DE202010012771U1 - Sensor for monitoring a medium - Google Patents

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Abstract

Sensor zur Überwachung eines Mediums mit wenigstens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle und einem Detektor für elektromagnetische Strahlung, wobei sich das Medium im Strahlengang zwischen der elektromagnetischen Strahlungsquelle und dem Detektor befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlungsquelle (1) und der Detektor (2) in wenigstens einem Gehäuse (5) angeordnet sind, dass das Gehäuse (5) zwei ebene und winklig zueinander angeordnete sowie für die elektromagnetische Strahlung transparente Wandbereiche besitzt, so dass diese Wandbereiche und das sich an den Wandbereichen befindliche Medium ein die elektromagnetische Strahlung brechendes Prisma sind, und dass der Detektor (2) wenigstens ein eindimensionaler Sensor mit Fotodioden für die gebrochene elektromagnetische Strahlung ist, wobei ein bei Änderung des Mediums sich änderndes Spektrum erfassbar ist.Sensor for monitoring a medium having at least one electromagnetic radiation source and a detector for electromagnetic radiation, wherein the medium is in the beam path between the electromagnetic radiation source and the detector, characterized in that the electromagnetic radiation source (1) and the detector (2) in at least a housing (5) are arranged, that the housing (5) has two planar and angularly mutually arranged and transparent to the electromagnetic radiation wall areas, so that these wall areas and the medium located on the wall areas are a prism, the electromagnetic radiation refracting, and in that the detector (2) is at least one one-dimensional sensor with photodiodes for the refracted electromagnetic radiation, it being possible to detect a spectrum which changes as the medium changes.

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Description

Die Erfindung betrifft Sensoren zur Überwachung eines Mediums mit wenigstens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle und einem Detektor für elektromagnetische Strahlung, wobei sich das Medium im Strahlengang zwischen der elektromagnetischen Strahlungsquelle und dem Detektor befindet.The The invention relates to sensors for monitoring a medium with at least one electromagnetic radiation source and a Detector for electromagnetic radiation, whereby the medium in the beam path between the electromagnetic radiation source and the detector is located.

Durch die Druckschrift DE 10 2007 010 805 B3 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Harnstoffkonzentration in einer Lösung bekannt. Dazu wird Licht unter verschiedenen Einfallswinkeln auf eine Grenzfläche zwischen einem dichteren und einem dünneren Medium, nämlich dem Körper und der Lösung, ausgesendet. Dazu muss eine Grenzfläche zwischen dem Körper und der Lösung vorhanden sein. Das Licht wird an der Grenzfläche je nach Einfallswinkel zum Teil reflektiert, wobei mit zunehmendem Einfallswinkel der von der Grenzfläche reflektierte Anteil des Lichts zunimmt. Die reflektierte Strahlung wird von einem entsprechend angeordneten ortsauflösenden Strahlungsdetektor detektiert.Through the publication DE 10 2007 010 805 B3 For example, a method and apparatus for determining urea concentration in a solution is known. For this purpose, light is emitted at different angles of incidence onto an interface between a denser and a thinner medium, namely the body and the solution. This requires an interface between the body and the solution. The light is partially reflected at the interface, depending on the angle of incidence, and as the angle of incidence increases, the fraction of the light reflected from the interface increases. The reflected radiation is detected by a correspondingly arranged spatially resolving radiation detector.

Die Druckschrift DE 10 2008 056 559 A1 beinhaltet eine Sensoranordnung zur Detektion eines ersten flüssigen Mediums in einem zweiten flüssigen Medium mittels Reflektion eines emittierten Lichtstrahls sowie einem zugehörigen Empfänger. Dazu sind zwei in einem Gehäuse gekapselte Glasstablinsen parallel zueinander angeordnet. Die Glasstablinsen weisen einen anderen optischen Brechungsindex als die flüssigen Medien auf. Gegenüber den Glasstablinsen ist eine Reflektionsfläche angeordnet, die mit dem Gehäuse verbunden ist.The publication DE 10 2008 056 559 A1 includes a sensor arrangement for detecting a first liquid medium in a second liquid medium by means of reflection of an emitted light beam and an associated receiver. For this purpose, two encapsulated in a housing glass rod lenses are arranged parallel to each other. The glass rod lenses have a different optical refractive index than the liquid media. Opposite the glass rod lenses a reflection surface is arranged, which is connected to the housing.

Nachteilig sind, dass Ablagerungen und Verschmutzungen der Grenzfläche oder der Reflektionsfläche das Messergebnis verfälschen können.adversely are that deposits and contaminants of the interface or the reflection surface falsify the measurement result can.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stoffzusammensetzung eines Mediums einfach zu überwachen.Of the The protection claimed in claim 1 is based on the object easy to monitor the composition of a medium.

Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.These Task is with the features listed in the protection claim 1 solved.

Die Sensoren zur Überwachung eines Mediums mit wenigstens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle und einem Detektor für elektromagnetische Strahlung, wobei sich das Medium im Strahlengang zwischen der elektromagnetischen Strahlungsquelle und dem Detektor befindet, zeichnen sich durch ihre einfache Realisierung aus.The Sensors for monitoring a medium with at least one electromagnetic radiation source and a detector for electromagnetic radiation, wherein the medium in the beam path between the electromagnetic radiation source and the detector is characterized by its simple realization.

Dazu sind die elektromagnetische Strahlungsquelle und der Detektor in wenigstens einem Gehäuse angeordnet. Weiterhin besitzt das Gehäuse zwei ebene und winklig zueinander angeordnete sowie für die elektromagnetische Strahlung transparente Wandbereiche, so dass diese Wandbereiche und das sich an den Wandbereichen befindliche Medium ein die elektromagnetische Strahlung brechendes Prisma sind. Darüber hinaus ist der Detektor wenigstens ein eindimensionaler Sensor mit Fotodioden für die gebrochene elektromagnetische Strahlung, wobei ein bei Änderung des Mediums sich änderndes Spektrum erfassbar ist.To are the electromagnetic radiation source and the detector in arranged at least one housing. Furthermore owns the housing two level and angularly arranged to each other as well as transparent to the electromagnetic radiation Wall areas so that these wall areas and that are on the wall areas medium is a prism that breaks the electromagnetic radiation are. In addition, the detector is at least one-dimensional Sensor with photodiodes for the refracted electromagnetic Radiation, wherein a changing with the change of the medium spectrum is detectable.

Durch den Sensor wird mittels des Durchlichtprinzips Medium überwacht. Durch das Prisma wird die elektromagnetische Strahlung an der Eintritts- und an der Austrittsfläche in Abhängigkeit der Wellenlänge gebrochen. Resultat ist ein Spektrum der elektromagnetischen Strahlungsquelle. Bei einer Änderung des Mediums ändert sich die Brechung der elektromagnetischen Strahlung insbesondere bei Durchtritt der Wandbereiche, so dass ein verändertes Spektrum entsteht. Die Position von Spektrallinien verschieben sich, so dass sich der Ort auf den Detektor auftreffender elektromagentischer Strahlung bestimmter Wellenlänge verändert. Das wird mit dem Detektor erfasst, so dass eine Änderung des Mediums erfassbar ist. Das erfolgt beispielweise mit einem bekannten Datenverarbeitungssystem, welches mit dem Detektor verbunden ist. Das Datenverarbeitungssystem ist dazu insbesondere ein bekannter Mikrorechner.By the sensor is monitored by means of the transmitted light principle medium. Through the prism, the electromagnetic radiation at the entrance and at the exit surface as a function of the wavelength Broken. The result is a spectrum of the electromagnetic radiation source. When changing the medium, the changes Refraction of the electromagnetic radiation, in particular during passage the wall areas, so that a different spectrum is created. The position of spectral lines shift, so that the Place on the detector incident electromagnetic radiation changed wavelength. That will come with Detected by the detector, allowing a change of the medium is detectable. This is done, for example, with a known data processing system, which is connected to the detector. The data processing system is in particular a known microcomputer.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ansonsten zu einer Intensitätsänderung führende Verschmutzungen am Gehäuse keinen Einfluss auf die Erfassung ausüben. Das Gleiche gilt für das Medium trübende Bestandteile im Medium. Entscheidend für die Erfassung ist der Auftreffort der elektromagnetischen Strahlung und nicht deren Intensität. Damit haben auch Alterungsprozesse der Strahlungsquelle und des Detektors keinen Einfluss auf den Sensor zur Überwachung eines Mediums.One Another advantage is that otherwise to a change in intensity leading contamination on the housing has no effect exercise on the collection. The same applies the medium clouding components in the medium. critical for the detection is the impact of the electromagnetic Radiation and not their intensity. So have too No aging processes of the radiation source and the detector Influence on the sensor for monitoring a medium.

Darüber hinaus zeichnet sich der Sensor dadurch aus, dass sich nur das Medium außerhalb des Gehäuses befindet. Alle Bestandteile des Sensors sind im Gehäuse angeordnet, so dass ein kompakter Sensor vorhanden ist. Im einfachsten Fall sind dazu die elektromagnetische Strahlungsquelle und der Detektor sich gegenüberstehend angeordnet, wobei sich ein Raum für das Medium dazwischen befindet.About that In addition, the sensor is characterized by the fact that only the medium outside the case. All ingredients of the sensor are arranged in the housing, so that a compact sensor is available. In the simplest case are the electromagnetic Radiation source and the detector facing each other arranged, leaving a space for the medium in between located.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 10 angegeben.advantageous Embodiments of the invention are in the claims 2 to 10 indicated.

Im Strahlengang nach der elektromagnetischen Strahlungsquelle ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 wenigstens eine die Strahlung leitende und/oder ablenkende Vorrichtung angeordnet, so dass die elektromagnetische Strahlungsquelle und der Detektor nebeneinander platzierbar sind. Der Aufbau vereinfacht sich wesentlich. Die elektromagnetische Strahlungsquelle und der Detektor sind auf einem Träger nebeneinander platzierbar.In the beam path after the electromagnetic radiation source according to the embodiment of the protection claim 2 at least one radiation-conducting and / or deflecting device is arranged, so that the electromagnetic radiation source and the detector can be placed side by side. The structure is simplified considerably. The Electromagnetic radiation source and the detector can be placed side by side on a support.

Günstigerweise sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 Spiegel oder totalreflektierende Prismen die die Strahlung ablenkende Vorrichtung, so dass die Strahlung nacheinander zweimal abgelenkt wird. Die elektromagnetische Strahlungsquelle ist dazu vorteilhafterweise gegenüber dem Medium über dem Detektor angeordnet. Das Medium befindet sich dabei zwischen der Vorrichtung und dem Detektor. Dadurch ist ein sehr einfacher und kompakter Aufbau für den Sensor gegeben.conveniently, are according to the embodiment of the protection claim 3 mirror or totally reflective Prisms the radiation-deflecting device, so that the radiation is deflected twice in succession. The electromagnetic radiation source is for this purpose advantageously over the medium over arranged the detector. The medium is between the device and the detector. This makes it a lot easier and compact design for the sensor given.

Die die Strahlung leitende Vorrichtung ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 ein Lichtwellenleiter. Besitzt der Lichtwellenleiter dazu vorzugsweise eine U-Form, trifft die Strahlung der elektromagnetischen Strahlungsquelle auf den daneben angeordneten Detektor.The the radiation conducting device is according to the development of the Protection claim 4 an optical waveguide. Owns the optical fiber preferably a U-shape, meets the radiation of the electromagnetic Radiation source on the adjacent detector.

Nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 sind elektromagnetische Strahlungsquellen für Strahlungen verschiedener Wellenlänge und der Detektor mit einem Datenverarbeitungssystem verbunden, so dass nacheinander Strahlung verschiedener Wellenlänge im Prisma gebrochen und daraus resultierende Spektren erfass- und auswertbar sind. Dazu werden die elektromagnetischen Strahlungsquellen vorzugsweise getaktet betrieben, so dass eine örtliche Verschiebung einzelner Spektrallienien feststellbar ist. Die Empfindlichkeit des Sensors wird erhöht.To the development of the protection claim 5 are electromagnetic Radiation sources for radiations of different wavelengths and the detector connected to a data processing system, so that successively radiation of different wavelengths in the Broken prism and resulting spectra can be detected and evaluated are. For this, the electromagnetic radiation sources are preferably operated in a clocked manner, allowing a local shift individual spectralienien is detectable. The sensitivity of the sensor is increased.

Das Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 ein jeweils den Ort der auf den Detektor gelangten elektromagnetischen Strahlung bestimmter Wellenlänge ermittelndes Datenverarbeitungssystem. Änderungen des Mediums sind über die Ortsbestimmung leicht feststellbar.The Data processing system is after the development of the protection claim 6 each show the location of the electromagnetic radiation reaching the detector Radiation of certain wavelength detecting data processing system. amendments of the medium are easily determined by the location.

Im Strahlengang nach der elektromagentischen Strahlungsquelle ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 ein die elektromagentische Strahlung beeinflussende Einrichtung angeordnet, so dass elektromagnetische Strahlung bestimmter Wellenlänge das Medium durchdringt und auf den Detektor gelangt. Das ist insbesondere ein Filter oder ein Gitter. Die Empfindlichkeit des Sensors ist erhöht.in the Beam path after the electromagnetic source is after the development of the protection claim 7, the electromagnetic radiation arranged influencing device, so that electromagnetic Radiation of a certain wavelength penetrates the medium and get to the detector. This is especially a filter or a grid. The sensitivity of the sensor is increased.

Nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 ist ein erstes Teil des Gehäuses ein becherförmiges und aus einem für die Strahlung transparenten Material bestehendes Formteil. Das erste Teil weist weiterhin eine Vertiefung oder einen Ausschnitt für das Medium auf. Abgeschlossen ist das Gehäuse mit einem Deckel als ein zweites Teil des Gehäuses. Im ersten Teil sind wenigstens die elektromagnetische Strahlungsquelle und der Detektor angeordnet. Der Bereich des Gehäuses mit der Vertiefung oder dem Ausschnitt ist im Medium platziert, so dass sich Medium auch in der Vertiefung oder dem Ausschnitt befindet. Über die winklig zueinander angeordneten Wandbereiche der Vertiefung oder des Ausschnitts wird die Strahlung aus- und nach Durchtritt des Mediums eingekoppelt.To the development of the protection claim 8 is a first part of Housing a cup-shaped and made a for the radiation transparent material existing molding. The first part also has a recess or cutout for the medium up. Completed is the case with a Lid as a second part of the housing. In the first part are at least the electromagnetic radiation source and the Detector arranged. The area of the housing with the recess or the cutout is placed in the medium, so that is medium also located in the depression or the neckline. about the angularly arranged wall portions of the recess or the section, the radiation is out and after passage coupled to the medium.

Günstigerweise ist das Formteil nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 einstückig ausgebildet. Damit können ökonomisch günstig zu realisierende Sensoren bereitgestellt werden.conveniently, the molded part according to the embodiment of the protection claim 9 is integrally formed. This can be realized economically favorable Sensors are provided.

Günstigerweise ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 das Medium eine wässrige Lösung, so dass die Konzentration wenigstens eines Stoffes in der wässrigen Lösung erfassbar ist.conveniently, is according to the embodiment of the protection claim 10, the medium one aqueous solution, so that the concentration at least of a substance in the aqueous solution detectable is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.One Embodiment of the invention is in the drawings each shown in principle and will be closer in the following described.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Sensor zur Überwachung eines Mediums in einem Längsschnitt und 1 a sensor for monitoring a medium in a longitudinal section and

2 ein Sensor in einer Schnittdarstellung. 2 a sensor in a sectional view.

Ein Sensor zur Überwachung eines Mediums besteht im Wesentlichen aus einer elektromagnetischen Strahlungsquelle 1, einem Detektor 2, einer die Strahlung ablenkenden Vorrichtung 2 und einem Gehäuse 5.A sensor for monitoring a medium consists essentially of an electromagnetic radiation source 1 , a detector 2 a radiation deflecting device 2 and a housing 5 ,

Die 1 zeigt einen Sensor zur Überwachung eines Mediums in einem Längsschnitt in einer prinzipiellen Darstellung.The 1 shows a sensor for monitoring a medium in a longitudinal section in a schematic representation.

Das Medium ist beispielsweise eine wässrige Lösung. Bekannterweise werden für die elektromagnetische Strahlungsquelle 1 eine Lumineszenzdiode 1 und für den Detektor 2 ein CCD-Sensor 2 mit Fotodioden eingesetzt, wobei CCD für Charge-coupled Device steht. Dieser ist als eindimensionaler (Zeile) oder zweidimensionaler (Matrix) CCD-Sensor 2 ausgeführt.The medium is, for example, an aqueous solution. As is known, for the electromagnetic radiation source 1 a light emitting diode 1 and for the detector 2 a CCD sensor 2 used with photodiodes, where CCD stands for charge-coupled device. This is a one-dimensional (line) or two-dimensional (matrix) CCD sensor 2 executed.

Die Lumineszenzdiode 1 und der CCD-Sensor 2 sind nebeneinander auf einer Leiterplatte 4 als Träger 4 angeordnet.The light-emitting diode 1 and the CCD sensor 2 are next to each other on a circuit board 4 as a carrier 4 arranged.

Die Leiterplatte 4 befindet sich in einem ersten Teil 6 des Gehäuses 5. Dieser erste Teil 6 ist becherförmig ausgebildet und besteht aus einem für die Strahlung der Lumineszenzdiode 1 transparenten Material. Weiterhin ist dieses erste Teil 6 ein einstückig ausgebildetes Formteil, welches einen Ausschnitt 8/eine Aussparung für das Medium aufweist.The circuit board 4 is in a first part 6 of the housing 5 , This first part 6 is cup-shaped and consists of a for the radiation of the light emitting diode 1 transparent material. Furthermore, this first part 6 an integrally formed molding, which has a cutout 8th / has a recess for the medium.

Im Strahlengang nach der Lumineszenzdiode 1 ist eine die Strahlung ablenkende Vorrichtung 3 mit zwei totalreflektierenden Prismen angeordnet, so dass die Strahlung nacheinander zweimal um 90° abgelenkt wird. Der Eintritt der Vorrichtung 3 ist in der Ebene der Lumineszenzdiode 1 angeordnet, so dass deren elektromagnetische Strahlung in die Vorrichtung 3 eingekoppelt wird. Der Austritt zur Auskopplung der zweimal um 90° abgelenkten elektromagnetischen Strahlung der Lumineszenzdiode 1 ist in der Ebene des CCD-Sensors 2 angeordnet. Zwischen der Vorrichtung 3 und dem CCD-Sensor 2 befindet sich der Ausschnitt 8 für das Medium, so dass über die Wandbereiche des Ausschnitts 8 die elektromagnetische Strahlung den durch den Ausschnitt 8 ausgebildeten Raum mit dem Medium durchdringt. Die Wandbereiche sind eben ausgeführt und winklig zueinander angeordnet. Der die Wandbereiche einschließende Winkel ist kleiner 180°. Die Wandbereiche sind dazu weiterhin gegenüber der elektromagnetischen Strahlung so angeordnet, dass im Zusammenhang mit dem Medium ein die elektromagnetische Strahlung brechendes Prisma vorhanden ist.In the beam path after the light emitting diode 1 is a radiation deflecting device 3 arranged with two totally reflecting prisms, so that the radiation is deflected twice in succession by 90 °. The entrance of the device 3 is in the plane of the light emitting diode 1 arranged so that their electromagnetic radiation into the device 3 is coupled. The exit for the coupling of the twice deflected by 90 ° electromagnetic radiation of the light-emitting diode 1 is in the plane of the CCD sensor 2 arranged. Between the device 3 and the CCD sensor 2 is the cutout 8th for the medium, leaving over the wall areas of the cutout 8th the electromagnetic radiation through the cutout 8th trained space with the medium penetrates. The wall areas are flat and arranged at an angle to each other. The angle enclosing the wall areas is smaller than 180 °. For this purpose, the wall regions are furthermore arranged opposite to the electromagnetic radiation such that a prism which breaks the electromagnetic radiation is present in connection with the medium.

Die optischen Elemente sind dabei so angeordnet, dass das Spektrum der Strahlung auf den CCD-Sensor 2 gelangt. Dabei wird der Ort vorbestimmter Spektrallinien erfasst. Ändert sich die Zusammensetzung des Mediums, ändert sich auch die Brechung. Die Spektrallinien der Strahlung verschieben sich. Über den CCD-Sensor 2 ist diese Verschiebung örtlich bestimmbar.The optical elements are arranged so that the spectrum of the radiation on the CCD sensor 2 arrives. In this case, the location of predetermined spectral lines is detected. As the composition of the medium changes, so does the refraction. The spectral lines of the radiation shift. About the CCD sensor 2 this shift is locally determinable.

Das kann auch bezüglich der Veränderung elektromagnetischer Strahlung einer bestimmten Wellenlänge erfolgen. Dabei wird eine elektromagnetische Strahlungsquelle 1 mit wenigstens einer bestimmten Wellenlänge eingesetzt.This can also be done with respect to the change of electromagnetic radiation of a certain wavelength. This is an electromagnetic radiation source 1 used with at least one specific wavelength.

Mit dem Einsatz einer Mehrfarben-Lumineszenzdiode 1 als elektromagnetische Strahlungsquelle 1 ist elektromagnetische Strahlung bestimmter Wellenlängen einfach zu realisieren.With the use of a multi-color light-emitting diode 1 as an electromagnetic radiation source 1 is electromagnetic radiation of certain wavelengths easy to implement.

In einer ersten Ausführungsform ist die Lumineszenzdiode 1 gegenüber dem Medium beabstandet über dem CCD-Sensor 2 angeordnet (Darstellung in der 1).In a first embodiment, the light-emitting diode 1 spaced from the medium above the CCD sensor 2 arranged (representation in the 1 ).

In einer zweiten Ausführungsform ist die Lumineszenzdiode 1 beabstandet neben dem CCD-Sensor 2 angeordnet.In a second embodiment, the light emitting diode 1 spaced apart from the CCD sensor 2 arranged.

Die 2 zeigt dazu einen Sensor in einer prinzipiellen Schnittdarstellung.The 2 shows a sensor in a schematic sectional view.

Im Strahlengang nach der Lumineszenzdiode 1 ist die die Strahlung ablenkende Vorrichtung 3 mit die Strahlung reflektienden Einrichtungen 10 in Form von Spiegeln 10 in einem Lichtleitkanal 9 angeordnet, so dass die Strahlung nacheinander zweimal um 90° abgelenkt wird. Die die Strahlung ablenkende Vorrichtung 3 und das erste Teil 6 des Gehäuses 5 sind dabei entweder mehr- oder einstückig ausbildbar. Die Lumineszenzdiode 1, der CCD-Sensor 2, die Vorrichtung 3 und der Ausschnitt 8 befinden sich dabei in einer Ebene. In einer Variante dieser zweiten Ausführungsform ist eine Schlitzblende 11 ein Bestandteil der Vorrichtung 3.In the beam path after the light emitting diode 1 is the radiation-deflecting device 3 with the radiation reflecting devices 10 in the form of mirrors 10 in a light guide channel 9 arranged so that the radiation is deflected twice in succession by 90 °. The radiation-deflecting device 3 and the first part 6 of the housing 5 are either multi-or one-piece formable. The light-emitting diode 1 , the CCD sensor 2 , the device 3 and the clipping 8th are in one plane. In a variant of this second embodiment is a slit diaphragm 11 a component of the device 3 ,

Zur Steuerung der Messung und Auswertung der Messergebnisse sind die elektromagnetische Strahlungsquelle 1 und der CCD-Sensor 2 mit einem Datenverarbeitungssystem zusammengeschaltet. Das ist ein bekannter Mikrorechner auf der Leiterplatte 4 mit einem Mikrocontroller als zentrale Verarbeitungseinheit. Das zweite Teil 7 des Gehäuses 5 ist ein Deckel 7, so dass ein in sich abgeschlossener Sensor zur Überwachung des Mediums realisiert ist.To control the measurement and evaluation of the measurement results are the electromagnetic radiation source 1 and the CCD sensor 2 interconnected with a data processing system. This is a well-known microcomputer on the circuit board 4 with a microcontroller as the central processing unit. The second part 7 of the housing 5 is a lid 7 , so that a self-contained sensor for monitoring the medium is realized.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102007010805 B3 [0002] - DE 102007010805 B3 [0002]
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Claims (10)

Sensor zur Überwachung eines Mediums mit wenigstens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle und einem Detektor für elektromagnetische Strahlung, wobei sich das Medium im Strahlengang zwischen der elektromagnetischen Strahlungsquelle und dem Detektor befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlungsquelle (1) und der Detektor (2) in wenigstens einem Gehäuse (5) angeordnet sind, dass das Gehäuse (5) zwei ebene und winklig zueinander angeordnete sowie für die elektromagnetische Strahlung transparente Wandbereiche besitzt, so dass diese Wandbereiche und das sich an den Wandbereichen befindliche Medium ein die elektromagnetische Strahlung brechendes Prisma sind, und dass der Detektor (2) wenigstens ein eindimensionaler Sensor mit Fotodioden für die gebrochene elektromagnetische Strahlung ist, wobei ein bei Änderung des Mediums sich änderndes Spektrum erfassbar ist.Sensor for monitoring a medium having at least one electromagnetic radiation source and a detector for electromagnetic radiation, wherein the medium is located in the beam path between the electromagnetic radiation source and the detector, characterized in that the electromagnetic radiation source ( 1 ) and the detector ( 2 ) in at least one housing ( 5 ) are arranged that the housing ( 5 ) has two planar wall regions which are arranged at an angle to one another and are transparent to the electromagnetic radiation, such that these wall regions and the medium located on the wall regions are a prism which breaks the electromagnetic radiation, and in that the detector ( 2 ) is at least one one-dimensional sensor with photodiodes for the refracted electromagnetic radiation, wherein a change in the medium spectrum is detectable. Sensor nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang nach der elektromagnetischen Strahlungsquelle (1) wenigstens eine die Strahlung leitende und/oder ablenkende Vorrichtung (3) angeordnet ist, so dass die elektromagnetische Strahlungsquelle (1) und der Detektor (2) nebeneinander platzierbar sind.Sensor according to protection Claim 1, characterized in that in the beam path after the electromagnetic radiation source ( 1 ) at least one radiation-conducting and / or deflecting device ( 3 ) is arranged so that the electromagnetic radiation source ( 1 ) and the detector ( 2 ) are placed side by side. Sensor nach Schutzanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Spiegel (10) oder totalreflektierende Prismen die die Strahlung ablenkende Vorrichtung (3) sind, so dass die Strahlung nacheinander zweimal abgelenkt wird.Sensor according to protection claims 1 and 2, characterized in that mirrors ( 10 ) or totally reflecting prisms the radiation deflecting device ( 3 ) so that the radiation is deflected twice in succession. Sensor nach Schutzanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Strahlung leitende Vorrichtung (3) ein Lichtwellenleiter ist.Sensor according to protection claim 1 and 2, characterized in that the radiation conducting device ( 3 ) is an optical waveguide. Sensor nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass elektromagnetische Strahlungsquellen (1) für Strahlungen verschiedener Wellenlänge und der Detektor (2) mit einem Datenverarbeitungssystem verbunden sind, so dass nacheinander Strahlung verschiedener Wellenlänge im Prisma, gebildet aus den Wandbereichen und dem sich an den Wandbereichen befindlichen Medium, gebrochen und daraus resultierende Spektren erfass- und auswertbar sind.Sensor according to protection claim 1, characterized in that electromagnetic radiation sources ( 1 ) for radiations of different wavelengths and the detector ( 2 ) are connected to a data processing system, so that in succession radiation of different wavelengths in the prism, formed from the wall areas and located on the wall areas medium, broken and resulting spectra can be detected and evaluated. Sensor nach Schutzanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungssystem ein jeweils den Ort der auf den Detektor (2) gelangten elektromagnetischen Strahlung bestimmter Wellenlänge ermittelndes Datenverarbeitungssystem ist.Sensor according to protection claim 5, characterized in that the data processing system in each case the location of the detector ( 2 ) arrived electromagnetic radiation of a certain wavelength detecting data processing system is. Sensor nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang nach der elektromagnetischen Strahlungsquelle (1) ein die elektromagnetische Strahlung beeinflussende Einrichtung angeordnet ist, so dass elektromagnetische Strahlung bestimmter Wellenlänge das Medium durchdringt und auf den Detektor (2) gelangt.Sensor according to protection Claim 1, characterized in that in the beam path after the electromagnetic radiation source ( 1 ) a device influencing the electromagnetic radiation is arranged, so that electromagnetic radiation of a certain wavelength penetrates the medium and onto the detector ( 2 ). Sensor nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Teil (6) des Gehäuses (5) ein becherförmiges und aus einem für die Strahlung transparenten Material bestehendes Formteil ist, dass das erste Teil (6) eine Vertiefung oder einen Ausschnitt (8) mit den Wandbereichen für das Medium aufweist und dass ein zweites Teil (7) des Gehäuses (5) ein Deckel (7) ist.Sensor according to protection claim 1, characterized in that a first part ( 6 ) of the housing ( 5 ) is a cup-shaped and consisting of a material transparent to the radiation molding is that the first part ( 6 ) a depression or a cutout ( 8th ) with the wall areas for the medium and that a second part ( 7 ) of the housing ( 5 ) a lid ( 7 ). Sensor nach Schutzanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil einstückig ausgebildet ist.Sensor according to protection claim 8, characterized that the molded part is integrally formed. Sensor nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium eine wässrige Lösung ist, so dass die Konzentration wenigstens eines Stoffes in der wässrigen Lösung erfassbar ist.Sensor according to protection claim 1, characterized that the medium is an aqueous solution, so that the concentration of at least one substance in the aqueous Solution is detectable.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007010805B3 (en) 2007-03-02 2008-10-30 Continental Automotive Gmbh Method and device for determining the urea concentration in a solution
DE102008056559A1 (en) 2008-11-10 2010-05-27 Faudi Aviation Gmbh & Co. Kg sensor arrangement

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007010805B3 (en) 2007-03-02 2008-10-30 Continental Automotive Gmbh Method and device for determining the urea concentration in a solution
DE102008056559A1 (en) 2008-11-10 2010-05-27 Faudi Aviation Gmbh & Co. Kg sensor arrangement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017222451A1 (en) 2017-12-12 2019-06-13 Robert Bosch Gmbh Qualitätsmeßanordnung

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