DE19627594A1

DE19627594A1 - Verfahren zur Bestimmung der Trübung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums

Info

Publication number: DE19627594A1
Application number: DE19627594A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Phys Dr Andreae; Harald Dipl Ing Steinmueller; Gerhard Dipl Phys Dr Re Kroetz; Boris Dipl Ing Kipper; Wolfgang Legner
Original assignee: AEG Hausgeraete GmbH
Current assignee: Electrolux Rothenburg GmbH Factory and Development
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: DE19627594C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Trübung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, insbesondere einer Wasch- oder Spülflüssigkeit einer Wasch- oder Spülmaschine

In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung 196 26 203.8 ist ein optischer Sensor beschrieben, der unter anderem für die Untersuchung einer Wasch- oder Spülflüssigkeit einer Wasch- oder Spülmaschine verwendet werden kann. Mit diesem optischen Sensors ist es möglich, eine Transmissionsmessung und eine Reflexionsmessung der Strahlungsintensität durchzuführen, wobei die jeweils gemessene Strahlungsintensität in Form entsprechender proportionaler Signale, die von dem Strahlungsdetektor geliefert werden, vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die so erhaltenen Signale im Hinblick auf eine Qualifizierung und Bestimmung der Trübung des Untersuchungsmediums auswertbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Bestimmung der Trübung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, insbesondere einer Wasch- oder Spülflüssigkeit einer Wasch- oder Spülmaschine, anhand der von einem optischen Trübungssensor, bei dem eine in das Medium emittierte Strahlung detektiert wird, gelieferten Meßsignale vorgesehen, wobei der Trübungssensor einer Transmissionsmessung und einer Reflexionsmessung entsprechende, separate Signale liefert, die jeweils mit einem Referenzwert ins Verhältnis gesetzt werden, und basierend auf dem Ergebnis entsprechende Parameter der Trübung bestimmt werden.

Die mittels des Sensors erhaltenen, spezifischen Transmissions- und Reflexionssignale werden erfindungsgemäß relativ zu einem entsprechenden Referenzwert ausgewertet, so daß vorteilhaft pro Bestimmungsschritt stets zwei Analysesignale, die bezogen auf einen Referenzwert normiert sind, vorliegen. Es werden also nicht die Absolutwerte verwendet, sondern die relativ zu dem Referenzwert gelieferten Verhältniswerte. Auf diese Weise werden zwei aussagekräftige Analysewerte erhalten, anhand welcher eine exakte Qualifizierung der Trübung möglich ist.

Erfindungsgemäß hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufs der Meßsignale und/oder der Verhältnisergebnisse die Meßsignale über eine ggf. vorbestimmte Zeitdauer ermittelt werden. Denn durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist eine statistische Auswertung der zeitlichen Signalverläufe bzw. der Verhältnisergebnisse möglich, wodurch fehlerbehaftete Einzelmessungen erkannt und eliminiert werden können und mit besonderem Vorteil durch Mittelung bzw. Glättung ein stabiler Zeitverlauf der Sensorsignale erhalten werden kann.

Im Rahmen einer ersten Erfindungsalternative kann der Referenzwert jeweils zu Beginn einer Meßphase durch Normierung der im Startzeitpunkt erhaltenen Meßergebnisse ermittelt werden. Bei dieser Alternative wird also zu jedem Beginn einer Meßphase ein fixer, während der gesamten Messung gleichbleibender Referenzwert generiert, der jeweils dem gelieferten Transmissions- und Reflexionssignal entspricht. Dies ist dahingehend von Vorteil, als zu Beginn des interessierenden Meßphasenabschnitts ein bestimmter Status quo gegeben ist, der in seiner Veränderung untersucht werden soll. Mögliche Zeitpunkte zur Generation dieses Referenzwerts sind z. B.:

- unmittelbar nach Programmbeginn, wenn sich noch Luft in der Meßkammer des Sensors, der beispielsweise als Küvette ausgebildet ist, befindet,
- vor der Reinigungsmittelzugabe, wenn sich also noch klares Wasser in der Durchbrechung des optischen Sensors, die die Meßkammer darstellt, befindet,
- nach dem Auflösen des Reinigungsmittels, um die Schmutzablösung (Zunahme der Schmutzkonzentration in der Flüssigkeit) zu erkennen, oder
- vor Beginn des Spülens, um den Spülfortschritt (Verdünnung der Wasch- oder Spülflüssigkeit) zu erkennen.

Diese gewählten Startzeitpunkte beziehen sich selbstverständlich speziell auf die Verwendung des optischen Sensors in einer Wasch- oder Spülmaschine. Wird der Sensor anderweitig eingesetzt, ergeben sich selbstverständlich andere Startzeitpunkte. Bei Verwendung in einer Wasch- oder Spülmaschine zur Bestimmung der Trübung der Wasch- oder Spülflüssigkeit sollte die Trübungsmessung, also sowohl die Transmissions- als auch die Reflexionsmessung, ausschließlich bei Stillstand der eine Bewegung der Flüssigkeit bewirkenden Mechanik durchgeführt werden, da die Trübungsmessung durch Luftbläschen in der Wasch- oder Spülflüssigkeit deutlich gestört wird. Da die Ursache in der Umwälzung der Flüssigkeit (beim Waschautomaten infolge der Reversierbewegung, bei einer Spülmaschine infolge der Berieselung durch den Sprüharm) liegt, befinden sich bei Stillstand der Mechanik nach einer entsprechenden Wartezeit keine Luftbläschen mehr in der Meßküvette, so daß dann eine störungsfreie Messung möglich ist. Die Vermeidung etwaiger die Messung beeinflussender Umstände ist auch Grundlage jeder anderweitigen Verwendung des optischen Sensors, um eine exakte Messung zu realisieren.

In einer zweiten erfindungsgemäßen Alternative kann vorgesehen sein, daß als Referenzwert ein im wesentlichen zur selben Zeit gemessenes Signal verwendet wird. In diesem Fall wird also nicht bezüglich eines fixen, einmalig generierten Referenzwerts die Verhältnisbildung durchgeführt, sondern jedes Meßsignal wird bezüglich eines mehr oder minder parallel gemessenen Signals ausgewertet. Da es mit dem in der parallelen Anmeldung beschriebenen optischen Sensor möglich ist, verschiedene spezifische Meßsignale einzelner unterschiedlicher Strahlungswellenlängen parallel zu erhalten, ist in weiterer Erfindungsausgestaltung vorgesehen, daß als Referenzwert zu dem bei einer ersten Strahlungswellenlänge erhaltenen Meßsignal ein bei einer zweiten Strahlungswellenlänge erhaltenes Meßsignal verwendet wird. Erfindungsgemäß werden also hier die parallel ermittelten Meßsignale miteinander ins Verhältnis gesetzt. Dies kann auf Basis der Erfindung derart geschehen, daß jeweils die unterschiedlichen Transmissionssignale bzw. die Reflexionssignale miteinander ins Verhältnis gesetzt werden, und/oder daß die Transmissionssignale der einen Wellenlänge mit den Reflexionssignalen der anderen Wellenlänge ins Verhältnis gesetzt werden.

Durch die Verknüpfung der Signalwerte ist es nämlich mit besonderem Vorteil möglich, aussagefähige Größen hinsichtlich der Art und Qualität des die Trübung verursachenden Schmutzes zu erhalten. Denn durch die Bildung von Quotienten der Signale bei verschiedenen Wellenlängen ist die Möglichkeit gegeben, Schmutzarten zu unterscheiden.

Im folgenden sei exemplarisch angenommen, es werden z. B. bei den Wellenlängen 500 nm und 800 nm Messungen in Transmission und Reflexion durchgeführt. Es liegen dann vier zeitliche Signalverläufe vor, nämlich:

I_trans (500 nm), I_trans (800 nm), I_reflex (500 nm) und I_reflex (800 nm).

Aus diesen Signalverläufen können bezüglich der Einzelsignale (oder natürlich auch bezüglich der gesamten Signalverläufe) folgende Quotienten gebildet werden:

Q₁ = I_trans (500 nm)/I_trans (800 nm)
Q₂ = I_reflex (500 nm)/I_reflex (800 nm)
Q₃ = I_trans (500 nm)/I_reflex (800 nm)
Q₄ = I_reflex (500 nm)/I_trans (800 nm).

Aus Q₁ und Q₂ lassen sich Informationen über das wellenlängenabhängige Streu- und Absorptionsverhalten der Schmutzpartikel ableiten, da hier jeweils die gleichen Signale, also entweder die Transmissions- oder die Reflexionssignale bei aber unterschiedlichen Wellenlängen miteinander ins Verhältnis gesetzt werden, wobei die Streuung bzw. Absorption der Schmutzpartikel bei verschiedenen Wellenlängen unterschiedlich ist. Aus Q₃ und Q₄ hingegen können Hinweise auf die Art und Größe der streuenden Partikel abgeleitet werden.

Werden nun die Veränderungen der Meßgrößen I und der abgeleiteten Quotienten Q über der Zeit analysiert, kann auf Änderungen in der Wasch- oder Spülflüssigkeit geschlossen werden. Bei einer Wasch- oder Spülmaschine kann abhängig von diesen entsprechenden Ergebnissen mit besonderem Vorteil beispielsweise der Programmablauf entsprechend beeinflußt und gesteuert werden. Zu diesem Zweck können, speziell bei Wasch- oder Spülmaschinen, die gemessenen und abgeleiteten Werte über einen Fuzzy-Prozessor miteinander verknüpft werden oder aber sie können direkt mit im Speicher abgelegten Eichtabellen verglichen werden.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Trübung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, insbesondere einer Wasch- oder Spülflüssigkeit einer Wasch- oder Spülmaschine, anhand der von einem optischen Trübungssensor, bei dem eine in das Medium emittierte Strahlung detektiert wird, gelieferten Messignale, wobei der Trübungssensor einer Transmissionsmessung und einer Reflexionsmessung entsprechende, separate Signale liefert, die jeweils mit einem Referenzwert ins Verhältnis gesetzt werden, und basierend auf dem Ergebnis entsprechende Parameter der Trübung bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufs der Meßsignale und/oder der Verhältnisergebnisse die Meßsignale über eine gegebenenfalls vorbestimmte Zeitdauer ermittelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert jeweils zu Beginn einer Meßphase durch Normierung der im Startzeitpunkt erhaltenen Meßsignale ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzwert ein im wesentlichen zur selben Zeit gemessenes Signal verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzwert zu dem bei einer ersten Strahlungswellenlänge erhaltenen Meßsignal ein bei einer zweiten Strahlungswellenlänge erhaltenes Meßsignal verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die unterschiedlichen Transmissionssignale bzw. die Reflexionssignale miteinander ins Verhältnis gesetzt werden, und/oder daß die Transmissionssignale der einen Wellenlänge mit den Reflexionssignalen der anderen Wellenlänge ins Verhältnis gesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Trübungssensor in einer Wasch- oder Spülmaschine zur Bestimmung der Trübung der Wasch- oder Spülflüssigkeit angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der Ergebnisse die Steuerung der Wasch- oder Spülmaschine erfolgt.