устройство и способ для определения загрязненности моющего раствора

Формула изобретения

1. Устройство (1) для определения загрязненности моющего раствора, частности, в бытовой посудомоечной машине, с оптическим передатчиком (3) и оптическим приемником (4), причем проверяемый моющий раствор протекает между передатчиком (3) и приемником (4), и с электронным анализатором (11), который выполнен с возможностью:

a) с помощью оптического передатчика и приемника осуществлять опорное измерение для определения опорного измеренного значения,

b) с помощью оптического передатчика и приемника осуществлять измерение загрязненности проверяемого моющего раствора для определения проверочного измеренного значения,

c) устанавливать отношение опорного измеренного значения к проверочному измеренному значению,

d) на основании полученных данных рассчитывать коэффициент (turb) найденной загрязненности моющего раствора и вывести его в виде сигнала измерительного устройства,

отличающееся тем, что указанное определение опорного и проверочного измеренных значений включает расчет градиента (CG; MG) загрязненности, причем интенсивность испускаемого передатчиком (3) луча регулируется анализатором (11) с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией, причем приемник (4) в зависимости от интенсивности принятого луча передает на анализатор (11) значение напряжения для определения коэффициента (turb), характеризующего загрязненность, а анализатор (11) выполнен так, что он способен для определения градиента (CG; MG) настроить несколько сигналов с широтно-импульсной модуляцией и различными коэффициентами заполнения, определить результирующие значения напряжения для каждого из различающихся коэффициентов заполнения и рассчитать градиент (CG; MG) загрязненности на основании массива полученных пар значений.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конструкция анализатора (11) позволяет выполнить несколько измерений для каждого из различающихся коэффициентов заполнения, во время каждого из которых определяется значение напряжения, причем после расчета усредненного значения из всех измеренных значений напряжения определяется и учитывается для дальнейшей обработки коэффициент (turb), характеризующий загрязненность.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анализатор (11) имеет возможность проверки того, что коэффициент (turb), характеризующий загрязненность, все еще находится в линейной рабочей области устройства (1).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конструкция анализатора (11) позволяет осуществить определение градиента при выполнении заданного условия.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что заданным условием является заданное значение напряжения.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для определения градиента (CG; MG) анализатором (11) величина шага коэффициента заполнения поэтапно увеличивается в линейной области, причем прирост может регулироваться в зависимости от желаемой точности измерения.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для определения градиента (CG; MG) устанавливается отношение суммы измеренных значений к сумме измеренных коэффициентов заполнения.

8. Устройство по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что коэффициент рассчитывается по следующей формуле:

turb=(1-MG/CG)·100%.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что опорное измеренное значение определяется в отсутствие моющего раствора или при чистом моющем растворе.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проверочное измеренное значение определяется во время цикла мойки, следующего за опорным измерением.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический передатчик (3) и оптический приемник (4) работают в инфракрасном диапазоне.

12. Применение устройства по одному из предыдущих пунктов в посудомоечной или стиральной машине, используемой, в частности, в быту.

13. Способ для определения загрязненности моющего раствора, в частности, в бытовой посудомоечной машине, согласно которому проверяемый моющий раствор протекает между передатчиком (3) и приемником (4), причем:

a) выполняют опорное измерение для определения опорного измеренного значения,

b) выполняют измерение загрязненности проверяемого моющего раствора для определения проверочного измеренного значения,

c) устанавливают отношение опорного измеренного значения к проверочному измеренному значению,

d) на основании полученных данных рассчитывается коэффициент (turb) найденной загрязненности моющего раствора, и этот коэффициент выводится в виде сигнала измерительного устройства, отличающийся тем, что в качестве опорного и проверочного измеренных значений определяется градиент (CG; MG) загрязненности, причем интенсивность испускаемого передатчиком (3) луча регулируют анализатором (11) с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией, причем приемник (4) в зависимости от интенсивности принятого луча передает на анализатор (11) значение напряжения для определения коэффициента (turb), характеризующего загрязненность, а анализатор (11) для определения градиента (CG; MG) настраивает несколько сигналов с широтно-импульсной модуляцией и различными коэффициентами заполнения, определяет результирующие значения напряжения для каждого из различающихся коэффициентов заполнения и рассчитывает градиент (CG; MG) загрязненности на основании массива полученных пар значений.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что анализатор (11) выполняет несколько измерений для каждого из различающихся коэффициентов заполнения, во время каждого из которых определяют значение напряжения, причем после расчета усредненного значения (из всех измеренных значений напряжения) определяется и учитывается для дальнейшей обработки коэффициент (turb), характеризующий загрязненность.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что анализатор (11) проверяет, находится ли измеренное значение в линейной рабочей области устройства (1).

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что определение градиента осуществляют в случае выполнения заданного условия.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что заданным условием является заданное значение напряжения.

18. Способ по п.13, отличающийся тем, что для определения градиента (CG; MG) анализатором (11) поэтапно увеличивают величину шага коэффициента заполнения в линейной области, причем прирост регулируется в зависимости от желаемой точности измерения.

19. Способ по п.13, отличающийся тем, что для определения градиента (CG; MG) устанавливают отношение суммы измеренных значений к сумме измеренных коэффициентов заполнения.

20. Способ по одному из пп.13-19, отличающийся тем, что коэффициент рассчитывают по следующей формуле:

turb=(1-MG/CG)·100%.

21. Способ по п.13, отличающийся тем, что опорное измеренное значение определяют в отсутствие моющего раствора или при чистом моющем растворе.

22. Способ по п.13, отличающийся тем, что проверочное измеренное значение определяют во время цикла мойки, следующего за опорным измерением.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к устройству для определения загрязненности моющего раствора с оптическим передатчиком и оптическим приемником, причем проверяемый моющий раствор протекает между передатчиком и приемником. Устройство содержит электронный анализатор, который способен с помощью оптического передатчика и приемника выполнить опорное измерение для определения опорного измеренного значения, с помощью оптического передатчика и приемника выполнить измерение загрязненности проверяемого моющего раствора для определения проверочного измеренного значения, установить отношение опорного измеренного значения к проверочному измеренному значению, на основании полученных данных определяется степень загрязненности моющего раствора, и вывести его в виде сигнала измерительного устройства.

Кроме того, изобретение относится к способу определения загрязненности моющего раствора, в частности в бытовой посудомоечной машине, согласно которому проверяемый моющий раствор протекает между передатчиком и приемником, причем выполняется опорное измерение для определения опорного измеренного значения и измерение загрязненности проверяемого моющего раствора для определения проверочного измеренного значения, устанавливается отношение опорного измеренного значения к проверочному измеренному значению, на основании полученных данных определяется степень загрязненности моющего раствора и выводится в виде сигнала измерительного устройства.

Уровень техники

Применение таких устройств, кратко обозначаемых как «датчики загрязненности», выгодно при эксплуатации стиральных машин, посудомоечных машин или подобных аппаратов. С помощью определения загрязненности моющего или стирального раствора во время повторяющихся циклов стирки или мойки можно определить, когда раствор станет достаточно чистым и можно будет завершить процесс мойки (стирки). В результате становится возможным привести количество циклов стирки или мойки или длительность отдельных этапов программы в соответствие с реальной необходимостью, связанной с большей или меньшей степенью загрязнения стираемых или моющихся предметов. То есть нет необходимости настраивать циклы мойки или этапы программы на максимально допустимое загрязнение независимо от степени загрязнения моющего раствора. Таким образом, датчик загрязненности способствует существенному снижению количества требуемого моющего или стирального раствора. Кроме того, количество подаваемых моющих средств может быть приведено в соответствие с фактической степенью загрязненности, измеренной датчиком загрязненности. Это означает, что можно добиться также экономии моющих средств.

В принципе, датчики загрязненности уже известны.

Подобное устройство для определения загрязненности стирального раствора с оптическим передатчиком и оптическим приемником, причем проверяемый моющий раствор протекает между передатчиком и приемником, известно из DE 4403418 A1. Путем опорного измерения, проводимого перед измерением собственно загрязненности, оно сначала определяет оптические свойства в измеряемом объеме. Это означает, что определяется степень загрязненности датчика загрязненности и/или возможная степень загрязненности контрольной жидкости. Это измеренное значение определяет загрязненность измеряемого объема и принимается за опорное значение. Далее устанавливается отношение полученного в результате фактического измеренного значения (в результате измерения проверяемой загрязненной жидкости) к опорному измеренному значению. Полученная разница обрабатывается в качестве относительной загрязненности в виде сигнала измерительного устройства. Для выполнения опорного и/или проверочного измерения цифроаналоговый преобразователь подает на оптический датчик поэтапно возрастающее напряжение с целью поэтапного увеличения его яркости. Приемник, получая достаточно яркий сигнал, подает электрический сигнал на анализатор, на основании которого анализатор прекращает подачу напряжения на передатчик и генерирует сигнал измерительного устройства. В тот момент, когда приемник распознает достаточно яркий сигнал, проникающий сквозь загрязненную жидкость, электрический сигнал, генерирующийся на выходе приемника, прекращает дальнейшее поэтапное увеличение напряжения на оптическом передатчике. Достигнутое значение счетчика в анализаторе «замораживается» и служит мерой измеренной загрязненности.

DE 10111006 A1 заявляет способ настройки и коррекции датчика загрязненности в зависимости от меняющихся условий в точке измерения, причем в ходе выполнения программы мойки рассчитываются калибровочные или опорные значения для настройки и коррекции датчика загрязненности при измерении загрязненности стирального раствора. При этом в ходе выполнения программы мойки выполняется несколько измерений калибровочных значений в те моменты, когда в точке измерения датчика загрязненности с высокой вероятностью присутствует чистая вода. Для коррекции значения загрязненности используется наиболее подходящее опорное значение, полученное усреднением нескольких опорных значений, определенных в ходе нескольких циклов программы мойки.

DE 10356279 A1 описывает сенсорный переключатель для определения степени загрязненности жидкости, например, моечного раствора в посудомоечной машине. При этом, однако, можно определить только определенные степени загрязненности, установленные конструкцией анализатора. Определение абсолютной степени загрязненности невозможно.

DE 10119932 A1 описывает датчик пропускания с первым и вторым участками измерения. Передатчик испускает электромагнитный луч по обоим участкам измерения. К первому участку измерения относится первый приемник, а ко второму участку измерения - второй приемник. Производится калибровка измеренного значения, во время которой определяется первое калибровочное значение, коррелирующее с интенсивностью излучения на первом участке измерения, и второе калибровочное значение, коррелирующее с интенсивностью излучения на втором участке измерения. При определении значения загрязненности, коррелирующего с загрязненностью раствора, используются относительные измеренные значения. Для этого сначала определяется первое измеренное значение, коррелирующее с интенсивностью излучения на первом участке измерения, а также второе измеренное значение, коррелирующее с интенсивностью излучения на втором участке измерения. Затем выводится первое относительное измеренное значение путем определения отношения первого измеренного значения и первого калибровочного значения, а также второе относительное измеренное значение путем определения отношения второго измеренного значения и второго калибровочного значения. Уровень загрязненности определяется на основании этих относительных измеренных значений. Состояние раствора в процессе калибровки измеренного значения принимается за базисное состояние, таким образом, полученный уровень загрязненности показывает отклонение от этого базисного состояния. Цель такого метода заключается в исключении влияния отложений грязи на передатчике и/или приемниках. Кроме того, нейтрализуются явления старения передатчика и/или приемника. Кроме того, нейтрализуются колебания мощности используемого передатчика и приемника, которые могут возникнуть при изготовлении.

На фигуре 1 представлена электрическая эквивалентная схема сенсорного устройства 1, применяемого, например, в бытовых посудомоечных машинах. Устройство 1 содержит датчик 2 загрязненности, так называемый «аква-датчик». Датчик 2 загрязненности содержит оптический передатчик 3, на который подается питающее напряжение V_CC, и приемник 4 в виде фототранзистора, связанный с оптическим передатчиком 3. Известным образом интенсивность света, испускаемого передатчиком 3, зависит от протекающего через него тока. Для этого предусмотрена соединенная с передатчиком 3 схема 5, которая может управляться с выхода 12 анализатора 11. Управление передатчиком 3 осуществляется посредством широтно-импульсной модуляции, причем транзистор 7 схемы 5 в соответствии со своим управлением соединяет передатчик 3 через сопротивление 6 с опорным потенциалом. В зависимости от установленного коэффициента заполнения средний ток протекает через передатчик 3, сопротивление 6 и открытый транзистор 7 в направлении опорного потенциала. Эмиттер приемника 4, выполненного в виде фототранзистора, соединен с входом 13 анализатора 11 посредством схемного элемента 10, выполненного в виде фильтра подавления помех наложения. Вследствие управления передатчиком 3 посредством сигнала с широтно-импульсной модуляцией на вход схемного элемента 10 приходит импульсный ток. Схемный элемент 10 преобразует импульсный фототок в постоянное напряжение U_a. Возможный вариант исполнения схемного элемента 10 представлен на фигуре 2. Сопротивление 14 преобразует поступающий на вход ток в напряжение U_e . Накопительные конденсаторы 15 и 17, а также сопротивление 16 служат для фильтрации нижних частот входного сигнала. С накопительного конденсатора 17 может сниматься напряжение U_a, которое может передаваться на анализатор 11 через вход 13 анализатора с целью последующей обработки.

Обычно как приемник 4, так и передатчик 3 устройства 1 имеют различные производственные допуски, вследствие чего необходима калибровка устройства. Для этого устройство сначала эксплуатируется в определенных условиях с целью определения опорного измеренного значения. Обычно эта операция выполняется в чистом моющем растворе или в отсутствие моющего раствора.

Если устройство 1, описанное в связи с фигурой 1, эксплуатируется при различных коэффициентах заполнения, то результатом будет зависящее от коэффициента заполнения выходное напряжение U_a, которое передается на анализатор 11 с целью последующей обработки. На фигуре 3 показана взаимосвязь между отношением импульс/пауза широтно-импульсной модуляции (коэффициент заполнения) и напряжением U_AD(=U_a), которое на предлагаемой фигуре уже прошло аналого-цифровое преобразование. При этом фигура основывается на допущении, согласно которому применяется аналого-цифровой преобразователь с разрешением 8 бит. Точно так же коэффициент заполнения представлен в цифровой форме.

Для калибровки устройства датчик, начиная с коэффициента заполнения = 0, эксплуатируется с увеличением коэффициента заполнения, причем одновременно анализатор 11 контролирует выходное напряжение U_a. Как только напряжение U _a, соответствующее степени загрязненности, окажется в пределах калибровочного диапазона (см. обозначение 100 на фигуре 3), процесс калибровки прекращается, и коэффициент заполнения для найденного напряжения U_AD(=U_a) сохраняется для последующих измерений. Эта процедура наглядно показана на фигуре 3, на которой кривая МК1 показывает зависимость напряжения или загрязненности от коэффициента заполнения при калибровке устройства. На фигуре ясно видно, что кривая МК1 имеет линейную область и область насыщения. Область насыщения кривой МК1 пересекает калибровочный диапазон 100. Легко понять, что калибровка может быть прекращена при напряжении от 160 до 190 единиц (см. обозначения 103 и 104). Коэффициенты 101, 102 заполнения, относящиеся к напряжениям 103, 104, обозначены соответственно.

В зависимости от того, в каком месте внутри диапазона 105 находится напряжение U_a , могут быть получены отличающиеся друг от друга коэффициенты заполнения, то есть калибровка в известной степени не точна.

На фигуре 3 показаны другие кривые МК2, МК3, МК4, МК5, МК6, МК7 и МК8, причем в линейной области этих кривых имеет место рост загрязненности. При этом при падении напряжения загрязненность измеренного моющего раствора увеличивается.

Следствием определения опорного значения при чистом моющем растворе или в отсутствие раствора описанным образом является то, что при последующих измерениях в загрязненном растворе устройство работает со сравнительно низким коэффициентом заполнения.

Раскрытие изобретения

Поэтому задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства и способа для определения загрязненности моющего раствора, которые позволят значительно улучшить определение степени загрязненности жидкости.

Эта задача решается устройством с признаками, раскрываемыми в пункте 1 формулы изобретения, а также способом для определения загрязненности моющего раствора с признаками, раскрываемыми в пункте 14 формулы изобретения. Выгодные варианты исполнения раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Под употребляемым в дальнейшем термином «моющий раствор» следует понимать любой вид жидкости.

Устройство для определения загрязненности моющего раствора согласно изобретению содержит оптический передатчик и оптический приемник, причем проверяемый моющий раствор протекает между передатчиком и приемником. Устройство содержит, кроме того, электронный анализатор, который способен: a) с помощью оптического передатчика и приемника выполнить опорное измерение для определения опорного измеренного значения, b) с помощью оптического передатчика и приемника выполнить измерение загрязненности проверяемого моющего раствора для определения проверочного измеренного значения, c) установить отношение опорного измеренного значения к проверочному измеренному значению, d) на основании полученных данных определить степень найденной загрязненности моющего раствора и вывести его в виде сигнала измерительного устройства. Устройство отличается тем, что определение опорного и проверочного измеренных значений включает расчет градиента загрязненности.

В основе изобретения лежит тот факт, что загрязненность измеряемого моющего раствора и градиент загрязненности находятся в линейной зависимости. Учитывая этот факт, сначала определяется градиент загрязненности чистого, не загрязненного моющего раствора как опорное измеренное значение. На основании дальнейшего определения градиента загрязненности измеряемого «загрязненного» моющего раствора можно сделать вывод о степени загрязненности. При этом изобретение позволяет простым и точным способом получить абсолютное значение загрязненности измеряемого моющего раствора.

Согласно одному из вариантов исполнения устройства согласно изобретению интенсивность испускаемого передатчиком луча может регулироваться анализатором с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией, причем приемник в зависимости от интенсивности принятого луча может передавать на анализатор значение напряжения для определения коэффициента, характеризующего загрязненность. Кроме того, анализатор сконструирован таким образом, что он способен для определения градиента настроить несколько сигналов с широтно-импульсной модуляцией и различными коэффициентами заполнения, определить значения напряжения для каждого из различающихся коэффициентов заполнения и рассчитать градиент загрязненности на основании массива полученных пар значений.

Для этого анализатор содержит микрокомпьютер, который устанавливает величину протекающего через передатчик тока посредством широтно-импульсной модуляции или коэффициента заполнения. Кроме того, анализатор содержит аналого-цифровой преобразователь, который может переводить в цифровой вид генерируемое приемником напряжение, которое в дальнейшем может обрабатываться анализатором. В основе этого метода лежит тот факт, что между коэффициентом заполнения, посредством которого управляется передатчик устройства, и генерируемым приемником напряжением также существует линейная зависимость.

Согласно следующему варианту исполнения конструкция анализатора позволяет выполнить несколько измерений для каждого из различающихся коэффициентов заполнения, во время каждого из которых определяется значение напряжения, причем после расчета усредненного значения (из всех измеренных значений напряжения) определяется и учитывается для дальнейшей обработки значение, характеризующее загрязненность. Благодаря этому можно повысить точность определения градиента. Например, можно компенсировать наличие на участке измерения в момент измерения частиц, которые, в случае единичного измерения, исказили бы результат.

Согласно следующему варианту исполнения у анализатора предусмотрена возможность проверки того, что значение, характеризующее загрязненность, все еще находится в линейной рабочей области устройства. При этом конструкция анализатора позволяет осуществить определение градиента при выполнении заданного условия. Это означает, что коэффициент заполнения в рамках определения градиента варьируется до тех пор, пока не будет выполнено условие. Предпочтительно заданным условием является заданное значение напряжения. Это значение предпочтительно выбирается таким образом, чтобы оно лежало вне области насыщения рабочего диапазона устройства, однако максимально использовало линейную рабочую область.

Согласно следующему варианту исполнения для определения градиента анализатором величина шага коэффициента заполнения поэтапно увеличивается в линейной области, причем прирост может регулироваться в зависимости от желаемой точности измерения. Чем меньше прирост, тем больше времени требуется для определения градиента загрязненности. И наоборот: продолжительность определения градиента может быть сокращена увеличением прироста. На практике оказался удобным прирост в 4%, то есть для прохождения полного цикла коэффициентов заполнения от 0% до 100% требуется выполнить 25 отличающихся измерений.

Для определения градиента устанавливается отношение суммы измеренных значений к сумме измеренных коэффициентов заполнения. Коэффициент, характеризующий загрязненность, рассчитывается по следующей формуле:

turb=(1-MG/CG)*100%,

где turb - загрязненность,

MG - измеренный градиент,

CG - калибровочный градиент.

В то время как опорное измеренное значение определяется в отсутствие моющего раствора или при чистом моющем растворе, согласно следующему варианту исполнения предусматривается определение проверочного измеренного значения во время цикла мойки (стирки), следующего за опорным измерением.

Оптический передатчик и оптический приемник предпочтительно работают в инфракрасном диапазоне.

Устройство согласно изобретению принципиально может использоваться для определения загрязненности любой жидкости. В частности, предусмотрено использование в посудомоечной или стиральной машине, используемой, в частности, в быту.

Способ согласно изобретению для определения загрязненности моющего раствора, в частности, в бытовой посудомоечной машине, согласно которому проверяемый моющий раствор протекает между передатчиком и приемником, содержит следующие этапы: a) выполняется опорное измерение для определения опорного измеренного значения, b) выполняется измерение загрязненности проверяемого моющего раствора для определения проверочного измеренного значения, c) устанавливается отношение опорного измеренного значения к проверочному измеренному значению, d) на основании полученных данных рассчитывается коэффициент найденной загрязненности моющего раствора, и этот коэффициент выводится в виде сигнала измерительного устройства. Согласно изобретению в качестве опорного и проверочного измеренных значений определяется градиент загрязненности.

Способ согласно изобретению отличается теми же преимуществами, что и описанное выше устройство согласно изобретению.

Согласно одному из вариантов исполнения способа согласно изобретению интенсивность испускаемого передатчиком луча регулируется анализатором с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией, причем приемник в зависимости от интенсивности принятого луча передает на анализатор значение напряжения для определения коэффициента, характеризующего загрязненность. Анализатор для определения градиента настраивает несколько сигналов с широтно-импульсной модуляцией и различными коэффициентами заполнения. Для каждого из различающихся коэффициентов заполнения он определяет значения напряжения и рассчитывает градиент загрязненности на основании массива полученных пар значений.

Согласно следующему варианту исполнения анализатор выполняет несколько измерений для каждого из различающихся коэффициентов заполнения, во время каждого из которых определяется значение напряжения, причем после расчета усредненного значения (из всех измеренных значений напряжения) определяется и учитывается для дальнейшей обработки коэффициент, характеризующий загрязненность.

Предпочтительно анализатор проверяет, находится ли измеренное значение в линейной рабочей области устройства. При этом определение градиента осуществляется в случае выполнения заданного условия. Согласно следующему варианту исполнения заданным условием является заданное значение напряжения. Это значение выбирается таким образом, чтобы определение измеренных значений при различных коэффициентах заполнения происходило исключительно в линейной рабочей области устройства.

Согласно следующему варианту исполнения для определения градиента анализатором поэтапно увеличивается величина шага коэффициента заполнения в линейной области, причем прирост регулируется в зависимости от желаемой точности измерения.

Для определения градиента устанавливается отношение суммы измеренных значений к сумме измеренных коэффициентов заполнения. Коэффициент, характеризующий загрязненность, рассчитывается по формуле:

turb=(1-MG/CG)*100%.

Согласно следующему варианту исполнения опорное измеренное значение определяется в отсутствие моющего раствора или при чистом моющем растворе. Проверочное измеренное значение определяется во время цикла мойки (стирки), следующего за опорным измерением.

Краткое описание чертежей

Изобретение подробно описывается ниже на основании фигур. На фигурах изображено:

Фигура 1: электрическая эквивалентная схема устройства, которое может использоваться в рамках изобретения.

Фигура 2: пример исполнения фильтра подавления помех наложения, который может использоваться в схеме с фигуры 1.

Фигура 3: диаграмма, демонстрирующая взаимосвязь напряжения (прошедшего аналого-цифровое преобразование) на входе анализатора устройства и ширины импульса в цифровом выражении при различной загрязненности.

Фигура 4: диаграмма, демонстрирующая взаимосвязь напряжения (прошедшего аналого-цифровое преобразование) на входе анализатора устройства и коэффициента заполнения.

Фигура 5: диаграмма с фигуры 4, иллюстрирующая определение градиента определенной загрязненности.

Фигура 6: диаграмма, демонстрирующая взаимосвязь градиента загрязненности и загрязненности измеряемого моющего раствора.

Осуществление изобретения

На фигуре 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства 1 согласно изобретению, к которой уже были даны пояснения. Датчик 2 загрязненности содержит участок измерения, расположенный между передатчиком 3 и приемником 4. Датчик 2 загрязненности предпочтительно имеет форму вилки, так что через промежуточную область вилки может протекать проверяемый моющий раствор. Передатчик 3, например, инфракрасный светодиод, испускает свет, причем приемник 4 (фототранзистор) принимает ту часть света, которая не рассеялась в моющем растворе или грязи и не отразилась ими.

Передатчик 3 управляется анализатором 11 посредством схемы 5 с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией с целью регулирования интенсивности света. Приемник 4 генерирует фототок, зависящий от интенсивности принятого света. Фильтр 10 подавления помех наложения, который служит для преобразования импульсного фототока в сигнал постоянного напряжения, генерирует напряжение U _a, которое впоследствии обрабатывается анализатором 11. Он анализирует напряжение U_a и на его основе делает вывод о степени загрязненности. Эта информация позволяет индивидуально настраивать программу мойки (стирки) в соответствии с фактической загрязненностью.

Преимущество использования датчика загрязненности состоит в том, что программы мойки (стирки) могут быть индивидуально настроены в соответствии с фактическим состоянием моющего раствора. На основании сигналов устройства можно сделать вывод о том, необходима ли замена моющего раствора. Это позволяет значительно сократить объем воды, затрачиваемой в ходе одного цикла мойки (стирки). Замена воды происходит только тогда, когда это действительно необходимо.

На фигуре 3 представлено семейство кривых, демонстрирующее взаимосвязь между отношением импульс/пауза широтно-импульсной модуляции (коэффициент заполнения) и напряжением U_AD(=U_a) в зависимости от различных загрязнений. Каждая из кривых МК1 МК8 имеет линейную область и область насыщения. Подъем линейной области тем меньше, чем больше загрязненность измеренного моющего раствора. При этом кривая МК1 представляет собой характеристику при чистом моющем растворе. На фигуре 3 представлен вышеописанный калибровочный диапазон 100, который приходится на область насыщения кривой МК1. Следствием этого, как уже было указано, является, с одной стороны, значительная погрешность процесса измерения опорного измеренного значения. На фигуре представлен пример, в котором погрешность измерения составляет примерно 30 единиц (см. обозначение 105). С другой стороны, проводятся измерения других степеней загрязненности при меньших коэффициентах заполнения (от 60 до 90 единиц, см. обозначения 101, 102), благодаря чему частота измерений остается небольшой. Однако кривая МК8 (сильная загрязненность) ясно показывает, что точность измерения и разрешающая способность устройства улучшаются при максимально высоком коэффициенте заполнения. В то время как при коэффициенте заполнения, равном, например, 90 единицам разрешающая способность составляет 20 единиц, разрешающая способность при коэффициенте заполнения 230 единиц составляет уже 60 единиц.

На основании линейной зависимости между коэффициентом заполнения и измеренным значением (U_AD) может быть выполнена оценка загрязненности с использованием градиента загрязненности, чтобы в полной мере можно было использовать преимущества метода, например, увеличенную частоту измерений.

На фигуре 6 представлена взаимосвязь градиента загрязненности (градиента) и загрязненности. Эта взаимосвязь является линейной, то есть градиент загрязненности линейно увеличивается при увеличении загрязненности. Точка пересечения кривой с горизонтальной осью координат соответствует 100% загрязненности. Эта точка пересечения одинакова для всех датчиков загрязненности. Градиент при 0% загрязненности (калибровочный градиент CG) в различных датчиках загрязненности может различаться, например, вследствие производственных допусков полупроводниковых схемных элементов. Таким образом, точка пересечения кривой с осью Y определяется качеством датчика загрязненности. Однако кривая, соединяющая друг с другом точки пересечения соответствующих осей, всегда линейна.

Соответственно способ определения абсолютной степени загрязненности измеряемого стирального раствора заключается в том, чтобы в первую очередь определить калибровочный градиент CG при 0% загрязненности, а в ходе последующего цикла мойки (стирки) определить измеренный градиент MG. На основании двух этих значений можно определить степень turb загрязненности по формуле:

turb=(1-MG/CG)*100%.

Градиент между коэффициентом заполнения и напряжением U_a =U_AD, переданным на анализатор 11, также пропорционален загрязненности. Кривые, которые используются для определения калибровочного градиента CG и измеренного градиента MG, представлены на фигуре 4. При этом кривая МК1 демонстрирует характеристику при 0% загрязненности, кривая МК2 - характеристику при загрязненном моющем растворе. Соответственно, определение градиента производится только в линейной области кривых. На фигуре отмечено предельное значение, соответствующее 80% питающего напряжения V_CC передатчика 3 (см. фигуру 1). Если значение U_a напряжения во время процесса измерения, в котором коэффициент заполнения увеличивается поэтапно, начиная с 0, превышает предельное значение, то увеличение коэффициента заполнения прекращается и выполняется определение градиента на основании полученных до этого момента измеренных значений. При этом, как легко заметить на фигуре 4, при растущей загрязненности, то есть уменьшающемся градиенте, возможно полное использование коэффициента заполнения до 100%.

Способ определения градиента поясняется с помощью фигуры 5. В этом варианте исполнения шаг прироста коэффициента заполнения установлен равным, например, 4%. Вдоль оси Х обозначено в целом 6 коэффициентов Т1 Т6 заполнения, для каждого из которых выполняется многократное измерение напряжения. Далее по массивам измеренных значений для каждого из коэффициентов Т1 Т6 заполнения рассчитываются средние значения, причем результаты (U_E1, U_E2, U_E3, U_E4 ) расчета средних значений используются для определения градиента CG или MG. Для определения градиентов CG и MG устанавливается отношение суммы измеренных значений U_E1, U_E2 , к сумме коэффициентов Т1, Т2, заполнения. Если определены градиенты CG и MG, то абсолютная степень загрязненности может быть рассчитана по формуле 1.

Преимущество устройства согласно изобретению заключается в том, что абсолютная степень загрязненности может быть определена с высокой точностью. Благодаря этому становится возможной особенно качественная настройка программы мойки, например, в посудомоечной машине, что делает работу этой машины особенно экономной.