专利名称：用于提高低强度光通信抗扰性的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及光通信设备，更具体地，涉及使用低强度的光信号进行通信的光通信设备。
背景技术：
诸如洗碗机、洗衣机、烘干器、电烤箱、电冰箱等类似电器设备通常都包括电子控制电路。这种控制电路接收来自用户的输入，并根据所接收的输入来控制电器设备的操作。在很多情况下，将电器的整个操作过程预定为一个整体的事件，而用户的输入仅仅是通过某种方式来修改所预定的操作。
例如，洗碗机的操作通常包含注水、洗涤、排水和漂洗的处理过程。在这些操作中还包含对水阀、洗涤剂阀和电机继电器的控制。通常这些操作的整体序列都是预定的。但是，可以通过用户的输入来改变该序列或规定该序列的某些参数。例如，用户的输入可以规定洗涤周期是标准、轻或重。尽管总体序列没有必要根据洗涤周期的选择而改变，但是会改变该序列内某些过程的长度。
洗碗机的典型的用户输入接口包括一个旋钮和多个按钮开关。旋钮连接到洗碗机内空中操作序列的凸轮上。凸轮具有许多能够引发各种洗碗机元件的操作的凸轮随动件。定位凸轮随动件的位置就会引发在“编程”序列中所要执行的各种操作。用户通过将旋钮旋转到与所选周期关联的特定位置来选择一个特定的周期。当启动时，凸轮开始从用户选择的位置起自动地旋转，从用户选择点起向前执行凸轮“程序”上定义的每个操作。按钮开关用来启动/停止不能通过所述凸轮程序实现的各种选项。例如，可以使用按钮开关有选择地启动加热干噪周期、延迟开始或高温洗涤。
近来，电子控制器，例如微处理器和微控制器已经替代了旋转凸轮控制设备。电子控制器的应用提供了凸轮控制设备所没有的灵活性和特征。而且，作为一般材料，诸如机电旋转凸轮之类的运动部件的被取代，明显增加了产品的可靠性。
但是，电子控制器的使用会增加电器维修的复杂性。小型的电子集成电路并不适宜于过去在机械和机电设备中采用的故障诊断和维修的方法。因此，在电子控制电器中的故障比老式的机械凸轮控制设备更难于诊断和解决。
转让给本发明受让人的美国专利申请号10/264888公开了一种诊断工具，它利用光发射器和光接收器，通过电器控制面板上的指示灯和电器外部面板上的光检测器来实现与电器控制器的双向通信。从电子控制器中获取数据信息的性能可用于从有关电器操作的控制器中获得诊断、操作或测试数据。
由于从电器中获取的数据是通过该电器的指示灯来发送，该指示灯产生的光信号强度比较低。因此，经过一段距离所造成光信号的衰减可能会减弱数据的可靠性。然而，如果诊断工具的光发射器与电器放置太近，那么反射光可能干扰诊断工具和电器的光接收器。当然，可以在电器中增加其它元件，以改进与电器控制器的光通信；但是，附加的其它元件会增加制造电器的成本。对于设备制造商来说，即使是成本上的少量增加乘以通常产量后，都会对电器生产线的利润造成显著影响。因此，对于发生在诊断工具及相关的光发射器和接收器，与电器指示灯和光检测器之间的光通信，仍然需要提供一种提高抗扰性的设备和方法。
发明内容
本发明致力于通过使用通信探测器来满足上述和其它的要求，该通信探测器包括光发射器和光接收器，用于与设备进行光通信。探测器包括外壳、安装在外壳内根据电子数据信号产生光脉冲的光发射器，操作该光发射器在没有电数据信号的情况下不产生光脉冲；以及一个安装在外壳内的光接收器，它通过照射在光接收器上的光信号生成电数据信号，该光接收器在没有外部设备的数据信号的情况下接收来自外部设备的连续光信号。
由于除非存在数据信号光发射器才会产生光，光接收器只接收来自外部设备的光。因此，光发射器不会产生反射光，引起光接收器对来自外部设备的光信号的错误检测。当然，可以倒置该配置，以使当外部设备没有数据信号时，光接收器不接收来自外部设备的光信号，光发射器响应在通信探测器处没有电子数据信号的情况下，也可以连续地发送光信号。这种配置减少了来自所正在接收的外部设备指示灯的反射光的可能性。
最好的，本发明通信探测器的光发射器是LED，该LED产生强光脉冲，光接收器是感应光电晶体管。当在没有电数据信号下强LED保持关闭时，通过允许外部设备的指示灯连续发送光信号，就能减小对产生自强LED的反射光的抗扰性。如果通过电子数据信号启动该强LED而产生光，则只要指示灯未被数据信号驱动，那么任何反射光都会增强来自指示灯的信号。尽管通信探测器可以用于全双工通信，但是探测器的光发射器和外部设备的指示灯只会相对偶尔地产生对应于相同时刻数据信号的光信号。
在本发明的另一个实施例中，通信探测器的光发射器产生具有与正在与通信探测器进行通信的外部设备的相关指示灯所产生光信号的逻辑极性相反的逻辑极性的光信号，光接收器接收由指示灯产生的光信号，并从所接收光信号中产生电数据信号。通过在光发射器和指示灯中使用相反的逻辑极性，就能够减少更强的LED通过反射光产生光噪声的风险。
通过参照下面详细的叙述和相应附图，本领域的普通技术人员可以更容易地理解上述这些和其它的特征、优点。
图1示出了结合本发明一个或多个特征的示例性洗碗机的局部切去剖视图；
图2示出了结合本发明一个或多个特征的示例性电器电路的示意方框图；图3示出了根据本发明洗碗机的控制器所执行的示例性一组操作的流程图；图4示出了用于与图2的电器电路结合使用的示例性控制面板的前视图；图5示出了可以与图2的电器电路结合使用的示例性控制面板和电路板的分解透视图；图6示出了装配在洗碗机框架的一部分中的图5所示控制面板和电路板的横断面视图；图7和8示出了可以作为图2所示电器电路种控制电路的示例性控制电路的示意图；图9A是一个示例性指示灯电路的示意图，该指示灯电路可用于操作一个作为光发射器的指示灯和另一个作为光接收器的指示灯。
图9B是光接收器的一种可选实现示意图，该光接收器采用未作为指示灯操作的光电探测器；图10示出了一个示例性真空荧光显示器(VFD)的示意图，它可用作图1洗碗机的显示器；图11示出了一个示例性的配置，其中诊断工具设置为通过通信探测器与图1中洗碗机的控制电路进行通信；图12示出图11的通信探测器的分解图；图13示出图11中诊断工具的一组示例性操作的流程图；图14示出图2洗碗机电路的控制器与图11诊断工具进行通信的一组示例性操作的流程图；图15是图11诊断工具和通信探测器的方框图；图16A是图12中通信探测器的光接收器的示意图；
图16B是图12的光发射器的示意图；图17是图12所示通信探测器的光发射器和接收器的安装图，该光发射器和接收器安装在实现光通信的电器的指示灯和光电探测器的附近；图18是描述了在图4所示控制面板和图12所示具有相反逻辑极性的通信探测器之间交换光信号的示意图；图19是描述了根据本发明另一个实施例，在图4所示控制面板和图12所示通信探测器之间交换光信号的示意图，其中通信探测器具有相反的非数据(no-data)当前信号但具有相同的逻辑极性；图20是通过电缆相互连接通信探测器和电池组的方框图；图21描述的是对通过相互连接直接连接到通信探测器的电池组。
具体实施例方式
图1示出了可以结合本发明一个或多个方面的洗碗机50的示例性实施例。洗碗机50包括框架51、控制面板52、门53和洗涤容器54。门53可通过枢轴连到框架51上。门53和框架51限定了一个封闭的空间，洗涤容器54位于这个封闭空间中。控制面板53被固定到框架51上。正如本领域已知的，由门53和框架51形成的封闭空间也容纳有控制电路和各种设备。门53、框架51和洗涤容器54确切的物理布置是设计选择的事情。例如，在某些实施例中控制面板52可以安装在门53上。
图2示出了结合本发明一个或多个特征的示例性电器电路9的示意方框图。电器电路9包括一个控制电路10和一组机电设备。在这里描述的示例性实施例中，机电设备包括电机16a、加热线圈16b、通风口16c、水阀螺线管18a和洗涤剂释放致动器18b。这些机电设备设置在框架和/或洗碗机的洗涤容器内，如图1中的设置有诸如泵、旋转喷水器、盘架等本领域已知的其它机械设备的洗碗机50。机电设备和机械设备的确切布置方式是设计选择的事情。
设备控制电路10控制一个或多个机电设备的操作，以执行一个或多个电器操作。在这里叙述的示例性实施例中，电器控制电路10控制那些协作执行洗碗盘操作的设备的操作。然而，应当知道，本发明的原理可以容易地适用于在洗衣机、干衣机和其它电器设备中。
图2的洗碗机控制电路10包括开关输入电路12、光输入/输出(I/O)电路14、继电器控制电路16、阀控制电路18、电机启动电路20、传感电路22、控制器24和存储器26。
开关输入电路12包括旋转定位开关32和选择开关34。根据本发明，旋转定位开关34具有与第一电器功能关联的第一位置。例如，该第一位置可以是从多个可用的洗涤周期中选择出的第一个洗涤周期的位置。根据本发明的一个方面，旋转定位开关32还包括与第二电器功能关联的第二位置，该第二电器功能可修改第一电器功能。例如，第二位置可以从诸如延迟启动，强迫通风烘干周期之类的一种或多种用户可选项中进行选择。选择开关34是可以通过操纵而到达一种启动状态的开关。当旋转定位开关到第一位置时，选择开关34在启动状态下被配置为产生代表选择第一电器功能的信号。当旋转定位开关到第二位置时，选择开关34在启动状态下被配置为产生代表选择第二电器功能的信号。
旋转定位开关32和选择开关34可以采用各种不同的形式。下面将结合图4描述旋转定位开关32和选择开关34的示例性实施例。然而，通常旋转定位开关32包括多个可以被用户或操作人员识别的旋转位置，选择开关34是根据用户选择来实际产生与控制器24通信的输入信号的设备。
光I/O电路14包括至少第一和第二光通信设备，它们未在图2中示出(见，例如图9)，用于与设备控制面板的外表面通信。可操作第一和第二光通信设备以在控制器24和外部设备之间传送诊断信息。在优选实施例中，光I/O电路14还包括多个可将有关洗碗机的操作信息传达到操作人员的指示灯。根据本发明的一个方面，光通信设备中的至少一个也作为向操作人员传达信息的指示灯工作。
继电器控制电路16是配置为依据从控制器24接收的控制信号来控制各种继电器触点状态的电路。操作继电器可以启动或停止各种不同的电器机构，例如，电机16a、加热线圈16b和通风扇16c。在图8中进一步详细地示出了一个示例性继电器控制电路16，这下文中将进一步进行描述。
致动器控制电路18是配置为依据从控制器24接收的信号来控制洗碗机中一个或多个致动器的操作的电路。在这里描述的示例性实施例中，致动器控制电路18被配置为控制水阀螺线管18a和洗涤剂释放机构18b的操作。有关致动器控制电路18的示例性实施例的进一步详细说明，将结合图8在下文中提供。
电机启动电路20是配置为控制电机16a的启动绕组19b和19c的电路。根据本发明的一个方面，电机启动电路20包括可操作地连接到电器电机16a中运转绕组19a的电流传感电路(在下文将结合图8进一步描述)。电流传感电路包括以印刷电路板中蚀刻轨迹的方式构成传感电阻器。蚀刻轨迹具有限定传感电阻器电阻值的几何图形。其中，该电流传感电路提供了可以获得关于电机绕组电流信息的机构。这种信息可以用于多种目的。例如，控制器24可以使用电机绕组电流信息来确定在何时启动和停止电机16a中的启动绕组19b和19c。然而，如下将要讨论的，控制器24也可以使用来自电流传感电路的信息来调节水位。
传感电路22是配置为向控制器24提供代表洗碗机操作的感测条件的电子信号的电路。例如，这里所述的示例性实施例中的传感电路22包括温度传感器、污物传感器和电机电流传感器。关于传感电路22的细节将在下文结合图8和图10进一步详细描述。
控制器24是基于处理器的控制电路，通过操作可以响应从开关输入电路12和传感电路22中接收的输入信号，向继电器控制电路16、致动器控制电路18和电机启动电路20提供控制信号。控制器24可适宜地包括微处理器、微控制器、和/或其它数字和模拟控制电路，以及相关的附带电路。控制器24优选地配置为根据存储在存储器26和/或控制器24内部存储器中的程序指令来执行操作。
存储器26包括一种或多种电子存储设备，这些电子存储设备可适宜地包括只读存储器、随机存储器(RAM)、可电擦除可编程只读存储器(EEPROM)、其它类型的存储器，或上述任何存储器的组合。在优选实施例中，存储器26包括可编程非易失存储器，例如，EEPROM。其中，存储器26还存储了与电机启动电路20的电流传感电阻相关的校准因数。
在洗碗机控制电路10的一般操作中，操作员一般通过开关输入电路12提供代表洗碗机的一个选择周期操作的第一输入信号作为输入。例如，第一输入信号可以是一个对应于整个洗涤周期请求的信号。操作员也可以通过开关输入电路12提供代表操作修改可选项的第二输入信号作为第二输入，诸如补偿的加热烘干周期或延迟启动。包括洗碗机、洗衣机、干衣机等在内的大多数设备都具有可以被一个或多个单独的可选项选择进行修改的主周期选择的共同特征。
在任何情况下，控制器24接收第一输入信号，如果可能，也接收第二输入信号，并开始相应的洗碗操作。在一个典型的洗涤周期中，通常的周期如下1)注水，2)喷水，3)释放洗涤剂，4)喷水，5)排水，6)注水，7)喷水和8)排水。应当知道如本领域所已知的，上述周期可以容易地进行修改或改变。
图3示出了由控制器24执行洗碗机的一组正常周期操作的示例性流程图100。应当知道图3的流程图100仅是以示例的方式给出的，熟悉本领域的人员可以轻易地修改该流程以适合他们的特定目的。此外，如以下结合图4的描述，流程图100的操作可以根据针对周期选择的用户输入来改变。尽管如此，流程图100说明了根据本发明洗碗机的典型控制器24的一般操作。
在步骤102中，控制器24启动初始的注水操作。为此目的，控制器24向致动器控制电路18提供启动水阀螺线管18a的信号，从而致使水阀打开。控制器24进一步向继电器控制电路16提供给加热器线圈16b通电的信号。然后，控制器24允许在一个预定的时间内的注水。需要注意的是，如本领域已知的，可以通过压敏阀来使水压保持恒定。因此，控制器24通过对近乎恒定的水流量提供给洗涤容器54的时间进行控制，而有效地控制了水位。控制器24也利用来自传感电路22的传感信号来监视水温。
当水位合适时，控制器24向致动器控制电路18提供使水阀螺线管18a断电的信号，从而使水阀关闭。当水温合适时，控制器24向继电器控制电路16提供给加热线圈16b断电的信号。
在步骤104中，控制器致使喷水操作发生。喷水操作是将洗碗机洗涤容器54内的热水喷洒到洗涤容器54中待清洗物品上的操作。在步骤104中，喷水操作用于漂洗之前。然而，如果洗涤剂被散放在洗涤容器中，那么步骤104的喷水操作同时完成漂洗和清洗。为了实施该喷水周期，控制器24向继电器控制电路16提供致使电机16a运转绕组19a通电的信号。电机16a驱动图中未示出的泵，使水喷洒到整个洗涤容器54内。
控制器24进一步向电机启动电路20提供致使启动绕组19b或19c中的一个通电的信号。如本领域所已知的，使用独立的启动绕组给电机加速，当电机达到工作速度时就给启动绕组断电是比较有利的。此后，在电机的稳态工作期间，仅给运转绕组通电。因此，当电机16a到达稳态时，控制器24向电机启动电路20提供致使启动绕组断电的信号。控制器24利用(如以上结合图2描述的)电流传感电路监视电流，以确定电机16a何时处于稳态。
在步骤104开始后的一个预定时间之后启动的步骤106中，控制器24致使释放补充的洗涤剂。如本领域所知的，将一个独立的洗涤剂容器设置洗碗机内，以便在喷水周期开始之后才释放。在这里所述的示例性实施例中，控制器24通过向致动器控制电路18提供致使洗涤剂投放机构打开的信号，从而致使补充洗涤剂的释放。然而，应当知道，可以使用纯机械装置来释放补充的洗涤剂。进一步还应当知道，在一些实施例中，步骤106之前还可以通过独立的排水、注水和喷水步骤，以便从洗涤容器54中排出初始喷水步骤104中产生的污水。
无论步骤106中在释放洗涤剂之前是否换水，控制器24在步骤108继续执行喷水操作，以便将带有新释放的洗涤剂的水喷洒到待清洗物品上。喷水操作可以适宜地在步骤104到步骤108中持续发生。在这种情况下，控制器24不需要改变电机继电器或电机启动电路20的状态。
在步骤104到108或至少在步骤108中的一段预定时间之后，控制器24进入到步骤110，在步骤110中将水从洗涤容器54中排出。为此目的，控制器向继电器电路16提供打开继电器以使电机16a断电的信号。在这里所述的示例性实施例中，控制器24随后向继电器电路16和电机启动电路20提供致使泵电机16a反向转动的信号。在这里所述的示例性实施例中，电机的反向转动导致泵将水从洗涤容器54中泵出的操作，如本领域已知的。然而，在其它实施例中，也可以使用独立的电机和/或泵来排空洗涤容器54。在任何情况下，当控制器24通过传感电路22检测到低水位时，控制器24就致使电机16a断电。在这里的实施例中，可以利用电流传感器感测的电机运转绕组电流来适宜地检测低水位。
步骤112到116代表洗碗操作的漂洗周期。在步骤112中，控制器24执行与上述步骤102类似的注水操作。随后，在步骤114中，控制器24执行与步骤104类似的喷水操作。如果采用所谓的漂洗助剂容器，那么控制器24可以在步骤114中向继电器控制电路16提供一个致使漂洗助剂释放机构打开的信号。在任何情况下，在步骤114中的预定喷水持续时间之后，控制器24进入到步骤116，将水从洗涤容器54中排出。为此目的，步骤116可适宜地采用与步骤110大体相同的操作。
如上所述，流程图100的操作可以根据不同的洗碗机而有所改变。而且，在任何特定的洗碗机中，流程图100的操作可以随用户对特定的周期和选项的选择来改变。然而，无论这些操作如何改变，在允许用户提供影响洗碗机操作的输入的环境中，通过结合旋转定位开关和选择开关，任何设备都可以很容易地获得本发明新颖开关配置的益处。
此外，通过在任何采用电流反馈来控制电机或其它设备操作的电器中，结合本发明的传感电阻器，都可以获得本发明的电流传感电路的益处。而且，通过在任何结合了可实现数据通信的电子控制器的家用电器中，结合本发明的第一和第二光通信设备，都可以获得本发明一个方面的外部通信的益处。实际上，通过单独或组合地结合上述的任何益处，都可以增强洗碗机或其它电器的性能。
图4示出了用于与图2洗碗机控制电路10相连的示例性控制面板52的前视图。控制面板52优选地设置在洗碗机设备中接近用户的部分。控制面板52提供了接口，通过该接口操作员发出控制输入信号，并且通过该接口可以把与洗碗机操作相关的信息传送给用户。为此目的，控制面板52包括一个旋转定位开关32的示例性实施例，选择开关34的示例性实施例，以及多个指示灯36a到36i。
如上所述，旋转定位开关32和选择开关34构成了图2的一部分开关输入电路12。旋转定位开关32采用在下文结合图5和图6进一步详细描述的方式，可旋转地安装在洗碗机上。旋转定位开关32包括位置指示器35，它定义了旋转位置开关32的环形(即旋转)位置的参考点。
周期选择标记38a到38f和选项选择标记40a到40d以不同的环形位置设置在旋转定位开关32的周围。每个指示灯36a到36d都邻近地设置在其对应的选项选择标记40a到40d的位置。
如图4所示，示例性周期选择标记包括“取消/排水”标记38a，“只漂洗”标记38b，“轻洗”标记38c，“中洗”标记38d，“强洗”标记38e和“罐/盘”标记38f。这些标记代表可用的周期选择。操作员或用户通过旋转旋转定位开关32直到位置指示器35邻近对准对应所需洗涤周期的类型的标记38x来选择周期，其中x是从a到f中的任何一个。在这里描述的示例性实施例中，操作员还可以进一步启动选择开关34以向控制器24输入周期选择。
通常，通过改变或调整图3流程图100的操作来执行与标记38a到38f相关的用户周期选择。例如，“大量洗涤”、“中量洗涤”和“少量洗涤”的选择可以改变步骤104和/或步骤108的长度。在另一个实例中，选择“只漂洗”可以将步骤102到110全部省略。选择“罐/盘”可以立即执行步骤116。可以理解本发明并不局限于操作者可用的任何特定的周期选择的数量或类型。本发明也并不局限于周期选择和控制器24执行这些选择的方式。而且，其它诸如洗衣机和烘干机之类的设备将必然具有一组不同的周期选择。
在作出了上述周期选择之后，操作员可以接着通过旋转旋转定位开关32直到位置指示器35与对应所需选项的选项选择标记40x接近对准来选择一个选项操作，其中x是a到d中的任何一个。如图4所示，示例性选项选择标记包括“高温洗涤”标记40a，“风干”标记40b，“2小时延迟”标记40c和“4小时延迟”标记40d。在这里描述的示例性实施例中，操作员进一步可以启动选择开关34向控制器24输入周期选择。
通常，与标记40a到40d相关的用户选项选择由控制器24以显而易见的方式执行。例如，“高温洗涤”选项的选择将致使控制器24调节温度门限到引起在图3的步骤102中给加热线圈16b断电。在另一实例中，选择“风干”将使控制器24在完成图3的步骤116之后给通风口16c和/或加热线圈16b通电。在步骤116中水被抽完之后，通风口16c和加热线圈16b帮助烘干位于洗涤容器54中的物品。选择“2小时延迟”和“4小时延迟”将致使控制器24延迟在图3流程图100中所标识操作的启动，直到相应的延迟已经发生。应当理解提供给操作员的具体选项选择，以及控制器24执行这些选项的方式主要是设计选择的事情。而且，其它类型的设备将必然具有一组不同的选项选择。
每个指示灯36e到36i都被设置到临近地对应周期状态标记42a到42e的位置。周期状态标记包括“清洗”42a，“洗涤”42b，“热水”42c，“漂洗”42d和“烘干”42e。在操作中，在完成图3的步骤116之后，控制器24给邻近“清洗”标记42a的指示灯36e通电。在图3的步骤104到110期间，控制器24给“洗涤”标记42b通电。在图3的步骤102和112期间，控制器24给“热水”标记42c通电。在图3的步骤114和116期间，控制器24给“漂洗”标记42d通电。在上述选择风干操作的期间，控制器24给“风干”标记42e通电。
图5和6示出了控制面板52和控制电路10设置在洗碗机框架51一部分内更详细的示例性机械结构。图5示出了从洗碗机框架51分离下来的控制面板52的分解图。图6示出了其中安装有控制面板52的洗碗机框架51的片断横截面。
同时参照图5和6，控制面板52包括主印刷电路板(PCB)62、副PCB64、双开关组件66和外壳68。主印刷电路板62和副PCB64包含控制电路10(见图2)。双开关组件66包括由选择开关34和旋转定位开关32的组成部件。旋转定位开关32包括旋转手柄70、旋转轴72、触觉反馈构件73、导电凸轮74和垫片76。选择开关34包括按钮78、轴向位移轴80和弹性弹簧触点构件82。主PCB62还分别包括第一和第二选择触点84和86、环形位置触点88a到88j、以及环形连续触点89。
旋转手柄70包括坚固的圆形外环120和坚固的圆形内环122。圆盘状底面123从内环122的下缘延伸到外环120的下缘。两个轮辐构件124和126从底面123轴向向上延伸，并且从内环122到外环120沿相反方向径向延伸。位置指示器35(见图4)设置在轮辐构件124上。在内环122内部是弦离(chord off)于内环122中一部分棘爪128。旋转手柄70设置在外壳68的第一侧90上。
旋转轴72包括延长轴130、顶环132、齿环134、基座136和空心内部137。空心内部137沿着旋转轴72的整个长度轴向延伸。顶环132具有被配置成装配在旋转手柄70内环122内的直径。为此目的，顶环132包括弦切外表面区域138，它被配置成允许顶环132装配在包含棘爪128的内环122内部一部分中。顶环132除了弦切区域138之外，还最好是轻微截头圆锥体的形状，从底部到顶部略微向内逐渐变细。(见图6)延长轴130从顶环132轴向向下延伸，并且具有小于内环122内径的直径。齿环134沿轴向设置在延长轴130的下面，并通常具有超过延长轴130和内环122的半径。齿环134包括由位于对应旋转触点88a到88i的环形位置处的微小径向凹陷所形成多个齿135。特别的是，每对相邻齿135都通过凹陷面来隔开。
基座136包括第一空心环136a和第二空心环136b。第一空心环136a直接设置在齿环134的下面，并且具有略微超过齿环134半径的外径。第二空心环136b直接设置在第一空心环136a的下面，并具有超过第一空心圈136a外径的外径。
通常，延长轴130通过外壳68中的开口94延伸，以使顶环132(和旋转手柄70)位于外壳68的第一表面90上面，齿环134和基座136都位于外壳68的第二表面92的下面。
触觉反馈构件73包括敞开的矩形框架138，矩形框架138具有通常大于齿环134的半径，但通常小于基座136的第二空心环136b半径的长度和宽度尺寸。棘爪140设置在框架138的两个内缘上。棘爪140具有每个都构造成能够被齿环134的齿135之间的任何一个凹陷接纳的尺寸。框架138通常设置在齿环134的周围，齿环134被套在外壳68的第二表面92和基座136之间的轴向位置上。框架138优选为至少可部分地弹性变形，以使施加到旋转轴72上的手动旋转力能够使齿135克服并越过棘爪140。
导电凸轮74包括锚体142、第一凸轮触点144和第二凸轮触点146。锚体142被固定到旋转轴72的基座136上，更具体地，紧固在基座136的第二空心环136内。第一凸轮触点144在切向的方向上(相对于旋转轴72的旋转元件)从锚体142伸出，并也稍微地倾斜，以便从基座142轴向向下延伸。第一凸轮触点144设置在与主PCB62的旋转位置触点88a到88j的径向位置对准的径向位置上。第二凸轮触点146沿径向设置并与第一凸轮触点距离一定间隔，然而另外以类似的方式从锚体142伸出。第二凸轮触点144设置在与主PCB62的连续触点89的轴向位置对准的径向位置上。
垫片76包括从环结构148的内缘沿径向向外逐渐轴向向下弯曲的拱形环结构148。因此，环结构148从基本水平、靠近其内缘的径向延伸表面延伸到基本垂直、靠近其外缘的轴向延伸表面。垫片76还包括多个轴向伸出的腿150，每个腿150具有设置在其上的固定倒钩152。多个腿150由在主PCB62中的对应孔所接纳，并通过固定倒钩152与PCB62的相反表面的啮合而保持在孔154内。环结构148具有被配置成可装配在图6所示第一空心环136a内的外径。
按钮78通常是帽形的，可滑动地容纳于旋转手柄70的内环122中。按钮78被固定到轴向位移轴80。按钮78具有超过旋转轴72上顶环132内径的外径，从而确定了按钮78向下移动的轴向界限。
弹性弹簧触点构件82包括底座环156、截头圆锥体弹簧部分158和触点/按钮构件160。如图6所示，底座环156具有被配置成能装配在拱形环结构148内并被拱形环结构148固定的半径。截头圆锥体弹簧部分158径向向内延伸，并从底座环156轴向向外延伸，终止在触点/按钮构件160。触点/按钮构件160从拱形环结构148轴向向外延伸，但径向设置在拱形环结构148的内部。触点/按钮构件160包括在其底侧未示出的诸如碳等之类的导电触点，当弹簧触点构件82处于压缩或启动状态时，该导电触点被配置成使第一导电触点84和第二导电触点86接触。在可选的实施例中，弹簧触点构件可以由导电金属或包含导电触点的其它类型的非导电材料构成。
轴向位移轴80包括延长构件162和底缘164。该轴向位移轴80以延长的方式从按钮78延长到触点按钮元件160。为此目的，延长元件162可滑动地设置在旋转轴72的空心内部137中。底缘164具有超过空心内部137半径的半径，从而限制了轴向位移轴80的轴向向上移动。
双开关组件66有效执行两个基本操作，即旋转定位开关32的旋转运动，以使用户能够将位置指示器35与一个选择周期的选择或选项选择对准(见图4)，以及启动选择开关34将所选择的周期或选项选择“输入”到控制电路10的控制器24中。
操作员通过握住旋转手柄70并施加旋转力执行旋转运动。手柄70的旋转力通过旋转手柄70的棘爪128与旋转轴72弦切区域138的啮合来传送到旋转轴72。旋转轴72的旋转运动造成齿135越过触觉反馈构件73的棘爪140。更具体地，旋转力造成邻近棘爪140的齿135推压棘爪140。该作用于棘爪140的力通过矩形框架138的向外挠曲而释放。当每个齿135经过棘爪140时，矩形框架138的弹性性能致使矩形框架“啪地”弹回，从而使棘爪140容纳在齿环134的下一个(在齿135之间的)凹陷中。在齿135旋转经过棘爪140时，这种挠曲和弹回给用户提供了触觉和很好声音的反馈，并进一步帮助用户将旋转定位开关32对准到对应触点88a到88j的分立的环形位置上。需要注意的是旋转轴72的旋转运动也转动了凸轮触点74。
当用户将位置指示器35与有关希望的周期或选项选择的标记对准时(见图4)，用户停止施加旋转力。当旋转力撤销时，触觉反馈构件73进一步通过上述弹性性能的操作使旋转定位开关32完全对准。在最终的环形位置上，第一凸轮触点144直接与触点88x电接触，其中x是对应用户所选择的a到j中的一个。在所有位置中，第二凸轮触点146与连续触点89直接电接触。由于第一凸轮触点144、第二凸轮触点146和锚体142形成了一个连续的导体，因此导电凸轮74将触点88x电连接了到连续触点89。如将在下面描述的，这种连接产生了被控制器24识别为对应于用户选择的唯一信号。
因此，旋转定位开关32到一个环形位置的旋转就有效地产生了由控制器24识别的唯一信号，该信号指示用户的选择。然后，控制器24可以根据对与触点88x相关的唯一信号的识别来执行对应于用户选择的操作。
然而，根据本发明的一个方面，直到启动选择开关34，将用户周期选择信息传送到控制器24的唯一信号才被识别或生效。这样，仅仅将旋转定位开关32与希望的周期或选项选择对准，将不会致使控制器24执行期望的操作。该选择必须通过启动选择开关34来“输入”。
为了启动在这里所述实施例中的选择开关34，用户压下按钮78，从而造成按钮78的轴向运动。按钮78的轴向运动导致轴向位移轴80同样的轴向运动。轴向位移轴80的轴向运动接着将轴向力施加到触点/按钮160。触点/按钮160的轴向力导致截头圆锥体弹簧部分158的弹性压缩，从而使触点/按钮160轴向向下运动到第一导电触点84和第二导电触点86。触点/按钮160下面的导体电连接到触点84和86。当触点84和86被连接时，就向控制器24提供了一个信号，引起控制器24接收、识别或处理由旋转定位开关通过在旋转触点88x和连续触点89之间的电连接所产生的唯一信号。随后，控制器24如上述结合图3和图4说明的那样，根据用户的选择来执行操作。
图7、8和9联合示出了图2所示示例性实施例的控制电路10的示意图。图7示出了图2控制电路10示例性实施例的一部分示意图，它包括控制器24以及图5和6中双开关组件66的元件。图8示出了一部分控制电路10，它包括继电器控制电路16、致动器控制电路18和传感电路22。图9示出了光I/O电路14。
参照图7，在图7示例性实施例中的控制器24包括微控制器U1，可操作以接收标定模拟输入(scaled analog input)，以及接收和产生数字信号。这种设备是本领域是已知的。在这里所述的示例性实施例中，微控制器U1是市场上可买到的SG Thomson ST72324K。微控制器U1的支持电路包括晶体振荡电路202。应当知道，控制器24也可以替换成其它形式，诸如具有一个或多个连接到它用于接收模拟信号的模/数转换器的微处理器。EEPROM U5被串联到微控制器U1，它被配置为存储校准信息、诊断数据以及其它必要的数据。
在图7实施例中的开关输入电路12包括多个串联连接的电阻R4、R5、R7、R9、R11、R12、R13、R14、R16和R17，触点88a到88j，导电凸轮74，连续触点89，滤波电容器C2，滤波电阻R19，触点84和86，以及按钮/触点160。
电阻R4、R5、R7、R9、R11、R12、R13、R14、R16和R17串联连接在接地和偏压-VC之间。触点88a电连接在电阻R4和接地之间。其余每个触点88b到88j都连接在电阻R4、R5、R7、R9、R11、R12、R13、R14、R16和R17的邻近的一对之间。连续触点89通过由电容器C2和电阻R19构成的滤波器被电连接到触点86。触点84连接到接地。
从上述描述中，本领域的普通技术人员应该认识到电阻R4、R5、R7、R9、R11、R12、R13、R14、R16和R17构成了十级分压器或电压阶梯。因此，每个触点88a到88j都携带一个由其所在电压阶梯中的位置所规定的唯一电压电平。在这里描述的实施例中，电阻R4、R5、R7、R9、R11、R12、R13、R14、R16和R17都具有相同的阻值。因此，经过每个电阻R4、R5、R7、R9、R11、R12、R13、R14、R16和R17的电压降都相同。例如，如果电压-VC等于-10伏，那么经过每个电阻R4、R5、R7、R9、R11、R12、R13、R14、R16和R17的电压降将是1伏。在该实例中，在每个触点88a到88j处所产生的电压电平，如下面的表1所示
表1如以上结合图5和6描述的，可操作导电凸轮74以可选择地将连续触点89与触点88a到88j中的任何一个相连。在图7中，导电凸轮74显示在连接连续触点89与触点88c的示例性位置。因此，在连续触点89上的电压等于触点88c上的电压。该电压通过SWITCHIN输入端传送到微控制器U1，该SWITCHIN输入端连接在电阻R19和触点86之间。
如上所述，微控制器U1不根据来自连续触点89的电压而自动动作。相反，微控制器U1必须在响应在连续触点89上的电压电平之前经过选择开关34接收一个触发信号。为此目的，当按钮/触点160被启动，而使触点84和86因此被电连接时，微控制器U1输入端SWITCHIN短接到-VC。微控制器U1被配置为将-VC电压识别为触发信号，以根据导电凸轮74的位置接收输入。
具体地，根据图7中所述的实例，当按钮/触点160在其正常打开位置(未启动)时，在SWITCHIN处的电压等于触点88c上的电压。然而，微控制器U1不响应在SWITCHIN处的电压来执行动作。因此，旋转定位开关32的运动和由此产生的导电凸轮74到另一触点88x的运动将改变SWITCHIN上的电压，但不会改变微控制器U1的操作。
然而，如果微控制器U1在SWITCHIN处检测-VC，那么它将等待直到-VC电压从SWITCHIN中撤销，在SWITCHIN上读到稳态电压，然后根据该稳态电压执行一组操作。这样，当选择开关34启动时，微控制器U1在SWITCHIN处检测到-VC，并等待后续的电压。当释放选择开关34时，-VC不再连接到SWITCHIN。相反，来自导电凸轮74定位的触点88x的电压返回到SWITCHIN。这样，来自触点88x的电压构成了微控制器U1检测到的后续电压。然后，微控制器U1执行与触点88x位置对应的用户周期或选项选择关联的操作。
总之，如以上结合图5和6描述的，通过旋转定位开关32经由触点88a到88j环形定位的环形位置来传送用户选择。由于触点88a到88j被分立地连接到多级电压阶梯电路的不同位置，每个触点88a到88j提供给微控制器U1唯一的电压电平。因此，微控制器U1检测的电压电平将唯一地对应于由用户选择的环形位置。
此外，微控制器U1根据接收的唯一启动信号只读取阶梯电压，即由选择开关34的启动引起的电压电平-VC。
应当知道，可很容易地使用其它电路向微控制器U1传送位置信息。例如，可以用一个单一变阻器替代分立触点88a到88j，该变阻器也形成了根据环形位置提供电压电平至微处理器的分压器。仍旧在另一个实例中，可以把每个位置触点88a到88j简单连接到微控制器U1的不同输入端，或连接到向微处理器U1提供四位数字二进制码的多路转换器。尽管这些和其它替换方案是可行的，并可以获得本发明的很多益处，但是这里公开的实施例提供了额外的优点，这是因为它对微控制器U1输入端的需求最少，并能够获得比典型的变阻器更可靠的输入值分离。一个只需要一个额外微控制器输入端的替换方案是触点84到86将信号提供给分立的微控制器输入端，与此相对上述公开实例中阶梯电压被提供到同一输入端。
图8显示了控制电路10的部分示例性示意图，包括继电器控制电路16、致动器控制电路18、电机启动电路20和传感电路22。继电器控制电路16包括电机继电器K1、加热器继电器K2和通风口继电器K3。电机继电器K1包括线圈204和一组触点206，加热器继电器K2包括线圈208和一组触点210，通风口继电器K3包括线圈212和一组触点214。可操作电机继电器触点206通过电机的运转绕组19a连接到可选择和可控制的整个电路(见图2)。可操作加热继电器触点210通过加热线圈16b连接到可选择和可控制的整个电路(见图2)。可操作通风继电器触点214通过通风口16c连接到可选择和可控制的整个电路(见图2)。
可操作电机继电器线圈204通过一对激励晶体管Q6和Q11连接到微控制器U1的MTR COMMON输出端(见图7)。可操作加热继电器线圈208通过一对激励晶体管Q5和Q10连接到微控制器U1的HEATER输出端(见图7)。可操作通风口继电器线圈212通过一对激励晶体管Q7和Q8连接到微控制器U1的VENT输出端(也见图7)。
因此，当洗碗机工作期间(见图3和4)要求微控制器U1开启电机16a时，微控制器U1向它的MTR COMMON输出端提供启动信号。该启动信号通过激励晶体管Q6和Q11被放大。放大后的启动信号给电机继电器线圈204通电，从而导致电机继电器触点206闭合。电机继电器触点206的闭合使得电机驱动电流能够流过电机16a的运转绕组19a。然而，当电机16a首次开始运转时，也可以给启动绕组19b或19c通电，这将在下面结合电机启动电路20进行进一步描述。
类似地，当洗碗机工作期间(见图2和3)要求微控制器U1给加热器线圈16b通电时，微控制器U1向它的HEATER输出端提供启动信号。该启动信号通过激励晶体管Q5和Q10被放大。放大后的启动信号给加热器继电器线圈208通电，从而导致加热器继电器触点210闭合。加热器继电器触点210的闭合使得电流能够流过加热器线圈16b。从而产生热。
同样，当洗碗机工作期间(见图2和3)要求微控制器U1给通风口16c通电时，微控制器U1向它的VENT输出端提供启动信号。在这里描述的实施例中，通风口16c可以在图3的步骤116之后执行选项“风干”的工作期间使用。在任何情况下，该通风口启动信号通过激励晶体管Q7和Q8被放大。放大后的启动信号给通风口继电器线圈212通电，从而促使通风继电器触点214闭合。通风口继电器触点214的闭合使通过通风口16c的电源电路闭合，从而启动通风口16c。
传感电路22包括污物传感器216、温度传感器218和电流传感器220。污物传感器216通过调节电路222连接到微控制器U1的SOIL SENSOR输入端。温度传感器218通过调节电路224连接到微控制器U1的TEMP输入端。电流传感器220通过调节电路226连接到微控制器U1的ISENSE输入端。
通常，污物传感器216和对应的调节电路222协作产生微控制器U1可识别的代表污染水平质量的信号。微控制器U1可以使用来自污物传感器216的污物检测信号来改变喷水步骤(例如图3的步骤104-108)的持续时间，或致使一个或多个洗涤周期步骤的重复。
温度传感器218和对应的调节电路224协作产生微控制器U1可识别的代表水温质量的信号。微控制器U1根据水温信号来控制加热器继电器K2的操作。
电流传感器220和对应的调节电路226协作产生代表在电机16a的运转绕组19a中电流电平质量的信号。根据本发明的一个方面，微控制器U1可以利用在电机16a运转绕组19a中的电流电平来确定是否给电机中的一个或多个启动绕组19b和/或19c通电或断电。如本领域已知的，当启动电机时，给电机中的附加绕组通电是很有利的。在电机达到它的稳态速度时，就不再给附加的启动绕组通电。
为此目的，微控制器U1处理在其ISENSE输入端接收的电流检测信号，并可控制地给电机16a的两个启动绕组中的一个通电或断电。参照电机启动电路20和图7，微控制器U1包括连接到电机启动电路20的CCW输出端和CW输出端。该CCW输出端通过激励晶体管Q230连接到三端双向可控硅开关Q231的控制输入端。该三端双向可控硅开关Q231通过电机16a的逆时针绕组19c被可操作地连接到可控连接和断开电路(见图2)。为了实现该目的，三端双向可控硅开关Q231的一端被连接到电机中性线，另一端被配置为连接逆时针绕组19c(见图2)。以类似的方式，CW输出通过激励晶体管Q240连接到三端双向可控硅开关Q241。三端双向可控硅开关Q241的一端被连接到电机中性线，另一端被连接到电机16a的顺时针绕组19b(见图2)。
再次总体参考传感电路22，在这里描述的示例性实施例中的电流传感器220是具有较低阻值的分流电阻。在图7的实施例中，分流电阻220具有大约0.045欧姆的阻值。根据本发明的一个方面，分流电阻220形成为在主PCB 62上的蚀刻路径。
具体地，图10示出了PCB62示例性的迹线设计。图10示出了在未安装电子元件状态下的主PCB62。当安装了电子元件时，在控制电路10的图7和8中所示的各种元件都装配在主PCB62上。主PCB62上的迹线连接装配在PCB62上的各个元件。
然而，如上所示，电流传感器22不是一个安装在主PCB62上的独立的设备，而是由一个迹线所形成。例如，在图10中，电流传感器220是具有配置为产生大约0.045欧姆的电阻值的一定几何形状的迹线，几何形状主要是其长度和宽度。宽度必须足以承载电机16a运转绕组19a的电流。在这里描述的实施例中，电流传感器22的迹线包括多个转回部分221a，以便在电路板表面有限区域内获得期望的长度。然而，应该知道，可以采用其它的迹线几何形状，并仍能够获得本发明的很多益处。图10还显示了构成开关触点88a到88j以及触点89的迹线。
将电流传感器220的结合为在PCB62上的迹线有助于减少整体成本。现有技术中的具有低于1欧姆阻值的电流检测电阻，是由不仅在制造方面而且在电路板装配方面都需要很高成本的盘绕导线构成。作为电流传感器220的迹线的使用可实现较低的成本，并且导电迹线非常适合小的阻值。
再次参照图8，电流传感器220适用于连接到测量点228，测量点228接着又适用于连接到电机的运转绕组。电流传感器220连接到电机中性线的另一端。因此，电流传感器220提供了从运转绕组到接地的非常低的电阻路径，从而形成分流。随后，微控制器U1的ISENSE输入端通过串联电阻R32(10千欧姆)和R220(10千欧姆)连接到测量点228。偏压电阻R33(59千欧姆)和保护二极管D221都连接在两个电阻R32和R220的结合点与偏压之间。电容器C220(0.01微法)连接在两个电阻R32和R220的结合点和接地之间。
通常，流过电机16a的运转绕组19a的电流几乎完全地通过电流传感器220被分流到接地，这是由于其它路径将穿过大得多的电阻值的电阻R220。然而，需要注意的是，如果电流传感器220变为开路，那么将提供通过二极管D220的替换路径。尽管如此，在通常环境下，在由电流传感器220的电阻分割的参考点228处测量的电压提供了运转绕组电流的近似值。在参考点228处的电压信号通过由电阻R32、R220、R33、二极管D221、D220和电容器C220形成的调节电路226被提供到ISENSE输入端。因此，在ISENSE输入端的电压信号代表在电机16a的运转绕组19a中流过的电流。按照如上配置，在ISENSE输入端的信号具有跟踪运转绕组电流波形的波形。
因此，微控制器U1可以使用该ISENSE信号波形来控制洗碗机的各个方面。如下所述，微控制器U1根据运转绕组电流副度来确定是否和何时给电机16a的启动绕组19b或19c通电或断电。通常，当电机16a启动时，运转绕组电流趋向于比较大。因此，ISENSE信号将同样具有比较高的幅度。给微控制器U1编程，以使当ISENSE信号具有相对高的幅度时，给启动绕组19b或19c通电。在电机16a到达它的运转速度时，通过运转绕组19a的电流将下降。相应的，当ISENSE信号的幅度下降到特定门限以下时，微控制器U1就致使启动绕组19b或19c被断电。
此外，微控制器U1可至少部分的根据运转绕组电流的相位来确定是否打开水阀以调整洗涤容器54中的水位，运转绕组电流的相位同样可以从ISENSE信号波形中检测到。
特别参照启动绕组的控制，说明微控制器U1启动电机的示例性的操作，例如开始图3步骤104的喷水操作。为了启动电机，微控制器U1向其MTRCOMMON输出端和其CW输出端提供一个信号。在CW输出端的信号操作以接通三端双向可控硅开关Q241，从而将顺时针启动绕组19c连接到电机中性线。在MTR COMMON输出端的信号致使继电器触点206将电机16a的绕组19a和19c连接到公共的电源连接点。因此，电机16a的运转绕组19a和顺时针启动绕组19c被通电，电机16a开始顺时针方向旋转。当电机16a开始趋近它的稳态速度时，在运转绕组19a(和顺时针启动绕组19c)中的电流幅度将开始降低。因此，在微控制器U1的ISENSE输入端信号的幅度也降低。当在ISENSE输入端的信号幅度下降到预定电平以下时，微控制器U1将从CW输出端撤销该信号。因此，三端双向可控硅开关241被关断，使顺时针启动绕组19c为开路。该ISENSE预定电平是对应于与电机在稳态或接近稳态处运转一致的运转绕组电流的电平。在稳态，电机不再需要给启动绕组通电。本领域的普通技术人员可以很容易地确定切断启动绕组电流的适宜的运转绕组电流电平。
电机16a只利用运转绕组19a内的电流在稳态继续运转。当微控制器U1使电机16a停止时，如在完成步骤108时那样，微控制器U1从其MTRCOMMON输出端撤销该信号。从MTR COMMON输出端撤销信号的操作致使电机继电器线圈204打开电机继电器触点206，从而给运转绕组19b断电。
通过使用其CCW输出端取代CW输出端来执行上述的相同操作，微控制器U1也可以产生电机16a的逆时针操作，这可用于在图3的排水步骤110和116期间。
可以理解电流传感器220优选地应具有高精确度(即，电阻值的紧密度容限)。在一些情况下，形成为如图10的实例中示出的电路板上迹线的低阻抗电阻不能容易地取得高精确度。即使在电流传感器的阻值中较小的误差(例如0.049欧姆而不是0.045欧姆)也会导致在微控制器U1控制操作中的不可预测性。例如，考虑这样的情况，即当运转绕组电流是N安培，电流传感器220的标称(理想)电阻是0.045伏时，理想地微控制器U1应致使撤销启动绕组电流。在这种情况下，当在电流传感器220上的电压降是N/0.045时，微控制器U1被编程为撤销启动绕组电流。因此，当检测在测量点228处的电压相对于电机中性线是N/0.045伏时，微控制器U1将会撤销启动绕组中的电流。然而，如果电流传感器220的实际阻值是0.049欧姆，那么当测量点228处的电压是N/0.049伏而不是N/0.045时，运转绕组电流将会为N。仍然，当测量点228处的电压是N/0.045伏时，微控制器U1将撤销启动绕组中的电流。当在测量点228处的电压是N/0.045伏时，由于电流传感器中的误差，实际电流幅值将高于N。因此，微控制器U1将在希望的时间之前切断启动绕组电流。
为了避免这种操作中的不可预测性，可配置微控制器U1以补偿电流传感器220的误差(阻值的变化)。为了补偿阻值误差，微控制器U1通过阻值的误差量，用数字地按比例修正在ISENSE处的信号幅度。这样，如果电流传感器220的实际阻值是0.049欧姆，那么微控制器U1将通过0.045/0.049来按比例修正ISENSE信号。因此，不会在N/0.045处撤销电流，而是在(0.045/0.049)*N/0.045处，或N/0.049处撤销电流。如上所述，如果电流传感器220的实际阻值是0.049欧姆，那么当测量点228处的电压幅值是N/0.049时电流是N。
电阻误差百分率可以在形成蚀刻电流传感器220之后的任何时刻来确定，甚至是在主PCB 62被填充元件之前。然后可以将从确定的误差中导出的补偿因数存储在EEPROM U5(见图7)，或其它非易失存储器(见图2的存储器)中。通过提供存储补偿因数的可编程存储器，调节由于使用蚀刻电阻所产生误差的可变性。具体地，由于阻值相对较低(即，小于十分之一欧姆)，即使在轨迹厚度、几何形状或宽度中的很小改变都可以明显地改变阻值。这样，阻值误差可以作为制造公差的函数来改变，从而需要在每个设备中进行自定义补偿。使用可编程存储设备存储补偿因数实现对每个设备的自定义校准。
尽管如此，如果制造公差被缩小到足够消除对补偿的需要，那么也可以取消使用补偿因数。
启动电路18包括阀致动电路230和洗涤剂/漂洗助剂制动器电路232。阀致动电路230包括用于门控未示出的水阀螺线管到AC中性线的半导体开关Q250。微控制器U1的VALVE CNTL输出端连接到开关Q250的控制输入端。洗涤剂/漂洗助剂制动器电路232以类似的方式通过三端双向可控硅开关Q260来控制。在这里描述的示例性实施例中，洗涤剂分配器释放机构通过第一二极管D260连接，漂洗助剂分配器通过第二二极管D261连接。该第二二极管D261相对于所述第一二极管D260是反偏压。采用这种配置，如果微控制器U1只在线电压的正半周期内给三端双向可控硅开关Q260通电，那么仅启动漂洗助剂分配器。同样，如果微控制器U1只在线电压的负半周期内给三端双向可控硅开关Q260通电，那么仅启动洗涤剂分配器。以这种方式，可以使用一个单一微控制器输出和一个单一半导体开关独立地控制两个独立设备。
图9A示出了包含有光I/O电路14的示例性控制电路部分的示意图。光I/O电路14包括多个指示灯36a到36i，它们在这里所述的实施例中是标准的发光二极管(LED)，诸如由加州帕洛阿尔托的AGILENT出售的标明零件号码为HLMP3301的那些LED。光I/O电路14可能还包括检测器LED形式的光检测器37，诸如由缅因州南波特兰的Fairchild Semiconductor出售的标明零件号码为MV-8111的那些光检测器。
通常，可操作指示灯36a到36i连接到微控制器U1。在洗碗机工作期间，微控制器U1可控制地在选择的时间给指示灯36a到36i通电。特别是，在目前描述的洗碗机工作期间，微控制器U1可控制地给指示灯36a到36i通电。当且如果操作员选择“高温洗涤”选项时，指示灯36a被通电，并因此发光(见图3)。当且如果操作员选择“风干”选项时，同样地微控制器U1给指示灯36b通电(见图3)。当且如果操作员选择“2小时延迟”选项时，同样地微控制器U1给指示灯36c(见图3)通电。当且如果操作员选择“4小时延迟”选项时，微控制器U1可控制地给指示灯36d(见图3)通电。在洗碗机50工作期间，微控制器U1还进一步可控制地给指示灯36e到36i通电，它们与设置于灯36e到36i附近的标记对应(见图3)。
在图9A描述的示例性实施例中，指示灯36a到36i连接到微控制器U1的A1到A5输出端，以及L1和L2输出端。第一LED激励晶体管Q1被连接在微控制器U1输出端L1与每个指示灯36a到36e的正极之间。第二LED激励晶体管Q2被连接在微控制器U1输出端L2与每个指示灯36f到36i的正极之间。指示灯36a到36f的负极通过220欧姆电阻R18连接到微控制器U1的A1输出端。指示灯36b到36g的负极通过220欧姆电阻R47连接到微控制器U1的A2输出端。指示灯36c到36h的负极通过220欧姆电阻R45连接到微控制器U1的A3输出端。指示灯36d到36i的负极通过220欧姆电阻R6连接到微控制器U1的A4输出端。指示灯36e的负极通过220欧姆电阻R36连接到微控制器U1的A5输出端。相应地，微控制器通过L1或L2与一个A1、A2、A3、A4和A5中的每个独特组合提供输出信号来给每个指示灯36x通电。例如，为了给指示灯36h通电，微控制器同时控制L2和A3。
根据本发明的一个方面，光I/O电路14可以控制指示灯36a到36i中的一个或多个作为光通信设备，以实现微控制器U1和外部诊断工具之间的通信。将其中的一个或多个指示灯同时即作为指示灯又作为光通信设备使用，减少了对增加起光通信设备作用的光学元件的需求。
在图9A所示的示例性实施例中，指示灯36i被控制既作为光发射器又作为指示灯进行工作，正如上面所述的。在图9B中，光检测器37可以加入到光电路14上，以作为光接收器进行工作，而不作为指示灯工作。然而，通过修改与所选择的指示灯关联的电路，可以使指示灯36a到36i中的一个作为接收器来工作。为了简化该实施的描述，图9A中示出指示灯36j被配置作为光接收器的工作。为了实现该实施，指示灯36j还需要像其它指示灯那样设置在图4所示控制面板52的表面。如图9A所示，指示灯36j的正极连接到晶体管Q2的发射极，其负极通过电阻R36连接到微控制器输出端A5。分压器包括R40和R42，它们经过指示灯36j连接，而分压器的中间节点连接到晶体管Q4的基极。当Q4的集电极通过电阻R3连接到接地时，Q4的发射极连接到指示灯36j的负极和电阻R42的一端。当洗碗机50处在不工作期间，当输出端A5保持在负偏压，这样光脉冲照射到指示灯36j上导致经过指示灯36j的电压降时，微控制器U1将L2保持在高阻抗状态。所得的电压出现在晶体管Q4的基极而使晶体管正向偏置，于是接地通过R3和Q4连接到输出端A5上的负电位。这样，在微控制器U1的RX引脚上的电压下降从而指示光信号的光脉冲。没有光脉冲则致使在引脚上的信号返回到接地。因此，在微控制器U1保持输出端A5处于负电位时，结合Q4、R40、R42和R3配置的指示灯36j构成能够使指示灯36j作为光接收器工作。
如以上结合图4描述的，指示灯36i被设置在邻近光检测器37。通过对这些元件的布置使之作为彼此邻近的光发射器和光接收器来工作，以实现通信探测器，将在下文进行更详细地描述，并需要为其光发射器和光接收器配置更加紧凑的外壳。在本发明实施例中，可以选择两个指示灯作为光发射器和光接收器进行工作。优选地，两个所选择的指示灯被设置在指示灯36a到36i的不同组中。即，一个被选择作为光通信设备的指示灯，诸如光发射器，可以设置在指示灯36a到36e的组中，并通过通信控制元件、晶体管Q1连接到微控制器U1；而另一个被选择作为光通信设备操作的指示灯，诸如光接收器，可以设置在指示灯36f到36j的组中，并通过公共控制元件、晶体管Q2连接到微控制器U1。这种配置可以使微控制器U1分离地操作这两个选择的指示灯。优选地，选择作为光通信设备操作的这两个指示灯也可以彼此相邻设置，以使通信探测器可以配置得更紧凑。因此，例如，当指示灯36c优选地与36g或36h一起成对地作为光发射器和接收器工作时，优选地，指示灯36b与36f或36g(图4)一起成对地作为光发射器和接收器工作。
如果所述其中的一个指示灯没有配置作为光接收器，则光检测器可以单独地作为光接收器。光检测器37可以被配置并连接到微控制器U1，如图9B所示，以作为光接收器工作。如图所示，光检测器37通过晶体管Q3连接到微控制器U1的RX输入端。具体地，光检测器37的正极连接到晶体管Q3的基极，该晶体管Q3是NPN双极结晶体管，光检测器37的负极连接到偏压电源(-5V)。晶体管Q3的发射极也连接到偏压电源(-5V)。当晶体管Q3的集电极通过47千欧姆的偏压电阻R3连接到接地时，220千欧姆偏压电阻R2连接在偏压电源和晶体管Q3的基极之间。微控制器U1的RX输入端连接到晶体管Q3的集电极来接收与激励光检测器37的光信号关联的电信号。在这里所述的示例性实施例中，指示灯36a到36i、光检测器37、电阻R2和晶体管Q3都设置在副PCB 64上。其它的所有元件都设置在主PCB 62上(图5)。
在工作中，指示灯36i可以用作光发射器，光检测器37可以用作光接收器。为了传送数据信号，微控制器U1在其L2和A4输出端提供控制信号来发送数据。通过A4输出端施加负电位到负极，微控制器U1可以使指示灯36i负偏压，然后利用串行数据信号来驱动晶体管Q2的基极，以通过用作为光发射器的指示灯36i传送数据流。可替换地，微控制器可以保持L2接地，然后利用在A4上的数据信号有选择地使指示灯36i的负极偏压，以通过用作光发射器的指示灯36i传送数据流。任何一个操作方法都能使指示灯36i响应数据信号，并产生可以被光接收器接收的相应光信号，从而洗碗机50的控制面板52可以向该电器的外部光接收器传送数据。
为了从外部的发射器中接收数据信号，图9B中，光检测器37被来自外部光发射器的光/光学信号有选择地激励。在光信号中的光脉冲引起光检测器37正向偏压，从而使在晶体管Q3的基极存在电压，给晶体管Q3的基极/发射极管脚上提供正向偏压。当基极/发射极管脚正向偏压时，晶体管Q3的集电极连接到负偏压电源，该负偏压电源连接到发射极，在RX处的电压显著下降。因此，在微控制器U1的RX输入端上就产生与照射到光检测器37上的光信号相对应的电信号，这样微控制器U1可以从外部的源中接收数据消息。
作为光通信设备操作的指示灯36i和光检测器37能够使诸如洗碗机50的电器与外部设备进行通信。优选地，外部处理设备是包括一个或多个数字处理电路的诊断工具。该诊断工具可以通过指示灯36i从微控制器U1中接收诊断或其它信息。通过光检测器37或其中一个被设置为光接收器的图9A中所示其它的指示灯，使数据消息可以从诊断工具发送到该电器。
在某些电器中，使用真空荧光显示器(VFD)来显示电器的操作，而不是标记和指示灯。图10中所示的VFD典型地一般包括放置有诸如电路234这样的半导体电路，以及多个荧光体像素236的玻璃衬底232。玻璃衬底232可以由深色层238覆盖，来提供对受激像素的反差，以使在电路232上用像素236显示的字符获得更佳的清晰度。驱动多个半导体电路来有选择地激励荧光体像素，并产生字符以显示有关该设备操作的数据。然而，荧光体像素不能产生合适的光，也不能对低强度光发射器和接收器的使用有效地控制。
为了在使用VFD的电器中提供光接口，需要在真空荧光显示器中提供孔径242，优选地通过深色背景来提供，因此它与在VFD背后安装的指示灯对准。优选地，在VFD中形成两个孔径242，并在VFD背后安装两个指示灯，这样该设备可以操作两个指示灯作为光发射器和光接收器。更佳地，这两个孔径都设置到这样的位置，即该位置具有彼此充足的空间间隔，以减小引发光噪声的反射光的可能性，并且它们彼此还要充分地靠近以使通信探测器外壳保持紧凑。如图10所示，第一孔径242a设置在半导体电路234的一端，第二孔径242b设置在相对于半导体电路234的对端。在制造显示器时，孔径242a和242b可通过蚀刻或别的方式形成在背景238中。布置孔径242a和242b以使每个孔径都与LED或其它安装在显示器后面的指示灯对准。当LED被如上配置时，例如，可以操作一个LED通过孔径242a来发射光信号，这样该光信号可以被通信探测器的光接收器接收。同样，可以操作另一个指示灯作为光接收器，这样光信号就可以通过孔径242b被接收。光接收器也可以采用光检测器或安装在显示器下面的与孔径对准一个的光电晶体管来实现。当进行上述配置时，光检测器或光电晶体管都作为光接收器作出反应。
通过在VFD 230的背景238中提供孔径242a、242b，从而使光发射器和接收器可以设置为与安装在显示器后面的第一和第二指示灯对准，为使用VFD而不是使用用于显示操作数据的指示灯和标记的电器提供了光接口。当VFD包括深色层，并且孔径都在深色层内形成时，没有与其中一个孔径充分对准的反射光将会被吸收。因此，作为光发射器和光接收器的指示灯更不易受到由反射光引起的光噪声的影响。这也是在一些情况下，指示灯设置在不具有深色层的VFD后面的原因，因为VFD通常比位于显示器安装区域外部的电器控制面板的表面更暗。
图11示出了一个示例性配置，其中当分别作为光发射器和接收器操作时，手持电脑形式的示例性诊断工具240被配置为通过设置在中央面板52上的指示灯36i和光检测器37，从微控制器U1获取信息。尽管诊断工具240示出为手持电脑或个人数字助理，但诊断工具240也可以是任何其它类型的便携式计算机的形式。而且，诊断工具240可以是标准的固定计算机，例如设置在电器装配线的末端，用于在将电器运送到零售渠道之前，通过光接口来检验这些电器。
如图11中所示，诊断工具240通过电缆244电连接到通信探测器246。通信探测器246被配置为用于与洗碗机50进行光通信。具体地，通信探测器246包括光发射器和光接收器，它们按照一定距离分隔开，该距离近似为在光检测器37和指示灯36i之间的距离。设置通信探测器246的光发射器和光接收器，以便当光发射器对准光检测器37时，探测器246的光接收器就对准指示灯36i。在通信探测器246中也提供电子设备，这样从洗碗机50指示灯36i中接收的光信号就被转换成电子数据信号，并经过电缆244返回到诊断工具240进行处理。诊断工具240可以经过电缆244发送数据信号到探测器246，来发送数据消息给洗碗机50，在探测器246中通过探测器246的光发射器将数据信号转换成光信号。从探测器246的光发射器中发送的光信号可以通过洗碗机50的光检测器37接收，然后相应的电信号在微控制器U1的RX输入端上被接收以进行处理。这样，通过利用已用于诸如洗碗机50等电器中的一个或多个指示灯，就可以获得洗碗机50的低强度光接口。由于电器的指示灯强度相对低，因此通信探测器246需要贴近于洗碗机50的控制面板52设置。探测器246的光发射器和接收器以及指示灯36i和光检测器37的空间关系将在下文进行详细描述。
尽管图11中所示的本发明示例性实施例中描述了连接探测器246到诊断工具240的电缆244，但探测器246也可以直接连接到诊断工具240，或结合在诊断工具240的外壳内。在这种配置中，诊断工具240被设置为与指示灯36i和光检测器37临近，用于通过控制面板52与洗碗机50进行通信。然而，这种设置不是需要用户手持诊断工具240与指示灯36i和光检测器37对准，就是需要连接器268来加强保障诊断工具240对准控制面板52。因此，最好使用电缆244将探测器246连接到诊断工具240。
图12示出了通信探测器246示例性实施例更详细的分解示图。通信探测器246包括由后构件248和前构件254形成内部空间256的外壳。通信探测器246进一步还包括安装在外壳内起放置作用的支架258上的光接收器250和光发射器252。支架258可以是固定在内部空间256内的印刷电路板。前构件254包括孔径260和262，当装配外壳时它们与接收器250和发送器252对准，以使接收器250和发送器252可以与外壳外部的元件进行光通信。孔径260和262可以完全打开或可以包括诸如透镜的充分透明(或其它透光)的元件。
通信探测器246进一步还包括电子模块265，该电子模块265中包含有用于根据从诊断工具240中接收的数据信号来驱动光发射器252，并将由光接收器250接收的信号发送到诊断工具240的电子设备。模块265中电子元件可以经过支架258上的印刷电路，被附着并电连接在一起。电子模块265可以包括连接器266，用于接纳电缆244的连接器264以将电缆244内的导线连接到模块265内的电子设备。连接器266也将模块265的电子设备连接到来自于诊断工具240的电源电压信号。优选地，模块265中的RS-232集成电路将从诊断工具240中接收的电源电压信号转换为适用于探测器246优选实施例中的电压电平。在图12所示的示例性实施例中，连接器264和266是各自具有9个引脚的RS-232连接器。然而，也可以使用其它的引脚配置和其它数量的引脚。当然，在不脱离本发明原理的范围内可以使用其它电气技术规格和连接器配置。
当探测器246和洗碗机50作为如上所述的光发射器和接收器操作时，探测器246可以具有外壳耦合器268，用于可拆卸地将探测器246固定到控制面板52上，以在探测器246的接收器250和发射器252以及洗碗机50的指示灯36i和光检测器37之间实现光通信。耦合器268可以是一个或多个吸盘，用于接合控制面板52的表面，或者它们可以是一个或多个磁铁，控制面板52是由诸如金属片等可被磁铁吸引的材料构成。
操作中，用户将探测器246的光发射器252和光接收器250分别与指示灯36i和光检测器37对准。该探测器向前朝向控制面板52，直到耦合器268啮合面板52并且通信探测器246固定到该面板，这样光接收器250和发送器252都分别对准并紧密接近指示灯36i和光检测器37，从而用于在诊断工具240和洗碗机50之间进行数据的光通信。如果出现某些未对准情况，用户可以在沿着控制面板52的任何方向上滑动探测器246，直到诊断工具240和微控制器U1建立通信，这表示光接收器250和发射器252都基本对准指示灯36i和光检测器37，可以进行通信。
也可以使用其它类型的耦合器来将控制面板52固定到探测器246的附近。例如，可以在探测器246上设置机械固定件，通过结合洗碗机框架51的机械特征将探测器246的光发射器和接收器与指示灯36i和控制面板52的光检测器37相对准。实际上，如果对应的对准支架设置在洗碗机控制面板52上，可以利用探测器246的形状将探测器246连接到面板52。然而，使用磁铁或吸盘可带来更多的优点，因为其不需要对现有的设备面板提供任何专门的机械修改。
图13和14示出了在诊断工具240和微控制器U1之间的典型通信操作中所执行操作的示例性流程图。图13示出了在与电器通信期间诊断工具240的操作，图14示出了在与诊断工具240通信期间微控制器U1的相应操作。
参考图13，诊断工具240可以在自由运行、重复基础上，通过产生握手或“唤醒”消息或信号图像来开始通信操作(方框302)。重复“唤醒”消息，直到诊断工具240从与工具240通信的电器中接收到确认消息或信号(方框304)。响应于接收的确认消息，诊断工具240优选地向操作人员提供可视信号或声音信号，确认与电器控制电路的通信已经建立。该确认信号可以用于帮助技术人员将通信探测器246的光发射器和接收器对准控制面板52上的指示灯36i和光检测器37。一旦接收到可视信号或声音指示，技术人员就停止移动探测器246(方框304)。
随后，诊断工具240制定数据请求消息(方框306)。具体地，诊断工具240可以形成从微控制器U1中请求特定数据类型的数据消息。如下文进一步描述的，微控制器U1可以被配置成可存储各种诊断或操作的统计和数据。相应地，诊断工具240可以请求由微控制器U1存储的特定子集的数据。诊断工具240可以使用任何数量的机构，以允许用户指定需要从洗碗机控制电路10中提取的特定数据类型。在一个替换的实施例中，从微控制器U1中提取的数据类型可以被预先确定，从而潜在地消除了制定数据请求消息的需要。
该方法继续用诊断工具240接收来自微控制器U1的数据，响应数据请求消息的传送，并判断接收的数据是否有效(方框308)。为此目的，诊断工具240使用任何一种已知的方法检验数据完整性，还判断接收的信息是否符合正确的数据协议。如果没有接收到有效数据，诊断工具240就制定另一个请求(方框306)，并再次发送数据请求消息。然而，如果接收到有效响应的数据，诊断工具240可以根据接收的数据来存储、打印和/或显示信息(方框310)。诊断工具240进一步还可以在显示或打印之前处理数据，或者，它可以直接显示或打印提取的数据。
诊断工具240可以判断洗碗机控制电路10是否请求了任何的附加数据(方框312)。例如，诊断工具240可以通过显示屏询问技术人员或操作员是否将要请求附加的数据(方框306)。如果将要请求附加数据，则诊断工具240可以产生其它数据请求消息(方框306)。否则，诊断工具240就完成了通信操作。在完成通信操作之后，可以进一步执行、显示和打印检索到的数据或从中提取的信息。
图14示出了可以结合图13中所述的通信操作执行的微控制器U1的操作。微控制器U1可周期性地搜索RX输入端，寻找由诊断工具240产生的握手或“唤醒”信号(方框322)。这种周期性搜索可以出现在使用典型的中断或轮询处理的洗碗机工作期间。由于洗碗机50的操作一般不是计算密集的，因此可以很容易地每秒多次执行周期扫描，而不会降低上述结合图3所述洗碗机的操作性能。微控制器U1判断是否检测到握手或“唤醒”信号(方框324)，如果微控制器U1没有识别到握手消息，那么它将继续周期地搜索(方框322)，直到检测到握手信号。
当微控制器U1识别出合适的握手或“唤醒”信号时(方框324)，那么微控制器U1使用指示灯36i来向诊断工具240发送确定消息(方框326)。然后，微控制器U1接收经过光检测器37的由诊断工具240产生的数据请求消息，并分析该消息以确定诊断工具240请求的数据类型(方框328)。请求诊断数据可以本地存储于微控制器U1或EEPROM U5中。从洗碗机50典型传送的诊断数据包括在洗碗机50工作期间收集和存储的数据。这些数据可以包括关于检测的范围外条件的统计或信息。例如，如果温度传感器达到一个特定温度，或如果温度未能达到特定温度，则微控制器U1可以记录一个范围外的事件。其它诊断数据可以包括机器运行周期次数的计数、电机16a操作的小时数、或类似的使用信息。可以根据特定执行的需要和策略来改变所获取诊断信息类型的准确性质和存储的方式。
微控制器U1从存储器(例如，内部存储器或EEPROM U5)中检索已请求的数据，如果需要，还处理这些未加工数据以获得请求数据的类型(方框330)。微控制器U1经过指示灯36i发送检索的数据给诊断工具240(方框332)。为此目的，微控制器U1配置诊断工具240所期望格式的响应数据消息。
微控制器U1判断是否产生了任何进一步的数据请求数据(方框334)。如果在超时期间之前没有接收到新请求，微控制器U1继续周期性监视握手或“唤醒”信号(方框322)。如果接收到附加的请求，微控制器U1接收和执行该数据请求(方框328)。可替换地，微控制器U1可以直接返回到握手信号搜索(方框322)，而不检验附加数据的请求消息(方框334)。在本发明的实现中，采用与原始数据请求相同的方式来处理附加的请求。
在2003年6月24日申请的序号10/348305标题为“通过使用控制面板指示灯的光接口实现与电器通信的系统和方法(System and Method forCommunicating with an Appliance Through an Optical Interface Using a ControlPanel Indicator)”的未裁决的专利申请中，公开了通过光接口在探测器246和电器之间实现通信管理的系统和方法。该申请由本申请的受让人所有，在此结合其全部内容作为参考。
图15示出了在诊断工具240和通信探测器246之间的电源和数据连接的一个示例性实施例。诊断工具240被示出为一个手持电脑，它包括电源278、微处理器270和通信接口272。当然，诊断工具240可以具有其它电子设备，包括但并不局限于显示驱动器、存储器和用户接口电子设备。接口272将电缆244的电源导线274连接到电源278，并将电缆244中的数据导线276连接到微处理器270。电源导线274和数据导线276的数量可以不同于图15中所示的电源导线和数据导线的数量。
优选地，通信接口272是RS-232接口，可用于绝大多数的手持电脑中，诸如Palm Pilot个人数字助理。然而，接口272也可以是任何类型的通信接口，一般产生用于在电缆244的电源导线274上传送的参考电压信号。参考图15，连接器266接收在电源导线274上的参考电压信号，并将它们传送到电源280以应用于探测器246内。电源280分配在探测器246内用于给元件供电的参考电压信号，可以包括一个电压转换器，如果需要，将参考电压信号转换成其它适合给探测器246内电子设备供电的其它电压电平。优选地，电源280包括RS-232接口集成电路，从+5V和接地(GRND)的参考电压信号中产生+12V和-12V的RS-232参考电压信号。这些电压信号可以被用于探测器246内的电子设备，例如，给通信驱动器282提供动力。通信驱动器282产生对应于激励光接收器250的光信号的电信号，用于通过一个或多个导线276发送到诊断工具240。通信驱动器282也将从诊断工具240中接收的数据信号提供给光发射器252，用于发送给指示灯36i。
图16A示出了向光接收器250施加-12V参考电压信号的实施例。光接收器250可以包括光电晶体管288和包含有放大器A1和A2的放大器网络。优选地，放大器A1和A2是高速工作的放大器。电阻R284连接在光电晶体管288的发射极和接地之间，这样当光照射到光电晶体管288上时，就将信号电压提供到一个放大器A1的输入端，并产生从集电极到发射极的传导电流。电阻R302和303以公知的方式设置对放大器A1的增益。优选地，放大器A1的增益设置到十三(13)。放大器A2作为比较器工作。分压器包括R301和R300，它们提供在电阻共享节点处的参考电压。该参考电压优选为0.63伏，当放大器A1的输出端通过输入电阻R306提供给放大器A2的另一输入端时，该参考电压被提供给放大器A2的一个输入端。放大器A2的输出端被电阻308和二极管D1整流，以提供在节点290处的电子信号，该节点290对应于照射在光电晶体管288上的光信号。优选地，将来自RS-232转换器的-12V电压和+5V电压都提供给操作放大器A1和A2，作为放大网络的工作电压。通过使用来自RS-232转换器的-12V信号而不是通过电缆提供的电接地信号，就使操作放大器A1和A2工作在高速模式下。这样，在通信探测器246中包含RS-232转换器就可以提高光接收器250的反应。改进后的光接收器的最大波特率是56K波特。
图16B描述了一个光发射器252的示例性结构图，该光发射器252包括NPN晶体管292、LED 294以及两个电阻R286和R288。电阻R286连接在晶体管292的集电极和晶体管292的基极之间。LED 294和电阻288串联连接在晶体管292的发射极和接地之间。通过电缆244从诊断工具240向通信驱动器282提供的数据信号被施加到晶体管294的基极。当数据信号具有逻辑高值时，晶体管294的基极/发射极管脚被正向偏压，将+5V电源通过LED 294和电阻288从集电极连接到电接地，从而激励LED 294发光。否则，数据信号并不开启晶体管292，LED 294保持关闭。以这种方式，可以使用电数据信号来产生相应的光信号。
在本发明的一个实施例中，LED 294是与指示灯36i类型相同的LED，光电晶体管288是与光检测器37类型相同的光检测器。优选地，LED 294为高强度的LED，其产生的光强度超过指示灯36i的光强，或者光电晶体管288是感应光电晶体管，它对于光的反应要快于光检测器37。最好地，LED294是高强度LED，光电晶体管288是感应光电晶体管。探测器246中使用的元件不同于在洗碗机50中的元件，这不需要对洗碗机50进行修改，就增强了在洗碗机50和探测器246之间通信的有效性。而且，这减少了光检测器37被周围环境中杂散光激励的可能性。当控制面板52没有啮合探测器248且光检测器37未被盖住时，光检测器37可能特别容易受到杂散光信号的影响。当电器不处于其通信模式时，通过使探测器246的光发射器更强烈，而不是使光检测器37更灵敏，就能够提高光通信而不会使设备对光信号更灵敏。
优选地，高强度LED 294在20毫安的电流通过该LED时，产生的光脉冲的亮度级别近似地介于8000毫堪(millicandela)到31000毫堪之间。标准的LED，诸如用于指示灯36a到36i的LED，一般产生在4到7毫堪范围内的光。优选地，感应光电晶体管响应100勒(lx)的光脉冲而产生5到15毫安的集电极光电电流。另一方面，诸如光检测器37的光检测器，当受到1mW/cm2的光脉冲激励时，会产生50到100微安(μA)的电流。如上所述，标准LED也可以作为光接收器使用。当将LED配置为光接收器时，该LED估计响应1mW/cm2的光脉冲而产生50到100微安的电流。高强度LED可以从加州帕洛阿尔托的Agilent获得，标明的零件号码为HLMP-EG08-Y2000。感应光电晶体管可以从新泽西州Secaucus的松下(Panasonic)获得，标明的零件号码为PNZ-108。这种类型的感应光电晶体管可以产生足够的电流，来响应在低到近似10lx到30lx范围内的光从而产生电数据信号。
图17说明通信探测器246与控制面板52啮合，以用于诊断工具240和洗碗机50之间实现双向光通信。在图17，指示灯36i充分地对准探测器246的光接收器250，并且光检测器37充分地对准光发射器252。优选地，图17中显示的距离d5不会大于20毫米(mm)，因为这是诸如作为指示灯36i的标准LED，能够有效传送光信号的近似最大距离。距离d6和d7都近似相同，于是当光接收器250与指示灯36i对准时，光发射器252可以对准光检测器37。这个距离最好不要低于12毫米，以减小在图17中所示的两个对准的光通信路径之间发生串扰的可能性。优选地，探测器246中的距离d7被配置为容纳指示灯和光检测器对或被选择在电器中作为光发射器和接收器而工作的指示灯对的空间间隔。探测器246可以经过如以上结合图11和12所述的连接器268固定到控制面板52。
从指示灯36i发送到光接收器250的光信号可以具有与从光发射器252发送到光检测器37的光信号相同或相反的逻辑极性。即，通过发射光脉冲来代表逻辑“1”使光发射器252和指示灯36i可以具有相同的逻辑极性，或者当探测器246连接到洗碗机50进行通信时，关闭光发射器252和指示灯36i来代表逻辑“1”。然而，优选地，通过在关闭光发射器252来在其发送的数据流中代表逻辑“1”的情况下，使指示灯36i发送光脉冲来代表逻辑“1”，指示灯36i和光发射器252就具有相反逻辑极性的光信号。可替换地，通过在光发射器252发送光脉冲来代表其已发送的数据流中的逻辑“1”的情况下，断开指示灯36i来代表逻辑“1”，也可以实现相反的逻辑极性。具有相反逻辑极性光信号的使用提高了在光接收器250和光发射器252处的抗扰性。最好地，如图18所示，在断开光发射器252表示其数据流中的逻辑“0”的情况下，指示灯36i发送光脉冲信号代表逻辑“0”。而且，当数据信号没有调制光信号时，指示灯36i和光发射器252连续地发送逻辑“0”。
上述大部分优选配置提高了在光检测器37和光接收器250处的抗扰性，这是因为当使用高强度LED作为发射器252时，来自指示灯36i的光不再与光发射器252的强度相同。因此，在强度级别足以激励光检测器37的情况下，反射光就更少可能会照射在光检测器37上。同样，关闭光发射器252，以使它不能提供在探测器246和控制面板52之间的反射光。当光发射器252开始发射时，由任何由逻辑“1”的发送产生的反射光，放大由来自指示灯36i的连续光信号发送逻辑“0”值。因此，这个逻辑方案减少了反射光引起误差信号接收的风险，特别是当仅有一个指示灯36i和光发射器252被数据信号调制的情况。
在图19描述的实施例中，当未发送信息时，即没有数据信号在调制指示灯36i时，指示灯36i处于开通(ON)状态，而当未发送信息时，光发射器252处于关闭(OFF)状态，正如所期望的减少出现在光接收器250处的光噪声。然而，通过参照图18所述的，在指示灯36i和光发射器252处使用相反逻辑极性就不能获得这个结果。相反，在数据发送期间，指示灯36i和光发射器252都产生具有相同逻辑极性的数据信号。然而，当调制的数据信号不存在时，指示灯36i保持在ON状态。相反地，当调制的数据信号不存在时，光发射器252保持在OFF状态。当调制的数据信号不存在时，指示灯36i的ON状态可以通过软件来实现，这对于本领域来说是已知的。
在图20和21描述的替换实施例中，通信探测器246通过直流(DC)电池组350形式的储能单元350提供电力，而不是由来自诊断工具240的电源信号提供电力。电池组350可以通过电缆354和358连接在诊断工具240和通信探测器246之间。电池组350可以包括电池充电电路360、电池364和开关368。当电缆358将功率和数据信号连接在电池组350和通信探测器246之间时，电缆354将数据信号连接在诊断工具240和电池组350之间。开关368将电池364的电源引线连接到电缆358，以使电源可以从电池364传送到通信探测器246。用于指示诊断工具240是否处于激活或睡眠模式的功率状态信号也连接到开关368。响应表示诊断工具240处于睡眠模式的功率状态信号，开关368将电池364的电源引线从电缆358断开，以使电池364不再向探测器246提供电源。否则，开关368将来自电池364的电源引线连接到电缆358，来向探测器246传送电能。
优选地，诊断工具240包括监视计时器，来使微控制器270保持开通状态直到没有诸如发生按下按键的操作等用户活动。当监视计时器期满时，微控制器270将诊断工具240设置为睡眠模式以保存内部电池。在功率状态信号中的相应改变会导致开关368断开来探测器246到电池364的连接，正如上面所述的。虽然也可以使用其它的电池类型，但优选地，电池364是锂电池，诸如由新泽西州Secaucus的松下(Panasonic)制造的，标明零件号码为CGA 103450的锂电池。优选地，电池组350包括具有外部连接器370的充电电路360，该外部连接器370用于将充电电路360连接到常规的AC电流源。充电电路360将AC电流转换为用于充电电池364的合适形式。当然，如果将一次性的电池被作为电池364使用，那么电池组350就不需要充电电路360。
当微控制器270响应诸如在诊断工具270上按下按键的用户动作时，微控制器270启动监视计时器将功率状态信号设置为激活状态。响应时，开关368将电池364连接到探测器246，以使探测器的元件通电以执行与洗碗机50的通信。尽管示出的电缆358是将电池组350连接到探测器246，但电池组350也可以直接连接到探测器246。为了实现直接连接，数据总线372通过电缆354将传送的数据信号连接到探测器246内的元件，并提供在电池364和探测器246的供电电源280之间的互连392。探测器246装配在电池组350的凹槽内，以使互连构件392啮合用于将探测器246的电路连接到电池组350内电池364的导线。开关398以与前述的类似方式有选择地将电池364连接到互连构件392。可替换地，可以电池组350改造使其直接连接到诊断工具。然后，来自电池组350的电缆提供电源，并与如上所述的通信探测器传送数据信号。
尽管本发明通过对示例性的过程和系统元件的描述已进行了说明，同时相当详细地描述了各个处理和元件，但是申请人并不是要限制或任何范围限定附加权利要求到这些细节中。附加的优点和修改熟悉本领域的人员来说是显而易见的。因此，本发明在其最广阔方面并不局限于已经示出和描述的特定内容、实施或说明示例。相应地，在不脱离申请人总的发明原理的精神和范围内下可以对这些细节进行修改。
权利要求
1.一种探测器，用于与探测器外部的设备实现双向的光通信，该探测器包括外壳；安装在外壳内的光发射器，根据电数据信号产生光脉冲，并且在没有电数据信号的情况下，该光发射器不被操作产生光脉冲；以及安装在外壳内的光接收器，从照射在光接收器上的光信号中生成电数据信号，并且在外部设备没有数据信号的情况下，该光接收器接收来自外部设备的连续光信号。
2.如权利要求1所述的探测器，其中安装在外壳内的所述光发射器是发光二极管(LED)，所述光接收器是光电晶体管。
3.如权利要求2所述的探测器，其中所述LED是标准的LED。
4.如权利要求2所述的探测器，其中所述LED产生强光脉冲。
5.如权利要求2所述的探测器，其中所述光电晶体管是感应光电晶体管。
6.如权利要求1所述的探测器，进一步包括用于将外壳固定到外部设备的连接器，该连接器使所述光发射器和光接收器都紧密靠近外部设备，来实现与外部设备中的至少一个低强度指示灯进行光通信。
7.一种探测器，用于与探测器外部的设备实现双向的光通信，该探测器包括外壳；安装在外壳内的光发射器，产生具有与当前与通信探测器进行通信的外部设备的相关指示灯所产生光信号的逻辑极性相反的逻辑极性的光信号；安装在外壳内的光接收器，用于接收由所述指示灯产生的光信号，并由所接收的光信号生成电数据信号。
8.如权利要求7所述的探测器，其中安装在外壳内的所述光发射器是发光二极管(LED)，光接收器是光电晶体管。
9.如权利要求8所述的探测器，其中所述LED是标准的LED。
10.如权利要求8所述的探测器，其中所述LED产生强光脉冲。
11.如权利要求8所述的探测器，其中所述光电晶体管是感应光电晶体管。
12.如权利要求7所述的探测器，进一步包括用于将外壳固定到外部设备的连接器，该连接器使所述光发射器和光接收器都紧密接近外部设备，来实现与外部设备中的至少一个低强度指示灯进行光通信。
全文摘要
一种光通信探测器，它能够通过外部设备中的低强度指示灯，使诊断工具与诸如电器的外部设备进行光通信。该通信探测器包括光发射器、光接收器和用于装配光发射器和光接收器的外壳。光发射器发送具有与指示灯的逻辑极性相反的光信号，该指示灯与正在与光发射器进行通信的外部设备的指示灯相关。相反逻辑极性的使用提高了在通信探测器和外部设备之间光通信的抗扰性。
文档编号A47L15/42GK1599284SQ20041007663
公开日2005年3月23日 申请日期2004年7月28日 优先权日2003年7月28日
发明者尤尔基斯·阿思特拉斯卡斯 申请人:艾默生电气公司