EP2221412A1 - Verfahren zum Überwachen einer Beladung einer Wäschetrommel und/oder eines Trocknungsgrades von Wäschestücken und entsprechende Schaltungsanordnung - Google Patents

Verfahren zum Überwachen einer Beladung einer Wäschetrommel und/oder eines Trocknungsgrades von Wäschestücken und entsprechende Schaltungsanordnung Download PDF

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EP2221412A1
EP2221412A1 EP10154360A EP10154360A EP2221412A1 EP 2221412 A1 EP2221412 A1 EP 2221412A1 EP 10154360 A EP10154360 A EP 10154360A EP 10154360 A EP10154360 A EP 10154360A EP 2221412 A1 EP2221412 A1 EP 2221412A1
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EP
European Patent Office
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drum
laundry
current
drying
loading
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EP10154360A
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Hasan Gökcer ALBAYRAK
Torsten Böttger
Thomas Ludenia
Jörg SKRIPPEK
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • D06F58/38—Control of operational steps, e.g. for optimisation or improvement of operational steps depending on the condition of the laundry of drying, e.g. to achieve the target humidity

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring a loading of a laundry drum of a tumble dryer and / or for monitoring a degree of drying introduced into the laundry drum laundry, wherein the laundry drum is driven by an electric motor having a stator with at least one winding.
  • the invention further relates to a corresponding circuit arrangement and a tumble dryer with such a circuit arrangement.
  • umble dryer also includes a washer-dryer which is used for washing and drying items of laundry.
  • the remaining drying time is determined, then a time at which the drying of laundry is stopped can be predicted.
  • the drying time of the laundry is known to be related to the loading of the laundry drum. At the beginning of each drying process, this load is made up of the dry mass of the laundry items brought into the laundry drum and the mass of water, ie. H. the mass caused by the moisture of the laundry items.
  • a loading of a laundry drum of a tumble dryer and / or a degree of drying of laundry items introduced into the laundry drum are monitored.
  • the laundry drum is driven by means of an electric motor which has a stator with at least one electrical winding.
  • the electric motor is controlled by means of a control device by applying electrical voltage to the at least one winding of the stator.
  • An electric current flowing through the at least one winding when the electric motor is driven is measured by means of the control device, and conclusions are drawn as to the degree of drying of the laundry items and / or the loading of the drum depending on measured values of the current.
  • the invention is thus based on the finding that an electric current flowing in the winding of the stator when the electric motor is driven constitutes a measure of the loading of the laundry drum and thus a measure of the degree of drying of the laundry items.
  • the loading of the laundry drum and the degree of drying of the laundry items can be determined particularly accurately. It can thus be accurately determined or even regulated a remaining drying time, which is required for drying the laundry.
  • an energy delivered to the electric motor can be calculated. Then it is possible to deduce the degree of drying of the items of laundry and / or the loading of the drum as a function of a progression of the energy over time.
  • a power delivered to the electric motor ie the energy per unit time, depends directly on the load of the laundry drum or on the moment of inertia of the same. This means that in wet laundry more power must be delivered to the electric motor than dry laundry. Does the power delivered to the electric motor no longer change? so it is an indication that the laundry is already dry. In a time course of the energy delivered to the electric motor, it can be seen by a constant slope of the course.
  • the laundry drum is driven by means of a permanent-magnet synchronous motor whose rotor carries at least one permanent magnet.
  • the speed of such synchronous motors can be particularly simple, z. B. by means of an inverter, control or regulate.
  • the speed behavior of the electric motor can be controlled depending on the respective current degree of drying of the laundry items and / or the current loading of the drum.
  • At least two control scenarios are provided here:
  • the speed behavior of the electric motor can be regulated with regard to the remaining drying time required for drying the laundry items.
  • the speed behavior with respect to a power consumption of the electric motor can be controlled. These two control scenarios can be made available to an operator when operating the tumble dryer, for example.
  • the operator defines a point in time at which a drying process is to be ended. Then, the speed behavior of the electric motor is controlled by the control device so depending on the measured values of the current that on the one hand the drying process is terminated at this time and on the other hand, the power consumption of the electric motor is minimized.
  • a difference between a measured value of the current detected during the first time interval and a measured value of the current detected during the second time interval is preferably calculated, and depending on this difference, conclusions are drawn as to the degree of drying of the laundry items and / or the loading of the drum. This is based on the recognition that the loading of the laundry drum changes during a drying process with time, as the laundry items lose moisture - the mass of the laundry items approaches the dry mass. Then during the drying process, less and less torque is required to drive the laundry drum or the moment of inertia of the laundry drum is getting smaller. Since the motor current is proportional to the torque, the measured values of the current flowing through the winding of the stator become ever smaller during the drying process. In this way, the change in the loading of the laundry drum and thus the change in the degree of drying can be monitored. If the measured values of the current change only slightly or even no longer, it is an indication that the items are already dry.
  • a difference between an average of the current intensity during the first time interval and an average value of the current during the second time interval is calculated, and depending on this difference, the degree of drying of the laundry items and / or the loading of the drum is deduced Accuracy of the monitoring of the loading and / or the degree of drying.
  • Current peaks that may possibly occur in the course of the current are compensated for by the formation of the mean values.
  • an initial load of the laundry drum can also be determined.
  • the initial load of the laundry drum can be determined depending on these measured values of the current.
  • the drying time required for drying the laundry items can thereby be estimated.
  • an overload of the laundry drum can be detected and the operator can be signaled. It is preferably provided that when the initial load exceeds a predetermined value, a warning signal, eg. B. an optical or an acoustic signal is output.
  • phase delay between the phase of the voltage applied to the at least one winding of the stator and the phase of the measured current can be calculated, and depending on the phase delay, the degree of drying of the laundry items and / or the loading of the drum can be deduced.
  • the detected measured values of the current and / or the calculated energy and / or the phase delay can be compared with a characteristic stored in a memory. Values for the loading of the laundry drum and / or for the degree of drying of the laundry items can thus be read from a characteristic curve.
  • Another possibility here is a mathematical model in which the values for the loading of the laundry drum and / or the degree of drying of the laundry items are calculated on the basis of a mathematical formula depending on the detected measured values of the current and / or the energy and / or the phase delay.
  • a circuit arrangement according to the invention is designed for monitoring the degree of dryness of laundry items introduced in a laundry drum of a tumble dryer and / or for monitoring a loading of the drum.
  • the circuit arrangement comprises an electric motor whose stator has at least one winding which is coupled to a control device.
  • the control device is for measuring a current flowing through the at least one winding and the current Detecting the degree of drying of the laundry items and / or the loading of the drum is formed depending on the detected measured values of the current.
  • the invention also includes a clothes dryer, which has a circuit arrangement according to the invention.
  • Fig. 1 a block diagram of a circuit 1 is shown.
  • the circuit arrangement 1 comprises a power supply unit 2 which has, for example, a bridge rectifier.
  • the power supply 2 is connectable to a power supply network.
  • a rectified electrical voltage is provided.
  • the circuit arrangement 1 furthermore has an inverter or inverter 3 with a plurality of insulated gate bipolar transistors.
  • the inverter 3 comprises six such bipolar transistors.
  • the inverter 3 is controlled by a control unit 4.
  • the inverter 3 and the control unit 4 together form a control device.
  • the circuit arrangement 1 also includes a permanent-magnet synchronous motor 5, the rotor carries permanent magnets and the stator is designed to be three-phase.
  • the stator thus has three windings 6 in the example.
  • the windings 6 are coupled to the inverter 3.
  • AC voltage for all windings 6 of the synchronous motor 5 can be provided.
  • the control unit 4 can detect a current I flowing through the windings 6. In this case, different embodiments are provided. Only the current I flowing through one of the windings 6 can be detected. Alternatively, currents I flowing across all the windings 6 of the stator can be measured separately. Finally, a summation current can be measured, i. H. All currents I can be tapped from the respective windings 6 and added up.
  • FIGS Fig. 2 and 3 A method for monitoring a load of a laundry drum of a clothes dryer, which the circuit arrangement 1 according to Fig. 1 Now, as well as for monitoring a degree of dryness of laundry items loaded in the laundry drum, reference will now be made to FIGS Fig. 2 and 3 explained in more detail.
  • the current I flowing through the winding 6 can be measured and evaluated by means of the control unit 4.
  • An exemplary course of this current I is in Fig. 2 shown.
  • the time t is plotted on the x-axis.
  • the laundry drum of the tumble dryer is repeatedly accelerated and decelerated by means of the synchronous motor 5. This can be seen on the basis of the pulse-shaped current profile:
  • the laundry drum is accelerated for the first time until it reaches a predetermined speed.
  • the laundry drum is rotated during a time interval 8, in order then to be decelerated at a time t 1 .
  • current I flows through the windings 6. This current has an approximately sinusoidal profile.
  • the laundry drum is repeatedly accelerated and decelerated during the time interval 7 of the entire drying program, being rotated during the respective time intervals 8 to 12.
  • Characteristic of the course of the current I during the respective time intervals 8 to 12 is a current spike 13 which occurs at the beginning of each time interval 8 to 12.
  • the loading of the laundry drum and the degree of drying of the laundry items are monitored.
  • the current intensity of the current I is measured.
  • the current peak 13 of the current I is measured.
  • This current is a measure of an initial load of the laundry drum, which is composed of the dry mass of the laundry items and from the moisture.
  • This initial load is compared to a threshold and a warning signal is given when the initial load exceeds the predetermined threshold. From the initial load also required for the drying of the laundry items time, ie the time interval 7, calculated or estimated.
  • the current intensity of the current I is also monitored during the further time intervals 9 to 12.
  • the current load of the laundry drum is determined depending on the current.
  • the loading of the laundry drum at any time during the time interval 7 is known: It can either be calculated using a mathematical function depending on the current intensity of the current I or read from a characteristic or table by means of the control unit 4.
  • the degree of drying of the laundry is to be monitored depending on the course of the current I.
  • a change in the current intensity of the current I during the time interval 7 is monitored.
  • a difference between an average value of the current I detected during the time interval 8 and an average value of the current I detected during the next time interval 9 can be calculated.
  • This difference is then a measure of the change in the degree of drying of the laundry items.
  • the change in the current intensity of the current I during the entire drying process, ie during the time interval 7, is in Fig. 2 illustrated by a line 14. If the course of the line 14 is constant, ie the current intensity of the current I no longer changes, the items of laundry no longer lose any water. This is an indication that the laundry is already dry. The drying process can thus be ended at a time t 2 .
  • the current intensity of the current I is directly related to a torque of the synchronous motor 5. Both quantities, current I and torque, can be considered equal. If only one of the two quantities is mentioned, the statement can also be transferred to the second size.
  • an output to the synchronous motor 5 energy represents a measure of the degree of drying of the laundry items and the loading of the laundry drum.
  • Fig. 3 shows a time course of an output to the synchronous motor 5 energy E. This course is shown for a complete drying process, here for the duration of the time interval 7. How out Fig. 3 shows the change in energy .DELTA.E per unit time .DELTA.t a measure of the current load of the laundry drum.
  • the change in the energy ⁇ E per unit time ⁇ t that is, the output to the synchronous motor 5 power is higher at the beginning of the drying process than at the end. This means that the loading of the laundry drum at the beginning of the drying process is higher than the end of the drying process, as the laundry items lose their moisture.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Beladung einer Wäschetrommel eines Wäschetrockners und/oder zum Überwachen eines Trocknungsgrades von in die Wäschetrommel eingebrachten Wäschestücken, wobei die Wäschetrommel mittels eines Elektromotors (5) angetrieben wird, dessen Stator wenigstens eine Wicklung (6) aufweist. Der Elektromotors (5) wird mittels einer Steuereinrichtung (3, 4) durch Anlegen von elektrischer Spannung an die wenigstens eine Wicklung (6) des Stators des Elektromotors (5) angesteuert. Ein über die wenigstens eine Wicklung (6) fließender elektrischer Strom (I) wird mittels der Steuereinrichtung (3, 4) gemessen. Es wird auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder die Beladung der Trommel abhängig von Messwerten des Stromes (I) rückgeschlossen. Es wird eine an den Elektromotor (5) abgegebene Energie (E) abhängig von dem gemessenen Strom (I) berechnet, und abhängig von einem Verlauf der Energie (E) über der Zeit wird auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel rückgeschlossen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Beladung einer Wäschetrommel eines Wäschetrockners und/oder zum Überwachen eines Trocknungsgrades von in die Wäschetrommel eingebrachten Wäschestücken, wobei die Wäschetrommel mittels eines Elektromotors angetrieben wird, welcher einen Stator mit wenigstens einer Wicklung aufweist. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine entsprechende Schaltungsanordnung und einen Wäschetrockner mit einer solchen Schaltungsanordnung.
  • Unter den Begriff "Wäschetrockner" fällt hier auch ein Waschtrockner, welcher zum Waschen und zum Trocknen von Wäschestücken dient.
  • Bei einem Wäschetrockner ist es von großer Bedeutung, die verbleibende Trocknungszeit, welche zum Trocknen der Wäschestücke erforderlich ist, vorhersagen zu können. Wird die verbleibende Trocknungszeit ermittelt, so kann ein Zeitpunkt, zu welchem die Trocknung von Wäschestücken beendet wird, vorhergesagt werden. Die Trocknungszeit der Wäschestücke hängt bekanntlich mit der Beladung der Wäschetrommel zusammen. Diese Beladung setzt sich zu Beginn eines jeden Trocknungsprozesses aus der Trockenmasse der in die Wäschetrommel eingebrachten Wäschestücke sowie der Masse von Wasser, d. h. der durch die Feuchtigkeit der Wäschestücke bewirkten Masse, zusammen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, eine Schaltungsanordnung und einen entsprechenden Wäschetrockner zu schaffen, bei welchem, welcher und welchem ein genaues Überwachen der Beladung der Wäschetrommel und/oder des Trocknungsgrades der Wäschestücke ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, eine Schaltungsanordnung und einen Wäschetrockner mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstände abhängiger Patentansprüche sowie nachfolgender Beschreibung, wobei bevorzugten Ausführungen der Erfindung in einer der Kategorien Verfahren, Schaltungsanordnung und Wäschetrockner stets bevorzugte Ausführungen der Erfindung in den jeweils anderen Kategorien entsprechen, und dies auch dann, wenn darauf hierin nicht explizit hingewiesen ist..
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Beladung einer Wäschetrommel eines Wäschetrockners und/oder ein Trocknungsgrad von in die Wäschetrommel eingebrachten Wäschestücken überwacht. Die Wäschetrommel wird dabei mittels eines Elektromotors angetrieben, welcher einen Stator mit wenigstens einer elektrischen Wicklung aufweist. Bei dem Verfahren wird der Elektromotor mittels einer Steuereinrichtung durch Anlegen von elektrischer Spannung an die wenigstens eine Wicklung des Stators angesteuert. Ein über die wenigstens eine Wicklung beim Ansteuern des Elektromotors fließender elektrischer Strom wird mittels der Steuereinrichtung gemessen, und es wird auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel abhängig von Messwerten des Stromes rückgeschlossen.
  • Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass ein in der Wicklung des Stators beim Ansteuern des Elektromotors fließender elektrischer Strom ein Maß für die Beladung der Wäschetrommel und somit ein Maß für den Trocknungsgrad der Wäschestücke darstellt. Abhängig von den Messwerten des durch die Wicklung des Stators fließenden Stromes können die Beladung der Wäschetrommel und der Trocknungsgrad der Wäschestücke besonders genau ermittelt werden. Es kann somit eine verbleibende Trocknungszeit, welche zum Trocknen der Wäschestücke erforderlich ist, genau ermittelt oder sogar geregelt werden.
  • Abhängig von den Messwerten des Stromes kann eine an den Elektromotor abgegebene Energie berechnet werden. Dann kann auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel abhängig von einem Verlauf der Energie über der Zeit rückgeschlossen werden. Eine an den Elektromotor abgegebene Leistung, also die Energie pro Zeiteinheit, hängt unmittelbar von der Beladung der Wäschetrommel bzw. von dem Trägheitsmoment derselben ab. Dies bedeutet, dass bei feuchten Wäschestücken mehr Leistung an den Elektromotor abgegeben werden muss als bei trockenen Wäschestücken. Ändert sich die an den Elektromotor abgegebene Leistung nicht mehr, so ist es ein Indiz dafür, dass die Wäschestücke bereits trocken sind. In einem zeitlichen Verlauf der an den Elektromotor abgegebenen Energie macht es sich durch eine konstante Steigung des Verlaufs erkennbar.
  • Im Hinblick auf die Messung des Stromes hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wäschetrommel mittels eines permanenterregten Synchronmotors angetrieben wird, dessen Rotor wenigstens einen Permanentmagneten trägt. Die Drehzahl von solchen Synchronmotoren lässt sich besonders einfach, z. B. mittels eines Inverters, steuern oder regeln. Somit kann das Drehzahlverhalten des Elektromotors abhängig von dem jeweils gegenwärtigen Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder von der jeweils gegenwärtigen Beladung der Trommel geregelt werden. Hier sind mindestens zwei Regelszenarien vorgesehen: Das Drehzahlverhalten des Elektromotors kann im Hinblick auf die verbleibende Trocknungszeit, die zum Trocknen der Wäschestücke erforderlich ist, geregelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Drehzahlverhalten im Hinblick auf eine Leistungsaufnahme des Elektromotors geregelt werden. Diese beiden Regelszenarien können beispielsweise einer Bedienperson beim Bedienen des Wäschetrockners zur Verfügung gestellt werden. Es kann beispielsweise so aussehen, dass die Bedienperson einen Zeitpunkt definiert, zu welchem ein Trocknungsprozess beendet werden soll. Dann wird das Drehzahlverhalten des Elektromotors mittels der Steuereinrichtung derart abhängig von den Messwerten des Stromes geregelt, dass einerseits der Trocknungsprozess zu diesem Zeitpunkt beendet wird und andererseits die Leistungsaufnahme des Elektromotors minimiert wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Ansteuern des Elektromotors folgende Schritte:
    • Beschleunigen der Wäschetrommel auf eine vorbestimmte erste Drehzahl;
    • Rotieren der Wäschetrommel bei der ersten Drehzahl während eines vorbestimmten ersten Zeitintervalls, insbesondere für die gesamte Zeitdauer des ersten Zeitintervalls;
    • Abbremsen der Wäschetrommel;
    • Beschleunigen der Trommel auf eine vorbestimmte zweite Drehzahl;
    • Rotieren der Wäschetrommel bei der zweiten Drehzahl während eines vorbestimmten zweiten Zeitintervalls, insbesondere für die gesamte Zeitdauer des zweiten Zeitintervalls.
  • Dabei wird bevorzugt eine Differenz zwischen einem während des ersten Zeitintervalls erfassten Messwert des Stromes und einem während des zweiten Zeitintervalls erfassten Messwert des Stromes berechnet, und abhängig von dieser Differenz wird auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel rückgeschlossen. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass sich die Beladung der Wäschetrommel während eines Trocknungsprozesses mit der Zeit ändert, da die Wäschestücke Feuchte verlieren - die Masse der Wäschestücke nähert sich der Trockenmasse an. Dann ist während des Trocknungsprozesses immer weniger Drehmoment zum Antreiben der Wäschetrommel erforderlich bzw. das Trägheitsmoment der Wäschetrommel wird immer kleiner. Da der Motorstrom proportional zum Drehmoment ist, werden die Messwerte des über die Wicklung des Stators fließenden Stromes während des Trocknungsprozesses immer kleiner. Auf diesem Wege kann die Änderung der Beladung der Wäschetrommel und somit die Änderung des Trocknungsgrades überwacht werden. Ändern sich die Messwerte des Stromes nur gering oder sogar nicht mehr, so ist es ein Indiz dafür, dass die Wäschestücke bereits trocken sind.
  • Es wird insbesondere eine Differenz zwischen einem Mittelwert der Stromstärke während des ersten Zeitintervalls und einem Mittelwert der Stromstärke während des zweiten Zeitintervalls berechnet, und abhängig von dieser Differenz wird auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel rückgeschlossen.. Dies erhöht die Genauigkeit der Überwachung der Beladung und/oder des Trocknungsgrades. Stromspitzen, die in dem Stromverlauf gegebenenfalls auftreten können, werden nämlich durch die Bildung der Mittelwerte ausgeglichen.
  • Es kann ebenfalls ein elektrischer Strom gemessen werden, welcher in einem Generatorbetrieb des Elektromotors, d. h. beim Abbremsen der Wäschetrommel, über die Wicklung des Stators fließt. Dieser Strom kann im Generatorbetrieb mittels der Steuereinrichtung gemessen werden, und abhängig von den Messwerten dieses Stromes kann auf die Beladung der Wäschetrommel rückgeschlossen werden. Die Beladung der Wäschetrommel kann somit redundant, abhängig von dem Strom im Motorbetrieb sowie im Generatorbetrieb, ermittelt werden, und die beiden Ergebnisse können miteinander verglichen werden.
  • Abhängig von den erfassten Messwerten des Motorstromes im Motorbetrieb kann auch eine Anfangsbeladung der Wäschetrommel ermittelt werden. Dazu wird der über die Wicklung des Stators fließende Strom während eines ersten Ansteuerns des Elektromotors während eines Trocknungsprozesses bzw. Trocknungsprogramms - d. h. während eines Zeitintervalls einer ersten Beschleunigung und Rotation der Trommel - gemessen. Dann kann die Anfangsbeladung der Wäschetrommel abhängig von diesen Messwerten des Stromes ermittelt werden. Die für die Trocknung der Wäschestücke erforderliche Trocknungszeit kann dadurch geschätzt werden. Außerdem wird somit erreicht, dass eine Überladung der Wäschetrommel erkannt und der Bedienperson signalisiert werden kann. Es ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass dann, wenn die Anfangsbeladung einen vorbestimmten Wert überschreitet, ein Warnsignal, z. B. ein optisches oder ein akustisches Signal, ausgegeben wird.
  • Es kann des Weiteren eine Phasenverzögerung zwischen der Phase der an die wenigstens eine Wicklung des Stators angelegten Spannung und der Phase des gemessenen Stromes berechnet werden und abhängig von der Phasenverzögerung kann auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel rückgeschlossen werden.
  • Die erfassten Messwerte des Stromes und/oder die berechnete Energie und/oder die Phasenverzögerung können mit einer in einem Speicher abgelegten Kennlinie verglichen werden. Aus einer Kennlinie können somit Werte für die Beladung der Wäschetrommel und/oder für den Trocknungsgrad der Wäschestücke abgelesen werden. Eine weitere Möglichkeit stellt hier ein mathematisches Modell dar, bei welchem die Werte für die Beladung der Wäschetrommel und/oder den Trocknungsgrad der Wäschestücke anhand einer mathematischen Formel abhängig von den erfassten Messwerten des Stromes und/oder der Energie und/oder der Phasenverzögerung berechnet werden.
  • Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist zum Überwachen des Trocknungsgrades von in einer Wäschetrommel eines Wäschetrockners eingebrachten Wäschestücken und/oder zum Überwachen einer Beladung der Trommel ausgebildet. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Elektromotor, dessen Stator wenigstens eine Wicklung aufweist, die mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung ist dabei zum Messen eines über die wenigstens eine Wicklung fließenden Stromes und zum Erkennen des Trocknungsgrades der Wäschestücke und/oder der Beladung der Trommel abhängig von den erfassten Messwerten des Stromes ausgebildet.
  • Zur Erfindung gehört auch ein Wäschetrockner, welcher eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung aufweist.
  • Weitere Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, den Figuren der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung;
    Fig. 2
    einen zeitlichen Verlauf eines über eine Wicklung eines Stators eines Elektromotors eines Wäschetrockners fließenden Stromes, wobei anhand des Verlaufs ein besonderes Verfahren näher erläutert wird; und
    Fig. 3
    einen zeitlichen Verlauf einer an den Elektromotor abgegebenen Energie während eines Trocknungsprozesses bzw. Trocknungsprogrammes, wobei anhand dieses Verlaufs ein besonderes Verfahren näher erläutert wird.
  • In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung 1 dargestellt. Die Schaltungsanordnung 1 umfasst ein Netzteil 2, welches beispielsweise einen Brückengleichrichter aufweist. Das Netzteil 2 ist mit einem Spannungsversorgungsnetz verbindbar. Mittels des Netzteils 2 wird eine gleichgerichtete elektrische Spannung bereitgestellt. Die Schaltungsanordnung 1 weist des Weiteren einen Inverter bzw. Wechselrichter 3 mit einer Mehrzahl von Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode auf. Der Inverter 3 umfasst insbesondere sechs solche Bipolartransistoren. Der Inverter 3 wird von einer Steuereinheit 4 angesteuert. Der Inverter 3 und die Steuereinheit 4 bilden insgesamt eine Steuereinrichtung.
  • Die Schaltungsanordnung 1 umfasst außerdem einen permanenterregten Synchronmotor 5, dessen Rotor Permanentmagnete trägt und dessen Stator dreiphasig ausgeführt ist. Der Stator weist somit im Beispiel drei Wicklungen 6 auf. Die Wicklungen 6 sind mit dem Inverter 3 gekoppelt. Mittels des Inverters 3 ist Wechselspannung für alle Wicklungen 6 des Synchronmotors 5 bereitstellbar.
  • Die Steuereinheit 4 kann einen über die Wicklungen 6 fließenden Strom I erfassen. Dabei sind unterschiedliche Ausführungsformen vorgesehen. Es kann nur der über eine der Wicklungen 6 fließende Strom I erfasst werden. Alternativ können Ströme I, die über alle Wicklungen 6 des Stators fließen, separat gemessen werden. Schließlich kann ein Summenstrom gemessen werden, d. h. alle Ströme I können aus den jeweiligen Wicklungen 6 abgegriffen und aufsummiert werden.
  • Ein Verfahren zum Überwachen einer Beladung einer Wäschetrommel eines Wäschetrockners, welcher die Schaltungsanordnung 1 gemäß Fig. 1 aufweist, sowie zum Überwachen eines Trocknungsgrades von in die Wäschetrommel eingebrachten Wäschestücken wird nun Bezug nehmend auf Fig. 2 und 3 näher erläutert.
  • Wie bereits ausgeführt, kann der über die Wicklung 6 fließende Strom I gemessen und mittels der Steuereinheit 4 ausgewertet werden. Ein beispielhafter Verlauf dieses Stromes I ist in Fig. 2 dargestellt. Auf der x-Achse ist die Zeit t aufgetragen. Während eines gesamten Trocknungsprozesses während eines Zeitinterwalls 7 wird die Wäschetrommel des Wäschetrockners mittels des Synchronmotors 5 wiederholt beschleunigt und abgebremst. Dies ist anhand des impulsförmigen Stromverlaufs zu erkennen: Zu einem Zeitpunkt t0 wird die Wäschetrommel zum ersten Mal beschleunigt, bis sie eine vorbestimmte Drehzahl erreicht. Die Wäschetrommel wird während eines Zeitintervalls 8 rotiert, um dann zu einem Zeitpunkt t1 abgebremst zu werden. Während des Zeitintervalls 8 fließt über die Wicklungen 6 Strom I. Dieser weist einen etwa sinusförmigen Verlauf auf. Die Wäschetrommel wird während des Zeitintervalls 7 des gesamten Trocknungsprogramms wiederholt beschleunigt und abgebremst, wobei sie während der jeweiligen Zeitintervalle 8 bis 12 rotiert wird. Charakteristisch für den Verlauf des Stromes I während der jeweiligen Zeitintervalle 8 bis 12 ist eine Stromspitze 13, die zu Beginn eines jeden Zeitintervalls 8 bis 12 auftritt.
  • Nun wird abhängig von dem gemessenen Strom I die Beladung der Wäschetrommel sowie der Trocknungsgrad der Wäschestücke überwacht. Zu Beginn eines Trocknungsprogramms, also beim ersten Beschleunigen der Wäschetrommel zum Zeitpunkt t0 und während des Zeitintervalls 8, wird die Stromstärke des Stromes I gemessen. Beispielsweise wird die Stromspitze 13 des Stromes I gemessen. Diese Stromstärke ist ein Maß für eine Anfangsbeladung der Wäschetrommel, welche sich aus der Trockenmasse der Wäschestücke sowie aus der Feuchte zusammensetzt. Diese Anfangsbeladung wird mit einem Schwellwert verglichen, und es wird ein Warnsignal dann abgegeben, wenn die Anfangsbeladung den vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Aus der Anfangsbeladung wird ebenfalls die für die Trocknung der Wäschestücke erforderliche Zeit, also das Zeitintervall 7, berechnet bzw. geschätzt.
  • Die Stromstärke des Stromes I wird auch während der weiteren Zeitintervalle 9 bis 12 überwacht. Dabei wird die jeweils gegenwärtige Beladung der Wäschetrommel abhängig von der Stromstärke ermittelt. Somit ist die Beladung der Wäschetrommel zu jedem Zeitpunkt während des Zeitintervalls 7 bekannt: Sie kann entweder mit Hilfe einer mathematischen Funktion abhängig von der Stromstärke des Stromes I berechnet oder aus einer Kennlinie oder Tabelle mittels der Steuereinheit 4 abgelesen werden.
  • Nun soll der Trocknungsgrad der Wäschestücke abhängig von dem Verlauf des Stromes I überwacht werden. Zu diesem Zwecke wird eine Änderung der Stromstärke des Stromes I während des Zeitintervalls 7 überwacht. Es kann beispielsweise eine Differenz zwischen einem Mittelwert des während des Zeitintervalls 8 erfassten Stromes I und einem Mittelwert des während des nächsten Zeitintervalls 9 erfassten Stromes I berechnet werden. Diese Differenz ist dann ein Maß für die Änderung des Trocknungsgrades der Wäschestücke. Es kann auch eine Differenz zwischen den Stromspitzen 13 berechnet werden. Die Änderung der Stromstärke des Stromes I während des gesamten Trocknungsprozesses, d. h. während des Zeitintervalls 7, ist in Fig. 2 anhand einer Linie 14 dargestellt. Ist der Verlauf der Linie 14 konstant, d. h. ändert sich die Stromstärke des Stromes I nicht mehr, so verlieren die Wäschestücke kein Wasser mehr. Dies ist ein Indiz dafür, dass die Wäschestücke bereits trocken sind. Der Trocknungsprozess kann somit zu einem Zeitpunkt t2 beendet werden.
  • Die Stromstärke des Stromes I hängt direkt mit einem Drehmoment des Synchronmotors 5 zusammen. Beide Größen, der Strom I und das Drehmoment, können als gleichberechtigt betrachtet werden. Bei Nennung nur einer der beiden Größen ist die Aussage auch auf die zweite Größe übertragbar.
  • Auch eine an den Synchronmotor 5 abgegebene Energie stellt ein Maß für den Trocknungsgrad der Wäschestücke sowie die Beladung der Wäschetrommel dar. Fig. 3 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer an den Synchronmotor 5 abgegebenen Energie E. Dieser Verlauf ist für einen vollständigen Trocknungsprozess, hier für die Zeitdauer des Zeitintervalls 7, gezeigt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Änderung der Energie ΔE pro Zeiteinheit Δt ein Maß für die jeweils gegenwärtige Beladung der Wäschetrommel. Die Änderung der Energie ΔE pro Zeiteinheit Δt, d. h. die an den Synchronmotor 5 abgegebene Leistung ist zu Beginn des Trocknungsprozesses höher als zu dessen Ende. Dies bedeutet, dass die Beladung der Wäschetrommel zu Beginn des Trocknungsprozesses höher als zu Ende des Trocknungsprozesses ist, da die Wäschestücke ihre Feuchte verlieren. Ändert sich die Steigung des Verlaufs der Energie E nicht mehr, was in Fig. 3 ab einem Zeitpunkt t3 zu erkennen ist, so kann festgestellt werden, dass die Wäschestücke bereits trocken sind. Der Trocknungsgrad der Wäschestücke sowie die Beladung der Wäschetrommel kann somit ebenfalls abhängig von dem Verlauf der Energie überwacht werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltungsanordnung
    2
    Netzteil
    3
    Inverter
    4
    Steuereinheit
    5
    permanenterregter Synchronmotor
    6
    Wicklungen
    7 bis 12
    Zeitinterwalle
    13
    Stromspitzen
    14
    Linie
    E, ΔE
    Energie
    Δt
    Zeiteinheit
    I
    Strom
    t
    Zeit
    t0, t1, t2, t3
    Zeitpunkte

Claims (15)

  1. Verfahren zum Überwachen einer Beladung einer Wäschetrommel eines Wäschetrockners und/oder zum Überwachen eines Trocknungsgrades von in die Wäschetrommel eingebrachten Wäschestücken, wobei die Wäschetrommel mittels eines Elektromotors (5) angetrieben wird, welcher einen Stator mit wenigstens einer Wicklung (6) aufweist, mit den Schritten:
    - Ansteuern des Elektromotors (5) mittels einer Steuereinrichtung (3, 4) durch Anlegen elektrischer Spannung an die wenigstens eine Wicklung (6);
    - Messen eines über die wenigstens eine Wicklung (6) fließenden elektrischen Stromes (I) mittels der Steuereinrichtung (3, 4);
    - Rückschließen auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder die Beladung der Trommel abhängig von Messwerten des Stromes (I);
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine an den Elektromotor (5) abgegebene Energie (E) abhängig von dem gemessenen Strom (I) berechnet wird, und abhängig von einem Verlauf der Energie (E) über der Zeit auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel rückgeschlossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wäschetrommel mittels eines permanenterregten Synchronmotors (5) angetrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ansteuern des Elektromotors (5) umfasst:
    - Beschleunigen der Trommel auf eine vorbestimmte erste Drehzahl;
    - Rotieren der Trommel bei der ersten Drehzahl während eines vorbestimmten ersten Zeitintervalls (8);
    - Abbremsen der Trommel;
    - Beschleunigen der Trommel auf eine vorbestimmte zweite Drehzahl;
    - Rotieren der Trommel bei der zweiten Drehzahl während eines vorbestimmten zweiten Zeitintervalls (9);
    wobei eine Differenz (14) zwischen einem während des ersten Zeitintervalls erfassten Messwert des Stromes (I) und einem während des zweiten Zeitintervalls erfassten Messwert des Stromes (I) berechnet wird, und abhängig von der Differenz auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel rückgeschlossen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Differenz zwischen einem Mittelwert der Stromstärke während des ersten Zeitintervalls und einem Mittelwert der Stromstärke während des zweiten Zeitintervalls berechnet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei während des Abbremsens der Wäschetrommel ein über die wenigstens eine Wicklung (6) fließender Strom mittels der Steuereinrichtung (3, 4) gemessen wird, und abhängig von den Messwerten des Stromes (I) auf die Beladung der Wäschetrommel rückgeschlossen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strom (I) während eines ersten Ansteuerns (8) des Elektromotors (5) während eines Trocknungsprogramms (7) gemessen wird, und eine Anfangsbeladung der Wäschetrommel abhängig von den Messwerten des Stromes (I) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei dann, wenn die Anfangsbeladung einen vorbestimmten Wert überschreitet, ein Warnsignal abgegeben wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erfassten Messwerte des Stromes (I) mit einer abgelegten Kennlinie verglichen werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Phasenverzögerung zwischen der Phase der an die wenigstens eine Wicklung (6) des Stators angelegten Spannung und der Phase des gemessenen Stromes (I) berechnet wird, und abhängig von der Phasenverzögerung auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel rückgeschlossen wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei abhängig von dem jeweils gegenwärtigen Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder von der jeweils gegenwärtigen Beladung der Trommel das Drehzahlverhalten des Elektromotors (5) geregelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Drehzahlverhalten im Hinblick auf eine verbleibende Trocknungszeit geregelt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Drehzahlverhalten im Hinblick auf eine Leistungsaufnahme des Elektromotors (5) geregelt wird.
  13. Schaltungsanordnung zum Überwachen des Trocknungsgrades von in einer Wäschetrommel eines Wäschetrockners eingebrachten Wäschestücken und/oder zum Überwachen einer Beladung der Trommel, mit einem Elektromotor (5), welcher einen Stator mit wenigstens einer Wicklung (6) aufweist, die mit einer Steuereinrichtung (3, 4) gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung (3, 4) zum Messen eines über die wenigstens eine Wicklung (6) fließenden Stromes (I) und zum Erkennen des Trocknungsgrades der Wäschestücke und/oder der Beladung der Trommel abhängig von den erfassten Messwerten des Stromes (I) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3, 4) dazu ausgelegt ist, abhängig von dem gemessenen Strom (I) eine an den Elektromotor (5) abgegebene Energie (E) zu berechnen und abhängig von einem Verlauf der Energie (E) über der Zeit auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel zurückzuschließen.
  14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, wobei der Elektromotor (5) ein permanenterregter Synchronmotor ist.
  15. Wäschetrockner mit einer Schaltungsanordnung zum Überwachen des Trocknungsgrades von in einer Wäschetrommel des Wäschetrockners eingebrachten Wäschestücken und/oder zum Überwachen einer Beladung der Trommel, mit einem Elektromotor (5), welcher einen Stator mit wenigstens einer Wicklung (6) aufweist, die mit einer Steuereinrichtung (3, 4) gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung (3, 4) zum Messen eines über die wenigstens eine Wicklung (6) fließenden Stromes (I) und zum Erkennen des Trocknungsgrades der Wäschestücke und/oder der Beladung der Trommel abhängig von den erfassten Messwerten des Stromes (I) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3, 4) dazu ausgelegt ist, abhängig von dem gemessenen Strom (I) eine an den Elektromotor (5) abgegebene Energie (E) zu berechnen und abhängig von einem Verlauf der Energie (E) über der Zeit auf den Trocknungsgrad der Wäschestücke und/oder auf die Beladung der Trommel zurückzuschließen.
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