DE10113230B4

DE10113230B4 - Sensoreinheit zur Erfassung von Wärmestrahlung

Info

Publication number: DE10113230B4
Application number: DE10113230A
Authority: DE
Inventors: Franz Grätz; Peter Vetterl
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2021-03-20
Also published as: DE10113230A1

Abstract

Sensoreinheit zur Erfassung von Wärmestrahlung, insbesondere zur Erfassung der Temperatur eines Kochfeldes, wobei die Sensoreinheit ein einen Sensor umhüllendes Metallgehäuse mit einem stirnseitigen Fenster aufweist, durch das Wärmestrahlung zum Sensor gelangen kann, und wobei die Sensoreinheit eine mit dem Metallgehäuse in Berührung stehende Erdungsvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungsvorrichtung eine Blechscheibe (12) mit einer Durchtrittsöffnung (14) größer als die Außenabmessung des metallischen Gehäuses (2) ist und dass die Blechscheibe (12) über Federstreifen (16) am Gehäuse (2) verklemmt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zur Erfassung von Wärmestrahlung, insbesondere zur Temperaturerfassung eines Kochfeldes gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruches.
Eine derartige Sensoreinrichtung ist aus der Druckschrift DE 91 08 274 U1 bekannt. Ein Infrarotdetektor mit einem infrarotempfindlichen Sensorelement, insbesonderen einem Thermophile, ist in einem Gehäuse mit einer Durchtrittsöffnung für die zu messende Strahlung angeordnet. Zwischen Durchtrittsöffnung und dem Sensorelement ist eine von dem Gehäuse weitgehend thermisch isolierende Blende angeordnet.
Eine weitere Vorrichtung zur Erfassung von Strahlungswärme von Kochfeldern ist aus der Druckschrift DE 298 03 905 U1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist eine Sensorbaugruppe an einem Kochfeld mit einem Kochfeldrahmen angeordnet, die ein unterhalb des Kochfeldrahmens befestigtes Aufnahmeteil und eine in diesem vertikal verschiebbar geführte rohrförmige Sensoreinheit aufweist. Die nach oben durch eine Rahmenöffnung ausfahrbare Sensoreinheit kann mittels eines Infrarotsensors Wärmestrahlung aufnehmen und damit eine berührungslose Messung der Wandtemperatur eines auf dem Kochfeld erhitzten Kochgeschirrs ermöglichen.
Sofern die von außen berührbare Sensoreinheit zum Schutz vor hohen Temperaturen mit einem Metallgehäuse versehen ist, kann an diesem im Falle eines elektrischen Defekts eine unzulässig hohe elektrische Spannung anliegen. Aus Gründen der Unfallverhütung müssen derartige berührbare Metallteile dauerhaft mit einem geerdeten Schutzleiter verbunden sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Verbindung eines Metallgehäuses einer Sensoreinheit zur Temperaturerfassung mit einer Erdung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Dabei weist eine Sensoreinheit zur Erfassung von Wärmestrahlung, insbesondere zur Erfassung der Temperatur eines Kochfeldes, ein einen Sensor umhüllendes Metallgehäuse mit einem stirnseitigen Fenster auf, durch das Wärmestrahlung zum Sensor gelangen kann. Erfindungsgemäß ist die Sensoreinheit mit einer mit dem Metallgehäuse in Berührung stehenden Erdungsvorrichtung versehen, wobei die Erdungsvorrichtung eine Blechscheibe mit einer Durchtrittsöffnung größer als die Außenabmessung des metallischen Gehäuses ist. Zudem ist die Blechscheibe über Federstreifen am Gehäuse verklemmt. Diese erfin dungsgemäße Sensoreinheit weist den Vorteil einer einfach zu montierenden und zuverlässigen Erdungsvorrichtung für das von außen berührbare metallische Gehäuse auf. Die die Erdungsvorrichtung bildende Blechscheibe kann auf einfache Weise auf das Metallgehäuse geschoben werden und ist über die federnden Blechstreifen mechanisch und elektrisch mit dem Gehäuse verbunden.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Federstreifen zur Verklemmung der Blechscheibe am Metallgehäuse vom Rand der Durchtrittsöffnung ausgehen und konzentrisch zum Mittelpunkt der Durchtrittsöffnung weisen, was den Vorteil einer einfachen Montage bei gleichzeitig definiertem Sitz der Blechscheibe auf dem Gehäuse aufweist. Zudem weist die Blechscheibe bei dieser Gestaltung einen nur geringen Platzbedarf auf.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Federstreifen kurz nach ihrem Ursprung an der Durchtrittsöffnung schräg zur Oberfläche der Blechscheibe gebogen sind, was den Vorteil einer kompakten Bauweise unter optimaler Ausnutzung der Federwirkung der sich durchbiegenden Federstreifen hat. Da die Federstreifen unmittelbar an ihrem Ursprung bereits abgewinkelt sind, steht annähernd ihre volle Länge als Blattfeder zur Verfügung.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Federstreifen kurz nach ihrem Ursprung an der Durchtrittsöffnung schräg zur Oberfläche der Blechscheibe abgeknickt sind. Diese Form hat gegenüber einer gebogenen Kontur den Vorteil einer kompakten Bauweise, da in diesem Fall die Durchtrittsöffnung der Blechscheibe nur minimal größer sein muss als der Außendurchmesser des Metallgehäuses der Sensoreinheit.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Metallgehäuse im wesentlichen zylindrisch; die Oberfläche der Blechscheibe ist im auf das Metallgehäuse aufgeschobenen Zustand senkrecht zu dessen Mittelachse orientiert. Die zylindrische Form des Metallgehäuses hat insbesondere fertigungstechnische Vorteile, da eine solche Form sehr leicht und kostengünstig hergestellt werden kann, beispielsweise in einem Tiefziehverfahren.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Federstreifen gleichmäßig am Umfang der runden Durchtrittsöffnung der Blechscheibe verteilt sind, was den Vorteil einer guten Montierbarkeit bei anschließend genau definiertem Sitz der Blechscheibe hat. Zudem ist damit der Vorteil verbunden, dass sich die Federkräfte der Federstreifen gleichmäßig am Umfang verteilen, wodurch ein Verkanten bei der Montage nahezu ausgeschlossen werden kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Blechscheibe derart über das zylindrische Metallgehäuse geschoben ist, dass die Federstreifen federnd auseinander gedrückt sind. Dadurch ist die als Erdungsblech fungierende Blechscheibe leicht montierbar; zudem sorgen die federnd an das Metallgehäuse drückenden Federstreifen für einen festen reibschlüssigen Sitz.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Blechscheibe derart über das zylindrische Metallgehäuse geschoben ist, dass die freien Enden der Federstreifen reibschlüssig an der äußeren Zylindermantelfläche des Gehäuses anliegen, was den Vorteil eines festen und mechanisch stabilen Sitzes hat, bei dem zudem eine zuverlässige elektrische Leitung zwischen Metallgehäuse und Blechscheibe gewährleistet ist.
Bevorzugt ist bei der Erfindung vorgesehen, dass die Blechscheibe über eine Erdungsleitung mit einer Erdung eines Herdgehäuses verbunden ist, was den Vorteil eines zuverlässigen Berührschutzes des metallischen Blechgehäuses hat.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das zylindrische Metallgehäuse an einem Sockel befestigt ist, der in Nähe eines Kochfeldes angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine gute Erfassung der von dem Kochfeld bzw. des darauf stehenden Kochgeschirrs abgestrahlten Wärme möglich. Gleichzeitig ist das offen montierte Metallgehäuse der Sensoreinheit dagegen geschützt, dass es bei einer elektrischen Fehlschaltung mit einer Spannung beaufschlagt ist. Somit kann bei versehentlicher Berührung des Gehäuses keine unzulässig hohe Spannung auf eine Bedienperson übertragen werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Erdungsleitung elektrisch mit einem Kochmuldenrahmen verbunden ist, was den Vorteil einer sehr kurzen Verbindungsleitung zur Erdung des Gehäuses über die Blechscheibe hat.
Erfindungsgemäß ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Blechscheibe durch Stanzen und anschließendes Biegen der Federstreifen hergestellt ist. Dies hat den Vorteil einer einfachen und schnellen Herstellbarkeit der Erdungsvorrichtung, die damit auch in hohen Stückzahlen sehr kostengünstig zur Verfügung gestellt werden kann.
Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen sind der Figurenbeschreibung entnehmbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Sensoreinheit mit aufgeschobener Blechscheibe zur Erdung und
2 eine perspektivische Ansicht der Blechscheibe entsprechend 1.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Sensoreinheit 2 zur Temperaturerfassung, die im dargestellten Ausführungsbeispiel ein im wesentlich zylindrisches Gehäuse 4 aus Metall aufweist. Das zylindrische Metallgehäuse ist mit seiner Zylindermittelachse rechtwinkelig an einem hier nur als scheibenförmiger Sockel 8 angedeuteten Träger bzw. Platine befestigt, der beispielsweise an einem vertikal ausfahrbaren rohrförmigen Aufnahmeteil befestigt sein kann, das in unmittelbarer Nähe eines Kochfeldes versenkbar aus einer Deckelplatte eines Herdes herausgefahren werden kann (nicht gezeigt). Derartige vertikal ausfahrbare Sensoreinheiten sind typischerweise in der Nähe von zwei hinteren Kochfeldern eines mit vier Kochfeldern ausgestatteten Herdes angeordnet.
Das zylindrische Gehäuse 4 ist an der dem Sockel abgewandten Stirnseite mit einem runden Fenster versehen, so dass Wärmestrahlung auf einen hinter dem Fenster angeordneten und von dem metallischen Gehäuse 4 umschlossenen Infrarotsensor fallen kann, der ein von der Strahlungsintensität abhängiges elektrisches Signal erzeugt. Dieses elektrische Signal wird über mehrere elektrische Leitungen 10 zu einer hier nicht dargestellten Steuereinheit geleitet. Das im gezeigten Ausführungsbeispiel zylindrisch geformte Gehäuse kann auch jede beliebige sinnvolle andere Außenkontur aufweisen, beispielsweise eine ovale oder mehreckige.
Über das zylindrische Gehäuse 4 ist senkrecht zur Zylindermittelachse über die Mantelfläche des Gehäuses 4 eine Blechscheibe 12 geschoben, die mittels mehrerer Federstreifen 16 in einem reibschlüssigen Kontakt mit dem Gehäuse 4 steht. Die flache Oberfläche der Blechscheibe 12 ist im auf das Gehäuse 4 aufgeschobenen Zustand im wesentlichen senkrecht zu dessen Zylindermittelachse und damit parallel zur Oberfläche des Sockels 8 orientiert.
Wie in der perspektivischen Ansicht der 2 erkennbar ist, weist die Blechscheibe 12 eine im wesentlichen konzentrische Durchtrittsöffnung 14 auf, die einen größeren Durchmesser aufweist als der äußere Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 4 der Sensoreinheit 2. Ausgehend vom Rand der Durchtrittsöffnung sind mehrere seitlich voneinander beabstandete Federstreifen 16 angeordnet, deren freies Ende in einer Draufsicht jeweils zum Mittelpunkt der Durchtrittsöffnung 14 weist. Wie in der perspektivischen Ansicht der 2 erkennbar, sind die Federstreifen 16 jeweils unmittelbar in Nähe ihres Ursprungs am Rand der Durchtrittsöffnung 14 abgeknickt, wodurch sie jeweils in einen kurzen Abschnitt und einen längeren Abschnitt unterteilt sind. Der kurze Abschnitt jedes Federstreifens 16 mündet im Rand der Durchtrittsöffnung 14; der längere Abschnitt weist ein freies Ende auf und mündet in einer Knickkante 18 zwischen beiden Abschnitten. An der Knickkante 18 sind die Federstreifen 16 jeweils um einen spitzen Winkel von der Oberfläche der Blechscheibe 12 abgewinkelt. Dieser spitze Winkel kann einen Wert von beispielsweise 20° bis 70° aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Federstreifen 16 etwa um 65° gegen die Oberfläche der Blechscheibe 12 abgewinkelt.
Die typischerweise in einem Stanzprozess hergestellte Blechscheibe 12 mit den anschließend abgebogenen Federstreifen 16 ist idealerweise so geformt, dass die Federstreifen 16 im entspannten Zustand einen etwas kleineren Durchmesser als das zylindrische Gehäuse 4 bilden und erst im aufgeschobenen Zustand federnd auseinander gedrückt werden. Die freien Enden der Federstreifen 16 bilden im aufgeschobenen Zustand eine feste reibschlüssige und elektrisch leitende Verbindung zum metallischen Gehäuse 4 der Sensoreinheit 2.
Am äußeren – im dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen kreisrunden – Rand der Blechscheibe 12 ist weiterhin ein mit dieser eine Einheit bildender Blechstreifen 20 vorgesehen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Biegekante 22 um ca. 90° gegen die flache Oberfläche des Blechstreifens 12 abgewinkelt ist, und zwar in entgegengesetzte Richtung wie die Federstreifen 16. An dem Blechstreifen 20 ist über eine mechanisch feste und elektrisch leitende Verbindungsstelle 26 eine Erdungsleitung 24 befestigt, die an einem anderen Ende mit einer Schrauböse 28 zur Verschraubung mit einer Erdungsstelle versehen ist. Diese Erdungsstelle kann beispielsweise ein Kochmuldenrahmen oder dergleichen sein.
Sobald die Blechscheibe 12 auf dem metallischen Gehäuse 4 der Sensoreinheit 2 aufgeschoben ist, kann die Erdungsleitung 24 über die Schrauböse mit einer Erdungsstelle verbunden werden. Die Blechscheibe bildet somit eine einfach und kostengünstig herstellbare zuverlässige Erdungsvorrichtung.
Für den Fachmann ist erkennbar, dass die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen ebenfalls davon umfasst sind.

Claims

Sensoreinheit zur Erfassung von Wärmestrahlung, insbesondere zur Erfassung der Temperatur eines Kochfeldes, wobei die Sensoreinheit ein einen Sensor umhüllendes Metallgehäuse mit einem stirnseitigen Fenster aufweist, durch das Wärmestrahlung zum Sensor gelangen kann, und wobei die Sensoreinheit eine mit dem Metallgehäuse in Berührung stehende Erdungsvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdungsvorrichtung eine Blechscheibe (12) mit einer Durchtrittsöffnung (14) größer als die Außenabmessung des metallischen Gehäuses (2) ist und dass die Blechscheibe (12) über Federstreifen (16) am Gehäuse (2) verklemmt ist.
Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstreifen (16) vom Rand der Durchtrittsöffnung (14) der Blechscheibe (12) ausgehen und konzentrisch zum Mittelpunkt der Durchtrittsöffnung (14) weisen.
Sensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstreifen (16) in kurzem Abstand von ihrem Ursprung an der Durchtrittsöffnung (14) schräg zur Oberfläche der Blechscheibe (12) gebogen sind.
Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstreifen (16) kurz nach ihrem Ursprung an der Durchtrittsöffnung (14) schräg zur Oberfläche der Blechscheibe (12) abgeknickt sind.
Sensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (2) im wesentlichen zylindrisch ist und dass die Oberfläche der Blechscheibe (12) im auf das Gehäuse (2) aufgeschobenen Zustand senkrecht zu dessen Mittelachse orientiert ist.
Sensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstreifen (16) gleichmäßig am Umfang der runden Durchtrittsöffnung (14) der Blechscheibe (12) verteilt sind.
Sensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechscheibe (12) derart über das zylindrische Metallgehäuse (2) geschoben ist, dass die Federstreifen (16) federnd auseinander gedrückt sind.
Sensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechscheibe (12) derart über das zylindrische Metallgehäuse (2) geschoben ist, dass die freien Enden der Federstreifen (16) reibschlüssig an der äußeren Zylindermantelfläche des Gehäuses (2) anliegen.
Sensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Metallgehäuse (2) an einem Sockel (8) befestigt ist, der in Nähe eines Kochfeldes angeordnet ist.
Sensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechscheibe (12) über eine Erdungsleitung (24) mit einer Erdung eines Herdgehäuses verbunden ist.
Sensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erdungsleitung (24) elektrisch mit einem Kochmuldenrahmen verbunden ist.
Sensoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechscheibe (12) durch Stanzen und anschließendes Biegen der Federstreifen (16) hergestellt ist.