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Die Erfindung betrifft einen Heißgetränkeautomaten, mit einem Füllstandssensor zur Erfassung eines Füllstandes an Restwasser in einer entnehmbaren Restwasserschale.
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Ein Heißgetränkeautomat, insbesondere ein Kaffeevollautomat, wird für die Zubereitung von Kaffee aus Wasser und extrahierbarem Material, das gemahlene Kaffeebohnen umfasst, verwendet. Unter einem Auslasselement zum Ablassen von frisch gebrühtem Kaffee befindet sich eine Restwasserschale, auch unter der Bezeichnung Tropf-, Auffang- oder Abwasserschale bekannt, die nach einem Kaffeebezug nachlaufenden Kaffeetropfen aufzunehmen vermag. Zudem wird Abwasser, das nach einem, insbesondere die Brühkammer reinigenden Spülvorgang anfällt, in die Restwasserschale eingebracht. Gegebenenfalls wird weiterhin Wasser, das bei der Drainage der Brühkammer oder eines Durchlauferhitzers oder Thermoblocks anfällt in diese Schale abgelassen.
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Ein erster Teilbereich einer einstückig ausgebildeten Restwasserschale gemäß dem Stand der Technik reicht horizontal über die Frontseite des Heißgetränkeautomaten hinaus und ist mit einem Deckel zum Abdecken versehen. Der Deckel dient als Träger für eine Kaffeetasse und umfasst Löcher, um die Aufnahme von Kaffeetropfen in die Restwasserschale zu gewährleisten.
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Ein weiterer Teilbereich der einstückig ausgebildeten Restwasserschale ist bis in den Innerraum eines Heißgetränkeautomaten einschiebbar. Von diesem Teilbereich wird in der Regel Spül- und Drainagenwasser aufgenommen. Die Teilbereiche sind miteinander verbunden. Die Restwasserschale ist entnehmbar ausgebildet.
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Die Restwasserschale muss nach einer bestimmten Anzahl von Kaffeebezügen vom Benutzer entleert werden um nicht überzulaufen.
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Der Füllstand wird dem Benutzer beispielsweise über eine Schwimmerfahne, die mit steigendem Füllstand immer weiter aus einer Öffnung in dem Deckel herausragt angezeigt (visuelle Anzeige).
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Die
DE 103 30 093 A1 offenbart einen optischen Positionssensor zur Messung eines Füllstandes in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Vorratsbehälter, mit einem Lichtsender, einem Lichtempfänger und einem Reflektor.
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Die
DE 103 30 734 A1 offenbart eine Restwasserschale an der zur Füllstandsmessung ein erstes und ein zweites elektrisches Kontaktmittel angeordnet sind, die voneinander elektrisch isoliert sind und mit einer in dem Gehäuse angeordneten Steuereinrichtung, die eine Auswerteschaltung und einen Speicher aufweist, verbunden sind, und mittels der der elektrische Leitwert eines zwischen den elektrischen Kontaktmittel befindlichen Mediums messbar ist (elektrische Anzeige).
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Weitere im Stand der Technik bekannte Füllstandsmeßmethoden, wie beispielsweise Schwimmermagnete oder kapazitive Sensoren sind für die Restwasserfüllstandsmessung, aufgrund der geringen Wasserstandsänderungen von 0,1 bis 10 mm und / oder der im Restwasser schwimmenden Kaffeepartikel ungeeignet.
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Die visuelle Anzeige mittels einer einfachen Schwimmerfahne hat den Nachteil, dass sie nicht an die elektrische Steuereinrichtung des Heißgetränkeautomaten anschließbar ist. Damit entfällt die Möglichkeit weitere Kaffeebezüge mittels der elektrischen Steuereinrichtung zu unterbinden, um ein Überlaufen der Restwasserschale zu verhindern. Der Benutzer muss selbst entscheiden, wann er die Schalen leert.
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Zudem ergibt sich bei Schwimmern die Gefahr, dass sie bei Gebrauch hängen bleiben und daher nicht mehr den aktuellen Füllstand anzeigen. Bei hygienisch kritischen Anwendungen ist es zusätzlich erforderlich, dass der Schwimmer aus einem unbedenklichen Material hergestellt ist. Bei einem nur der visuellen Beobachtung zugänglichen Schwimmer fehlt die Möglichkeit einer automatischen Überwachung des Füllstandes.
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Die elektrische Anzeige mittels zweier Elektroden hat den Nachteil, dass häufig fehlerhafte Messergebnisse an die Steuereinrichtung übermittelt werden. Insbesondere die Bildung von Flüssigkeitsfilmen oder von Schäumen und das Absetzen von im Restwasser aufschwimmenden Kaffeepartikeln im Bereich der Elektroden sind dafür verantwortlich.
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Nachteilig ist auch, dass die entnehmbare, mit Elektroden versehene Restwasserschale für eine einfache, benutzerfreundliche Reinigung in einer handelsüblichen Geschirrspülmaschine nicht geeignet ist. Vielmehr müssen die Elektroden regelmäßig von Hand gereinigt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Heißgetränkeautomaten mit einem an die Umgebung Rest- oder Schmutzwasser angepassten, mit einer elektronischen Steuereinrichtung des Heißgetränkeautomaten verbunden Füllstandssensor zur Erfassung eines Füllstandes an Restwasser bereitzustellen. Zudem sollte eine einfache Reinigung und Handhabung gewährleistet sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe von einem Heißgetränkeautomaten, insbesondere einem Kaffeevollautomaten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben der Möglichkeit bereits kleinste Füllstandsänderungen in der Restwasserschale auch bei verschmutztem Restwasser sicher zu detektieren, insbesondere darin, dass der erfindungsgemäße Füllstandssensor keine freiliegenden Elektroden benötigt. Lediglich ein, vorzugsweise aus Kunststoff gefertigtes Schaltelement, das von einem Schwimmer und einem Aufbau gebildet ist, steht in unmittelbarem Kontakt mit dem verschmutzten, zum Teil mit Kaffeepartikeln versetzten Restwasser.
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Das Schaltelement ist über eine Führungseinrichtung lösbar am Boden der Restwasserschale befestigt. Die Führungseinrichtung selbst ist vorzugsweise ebenfalls lösbar am Boden der Schale befestigt. Dies ermöglicht eine einfache, gegebenenfalls getrennt voneinander ausführbare Reinigung der einzelnen Teile. Erfindungsgemäß sind Schale, Schaltelement und Führungseinrichtung spülmaschinenfest.
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Ein weiteres wesentliches Element des erfindungsgemäßen Füllstandssensors ist neben dem Schaltelement eine Lichtschranke, die als Einweg- oder Reflexionslichtschranke ausgebildet sein kann, und eine elektronische Steuereinrichtung.
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Das Schaltelement ist beispielsweise über ein Drehbalkenlager ortsgebunden am Schalenboden der Restwasserschale rotatorisch bewegbar befestigt. Die lösbaren Verbindungen zwischen Schalenboden, Führungseinrichtung und Schaltelement sind beispielsweise als Rast- oder Steckverbindungen ausgeführt.
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Die Lichtschranke ist an Gehäuseteilen im Innenraum des Heißgetränkeautomaten angebracht. Der Empfänger der Lichtschranke registriert, entsprechend der im folgenden beschriebenen Ausführungsformen, abhängig vom Füllstand der Restwasserschale, entweder ein Signal oder aber kein Signal, und wandelt das Messergebnis (Signal ja / nein) in einen Schaltvorgang um, der zur Steuereinrichtung weitergeleitet wird. Mittels Auswertschaltung, Speicher und Display oder akustischer Einrichtung wird dem Nutzer des Heißgetränkeautomaten mitgeteilt, dass die Restwasserschale einen bestimmten Füllstand erreicht hat und entleert werden muss.
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Der, bevorzugt flächig ausgebildete Aufbau des Schaltelements, der sich immer oberhalb der Restwasseroberfläche befindet, unterbricht in einer leeren Restwasserschale den Strahlengang einer Lichtschranke. Auch wenn sich während des Betriebes des Heißgetränkeautomaten die Restwasserschale stetig mit Restwasser füllt und der Aufbau, getrieben durch den Schwimmer, seine Position verändert, bleibt der Strahlengang unterbrochen.
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Sobald jedoch die Auftriebskraft auf den Schwimmer eine bestimmte Größe erreicht, beispielsweise so groß ist, dass der Schwimmer frei aufzuschwimmen vermag, wird der Aufbau des Schaltelements derart ausgerichtet, dass der Lichtstrahl einen Durchbruch oder eine Aussparung in der Fläche des Aufbaus durchtritt, und somit nicht länger unterbrochen wird.
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Der Empfänger der Lichtschranke registriert ein Signal, und wandelt dies in einen Schaltvorgang um, der zur elektronischen Steuereinrichtung weitergeleitet wird. Mittels Auswertschaltung, Speicher und Display oder akustischer Einrichtung wird dem Nutzer des Heißgetränkeautomaten mitgeteilt, dass die Restwasserschale einen bestimmten Füllstand erreicht hat und entleert werden muss.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Aufbau des Schaltelements invers zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform ausgebildet, dergestalt, dass der sich oberhalb der Restwasseroberfläche befindende Aufbau den Lichtstrahl solange nicht unterbricht solange die Restwasserschale einen bestimmten Füllstand noch nicht erreicht hat.
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Der, bevorzugt flächig ausgebildete Aufbau des Schaltelements, der sich immer oberhalb der Restwasseroberfläche befindet, weist zumindest einen Durchbruch oder eine Aussparung auf, durch den bzw. durch die der Lichtstrahl hindurch tritt. Auch wenn sich während des Betriebes des Heißgetränkeautomaten die Restwasserschale stetig mit Restwasser füllt und der Aufbau, getrieben durch den Schwimmer, seine Position verändert, wird der Lichtstrahl durch den Aufbau nicht unterbrochen, dadurch dass der Strahl durch den Durchbruch oder die Aussparung hindurch tritt.
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Sobald jedoch die Auftriebskraft auf den Schwimmer eine bestimmte Größe erreicht, beispielsweise so groß ist, dass der Schwimmer frei aufzuschwimmen vermag, wird der Aufbau derart ausgerichtet, dass der Strahl auf einen Flächenabschnitt des Aufbaus trifft.
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Der Empfänger der Lichtschranke registriert kein Signal mehr, und wandelt das Fehlen eines Signals in einen Schaltvorgang um, der zur elektronischen Steuereinrichtung weitergeleitet wird.
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Die Lichtschranke mit einem optischen / elektronischen System, d.h. mit einem Sender, beispielsweise einer LED und einem Sensor, beispielsweise einer Photozelle, ist als Einweglichtschranke ausgebildet. Die Lichtquelle und die Photozelle sind in voneinander getrennten Gehäuseteilen im Innenraum des Heißgetränkeautomaten untergebracht. Vorzugsweise verläuft der Strahlengang parallel zur Frontfläche des Heißgetränkeautomaten.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heißgetränkeautomaten ist die Lichtschranke als Reflexionslichtschranke ausgebildet. Lichtquelle und Empfänger sind beispielsweise an einer Innenfläche des Innenraums zur Aufnahme der Restwasserschale angebracht. Der Lichtstrahl verläuft parallel oder rechtwinklig zur Frontfläche des Heißgetränkeautomaten.
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Der, bevorzugt flächig ausgebildete Aufbau des Schaltelements, der sich immer oberhalb der Restwasseroberfläche befindet, reflektiert den Lichtstrahl der Lichtquelle. Der Empfänger registriert ein Signal. Auch wenn sich während des Betriebes des Heißgetränkeautomaten die Restwasserschale stetig mit Restwasser füllt und der Aufbau, getrieben durch den Schwimmer, seine Position verändert, wird der Lichtstrahl weiterhin von einem Flächenabschnitt des Aufbaus reflektiert.
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Sobald jedoch die Auftriebskraft auf den Schwimmer eine bestimmte Größe erreicht, beispielsweise so groß ist, dass der Schwimmer frei aufzuschwimmen vermag, wird der Aufbau derart ausgerichtet, dass der Lichtstrahl einen Durchbruch oder eine Aussparung in der Fläche des Aufbaus durchtritt, und somit nicht länger reflektiert wird.
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Der Empfänger der Lichtschranke registriert kein Signal mehr, und wandelt das Fehlen eines Signals in einen Schaltvorgang um, der zur Steuereinrichtung weitergeleitet wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Aufbau des Schaltelements invers zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform ausgebildet, dergestalt, dass der sich oberhalb der Restwasseroberfläche befindende Aufbau den Lichtstrahl solange nicht reflektiert, solange die Restwasserschale einen bestimmten Füllstand noch nicht erreicht hat.
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Der, bevorzugt flächig ausgebildete Aufbau des Schaltelements, der sich immer oberhalb der Restwasseroberfläche befindet, weist zumindest einen Durchbruch oder eine Aussparung auf, durch den bzw. durch die der Lichtstrahl hindurch tritt. Auch wenn sich während des Betriebes des Heißgetränkeautomaten die Restwasserschale stetig mit Restwasser füllt und der Aufbau, getrieben durch den Schwimmer, seine Position verändert, wird der Lichtstrahl nicht reflektiert.
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Sobald jedoch die Auftriebskraft auf den Schwimmer des Schaltelements eine bestimmte Größe erreicht, beispielsweise so groß ist, dass der Schwimmer frei aufzuschwimmen vermag, wird der Aufbau derart ausgerichtet, dass der Lichtstrahl von einen Flächenabschnitt des Aufbaus reflektiert wird.
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Der Empfänger der Lichtschranke registriert ein Signal, und wandelt dies in einen Schaltvorgang um, der zur Steuereinrichtung weitergeleitet wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heißgetränkeautomaten mit einem Füllstandssensor weist der, bevorzugt flächig ausgebildete Aufbau des Schaltelements, der sich immer oberhalb der Restwasseroberfläche befindet, zumindest einen Durchbruch oder eine Aussparung und zumindest zwei Langlöcher auf. Die Langlöcher sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich vertikal im wesentlichen über die gesamte Höhe des Aufbaus. Die Langlöcher dienen der sensorischen Erfassung einer Schalenentnahme mittels einer Einweglichtschranke oder einer Reflexionslichtschranke.
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Verläuft der Lichtstrahl einer Einweg- oder einer Reflexionslichtschranke parallel zur Frontfläche des Heißgetränkeautomaten registriert der Sensor bei einer Schalenentnahme durch die translatorische, im rechten Winkel zum Lichtstrahl ausgeführte Bewegung des Aufbaus, der sich immer oberhalb der Restwasseroberfläche befindet, ein typisches Signalmuster, beispielsweise ein Ein-, Aus-, Ein-, Aus-Muster.
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Das Signalmuster wird in einen Schaltvorgang umgewandelt, der zur elektronischen Steuereinrichtung weitergeleitet wird. Mittels Auswertschaltung, Speicher und Display oder akustischer Einrichtung wird dem Nutzer des Heißgetränkeautomaten mitgeteilt, dass die Restwasserschale entnommen wurde. Wird die Restwasserschale anschließend wieder in den Innerraum eines Heißgetränkeautomaten eingeschoben, registriert der Sensor ein inverses Signalmuster, das entsprechend verarbeitet wird.
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Die elektronische Steuereinrichtung des Heißgetränkeautomaten ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform derart programmiert, dass kein weiteres Heißgetränk mehr bezogen werden kann, wenn „Restwasserschale voll“ oder „Restwasserschale entnommen“ detektiert wurde. In vorteilhafter Weise werden hierdurch Schäden durch ein Überlaufen der Restwasserschale am Heißgetränkeautomaten und / oder Einrichtungsgegenständen vermieden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen 1, 2 verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Füllstandssensors zur Erfassung des Füllstandes an Restwasser in der Restwasserschale eines Heißgetränkeautomaten. 3 zeigt eine Ausführungsform einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform eines Füllstandssensors. In allen drei Figuren bezeichnet die Figuren a eine Restwasserschale mit geringem Wasserstand („Schale leer“) und die Figuren b eine Restwasserschale mit hohem Wasserstand („Schale voll“). Der Heißgetränkeautomat und die entnehmbare Restwasserschale sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
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1a zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllstandssensors umfassend ein Schaltelement 1, das einen Schwimmer 2 und einen Aufbau 3 aufweist, einen Sender 4 und einen Empfänger 5 einer Lichtschranke. Der Aufbau 3 weist einen Durchbruch 6 und drei Langlöcher 7 auf. Die Langlöcher 7 sind parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich vertikal, im wesentlichen über die gesamte Höhe des Aufbaus 3. Sie dienen der sensorischen Erfassung einer Schalenentnahme mittels der Lichtschranke.
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Der Sender 4 und der Empfänger 5 der Lichtschranke sind an gegenüberliegenden Gehäuseteilen im Innenraum des Heißgetränkeautomaten (nicht gezeigt) angebracht. Das Schaltelement 1 ist über ein Drehbalkenlager mit Wippfunktion 8 lösbar am Schalenboden der Restwasserschale befestigt und rotatorisch bewegbar gelagert. Solange die Restwasserschale einen bestimmten Füllstand 9 noch nicht erreicht, wird der Strahlengang durch den Aufbau 3 (Durchgangssperre 10) unterbrochen. Der Empfänger 5 registriert kein Signal.
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Wie in 1b dargestellt, registriert der Empfänger 5 der Lichtschranke ein Signal sobald die Auftriebskraft auf den Schwimmer 2 so groß ist, dass dieser aufzuschwimmen vermag. Der Aufbau 3 des Schaltelements 1 wird dabei derart ausgerichtet, dass der Lichtstrahl die Aussparung 6 in der Fläche des Aufbaus 3 durchtritt. Das Signal wird in einen Schaltvorgang umgewandelt und zur elektronischen Steuereinrichtung weitergeleitet.
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2a zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllstandssensor umfassend ein Schaltelement 1, das einen Schwimmer 2 und einen Aufbau 3 aufweist, und eine Reflexionslichtschranke 11. Der Aufbau 3 weist eine Aussparung 6 und drei Langlöcher 7 auf. Die Langlöcher 7 sind parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich vertikal im wesentlichen über die gesamte Höhe des Aufbaus 3. Sie dienen der sensorischen Erfassung einer Schalenentnahme mittels der Reflexionslichtschranke 11.
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Die Lichtschranke ist an Gehäuseteilen im Innenraum des Heißgetränkeautomaten (nicht gezeigt) angebracht. Das Schaltelement 1 ist über ein Drehbalkenlager mit Wippfunktion 8 lösbar am Schalenboden der Restwasserschale befestigt und rotatorisch bewegbar gelagert.
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Solange die Restwasserschale einen bestimmten Füllstand 9 noch nicht erreicht, wird der Lichtstrahl nicht durch einen Flächenabschnitt des Aufbaus 3 unterbrochen. Der Empfänger der Reflexionslichtschranke 11 empfängt kein Signal.
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Wie in 2b gezeigt, registriert der Empfänger der Reflexionslichtschranke 11 ein Signal sobald die Auftriebskraft auf den Schwimmer 2 so groß ist, dass dieser aufzuschwimmen vermag. Der Aufbau 3 des Schaltelements 1 wird dabei derart ausgerichtet, dass der Lichtstrahl von einem Flächenabschnitt des Aufbaus 3 (Reflexionsfläche 10) reflektiert wird. Das Signal wird in einen Schaltvorgang umgewandelt und zur elektronischen Steuereinrichtung weitergeleitet.
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3a zeigt eine Ausführungsform eines nicht zur Erfindung gehörenden Füllstandssensors umfassend ein Schaltelement 1, das einen Schwimmer 2 und einen Aufbau 3 aufweist, und eine Reflexionslichtschranke 11.
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Der Aufbau weist eine Aussparung 6 und drei Langlöcher 7 auf. Die Langlöcher 7 sind parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich vertikal, im wesentlichen über die gesamte Höhe des Aufbaus 3. Sie dienen der sensorischen Erfassung einer Schalenentnahme mittels der Lichtschranke. Die Reflexionslichtschranke 11 ist an Gehäuseteilen im Innenraum des Heißgetränkeautomaten (nicht gezeigt) angebracht. Das Schaltelement 1 ist über einen Führungskäfig 12 lösbar am Schalenboden der Restwasserschale befestigt und translatorisch bewegbar gelagert.
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Solange die Restwasserschale einen bestimmten Füllstand 9 noch nicht erreicht, reflektiert ein Flächenabschnitt des Aufbaus 3 (Reflexionsfläche 10) den Lichtstrahl, so dass der Empfänger stets ein Signal registriert.
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Wie in 3b gezeigt, registriert der Empfänger der Reflexionslichtschranke 11 kein Signal mehr sobald die Auftriebskraft auf den Schwimmer 2 so groß ist, dass der Schwimmer aufzuschwimmen vermag. Der Aufbau 3 des Schaltelements 1 wird dabei derart ausgerichtet, dass der Lichtstrahl durch die Aussparung 6 in der Fläche des Aufbaus 3 hindurch tritt. Das Fehlen des Signals wird in einen Schaltvorgang umgewandelt und zur elektronischen Steuereinrichtung weitergeleitet.
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Alle erfindungswesentlichen Merkmale, jedoch insbesondere die Verwendung einer Einweg- oder einer Reflexionslichtschranke in Verbindung mit der Ausführungsform des Aufbaus (invers, Durchbruch oder Aussparung) lassen sich beliebig kombinieren, ohne aus der erfindungsgemäßen Lehre herauszuführen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltelement
- 2
- Schwimmer
- 3
- Aufbau
- 4
- Sender
- 5
- Empfänger
- 6
- Durchbruch / Aussparung
- 7
- Langlöcher
- 8
- Drehbalkenlager
- 9
- Füllstand in der Restwasserschale
- 10
- Durchgangssperre für den Lichtstrahl / Reflektionsfläche
- 11
- Reflexionslichtschranke
- 12
- Führungskäfig
