|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Способ определения влажности белья в приборе для сушки белья, согласно которому определяют содержание влаги в белье (6) путем измерения тока, протекающего через белье (6), при этом при определении учитывают соленость влаги, содержащейся в белье; определяют градиент (g, α, β, γ) кривой (C1, C2, C3), которая отражает содержание влаги в белье в зависимости от времени, и по указанному градиенту (g, α, β, γ) определяют указанную соленость; задают по меньшей мере одну уставку (y end , y end ( α), y end ( β), y end ( γ)) цикла сушки на основании указанного определенного градиента (g, α, β, γ), которая включает заданное значение содержания влаги в белье, при котором достигается заданное время (t end ) окончания цикла сушки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что задание указанной уставки включает коррекцию по меньшей мере одной уставки цикла сушки, известной для предварительно заданной солености влаги, содержащейся в белье, путем добавления к ней поправки, причем значение поправки основано на разности указанного определенного градиента и градиента, соответствующего указанной предварительно заданной солености влаги. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что белье подвергают сушке таким образом, что кривая (C1, C2, C3), отражающая содержание влаги в белье в зависимости от времени, имеет вид линейной кривой. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что белье подвергают сушке таким образом, что кривая, отражающая содержание влаги в белье в зависимости от времени, имеет вид экспоненциальной кривой. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученные в результате нескольких измерений градиенты (g, α, β, γ) сохраняют в виде среднего градиента, а указанную уставку (y end , y end ( α), y end ( β), y end ( γ)) задают на основании указанного среднего градиента. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на белье (6) подают сигнал переменного напряжения; формируют огибающую сигнала последовательных выборок значений измеренного переменного тока; из огибающей сигнала извлекают максимальное значение измеренного тока из n последовательных выборок с целью формирования ряда максимальных значений измеренного тока из числа указанных извлеченных значений измеренного тока; ряд указанных максимальных значений измеренного тока пропускают через логарифмический фильтр с получением на его выходе ряда отфильтрованных значений (y(m)) содержания влаги в белье или кривой, полученной из отфильтрованных значений (y(m)) содержания влаги в белье, отражающих содержание влаги в зависимости от времени. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что уставка (y end ) является заданным отфильтрованным значением содержания влаги в белье. 8. Способ по одному из пп.6, 7, отличающийся тем, что огибающую сигнала формируют из последовательных пиковых значений измеренного переменного тока, отобранных в течение заданного периода выборки. 9. Способ по одному из пп.6-8, отличающийся тем, что его осуществляют с использованием фильтра, который реализует отношение, включающее  где y(m) является m-м отфильтрованным значением содержания влаги в белье; y(m-1) является предыдущим отфильтрованным значением содержания влаги в белье; a является параметрическим основанием логарифма; х(m) является m-м максимальным значением содержания влаги в белье, полученным на выходе фильтра. 10. Прибор (1) для сушки белья, содержащий генератор переменного напряжения, по меньшей мере один электрод, соединенный с выходными портами генератора переменного напряжения и предназначенный для контакта с бельем, и логическое устройство, соединенное по меньшей мере с одним электродом и выполненное с возможностью определения влажности белья способом по одному из предыдущих пунктов.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ определения влажности белья в приборе для сушки белья, согласно которому определяют содержание влаги в белье (6) путем измерения тока, протекающего через белье (6), при этом при определении учитывают соленость влаги, содержащейся в белье; определяют градиент (g, α, β, γ) кривой (C1, C2, C3), которая отражает содержание влаги в белье в зависимости от времени, и по указанному градиенту (g, α, β, γ) определяют указанную соленость; задают по меньшей мере одну уставку (y end , y end ( α), y end ( β), y end ( γ)) цикла сушки на основании указанного определенного градиента (g, α, β, γ), которая включает заданное значение содержания влаги в белье, при котором достигается заданное время (t end ) окончания цикла сушки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что задание указанной уставки включает коррекцию по меньшей мере одной уставки цикла сушки, известной для предварительно заданной солености влаги, содержащейся в белье, путем добавления к ней поправки, причем значение поправки основано на разности указанного определенного градиента и градиента, соответствующего указанной предварительно заданной солености влаги. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что белье подвергают сушке таким образом, что кривая (C1, C2, C3), отражающая содержание влаги в белье в зависимости от времени, имеет вид линейной кривой. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что белье подвергают сушке таким образом, что кривая, отражающая содержание влаги в белье в зависимости от времени, имеет вид экспоненциальной кривой. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученные в результате нескольких измерений градиенты (g, α, β, γ) сохраняют в виде среднего градиента, а указанную уставку (y end , y end ( α), y end ( β), y end ( γ)) задают на основании указанного среднего градиента. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на белье (6) подают сигнал переменного напряжения; формируют огибающую сигнала последовательных выборок значений измеренного переменного тока; из огибающей сигнала извлекают максимальное значение измеренного тока из n последовательных выборок с целью формирования ряда максимальных значений измеренного тока из числа указанных извлеченных значений измеренного тока; ряд указанных максимальных значений измеренного тока пропускают через логарифмический фильтр с получением на его выходе ряда отфильтрованных значений (y(m)) содержания влаги в белье или кривой, полученной из отфильтрованных значений (y(m)) содержания влаги в белье, отражающих содержание влаги в зависимости от времени. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что уставка (y end ) является заданным отфильтрованным значением содержания влаги в белье. 8. Способ по одному из пп.6, 7, отличающийся тем, что огибающую сигнала формируют из последовательных пиковых значений измеренного переменного тока, отобранных в течение заданного периода выборки. 9. Способ по одному из пп.6-8, отличающийся тем, что его осуществляют с использованием фильтра, который реализует отношение, включающее где y(m) является m-м отфильтрованным значением содержания влаги в белье; y(m-1) является предыдущим отфильтрованным значением содержания влаги в белье; a является параметрическим основанием логарифма; х(m) является m-м максимальным значением содержания влаги в белье, полученным на выходе фильтра. 10. Прибор (1) для сушки белья, содержащий генератор переменного напряжения, по меньшей мере один электрод, соединенный с выходными портами генератора переменного напряжения и предназначенный для контакта с бельем, и логическое устройство, соединенное по меньшей мере с одним электродом и выполненное с возможностью определения влажности белья способом по одному из предыдущих пунктов.
Евразийское ои 025848 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. D06F58/28 (2006.01)
2017.02.28
(21) Номер заявки 201291426
(22) Дата подачи заявки
2011.07.04
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ БЕЛЬЯ В ПРИБОРЕ ДЛЯ СУШКИ БЕЛЬЯ И ПРИБОР ДЛЯ СУШКИ БЕЛЬЯ
(31) 10169424.8
(32) 2010.07.13
(33) EP
(43) 2013.06.28
(86) PCT/EP2011/061169
(87) WO 2012/007299 2012.01.19
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
БСХ ХАУСГЕРЕТЕ ГМБХ (DE)
(72) Изобретатель:
Яблонски Петр (PL)
(74) Представитель:
Рыбаков В.М., Новоселова С.В., Дощечкина В.В., Липатова И.И., Хмара М.В. (RU)
(56) DE-A1-4411501 DE-A1-10260149 US-A-6067845
(57) Способ определения влажности белья в приборе (1) для сушки белья, согласно которому содержание влаги в белье (6) определяют путем измерения тока, протекающего через белье (6), причем при определении учитывают соленость влаги, содержащейся в белье. Для этого определяют градиент (g, а, в, у) кривой (С1, С2, С3), которая отражает содержание влаги в белье в зависимости от времени, и по указанному градиенту (g, а, в, у) определяют указанную соленость и задают по меньшей мере одну уставку (yend, yend(a), Уепа(в), Yend(y)) цикла сушки на основании указанного определенного градиента (g, а, в, у), которая включает заданное значение содержания влаги в белье, при котором достигается заданное время (tend) окончания цикла сушки. Прибор (1) для сушки белья предназначен для осуществления указанного способа.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу определения влажности белья в приборе для сушки белья, согласно которому содержание влаги в белье или текстильных изделиях определяют путем измерения тока, протекающего через белье. Изобретение относится также к прибору для сушки белья, предназначенному для осуществления способа.
Сведения о предшествующем уровне техники
Барабанная сушильная машина содержит вращающийся барабан, в который помещается белье. Для сушки влажного белья барабан вращается и нагревается, например, путем циркулирования теплого воздуха через белье. В некоторых барабанных сушильных машинах пользователь может выбирать заданное или желательное содержание влаги в конце процесса или цикла сушки. Для достижения заданного содержания влаги барабанная сушильная машина отслеживает содержание влаги в белье, а после достижения заданного содержания влаги останавливает цикл сушки. Для отслеживания содержания влаги некоторые барабанные сушильные машины используют датчик тока, который содержит два электрода, выходящие в барабан, причем электроды регулярно накрываются бельем. На электроды подается постоянное напряжение. Значение тока, протекающего через белье, пропорционально содержанию влаги. Чем выше влажность белья, тем больше ток. Барабанная сушильная машина может использовать это значение тока для оценки содержания влаги и для соответствующего управления циклом сушки. Тем не менее, использование датчика тока неудобно тем, что электроды при контакте с бельем подвержены электролизу, в результате чего разрушается материал электродов и ускоряется их старение. Кроме того, датчик тока имеет неблагоприятные эффекты пространственной поляризации. В результате ошибка в вычислениях оказывается довольно большой. Таким образом, существует потребность в более точной оценке содержания влаги, что позволит получить более качественные и более точные результаты сушки.
Сущность изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности оценки содержания влаги в белье, находящемся в приборе для сушки белья (например, сушильной машине или комбинированной сти-рально-сушильной машине).
Задача решается признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения раскрыты, в частности, в зависимых пунктах формулы, а также в последующем описании. Следует отметить, что предпочтительные варианты способа соответствуют предпочтительным вариантам исполнения прибора для сушки белья, и наоборот, даже если на это не дано явных указаний.
Задача решена способом определения влажности белья в приборе для сушки белья, согласно которому определяют содержание влаги в белье путем измерения тока, протекающего через белье, при этом при определении учитывают соленость влаги, содержащейся в белье. Для этого определяют градиент кривой, которая отражает содержание влаги в белье в зависимости от времени, и по указанному градиенту определяют указанную соленость, задают по меньшей мере одну уставку цикла сушки на основании указанного определенного градиента, которая включает заданное значение содержания влаги в белье, при котором достигается заданное время окончания цикла сушки. Способ позволяет получать надежное и вполне определенное значение содержания влаги в белье в конце цикла сушки. Иными словами, выбранное пользователем содержание влаги в белье в конце цикла сушки может быть достигнуто с высокой точностью.
Этот способ использует тот факт, что соленость увеличивает электрическую проводимость и, тем самым, ток, протекающий через белье. Таким образом, соленость может значительно исказить измерение тока и оценку содержания влаги. Если расчет будет учитывать соленость, то можно будет значительно снизить погрешность измерения и оценки.
В частности, соль может поступать в белье при его стирке в водопроводной воде. В частности, соль может представлять собой известковые отложения или другую соль. Таким образом, соленость может описываться жесткостью воды. В частности, соленость может зависеть от содержания солей в водопроводной воде (например, жесткости воды).
Согласно изобретению при расчете определяют градиент кривой (например, ряд пар переменных и/или подбор кривой для ряда), отражающий содержание влаги в зависимости от времени, и задают по меньшей мере одну уставку цикла сушки на основании градиента. Градиент является достоверным и вполне определенным отражением солености. Градиент может извлекаться из кривой путем несложных вычислений.
В предпочтительном варианте исполнения задание указанной уставки включает коррекцию по меньшей мере одной уставки цикла сушки, известной для предварительно заданной солености влаги, содержащейся в белье, путем добавления к ней поправки, причем значение поправки основано на разности указанного определенного градиента и градиента, соответствующего указанной предварительно заданной солености влаги. В альтернативном варианте по меньшей мере одна уставка цикла сушки может быть (непосредственно) определена на основании определенного градиента.
В следующем предпочтительном варианте исполнения белье подвергают сушке таким образом, что кривая, отражающая содержание влаги в белье в зависимости от времени, имеет вид линейной кривой. Это облегчает определение градиента и, в частности, обеспечивает достоверность определения. Таким
образом, может упроститься определение достижения уставки. Например, линейная кривая может быть получена путем применения подходящего фильтра для преобразования кривой, отражающей содержание влаги и имеющей известную или предполагаемую (например, экспоненциальную) форму, в линейную кривую или форму.
В следующем предпочтительном варианте исполнения белье подвергают сушке таким образом, что кривая, отражающая содержание влаги в белье в зависимости от времени, имеет вид экспоненциальной кривой. Экспоненциальная форма часто является "естественной формой" отношения между содержанием влаги и временем, в частности, для постоянного расхода энергии. Градиент может представлять собой параметр экспоненциальной функции.
В следующем предпочтительном варианте исполнения градиенты, полученные в результате нескольких измерений, сохраняют в виде среднего градиента, а указанную уставку задают на основании указанного среднего градиента. Это обеспечивает надежность и достоверность определения градиента и, следовательно, солености. Данный вариант исполнения учитывает тот факт, что прибор для сушки белья, как правило, постоянно подключен к одному и тому же источнику водоснабжения и, как следствие, использует воду, имеющую, по существу, одинаковую соленость.
В следующем предпочтительном варианте исполнения сигнал постоянного напряжения подают на белье с целью формирования тока, протекающего через белье.
В альтернативном предпочтительном варианте исполнения на белье подают сигнал переменного напряжения. Использование сигнала переменного напряжения значительно снижает электролиз электродов за счет постоянного изменения направления тока, протекающего между электродами, в результате чего увеличивается долговечность и срок службы. Эффекты пространственной поляризации большей частью устраняются. Использование переменного напряжения снижает сложность вычислений, как будет описано ниже. Таким образом, значительно повышается точность оценки содержания влаги (повышение до 40% относительно способов оценки, использующихся на уровне техники). В частности, измерение тока одновременно является измерением электрической проводимости белья.
В предпочтительном варианте исполнения изобретения сигнал переменного напряжения (также называемый "переносчиком" или "несущим сигналом") имеет частоту от 200 до 2000 Гц, еще предпочтительнее от 300 до 800 Гц, в особо предпочтительном варианте 400 Гц. С одной стороны, указанные частоты или частотный диапазон достаточно высоки для предотвращения эффекта поляризации и электролиза в точках контакта с бельем, который может искажать результаты измерения и должен был учитываться на уровне техники при любом измерении постоянного тока. С другой стороны, указанные частоты или частотный диапазон достаточно малы для предотвращения эффектов сопротивления переменного току или реактивного сопротивления, например, индуктивного и емкостного сопротивления, которые могут возникать в цепях переменного тока. В данном месте следует отметить, что различные материалы, из которых изготовлено белье, имеют различные диэлектрические свойства, что предполагает различные емкостные сопротивления или емкости, создаваемые такими различными материалами. Этими емкостями можно пренебречь при выполнении измерений на достаточно низких частотах, однако при измерениях на высоких частотах они будут создавать помехи в зависимости от материала белья.
По вышеуказанным соображениям частота сигнала переменного напряжения предпочтительно может не превышать примерно 450-500 Гц; этот верхний предел достаточно низок для того, чтобы можно было пренебречь емкостным сопротивлением белья. Еще предпочтительнее частота сигнала переменного напряжения составляет по меньшей мере примерно 350 Гц, еще предпочтительнее по меньшей мере примерно 400 Гц, в особо предпочтительном варианте примерно 400 Гц. Такая частота или частотный диапазон достаточно высок для предотвращения электролиза. Частота сигнала переменного напряжения предпочтительно может не превышать примерно 450-500 Гц; этот верхний предел достаточно низок для того, чтобы можно было пренебречь емкостным сопротивлением белья.
Следует отметить, что любая выбранная подходящая частота сигнала переменного напряжения может устранять любые гармоники частоты напряжения питания, поступающего из сети питания. Соответственно, точный выбор частоты, например 350, 400 и 450 Гц для напряжения питания 50 или 360 Гц, 420 и 480 Гц для напряжения питания 60 Гц, может оказаться неблагоприятным.
В следующем предпочтительном варианте исполнения сигнал переменного напряжения имеет амплитуду примерно 5 В, что упрощает реализацию и применение в обычных электронных цепях (или с такими цепями), которые часто используют такое же напряжение Vpp=5 В.
Существует другой предпочтительный вариант, в котором сигнал переменного напряжения проходит через фильтр постоянного тока (для устранения возможной составляющей постоянного тока), что позволяет обеспечить точность измерения.
В другом предпочтительном варианте исполнения формируют огибающую сигнала последовательных выборок значений измеренного переменного тока. Выборки могут включать, в частности, соответствующий локальный пик измеренного тока в заданном периоде выборки. Иными словами, огибающая сигнала может включать последовательные пиковые значения, извлеченные из измеренных значений переменного тока в течение соответствующего периода выборки. Локальный пик может определяться пиковым детектором (аппаратным демодулятором АМ-сигналов) или программным пиковым детектором
или демодуляцией на общих условиях. Локальный пик описывает событие, при котором (в период выборки) влажное белье наилучшим образом покрывает электроды и дает относительно хорошее приближение текущего содержания влаги. Этот эффект, в частности, имеет место в барабанных сушильных машинах, что обусловлено тем, что белье в барабанной сушильной машине постоянно вращается, падает на электроды и снова освобождает их в течение всего процесса вращения барабана.
В следующем предпочтительном варианте исполнения огибающая сигнала содержит последовательные пиковые значения измеренного переменного тока, отобранные в течение заданного периода выборки.
Предпочтительно выборки (включая пики) могут отбираться за предварительно заданный период выборки, имея целью достижение выраженной зависимости от времени. В частности, период выборки может быть задан таким образом, чтобы он удовлетворял известному критерию Найквиста. Например, период выборки может быть в два раза и более короче времени, проходящего между попаданиями белья на электроды. Иными словами, частота выборки, по существу, может в два раза и более превышать ожидаемую частоту попадания белья или текстильных изделий на электроды. Это ограничивает допустимую системную погрешность.
Согласно еще одному предпочтительному варианту исполнения из огибающей сигнала извлекают (или определяют посредством ее) максимальное значение измеренного тока из n последовательных выборок, n - положительное число, например 64, 128 или 256. Этот вариант исполнения использует эффект, согласно которому в барабанной сушильной машине вследствие постоянного вращения электроды иногда покрываются лишь частично или не полностью (следствием чего является низкий ток, не отражающий истинное содержание влаги в белье), а иногда покрываются полностью (в результате чего ток отражает истинное содержание влаги в белье). Извлечение максимального значения измеренного тока позволяет использовать для последующих расчетов наилучшее приближенное значение реального содержания влаги в белье из группы в n выборок. В результате достигается точность и, в частности, надежность измерения.
Согласно следующему предпочтительному варианту исполнения в течение цикла сушки формируют ряд максимальных значений измеренного тока из числа указанных извлеченных значений измеренного тока. При этом точность расчета содержания влаги может быть повышена за счет использования сочетания двух и более максимальных значений. Таким образом, можно использовать подбор аппроксимирующей кривой. Ряды могут получаться, в частности, путем непрерывного извлечения максимальных значений измеренного тока из последовательного ряда n последовательных выборок.
Согласно следующему предпочтительному варианту исполнения ряд указанных максимальных значений измеренного тока пропускают через логарифмический фильтр с получением на его выходе ряда отфильтрованных значений содержания влаги в белье или кривой, полученной из отфильтрованных значений содержания влаги в белье, отражающих содержание влаги в зависимости от времени. При этом уставка является заданным отфильтрованным значнием содержания влаги в белье. Отфильтрованное значение, в частности, удобно и точно отражает содержание влаги в белье. Логарифмический фильтр преобразует базовое логарифмическое отношение между содержанием влаги и временем в линейное отношение. Линейное отношение или прямую линию проще использовать для определения частоты возникновения определенного события, например, определения достижения заданного содержания влаги.
В частности, предпочтителен вариант, в котором фильтр использует отношение, включающее:
y{m) = у(т-1) + log (а, х{т)-у(т-1))
где y(m) является m-м отфильтрованным значением содержания влаги в белье; y(m-1) является предыдущим отфильтрованным значением содержания влаги в белье; а является параметрическим основанием логарифма;
х(гп) является m-м максимальным значением (из n выборок), полученным на выходе фильтра.
Целое число m может представлять собой индекс или номер ряда и предпочтительно состоит в заданном отношении к времени t, в течение которого было отобрано максимальное значение. Отношение (1) найдено в порядке поиска подходящего компромисса между простотой расчета и достаточной точностью.
В частности, уставка может представлять собой отфильтрованную уставку yend, при которой достигается время t;nd окончания цикла сушки.
В частности, содержание G(m) влаги (как физическое количество) может быть получено из y(m) по формуле, например, G(m)=f(y(m)) или G(t)=f(y(t)), где f(x) - функция, которая преобразует отфильтрованное значение у (y(m) или y(t)) в значение содержания G влаги и может быть определена, например, опытным путем. Функция f может быть сохранена, например, при помощи характеристической линии и/или таблицы преобразования.
Кроме того, задача решена прибором для сушки белья, предназначенным для осуществления вышеописанного способа.
В предпочтительном варианте исполнения, решающем задачу изобретения, прибор для сушки белья содержит
генератор переменного напряжения;
по меньшей мере один электрод, соединенный с выходными портами генератора переменного напряжения и предназначенный для контакта с бельем;
логическое устройство, соединенное по меньшей мере с одним электродом и выполненное с возможностью определения влажности белья описанным выше способом.
В следующем предпочтительном варианте исполнения средство для отсечки постоянного напряжения включено между генератором постоянного напряжения и по меньшей мере одним электродом. Это позволяет устранить возможную составляющую постоянного тока из несущего сигнала и точно определять влажность.
В следующем предпочтительном варианте исполнения датчик тока включен по меньшей мере между одним электродом и схемой управления.
В следующем предпочтительном варианте исполнения пиковый детектор включен по меньшей мере между одним электродом и схемой управления. Пиковый детектор, который может быть реализован аппаратными или программными средствами, может определять максимальные значения в выборке измеренных значений переменного тока.
Для обеспечения точности измерений при использовании недорогих электродов электроды могут быть помещены или установлены в экран подшипника сушильной машины, в частности, в самую нижнюю часть экрана подшипника. Электроды могут быть покрыты неметаллическим материалом, например, пластиком. Электроды могут быть сформированы в экране подшипника, например, приформованы полимерным материалом, образующим экран подшипника.
Перечень фигур чертежей
Изобретение более подробно и схематично описывается ниже на основании предпочтительного варианта исполнения, показанного на прилагаемых фигурах, на которых изображено:
Фиг. 1: блок-схема возможного способа определения содержания влаги в приборе для сушки белья.
Фиг. 2: этапы процесса определения содержания влаги в белье, которое подлежит сушке в приборе для сушки белья.
Фиг. 3: диаграмма, описывающая один из возможных результатов процесса, показанного на фиг. 2. Фиг. 4: диаграмма, описывающая отношение между содержанием влаги и временем для различной солености воды.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг. 1 показан возможный способ определения содержания влаги в приборе для сушки белья, выполненном в виде барабанной сушильной машины 1. На фиг. 2 показаны этапы процесса определения содержания влаги в белье, которое подлежит сушке в приборе для сушки белья. Возможный вариант исполнения описывается ниже на основании двух этих фигур.
Барабанная сушильная машина 1 содержит логическое устройство в форме контроллера 2, например микроконтроллера, предназначенного для управления работой барабанной сушильной машины 1, в частности циклом сушки. Контроллер 2, в том числе, управляет работой генератора 3 переменного напряжения.
Генератор 3 напряжения выдает сигнал переменного напряжения (этап S1) с частотой примерно 400 Гц. Такая частота выгодна тем, что она достаточно высока для предотвращения электролиза и достаточно низка для того, чтобы можно было пренебречь емкостным сопротивлением белья 6. Переменное напряжение имеет величину примерно 5 В, что соответствует рабочему напряжению Vpp контроллера 2, и, в частности, легко получается.
Сторона выхода генератора 3 переменного напряжения соединена со средством 4 для отсечки постоянного напряжения (или фильтром постоянного тока). Средство 4 для отсечки постоянного напряжения отфильтровывает составляющую постоянного напряжения (этап S2) от сигнала переменного напряжения, производимого генератором 3 переменного напряжения, что позволяет устранить любую составляющую постоянного напряжения, которая может снизить точность измерения.
В частности, сигнал переменного напряжения может представлять собой прямоугольную или квазисинусоидальную волну, которая, в частности, подходит для формирования временного уровня постоянного напряжения в целях упрощения анализа или интерпретации. Тем не менее, могут использоваться и другие формы волны.
Сторона выхода средства 4 для отсечки постоянного напряжения соединена с двумя электродами 5, которые являются частью датчика тока и расположены в нижней точке экрана подшипника барабанной сушильной машины 1. Таким образом, сигнал переменного напряжения с отфильтрованной составляющей постоянного напряжения подается на белье 6 при помощи электродов 5 (этап S3). Электроды 5 регулярно накрываются различным бельем 6 (текстильными изделиями), вращающимися внутри вращающегося барабана сушильной машины 1. Когда белье 6 накрывает электроды 5, через белье 6, замыкающее электроды 5, протекает ток. Это происходит благодаря воде (влаге), содержащейся в белье 6. Чем выше влажность белья 6, тем выше ток. Иными словами, переменный ток несущего сигнала сильнее модулируется емкостным сопротивлением белья: когда белье временно оказывается в хорошем контакте с электродами 5, ток повышается. Этот ток определяется или измеряется датчиком тока.
Два электрода 5 функционально соединены с преобразователем 7 "ток-напряжение", что упрощает расчеты. Датчик тока можно исключить из схемы, а электроды 5 могут быть непосредственно соединены с преобразователем 7 "ток-напряжение". Преобразователь 7 "ток-напряжение" соединен с пиковым детектором 8. Пиковый детектор 8 может быть реализован аппаратным (например, в виде соответствующей интегрированной схемы) или программным (например, в контроллере 2) способом.
Пиковый детектор 8 определяет пик тока (например, абсолютного значения тока) в течение предварительно заданного периода времени (периода выборки) для последовательных периодов выборки (этап S4). Пик или выборка описывает ситуацию, в которой влажное белье наилучшим образом накрывает электроды в течение периода выборки. Это дает относительно качественно приближение реального содержания влаги в белье в течение периода выборки. Таким образом, пиковый детектор 8 определяет ряд или цепочку пиков или выборок (локальных, в течение периода выборки). На основании этого ряда пиков формируется соответствующая огибающая сигнала (этап S5). Огибающая сигнала отражает пространственное временное емкостное сопротивление белья 6.
Огибающая, или выборки, или пики регистрируются с частотой, достаточной для соответствия известному критерию Найквиста. Иными словами, период выборки настолько короток, что выполняется критерий Найквиста. В частности, частота выборки может в два раза и более превышать ожидаемую частоту попадания текстильных изделий или белья 6 на электроды 5. Это ограничивает допустимую системную погрешность.
Пиковый детектор 8 соединен с контроллером 2 (например, посредством аналого-цифрового преобразователя, который может входить в состав контроллера 2), который рассчитывает строку выборки. Это первый этап расчета (этап S6), на котором на основании огибающей сигнала производится определение максимального значения в n последовательных выборках или пиках, где n - положительное число. Определение или извлечение максимального значения позволяет использовать для последующих высокоточных расчетов только наилучшее приближение реального содержания влаги в белье из группы в n пиков.
За время измерения составляется ряд максимальных значений (этап S7), который пропускается через логарифмический фильтр с целью получения ряда отфильтрованных значений (этап S8). Логарифмический фильтр преобразует базовое логарифмическое отношение между содержанием влаги и временем в линейное отношение. Линейное отношение или прямую линию проще использовать для определения частоты возникновения определенного события, например определения достижения заданного содержания влаги. По существу, могут использоваться и другие фильтры.
В показанном варианте фильтр использует отношение, включающее
y(m) = y где y(m) является m-м отфильтрованным значением;
y(m-1) является предыдущим отфильтрованным значением;
a является параметрическим основанием логарифма;
х(гп) является m-м максимальным значением (из n выборок), полученным от фильтра. Отношение найдено в порядке поиска подходящего компромисса между простотой расчета и достаточной точностью.
Отфильтрованные значения y(m) (т.е. ряд отфильтрованных значений y(m)) могут использоваться непосредственно в качестве характерных значений содержания влаги в белье 6 для управления циклом сушки, выполняющимся в барабанной сушильной машине 1. Отфильтрованные значения y(m) могут быть также преобразованы в (физические) значения содержания G влаги в белье 6, например, при помощи предварительно заданной характеристичной кривой или отношения, полученной/полученного опытным путем. Например, отфильтрованные значения y(m) могут сравниваться с заданным значением yend перед достижением заданного содержания влаги Gend в конце цикла сушки, и цикл сушки может быть остановлен, если заданное значение yend достигнуто или превышено.
На фиг. 3 показана диаграмма, отражающая возможный ряд отфильтрованных значений y(m) в зависимости от времени t. Будучи пропущенными через логарифмический фильтр значения y(m), по существу, образуют прямую линию или кривую C1, спускающуюся вниз. Каждое из значений y(m) соответствует значению G(m) содержания G влаги или влажности белья. Такое соответствие, в целом, может быть описано функцией G(m)=f(y(m)) или G(t)=f(y(t)). Если y равно заданному значению yend, заданное содержание влаги Gend считается достигнутым. Это можно определить по тому, что одно из отфильтрованных значений y(m) превышает заданное значение yend (т.е. меньше этого значения) и/или отфильтрованное значение y(m) укладывается в предварительно заданную погрешность вокруг заданного значения yend.
На фиг. 4 показана диаграмма, отражающая отношение между отфильтрованными значениями y(m или t) и временем t или рядом чисел m для различной солености с или концентрации соли в воде, использующейся для стирки белья, например, в водопроводной воде. Время t обычно находится в определенном отношении к ряду чисел m и может использоваться вместо него.
В данном случае содержание G влаги (как физическое количество) может быть получено из отфильтрованных значений y при помощи функции G=f(y), как описано выше. Функция f может быть определена опытным путем, посредством сравнения содержания G влаги в белье (измеренного различными
способами) с измеренным током или количеством, полученным из него (например, отфильтрованным значением у). До настоящего времени функция f не учитывала соленость c.
Кривая C1 описывает линейную зависимость отфильтрованных значений у и времени t для средней солености c, т.е. в соответствии с фиг. 3. Таким образом, при использовании воды со средней соленостью c получаются значения y, для которых известно соответствующее содержание G влаги (благодаря корректности функции f). Тем не менее, когда текущая соленость c отличается от предполагаемой средней солености c, функция f вводит ошибку в определение или получение содержания G влаги. Ошибка также имеет место, если отфильтрованные значения используются для управления циклом сушки "как есть".
Кривая C2 описывает линейную зависимость отфильтрованных значений y и времени t для высокой солености с. Кривая C2 отличается от кривой C1 тем, что она располагается выше кривой C1, т.е. ее значения у превышают значения у для кривой C1 в данный момент времени. Поскольку процесс сушки (например, поступление энергии) одинаков для каждой кривой C1, C2, C3, реальное содержание G влаги в каждый момент времени будет также одинаковым. Тем не менее, повышенная соленость c приведет к повышению тока и, таким образом, к увеличению отфильтрованного значения у и избыточно высокому рассчитанному или предполагаемому значению G, если будет использоваться функция f, предназначенная для средней солености с. Впоследствии будет превышено корректное заданное время tend, обозначающее момент t времени достижения (реального) требуемого или заданного содержания влаги в белье. Иными словами, предполагаемая уставка yend=yend(a) для средней солености будет достигнута спустя некоторое время t(P) после корректного заданного времени tgnd(=t(a)). Это приведет к пересушиванию белья и избыточному расходу энергии.
Аналогичным образом, кривая C3 описывает линейную зависимость отфильтрованных значений y и времени t для низкой солености c. Кривая C3 отличается от кривой C1 тем, что она располагается ниже кривой C1, т.е. ее значения у меньше значений у для кривой C1 в данный момент времени. Это обусловлено тем, что низкая соленость c приведет к снижению тока, к уменьшению отфильтрованного значения у и, тем самым, к слишком низкому рассчитанному или предполагаемому значению G. Если выполняется сушка белья, которое стиралось в воде с низкой соленостью c, то корректное заданное время tgnd будет достигнуто слишком рано, в момент t(y) времени. Иными словами, предполагаемая уставка yend будет достигнута за некоторое время t(y) до корректного заданного времени tend. Это приведет к избыточной влажности белья.
Чтобы получить корректные значения (или сделать предположение о корректных значениях) содержания G влаги (или относительного количества) для меняющейся солености с, рассматривается градиент g кривой или отношение между измеренными значениями тока или полученными из них значениями, например, y(m). При этом используется тот факт, что градиент g=g(c) тем круче, чем выше соленость c. Таким образом, соленость c может быть выведена при определении градиента g^). Иными словами, градиент g^) используется как мера солености. Градиент g^) отражает соленость c в условиях пользователя. Например, градиент g^) может быть определен для кривых C1-C3 по формуле g(c)=Ay/At. В данном случае градиенты g демонстрируют следующее отношение: p=g (высокая соленость) > a=g (средняя соленость) > y=g (низкая соленость).
Этот градиент g^) может использоваться, например, для адаптации уставки yend с целью представления корректного заданного времени tend, т.е. yend=yend(g(c)). Например, уставка yend(a) для средней солености может быть изменена (увеличена/уменьшена) на величину поправки до значений yend(P) или yend(y), если крутизна градиента g(o)=P или у больше или меньше (соответственно), чем градиент g(^=a для средней солености c. Значение поправки может меняться в зависимости от разности значений a, р, у градиента. Поправка может быть установлена опытным путем. Различные значения поправок, относящиеся к различным градиентам g(o), могут быть сохранены в памяти, например, в таблице преобразования. Таким образом, например, цикл сушки завершается в момент yend(P), если градиент g(^ кривой C2 определен как р, что дает корректное заданное время tend.
Таким образом, градиент g(^ цикла сушки может быть сохранен в памяти и впоследствии запрашиваться и/или использоваться для следующего цикла сушки таким образом, чтобы для управления следующим циклом сушки с самого начала могли использоваться откорректированные значения.
Кроме того, градиенты g^) нескольких циклов сушки могут быть сохранены в виде среднего значения, что повышает достоверность коррекции. В этом случае предполагается, что соленость c в условиях пользователя, по меньшей мере, близка к постоянной. Среднее значение может представлять собой арифметическое или экспоненциальное среднее. Экспоненциальное среднее может предпочитаться в тех случаях, когда требуется придать больший вес последним значениям градиента.
Кроме того, память может очищаться, например, для тех случаев, когда прибор для сушки белья переносится в другое место, в котором соленость водопроводной воды может отличаться.
Разумеется, изобретение не ограничивается предпочтительным вариантом исполнения, описанным выше.
Например, градиент не ограничивается градиентом, полученным из линейной зависимости между значениями, отражающими содержание влаги, и временем или соответствующим параметром (линейным градиентом), например зависимостью отфильтрованных значений у от времени t или ряда чисел m. В альтернативном варианте градиент может представлять собой градиент, полученный из нелинейной зависимости (включая подбор кривой) между значениями, отражающими содержание влаги, и временем или соответствующим параметром (нелинейным градиентом), например экспоненциальной зависимостью (нефильтрованных) максимальных значений от времени t или ряда чисел m. Соответствующий градиент может представлять собой экспоненциальный градиент или экспоненциальный параметр, характерный для этой зависимости.
Список ссылочных обозначений:
1 - барабанная сушильная машина;
2 - контроллер;
3 - генератор переменного напряжения;
4 - средство для отсечки постоянного напряжения;
5 - электрод;
6 - белье;
7 - преобразователь "ток-напряжение";
8 - пиковый детектор;
C1 - кривая средней солености;
C2 - кривая высокой солености;
C3 - кривая низкой солености;
tgnd - время до окончания цикла сушки;
t(P) - время до окончания цикла сушки для кривой C2 при условии предполагаемого yend(a);
t(P) - время до окончания цикла сушки для кривой C3 при условии предполагаемого yend(a);
y(m) - отфильтрованное значение содержания влаги в белье для ряда чисел m;
yend - отфильтрованное значение содержания влаги в белье, соответствующее tgnd;
yend(a) - отфильтрованное значение содержания влаги в белье, соответствующее t,nd для градиента
yend(P) - отфильтрованное значение содержания влаги в белье, соответствующее t,nd для градиента P; yend(y) - отфильтрованное значение содержания влаги в белье, соответствующее t,nd для градиента у; a - градиент кривой C1 для средней солености; P - градиент кривой C2 для высокой солености; у - градиент кривой C3 для низкой солености.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ определения влажности белья в приборе для сушки белья, согласно которому
определяют содержание влаги в белье (6) путем измерения тока, протекающего через белье (6), при
этом при определении учитывают соленость влаги, содержащейся в белье;
определяют градиент (g, a, P, у) кривой (C1, C2, C3), которая отражает содержание влаги в белье в зависимости от времени, и по указанному градиенту (g, a, P, у) определяют указанную соленость;
задают по меньшей мере одну уставку (yend, yend(a), yend(P), УЫК^У)) цикла сушки на основании указанного определенного градиента (g, a, P, у), которая включает заданное значение содержания влаги в белье, при котором достигается заданное время (t,nd) окончания цикла сушки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что задание указанной уставки включает коррекцию по меньшей мере одной уставки цикла сушки, известной для предварительно заданной солености влаги, содержащейся в белье, путем добавления к ней поправки, причем значение поправки основано на разности указанного определенного градиента и градиента, соответствующего указанной предварительно заданной солености влаги.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что белье подвергают сушке таким образом, что кривая (C1, C2, C3), отражающая содержание влаги в белье в зависимости от времени, имеет вид линейной кривой.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что белье подвергают сушке таким образом, что кривая, отражающая содержание влаги в белье в зависимости от времени, имеет вид экспоненциальной кривой.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученные в результате нескольких измерений градиенты (g, a, P, у) сохраняют в виде среднего градиента, а указанную уставку (yend, yend(a), yend(P), УЫК^У)) задают на основании указанного среднего градиента.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что
на белье (6) подают сигнал переменного напряжения;
формируют огибающую сигнала последовательных выборок значений измеренного переменного
тока;
из огибающей сигнала извлекают максимальное значение измеренного тока из n последовательных выборок с целью формирования ряда максимальных значений измеренного тока из числа указанных извлеченных значений измеренного тока;
ряд указанных максимальных значений измеренного тока пропускают через логарифмический фильтр с получением на его выходе ряда отфильтрованных значений (y(m)) содержания влаги в белье или кривой, полученной из отфильтрованных значений (y(m)) содержания влаги в белье, отражающих содержание влаги в зависимости от времени.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что уставка (yend) является заданным отфильтрованным значением содержания влаги в белье.
8. Способ по одному из пп.6, 7, отличающийся тем, что огибающую сигнала формируют из последовательных пиковых значений измеренного переменного тока, отобранных в течение заданного периода выборки.
9. Способ по одному из пп.6-8, отличающийся тем, что его осуществляют с использованием фильтра, который реализует отношение, включающее
y{m) = у(т-1) + log (а, х{т)-у(т-1)) где y(m) является m-м отфильтрованным значением содержания влаги в белье; y(m-1) является предыдущим отфильтрованным значением содержания влаги в белье; a является параметрическим основанием логарифма;
х(гп) является m-м максимальным значением содержания влаги в белье, полученным на выходе фильтра.
10. Прибор (1) для сушки белья, содержащий генератор переменного напряжения, по меньшей мере
один электрод, соединенный с выходными портами генератора переменного напряжения и предназна-
ченный для контакта с бельем, и логическое устройство, соединенное по меньшей мере с одним электро-
дом и выполненное с возможностью определения влажности белья способом по одному из предыдущих
пунктов.
,S1
-S2
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025848
- 1 -
025848
- 1 -
025848
- 1 -
025848
- 1 -
025848
- 4 -
025848
- 9 -
025848
- 9 -
|
