DE112010000458T5

DE112010000458T5 - Trübungssensor für ein elektrisches Haushaltsgerät

Info

Publication number: DE112010000458T5
Application number: DE112010000458T
Authority: DE
Inventors: Sergio Giordano; Domenico Pietrafesa
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-03-06
Also published as: IT1395641B1; TR201108372T1; ITTO20090168A1; DE112010000458B4; US8760659B2; KR20110127183A; US20120002206A1; WO2010102166A1; CN102341695B; KR101684573B1; CN102341695A

Abstract

Ein optischer Trübungssensor (1) weist ein Gehäuse (5) auf, welches ein Licht aussendendes Mittel und ein Licht empfangendes Mittel (6, 8) darin aufnimmt; wobei das Licht aussendenden Mittel und das Licht empfangenden Mittel (6, 8) nebeneinander auf einer gleichen Seite (10) des Gehäuses (5) angeordnet sind, vorzugsweise unterhalb eines gleichen linsenförmigen transparenten Teils (15) desselben, und einer reflektierenden Oberfläche (11) gegenüberliegen und von ihr beabstandet sind, welche vom Gehäuse getragen wird und ausgelegt ist, eine Lichtstrahlung (R1) von dem Licht aussendenden Mittel (6) zu empfangen, um sie zum Licht empfangenden Mittel (8) hin zu reflektieren, wobei die reflektierende Oberfläche (11) funktionsmäßig Mitteln (18) zum Variieren eines Abstandes (D) zugeordnet ist, welcher zwischen der reflektierenden Oberfläche (11) und der Seite (10) des Gehäuses besteht, welche mit dem Licht aussendenden und dem Licht empfangenden Mittel (6, 8) versehen ist, welche nebeneinander angeordnet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Trübungssensorfür ein elektrisches Haushaltsgerät, insbesondere für ein Waschmaschine oder eine Geschirrspülmaschine, welcher darauf zielt, wenn das elektrische Haushaltsgerät in Betrieb ist, den optische Absorptionsgrad der in einem Tank des elektrischen Haushaltsgeräts vorhandenen Flüssigkeit zu messen, z. B. in der Trommel einer Waschmaschine oder im Sumpf einer Geschirrspülmaschine.
Stand der Technik
Ein optischer Sensor ist aus der EP 1 335 060 B1 bekannt, welcher es erlaubt im Gebrauch die Trübung eines Waschfluids in einem elektrischen Haushaltsgeräts mittels optischer Absorptionsgradmessungen festzustellen. Solche Messungen werden vom elektrischen Haushaltsgerät dazu verwendet, den richtigen Betrieb des eingestellten Waschzyklus zu überprüfen und/oder den Waschzyklus an die Verschmutzungsbedingungen des zu waschenden Geschirrs oder der Wäsche anzupassen.
Der bekannte Sensor hat ein gabelförmiges Gehäuse mit zwei „Fingern”, ein erster, welcher an der Spitze ein licht aussendendes Element angebracht hat, und der zweite, welcher ein Licht empfangendes Element angebracht hat; ferner ist am längsten „Finger” auch ein Temperatursensor vorgesehen. Die zwei Licht aussendenden und Licht empfangenden Elemente ermöglichen so das Absorptionsvermögen eines Fluids zwischen den zwei „Fingern” zu messen, um die Trübung des Fluids selbst auszuwerten.
Der bekannte Sensor hat einige Nachteile. Erstens ist er ziemlich groß in den Abmessungen, insbesondere in der Querrichtung. Zweitens ermöglicht er keine am Sensor abzulesende Kalibrierung mit Ausnahme auf elektronischem Niveau, z. B. unter Verwendung eines Mikroprozessors, was eine teure und aufwendige Lösung ist. Drittens kann der Abstand zwischen dem Sender und dem Empfänger durch mögliche Deformationen der „Finger” beeinflusst werden, was im Gebrauch auftreten kann, und beeinflusst so die Sensorgenauigkeit. Er ist auch schwierig am elektrischen Haushaltsgerät zu montieren aufgrund der prismatischen Gestalt des Gehäuses.
Offenbarung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen Trübungssensor mit kleinen Abmessungen, hoher Zuverlässigkeit, hoher Montageleichtigkeit und hoher Herstellungsleichtigkeit bereitzustellen, welcher Kosten verringern kann und welcher ferner leicht kalibriert werden kann.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf einen Trübungssensor für ein elektrisches Haushaltsgerät wie in Anspruch 1 definiert.
Der Sensor weist insbesondere ein Gehäuse auf, welches Licht aussende Mittel und Licht empfangende Mittel darin enthält; gemäß dem Hauptaspekt der Erfindung, wobei die Licht aussendenden Mittel und die Licht empfangenden Mittel nebeneinander auf der gleichen ersten Seite des Gehäuses angeordnet sind, welche einer reflektierenden Oberfläche gegenüberliegt und von ihr beabstandet ist, welche von einer zweiten Seite des Gehäuses getragen wird, welche zur ersten entgegen gesetzt ist und ausgelegt ist, eine Strahlung von dem Licht aussendenden Mittel zu empfangen, um sie zum Licht empfangenden Mittel hin zu reflektieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die reflektierende Oberfläche funktionsmäßig Mitteln zugeordnet, insbesondere Schraubmitteln, zum mikrometerweisen Variieren des Abstandes zwischen der reflektierenden Oberfläche und der ersten Seite des Gehäuses. Ferner sind das Licht aussendende und das Licht empfangende Mittel unterhalb des gleichen linsenförmigen transparenten Teils der ersten Seite des Gehäuses angeordnet.
Dabei wurde durch Tests herausgefunden, dass wenn die Ablesungen des Absorptionsvermögens durch Reflexion ausgeführt werden, sie viel genauer sind als die direkten Ablesungen, welche durch einen Lichtempfänger ausgeführt werden, welcher die vom Lichtsender ausgesendete Strahlung direkt empfängt. Ferner kann eine mechanische Kalibrierung des Sensors sehr einfach ausgeführt werden durch mikrometerweises Variieren des Abstandes zwischen der reflektierenden Oberfläche und der Linse, welche die aussendenden und die empfangenden Dioden bedeckt, was einfach und kostengünstig erhalten werden kann durch Anbringen der reflektierenden Oberfläche an einem Gewindeschaft. Ein anderer Vorteil ist, dass, da alle elektronischen Komponenten zueinander benachbart sind, sie auf einer einzigen Leiterplatte erhalten werden können, welche ferner ein Temperaturerfassungselement tragen kann.
Schließlich kann das Gehäuse mit axialer Symmetrie hergestellt sein mittels becherförmiger Elemente, welche konzentrisch auf der Seite ihrer jeweiligen Aushöhlungen gekoppelt sind und so die Abmessungen des Sensors stark verringern und seine fluiddichte Montage im Betriebssitz durch den Tank des elektrischen Haushaltsgeräts erleichtern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform offensichtlich, welche nur mittels des nicht-beschränkenden Beispiels bereitgestellt wird, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in welchen
1 eine axonometrische Dreiviertelvorderansicht in einer Explosionsanordnung eines Trübungssensors gemäß der Erfindung zeigt; und
2 eine geschnittene Längsansicht des Sensors von 1 in der montierten Anordnung zeigt.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Mit Bezug auf die 1 und 2 bezeichnet die Zahl 1 insgesamt einen optischen Trübungssensor für ein elektrisches Haushaltsgerät, typischerweise eine Waschmaschine oder eine Geschirrspülmaschine, von welchen nur ein Tank 3 dargestellt ist, welcher mit einem Durchgangssitz 4 für den Sensor 1 versehen ist und im Gebrauch mit einer Betriebsflüssigkeit oder -fluid L des elektrischen Haushaltsgeräts gefüllt ist, deren physikalischen Merkmale, wie z. B. optisches Absorptionsvermögen und Temperatur, gemessen werden sollen.
Der Sensor 1 weist ein Gehäuse 5 auf, das das Licht aussendende Mittel, welches aus einer Diode 6 besteht, und das Licht empfangende Mittel, welches aus einer separaten Diode 8 besteht, darin aufnimmt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind das Licht aussendende Mittel 6 und das Licht empfangende Mittel 8 nebeneinander auf einer gleichen ersten Seite 10 des Gehäuses 5 angeordnet, welche einer reflektierenden Oberfläche 11 gegenüberliegt und von ihr beabstandet ist, welche von einer zweiten Seite 12 des Gehäuses 5 getragen wird, welche zur ersten entgegen gesetzt ist und ausgelegt ist, eine Strahlung R1 (z. B. Licht oder Infrarotstrahlung) von dem Licht aussendenden Mittel 6 zu empfangen und sie zu reflektieren, um sie als eine reflektierende Strahlung R2 zum Licht empfangenden Mittel 8 hin zu reflektieren.
Insbesondere das Licht aussendende Mittel und das Licht empfangende Mittel 6, 8 sind nebeneinander unterhalb des gleichen linsenförmigen transparenten Teils 15 der ersten Seite 10 des Gehäuses 5 angeordnet.
Darüberhinaus ist gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung die reflektierende Oberfläche 11 funktionsmäßig Mitteln 18 zugeordnet zum mikrometerweisen Variieren eines Abstandes D, welcher zwischen der reflektierenden Oberfläche 11 und der ersten Seite 10 des Gehäuses 5 besteht. Diese Mittel 18 sind Schraubmittel, da die reflektierende Oberfläche 11 an einer Fläche einer Scheibe 20 erhalten wird, welche von einem Gewindeschaft 21 getragen wird, welcher wiederum mit einem Gewindesitz 22 gekoppelt ist, welcher durch die zweite Seite 12 des Gehäuses 5 erhalten wird.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung weist das Gehäuse 5 erste und zweite becherförmige Elemente auf, welche durch die Zahlen 30 bzw. 31 bezeichnet sind, wobei das becherförmige Element 30 konzentrisch in das becherförmige Element 31 eingepasst ist, wobei ihre jeweiligen Aushöhlungen zu einer gleichen Seite hin zeigen; eine Bodenwand 32 des becherförmigen Elements 31 definiert die erste Seite 10 des Gehäuses 5 mit einer ersten äußeren Fläche davon und ist auf der Seite vorgesehen, welche dem ersten becherförmigen Element 30 gegenüberliegt, wobei ein rechtwinkliger Rahmen 40, welcher aus mindestens einem Paar von entgegen gesetzten Seitenelementen 41 besteht, welche in einem vorbestimmten Abstand von der Bodenwand 32 und in einer Position, welche derselben gegenüberliegt, ein Querelement 42 tragen, welches die zweite Seite 12 des Gehäuses 5 definiert.
Dioden 6 und 8 werden nebeneinander auf einer gleichen Fläche einer Leiterplatte 50 getragen, wobei sie sandwichartig zwischen der Bodenwand 32 des becherförmigen Elements 31 und einer entsprechenden Bodenwand 38 des becherförmigen Elements 30 angeordnet sind, welches zu diesem Zweck mit einer einrastenden Aufnahme 39 für die Leiterplatte 50 versehen ist.
Die becherförmigen Elemente 30 und 31 sind aus synthetischem Kunststoffmaterial und sind gegenseitig und integral mittels ihrer jeweiligen Seitenwände 60, 61 einrastend gekoppelt; ein Verbindungselement 65 wird ferner einstückig in der Aushöhlung des ersten becherförmigen Elements 30 erhalten und ist mit der Leiterplatte 50 mittels einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Schenkeln oder Stäben 66 verbunden, welche in die Leiterplatte 50 in entsprechende Perforationen getrieben sind und durch das erste becherförmige Element 30 aufgenommen sind.
Schließlich ist gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ein Temperaturerfassungselement 70 auch an der Seite der Licht aussendenden und der Licht empfangenden Mittel 6, 8 auf der Seite 10 des Gehäuses 5 vorgesehen. Insbesondere werden die Licht aussendenden und die Licht empfangenden Mittel 6, 8 und das Temperaturerfassungselement 70 von der gleichen Leiterplatte 50 getragen, welche im Gebrauch unterhalb des linsenförmigen transparenten Teils 15 angeordnet ist.
Alternativ kann gemäß einer Variante (nicht dargestellt) anstelle von zwei separaten Dioden 6 und 8 eine einzige Diode verwendet werden, welche in diesem Fall an der Seite des temperaturempfindlichen Elements 70 angeordnet wird, wobei die einzige Diode sowohl als Lichtsender als auch als Lichtempfänger wirkt; in diesem Fall sollte die Linse 15 so gemacht sein, dass sie die reflektierenden Strahlen R2 zu der einzigen Diode hin fokussiert.
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

EP 1335060 B1 [0002]

Claims

Optischer Trübungssensor (1), welcher ein Gehäuse (5) aufweist, welches ein Licht aussendendes Mittel (6) und ein Licht empfangendes Mittel (8) darin aufnimmt; dadurch gekennzeichnet, dass das Licht aussendende Mittel und das Licht empfangende Mittel (6, 8) nebeneinander auf einer gleichen ersten Seite (10) des Gehäuses (5) angeordnet sind, welche einer reflektierenden Oberfläche (11) gegenüberliegt und von ihr beabstandet ist, welche von einer zweiten Seite (12) des Gehäuses getragen wird, welche zur ersten entgegen gesetzt ist und ausgelegt ist, eine Strahlung (R1) von dem Licht aussendenden Mittel (6) zu empfangen, um sie zum Licht empfangenden Mittel (8) hin zu reflektieren.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht aussendende Mittel und das Licht empfangende Mittel (6, 8) nebeneinander unterhalb eines gleichen linsenförmigen transparenten Teils (15) der ersten Seite des Gehäuses (5) angeordnet sind.
Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Oberfläche (11) funktionsmäßig Mitteln (18) zugeordnet ist zum mikrometerweisen Variieren des Abstandes (D), welcher zwischen der reflektierenden Oberfläche (11) und der ersten Seite (10) des Gehäuses besteht.
Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (18) zum Variieren des Abstandes zwischen der reflektierenden Oberfläche und der ersten Seite des Gehäuses Schraubmittel sind, wobei die reflektierende Oberfläche (11) an einer Fläche einer Scheibe (20) erhalten wird, welche von einem Gewindeschaft (21) getragen wird, welcher mit einem Schraubsitz (22) gekoppelt ist, welcher durch die zweite Seite (12) des Gehäuses erhalten wird.
Sensor nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) erste (30) und zweite (31) becherförmige Elemente aufweist, wobei das erste konzentrisch in das zweite eingepasst ist und die jeweiligen Aushöhlungen zu einer gleichen Seite zeigen; dass eine Bodenwand (32) des zweiten becherförmigen Elements (31), welche die erste Seite (10) des Gehäuses definiert, auf der zum ersten becherförmigen Element (30) gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, mit einem Rahmen (40), welcher aus mindestens einem Paar von gegenüberliegenden Seitenelementen (41) besteht, welche in einem vorbestimmten Abstand von der Bodenwand (32) entfernt und in einer Position, welche derselben gegenüberliegt, ein Querelement (42) tragen, welches die zweite Seite (12) des Gehäuses definiert.
Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht aussendende (6) und das Licht empfangende (8) Mittel aus jeweiligen Dioden besteht, welche nebeneinander auf einer gleichen Fläche einer Leiterplatte (50) getragen werden, sandwichartig zwischen der Bodenwand (32) des zweiten becherförmigen Elements und einer entsprechenden Bodenwand (38) des ersten becherförmigen Elements (30) angeordnet.
Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite becherförmige Element (30, 31) aus einem synthetischen Kunststoffmaterial hergestellt sind und gegenseitig und integral mittels ihrer jeweiligen Seitenwände (60, 61) einrastend gekoppelt sind; dass ein Verbindungselement (65) mit der Leiterplatte (50) mittels einer Mehrzahl von elektrisch leitenden Schenkeln (66) verbunden ist, welche in die Leiterplatte getrieben sind und durch das erste becherförmige Element (30) hindurch integral einstückig innerhalb der Aushöhlung des ersten becherförmigen Elements (30) gebildet sind.
Sensor nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch ein Temperaturerfassungsmittel (70) neben dem Licht aussendenden (6) und dem Licht empfangenden (8) Mittel an der ersten Seite (10) des Gehäuses vorgesehen ist.
Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht aussendende und das Licht empfangende Mittel (6, 8) und das Temperaturerfassungsmittel (70) von der gleichen Leiterplatte (50) getragen werden, welche unterhalb eines linsenförmigen transparenten Teils (15) der ersten Seite des Gehäuses (5) angeordnet ist.