DE4341232A1 - Pressure and temp. measurement by optical method - Google Patents

Pressure and temp. measurement by optical method

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DE4341232A1 DE19934341232 DE4341232A DE4341232A1 DE 4341232 A1 DE4341232 A1 DE 4341232A1 DE 19934341232 DE19934341232 DE 19934341232 DE 4341232 A DE4341232 A DE 4341232A DE 4341232 A1 DE4341232 A1 DE 4341232A1
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    • G01L9/0077Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light

Abstract

In a pressure and temp. measuring process for detecting filling levels, wash temps. or hot air temps. in domestic dish washers, washing machines or washer-dryers, the novelty is that (a) series-connected cells of a CCD row (6) are activated by a pressure- and/or temp.-dependent reflected light beam (5'); (b) the data output current of the activated cells is delivered to evaluating electronics; (c) the local incidence point of the reflection beam (5") on the CCD row (6) is located; and (d) the location of the incidence point is converted into absolute or relative pressure (P) or temp. values. Also claimed is an appts. for carrying out the above process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druck- und Temperatur- Meßverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2. Sie betrifft im engeren Sinn eine Meßmethode zur Erfassung von Füllstandshöhen, Laugen- bzw. Wassertemperaturen oder Temperaturen von Heißluftströmen in Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen oder Wäschetrocknern für den Haushalt. The invention relates to a pressure and temperature measurement method and apparatus for performing the method according to the preambles of claims 1 and 2. It relates in a narrower sense a measuring method for the detection of filling levels, lye or water temperatures, or temperatures of the hot air flows in dishwashers, washing machines or clothes driers for household use.

Physikalische Größen wie Druck oder Temperatur können mittels Sensoren erfaßt und verarbeitet werden, welche entweder auf elektromechanischen, rein elektrischen bzw. elektronischen oder optischen Prinzipien basieren. Physical parameters such as pressure or temperature can be detected by means of sensors and processed which are either based on electromechanical, purely electrical or electronic or optical principles.

Elektromechanische Sensoren oder Regler sind für viele Anwendungszwecke meist zu ungenau. Electromechanical sensors or controllers are usually not accurate enough for many applications. Das Betätigen eines mechanischen Elements (elektrische Kontakte) bedingt mehr oder weniger große Hysteresen (Schaltdifferenzen zwischen Aus- und Ein-Werten) und Schaltungenauigkeiten (Plus-Minus- Abweichung vom Sollwert). Actuating a mechanical element (electrical contacts) due to more or less large hysteresis (switching off and on differences between values) and switching inaccuracies (plus-minus deviation from setpoint).

Elektrische- oder rein elektronische Sensoren benötigen vor allem separate Analog/Digitalwandler; Electrical- or purely electronic sensors require especially separate analog / digital converter; sie sind gegenüber elektrischen und magnetischen Feldern äußerst empfindlich und unterliegen in Kürze dem deutschen EMV-Gesetz. they are extremely sensitive to electric and magnetic fields and are soon the German EMC Act. (Gesetz bezüglich elektromagnetischer Verträglichkeit: Einhaltung von Störaussendungs-und Störfestigkeitsanforderungen). (Law concerning Electromagnetic Compatibility: Compliance Störaussendungs ​​and immunity).

Optische Sensoren sind teuer und besitzen meist nicht die für Haushaltsgeräte erforderliche Lebensdauer. Optical sensors are expensive and usually do not possess the required for household appliances life.

Die Erfindung hat zum einen die Aufgabe ein Meßverfahren zu realisieren mit dessen Hilfe ein analoger Meßwert digital erfaßt und störunanfällig übertragen wird. The invention has for an object to realize a measurement method by which an analog measured value is digitally recorded and transmitted susceptible to interference. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde ein billiges, robustes jedoch äußerst präzises Sensorelement zur Erfassung von Druck- und Temperatur-Werten zu schaffen. The invention further has for its object to provide an inexpensive, robust but extremely precise sensor element for detecting pressure and temperature values.

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der voneinander unabhängigen Ansprüche 1 und 2 gelöst. These objects are achieved according to the invention by the characterizing features of the independent claims 1 and 2. FIG. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Further advantageous embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile ergeben sich bereits aus Art und Weise der Aufgabenstellung. The achievable by the invention advantages are already out of fashion the task. Physikalische Größen werden direkt analog gemessen; Physical parameters are measured directly analogous; deren Übertragung zur Auswerteelektronik ist unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen. their transfer to the transmitter is insensitive to electromagnetic interference.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Two embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine mechanische Vorrichtung zur Druckmessung auf elektro-optischer Basis, Fig. 1 shows a mechanical device for measuring pressure on the electro-optical basis,

Fig. 2 eine mechanische Vorrichtung zur Temperaturmessung auf elektro-optischer Basis, Fig. 2 is a mechanical device for measuring temperature at the electro-optical basis,

Fig. 3 ein fotoelektrisches Zeilensignal-Diagramm. Fig. 3 is a photoelectric line signal diagram.

Nach Fig. 1 besitzt eine ortsfest angebrachte, handelsübliche Druckdose 1 eines Druckwächters, Druckschalters oder Niveaureglers, wie er in Wasch- und Geschirrspülmaschinen zur Laugenstandsüberwachung Verwendung findet, eine elastisch verformbare Membrane 2 . According to Fig. 1 has a stationary mounted, commercially available pressurized can 1 of a pressure switch, pressure switch or level controller, such as is used in washing and dishwashing machines for the liquor level monitoring, an elastically deformable membrane 2. Besagte Membrane 2 betätigt jedoch keinen elektrischen Kontaktsatz sondern besitzt erfindungsgemäß eine räumlich begrenzte, oberseitig aufgebrachte Spiegelfläche 3 oder ist ganzflächig mit einer Spiegelbeschichtung versehen. However, said membrane 2 is operated but no electrical contact set according to the invention has a spatially limited, the upper side coated mirror surface 3 is the entire surface or provided with a mirror coating. Eine zur Spiegelfläche 3 örtlich fixierte, punktförmige Lichtquelle 4 , beispielsweise in Form einer Diode sendet einen Lichtstrahl 5 aus. A locally fixed to the mirror surface 3, point-shaped light source 4, for example in the form of a diode emits a light beam. 5 Der Lichtstrahl 5 wird über nicht dargestellte Fokussierungs- und Strahlungsbegrenzungselemente gebündelt, trifft genau auf die Spiegelfläche 3 der Membrane 2 und erreicht als Reflexionsstrahl 5 ′ eine ebenso ortsfest angebrachte CCD-Zeile 6 (CCD = charge coupled device) mit 128 oder 256 seriell geschalteten Zellen. The light beam 5 is converged via unillustrated focusing and radiation limiting elements, applies exactly to the mirror surface 3 of the membrane 2 and reaches the reflection beam 5 'an equally fixedly mounted CCD line 6 (CCD = charge coupled device) 128 or 256 series-connected cells , Besagte Zellen der CCD-Zeile 6 besitzen die Eigenschaft auftreffendes Licht in elektrisches Potential umzuwandeln. Said cells of the CCD line 6 have the property of incident light into electric potential convert. Mit steigendem Druck verformt sich die Membrane 2 der Druckdose 1 . With increasing pressure, the diaphragm 2 of the printing box 1 is deformed. Die Spiegelfläche 3 und der Auftreffpunkt des fokussierten Lichtstrahls 5 erfahren eine örtliche Veränderung. The mirror surface 3 and the point of impingement of the focused light beam 5 experienced a local change. Durch den wandernden Reflexionsstrahl 5 ′′ entsteht hierdurch ein von den erregten CCD-Zellen gelieferter quasi-digitaler Datenstrom, welcher einer Auswerteelektronik vorgegeben wird. By the migrating reflection beam 5 '' this creates a current supplied by the excited CCD cells quasi-digital data stream which is given an evaluation electronics. Bei serieller Auswertung mit bekannter Auslesegeschwindigkeit und einer Mittelwertsbildung hieraus wird der Auftreffpunkt des Reflexionsstrahls 5 ′′ auf der CCD-Zeile 6 genauestens lokalisiert und damit ein äußerst präziser Druckwert geliefert. In serial evaluation of known read-out speed and a mean value thereof of incidence of the reflection beam is 5 '' precise least localized and thus provided a highly precise pressure value on the CCD array. 6 Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß über entsprechende Kalibriermaßnahmen, z. However, the prerequisite for this is that over appropriate calibration measures such. B. über Vergleichsmessungen eine absolute Eichung des Signals erfolgt. B. via comparative measurements an absolute calibration of the signal.

In Fig. 2 sind der Temperaturfühler 7 , das Kapillarrohr 8 und die Membrandose 9 eines gängigen Flüssigkeitsausdehnungsreglers (auch bekannt unter der Bezeichnung Kapillarrohrregler) dargestellt. In FIG. 2, the temperature sensor 7, the capillary tube 8 and the diaphragm box 9 a common liquid expansion controller (also known as the capillary tube), respectively. Bei steigender Temperatureinwirkung auf den Temperaturfühler 7 schalten derartige Regler mit Hilfe ihrer Membrane 2 ′ elektrische Kontakte und steuern Beheizungen jeglicher Art. Wie in Fig. 1 beschrieben, betätigt die Membrane 2 ′ hierbei keinen Kontaktsatz sondern ist ebenfalls mit einer Spiegelfläche 3 versehen. With increasing temperature influence on the temperature sensor 7 such controllers switch by means of their membrane 2 'electrical contacts and control heaters of any kind. As described in Fig. 1, actuates the membrane 2' in this case no contact set but is also provided with a mirror surface 3. Anordnung von Lichtquelle 4 und CCD-Zeile 6 sind identisch. Arrangement of the light source 4 and the CCD line 6 are identical. Die Meßwertumsetzung und Übertragung (hier jedoch elektrisches Potential in Temperaturwerte) in Abhängigkeit von der Zeit, der Auslesegeschwindigkeit, sind ebenfalls analog wie unter Fig. 1 beschrieben. The Meßwertumsetzung and transmission (here, however, electric potential in temperature values) depending on the time of the read-out speed, are also analogously as described in Fig. 1 will be described. Über die vorerwähnte Auswerteelektronik wird ein hoch genauer Temperaturwert geliefert. Using the aforementioned evaluation, a highly accurate temperature value is provided. Signalkalibrierung und Eichung sind auch hier erforderlich. Signal calibration and verification are required here.

Fig. 3 veranschaulicht den CCD-Datenstrom in Form eines Stufendiagramms, wobei die Lichtintensität L bzw. das elektrische Potential als Funktion des Auftreffortes, dh der CCD-Zelle dargestellt ist. Fig. 3 illustrates the CCD data stream in the form of a step chart in which the light intensity L and the electric potential as a function of the impact point, ie, the CCD cell is shown. Entsprechend der durchgeführten Kalibrierung kann aus dem Ort M des Mittelwertes auf den anstehenden Druck P oder die zu messende Temperatur T geschlossen werden. According to the performed calibration T can be inferred from the location of the mean value M to applied pressure P and the temperature to be measured. Bei Erreichung eines vorbestimmten Drucks P oder einer Temperatur T steuert die Auswerteelektronik bei Einsatz in Haushalt- Großgeräten entweder Magnetventile, Laugenpumpen oder Beheizungen an. On reaching a predetermined pressure P and a temperature T, the transmitter controls for use in household large-scale equipment, either solenoid valves, pumps or heaters liquor.

Claims (4)

1. Druck- und Temperatur-Meßverfahren zur Erfassung von Füllstandshöhen, Laugentemperaturen oder Temperaturen von Heißluftströmen in Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen oder Wäschetrockner für den Haushalt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1. Pressure and temperature measuring method for the detection of filling levels, liquor temperature or temperatures of the hot air flows in dishwashers, washing machines or dryers for domestic use, characterized by the following features:
  • a) daß durch einen druck- bzw. temperaturabhängig reflektierten Lichtstrahl ( 5 ′) seriell geschaltete Zellen einer CCD-Zeile ( 6 ) aktiviert werden, a) that serially connected by a pressure- or temperature-dependent reflected light beam (5 ') cells of a CCD line (6) are activated,
  • b) daß der von den aktivierten Zellen gelieferte Datenstrom einer Auswerteelektronik vorgegeben wird, b) that the cells supplied by the activated data stream of a transmitter is set,
  • c) daß der örtliche Auftreffpunkt des Reflexionsstrahls ( 5 ′′) auf der CCD-Zeile ( 6 ) lokalisiert wird, c) that the local point of impact of) the reflected beam (5 '' on the CCD line (6) is located,
  • d) daß die örtliche Lage des Auftreffpunkts in absolute oder relative Druckwerte (P) oder Temperaturwerte (T) umgesetzt wird. d) in that the local position of the impact point in absolute or relative pressure values ​​(P) and temperature values ​​(T) is implemented.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens in Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen oder Wäschetrocknern für den Haushalt mit einem Druckwächter, Druckdose oder Niveauregler und mit einem Kapillarrohr- oder Flüssigkeitsausdehnungsregler, dadurch gekennzeichnet, daß eine Membrane ( 2 ) der Druckdose ( 1 ) und eine Membrane ( 2 ′) einer Membrandose ( 9 ) des Flüssigkeitsausdehnungsreglers mit einer Spiegelfläche ( 3 ) versehen sind. 2. Apparatus for carrying out the measuring method in dishwashers, washing machines or clothes driers for household use with a pressure switch, pressure can or level regulator and a capillary tube or liquid expansion controller, characterized in that a membrane (2) of the pressurized can (1) and a membrane (2 ') are provided a diaphragm cell (9) of the liquid expansion regulator having a mirror surface (3).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen ( 3 ) der Membranen ( 2 , 2 ′) mittels eines fokussierten Lichtstrahls ( 5 ) aus einer ortsfest angebrachten, punktförmigen Lichtquelle ( 4 ) bestrahlbar sind. 3. Device according to claim 2, characterized in that the mirror surfaces (3) of the membranes (2, 2 ') by means of a focused light beam (5) fixedly mounted from a point light source (4) are irradiated.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl ( 5 ) respektive sein an der Spiegelfläche ( 3 ) reflektierter Strahl ( 5 ′, 5 ′′) auf eine ortsfest angebrachte CCD-Zeile ( 6 ) gerichtet ist. 4. The device according to claim 3, characterized in that the light beam (5) respectively to be on the mirror surface (3) a reflected beam (5 ', 5' ') to a stationary mounted CCD line (6) is directed.
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