ES2310422T3 - Sensor optico. - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un detector óptico para medir la propiedad de un medio gaseoso o líquido, particularmente la opacidad de un líquido de lavado o de enjuague en una máquina de lavado o de enjuague, con al menos una fuente de radiación (LED2), un receptor de radiación (FT) y un cuerpo detector transmisor de luz (21), con una superficie límite óptica (22), que, dependiendo de la naturaleza del medio presente fuera de la superficie límite del cuerpo de detector, en mayor o menor grado transmite al receptor de radiación y/o refleja la radiación dirigida sobre ella, obteniendo en el receptor de radiación diferentes señales de medición que caracterizan las condiciones de reflectividad y el índice de refracción en la superficie límite. Se obtienen señales de medida sin ambigüedad para el control del proceso de una máquina de lavar o aclarar a través de la detección por separado de la transparencia y la reflexión del medio.
Description
Sensor óptico.
La invención se refiere a un sensor óptico para
la medición de las propiedades de un medio gaseoso o líquido,
particularmente la opacidad de un líquido de lavado o enjuagado en
una máquina de lavado o enjuagado, con al menos una fuente de
radiación, un receptor de radiación y un cuerpo sensor transmisor de
la luz, con una superficie limítrofe óptica, la cual, dependiendo
de la naturaleza del medio presente en el exterior de la superficie
limítrofe del cuerpo sensor, en mayor o menor grado transmite al
receptor de radiación y/o refleja la radiación dirigida sobre ella,
resultando en el receptor de radiación en diferentes señales de
medida que caracterizan las relaciones de reflectividad e índice de
refracción de la superficie limítrofe.
Un sensor óptico de este tipo se conoce a partir
del documento DE 4242927 A1. Este sensor conocido tiene una fuente
de radiación individual y un receptor de radiación individual y las
diferentes señales de medida se basan en una combinación de los
efectos físicos de reflexión y variación de la relación del índice
de refracción en la superficie limítrofe de un cuerpo sensor tipo
lente. Las señales de medida permiten diferenciación en espuma,
aire y líquido en la parte externa del cuerpo sensor. En este caso
la diferenciación solo es efectuada por la señal de medida en
presencia de agua, aire o espuma. Este sensor óptico no es adecuado
para el objetivo de determinar de una forma inequívoca la opacidad
del líquido de lavado o enjuagado en una máquina de lavado o
enjuagado, dado que si el líquido está sucio en mayor o menor grado
la señal de medida obtenida es esencialmente la misma. Dado que la
diferente suciedad del agua es el criterio de valoración individual
del avance del ciclo del proceso en una máquina de lavado o
enjuagado, y por lo tanto en los cambios del programa controlados
por un sensor, con el sensor conocido no puede establecerse un
control óptimo del proceso.
El documento DE 19626203 A publica un sensor
óptico en el cual se dirige un rayo de luz a través de un medio
sobre una célula con superficie reflectante para irradiar sobre un
detector sensible. El documento
US-A-5140168 publica un circuito de
procesamiento de señal de medida de turbidez utilizando fuentes de
luz alternativas.
El objetivo de la invención es por lo tanto
crear un sensor óptico del tipo del inicialmente referido, por medio
del cual sea posible obtener de una forma inequívoca señales de
medida diferenciables para el nivel de opacidad de un medio líquido
en una máquina de lavar o enjuagar que pueda utilizarse para el
control del proceso.
Este objetivo se consigue, según la invención,
de forma que una fuente adicional de radiación para detectar la
transparencia del medio dirige una radiación, a través del medio y
el cuerpo sensor, sobre el receptor de radiación y en el que el
receptor de radiación emite en sucesión cronológica las señales de
medida que son iniciadas por las dos fuentes de radiación
multiplicadas en el tiempo y que caracterizan la transparencia y la
reflexión del medio, o de forma que una fuente de radiación
adicional para detectar la transparencia del medio dirige una
radiación a través del medio sobre un receptor adicional y de forma
que los dos receptores de radiación simultáneamente emiten las
señales de medida que se inician mediante las fuentes de radiación
asignadas y que caracterizan la transparencia y reflexión del
medio.
La detección de la transparencia del medio
también mide su nivel de opacidad y por lo tanto se obtienen señales
de medida diferentes de acuerdo al nivel de suciedad, que pueden
utilizarse para el control del proceso. En el primer caso la
operación de multiplicación en el tiempo implica que solamente se
requiere una fuente adicional de radiación, mientras que en el
segundo caso se obtienen mediciones paralelas referentes a la
reflectividad y transparencia del medio con el uso de un receptor
adicional de radiación. Por lo tanto, por contraste con el sensor
óptico conocido, en el caso de que el medio sea agua aún es posible
la diferenciación simultánea en diferentes niveles de suciedad del
medio, siendo esto una considerable ventaja para el control de los
procesos, por ejemplo cambio de programas con el propósito de
optimizar el proceso según tiempo, temperatura, agua y energía, y
adaptándolo a las diferentes condiciones.
Al objeto de obtener señales de medida
inequívocas en la medición de la transparencia, hay una disposición,
según una realización, mediante la cual la fuente de radiación para
medir la transparencia del medio dirige la radiación a través del
medio transversalmente en relación a la dirección del flujo de este
último.
Si la disposición es tal que la superficie
limítrofe del cuerpo sensor de tipo lente está encarada hacia el
medio y forma parte de una carcasa del sensor transmisor de la luz,
la cual ella misma forma parte del canal a través del cual fluye el
medio, y tal que al menos la superficie limítrofe del cuerpo sensor
se proyecta dentro del canal, entonces la diferenciación se da
también en presencia de aire o espuma.
La construcción del sensor óptico es tal que la
carcasa del sensor aloja las fuentes de radiación y los receptores
de radiación, estando la fuente de radiación provista para detectar
la reflexión del medio y estando dispuesto el receptor individual de
radiación sobre el cuerpo sensor, encarando hacia la parte exterior
de la superficie limítrofe del cuerpo sensor, mientras que ni la
fuente de radiación provista para detectar la transparencia del
medio ni ningún receptor de radiación adicional provisto para esta
última están dispuestos en la parte exterior del cuerpo sensor, de
la carcasa del sensor o del canal.
\newpage
Si solo se dispone de un receptor de radiación
individual para detectar la transparencia y la reflexión del medio,
entonces, al objeto de detectar la transparencia el sensor óptico,
el sensor óptico puede diseñarse para que la carcasa del sensor
comprenda, además del cuerpo sensor, una cámara que se proyecta en
el canal y en el medio, en la cual se aloja la fuente de radiación
provista para detectar la transparencia del medio, que dirige su
radiación a través del medio sobre la superficie limítrofe del
cuerpo sensor, o, para que la carcasa del sensor forme, además del
cuerpo sensor, un dispositivo de guiado de la luz, proyectándose en
el medio y en el canal, que desvía la radiación que se emite desde
la fuente de radiación para detectar la transparencia del medio y la
dirige a través del medio sobre la superficie limítrofe del cuerpo
sensor.
La disposición puede también diseñarse para que
la fuente de radiación provista para detectar la transparencia del
medio se disponga en el lado del canal opuesto al cuerpo sensor y
para que la emisión de radiación desde esta fuente de radiación se
dirija a través del cuerpo sensor sobre el receptor de radiación
individual.
Las fuentes de radiación están formadas, de la
forma más simple, por diodos emisores de luz, y los receptores de
radiación por fototransistores.
La invención se describe de una forma más
completa en referencia a tres ejemplos de realización, representados
en los dibujos, en los que:
La Figura 1 muestra un dibujo en sección de un
sensor óptico, soportando el medio en su vertical,
La Figura 2 muestra un dibujo en sección de un
sensor óptico, equivalente a la Figura1, con una disposición de
guiado diferente de la radiación generada para detectar la
transparencia, y,
La Figura 3 muestra un dibujo en sección de un
tercer ejemplo de realización con la medición de la reflexión
conocida pero con un tipo diferente de medición de la
transparencia.
El canal 10 que conduce el medio 11, por ejemplo
el líquido de lavado o enjuagado, es una tubería de una máquina de
lavar o enjuagar por la que puede circular el líquido de lavado o
enjuagado. Con las pestañas 12 el canal 10 forma un receptáculo 13
para una carcasa 20 de sensor fabricada en material transmisor de la
luz. Una parte de la carcasa 20 de sensor tiene la forma de un
cuerpo 21 sensor de tipo lente con la superficie limítrofe 22
proyectándose en el interior del canal 10. Sobre la superficie plana
del cuerpo 21 sensor, en el lado opuesto al de la superficie
limítrofe 22, está dispuesta una fuente de radiación LED2 en forma
de un diodo emisor de luz y un receptor de radiación FT en forma de
un fototransistor. Cuando se hace funcionar a la fuente de
radiación LED2 ésta genera un rayo 17 de luz de una cierta anchura
que retorna en mayor o menor grado al receptor de radiación FT, tal
como se muestra en la radiación 18, dependiendo del índice de
refracción de la superficie limítrofe 22 y/o la reflexión de las
burbujas 30 de espuma. En este caso el sensor óptico funciona como
el sensor conocido desde el documento DE 4242927 A1 y produce
señales de medida diferenciables para agua, aire o espuma.
La flecha señalada como 11 en la Figura 1
muestra la dirección del flujo del medio 11. La carcasa 20 del
sensor forma, además del cuerpo 21 del sensor, una cámara 23 que
también se proyecta en el interior del canal 10 y aloja una fuente
de radiación adicional LED1 para detectar la transparencia del medio
11. El diodo emisor de luz se dispone de forma que su radiación 15
pase transversalmente en relación al medio 11 y llegue a la
superficie limítrofe 22. La radiación 15 se debilita en mayor o
menor grado según el nivel de opacidad, por ejemplo la suciedad del
medio 11, por lo que solo una parte 16 se refleja en la superficie
limítrofe 22 y llega al receptor de radiación FT. La parte 16
reflejada de la radiación 15 disminuye conforme el nivel de
suciedad del medio 11 aumente, por lo que en este caso el receptor
de radiación FT emite una señal de medida que depende del nivel de
opacidad. Para que la transparencia y reflexión del medio puedan
medirse independientemente una de la otra las fuentes de radiación
LED1 y LED2 están multiplicadas en el tiempo, resultando en una
emisión cronológicamente sucesiva de las señales de medida
correspondientes en el receptor de radiación FT individual. Resulta
evidente que también puede disponerse un receptor de radiación
adicional (no representado) teniendo en cuenta la dirección de la
radiación de la fuente de radiación LED1 adicional para detectar la
transparencia, al objeto de obtener señales de medición paralelas y
simultáneas para la transparencia y la reflexión del medio 11.
Tal como se muestra en la Figura 2 la carcasa 20
del sensor también puede formar, además del cuerpo 21 sensor, un
dispositivo de guiado 24 de la luz que desvía la radiación 19
emitida por la fuente de radiación adicional LED1 y la dirige a
través del medio 11 sobre la superficie limítrofe 22 del cuerpo 21
sensor, siendo enviada también la parte 16 reflejada al receptor de
radiación FT individual o a un receptor de radiación adicional fuera
de la zona del cuerpo 21 sensor. En el caso de este sensor óptico
son posibles también la multiplicación en el tiempo y la operación
en paralelo para detectar la transparencia y reflexión del medio
11.
Finalmente, la fuente de radiación LED1
adicional puede también construirse en la cámara 25 del canal 10, en
la zona opuesta al cuerpo 21 sensor, si la radiación 15 se dirige
transversalmente en relación a la dirección del flujo del medio 11.
La radiación 15 puede pasar directamente a un receptor de radiación
FT individual a través del cuerpo 21 sensor. Esto, sin embargo,
requiere otra vez que la señal de las fuentes de radiación LED1 y
LED2 sea multiplicada en el tiempo. En este caso la cámara 25 debe
ser cubierta con una tapa 27, transmisora de luz, frente al medio
11. El cuerpo 21 sensor cubre por sí mismo la cámara 26 con la
fuente de radiación LED2 y el receptor de radiación FT
individual.
Claims (9)
1. Sensor óptico para medir las propiedades de
un medio (11) gaseoso o líquido en un canal (10), particularmente la
opacidad de un líquido de lavado o enjuagado en una máquina de
lavado o enjuagado, con al menos una fuente de radiación (LED2), un
receptor de radiación (FT) y un cuerpo (21) sensor transmisor de la
luz, con una superficie limítrofe (22) óptica opuesta a la fuente de
radiación (LED2) y proyectándose dentro del canal (10), la cual,
dependiendo de la naturaleza del medio presente en la parte exterior
de la superficie limítrofe (22) del cuerpo sensor, transmite en
mayor o menor grado hacia el receptor de radiación y/o refleja la
radiación sobre ella dirigida, resultando en el receptor de
radiación en señales de medida diferentes que caracterizan las
relaciones de reflectividad e índice de refracción en la superficie
limítrofe (22), caracterizado porque una fuente de radiación
(LED1) adicional para detectar la transparencia del medio (11)
dirige una radiación (15) a través del medio (11) y del cuerpo (21)
sensor sobre el receptor de radiación (FT), y porque el receptor de
radiación (FT) emite en sucesión cronológica la señales de medida
que se inician mediante las dos fuentes de radiación (LED1, LED2)
multiplicadas en el tiempo y que caracterizan la transparencia y
reflexión del medio (11).
2. Sensor óptico para medir las propiedades de
un medio (11) gaseoso o líquido en un canal (10), particularmente la
opacidad de un líquido de lavado o enjuagado en una máquina de
lavado o enjuagado, con al menos una fuente de radiación (LED2), un
receptor de radiación (FT) y un cuerpo (21) sensor transmisor de la
luz, con una superficie limítrofe (22) óptica opuesta a la fuente de
radiación (LED2) y proyectándose dentro del canal (10), la cual,
dependiendo de la naturaleza del medio presente en la parte exterior
de la superficie limítrofe (22) del cuerpo sensor, transmite en
mayor o menor grado hacia el receptor de radiación y/o refleja la
radiación sobre ella dirigida, resultando en el receptor de
radiación en señales de medida diferentes que caracterizan las
relaciones de reflectividad e índice de refracción en la superficie
limítrofe (22), caracterizado porque una fuente de radiación
(LED1) adicional para detectar la transparencia del medio (11)
dirige una radiación a través del medio (11) sobre un receptor de
radiación adicional, y porque los dos receptores de radiación (FT)
emiten simultáneamente las señales de medida que se inician mediante
las fuentes de emisión (LED1, LED2 ) asignadas y que caracterizan la
transparencia y reflexión del medio (11).
3. Sensor óptico según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la fuente de radiación LED1 para medir
la transparencia del medio (11) dirige la radiación (15) a través
del medio (11) transversalmente en relación a la dirección del flujo
de este último.
4. Sensor óptico según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la superficie
limítrofe (22) del cuerpo (21) sensor tipo lente está encarada hacia
el medio (11) y forma parte de una carcasa (20) del sensor,
transmisora de la luz, que ella misma forma parte del canal (10) a
través del cual fluye el medio (11), y en el que al menos la
superficie limítrofe (22) del cuerpo (21) sensor se proyecta dentro
del canal (10).
5. Sensor óptico según la reivindicación 4,
caracterizado porque la carcasa (20) del sensor aloja las
fuentes de radiación (LED1, LED2) y los receptores de radiación
(FT), estando la fuente de radiación (LED2) provista para detectar
la reflexión del medio (11) y estando el receptor de radiación (FT)
individual dispuesto cerca del cuerpo sensor, encarado en dirección
opuesta a la superficie limítrofe (22) del cuerpo (21) sensor,
mientras que ni la fuente de radiación (LED1) provista para detectar
la transparencia del medio (11) ni ningún receptor de radiación
adicional provisto para esto último está dispuesto fuera del cuerpo
(21) sensor, en la carcasa (20) del sensor o en el canal (10).
6. Sensor óptico según la reivindicación 5,
caracterizado porque la carcasa (20) del sensor comprende,
además del cuerpo (21) sensor, una cámara (23) proyectándose dentro
del canal (10) y el medio (11), en la cual se ubica la fuente de
radiación (LED1) provista para detectar la transparencia del medio
(11), la cual dirige su radiación (15) a través del medio (11) sobre
la superficie limítrofe (22) del cuerpo (21) sensor (Figura1).
7. Sensor óptico según la reivindicación 5,
caracterizado porque la carcasa (20) del sensor forma, además
del cuerpo (21) sensor, un dispositivo de guiado (24) de la luz
proyectándose dentro del medio (11) y del canal (10) que desvía la
radiación (19) que se emite desde la fuente de radiación (LED1) para
detectar la transparencia del medio (11) y la dirige a través del
medio (11) sobre la superficie limítrofe (22) del cuerpo (21) sensor
(Figura 2).
8. Sensor óptico según la reivindicación 5,
caracterizado porque la fuente de radiación (LED1) provista
para detectar la transparencia del medio (11) está dispuesta en el
lado del canal (10) opuesto al cuerpo (21) sensor y por lo tanto la
radiación (15) que se emite desde esta fuente de radiación (LED1) se
dirige a través del cuerpo (21) sensor sobre el receptor de
radiación (FT) individual (Figura 3).
9. Sensor óptico según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como fuentes de
radiación (LED1, LED2) se utilizan diodos emisores de luz y como
receptores de radiación (FT) se utilizan fototransistores.
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