DE4006998A1 - Fuellstandsanzeiger und steuereinrichtung, insbesondere fuer waschmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Füllstandsanzeiger und eine Steuereinrichtung und insbesondere eine verbesserte Einrichtung dieser Art zur Messung oder Feststellung sowie zur Steuerung von Flüssigkeitspegeln in der Waschmaschine.

Füllstandsanzeiger für Waschmaschinen der gegenwärtig im Gebrauch befindlichen Bauart enthalten im allgemeinen zwei Röhren. Jede Röhre endet mit einem Ende am Boden der Waschtrommel, während das andere Ende mit einem druckempfindlichen Schalter verbunden ist. Der erste Schalter betätigt ein Ventil, welches den Wasserzustrom zur Waschmaschine steuert. Der andere Schalter betätigt bei Auslösung eine Pumpe, die das Wasser aus der Waschmaschine pumpt. Während der Wasserspiegel in der Waschmaschine steigt, erhöht sich das Niveau des Wassers in jeder Röhre, so daß der resultierende Luftdruck über dem atmosphärischen Luftdruck gegen den druckempfindlichen Schalter einwirkt. Wenn der Wasserspiegel in der ersten Röhre so weit ansteigt, daß der Luftdruck einen vorbestimmten Wert erreicht, so schlägt der darauf ansprechende Schalter um und der Wasser­ zustrom in die Waschmaschine wird unterbrochen. Wenn das - Wasser aus der Maschine abgepumpt werden soll, wird eine Pumpe eingeschaltet. Während das Wasser abgepumpt wird, fällt der Luftdruck in der zweiten Röhre ab, so daß der zweite Schalter einem Unterdruck ausgesetzt wird, so daß ein Signal erzeugt wird, das die Pumpe abschaltet. Durch Steuerung des Wasserzustroms in die Waschmaschine und durch Abschalten der die Waschmaschine entleerenden Pumpe kann der Wasserspiegel in der Waschmaschine eingestellt werden.

Eine Schwierigkeit bei dieser Steuerung des Flüssigkeits­ pegels in der Waschmaschine besteht darin, daß die Schalter mechanisch sind und einem Abnützungsvorgang unterliegen. Ein mechanischer Sensor kann ein Luftdruckleck über die Betriebs­ dauer aufweisen, wenn er unter Druck gesetzt bleibt. Hierdurch können Fälle von einer Überflutung und eines Wasserschadens entstehen. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß der druckempfindliche Schalter keine ausreichende Empfindlichkeit aufweist, um den Wasserspiegel genau einzustellen. Weiter kann es vorkommen, daß die zweite Druckdetektierung nicht dazu in der Lage ist, festzustellen, wann der Druck in der zweiten Röhre unter den atmosphärischen Druck abfällt. Dies kann bewirken, daß der zweite Schalter ausgelöst wird, wenn immer noch Wasser in der Waschtrommel vorhanden ist. Die Pumpe muß daher im Sinne einer Entleerung der Waschtrommel noch in Betrieb bleiben, wenn der genannte zweite Schalter schon ausgelöst ist.

Das genannte System zur Steuerung des Flüssigkeitspegels in der Waschtrommel erfordert außerdem mechanische Teile, welche im Betrieb und auch in der Montage teuer sind. Auch meldet das erwähnte bekannte System nicht kontinuierlich den Flüssigkeits­ stand an eine Steuereinrichtung, sondern zeigt nur einen augen­ blicklichen Flüssigkeitsstand an.

Andere Methoden zur Feststellung eines Flüssigkeitspegels in einer Waschtrommel sehen einen kapazitiven Füllstandsanzeiger vor. Ein typischer Repräsentant eines kapazitiven Füllstandsan­ zeigers enthält einen Metallstab, der mit Isolationsmaterial, bespielsweise Teflon, beschichtet ist, wobei dieser Metallstab eine Elektrode eines Kondensators darstellt, während die Wasch­ trommel mit ihrer Wand die zweite Elektrode des Kondensators ist. Ein Signal geeigneter Hochfrequenz wird an die beiden Elektroden gelegt, so daß es möglich ist, Anderungen der Kapazität zu detek­ tieren und zu verstärken. Diese Änderungen liefern einen Ausgang, der den Füllstand anzeigt oder ein Alarmsignal darstellt, wenn der Füllstand einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt. Dieses System leidet an verschiedenen Nachteilen. Beispielsweise kann das System nur in Waschtrommeln zur Anwendung kommen, welche aus leitfähigem Material gefertigt sind. Anderenfalls müssen zusätzliche kapazitive Elemente eingebaut werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß dann, wenn die eingeleiteten Flüssig­ keiten anhaftende Materialien enthalten, sich an den Drähten oder Stäben Ablagerungen bilden, welche Ungenauigkeiten der Ausgangs­ anzeige verursachen.

Ein weiterer Füllstandsanzeiger nach dem Stande der Technik ist in der US-Patentschrift 41 22 718 beschrieben. Ein Paar von Drähten ist in Tetrafuoräthylen oder einem entsprechenden Mate­ rial gekapselt. Die Drähte sind parallel zueinander geführt und in dem Isolationsmaterial auf gleichem Abstand gehalten, wobei das Tetrafluoräthylen die Enden des Füllstandsanzeigers um­ schließt. Ein Nachteil bei dieser Einrichtung besteht darin, daß dann, wenn die Drähte des Füllstandsanzeigers in einer durchge­ wirbelten Wäschetrommel angeordnet sind, es Schwierigkeiten be­ reitet, den konstanten Abstand zwischen den Drähten einzuhalten, derart, daß die Drähte in einer aus starrem Material gefertigten Röhre angeordnet und gehaltert werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist es, daß Seife oder ein filmbildendes Material sich an den Drähten ablagern kann und hierdurch möglicherweise die Kapazität oder die Oszillationsfrequenz des Detektors verändert werden. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die Drähte nicht mit ausreichender Oberfläche wirksam sind, so daß keine genaue Kapazität verwirklichbar ist, ohne daß zusätzliche, komplizierte Schaltungsmaßnahmen ergriffen werden. Dieser Nachteil kann dazu führen, daß das Messen von Füllständen in der Größenordnung von beispielsweise etwa 6 mm nicht möglich ist.

Außerdem ist es ein Problem bei kapazitiven Füllstandsanzeigern, daß sie durch Rauschsignale und Streukapazitäten beeinflußt werden. Ein kapazitiver Meßfühler ist charakteristischerweise in der Waschmaschinentrommel angeordnet und mit kapazitiven Meßschaltungen verdrahtet, die in einiger Entfernung von bei­ spielsweise 60 cm oder 90 cm und darüber entfernt angeordnet sind. Die Kapazität der Drähte ändert sich während des Betriebes der Waschmaschine, während die Waschtrommel vibriert, wobei sich die Drähte bewegen. Demgemäß unterliegt die Meßschaltung den Streukapazitäten der Drähte zwischen dem kapazitiven Aufnehmer und der Meßschaltung. Aufgrund der Störsignale, welche vom Waschmaschinenmotor erzeugt werden, kann das Ausgangssignal der kapazitiven Meßschaltung außerdem zu fehlerhaften Daten führen. Demgemäß können sich aufgrund der vom Waschmaschinen­ motor eingeführten Störungen und aufgrund der Turbulenz, welche durch das Rührwerk in der Waschmaschine erzeugt wird, Störungen bezüglich der Genauigkeit und der Stabilität der Meßeinrichtung ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Füllstandsanzeiger der im Oberbegriff von Anspruch 1 definierten Art derart auzugestal­ ten, daß bei einfachem Aufbau, leichtem Einbau, problemloser Unterhaltung und hoher Zuverlässigkeit sowie raschem Ansprechen ein auch bei starker Turbulenz in dem detektierten Volumen ein Gerät geschaffen wird, das gegenüber Ablagerungen unempfindlich ist und, beispielsweise in Anwendung auf Waschmaschinen, eine Meßgenauigkeit in der Größenordnung von etwa 5 mm des detek­ tivem Flüssigkeitsstandes ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Handelt es sich bei dem vorliegend angegebenen Füllstandsanzeiger um eine Einrichtung, die in Verbindung mit einem Steuergerät zur Regelung eines Flüssigkeitsstandes verwendet wird, so ist diese dazu in der Lage, diesen Flüssigkeitsstand innerhalb eines Be­ hältnisses in Abhängigkeit von der Kapazität zu steuern, die zwischen Meßsonden des Systems vorhanden ist. Der vorliegend angegebene Füllstandsanzeiger ist derart raumsparend gebaut, daß er vorzugsweise innerhalb von Waschmaschinen Anwendung finden kann.

Im einzelnen wird ein System geschaffen, welches einen Füll­ stand einer Flüssigkeit innerhalb eines Behältnisses feststellt, wobei zwei parallele Metallplatten vorgesehen sind, die einander gegenüberstehende flache Oberflächen aufweisen. Die Metallplatten sind an geeigneten Einrichtungen innerhalb des Behältnisses ge­ haltert und sind an Abstandshaltermitteln befestigt, welche die beiden Metallplatten auf konstantem Abstand relativ zueinander festlegen. Mit den Metallplatten sind Kapazitätsmeßeinrichtungen gekoppelt, welche ein Signal erzeugen, das den Flüssigkeitsstand in dem Behälter meldet. Der Füllstandsanzeiger kann vorzugsweise Beschichtungen zur Kapselung der Metallplatten aufweisen, welche eine Dicke von weniger als etwa 3 mm besitzen, derart, daß ein Seifenfilm oder ein Film anderer anhaftender Mittel an dem Füll­ standsanzeiger verhindert wird. Die Kapazitätsmeßeinrichtungen sind vorteilhafterweise am oberen Ende der beiden Metallplatten angekoppelt, so daß die Empfindlichkeit der Einrichtung gegen­ über Störsignalen und Fehlersignalen aufgrund von Streukapazi­ täten herabgesetzt wird. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß die Kapazitätsmeßeinrichtung Mittel enthält, um eine Frequenz proportional zu dem Flüssigkeitsstand in dem Behälter zu erzeugen, um die Flüssigkeitsmenge in dem Behälter zu bestimmen, ohne daß komplizierte Schaltungsmittel erforder­ lich sind. Die dem Füllstandsanzeiger angehörenden Elektroden­ platten sind zweckmäßig nahe genug beabstandet, um eine vorbe­ stimmte Empfindlichkeit zu erzielen. Andererseits sind sie weit genug von einander entfernt, um zu verhindern, daß Ablagerungen oder Filme aus der Flüssigkeit sich zwischen den Elektrodenplatten verfangen.

Die Erfindung wird auch durch eine kapazitive Meßsonde zur Be­ stimmung des Füllstandes der Flüssigkeit innerhalb einer Wasch­ maschinentrommel verwirklicht, wobei, wie vorstehend bereits gesagt, zwei parallele Metallelektrodenplatten vorgesehen sind, die einander gegenüberstehende flache Oberflächen aufweisen, die einen konstanten Abstand von vorzugsweise weniger als 12,5 mm haben. Es sind Halterungsmittel zur Abstützung der Elektroden­ platten innerhalb der Waschmaschinentrommel vorgesehen. Eine korrosionsbeständige Kapselung der beiden parallelen Metall­ platten hat eine Dicke von weniger als etwa 3 mm. Die kapazitive Sonde kann auch mit einem isolierenden Abstandshalter ausge­ rüstet sein, der zwischen den beiden Elektrodenplatten befestigt ist und diese auf konstantem gegenseitigem Abstand hält. Kapa­ zitive Meßeinrichtungen sind an den beiden Elektrodenplatten angeschlossen und erzeugen eine Frequenz, die proportional zum Flüssigkeitsstand im Behälter ist. Bevorzugtermaßen sind die Elektrodenplatten mit Tetrafluoräthylen beschichtet, das eine Dicke von weniger als 0,25 mm hat, so daß die Beschichtung als Dielektrikum wenig Einfluß auf die Gesamtkapazität der kapazitiven Meßaufnehmereinrichtung hat.

Erfindungsgemäß verfährt man also bei der Detektierung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter, insbesondere in einer Waschmaschinentrommel, derart, daß zwei parallele Metallplatten vorgesehen werden, die einander gegenüberstehende flache Ober­ flächen aufweisen, wobei die Metallplatten vertikal orientiert sind und sich in Richtung des zu erwartenden Flüssigkeitsvolu­ mens erstrecken. Die Metallplatten sind in nichtkorrodierendem Material eingebettet. Ein konstanter Abstand zwischen den beiden Metallplatten von vorzugsweise weniger als 12,5 mm wird einge­ halten. Die Kapazität zwischen den beiden Metallplatten wird gemessen und es wird ein Signal erzeugt, dessen Frequenz pro­ portional zu dem Flüssigkeitsstand in dem Behältnis entspre­ chend der festgestellten Kapazität ist. Vorzugsweise wird der Flüssigkeitsstand in dem Behälter, vornehmlich der Waschmaschine in Abhängigkeit von dem Signal der bestimmten Frequenz verändert. Eine Schaltungsträgerplatte kann an den Elektrodenplatten vorge­ sehen sein, wobei die Schaltungsträgerplatte oder die Schaltungs­ trägerplatten Schaltungsanordnungen enthält bzw. enthalten, welche die Kapazität zwischen den beiden Elektrodenplatten be­ stimmt bzw. bestimmen, woraus dann das interessierende Signal mit der bestimmenden Frequenz gebildet wird. Eine konstante Be­ abstandung zu den beiden Elektrodenplatten wird eingehalten, um eine Filmbildung auf den Platten aufgrund entsprechend sich ablagernden Materials in der Flüssigkeit sowie eine Ablagerung zwischen den Elektrodenplatten zu verhindern. Bei der Auswer­ tung der Meßsignale wird vorzugsweise so verfahren, daß die Zeitdauer der Periode des Signals bestimmt wird, die Zeitdauer mit einem gespeicherten Zeitsignal verglichen wird und der Zustrom von Flüssigkeit in die Waschmaschine bzw. in das überwachte Behältnis in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis verändert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des hier ange­ gebenen Füllstandsanzeigers sind im übrigen Gegenstand der dem Anspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Waschmaschine mit einem Füllstandsanzeiger der hier angegebenen Art,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des Füllstandsanzeigers nach Fig. 1,

Fig. 3 eine ausschnittsweise perspektivische Ansicht des Füllstandsanzeigers gemäß Fig. 2,

Fig. 40 ein Schaltbild der Frequenzerzeugungsschaltung für den Füllstandsanzeiger der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 ein Diagramm der Periodendauer der Frequenzen in Abhängigkeit vom Füllstand für die Frequenzerzeu­ gungsschaltung,

Fig. 6 ein Diagramm der Frequenzsignale der Frequenzer­ zeugungsschaltung für eine Waschmaschine bei hohem Füllstand und bei niedrigem Füllstand und

Fig. 7 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des Füllstandsanzeigers für dasSystem nach Fig. 1.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten praktischen Ausführungsbeispiel ist eine automatisch betätigte Waschmaschine mit 10 bezeichnet, die eine wasserenthaltende Waschtrommel 12 aufweist, welche elektrisch geerdet ist. Eine drehbare, die Wäsche enthaltende Innentrommel 14 ist an einer vertikalen Welle gelagert. Ein Rühr­ werk 16 befindet sich zentrisch innerhalb der Innentrommel 14 un bewegt sich oszillierend um eine Vertikalachse. Ein elektrischer Antriebsmotor 18 treibt selektiv entweder die Innentrommel 14 oder das Rührwerk 16 an, was über ein Getriebe 20 geschieht. Wasser oder eine Reinigungsflüssigkeit 22 wird der Trommel 12 oder dem Behälter über eine Heißwasserleitung bzw. Kaltwasser­ leitung 24 bzw. 26 über ein Misch- und Sperrventil 28 zugelei­ tet. Ein Seifenfilm oder ein anderer Oberflächenfilm wird während des Betriebes aufgrund der Zugabe von Reinigungsmittel zu Beginn des Waschvorganges erzeugt. Das Misch- und Sperrven­ til 28 wird elektrisch mittels eines Solenoids 32 und 34 be­ tätigt. Ein Ablauf 36 befindet sich am Boden der Waschtrommel 12. Der Ablauf 36 ist mit einer Pumpe 38 verbunden, die das Wasser aus der Waschtrommel 12 über eine Leitung 40 abzieht.

Ein in Fig. 1 eingezeichnetes Blockdiagramm macht deutlich, daß die elektronische Füllstandssteuerung eine Schwingungser­ zeugungsschaltung 42, eine Strömungs- und Zeitsteuerschaltung 44 und einen Füllstandswähler 46 enthält, welcher so einge­ stellt werden kann, daß der Steuerpunkt, an dem die Strömungs­ und Zeitsteuerschaltung 44 die Solenoide 32 und 34 und die Pumpe 38 ansteuert, eingestellt werden kann. Die Schwingungs­ erzeugungsschaltung 42 ist mit einem Füllstandanzeiger 48 in Gestalt zweier kaltgewalzter Stahlblechplatten 50 und 52 (siehe Fig. 2) verbunden, die mit einem korrosionsbestän­ digen Material 54 beschichtet sind und durch nichtleitendes Material oder Abstandshalter 56 und 58 auf Abstand gehalten sind. Der Füllstandsanzeiger oder Füllstandsdetektor 48 ist vertikal zwischen den entsprechenden, im wesentlichen verti­ kalen Wänden der Außentrommel 12 einerseits und der Innen­ trommel 14 andererseits angeordnet. Der Füllstandsanzeiger 48 wird in Verbindung mit der Flüssigkeit 22 in der Wasch­ trommel 12 in der Weise wirksam, daß sich eine bestimmte Kapazität für die Frequenzerzeugungsleitung 42 ergibt. Die Kapazität zwischen den Elektrodenplatten 50 und 52 des Füllstandsanzeigers oder Füllstanddetektors 48 läßt sich folgendermaßen angeben:

C = KA/D

hierin bedeutet K die Elektrizitätskonstante des Materials zwischen den Elektrodenplatten, A entspricht der Fläche der Elektrodenplatten und D ist der Abstand zwischen den Elektro­ denplatten.

Die Kapazität zwischen den Elektrodenplatten 50 und 52 ist so­ mit unmittelbar proportional zur Dielektrizitätskonstante K des Materials zwischen den beiden Elektrodenplatten 50 und 52. Nachdem die Tiefe oder das Flüssigkeitsniveau der Flüssigkeit 22 in der Waschtrommel 12 sich ändert, hat ein jeweils größerer oder jeweils geringerer Anteil des Füllstandsdetektors 48 die höhere Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit 22 zwischen den Elektrodenplatten 50 und 52 gegenüber demjenigen Teil des Sensors aufzuweisen, der sich oberhalb des Flüssigkeits­ spiegels befindet und der von Luft 53 umgeben ist (das Wasser hat eine Dielektrizitätskonstante von 81 gegenüber der Dielek­ trizitätskonstante von etwa 1 von Luft, woraus ein entspre­ chender wesentlicher Unterschied der jeweiligen Kapazitäten resuliert). Wie weiter unten noch ausgeführt wird, ist der Einfluß der Beschichtung 54 auf die Gesamtkapazität unbe­ deutend. Hieraus ergibt sich, daß die Kapazität des Füll­ standsdetektors oder Füllstandsanzeigers 48 sich entspre­ chend der Änderung des Füllstandes ändert, wodurch erreicht wird, daß sich die Frequenz des Signales, das durch die Fre­ quenzerzeugungsschaltung 42 hervorgebracht wird, im wesent­ lichen linear in Abhängigkeit von dem Wasserstand ändert oder linear in Abhängigkeit von dem Stand der Flüssigkeit 22 in der Waschtrommel 12 ändert (siehe Fig. 5).

In den Fig. 2 und 3 ist der Füllstandsfühler oder Füll­ standsanzeiger 48 nach Fig. 1 näher erläutert. Der Füll­ standsanzeiger 48 ist mittels Laschen oder Klammern 49 verti­ kal in der Waschtrommel 12 montiert. Der Füllstandsanzeiger 48 enthält zwei Elektrodenplatten 50 und 52, die durch Abstands­ halter 56 und 58 gegeneinander abgestützt sind. Die beiden ge­ nannten Abstandshalter können aus im wesentlichen beliebigem nichtleitendem Material gefertigt sein, haben jedoch vorzugs­ weise eine hohe Dielektrizitätskonstante und sind aus starrem Keramikmaterial gefertigt. Schrauben 60 und 62 sowie Muttern 64 und 66 halten die beiden Elektrodenplatten 50 und 52 sowie die keramischen Abstandshalter 56 und 58 zusammen. Die Schrau­ ben 60 und 62 und die Muttern 64 und 66 sind vorzugsweise aus Isolierwerkstoff, beispielsweise Kunststoff gefertigt. Die Schraube 60 befindet sich nahe dem oberen Ende des Füllstands­ anzeigers 48 und die Schraube 63 befindet sich nahe dem unteren Ende des Füllstandsanzeigers 48. Die Elektrodenplatten 50 und 52 können jeweils mit drei Bohrungen 68, 70 und 72 versehen sein, wobei die Bohrungen 70 und 72 zur Durchführung der Kunst­ stoffschrauben 60 und 62 dienen, während die Bohrung 68 zur Durchführung einer Niete 74 dient.

Am oberen Ende der beiden Elektrodenplatten 50 und 52 ist eine Schaltungsträgerplatte 76 befestigt. Auf dieser befindet sich die Frequenzerzeugungsschaltung 42 mit einem Zeitgeber 78 der Bezeichnung LM 555 und die zugehörenden Schaltungsteile 96, 100 und 106 (siehe Fig. 4). Die Nieten 74 sind durch die Schal­ tungsträgerplatte 76 und durch die Bohrungen 68 am oberen Ende der beiden Elektrodenplatten 50 und 52 geführt. Die Nieten 74 stellen gleichzeitig den unmittelbaren elektrischen Kontakt zwischen den beiden Elektrodenplatten 50 und 52 einerseits und der Schaltungsträgerplatte 76 her. Durch Vernietung der Schal­ trungsträgerplatte 76 mit den beiden Elektrodenplatten 50 und 52 wird der Abstand zwischen dem Füllstandsanzeiger oder Füll­ standsdetektor 48 und der Frequenzerzeugungsschaltung 42 klein­ gehalten. Weiterhin ist es nicht notwendig, eine Verdrahtung zwischen dem Füllstandsanzeiger 48 und der Frequenzerzeugungs­ schaltung 42 vorzusehen, welche sich während des Betriebes der Waschmaschine 10 verlagern könnte. Demgemäß ist auch die Streu­ kapazität zwischen den beiden Elektrodenplatten 50 und 52 und der Schaltungsträgerplatte 76 minimal. Weiter wird der Störsig­ naleinfluß innerhalb der Trommel 12 der Waschmaschine aufgrund des Rührwerkes 16 und des Antriebsmotors 18, welche auf die Frequenzerzeugungsschaltung 42 und die Strömungs- und Zeit­ geberschaltung 44 einwirken könnten, unbedeutend relativ zu dem gewünschten Frequenzsignal. Die Verdrahtung oder Leitung 84 verbindet die Schaltungsträgerplatte 76 mit der Strömungs­ und Zeitgeberschaltung 44, die sich in dem nicht gezeigten Waschmaschinengehäuse befindet. Die potentialführende Leitung 86 und die Erdleitung verbinden eine ebenfalls nicht darge­ stellte Spannungsquelle innerhalb des Waschmaschinengehäuses mit den übrigen Teilen der Schaltung.

Die beiden Elektrodenplatten 50 und 52 sind mit einem korro­ sionsbeständigen Material 54 beschichtet. Ein geeignetes Ma­ terial für die Beschichtung ist ein Fluorkunststoff, bei­ spielsweise Polytetrafluoräthylen (auf dem Markt unter der Bezeichnung "Teflon") oder ein modifizierter Kunststoff ECFE (etwa das Material "TEFZEL", welches ebenfalls von Firma Dupont auf den Markt gebracht wird). Die bevorzugte Dicke der Beschichtung 54 beträgt etwa 0,013 mm. Die Elektrizitätskon­ stante der Beschichtung ist etwa in Ziffer 2. Demgemäß sind die Elektrizitätskonstante und die Gesamtdicke klein genug, so daß sie die wirksame Kapazität zwischen beiden Elektrodenplatten 50 und 52 nicht beeinflussen. Die Beschichtungsdicke der Be­ schichtung 54 ist groß genug, um eine Korrosion der Metall­ platten oder Elektrodenplatten 50 und 52 zu verhindern und eine Ablagerung eines Seifenfilmes 23 an den Elektrodenplat­ ten zu verhindern.

Wenn der Füllstandsanzeiger 48 zusammengebaut wird, so ist es vorteilhaft, wenn die keramischen Abstandshalter 56 und 58 einen Abstand von weniger als 12,5 mm zwischen den Elektroden­ platten 50 und 52 einhalten. Der ideale Plattenabstand liegt zwischen 1,6 mm und 3,2 mm. Es sei angemerkt, daß bei einem Abstand zwischen den Elektroden 50 und 52 von mehr als 1,6 mm die Ablagerung eines Seifenfilms 23 aus der Flüssigkeitsfüllung 22 der Waschmaschinentrommel 12 an den Elektrodenplatten 50 und 52 verhindert wird. Könnte sich ein Seifenfilm 23 zwischen den Elektrodenplatten 50 und 52 ablagern oder ansammeln, so würde die Kapazität zwischen den Elektrodenplatten verändert. Weiter sei darauf hingewiesen, daß dadurch, daß der Abstand zwischen den Elektrodenplatten 50 und 52 unter 12,5 mm ge­ halten wird, die Frequenzerzeugungsschaltung 42 ein Signal an die Strömungs- und Zeitgeberschaltung 44 liefert, daß sich linear mit dem Stand der Flüssigkeit 22 in der Trommel 12 der Waschmaschine ändert, ohne daß ein Einfluß eines Seifenfilms 23 bemerkbar wird. Weiter ist festzustellen, daß dadurch, daß der Abstand (D) zwischen den Kondensatorplatten 50 und 52 kleingehalten wird, der Füllstandsanzeiger oder -fühler 48 eine ausreichend große Fühlerkapazität erhält, so daß das Dielektrikum in Form des Seifenfilms 23 unbedeutend relativ zu dem Dielektrikum aus Luft und Wasser bleibt.

Die Platten 50 und 52 haben vorzugsweise eine Breite von 12,5 mm und eine Dicke von 0,5 mm bis 2,5 mm. Diese Platten­ abmessungen ermöglichen es dem Füllstandsanzeiger 48, in einer üblichen Waschemaschinentrommel 12 untergebracht zu werden. Die bevorzugte Länge der Elektrodenplatte 50 und 52 ist 380 mm mit Fahnen oder Flanschen von 12,5, mm am oberen Ende. Dadurch, daß die Platten 50 und 52 aus Stahl gefertigt werden und verhältnismäßig starr sind, haben Turbulenzen aufgrund der Wasserströmung in der Waschmaschinentrommel 12 wenig Einfluß auf den konstanten Abstand zwischen den Plat­ ten 50 und 52. Hierdurch wird die Empfindlichkeit des Füll­ standsanzeigers 48 weiter erhöht. Desweiteren ist zu beachten, daß durch Konstanthaltung des Abstandes zwischen den beiden Elektrodenplatten 50 und 52 und Beschichtung der Platten mit einem dünnen Belag aus Fluorkunststoff, beispielsweise Tetrafluoräthylen 90 der Füllstandsanzeiger oder -Fühler 48 mit seiner Kapazität im wesentlichen während des Betriebes der Waschmaschine linear bleibt.

In Fig. 4 ist ein schematisches Schaltbild der Frequenz­ erzeugungsschaltung 42 gezeigt, welche ein Schwingungssig­ nal mit einer Periode proportional zu der Kapazität zwischen den beiden Elektrodenplatte 50 und 52 liefert. Außerdem zeigt das Schaltbild die Strömungs- und Zeitsteuerschaltung 44. Die Frequenzerzeugungsschaltung 42 enthält einen Zeitgeber 78 der Bezeichnung LM 555, welcher durch die Firma National Semiconductor Corporation, Santa Clara, Californien, USA, auf den Markt gebracht wird. Weitere Informationen über das Bauteil 78 in Gestalt eines Schaltungsträger-Chips lassen sich einem Datenhandbuch der genannten Firma, Ausgabe 1982, entnehmen, auf das hier verwiesen sei. Die Strömungs- und Zeitsteuerschaltung 44 enthält einen Microprozessor 122, etwa ein Bauteil der Bezeichnung 68 HC 11, hergestellt von der Firma Motorola Semiconductor, Austin, Texas, USA.

Sowohl die Frequenzerzeugungsschaltung 42 als auch die Strö­ mungs- und Zeitsteuerschaltung 44 werden von einer Spannungs­ quelle von 5 Volt (nicht dargestellt) mit Leistung versorgt. Zwischen die 5 Volt-Spannungsquelle (Vcc) 86 und dem Entla­ dungsanschluß 94 des vorerwähnten Zeitgebers 78 ist ein Wi­ derstand 96 geschaltet, welcher vorliegend einen Widerstands­ wert von 500 K-Ohm hat. Zwischen dem Entladungsanschluß 94 und dem Schwellwertanschluß 98 des Zeitgerbers 78 ist ein Widerstand 100 von vorliegend 62 K-Ohm gelegt. Der Schwell­ wertanschluß 98 ist mit dem Triggeranschluß 102 verbunden. Weiter hat die Elektrodenplatte 52 des Füllstandsanzeigers 48 Verbindung mit dem Triggeranschluß 98. Die Elektrodenplatte 50 des Füllstandsanzeigers 48 ist an Erde gelegt. Der Steuer­ spannungsanschluß 104 des Zeitgebers 48 ist über einen Konden­ sator 106 mit Erde gekoppelt. Der Rückstellanschluß 108 hat Verbindung zu der spannungsführenden Leitung oder der Spannungsquelle 86. Während des Betriebes arbeitet die Zeit­ geberschaltung 78 in bekannter Weise und stellt die Frequenz an ihrem Ausgang entsprechend der Kapazität zwischen dem Schwellwertanschluß 98 und Erde ein. Demgemäß erzeugt die Zeitgeberschaltung 78 ein Schwingungssignal auf der Leitung 84, welches sich proportional zu Änderungen der Kapazität des Füllstandsanzeigers 48 frequenzmäßig ändert. Ferner ist festzustellen, daß sich das Schwingungssignal entsprechend der Füllhöhe der Flüssigkeit in der Waschtrommel 12 ändert. Die Frequenzerzeugungsschaltung 42 überträgt das Schwingungs­ signal über die Leitung 84 zu der Strömungs- und Zeitsteuer­ schaltung 44. Es sei angemerkt, daß das Schwingungssignal sich zwischen Erdpotential und der Spannung der Spannungs­ quelle Vcc (beispielsweise 5 Volt) ändert und daß die Stör­ spannung, welche in das Schwingungssignal eingekoppelt wird, beispielsweise etwa 100 mV beträgt. Das Schwingungssignal ist daher von Störungen, welche durch den Waschmaschinen­ motor 18 verursacht werden, im wesentlichen unempfindlich.

Fig. 5 zeigt eine Grafik, in der die Periode des Schwingungs­ signales über dem Füllstand in der Waschtrommel 12 aufgetragen ist. Der Kurvenpunkt 138 entspricht der Beziehung zwischen Füllhöhe und Periode des Schwingungssignals bei voller Waschtrommel 12 und Punkt 140 entspricht der Beziehung zwischen Füllhöhe und Periode des Schwingungssignals bei leerer Waschtrommel 12.

Fig. 6 zeigt ein Schwingungssignal 110 bei leerer Wasch­ trommel sowie ein Schwingungssignal 112 für die volle Wasch­ trommel. Wenn sich der Flüssigkeitsspiegel 22 in der Wasch­ trommel 12 hebt, so nimmt die Periode des Schwingungssignals ab. Es kann festgestellt werden, daß sich das Schwingungssignal frequenzmäßig linear mit der Änderung der Füllhöhe der Flüssig­ keits 22 in der Waschtrommel 12 ändert. Die Periode des Schwingungssignals kann durch Änderung des Widerstandswertes des Widerstandes 96 eingestellt werden.

Die Strömungs- und Zeitsteuerschaltung 44 ist über die Leitung 84 mit der Frequenzerzeugungsschaltung 42, über die Leitung 114 mit dem Füllstandsmelder 46, mit dem Solenoid 32 zur Betäti­ gung des Heißwasserventils über die Leitung 116 und mit dem Solenoid 34 zur Steuerung des Kaltwasserventils über die Lei­ tung 118 sowie schließlich über die Leitung 120 mit der Ent­ leerungspumpe 38 verbunden. Innerhalb der Strömungs- und Zeit­ steuerschaltung 44 befindet sich ein Microprozessor 122 zu­ sammen mit zugehörigen, nicht dargestellten Schaltungsteilen. Der Microprozessor 122 steht über die Leitung 114 mit dem Füllstandswähler 46 in Verbindung. Letztere erzeugt auf der Leitung 114 ein Signal mit einem Wert entsprechend einem ge­ wählten Füllstand.

Während des Betriebes der Waschmaschine schaltet der Micro­ prozessor 122 die Solenoide 32 und 34 ein, so daß sich die Waschmaschinentrommel 12 mit Wasser füllt. Der Microprozessor 122 prüft dann, ob der Füllstand in der Waschmaschinentrommel 12 eine vorbestimmte Höhe erreicht hat, indem das Schwingungs­ signal in der Leitung 84 abgefragt wird, beispielsweise das Schwingungssignal 110. Die ansteigende Flanke 126 des Schwin­ gungssignals 110 bestimmt den Microprozessor 122 dazu, einen internen, nicht dargestellten Zeitgeber in Lauf zu setzen. Wenn der Microprozessor 122 dann die zweite ansteigende Flanke 128 feststellt, so liest der Microprozesor die Zeitgeberein­ stellung ab und vergleicht die Zeit zwischen den ansteigenden Signalflanken mit einem vom Füllstandswähler 46 bezogenen Wert. Ist die Zeit zwischen den ansteigenden Signalflanken oder die Impulsperiode größer als oder gleich groß wie der Wert vom Füllstandswähler 46 (siehe Punkt 138 von Fig. 5), so sendet der Microprozessor 122 ein Signal über die Leitungen 116 und 118 an die Solenoide, um diese im Sinne einer Absperrung des Flüssigkeitszustroms zur Waschmaschinentrommel 12 zu betäti­ gen. Der Microprozessor 122 kann auch kontinuierlich das ab­ gefragte, dem Füllstand entsprechende Signal an eine Anzeige­ einrichtung oder Anzeigesteuerung (nicht dargestellt) über Datenleitungen 146 liefern, um der Bedienungsperson den Füll­ stand in der Waschmaschinentrommel anzuzeigen. Diese Anzeige kann in bekannter Weise eine LED- oder LCD-Anzeige sein.

Durch kontinuierliche Überwachung der Kapazität des Füllstands­ anzeigers 48 beim Einlassen oder Entleeren der Flüssigkeit aus der Trommel kann zu allen Zeiten eine genaue Anzeige des Flüs­ sigkeitsstandes in der Waschtrommel 12 erhalten werden.

Zum Ablassen der Flüssigkeit aus der Waschmaschinentrommel 12 sendet der Microprozessor 122 über die Leitung 120 ein Signal zum Einschalten der Pumpe 38. Die Pumpe 38 fördert dann über den Ablauf 36 die Flüssigkeit aus der Waschmaschinentrommel 12. Der Microprozessor 122 fragt dann das Schwingungssignal, bei­ spielsweise das Signal 112 ab und bestimmt die Zeit zwischen den ansteigenden Impulsflanken 132 und 134. Wenn die Zeit zwischen den ansteigenden Impulsflanken 132 und 134 kleiner als ein zuvor gespeicherter Wert (siehe Punkt 140 von Fig. 5 ist, wobei dieser Wert der Periode des Schwingungssignals bei leerer Waschtrommel 12 entspricht, so sendet der Micro­ prozessor 122 ein Signal über die Leitung 120 aus, um die Pumpe 38 abzuschalten. Diese Wirkungsweise kann sich während des gesamten Waschprogrammes wiederholen.

Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform des Füllstands­ anzeigers 48 a, der vertikal zwischen der Außentrommel 12 und der Innentrommel 14 an einer Halterung 49 a befestigt ist. Der Füllstandsanzeiger oder -Fühler 48 a enthält eine gedruckte Schaltungsträgerplatte 144 mit einem Plattenbelag oder einem Metallstreifen 50 a auf der einen Seite und einen Plattenbe­ lag oder Metallstreifen 52 a auf der anderen Seite der Schal­ tungsträgerplatte 144. Die Metallstreifen 50 a und 51 a und die gedruckte Schaltungsträgerplatte 144 sind mit korrosionsbe­ stätigem Material 54 a, beispielsweise mit Tetrafluoräthylen beschichtet, um zu verhindern, daß sich ein Seifenfilm 23 aus der Flüssigkeit 22 an dem Füllstandsanzeiger oder -fühler 48 a ablagert. Der Füllstandsanzeiger 48 a hat vorzugsweise Abmessungen vom 380 mm Höhe bzw. Länge, 38 mm Breite und 12,5 mm Dicke.

Nahe dem oberen Ende des Füllstandsanzeigers und mit den Me­ tallstreifen 50 a und 52 a verbunden ist die Frequenzerzeu­ gungsschaltung 42 montiert. Der Metallstreifen 50 a ist über die Steuerschaltung 44 auf der gedruckten Schaltungsträger­ platte 144 mit Erde verbunden. Eine Spannung von beispielsweise 5 Volt wird der auf der Schaltungsträgerplatte 144 befindli­ chen Steuerschaltung von einer nicht dargestellten Spannungs­ quelle geliefert, die sich innerhalb des Waschmaschinengehäu­ ses befindet. Der Ausgang der Frequenzerzeugungsschaltung 42 erreicht über die Leitung 84 die Strömungs- und Zeitsteuer­ schaltung 44. Während des Betriebes ändert sich die durch­ schnittliche Dielektrizitätskonstante rund um die Metallstrei­ fen 50 a und 52 a, wenn der Flüssigkeitsspiegel 22 in der Waschmaschinentrommel 12 steigt oder abfällt. Diese Änderun­ gen der Dielektrizitätskonstante resultieren in Änderungen der Periode der Schwingung der Frequenzerzeugungsschaltung 42. Die Strömungs- und Zeitsteuerschaltung 44 spricht auf die Änderun­ gen des Schwingungssignales in der zuvor beschriebenen Weise an. Man erkennt, daß sich die Kapazität der Metallstreifen 50 a und 52 a aufgrund der Änderung der mittleren Dielek­ trizitätskonstanten entsprechend dem jeweiligen Stand der Flüssigkeit um die Metallstreifen herum ändern kann, ohne daß sich die Dielektrizitätskonstante des Materials zwi­ schen den Metallstreifen ändert. Weiter wird durch Be­ schichten der Metallstreifen mit einem nicht haftungsfreu­ digen, nicht porösen und korrosionsfähigen Material 54 a, beispielsweise Polytetrafluoräthylen oder ein anderer Fluor­ kunststoff, erreicht, daß die den Füllstandsanzeiger bilden­ de Kapazitätsanordnung von einem Seifenfilm 23 nicht durch­ drungen oder beeinflußt wird.

Claims (17)

1. Füllstandsanzeiger (48) zur Bestimmung des Flüssigkeitspe­ gels in einem Behälter, gekennzeichnet durch zwei zueinander parallele Metallplatten (50, 52) mit einanderzugekehrten Flächen, ferner durch Mittel (49) zur Halterung der Platten innerhalb des Behälters, weiter durch Abstandshaltermittel (56, 58), die mit den beiden Metallplatten fest verbunden sind und sie auf konstantem gegenseitgen Abstand halten, sowie durch eine kapazitätsempfindliche Schaltung (42), die mit den Metallplatten verbunden ist und ein Signal erzeugt, das den Flüssigkeitspegel in dem Behälter entspricht.

2. Füllstandsanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die parallelen Metallplatten (50, 52) mit deren breiten Hauptflächen einander gegenüberstehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Beschichtung (54), welche die Metallplatten umgibt und welche eine Dicke von weniger als etwa 3,2 mm hat.

4. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Metallplatten (50, 52) vertikal in den Behälter (12) gehaltert sind.

5. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die kapazitätsempfindliche Schal­ tung am oberen Ende der beiden Platten befestigt ist.

6. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die kapazitätsempfindliche Schal­ tung (42) Signalerzeugungsmittel zur Erzeugung eines Schwin­ gungssignales oder Impulsfolgesignales enthält, dessen Frequenz proportional der Füllhöhe der Flüssigkeit im Behäl­ ter ist.

7. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch von der kapazitätsempflindlichen Schal­ tung (42) beaufschlagte Einrichtungen (44, 32, 34, 38) zur Einstellung des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter (12).

8. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Metallplatten (50, 52) so kleinen Abstand voneinander haben, daß sich eine vorbe­ stimmte Empfindlichkeit ergibt, andererseits jedoch aus­ reichend weit voneinander entfernt sind, so daß filmbildende Bestandteile in der detektierten Flüssigkeit darin gehin­ dert werden, den Zwischenraum zwischen den Metallplatten zuzusetzen.

9. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Me­ tallplatten (50, 52) konstant gehalten ist und weniger als 12,5 mm beträgt, daß die Haltemittel (49) die Metallplatten in einer den Behälter bildenden Waschmaschinentrommel (12) halten und daß die Abstandshaltemittel (56, 58) isolierend sind.

10. Füllstandsanzeiger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abstand zwischen den Metallplatten 0,5 mm bis 5 mm beträgt.

11. Füllstandsanzeiger nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Metallplatten jeweils mit Fluoräthylen in einer Dicke von weniger als 0,25 mm beschichtet sind.

12. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die kapazitätsempfindliche Schal­ tung auf einer gedruckten Schaltungsträgerplatte angeordnet ist.

13. Füllstandsanzeiger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Metallplatten (50, 52) so geformt sind (bei 68), daß sie die Schaltungsträgerplatte zu halten vermögen.

14. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Metallplatten von der Flüssig­ keit im Behälter (12) benetzt werden.

15. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die kapazitätsempfindliche Schal­ tung Anzeigemitte zur Anzeige des Flüssigkeitspegels im Be­ hälter (12) beaufschlagt.

16. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Metallplatten (50, 52) jeweils eine Breite zwischen 9,5 mm und 16 mm und einen Belag mit einer Dicke von weniger als 2,5 mm haben.

17. Füllstandsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die Periode eines von der kapazitäts­ empfindlichen Schaltung abgeleiteten Schwingungssignals oder Impulsfolgesignals bestimmbar und mit einem zuvor gespeichertem Wert vergleichbar ist und daß der Flüssigkeitszustrom zu dem Behälter (12) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ver­ änderbar ist.