DE19608866A1 - Meßvorrichtung für den Flüssigkeitspegel in einem Behälter, insbesondere in einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung für den Flüssig­ keitspegel in einem Behälter, insbesondere in einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine.

Insbesondere in Waschmaschinen und Ge­ schirrspülmaschinen werden in bekannter Weise schaltende und analoge Niveausensoren bekannt, die nach dem "Kraftmeßprinzip" arbeiten. Eine Wassersäule baut dabei in einem luftdichten Sy­ stem einen vom Wasserstand in der Maschine abhängigen Druck auf, welcher eine Membran verformt. Diese Verformung kann dann auf mehrere Arten ausgewertet werden. Eine erste Möglichkeit besteht darin, daß ein komplexes Mikroschaltersystem verschie­ dene Kontakte bei unterschiedlichem Drücken bzw. Flüssigkeits­ niveaus schaltet. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß ein angeschlossenes analoges System mit Eisenkernen und Spulen elektrische Signale bzw. Werte (z. B. Spannung, Frequenz) gene­ riert, die druckabhängig sind. Schließlich kann die Membran selber elektrisch aktiv sein und Meßwerte als Spannungswerte oder indirekt als Frequenzwerte abgeben.

Die bekannten Niveausensoren können zwar relativ hohe Ströme bei angelegter Netzspannung schalten, jedoch verliert dies durch den Einzug der Elektronik in modernen Maschinen mehr und mehr an Bedeutung. Ein gestiegenes Umweltbewußtsein der Her­ steller und Kunden erfordert eine immer genauere Erfassung des Wasserniveaus bei immer geringer werdenden Hysteresen. Diese gestiegenen Anforderungen können durch die bekannten Systeme nicht befriedigt werden und übersteigen das technisch ökono­ misch machbare bei diesen Systemen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die gegenüber den bekannten Systemen eine höhere Genauigkeit besitzt und die drucklos arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Schwimmer in einem mit dem Behälter über eine Leitungsanordnung verbundenen, kommunizierenden Meßgefäß angeordnet ist, und daß eine Lichtschrankenanordnung am Meßgefäß zur Erfassung wenig­ stens einer Höhenposition des Schwimmers vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß wird das Flüssigkeitsniveau unmittelbar über den Schwimmer erfaßt, im Gegensatz zum bekannten Meßverfahren, bei dem das Flüssigkeitsniveau indirekt über den Druck erfaßt wird. Hierdurch wird bei vernachlässigbarer Hysterese ein sehr exaktes Meßergebnis erzielt. Die erfindungsgemäße Meßvorrich­ tung kann leicht an das gewünschte Flüssigkeitsniveau angepaßt werden und ist dabei leicht und einfach montierbar bei entspre­ chend niedrigen Kosten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Meßvorrichtung möglich.

Das Meßgefäß ist vorzugsweise im wesentlichen als vertikales Rohr ausgebildet, das im Bereich der Höhenposition des Flüssig­ keitspegels angeordnet ist bzw. in einfacher Weise dort ange­ ordnet werden kann.

Die Lichtschrankenanordnung ist zweckmäßigerweise als Reflex-Lichtschrankenanordnung oder Durchlicht-Lichtschrankenanordnung ausgebildet, je nachdem, welches System im Hinblick auf die konstruktiven Gegebenheiten leichter realisierbar ist.

Um eine noch höhere Meßgenauigkeit zu erzielen, weist die Lichtschrankenanordnung in vorteilhafter Weise mehrere überein­ ander angeordnete Lichtschranken auf, so daß nicht nur das Er­ reichen des überwachenden Flüssigkeitspegels überwacht werden kann, sondern auch noch erfaßt werden kann, in welchen Berei­ chen sich der Flüssigkeitspegel befindet.

Das Meßgefäß ist zweckmäßigerweise über die Leitungsanordnung mit einem Ablaufanschluß oder -schlauch des Behälters verbun­ den, wodurch insbesondere bei Wasch- oder Geschirrspülmaschinen eine einfache Anschlußmöglichkeit gegeben ist, die sogar eine Nachrüstung zuläßt.

Eine einfache und kostengünstige elektrische Verdrahtung ist dadurch erreicht, daß die Lichtschrankenanordnung über eine Meßsignale übertragende Zwei-Draht-Leitung mit einem elektri­ schen Schaltgerät verbunden ist, das beim Ansprechen der Licht­ schrankenanordnung entsprechende Schalt- und/oder Steuersignale erzeugt, wobei die Zwei-Draht-Leitung zusätzlich zur Stromver­ sorgung der Lichtschrankenanordnung ausgebildet ist. Eine ein­ zige einfache Zwei-Draht-Leitung dient somit zur Signalübertra­ gung in der einen Richtung und zur Stromversorgung in der ande­ ren Richtung, so daß die Lichtschrankenanordnung auf einfache und kostengünstige Weise mit dem Schaltgerät verbunden werden kann. Diese elektrische Ausgestaltung kann in vorteilhafter Weise auch für andere Anwendungsbereiche eingesetzt werden, bei denen Lichtschrankenanordnungen vorgesehen sind.

Eine vorteilhafte einfache Schaltungsausführung wird dadurch erreicht, daß die Lichtschrankenanordnung wenigstens eine Rei­ henschaltung einer Leuchtdiode mit einem lichtsensitiven Halb­ leiterschalter aufweist, das insbesondere als Fototransistor ausgebildet ist, dessen Schaltstrecke durch einen Widerstand überbrückt ist. Hierdurch bildet sich ein schnelles exaktes Schaltverhalten aus.

Die Lichtschrankenanordnung besitzt zweckmäßigerweise zur Erhö­ hung der Meßgenauigkeit mehrere einzelne jeweils aus einer Leuchtdiode und einem lichtsensitiven Haltleiterschalter beste­ hende Lichtschranken, die parallel zueinander geschaltet sind, so daß mit Hilfe der Zwei-Draht-Leitung eine gemeinsame Strom­ versorgung und eine gemeinsame Meßdatenübertragung möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels einer Meßvorrichtung für den Flüssigkeitspegel in einer Waschmaschine und

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild der Meßvorrichtung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist sche­ matisch eine Trommel 10 einer im übrigen nicht näher darge­ stellten Waschmaschine gezeigt, an die unten ein Wasserablauf­ schlauch 11 angeschlossen ist. Dieser Wasserablaufschlauch 11 ist über einen Meßschlauch 12 mit einem vertikal angeordneten Meßrohr 13 verbunden, das aus lichtdurchlässigem Material, bei­ spielsweise aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff besteht. Dieses Meßrohr 13 ist in seinem mittleren Bereich im Durchmes­ ser erweitert und enthält dort einen Schwimmer 14. Nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren besitzt der Flüssigkeitspe­ gel in der Trommel 10 dasselbe Niveau wie der im Meßrohr 13, und der Schwimmer 14 befindet sich dementsprechend auf demsel­ ben Niveau. Das Meßrohr 13 wird in einer Höhenposition angeord­ net, die dazu geeignet ist, den zu überwachenden Flüssig­ keitspegel bzw. den maximal zulässigen Flüssigkeitspegel der Trommel 10 zu überwachen.

Am Meßrohr 13 sind zwei Lichtschranken 15, 16 übereinander an­ geordnet, die zusammen eine Lichtschrankenanordnung 17 bilden. Jede Lichtschranke 15, 16 besteht aus einem Lichtsender S bzw. S′ und einem Lichtempfänger E bzw. E′. Die Lichtschranken sind nach dem Durchlichtprinzip ausgebildet, wobei selbstverständ­ lich auch das Reflexprinzip anwendbar ist. Die Lichtschranken­ anordnung 17 ist über eine Zwei-Draht-Leitung 18 mit einem Schaltgerät 19 verbunden, das zur Auswertung der Meßsignale der Lichtschrankenanordnung 17 dient und bei Überschreiten des ma­ ximal zulässigen Flüssigkeitspegels oder Erreichen des einge­ stellten Soll-Pegels ein Signal abgibt oder eine entsprechende elektrische oder elektronische Steuereinrichtung der Waschma­ schine mit dieser Meßinformation versorgt.

Im einfachsten Falle kann auch nur eine einzige Lichtschranke 15 oder 16 vorgesehen sein, während andererseits auch eine noch größere Zahl von übereinander angeordneten Lichtschranken mög­ lich ist, um mehrere Flüssigkeitsniveaus überwachen zu können. Die Anwendung dieser Meßvorrichtung ist selbstverständlich nicht auf Waschmaschinen beschränkt, sondern ist für alle Be­ hälter anwendbar, in denen ein Flüssigkeitsniveau überwacht oder gemessen werden soll, beispielsweise in Geschirrspülma­ schinen, Aquarien, Schwimmbädern, Öltanks oder dergleichen.

Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Schaltbild besitzt die dort gezeigte Lichtschrankenanordnung 17 zur Vereinfachung nur eine einzige Lichtschranke 15. Diese besteht aus der Reihenschaltung einer Leuchtdiode 24 mit einem Fototransistor 20, dessen Schaltstrecke durch einen Widerstand 21 überbrückt ist. Diese Reihenschaltung ist über die Zwei-Draht-Leitung 18 mit dem Schaltgerät 19 verbunden und in diesem einerseits über einen Widerstand 22 mit dem positiven Pol 23 einer Versorgungsspan­ nungsquelle und andererseits mit Masse bzw. dem negativen Pol dieser Versorgungsspannungsquelle.

Zunächst sei angenommen, daß das Flüssigkeitsniveau in der Trommel 10 so niedrig ist, daß der Schwimmer 14 unterhalb der Lichtschrankenanordnung 17 positioniert ist. Der Lichtkanal ist dadurch frei, und die Versorgungsspannung treibt über die Wi­ derstände 21, 22 einen geringen Strom durch die Leuchtdiode 24. Dabei kann der Widerstand 22 beispielsweise einen Wert von 1 KOhm und der Widerstand 21 einen Wert von 20 KOhm aufweisen. Das emittierte Licht beginnt den Fototransistor 20 durchzusteu­ ern, wodurch der Strom im gesamten Kreis erhöht wird. Dieser erhöhte Strom führt wiederum zu einer erhöhten Lichtemission, so daß der Fototransistor 20 lawinenartig durchsteuert und eine Eingangsspannung von beispielsweise 2 V zur Verfügung stellt bei einer Versorgungsspannung von beispielsweise 12 Volt.

Steigt nun der Flüssigkeitspegel in der Trommel 10 bzw. im Meß­ rohr 13 so an, daß der Schwimmer 14 in die Lichtschranke gelangt, so wird der Lichtkanal langsam abgedeckt. Das Licht er­ reicht daher den Fototransistor 20 nicht mehr oder in geringe­ rem Maße, wodurch sich der Strom und damit die Lichtemission reduzieren. Dies führt wiederum zu einer lawinenartigen Sper­ rung des Fototransistors 20. Im Schaltgerät 19 liegt dadurch eine Spannung an der Zwei-Draht-Leitung 18 an, die nahezu der eine Spannung an der Zwei-Draht-Leitung 18 an, die nahezu der Versorgungsspannung entspricht. Durch die beiden unterschiedli­ chen Spannungsniveaus können die beiden Meßzustände deutlich voneinander unterschieden werden, und das Schaltgerät 19 gibt entsprechende Steuersignale an eine Anzeigeeinrichtung und/oder an eine Steuervorrichtung für die Waschmaschine ab.

Im Falle mehrerer parallelgeschalteter Lichtschranken wird ent­ weder ein Schwimmer 14 verwendet, dessen Länge so ausgebildet ist, daß er sich über alle Lichtschranken erstrecken kann oder aber seine Länge ist so bemessen, daß er immer nur eine Licht­ schranke abdeckt. Im ersten Falle wird die Meßspannung stufen­ weise erhöht, wenn der Schwimmer nacheinander immer mehr Licht­ schranken abdeckt. Im zweiten Falle müssen die Lichtschranken mit unterschiedlichen Widerständen 21 versehen sein, so daß bei der Abdeckung jeder der verschiedenen Lichtschranken ein unter­ schiedliches Meßsignal im Schaltgerät 19 erzeugt wird.

Anstelle eines Fotowiderstands 20 können selbstverständlich auch andere bekannte lichtsensitive Halbleiter bzw. Halbleiter­ schalter verwendet werden.

Claims (10)

1. Meßvorrichtung für den Flüssigkeitspegel in einem Behäl­ ter, insbesondere in einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwimmer (14) in einem mit dem Behälter (10) über eine Leitungsanordnung (12) verbundenen, kommunizierenden Meßgefäß (13) angeordnet ist, und daß eine Lichtschrankenanordnung (17) am Meßgefäß (13) zur Erfassung we­ nigstens einer Höhenposition des Schwimmers (14) vorgesehen ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgefäß (13) im wesentlichen als vertikales Rohr aus­ gebildet ist, das im Bereich der Höhenposition des Flüssig­ keitspegels angeordnet ist.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtschrankenanordnung (17) als Reflex-Lichtschrankenanordnung oder Durchlicht-Lichtschrankenanordnung ausgebildet ist.

4. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschrankenanordnung (17) mehrere übereinander angeordnete Lichtschranken (15, 16) auf­ weist.

5. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgefäß (13) über die Lei­ tungsanordnung (12) mit einem Ablaufanschluß oder -schlauch (11) des Behälters (10) verbunden ist.

6. Meßvorrichtung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschrankenanord­ nung (17) über eine Meßsignale übertragende Zwei-Draht-Leitung (18) mit einem elektrischen Schaltgerät (19) verbunden ist, das beim Ansprechen der Lichtschrankenanordnung (17) entsprechende Schalt- und/oder Steuersignale erzeugt, wobei die Zwei-Draht-Leitung (18) zusätzlich zur Stromversorgung der Lichtschranken­ anordnung (17) ausgebildet ist.

7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschrankenanordnung (17) wenigstens eine Reihen­ schaltung einer Leuchtdiode (24) mit einem lichtsensitiven Halbleiterschalter (20) aufweist.

8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (20) als Fototransistor ausgebildet ist, dessen Schaltstrecke durch einen Widerstand (21) über­ brückt ist.

9. Meßvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtschrankenanordnung (17) mehrere ein­ zelne, jeweils aus einer Leuchtdiode (24) und einem lichtsensi­ tiven Halbleiterschalter (20) bestehende Lichtschranken (15, 16) besitzt, die parallel zueinander geschaltet sind.

10. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwei-Draht-Leitung (18) im Schaltgerät (19) mit einer Spannungsversorgungsquelle verbunden ist, insbe­ sondere über wenigstens einen Widerstand (22).