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Die Erfindung betrifft einen Trübungssensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bekannte Trübungssensoren, die in wasserführenden Haushaltsgeräten, wie z. B. Geschirrspülern oder Waschmaschinen, eingesetzt werden, bestehen aus einer als Strahlungssender dienenden Diode und beispielsweise einem als Strahlungsempfänger dienenden Fototransistor. Der Strahlungssender und der Strahlungsempfänger sind dabei an den Schenkeln eines im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten Trägers angeordnet, so dass sie einen Strahleneingang zur Messung der Trübung einer sich im Strahlengang befindlichen Flüssigkeit bilden. Um den Strahlungssender und den Strahlungsempfänger von der Flüssigkeit abzuschirmen, sind der Träger mit dem Strahlungssender und dem Strahlungsempfänger in einem Gehäuse untergebracht, dass für die vom Strahlungssender emittierte Wellenlänge durchlässig ist. Dies erlaubt eine einstückige Ausbildung des Gehäuses und damit eine kostengünstige Fertigung.
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Problematisch ist jedoch, dass als Strahlungssender verwendete Dioden einen kegelförmigen Lichtstrahl erzeugen, in dem Kanten des Gehäuses liegen können. An den Kanten kann durch Reflexionen ungewünschtes Streulicht entstehen, dass die Messgenauigkeit negativ beeinflusst. Um die Streulichtbildung an störenden Kanten des Gehäuses auszuschließen, muss das Gehäuse des Trübungssensors entsprechend groß dimensioniert werden. Dies erhöht wiederum den Bauraumbedarf in einem wasserführenden Haushaltsgerät wie einem Geschirrspüler oder einer Waschmaschine. Um das störende Streulicht zu minimieren bzw. ganz auszuschalten, ist es aus der
DE 196 11 402 A1 bekannt, dass Gehäuse aus einem milchig transparenten Werkstoff herzustellen, der durch Abschnitte reduzierter Wandstärke Durchgangsbereiche für ein Strahlungssender und einem Strahlungsempfänger aufweist, die dann zusammen einen Strahlengang zur Messung der Trübung einer sich im Strahlengang befindlichen Flüssigkeit bilden.
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Aus der
DE 103 58 647 A1 ist ein Sensor zur Transmissionsmessung bekannt, der eine Blendeneinrichtung aufweist, die an dem Träger beabstandet von dem Sensor und/oder dem Empfänger angeordnet ist und eine Reduzierung des Streulichts bewirkt. Die Blendeneinrichtung ist als separates Bauteil ausgebildet, dass erheblichen Bauraum im Inneren des Gehäuses beansprucht.
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Aus der
DE 43 36 520 A1 ist ein Trübungssensor bekannt, der der Luft/Wasserunterscheidung dient und damit auch als Trockengehschutz in einer Wasch- oder Spülmaschine eingesetzt werden kann. Der Trübungssensor umfasst eine Strahlungsquelle und einen strahlungsempfindlichen Detektor. Ein mit einem gasförmigen und/oder flüssigen Medium gefülltes Messrohr ist derart bezüglich der Strahlungsquelle und des Detektors angeordnet, dass ein von der Strahlungsquelle ausgesendetes Strahlenbündel das Messrohr durchsetzt und zum Detektor gelangt. Die Wandung ist dabei im Bereich des eintretenden und/oder des austretenden Strahlenbündels als Linse ausgebildet.
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Aus der
DE 196 31 703 A1 ist ein Trübungssensor für den Einsatz in einer Waschmaschine oder Spülmaschine bekannt, bei dem ein Lichtwellenleiter in ein Metallrohr eingebracht ist. Das metallrohr ist dabei mit einer Glaskugel als Linse abgeschlossen.
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Aus der
GB 2 355 524 A ist eine Vorrichtung zur Farb- und Trübungsmessung von Flüssigkeiten im Durchflussbetrieb für Laborgeräte bekannt, die Lichtquellen, Detektoren und ein Linsenelement aufweist.
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Schließlich ist aus der
GB 1 567 031 A eine Messsonde zur Durchführung von Trübungsmessungen bekannt, bei der zur Reduzierung von Belagbildung, die das Messergebnis verfälschen, Linsen mit Gehäuseoberflächen fluchtend angeordnet sind.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Trübungssensor bereitzustellen, der bei verringertem Bauraumbedarf eine erhöhte Messgenauigkeit durch Reduzierung der Störeinflüsse durch Streulicht aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Trübungssensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Dabei weist der Trübungssensor, der insbesondere für den Einbau in ein wasserführendes Haushaltsgerät wie einen Geschirrspüler oder eine Waschmaschine ausgebildet ist, wenigstens einen Strahlungssender und einen Strahlungsempfänger auf. Der Strahlungssender und der Strahlungsempfänger sind derart zueinander angeordnet, dass sie einen Strahlengang bilden, durch den im wasserführenden Haushaltsgerät befindliches Wasser geführt werden kann, um durch Abschwächung der von dem Strahlungssender emittierten Strahlung mittels des mit dem Strahlungsempfänger empfangenen Signals die Trübung der Flüssigkeit zu bestimmen. Dabei sind der Strahlungssender und der Strahlungsempfänger in Gehäuseabschnitten aufgenommen, wobei es sich um Gehäuseabschnitte eines einteiligen Gehäuses oder alternativ um ein Gehäuse aus mehreren Gehäuseabschnitten handeln kann. Erfindungsgemäß ist wenigstens in einem Gehäuseabschnitt ein Linsenelement vorgesehen, dass zur Streulichtminimierung ausgebildet ist. Somit wird auf einfache Art und Weise der Anteil störenden Streulichts reduziert und so eine Verkleinerung der Abmessung des Trübungssensors möglich.
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Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass wenigstens ein Linsenelement in Strahlungsrichtung im Bereich hinter dem Strahlungssender und vorzugsweise ein Blendenelement in Strahlungsrichtung im Bereich vor dem Strahlungsempfänger angeordnet sind. Dabei wird durch das Linsenelement verhindert, dass die von dem Strahlungssender emittierte Strahlung sich kegelförmig ausbildet und durch das Blendenelement wird der Einfluss störenden Streulichts auf das Messergebnis reduziert.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Gehäuseabschnitte und das Linsenelement einstückig ausgebildet sind. Dabei sind die Gehäuseabschnitte und das Linsenelement aus einem transparenten Kunststoff, mittels Spritzguss unter Verwendung eines 2-K-Werkzeugs hergestellt. Dies erlaubt eine einfache Herstellung und kostengünstige Montage.
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Bei einer nicht vom Schutzbereich umfassten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Linsenelement im Wesentlichen durch Materialschwächung gebildet ist. Dies erlaubt es, das Gehäuse mit den Gehäuseabschnitten einstückig aus einem Material herzustellen, wobei nur die Materialschwächungen Durchtrittsbereiche für die vom Strahlungssender emittierte Strahlung und die vom Strahlungsempfänger empfangende Strahlung bilden. Die übrigen Bereiche des Gehäuses mit den Gehäuseabschnitten jedoch können von der Wandstärke dicker ausgebildet werden, so dass die größere Wandstärke in den übrigen Bereichen der Einfluss störenden Streulichts auf die Messgenauigkeit reduziert ist.
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In einer alternativen Ausführungsform hingegen ist vorgesehen, dass die Gehäuseabschnitte wenigstens eine Ausnehmungen aufweisen, in die das Linsenelement eingesetzt ist. Dies erlaubt es, das Gehäuse mit den Gehäuseabschnitten und das Linsenelement aus unterschiedlichen Materialien zu fertigen, wobei das Linsenelement z. B. mit Kunststoffmasse umspritzt wird. Dabei kann das Gehäuse mit den Gehäuseabschnitten aus einem für die vom Strahlungssender emittierte Strahlung undurchlässigen Material gefertigt sein.
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Der Strahlungssender und der Strahlungsempfänger des Trübungssensors können auf je einem Trägerelement angeordnet sein, die beispielsweise als für die SMD-Technik ausgelegte Platinen ausgebildet sind. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass sowohl der Strahlungssender als auch der Strahlungsempfänger auf einem Träger angeordnet sind. Damit weisen der Strahlungssender und der Strahlungsempfänger definierte Positionen auf, was den Einbau vereinfacht und eine spätere Justage des Strahlungssenders und Strahlungsempfängers überflüssig macht. Natürlich kann der Träger auch als für die SMD-Technik ausgelegte Platine ausgebildet sein.
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Als Strahlungssender und Strahlungsempfänger können alle im gewünschten Wellenlängenbereicht imitierende bzw. Strahlung empfangende Bauteile verwendet werden, wie z. B. Laserdioden. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass der Strahlungssender wenigstens eine LED und der Strahlungsempfänger wenigstens ein Fototransistor, eine Fotodiode oder eine Solarzelle aufweist, so dass der Trübungssensor aus einfachen und preisgünstigen Bauelementen gebildet ist.
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Ferner gehört zur Erfindung ein wasserführendes Haushaltsgerät mit wenigstens einem Trübungssensor. Des Weiteren gehört auch zur Erfindung ein Gehäuse für einen erfindungsgemäßen Trübungssensor.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Strahlungssenders, und
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2 einen Ausschnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Prüfungssensors.
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Es wird auf die 1 und 2 Bezug genommen.
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Der Trübungssensor 2 ist auf einem Träger 22 aufgebaut, bei dem es sich um eine für die SMD-Technik geeignete Platine handelt. Der Träger 22 weist eine U-förmige Form auf, wobei an den beiden Schenkelenden eine als Strahlungssender 4 dienende LED und ein als Fototransistor dienender Strahlungsempfänger 6 gegenüberliegend angeordnet sind, so dass zwischen den Strahlungssender 4 und dem Strahlungsempfänger 6 ein Strahlengang 8 gebildet ist, in dem nach Einbau des Trübungssensors 2 in ein wasserführendes Haushaltsgerät Wasser eintreten kann und die Trübung der sich im Strahlengang 8 befindlichen Flüssigkeit ermittelt werden kann.
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Der Träger 22 mit dem Strahlungssender 4 und dem Strahlungsempfänger 6 ist in einem Gehäuse 24 aufgenommen, das einstückig aus einem im Wesentlichen für vom Strahlungssender 4 emittierten Strahlung durchlässigen Kunststoffmaterial gefertigt ist. Dabei ist das Kunststoffmaterial derart gewählt, dass es gegenüber in wasserführenden Haushaltsgeräten wie Geschirrspülern oder Waschmaschinen eingesetzten Chemikalien dauerhaft korrosionsbeständig ist. Das Gehäuse 24 weist ferner zwei im Bereich der Schenkel des U-förmigen Trägers 22 liegende Gehäuseabschnitte 10, 12 auf, die ein Linsenelement 14 und ein Blendenelement 16 aufweisen. Dabei ist das Linsenelement 14 in Strahlungsrichtung hinter dem Strahlungssender 4 angeordnet, während das Blendenelement 16 in Strahlungsrichtung vor dem Strahlungsempfänger 6 angeordnet ist. Die Elemente 14, 16 bewirken insbesondere, dass der durch Strichelemente dargestellte Abstrahlkegel des Strahlungssenders 4 minimiert wird (vgl. 2). Das Gehäuse 22 weist abgesehen von den Bereichen der Elemente 14, 16 ein Material in einer Wandstärke auf, das zu einer erheblichen Dämpfung des von dem Strahlungssenders 4 emittierten Strahlung führt, so dass durch baulich verursachte Messfehler reduziert sind.
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Es wird nunmehr auf 2 Bezug genommen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse 24 im Bereich der Gehäuseabschnitte 10, 12 Ausnehmungen 18, 20 aufweist, in die ein Linsenelemente 14 und ein Blendenelement 16 eingesetzt sind. Dabei sind die Elemente 14, 16 aus einem für die von dem Strahlungssender emittierte Strahlung durchlässigem Material gefertigt, während das Gehäuse 24 mit den Gehäuseabschnitten 10, 12 aus einem für die von dem Strahlungssender 4 emittierten Strahlung undurchlässigem Material gefertigt ist. Eine Herstellung kann unter Verwendung eines 2-K-Werkzeugs erfolgen oder vorgefertigte Elemente 14, 16 werden z. B. mit einer geeigneten Kunststoffmasse umspritzt.
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Die Elemente 14, 16 bewirken dabei, dass es zu keiner kegelförmigen Ausbreitung der von dem Strahlungssender 4 emittierten Strahlung kommt, sondern die von dem Strahlungssender 4 emittierte Strahlung im Wesentlichen auf die vor dem Strahlungsempfänger 6 angeordnete Linsenelement fokussiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Trübungssensor
- 4
- Strahlungssender
- 6
- Strahlungsempfänger
- 8
- Strahlengang
- 10
- Gehäuseabschnitt
- 12
- Gehäuseabschnitt
- 14
- Linsenelement
- 16
- Blendenelement
- 18
- Ausnehmung
- 20
- Ausnehmung
- 22
- Träger
- 24
- Gehäuse
