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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen optischen Sensor, welcher zur Verwendung in einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine der Haushaltsausstattung vorgesehen ist.
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Optische Sensoren der hier betrachteten Art können insbesondere als Trübungssensoren verwendet werden, mit denen sich in einer Waschmaschine oder einer Geschirrspülmaschine die Trübung des Waschwassers bestimmen lässt. Aus der Trübung können dann Rückschlüsse auf den Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Wäsche bzw. des zu reinigenden Geschirrs gezogen werden. Um die Trübung des Waschwassers messen zu können, verläuft ein Teil eines von dem Sensor definierten Lichtmesspfads außerhalb des Sensors durch einen von dem Waschwasser durchspülten Waschraum der betreffenden Maschine. Licht, das von dem Sensor längs des Lichtmesspfads ausgestrahlt wird, erfährt auf diesem außerhalb des Sensors verlaufenden Teil des Lichtmesspfads eine von der Trübung des Waschwassers abhängige Abschwächung.
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Der Begriff Waschwasser steht hier stellvertretend für jegliche Waschflüssigkeiten, die zur Reinigung der Wäsche bzw. des Geschirrs eingesetzt werden. Die Waschflüssigkeit wird neben Wasser in der Regel noch verschiedene Zusätze enthalten, insbesondere Reinigungssubstanzen, aber auch Weichspüler oder andere unterstützende Substanzen.
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Hinsichtlich des Stands der Technik betreffend optische Sensoren, die als Trübungssensoren nutzbar sind, wird beispielsweise auf
WO 2006/050767 A2 verwiesen.
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Eine Aufgabe ist es, einen als Trübungssensor nutzbaren optischen Sensor bereitzustellen, dessen Sensorausgangssignal vergleichsweise wenig störanfällig ist.
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Gemäß einem Aspekt sieht die Erfindung einen optischen Sensor zur Verwendung in einer Waschmaschine oder einer Geschirrspülmaschine vor, umfassend ein Gehäuse, ein lichtaussendendes Element, ein lichtempfangendes Element und eine aus einem transparenten Material gefertigte Lichtleitstruktur mit einer Lichteintrittsstelle, einer ersten Reflexionsfläche, einer zweiten Reflexionsfläche und einer Lichtaustrittsstelle. Das lichtaussendende Element, das lichtempfangende Element und die Lichtleitstruktur definieren einen Lichtmesspfad, welcher in dieser Reihenfolge von dem lichtaussendenden Element über die Lichteintrittsstelle, die erste Reflexionsfläche, die zweite Reflexionsfläche und die Lichtaustrittsstelle zu dem lichtempfangenden Element verläuft. Der Lichtmesspfad verläuft auf einem zwischen der ersten und der zweiten Reflexionsfläche liegenden Teilstück außerhalb des Gehäuses, wobei das längs des Lichtmesspfads von dem lichtaussendenden Element zu dem lichtempfangenden Element gelangende Licht an der ersten Reflexionsfläche und an der zweiten Reflexionsfläche totalreflektiert wird. Ein von der ersten Reflexionsfläche zur zweiten Reflexionsfläche verlaufendes Lichtbündel weist an jeder Stelle des außerhalb des Gehäuses verlaufenden Teilstücks des Lichtmesspfads eine Querschnittsfläche von nicht weniger als 0,9 mm2 auf.
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Bei Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen des häuslichen Gebrauchs können in dem Waschwasser zahlreiche Fremdpartikel (Schmutzpartikel) auftreten, die sich von dem zu reinigen Gut ablösen. Außerdem ist häufig eine Schaumbildung in dem Waschwasser zu beobachten, die beispielsweise durch Reinigungszusätze hervorgerufen oder verstärkt sein kann. Wenn solche Teilchen und Schaumblasen den Lichtmesspfad kreuzen, kann dies zu einem temporären Absinken des Sensorausgangssignals führen, weil das ausgesendete Licht von den Teilchen und Schaumblasen gestreut oder absorbiert wird. Wenn das Teilchen oder die Schaumblase wieder aus dem Lichtmesspfad herausgespült wird, steigt das Sensorausgangssignal wieder auf seinen vorherigen Wert an. Je nach Größe der Teilchen und Schaumblasen kann das Sensorausgangssignal mehr oder weniger stark abfallen. Solche temporären Abfälle stellen ein störendes Rauschen in dem Sensorausgangssignal dar. Es hat sich gezeigt, dass mit einer bestimmten Mindestgröße des von der ersten Reflexionsfläche zur zweiten Reflexionsfläche verlaufenden Lichtbündels der störende Einfluss solcher den Lichtmesspfad kreuzenden Teilchen und Schaumblasen verringert werden kann. Bevorzugte Werte für die Querschnittsfläche des von der ersten Reflexionsfläche zur zweiten Reflexionsfläche verlaufenden Lichtbündels sind in dieser Reihenfolge 1,5 mm2, 2,0 mm2, 2,5 mm2 und 3,0 mm2.
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Bevorzugt ist das von der ersten Reflexionsfläche zur zweiten Reflexionsfläche verlaufenden Lichtbündel im wesentlichen ein Parallelbündel.
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Bevorzugt hat die Eintrittsstelle oder/und die Austrittsstelle eine Sammellinsenfunktion.
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Bevorzugt wird ein von dem lichtaussendenden Element kommendes divergentes Lichtbündel durch die Sammellinsenfunktion der Eintrittsstelle in ein im wesentlichen paralleles Lichtbündel umgewandelt.
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Bevorzugt wird ein von der zweiten Reflexionsfläche kommendes im wesentlichen paralleles Lichtbündel durch die Sammellinsenfunktion der Austrittsstelle in ein auf das lichtempfangende Element gerichtetes konvergentes Lichtbündel umgewandelt.
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Bevorzugt ist die erste Reflexionsfläche oder/und die zweite Reflexionsfläche eine Planfläche.
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Bevorzugt ist die Lichtleitstruktur von einem einstückig zusammenhängenden Lichtleitkörper gebildet.
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Bevorzugt sind das lichtaussendende Element oder/und das lichtempfangende Element außerhalb der Lichtleitstruktur im Abstand von dieser angeordnet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung einen optischen Sensor zur Verwendung in einer Waschmaschine oder einer Geschirrspülmaschine vor, umfassend ein Gehäuse, ein lichtaussendendes Element, ein lichtempfangendes Element und eine aus einem transparenten Material gefertigte Lichtleitstruktur mit einer Lichteintrittsstelle, einer ersten Reflexionsfläche, einer zweiten Reflexionsfläche und einer Lichtaustrittsstelle. Das lichtaussendende Element, das lichtempfangende Element und die Lichtleitstruktur definieren einen Lichtmesspfad, welcher in dieser Reihenfolge von dem lichtaussendenden Element über die Lichteintrittsstelle, die erste Reflexionsfläche, die zweite Reflexionsfläche und die Lichtaustrittsstelle zu dem lichtempfangenden Element verläuft. Der Lichtmesspfad verläuft auf einem zwischen der ersten und der zweiten Reflexionsfläche liegenden Teilstück außerhalb des Gehäuses, wobei das längs des Lichtmesspfads von dem lichtaussendenden Element zu dem lichtempfangenden Element gelangende Licht an der ersten Reflexionsfläche und an der zweiten Reflexionsfläche totalreflektiert wird. Die Eintrittsstelle und die Austrittsstelle haben jeweils eine Sammellinsenfunktion.
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Bevorzugt wird ein von dem lichtaussendenden Element kommendes divergentes Lichtbündel durch die Sammellinsenfunktion der Eintrittsstelle in ein im wesentlichen paralleles Lichtbündel umgewandelt, wobei dieses parallele Lichtbündel sodann an der ersten und der zweiten Reflexionsfläche reflektiert wird und anschließend durch die Sammellinsenfunktion der Austrittsstelle in ein auf das lichtempfangende Element gerichtetes konvergentes Lichtbündel umgewandelt wird.
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Bevorzugt beträgt bei ausschließlichem Vorhandensein von Luft auf dem außerhalb des Gehäuses verlaufenden Teilstück des Lichtmesspfads die Strahlungsenergie des am lichtempfangenden Element ankommenden Lichts mindestens 50 Prozent der Strahlungsenergie des von dem lichtaussendenden Element in Richtung zur Eintrittsstelle ausgesendeten Lichts beträgt. Bevorzugt beträgt dieser Anteil mindestens 60 Prozent und noch bevorzugter mindestens 65 Prozent.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung einen optischen Sensor vor, umfassend ein Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum sowie eine in dem Gehäuseinnenraum angeordnete Messbaugruppe mit einem lichtaussendenden Element und einem lichtempfangenden Element, wobei die Messbaugruppe einen von dem Lichtaussendenden Element zu dem lichtempfangenden Element verlaufende Lichtmessstrecke definiert, die auf einem Teil ihrer Streckenlänge außerhalb des Gehäuses verläuft. Das lichtaussendende Element und das lichtempfangende Element sind gemeinsam in einem ersten Teilraum des Gehäuseinnenraums angeordnet und die Lichtmessstrecke verläuft auf einem Teil ihrer Streckenlänge durch mindestens einen gegenüber dem ersten Teilraum abgedichteten zweiten Teilraum des Gehäuseinnenraums. Bevorzugt sind sämtliche elektrischen/elektronischen Komponenten des Sensors in dem ersten Teilraum untergebracht, etwa eine auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit dem lichtaussendenden Element und dem lichtempfangenden Element angeordnete Auswerteelektronik. Es kann so ein sicherer Schutz vor dem Eindringen von Waschwasser in diejenigen Sensorbereiche gewährleistet werden, wo sich die elektrischen/elektronischen Komponenten des Sensors, darunter das lichtaussendende Element sowie das lichtempfangende Element, befinden. Durch die Abdichtung des ersten Teilraums gegenüber dem mindestens einen zweiten Teilraum wird erreicht, dass ein etwaiger Eintritt von Waschwasser in den zweiten Teilraum nicht zu einer Störung oder gar einem Ausfall der elektrischen Funktion des Sensors führt.
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Der mindestens eine zweite Teilraum ist zweckmäßigerweise in einem Gehäusebereich gebildet, welcher zum Eintauchen in einen flüssigkeitsdurchspülten Raum vorgesehen ist. Für einen bestmöglichen Schutz der in dem ersten Teilraum untergebrachten Komponenten der Messbaugruppe ist der erste Teilraum vorzugsweise allein von solchen Wandteilen des Gehäuses begrenzt, welche bei bestimmungsgemäßer Einbausituation des optischen Sensors frei von einer Flüssigkeitsumgebung sind. Auf diese Weise ist es ausgeschlossen, dass Waschwasser außerhalb des Gehäuses an der Dichtstelle zwischen erstem und zweitem Teilraum vorbei durch eine zum Beispiel bei der Montage oder im Gebrauch unbeabsichtigt eingebrachte Gehäuseperforation in den ersten Teilraum gelangen kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Messbaugruppe einen aus einem transparenten Material gefertigte Lichtleitstruktur, welche das Licht längs eines Teils der Lichtmessstrecke führt. Die Lichtleitstruktur weist dabei eine in den ersten Teilraum offene Eintrittsstelle für ein von dem lichtaussendenden Element kommendes Lichtbündel oder/und eine in den ersten Teilraum offene Austrittsstelle für ein auf das lichtempfangende Element gerichtetes Lichtbündel auf. Ferner ragt sie in den mindestens einen zweiten Teilraum hinein. Die Lichtleitstruktur weist bevorzugt zwei Reflexionsflächen auf, welche zur Totalreflexion des längs der Lichtmessstrecke geführten Lichts dienen. Ein von dem lichtaussendenden Element auf die Eintrittsstelle des mindestens einen Lichtleitkörpers gerichtetes Lichtbündel verläuft dabei innerhalb der Lichtleitstruktur bis zu einer ersten der beiden Reflexionsflächen, wird dort in Richtung hin zur zweiten Reflexionsfläche totalreflektiert, wobei sich zwischen den beiden Reflexionsflächen der außerhalb des Gehäuses liegende Streckenteil der Lichtmessstrecke befindet. An der zweiten Reflexionsfläche wird das Lichtbündel erneut totalreflektiert und wird sodann innerhalb der Lichtleitstruktur bis zur Austrittsstelle geführt, von wo es zu dem lichtempfangenden Element gelangt.
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Zur Abdichtung des ersten Teilraums von dem mindestens einen zweiten Teilraum kann die Lichtleitstruktur gegenüber dem Gehäuse abgedichtet sein. Zur Abdichtung der Lichtleitstruktur gegenüber dem Gehäuse kann beispielsweise ein gesondertes Dichtelement vorgesehen sein, welches zwischen die Lichtleitstruktur und das Gehäuse eingesetzt ist. Es versteht sich, dass statt eines gesonderten Dichtelements beispielsweise ein einstückig mit der Lichtleitstruktur hergestelltes Dichtelement vorgesehen sein kann. Übliche Zweikomponenten-Spritztechniken erlauben es ohne weiteres, eine Lichtleitstruktur mit einem einstückig angeformten Dichtelement, das gegebenenfalls aus einem weicheren Material als die Lichtleitstruktur besteht, herzustellen. Es ist im Übrigen auch vorstellbar, die gewünschte Abdichtung zwischen der Lichtleitstruktur und dem Gehäuse dadurch zu realisieren, dass die Lichtleitstruktur in das Gehäuse eingeklebt wird, wobei die Klebestelle die geforderte Dichtigkeit gewährleistet. Es ist überdies vorstellbar, die gewünschte Dichtigkeit durch einen Presssitz der Lichtleitstruktur in dem Gehäuse oder durch eine Schweißverbindung zu realisieren.
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Das Gehäuse weist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung einen topfartigen Gehäusehauptkörper mit einem Topfmantel und einem mit mehreren Ausstülpungen ausgeführten Topfboden auf, wobei die Lichtleitstruktur einen Basisteil sowie zwei mit dem Basisteil einstückig zusammenhängende, in je eine der Ausstülpungen ragende Fortsätze aufweist. Zur Abdichtung des ersten von dem mindestens einen zweiten Teilraum kann dann der Basisteil der Lichtleitstruktur gegenüber dem Topfmantel des Gehäusehauptkörpers abgedichtet sein. Hierzu empfiehlt es sich, dass der Basisteil der Lichtleitstruktur den Innenquerschnitt des Topfmantels im wesentlichen vollständig ausfüllt. Beispielsweise kann der Basisteil der Lichtleitstruktur einen Kreisumriss besitzen und in einem entsprechend kreiszylindrischen Bereich des Topfmantels sitzen.
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Alternativ zu einem gegenüber dem Gehäuse abgedichteten Einbau der Lichtleitstruktur ist es vorstellbar, eine von der Lichtleitstruktur gesonderte, für das Messlicht transparente Trennmembran vorzusehen, welche sich quer durch den Gehäuseinnenraum erstreckt und den ersten Teilraum abdichtend von dem mindestens einen zweiten Teilraum trennt.
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Wenngleich soweit im Zusammenhang mit der Lichtleitstruktur, die beispielsweise in einem Spritzgießverfahren hergestellt ist, nur von einer ersten und einer zweiten Reflexionsfläche die Rede war, so versteht es sich, dass die Lichtleitstruktur insgesamt mehr als zwei Reflexionsflächen zur Umlenkung des von dem lichtaussendenden Elements bereitgestellten und in die Lichtleitstruktur eingekoppelten Lichts aufweisen kann. Es ist ohne weiteres denkbar, dass das in der Lichtleitstruktur geführte Licht an drei oder mehr Stellen von einer Reflexionsfläche umgelenkt wird, bevor es an der Austrittsstelle aus der Lichtleitstruktur austritt und zum lichtempfangenen Element gelangt. Es ist also keinerlei Beschränkung dahingehend beabsichtigt, dass die Lichtleitstruktur nur insgesamt zwei Reflexionsflächen aufweisen sollte.
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Es ist ferner darauf hinzuweisen, dass die Umlenkung des Lichts an den Reflexionsflächen statt durch Totalreflexion beispielsweise alternativ durch eine verspiegelte Ausführung der Reflexionsflächen realisiert werden kann. Es ist dementsprechend keinerlei Beschränkung der Erfindung auf eine Totalreflexion des Lichts an den Reflexionsflächen beabsichtigt. Es genügt, wenn die Reflexionsflächen derart ausgestaltet sind, dass an ihnen eine Umlenkung des in der Lichtleitstruktur geführten Lichtbündels stattfindet.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen im Detail erläutert. Es steilen dar:
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1 einen Axiallängsschnitt durch einen optischen Sensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine Schnittdarstellung des Sensors der 1 gemäß der Linie A-A,
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3 schematisch einen Axiallängsschnitt durch einen optischen Sensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Der in den 1 und 2 dargestellte optische Sensor – allgemein mit 10 bezeichnet – findet Verwendung als Trübungssensor in einer häuslichen Wasch- oder Geschirrspülmaschine. 1 zeigt die Einbausituation des Sensors 10, wobei er in eine Montageöffnung (nicht näher bezeichnet) einer Wand 12 eingesetzt ist, welche einen Waschraum 14 begrenzt, der von dem zum Reinigen der Wäsche oder des Geschirrs verwendeten Waschwasser durchspült wird. Der Sensor 10 strahlt Licht längs einer bei 16 gestrichelt angedeuteten Lichtmessstrecke (Lichtmesspfad) aus, von der ein Teilstück 18 außerhalb des Sensors durch den Waschraum 14 verläuft. Auf diesem Teilstück erfährt das Licht eine vom Verschmutzungsgrad (Trübung) des Waschwassers abhängige Abschwächung, wobei aus dem Grad der Abschwächung auf die Stärke der Verschmutzung des zu reinigenden Guts (Wäsche, Geschirr) geschlossen werden kann.
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Der Sensor 10 weist ein Gehäuse 20 mit einem angenähert topfförmigen Gehäusehauptkörper 22 sowie einem auf die Topföffnung aufgesetzten Deckelteil 24 auf. Der Gehäusehauptkörper 22 weist einen Topfmantel 26 sowie einen Topfboden 28 auf. Die mit 30 bezeichnete Topfachse des topfförmigen Gehäusehauptkörpers 22 bildet eine Achse des Gehäuses 20. Der Topfboden 28 weist mehrere (hier zwei) axial abstehende Ausstülpungen 32, 34 auf, welche sich in der Einbausituation des Sensors 10 in den Waschraum 14 hinein erstrecken. Die Ausstülpungen 32, 34 können gleich oder unterschiedlich ausgestaltet sein. Im gezeigten Beispielfall besitzt die Ausstülpung 34 größere axiale Länge als die Ausstülpung 32, was dadurch bedingt ist, dass in der Ausstülpung 34 ein Temperaturfühler 36 untergebracht ist, der zur Erfassung der Temperatur des Waschwassers in dem Waschraum 14 dient.
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In dem Gehäuse 20 des Sensors 10 ist eine allgemein mit 38 bezeichnete Messbaugruppe untergebracht, welche eine als lichtaussendendes Element dienende Leuchtdiode 40 sowie eine als lichtempfangendes Element dienende Fotodiode 42 umfasst. Es versteht sich, dass statt der Leuchtdiode 40 und der Fotodiode 42 andere Typen von lichtaussendendem bzw. lichtempfangendem Element verwendet werden können. Die Leuchtdiode 40 und die Fotodiode 42 sind beide auf einer Leiterplatte 44 angeordnet, auf der zusätzlich noch weitere elektrische/elektronische Komponenten untergebracht sein können. Die Leiterplatte 44 trägt einen elektrischen Steckanschluss 46, über welchen der Sensor 10 elektrisch mit einer Steuereinheit der Waschmaschine bzw. der Geschirrspülmaschine verbindbar ist.
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Die Messbaugruppe 38 umfasst ferner eine aus einem hochtransparenten Material, beispielsweise Polycarbonat, gefertigte Lichtleitstruktur, welche hier von einem einzelnen Lichtleitkörper 48 gebildet ist. Der Lichtleitkörper 48 weist einen Basisteil 50 sowie zwei axial von dem Basisteil 50 abstehende Lichtleitfinger 52, 54 auf. Jeder der Lichtleitfinger 52 ragt in eine der Ausstülpungen 32, 34 hinein und ist dabei zumindest auf einem überwiegenden Teil seiner Außenoberfläche von Luft umgeben, d. h. nicht in Kontakt mit der Wand des Gehäuses 20. An ihren in die Ausstülpung ragenden freien Enden besitzen die Lichtleitfinger 52, 54 jeweils eine hier als Planfläche ausgeführte Reflexionsfläche 56 bzw. 58, die eine optische Grenzfläche vom Material des Lichtleitkörpers 48 zu Luft bildet und eine Totalreflexion des längs der Lichtmessstrecke 16 verlaufenden Lichts bewirkt.
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An dem Basisteil 50 des Lichtleitkörpers 48 sind in annähernder Gegenüberlage zu der Leuchtdiode 40 und der Fotodiode 42 zwei Sammellinsen 60, 62 einstückig angeformt, welche eine Einkoppelstelle (Eintrittsstelle) für ein von der Leuchtdiode 40 kommendes Lichtbündel bzw. eine Auskoppelstelle (Austrittsstelle) für ein aus dem Lichtleitkörper 48 kommendes Lichtbündel bilden. Die Sammellinse 60 hat dabei eine derartige Charakteristik, dass sie das von der Leuchtdiode 40 kommende, divergente Lichtbündel annähernd parallelisiert, so dass in dem Lichtleitfinger 52 des Lichtleitkörpers 48 ein paralleles Lichtbündel läuft, dessen Querschnittsgröße annähernd derjenigen des Lichtleitfingers 52 entspricht. Dementsprechend wird die am freien Ende des Lichtleitfingers 52 vorgesehene Reflexionsfläche 56 im wesentlichen vollständig mit Licht bestrahlt. Von der Reflexionsfläche 56 wird das ankommende Parallelbündel totalreflektiert und tritt durch die Gehäusewand der Ausstülpung 32 in den Waschraum 14 aus. Nach Durchlaufen des Streckenteils 18 geht dieses Parallelbündel durch die Gehäusewand der Ausstülpung 34 hindurch und tritt in den Lichtleitfinger 54 ein. Dort wird es an der Reflexionsfläche 58 totalreflektiert und längs des Lichtleitfingers 54 in Richtung zur Sammellinse 62 geleitet. Die Sammellinse 62 wandelt das Parallelbündel in ein konvergentes Lichtbündel um, das auf die Fotodiode 42 gerichtet ist.
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In seinem bodennahen Axialbereich weist der Topfmantel 26 des Gehäusehauptkörpers 22 eine ringartig umlaufende, nach radial innen springende Axialschulter 64 auf, welche als Sitz für ein das Sensorgehäuse 20 gegenüber der Montagewand 12 abdichtendes Außendichtelement 66 dient. Das Außendichtelement 66 kann beispielsweise ein gesondertes Dichtelement sein oder es kann einstückig zusammenhängend mit dem Gehäusehauptkörper 22 ausgebildet sein, etwa in einem Zweikomponenten-Spritzverfahren. Das Außendichtelement 66 verhindert, dass Waschwasser aus dem Waschraum 14 zwischen dem Gehäuse 20 und der Montagewand 12 hindurch in den (trockenen) Raum jenseits der Montagewand 12 gelangt.
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Sensorinnenseitig füllt der Basisteil 50 des Lichtleitkörpers 48 den Innenquerschnitt des Gehäusehauptkörpers 22 im wesentlichen vollständig aus, wobei er durch ein ringartig umlaufendes Innendichtelement 68 gegenüber dem Gehäusehauptkörper 22 abgedichtet ist. Dieses Innendichtelement 68 kann gesondert von dem Lichtleitkörper 48 und dem Gehäusehauptkörper 22 hergestellt sein und zwischen diese beiden Komponenten eingesetzt sein. Alternativ ist es vorstellbar, das Innendichtelement 68 einstückig zusammenhängend mit dem Lichtleitkörper 48 herzustellen. Durch den Basisteil 50 des Lichtleitkörpers 48 wird innerhalb des Gehäuses 20 des Sensors 10 ein erster Teilraum 70, in dem sich die Leuchtdiode 40, die Fotodiode 42 und etwaige sonstige elektrische/elektronische Komponenten der Messbaugruppe 38 befinden, von zweiten Teilräumen 72, 74 abgetrennt, die zumindest in den Ausstülpungen 32, 34 gebildet sind und jeweils einen der Lichtleitfinger 52, 54 beherbergen. Dabei ist der erste Teilraum 70 gegenüber jedem dieser zweiten Teilräume 72, 74 durch das Innendichtelement 68 abgedichtet. Bei einem etwaigen Eintritt von Waschwasser in einen der zweiten Teilräume 72, 74 verhindert daher das Innendichtelement 68 ein Durchlaufen des eingetretenen Waschwassers in den ersten Teilraum 70.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung ist es vorstellbar, dass die Lichtleitfinger 52, 54 nicht einstückig zusammenhängend an einem gemeinsamen Lichtleitkörper gebildet sind, sondern getrennt hergestellte Bauteile sind, wobei jedes dieser Bauteile durch ein jeweiliges Innendichtelement gegenüber der Wand einer der Ausstülpungen 32, 34 abgedichtet ist.
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Man erkennt in 1, dass das Innendichtelement 68 gegenüber dem Außendichtelement 66 axial etwas von dem Waschraum 14 weg versetzt liegt. Dies hat zur Folge, dass einem Wassereintritt vom Waschraum 14 durch einen der zweiten Teilräume 72, 74 in den ersten Teilraum 70 immer das Innendichtelement 68 im Wege steht und dass kein direkter Eintritt von Waschwasser aus dem Waschraum 14 in den ersten Teilraum 70 möglich ist.
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Anders ausgedrückt führt diese relative axiale Lage des Innendichtelements 68 zum Außendichtelement 66 dazu, dass der erste Teilraum 70 allein von solchen Wandteilen des Gehäuses 20 begrenzt ist, welche in der Einbausituation gemäß 1 keinen Kontakt mit dem Waschwasser im Waschraum 14 haben, also frei von einer Flüssigkeitsumgebung sind.
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Es versteht sich, dass der Gehäusehauptkörper 22 zumindest in denjenigen Bereichen, wo das längs der Lichtmessstrecke 16 verlaufende Licht durch seine Wand hindurchtritt, ausreichend transparent ausgeführt ist, wobei eine gewisse Milchigkeit des Materials des Gehäusehauptkörpers 22 ohne weiteres möglich ist.
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Es versteht sich ferner, dass eine dichte Verbindung zwischen dem Basisteil 50 des Lichtleitkörpers 48 und dem Gehäusehauptkörper 22 auch durch Verpressen, Verschweißen oder Verkleben erreicht werden kann. Auf einen zusätzlichen Dichtkörper, etwa in Form des Innendichtelements 68, kann in diesem Fall verzichtet werden.
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Es wurde bereits erläutert, dass die Sammellinse 60 eine weitestgehende Parallelisierung eines von der Leuchtdiode 40 in Richtung auf die Sammellinse 60 ausgesendeten Lichtbündels bewirkt. Dieses parallelisierte Lichtbündel wird sodann in dem Lichtleitkörper 48 ohne wesentliche Divergenzänderung bis zur Sammellinse 62 geleitet, wo es auf die Fotodiode 42 gerichtet wird. Die Querschnittsform des in dem Lichtleitkörper 48 geführten Lichtbündels ist beispielsweise kreisförmig, wobei die Lichtleitfinger 52, 54 des Lichtleitkörpers 48 beispielsweise ebenfalls kreisförmigen Querschnitt besitzen. Der Durchmesser des in dem Lichtleitkörper 48 geführten Lichtbündels kann beispielsweise mindestens 1 mm oder mindestens 1,5 mm oder mindestens 2 mm betragen. Bei einer möglichen Ausgestaltung des Sensors 10 kann der Durchmesser dieses Lichtbündels beispielsweise etwa 2,4 mm betragen. Daraus ergibt sich – unter der Annahme eines kreisförmigen Bündelquerschnitts – eine Bündelquerschnittsfläche von angenähert 4,5 mm2. Eine derart große Querschnittsfläche des in dem Lichtleitkörper 48 geführten Lichtbündels ist vorteilhaft für möglichst geringe Störungen, die durch etwaige Teilchen oder Schaumblasen hervorgerufen werden können, welche die Teilstrecke 18 des Lichtmesspfads 16 kreuzen. Bei einer Größe eines solchen im Waschwasser schwimmenden Teilchens von beispielsweise einigen Zehntel mm bewirkt das Teilchen nur eine vergleichsweise geringe Abschwächung des vom Sensor 10 gelieferten Ausgangssignals. Aufwendige zeitliche Mittelungen des Sensorausgangssignals, um den Einfluss kreuzender Teilchen oder Schaumblasen zu eliminieren, können so unter Umständen vermieden werden.
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Die Parallelisierung des in den Lichtleitkörper 48 eintretenden Lichtbündels durch die Sammellinse 60 und die anschließende parallele Führung dieses Lichtbündels in dem Lichtleitkörper 48 bis zur austrittsseitigen Sammellinse 62 gewährleisten, dass ein erheblicher Teil der von der Leuchtdiode 40 in den Lichtleitkörper 48 eingestrahlten Strahlungsenergie bei der Fotodiode 42 ankommt und die Strahlungsverluste entlang des Lichtmesspfads 16 nur vergleichsweise gering sind. Beispielsweise kann die bei der Fotodiode 42 ankommende, aus dem Lichtleitkörper 48 ausgekoppelte Strahlungsenergie über 70% der Strahlungsenergie des von der Leuchtdiode 40 in Richtung auf die Sammellinse 60 ausgesendeten Lichtbündels betragen, unter der Annahme des Vorhandenseins von Luft auf dem Teil 18 des Lichtmesspfads 16.
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Man erkennt in
1 zudem, dass sowohl die Leuchtdiode
40 als auch die Fotodiode
42 im Abstand von dem Lichtleitkörper
48 außerhalb desselben angeordnet sind, d. h. sie ragen nicht – wie in
WO 2006/050767 A2 , siehe dort z. B.
1 und
3 – in Taschen des Lichtleitkörpers hinein.
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Es wird nun auf 3 verwiesen. Bei dem dort gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind gleiche oder gleichwirkende Komponenten wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit gleichen Bezugszeichen wie in den 1, 2 bezeichnet, jedoch ergänzt durch einen Kleinbuchstaben. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird auf die vorstehenden Erläuterungen zu solchen gleichen oder gleichwirkenden Komponenten verwiesen, soweit sich nachstehend nichts anderes ergibt.
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Bei dem Sensor 10a gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist keine Unterteilung des Innenraums des Gehäuses 20a in voneinander abgedichtete Teilräume vorgesehen. Der Lichtleitkörper 48a weist an seinen Lichtleitfingern 52a, 54a mehrere seitlich abstehende Stützrippen 76a auf, welche der Fixierung des Lichtleitkörpers 48a in nicht näher dargestellten Halterungsrinnen des Gehäuses 20a dienen.
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Zudem sind in 3 die längs des Lichtmesspfads 16a verlaufenden Lichtbündel gestrichelt eingezeichnet. Man erkennt ein von der Leuchtdiode 40a in Richtung zur Sammellinse 60a gerichtetes divergentes Lichtbündel 78a, welches durch die Sammellinse 60a in ein Parallelbündel 80a umgewandelt wird. Dieses Parallelbündel 80a läuft in dem Lichtleitfinger 52a bis zur Reflektionsfläche 56a. Dort wird das Parallelbündel 80a totalreflektiert und läuft als paralleles Lichtbündel 82a durch den zwischen den Ausstülpungen 32a, 34a des Gehäuses 20a gebildeten Messspalt (entsprechend dem Teil 18a des Lichtmesspfads 16a), bis es auf die Reflektionsfläche 58a trifft. Dort findet eine weitere Totalreflexion statt. Das Licht läuft von der Reflektionsfläche 58a als paralleles Lichtbündel 84a in Richtung zur Sammellinse 62a, wo es in ein konvergentes Lichtbündel 86a umgewandelt wird.
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Die Brechkraft der Sammellinse 60a kann im wesentlichen gleich der Brechkraft der Sammellinse 62a sein. Es versteht sich freilich, dass die Sammellinsen 60a, 62a alternativ unterschiedlich starke Brechkraft haben können, abhängig beispielsweise unter anderem von den Richtcharakteristiken der Leuchtdiode 40a und der Fotodiode 42a.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2006/050767 A2 [0004, 0044]
