelten schmalbandigen Empfangssignalen ermöglicht eine ressourceneffiziente Auswertung bzw. Signalverarbeitung.
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Der Radio-Empfänger kann insbesondere eingerichtet sein, eine (breitbandige) elektromagnetische Welle in dem Radio-Frequenzbereich zu erfassen. Dies kann z.B. über ein oder mehrere Antennen des Radio-Empfängers erfolgen. Die elektromagnetische Welle kann durch den Radio-Empfänger, insbesondere durch einen Tuner bzw. durch ein Frontend des Radio-Empfängers, (selektiv) mit einer Synthesefrequenz für einen Radiokanal moduliert werden, um ein analoges Signal für den Radiokanal zu generieren. Des Weiteren kann das analoge Signal abgetastet werden (z.B. mittels eines Analog-zu-Digital Wandlers), um ein digitales Empfangssignal für den Radiokanal bereitzustellen. Durch Verwendung von unterschiedlichen Synthesefrequenzen können Empfangssignale für unterschiedliche Radiokanäle extrahiert und bereitgestellt werden. Es können somit mittels eines Radio-Empfängers selektiv und sequentiell unterschiedliche Teilbereiche des Radio-Frequenzbereichs analysiert werden (auf Basis von Empfangssignalen für unterschiedliche Radiokanäle).
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Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinheit, die eingerichtet ist, den Radio-Empfänger zu veranlassen, ein Empfangssignal für zumindest einen Radiokanal bereitzustellen. Insbesondere kann der Radio-Empfänger veranlasst werden, (sequentiell) Empfangssignale für eine Menge von M unterschiedlichen Radiokanälen bereitzustellen, wobei M eine ganze Zahl größer als 1 ist. Ggf. kann der Radio-Empfänger (bei Verwendung von mehreren Tunern bzw. Frontends) eingerichtet sein, mehrere Empfangssignale für mehrere Radiokanäle parallel bereitzustellen. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, auf Basis des Empfangssignals zu bestimmen, ob ein Fehler und/oder eine Störung des Geräts vorliegen. Insbesondere kann auf Basis der Empfangssignale für die Menge von Radiokanälen bestimmt werden, ob ein Fehler und/oder eine Störung des Geräts vorliegen. Zu diesem Zweck kann eine Analyse der Amplitude der ein oder mehreren Empfangssignale erfolgen, um zu bestimmen, ob ein Fehler und/oder eine Störung des Geräts vorliegen. Ein Empfangssignal weist dabei typischerweise kein Audiosignal auf, sondern ggf. ein für einen Fehler und/oder eine Störung typisches Muster.
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Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die einen (konventionellen) Radio-Empfänger dazu nutzt, um Teile eines Radio-Frequenzbereichs in Form von ein oder mehreren (schmalbandigen) Empfangssignalen bereitzustellen. Die ein oder mehreren Empfangssignale können in ressourceneffizienter Weise durch eine Auswerteeinheit (z.B. einen Mikroprozessor) ausgewertet werden, um einen Fehler und/oder eine Störung des Geräts, in dem sich die Vorrichtung befindet, zu erkennen. Der Radio-Empfänger kann z.B. zumindest einen Tuner bzw. Frequenzsynthesizer bzw. einen PLL-Baustein sowie einen Signalprozessor umfassen. Die Auswerteeinheit kann dabei zumindest teilweise durch den Signalprozessor des Radio-Empfängers implementiert werden.
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In Reaktion auf das Erkennen eines Fehlers und/oder einer Störung können durch die Auswerteeinheit ein oder mehrere Maßnahmen veranlasst werden. Beispielsweise kann über eine Benutzerschnittstelle des Geräts ein Hinweis an einen Nutzer des Geräts ausgegeben werden, dass ein Fehler und/oder eine Störung vorliegen. Alternativ oder ergänzend kann das Gerät in Abhängigkeit von dem erkannten Fehler und/oder Störung betrieben werden (z.B. kann das Gerät bei Vorliegen eines bestimmten Fehlers automatisch deaktiviert werden).
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Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, einen Typ von Fehler und/oder Störung des Geräts zu bestimmen, der detektiert werden soll. Beispielhafte Typen von Fehlern und/oder Störungen sind: eine Teilentladung, eine Spannungsschwankung, ein Lichtbogen, eine Spannungsspitze und/oder Spannungsabfall der Spannungsversorgung, etc.
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Die Menge von unterschiedlichen Radiokanälen, für die von dem Radio-Empfänger Empfangssignale bereitgestellt werden sollen, kann dann in Abhängigkeit von dem Typ von Fehler und/oder Störung ermittelt werden, der erkannt werden soll. Dabei unterscheiden sich typischerweise die Mengen von Radiokanälen für unterschiedliche Typen von Fehlern und/oder Störungen zumindest teilweise. Die unterschiedlichen Mengen von Radiokanälen für unterschiedliche Typen von Fehlern und/oder Störungen können im Vorfeld experimentell ermittelt werden. Insbesondere können dabei für jeden Typ von Fehler und/oder Störung die ausgewählten Radiokanäle berücksichtigt werden, in denen der Fehler und/oder die Störung in besonders ausgeprägter Weise erkennbar sind. Durch die Berücksichtigung von Typ-abhängigen Mengen von Radiokanälen, kann die Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung weiter verbessert werden.
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Wie bereits oben dargelegt, weist der Radio-Frequenzbereich typischerweise eine Gesamtmenge mit N Radiokanälen auf. Eine Menge von Radiokanälen, die zur Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung verwendet wird, entspricht typischerweise einer Teilmenge der Gesamtmenge und weist typischerweise nur M Radiokanäle auf, mit M<N. Dabei kann M insbesondere um einem Faktor 5, 10, 20 oder mehr kleiner als N sein. Andererseits kann M>1, insbesondere kann M größer als 5, 10, 20, sein. Die Teilmenge von Radiokanälen, die für die Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung verwendet wird, kann somit signifikant kleiner als die Gesamtmenge von Radiokanälen sein. So kann eine besonders effiziente Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung ermöglicht werden (insbesondere mit einer reduzierten Rechenleistung).
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Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, eine Spektralanalyse eines Empfangssignals durchzuführen. Es kann dann auf Basis der Spektralanalyse des Empfangssignals bestimmt werden, ob ein Fehler und/oder eine Störung des Geräts vorliegen. Durch die Durchführung einer Spektralanalyse wird eine besonders zuverlässige Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung ermöglicht.
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Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, auf Basis von Referenzdaten für einen bestimmten Typ von Fehler und/oder Störung zu bestimmen, ob ein Fehler und/oder eine Störung des bestimmten Typs vorliegen. Die Referenzdaten können z.B. ein Referenzempfangssignal (für ein oder mehrere Radiokanäle) anzeigen, das typisch für einen Fehler und/oder eine Störung des bestimmten Typs ist. Alternativ oder ergänzend können die Referenzdaten spektrale Daten in Bezug auf ein Referenzempfangssignal (für ein oder mehrere Radiokanäle) anzeigen, das typisch für einen Fehler und/oder eine Störung des bestimmten Typs ist. Durch die Berücksichtigung von Referenzdaten, insbesondere durch den Vergleich der Empfangssignale für eine oder mehrere Radiokanäle mit Referenzdaten, kann die Zuverlässigkeit der Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung erhöht werden.
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Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, anhand eines angelernten Klassifikators zu bestimmen, ob ein Fehler und/oder eine Störung des Geräts vorliegen oder nicht. Dabei kann der Klassifikator eingerichtet sein, innerhalb eines Gesamtraums von möglichen Merkmalsdaten, die von dem Empfangssignal für zumindest einen Radiokanal (ggf. für mehrere Radiosignale) abgeleitet wurden, einen Teilraum des Gesamtraums zu identifizieren, der anzeigt, dass ein Fehler und/oder eine Störung vorliegen. Insbesondere kann der Klassifikator eingerichtet sein, den Gesamtraum in K+1 Teilräume zu unterteilen, mit K>0 (z.B. K=1, 2, 3, 4, 5 oder mehr), wobei K Teilräume K unterschiedliche Typen von Fehlern und/oder Störungen anzeigen, und wobei ein Teilraum anzeigt, dass kein Fehler und/oder keine Störung vorliegen. Der Klassifikator kann z.B. ein neuronales Netzwerk umfassen. Der Klassifikator kann auf Basis von Trainingsdaten mittels eines Maschine-Lern-Algorithmus (z.B. in der Entwicklungsphase) angelernt und/oder geprägt worden sein. Durch die Verwendung eines angelernten Klassifikators können ein Fehler und/oder eine Störung in besonders zuverlässiger Weise erkannt werden. Insbesondere können so in zuverlässiger Weise spezifische Muster von Fehlern und/oder Störungen erkannt werden.
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Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, nur eine begrenzte Anzahl von Typen von Fehlern und/oder Störungen zu detektieren. Alternativ oder ergänzend kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, zu bestimmen, ob ein Fehler und/oder eine Störung innerhalb des Geräts oder außerhalb des Geräts erfolgt ist. Alternativ oder ergänzend kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, nur Fehler und/oder Störungen zu detektieren, die innerhalb des Geräts erfolgt sind. Die o.g. Merkmale der Auswerteeinheit können durch ein entsprechendes Anlernen eines Klassifikators und/oder durch eine geeignete Auswahl von Referenzdaten bewirkt werden. Durch die Begrenzung der Erkennung von Fehlern und/oder Störungen auf ein bestimmtes Gerät kann die Zuverlässigkeit des Betriebs eines Geräts erhöht werden.
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Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, wiederholt, an einer Sequenz von Zeitpunkten, zu veranlassen, dass Empfangssignale für zumindest einen Radiokanal durch den Radio-Empfänger bereitgestellt werden. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, wiederholt, an der Sequenz von Zeitpunkten, auf Basis der jeweiligen Empfangssignale zu bestimmen, ob ein Fehler und/oder eine Störung des Geräts vorliegen. Es kann somit eine kontinuierliche Überwachung eines elektrisch betriebenen Geräts erfolgen. Dabei können ggf. zyklisch unterschiedliche Typen von Fehlern und/oder Störungen überwacht werden (z.B. durch die Verwendung von unterschiedlichen Menge von Radiokanälen).
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Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Typen von Fehlern und/oder Störungen jeweils eine relative Priorität zu ermitteln. Beispielsweise kann ein für die Sicherheit eines Geräts relevanter Fehler und/oder Störung eine erhöhte Priorität aufweisen als ein Fehler und/oder eine Störung, die nicht sicherheitsrelevant sind Es können dann in Abhängigkeit der relativen Prioritäten der unterschiedlichen Typen von Fehlern und/oder Störungen Empfangssignale für die jeweiligen Mengen von Radiokanälen für die unterschiedlichen Typen von Fehlern und/oder Störungen ermittelt werden. Insbesondere können die Reihenfolge und/oder die Häufigkeit der Erkennung bzw. der Überwachung der unterschiedlichen Typen von Fehlern und/oder Störungen in Abhängigkeit von den relativen Prioritäten ermittelt werden. So können die Güte und die Effizienz der Überwachung eines elektrischen Geräts weiter verbessert werden.
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Die Auswerteeinheit kann eingerichtet sein, einen Ist-Zustand des Geräts zu ermitteln (z.B. bei Inbetriebnahme und/oder Aktivierung des Geräts). Dabei kann der Ist-Zustand z.B. einen Alterungsgrad des Geräts anzeigen. Alternativ oder ergänzend kann der Ist-Zustand einen Betriebsmodus anzeigen, in dem das Gerät betrieben wird. Die Menge von unterschiedlichen Radiokanälen, für die von dem Radio-Empfänger Empfangssignale bereitgestellt werden sollen, um einen bestimmten Fehler bzw. eine bestimmte Störung zu erkennen, kann dann in Abhängigkeit von dem Ist-Zustand ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Auswertung der Empfangssignale zur Bestimmung, ob ein Fehler und/oder eine Störung des Geräts vorliegen, in Abhängigkeit von dem Ist-Zustand angepasst werden. Beispielsweise können der verwendete Klassifikator und/oder die verwendeten Referenzdaten in Abhängigkeit von dem Ist-Zustand angepasst werden. So kann die Zuverlässigkeit der Erkennung von Fehlern über die Lebensdauer eines Geräts erhöht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektrisch betriebenes Gerät beschrieben. Das Gerät umfasst ein oder mehrere elektrische und/oder elektronische Komponenten. Des Weiteren umfasst das Gerät die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung zur Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung des Geräts.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung eines elektrisch betriebenen Geräts beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln, mittels eines Radio-Empfängers, eines Empfangssignals für zumindest einen Radiokanal eines Radio-Frequenzbereichs. Außerdem umfasst das Verfahren das Bestimmen, auf Basis des Empfangssignals, ob ein Fehler und/oder eine Störung des Geräts vorliegen oder nicht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Verwendung eines Radio-Empfängers zur Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung eines elektrisch betriebenen Geräts beschrieben.
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Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung bzw. des in diesem Dokument beschriebenen Geräts bzw. Verfahrens in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 ein beispielhaftes Hausgerät;
- 2 eine beispielhafte Vorrichtung zur Erkennung einer Störung und/oder eines Fehlers; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Erkennung einer Störung und/oder eines Fehlers eines elektrischen Geräts.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und zuverlässigen und kostengünstigen Erkennung einer Störung und/oder eines Fehlers eines elektrischen Geräts. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein Hausgerät 100, insbesondere eine Waschmaschine, als Beispiel für ein elektrisch betriebenes Gerät. Das Hausgerät 100 umfasst ein Gehäuse 101, in dem sich elektrische und/oder elektronische Komponenten 110 des Hausgeräts 100 befinden. Ferner umfasst das Hausgerät 100 typischerweise eine Benutzerschnittstelle 102. In dem in 1 dargestellten Beispiel umfasst das Hausgerät 100 eine Waschtrommel 103, die durch einen elektrischen Motor 105 angetrieben wird (wobei der Motor 105 eine elektrische Last darstellt). Die elektrischen und/oder elektronischen Komponenten 110 können neben dem elektrischen Motor 105 ein (Schalt-) Netzteil 111 umfassen, das eingerichtet ist, auf Basis einer AC (alternating current) Netzspannung eine Gleichspannung zum Betrieb von Komponenten 110 des Hausgeräts 100 zu generieren. Des Weiteren kann das Hausgerät 100 Leistungselektronik 112 (z.B. einen Wechselrichter) umfassen, um einen Drehstrom zum Betrieb des Motors 105 zu generieren. Ferner kann das Hausgerät 100 ein oder mehrere elektronische Komponenten 114 umfassen, z.B. zum Betrieb der Benutzerschnittstelle 114. Außerdem umfasst das Hausgerät 100 typischerweise zumindest eine Steuereinheit 113 (z.B. ein oder mehrere Mikrokontroller), um Funktionen des Hausgeräts 100 zu steuern.
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Ferner kann das Hausgerät 100 eine Vorrichtung 120 zur Erkennung einer Störung und/oder eines Fehlers umfassen. Beispielhafte Störungen sind dabei Störungen, durch die elektromagnetische Strahlung verursacht wird. Die Vorrichtung 120 zur Störungserkennung kann, wie in 2 dargestellt, einen Radio-Empfänger 201 umfassen, der eingerichtet ist, Empfangssignale 203 auf unterschiedlichen Kanälen zumindest eines Radio-Frequenzbereichs zu empfangen. Beispielhafte Radio-Frequenzbereiche sind
- • Langwelle (LW) 148kHz - 255kHz;
- • Mittelwelle (MW) 525kHz - 1705kHz;
- • Kurzwelle (KW) 3MHz - 30MHz; und/oder
- • Ultrakurzwelle (UKW) bis 106MHz; und/oder
- • Digital Audio Broadcast bis 800MHz.
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Der Radio-Empfänger 201 kann mit ein oder mehreren Antennen 205, 206 (z.B. einer FM Antenne und/oder einer AM Antenne) gekoppelt sein, wobei die ein oder mehreren Antennen 205, 206 eingerichtet sind, elektromagnetische Wellen zu erfassen. Der Radio-Empfänger 201 kann eingerichtet sein, eine elektromagnetische Welle mit der Träger- bzw. einer Synthesefrequenz für einen bestimmten Radiokanal zu modulieren, um ein Empfangssignal 203 für den bestimmten Radiokanal aus der elektromagnetischen Welle zu extrahieren. Das Empfangssignal 203 kann eine dem Radiokanal entsprechende Bandbreite (z.B. 22,050 kHz) aufweisen. Das Empfangssignal 203 kann von dem Radio-Empfänger 201 durch Verwendung eines Analog-zu-Digital (AD) Wandlers als digitales Signal bereitgestellt werden.
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Die Vorrichtung 120 zur Stör- und/oder Fehlererkennung weist ferner eine Auswerteeinheit 202 (z.B. mit einem Mikroprozessor) auf, die eingerichtet ist, das Empfangssignal 203 auszuwerten, um eine Störung und/oder einen Fehler zu erkennen. Des Weiteren kann die Auswerteeinheit 202 eingerichtet sein, den Radio-Empfänger 201 über ein oder mehrere Steuersignale 204 zu steuern (z.B. um einen Radiokanal zu selektieren, für den ein Empfangssignal 203 bereitgestellt werden soll).
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Es wird somit eine Vorrichtung 120 zur Störerkennung beschrieben, die einen (herkömmlichen) Radio-Demodulationschip 201 aufweist, der typischerweise kostengünstig verfügbar ist. Der Radio-Demodulationschip 201 kann eingerichtet sein, (typischerweise sequentiell) Empfangssignale 203 in ein oder mehreren der o.g. Radio-Frequenzbändern bereitzustellen. Ggf. können mehrere Radio-Frequenzbänder parallel analysiert werden, um mehrere Empfangssignal 203 bereitzustellen (z.B. durch Verwendung von mehreren Radio-Demodulationschips 201). Dabei können Wellenlängen- bzw. Frequenzbereiche mit einer Amplitudenmodulation und/oder mit einer Frequenzmodulation betrachtet werden. Typische innere und äußere Störer eines elektrischen Geräts 100 verursachen meist relativ starke Interferenzen auf zumindest einem der o.g. Radio-Frequenzbänder. Somit ermöglicht die Verwendung eines Radio-Demodulationschips 201 eine kosteneffiziente und zuverlässige Erkennung von Störungen und/oder Fehlern.
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Anstatt mit einem relativ breitbandigen AD Wandler ein relativ breites Frequenzband zu überwachen, können mittels eines Radio-Demodulationschips 201, insbesondere mittels eines darin enthaltenen Frequenzsynthesizers, in effizienter Weise ein oder mehrere relativ schmalbandige Radiokanäle aus dem Radio-Frequenzbereich untersucht werden. Dabei können selektiv einzelne Radiokanäle untersucht werden, um eine bestimmte interne oder externe Störung zu detektieren. Der Signalempfänger 201 für Radio Trägerfrequenzen kann somit als Signaldetektor für Störfrequenzen genutzt werden.
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Die aus einem Radio-Frequenzband ausgewählten Audio-Abtastungen (d.h. die Empfangssignale 203 der einzelnen Radiokanäle) weisen typischerweise lediglich eine relativ schmale Bandbreite von z.B. 22,050 kHz auf. Als Folge daraus können die einzelnen Empfangssignale 203 typischerweise in effizienter Weise mit einem kostengünstigen Mikroprozessor 202 ausgewertet werden. Dabei können die einzelnen Radiokanäle sequentiell analysiert werden, um einen gesamten Radio-Frequenzbereich zu überwachen.
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Der Radio-Demodulations-Baustein 201 kann sämtliche Frequenzen bzw. Radiokanäle von 148 kHz bis 30 MHz (unter Hinzunahme des FM Bandes bis 106 MHz) empfangen und kann typischerweise jeden einzelnen Radiokanal durch Überlagerung einer Synthesefrequenz (mittels Zwischenfrequenz (ZF) Demodulation) auf ein Grund-Frequenzband (insbesondere auf das Audio-Frequenzband zwischen 0Hz und 22,050 KHz) demodulieren. Durch Verschieben der Synthesefrequenz kann jede einzelne Trägerfrequenz bzw. jeder einzelne Radiokanal eines Radio-Frequenzbereichs extrahiert und als Empfangssignal 203 bereitgestellt werden. Durch sequentielles Verschieben der Synthesefrequenz kann somit sequentiell ein gesamter Radio-Frequenzbereich überwacht werden.
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Im Vorfeld kann statistisch ermittelt werden, welche Form eines internen oder externen Fehlers bzw. Störers auf welcher Trägerfrequenz bzw. auf welchem Radiokanal erkennbar wird. Mit anderen Worten, es kann im Vorfeld eine Menge von Radiokanälen ermittelt werden, die für die Erkennung eines bestimmten Fehlers bzw. eines bestimmten Störers relevant sind. Es können dann selektiv, bevorzugt oder zumindest mit erhöhter Häufigkeit, Empfangssignale 203 für die ein oder mehreren Radiokanäle aus der ermittelten Menge von Radiokanälen erfasst werden. Kritische Trägerfrequenzen können somit mit einer erhöhten Häufigkeit überprüft werden. Mit anderen Worten, es kann eine prädiktive Auswahl von Radiokanälen erfolgen. So können die Effizienz und die Erkennungsgeschwindigkeit eines bestimmten Fehlers bzw. Störers weiter verbessert werden.
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Im Vorfeld kann die Auswerteeinheit 202 angelernt werden, ein oder mehrere bestimmte Fehler und/oder Störer zu erkennen. Dabei kann für jeden Fehler und/oder Störer eine Menge von zu untersuchenden Radiokanälen bereitgestellt werden. Des Weiteren kann für ein Empfangssignal 203 ein Referenzsignal bereitgestellt werden, wobei das Referenzsignal das Vorliegen eines Fehlers und/oder Störers anzeigen kann. Ein ermitteltes Empfangssignal 203 kann dann mit dem hinterlegten Referenzsignal verglichen werden, um zu bestimmen, ob ein Fehler und/oder Störer vorliegt oder nicht.
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Die Vorrichtung 120 zur Störerkennung kann somit insbesondere dadurch schnell und leistungsfähig gemacht werden, dass nur einzelne für eine bestimmte Störung relevante Trägerfrequenzen bzw. Radiokanäle betrachtet werden, während andere Trägerfrequenzen bzw. Radiokanäle ausgeblendet werden. Beispielsweise können für eine bestimmte Störung bzw. für einen bestimmten Fehler 22-25 Frequenzausschnitte bzw. Radiokanäle betrachtet werden (was bei einer Gesamtbandbreit von 106 MHz einer Auslastung der Auswerteeinheit 202 von 550 kHz / 106 MHz = 0,51% entspricht (im Vergleich zu der Untersuchung aller Radiokanäle)). Es können somit Radiokanäle selektiv mit erhöhter bzw. mit reduzierter Priorität untersucht werden.
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Die prädiktiv erfassten bzw. gescannten Radiokanäle können nachfolgend im Signalprozessor 202 auf Auffälligkeiten im Zeit und/oder Frequenzbereich untersucht werden. Zu diesem Zweck kann für jeden Radiokanal eine bestimmte Anzahl von normalen Spektren und/oder Störspektren als Referenzdaten hinterlegt werden. Ein adaptiver Erkennungsalgorithmus kann dann auf Basis der hinterlegten Spektren bzw. Referenzdaten erkennen, ob ein Normalzustand oder ein Störzustand vorliegt. Ein als kritisch eingestufter Radiokanal (d.h. ein Frequenzabschnitt mit Störer-Einfluss) kann somit gesondert auf einen Störfall hin verifiziert werden.
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Die jeweils erforderlichen Aktionen für einen jeweiligen zugrundeliegenden Störfall werden bevorzugt zeitnah (z.B. innerhalb von 10 ms bis 50 ms) eingeleitet. Je nach Typ eines Störfalls kann ein System Recovery gestartet werden, um zu testen, ob nach einer Überprüfungs-Aktion und nach einem bestimmten Recovery-Zeitraum (z.B. von ein oder mehreren Minuten) weiterhin ein bestimmter Störfall besteht.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Erkennung eines Fehlers und/oder einer Störung eines elektrisch betriebenen Geräts 100, insbesondere eines Hausgeräts. Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301, mittels eines Radio-Empfängers 201, eines Empfangssignals 203 für zumindest einen Radiokanal eines Radio-Frequenzbereichs. Des Weiteren umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen 302, auf Basis des Empfangssignals 203, ob ein Fehler und/oder eine Störung des Geräts 100 vorliegen.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen können eine Vielzahl von unterschiedlichen inneren oder äußeren Fehler- bzw. Störtypen eines elektrischen Geräts 100 mittels einer einzigen Vorrichtung 120 erkannt und verifiziert werden. Die beschriebene Vorrichtung 120 kann dynamisch auf unterschiedliche Fehler- bzw. Störfälle trainiert bzw. angepasst werden. Dabei kann eine abgestufte Fehlerklassifikation gemäß dem Gefahrengrad von unterschiedlichen Fehlertypen erfolgen, und eine entsprechende Priorisierung der Untersuchung der unterschiedlichen Fehlertypen erfolgen. Die beschriebene Vorrichtung 120 kann durch das schmalbandige Scannen durch unterschiedliche Radiokanäle relativ schnell auf Fehler reagieren, so dass auch zeitkritische Fehlertypen, wie z.B. ein Lichtbogen an einem Relais oder ein Netzimpuls, zuverlässig und schnell detektiert werden können. Es können dann kurzfristig ein oder mehrere geeignete Gegenmaßnahmen einleiten werden.
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Die Vorrichtung 120 kann selektiv für ein oder mehrere relevante Störtypen trainiert werden, so dass die Vorrichtung 120 nicht auf einen Störtypen reagiert, für den die Vorrichtung 120 nicht trainiert wurde. So können in zuverlässiger Weise Fehler und/oder Störungen in benachbarten Geräten 100 ausgeblendet werden. Insbesondere können nicht relevante Fehlertypen über korrelierte Frequenzausschnitte ausgeblendet werden. So kann ein „Übersprechen“ von benachbarten Geräten 100 in effizienter und zuverlässiger Weise vermieden werden.
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Durch die Verwendung eines standardisierten Radio-Empfängers 201, der zweckfremd zur Erkennung eines Störers genutzt wird, kann eine kostengünstige Vorrichtung 120 zur Störerkennung bereitgestellt werden. Außerdem ermöglicht die Analyse von relativ schmalbandigen Empfangssignalen 203 für ein oder mehrere Radiokanäle die Verwendung einer kostengünstigen Auswerteeinheit 202.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtung, des vorgeschlagenen Geräts bzw. des vorgeschlagenen Verfahrens veranschaulichen sollen.
