DE102008003883A1

DE102008003883A1 - Rotationssensor für einen Sprüharm in einer Geschirrspülmaschine

Info

Publication number: DE102008003883A1
Application number: DE102008003883A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Weisser; Guido Schick; Heinrich Müller; Wolfgang Häussler; Michael Bessler
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2008-01-10
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: DE102008003883B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Rotation eines Sprüharms (4) für eine Flüssigkeit (5), insbesondere für ein Hausgerät, wie eine Geschirrspülmaschine. Ein Leuchtmittel (7) dient als Sender sowie ein Fotoempfänger (8) als Empfänger für Licht (10), wobei dem Leuchtmittel (7) sowie dem Fotoempfänger (8) ein Lichtleitelement (9) zugeordnet ist. An einer ersten Stelle (11) des Lichtleitelements (9) wird wenigstens ein Teil des vom Leuchtmittel (7) emittierten Lichts (10) derart eingekoppelt, daß das Licht (10) im Lichtleitelement (9) mittels Totalreflektion geführt ist. An einer zweiten Stelle (12) des Lichtleitelements (9), die in Ausbreitungsrichtung des Lichts (10) beabstandet zur ersten Stelle (11) ist, wird das im Lichtleitelement (9) geführte Licht (10') derart ausgekoppelt, daß das Licht (10') vom Fotoempfänger (8) empfangen wird. Eine Auswerteschaltung wertet die Intensität des vom Fotoempfänger (8) empfangenen Lichts (10') im Hinblick auf die Rotation des Sprüharms (4) aus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Rotation eines Sprüharms für eine Flüssigkeit, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie einen dementsprechenden Rotationssensor für ein Hausgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
Sprüharme für Flüssigkeiten, und zwar für Wasser, werden in Hausgeräten, wie in einer Geschirrspülmaschine eingesetzt. Aus Sicherheitsgründen ist die Rotation des Sprüharms zu überwachen. Bisherige Lösungen zur Erkennung der Rotation des Sprüharms sind aufwendig ausgestaltet.
So ist aus der DE 40 20 898 A1 ein Rotationssensor für eine Geschirrspülmaschine bekannt, der die Rotation des Sprüharms detektiert. Der Rotationssensor kann mit optischen Mitteln in der Art einer Lichtschranke ausgestaltet sein. Ein solcher Rotationssensor ist nicht nur aufwendig im Hinblick auf die Anordnung am Sprüharm sondern auch fehleranfällig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur einfachen Erkennung der Rotation von Sprüharmen sowie eine dazugehörige Vorrichtung anzugeben. Insbesondere soll eine derartiger Rotationssensor in einer Spülmaschine im Bauraum der Innenbeleuchtung ohne Änderung der Sprüharme einsetzbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine dieses Verfahren realisierende Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 beschrieben. Schließlich wird die genannte Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Rotationssensor durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung der Rotation eines Sprüharms für eine Flüssigkeit verwendet elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, die von einem Sender emittiert wird. Die emittierte elektromagnetische Strahlung wird an einer ersten Stelle in eine Strecke, in der die elektromagnetische Strahlung mittels Totalreflektion geführt wird, im Winkel der Totalreflektion eingekoppelt. Die mittels Totalreflektion geführte elektromagnetische Strahlung wird dann an einer zweiten Stelle aus der Strecke ausgekoppelt, wobei die ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung von einem Empfänger aufgenommen wird. Die Veränderung des Anteils der totalreflektierten Strahlung im Empfänger wird schließlich zur Detektierung der Rotation ausgewertet.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besitzt ein als Sender dienendes Leuchtmittel, insbesondere eine Leuchtdiode, sowie einen als Empfänger dienenden Fotoempfänger, insbesondere einen Fototransistor. Dem Leuchtmittel sowie dem Fotoempfänger ist ein Lichtleitelement zugeordnet. An einer ersten Stelle des Lichtleitelements wird wenigstens ein Teil des vom Leuchtmittel emittierten Lichts derart eingekoppelt, daß das Licht im Lichtleitelement mittels Totalreflektion geführt ist. An einer zweiten Stelle des Lichtleitelements, die in Ausbreitungsrichtung des Lichts beabstandet zur ersten Stelle ist, wird das im Lichtleitelement geführte Licht derart ausgekoppelt, daß das Licht vom Fotoempfänger empfangen wird. Eine Auswerteschaltung wertet die Intensität des vom Fotoempfänger empfangenen Lichts im Hinblick auf die Rotation des Sprüharms aus.
Ein Rotationssensor, der insbesondere für ein Hausgerät mit einem Sprüharm, wie eine Geschirrspülmaschine, verwendbar ist, arbeitet mit optischen Mitteln zur Detektierung der Rotation des Sprüharms. Der Sensor umfaßt ein als Sender dienendes Leuchtmittel, einen als Empfänger dienenden Fotoempfänger und ein dem Leuchtmittel sowie dem Fotoempfänger zugeordnetes Lichtleitelement. Wenigstens ein Teil des vom Leuchtmittel emittierten Lichts wird an einer ersten Stelle des Lichtleitelements derart eingekoppelt, daß das Licht im Lichtleitelement mittels Totalreflektion geführt ist. Das im Lichtleitelement geführte Licht wird an einer zweiten Stelle des Lichtleitelements, die in Ausbreitungsrichtung des Lichts beabstandet zur ersten Stelle ist, derart ausgekoppelt, daß das Licht vom Fotoempfänger empfangen wird. Ein solcher Rotationssensor ist unempfindlich gegenüber Verschmutzungen und arbeitet sehr zuverlässig. Dennoch handelt es sich um einen preisgünstigen Rotationssensor, der vor allem im preissensitiven Bereich der Hausgeräte einsetzbar ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einfacher Weise läßt sich mittels einer Auswerteschaltung, wie einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller o. dgl., die Intensität des vom Fotoempfänger empfangenen Lichts im Hinblick auf die Rotation des Sprüharms auswerten. Die Auswerteschaltung kann separat an geeigneter Stelle im Hausgerät angeordnet sein. Beispielsweise kann es sich dabei um die eigentliche Steuerung für das Hausgerät handeln. Die Auswerteschaltung läßt sich jedoch auch in den Rotationssensor integrieren, womit dieser autark arbeiten kann.
Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Leuchtmittel um eine zuverlässige Leuchtdiode und/oder bei dem Fotoempfänger um einen preisgünstigen Fototransistor. Es bietet sich zwecks Kompaktheit an, das Leuchtmittel an der Innenbeleuchtung des Hausgeräts, und zwar insbesondere im Gehäuse der Innenbeleuchtung, anzuordnen. In einer anderen, kostengünstigen Ausgestaltung, die sich durch Verringerung der Anzahl der Bauteile auszeichnet, kann es sich bei dem Leuchtmittel um die Innenbeleuchtung des Hausgeräts handeln. Desweiteren kann auch der Fotoempfänger an der Innenbeleuchtung des Hausgeräts, und zwar insbesondere im Gehäuse der Innenbeleuchtung, angeordnet sein.
Eine weitere Reduktion der Bauteile wird dadurch erreicht, indem das Lichtleitelement gleichzeitig als Abdeckung für die Innenbeleuchtung dient. Die Abdeckung kann dabei platzsparend in der Art eines Prismas für die Ein- und/oder Auskopplung des Lichts ausgestaltet sein. Als Material für das Lichtleitelement kann zweckmäßigerweise ein für Licht transparenter Kunststoff, beispielsweise unempfindliches Plexiglas, verwendet werden.
Zusammenfassend läßt sich für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung feststellen, daß im Gehäuse der Innenbeleuchtung mit mindestens einer Sendediode Licht im Winkel der Totalreflexion in die Abdeckung der Beleuchtung eingekoppelt und an anderer Stelle wieder entnommen wird. Der Wasserschwall des Sprüharms koppelt durch Änderung der Totalreflexion Licht aus. Die Änderung der Lichtübertragung dient dann als Indiz der Rotationserkennung.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß keine zusätzlichen Durchbrüche in der Spülmaschine benötigt werden. Es genügt, die durchsichtige Abdeckung der Innenleuchte zu modifizieren. Desweiteren wirken sich unterschiedliche Höhen des verstellbaren Sprüharms nicht aus. Der Rotationssensor läßt sich im Bauraum der Innenleuchte anordnen, ohne daß eine Veränderung des Sprüharms erforderlich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 schematisch eine Geschirrspülmaschine mit Sprüharm,
2 schematisch den Sprüharm mit Sensor, wobei der Sensor nicht mit Wasser benetzt ist,
3 den Sprüharm mit Sensor, wobei der Sensor mit Wasser benetzt ist,
4 ein Blockschaltbild für die elektrische Schaltung des Sensors,
5 eine Draufsicht auf die Innenbeleuchtung der Geschirrspülmaschine,
6 das Lichtleitelement aus 5 im Schnitt entlang der Linie 6-6,
7 einen Sprüharm wie in 2, der jedoch höhenverstellbar ist, und
8 ein Diagramm des vom Sensor erzeugten elektrischen Signals.
In 1 ist schematisch eine Geschirrspülmaschine 1 mit einem oberen Korb 2 sowie einem unteren Korb 3 zur Aufnahme des Geschirrs gezeigt. An der unteren Seite des oberen Korbs 2 ist ein Sprüharm 4 angebracht, aus dem während des Betriebs ein Wasserschwall 5 austritt, so daß der Sprüharm 4 aufgrund des Rückstoßes des Wasserschwalls 5 in Rotation versetzt wird. Die Rotation des Sprüharms 4 wird mittels eines Sensors 6 detektiert.
Die nähere Ausgestaltung des Sensors 6 geht aus 2 hervor. Der Sensor 6 besitzt ein Leuchtmittel 7, bei dem es sich um eine Leuchtdiode handeln kann. Das Leuchtmittel 7 dient als Sender für Licht 10. Weiter besitzt der Sensor 6 einen Fotoempfänger 8, bei dem es sich um einen Fototransistor handeln kann. Der Fotoempfänger 8 dient als Empfänger für das vom Leuchtmittel 7 ausgesandte Licht 10. Dem Leuchtmittel 7 sowie dem Fotoempfänger 8 ist ein Lichtleitelement 9 zugeordnet. An einer ersten Stelle 11 des Lichtleitelements 9 wird wenigstens ein Teil des vom Leuchtmittel 7 emittierten Lichts derart eingekoppelt, daß das Licht 10 im Lichtleitelement 9 weitgehend mittels Totalreflektion geführt ist. Das im Lichtleitelement 9 geführte, totalreflektierte Licht 10' wird an einer zweiten Stelle 12 des Lichtleitelements 9 derart ausgekoppelt, daß das Licht 10' vom Fotoempfänger 8 empfangen wird. Wie man anhand der 2 erkennt, ist die zweite Stelle 12 in Ausbreitungsrichtung des Lichts 10, 10' gesehen beabstandet zur ersten Stelle 11. Der Fotoempfänger 8 erzeugt dann ein der Intensität des empfangenen Lichts 10' entsprechendes elektrisches Signal.
Dreht sich der Sprüharm 4, so kommt dieser bei jedem Umlauf einmal in Gegenüberstellung zum Sensor 6, was in 3 gezeigt ist. Der Wasserschwall trifft dann auf das Lichtleitelement 9 und benetzt dessen Oberfläche. Aufgrund der Benetzung wird dann ein Teil 14 des Lichts nicht totalreflektiert, sondern an einer dritten Stelle 15 des Lichtleitelements 9 ausgekoppelt. Dadurch ist die Intensität des totalreflektierten, am Fotoempfänger 8 empfangenen Lichts 10' nunmehr geringer, so daß sich das elektrische Signal des Fotoempfängers 8 entsprechend ändert. In einer in 4 gezeigten Auswerteschaltung 13 wird dann die Intensität des vom Fotoempfänger 8 empfangenen Lichts 10' entsprechend den erzeugten elektrischen Signalen im Hinblick auf die Rotation des Sprüharms 4 ausgewertet. Die Qualität des in der Auswerteschaltung 13 ausgewerteten Signals kann noch mittels der Verwendung eines Modulators 20 sowie eines Demodulators 21, welche in 4 eingezeichnet sind, gesteigert werden, was hier jedoch nicht weiter betrachtet ist.
Die Arbeitsweise des Sensors 6 entsprechend dem Verfahren zur Erkennung der Rotation des Sprüharms 4 ist nun wie folgt. Von einem Sender 7 wird elektromagnetische Strahlung 10, und zwar hier Licht, emittiert. Die emittierte elektromagnetische Strahlung 10 wird an einer ersten Stelle 11 in eine Strecke 9, in der die elektromagnetische Strahlung 10 mittels Totalreflektion geführt wird, im Winkel der Totalreflektion eingekoppelt. Die mittels Totalreflektion geführte elektromagnetische Strahlung 10' wird an einer zweiten Stelle 12 aus der Strecke 9 ausgekoppelt. Die ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung 10' wird dann von einem Empfänger 8 aufgenommen. Anschließend wird die Veränderung des Anteils der totalreflektierten Strahlung 10' im Empfänger 8 zur Detektierung der Rotation ausgewertet. Wie in 8 zu sehen ist, besitzt das vom Empfänger 8 erzeugte Signal 17 ohne Benetzung der Strecke 9 mit Wasser 5 einen höheren Wert als das Signal 18 mit Benetzung der Strecke 9 mit Wasser 5. Anhand des Wechsels der Signale 17, 18 kann dann die Rotation des Sprüharms 4 erkannt werden. Falls gewünscht, läßt sich anhand des Abstandes zweier aufeinanderfolgender Signale 18 die Rotationsperiode des Sprüharms 4 und damit dessen Drehgeschwindigkeit ermitteln.
Zweckmäßigerweise ist das Leuchtmittel 7 im Gehäuse der Innenbeleuchtung 16 der Geschirrspülmaschine 1 angeordnet, wie in 5 gezeigt ist. Die Innenbeleuchtung 16 besitzt Leuchtdioden 19, die zur Beleuchtung des Innenraums 22 der Geschirrspülmaschine 1 (siehe 1) in herkömmlicher Weise dienen. Gleichzeitig ist im Gehäuse der Innenbeleuchtung 16 der Sensor 6 angeordnet. Das Lichtleitelement 9 dient gleichzeitig als Abdeckung für die Innenbeleuchtung 16. Das Lichtleitelement 9, das in die Abdeckung integriert ist, kann in der Art eines Prismas für die Ein- und/oder Auskopplung des Lichts 10, 10' ausgestaltet sein, wie man der 6 entnimmt. Das Lichtleitelement 9 besteht aus einem für Licht transparenten Kunststoff. Beispielsweise ist hierfür Plexiglas geeignet. Falls gewünscht kann die Leuchtdiode 19 der Innenbeleuchtung 16 gleichzeitig als Leuchtmittel für den Sensor 6 mitverwendet werden, was jedoch nicht weiter gezeigt ist.
Aufgrund der prismatischen, länglichen Ausgestaltung des Lichtleitelements 9 eignet sich der Sensor 6 auch besonders für einen höhenverstellbaren Sprüharm 4. Wie anhand der 1 zu sehen ist, ist der Sprüharm 4 am oberen Korb 2 angeordnet. Sollen in den oberen Korb 2 größere zu spülende Teile, wie Teller, aufgenommen werden, läßt sich der obere Korb 2 nach unten verstellen, so daß der Sprüharm 4 ebenfalls nach unten rückt. Diese Höhenverrückung für den Sprüharm 4 ist auch schematisch in 7 gezeigt. Wie man durch Vergleich von 7 mit 5 erkennt, wird auch noch nach der Höhenverstellung des Sprüharms 4 eine Wasserbenetzung des Lichtleitelements 9 am Sensor 6 erreicht, so daß auch in diesem Fall die Rotation des Sprüharms 4 detektiert werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die Erfindung nicht nur in Geschirrspülmaschinen sondern auch in sonstigen Hausgeräten oder in der Verfahrenstechnik eingesetzt werden. Schließlich kann die Erfindung auch zur Erkennung der Rotation eines Sprüharms, aus dem anstelle von Wasser eine sonstige Flüssigkeit austritt, Verwendung finden.

1: Geschirrspülmaschine
2: (oberer) Korb
3: (unterer) Korb
4: Sprüharm
5: Wasserschwall/Wasser/Flüssigkeit
6: Sensor
7: Leuchtmittel/Leuchtdiode/Sender
8: Fotoempfänger/Empfänger
9: Lichtleitelement/Strecke
10: (ausgesandtes) Licht/(emittierte) Strahlung
10': (totalreflektiertes) Licht/(totalreflektierte) Strahlung
11: erste Stelle (an Lichtleitelement)
12: zweite Stelle (an Lichtleitelement)
13: Auswerteschaltung
14: Teil (des Lichts)
15: dritte Stelle (von Lichtleitelement)
16: Innenbeleuchtung
17: elektrisches Signal (ohne Wasserbenetzung)
18: elektrisches Signal (mit Wasserbenetzung)
19: Leuchtdiode (für Beleuchtung)
20: Modulator
21: Demodulator
22: Innenraum (von Geschirrspülmaschine)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4020898 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Erkennung der Rotation eines Sprüharms (4) für eine Flüssigkeit (5), wobei elektromagnetische Strahlung (10), insbesondere Licht, von einem Sender (7) emittiert wird, wobei die emittierte elektromagnetische Strahlung (10) an einer ersten Stelle (11) in eine Strecke (9), in der die elektromagnetische Strahlung (10) mittels Totalreflektion geführt wird, im Winkel der Totalreflektion eingekoppelt wird, wobei die mittels Totalreflektion geführte elektromagnetische Strahlung (10') an einer zweiten Stelle (12) aus der Strecke (9) ausgekoppelt wird, wobei die ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung (10') von einem Empfänger (8) aufgenommen wird, und wobei die Veränderung des Anteils der totalreflektierten Strahlung (10') im Empfänger (8) zur Detektierung der Rotation ausgewertet wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leuchtmittel (7), insbesondere eine Leuchtdiode, als Sender dient, daß ein Fotoempfänger (8), insbesondere ein Fototransistor, als Empfänger dient, daß dem Leuchtmittel (7) sowie dem Fotoempfänger (8) ein Lichtleitelement (9) zugeordnet ist, daß an einer ersten Stelle (11) des Lichtleitelements (9) wenigstens ein Teil des vom Leuchtmittel (7) emittierten Lichts (10) derart eingekoppelt wird, daß das Licht (10) im Lichtleitelement (9) mittels Totalreflektion geführt ist, daß an einer zweiten Stelle (12) des Lichtleitelements (9), die in Ausbreitungsrichtung des Lichts (10) beabstandet zur ersten Stelle (11) ist, das im Lichtleitelement (9) geführte Licht (10') derart ausgekoppelt wird, daß das Licht (10') vom Fotoempfänger (8) empfangen wird, und daß eine Auswerteschaltung (13) die Intensität des vom Fotoempfänger (8) empfangenen Lichts (10') im Hinblick auf die Rotation des Sprüharms (4) auswertet.
Rotationssensor, insbesondere für ein Hausgerät mit einem Sprüharm (4), wie eine Geschirrspülmaschine (1), wobei der Sensor (6) mit optischen Mitteln zur Detektierung der Rotation des Sprüharms (4) arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) ein als Sender dienendes Leuchtmittel (7), einen als Empfänger dienenden Fotoempfänger (8) und ein dem Leuchtmittel (7) sowie dem Fotoempfänger (8) zugeordnetes Lichtleitelement (9) umfaßt, daß wenigstens ein Teil des vom Leuchtmittel (7) emittierten Lichts (10) an einer ersten Stelle (11) des Lichtleitelements (9) derart eingekoppelt wird, daß das Licht (10) im Lichtleitelement (9) mittels Totalreflektion geführt ist, und daß das im Lichtleitelement (9) geführte Licht (10') an einer zweiten Stelle (12) des Lichtleitelements (9), die in Ausbreitungsrichtung des Lichts (10) beabstandet zur ersten Stelle (11) ist, derart ausgekoppelt wird, daß das Licht (10') vom Fotoempfänger (8) empfangen wird.
Rotationssensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteschaltung (13), wie ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller o. dgl., die Intensität des vom Fotoempfänger (8) empfangenen Lichts (10') im Hinblick auf die Rotation des Sprüharms (4) auswertet.
Rotationssensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Leuchtmittel (7) um eine Leuchtdiode und/oder bei dem Fotoempfänger (8) um einen Fototransistor handelt.
Rotationssensor nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtmittel (7) an der Innenbeleuchtung (16) des Hausgeräts, insbesondere im Gehäuse der Innenbeleuchtung (16), angeordnet ist, und/oder daß es sich bei dem Leuchtmittel (7) um die Innenbeleuchtung (16) des Hausgeräts handelt.
Rotationssensor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoempfänger (8) an der Innenbeleuchtung (16) des Hausgeräts, insbesondere im Gehäuse der Innenbeleuchtung (16), angeordnet ist.
Rotationssensor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleitelement (9) gleichzeitig als Abdeckung für die Innenbeleuchtung (16) dient, wobei die Abdeckung insbesondere in der Art eines Prismas für die Ein- und/oder Auskopplung des Lichts (10, 10') ausgestaltet ist.
Rotationssensor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleitelement (9) aus einem für Licht transparenten Kunststoff, beispielsweise aus Plexiglas, besteht.