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Titel der Erfindung
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Temperatursensorsystem für Haushaltkältegeräte Anwendungsgebiet Die
Erfindung betrifft ein Temperatursensorsystem für Haushaltkältegeräte zur Erfassung,
Überwachung und Aufnahme von Lagergut- und Innenraumtemperaturen.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei Haushaltkältegeräten
gibt es bisher zwei Möglichkeiten der Erfassung und Messung der Temperaturen.
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Einmal wird die aufzunehmende zu messende Temperatur über einen Sensor
im direkten Kontakt mit einem Körper, zum Beispiel Verdampfer, erfaßt, daß heißt,
der temperaturempfindliche Teil des Fühlersystems ist direkt mit dem Medium mit
Hilfe einer Schelle oder eines ähnlichen Befestigungsmittels verbunden. Dieser direkte
Kontakt kann auch mit dem Lagergut bestehen. Dazu bedient man sich der Verwendung
einer
Fühlersonde oder einer Kontaktfläche, auf die das zu messende
Medium gebracht wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die im Gefrierfach
zu messende bzw. zu erfassende Lufttemperatur durch einen Raumfühler aufgenommen
wird. Diese Lösung ist für die Erfassung der Lagerguttemperatur nicht geeignet.
Sie findet deshalb keine Verwendung für Gefrierschaltungen oder Schaltungen, die
eine Erfassung der Lagerguttemperatur beinhalten.
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Die häufigste Anwendung besteht gegenwärtig darin, daß die Fühler
im direkten Kontakt mit dem Körper stehen. Dadurch muß der Nachteil in Kauf genommen
werden, daß nur ein Iconstruktiv möglicher Anbringungsort zur Verfügung steht, jedoch
dieser in den meisten Fällen nicht den regelungstechnischen Erfordernissen entspricht.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Lagergut am Fühler anfrieren
kann bzw. die Beweglichkeit des Lagergutes und in bestimmten Fällen des Fühlers
stark eingeschränkt ist.
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Ziel der Erfindung Im Zuge der Anwendung mikroelektronisch geregelter
Steuersysteme erlangen funktionsgerechte Sensoren immer mehr an Bedeutung. In allen
Wirtschaftszweigen ist hierzu ein enormer Nachholebedarf zu bewältigen. Das Ziel
der Erfindung besteht daher darin, daß ein neuartiges Fühlersystem geschaffen wird,
welches den Anforderungen einer exakten, zuverlässigen und ökonomischen Regelung
entspricht. Vor allem das Gefrieren und Gefrierlagern soll vereinfacht und für den
Betreiber problemlos gemacht werden. Darüber hinaus ergeben sich auch vorteilhafte
Anwendungsfälle im höheren Temperaturbereich. Der materielle Aufwand wird um diverse
Befestigungsmittel, Fühlerleitungen und Arbeitsaufwendungen, die damit in Zusammenhang
stehen, reduziert. Vorrangig wird der Aufwand an Buntmetallen minimiert.Ein weiterer
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß im Gefrierfachinneren keine große Anzahl
an Funktionselementen vorhanden ist, wodurch sich der Serviceaufwand und die Störanfälligkeit
wesentlich reduziert.
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Darlegung des Wesens der Erfindung - die technische Aufgabe, die durch
die Erfindung gelöst wird Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Temperatursensorsystem
zu schaffen, bei dem der Aufwand zur Verlegung von Leitungen wesentlich reduziert,
das Anfrieren am Lagergut vermieden, die Genauigkeit der Messungen erhöht und die
gezielte Messung von entsprechendem Lagergut erreicht werden soll.
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- Merkmale der Erfindung Die Merkmale der Erfindung bestehen darin,
daß nur ein Temperatursensorsystem als Kombination in Gefrierfächern beziehungsweise
Kälteräumen angeordnet ist. Diese Kombination kann unabhängig von konstruktiven
und technologischen Bedingungen so angebracht werden, daß die regelungstechnischen
Parameter optimal erfüllt werden können.
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Das wesenetliche Merkmal der Erfindung ist die Ausnutzung der Infrarotstrahlung
zur Gewinnung eines Temperaturmeßsignales.
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Das heißt, ein optoelektronisches System nimmt die Wärmestrahlung
des zu messenden Körpers über eine Distanz auf und wandelt dieses in eine elektrische
Größe um. Dieses elektrische Signal ist nutzbar und wird einer bekannten elektronischen
Steuerung zugeführt.
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Das Grundprinzip berührt auf der physikalischen Eigenschaft, daß jeder
Körper entsprechend seiner Temperatur Wärmestrahlung aussendet.
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Diese liegt im Fall des warmen Lagergutes im infraroten Spektralbereich.
Für eine exakte Erfassung und schaltungstechnische Auswertung ist die Kenntnis des
Emissionsgrades des thermisch zu erfassenden Mediums erforderlich. Es wird davon
ausgegangen, daß der Emissionsgrad des Lagergutes auch bei unterschiedlichem Lagergut
annähernd konstant ist. Die Meßentfernung bewegt sich in kleinen Grenzen beziehungsweise
Abstand. Somit ist keine Justierung erforderlich. Der schaltungstechnische Aufwand
berücksichtigt einen durchschnittlichen
Emissionsgrad, der die
Fehlerquote in vertretbaren, die Meßgenauigkeit wenig beeinflussenden, Grenzen hält.
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Gemäß einer weiteren Gestaltung der Erfindung erhält der opoelektrische
Sensor, welcher auf das für den Gefrierprozeß bestimmte Lagergut gerichtet ist,
beistehend einen zuscitzlichen Temperatursensor. Dieser Sensor arbeitet als Raumsensor
oder Körpersensor, das heißt, die Lufttemperatur beziehungsweise die Verdampfertemperatur
wird damit aufgenommen.
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Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt einen Haushaltgefrierschrank 1 in Schnittdarstellung,
an dem die räumliche Zuordnung des erfindungsgemäßen Sensorsystems zu erkennen ist.
Im Stufenteil des Hau.-haltgefrierschrankes 1 sind der Verdichter 4 und das elektronische
Steuerteil 2 auf der Traverse 3 angeordnet. Vom elektronischen Steuerteil 2 führt
eine Sensorleitung 5 zum optoelektronischen Temperatursensor 8. Der optoelektronische
Temperatursensor 8 nimmt die Temperatur des Lagergutes 7 auf.
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Bei Aufnahme von Temperaturen in einem für die Gefrierschaltung ausgelegten
Bereich wird von der Sekundärseite des optoelektronischen Temperatursensors 8 ein
Signal über die Sensorleitung 5 zum Steuerteil 2 geleitet. Im Steuerteil 2 wird
das Signal ausgewertet und entsprechend dem Steuerprogramm der Gefrierprozeß eingeleitet.
Nach Beendigung des Gefrierprezesses, das heißt, nach Erreichen der Gefriertemperatur
in dem Lagergut 7, aufgenommen durch den optoelektronischen Temperatursensor 8,
übernimmt ein zusätzlicher in Fig. 2 dargestellter Temperatursensor 8 den weiteren
Regelprozeß, indem dieser die Lagertemperatur aufnimmt. Fig. 2 zeigt den optoelektronischen
Temperatursensor 8 mit dem primären optischen Teil 6 zur Aufnahme der infraroten
Strahlung. Hier wird die Strahlung zu einem wirksamen Signal gebündelt und zum optischen
Empfänger 9 über den ausreichend zu aktivierenden
Sammler 11 geführt.
Der Wandler 10 setzt das optische Signal in ein elektrisches Signal um.
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Zur Auswertung und zum Vergleich der durch das optische System aufgenommenen
Größen ist der Raumsensor 12 als Vergleichsstelle angebracht; dieser erzeugt das
für das Regelsystem notwendige und die Regelgenauigkeit erforderliche Differenzsignal.
Im normalen intermittierenden Betrieb werden die Regelgrößen nur noch über den Raumsensor
12 aufgenommen.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Haushaltgefrierschrank
2 Steuerteil 3 Traverse 4 Verdichter 5 Sensorleitung 6 optisches Teil 7 Lagergut
8 Temperatursensor 9 Empfänger 10 Wandler 11 Sammler 12 Raumsensor