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Design von Haushaltsgeräten

Eleganz durch smarte Sensoren

5. November 2015, 9:48 Uhr | Ralf Higgelke

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Zwei Typen »intelligenter« Sensoren

Derzeit werden vor allem zwei Arten von berührungslosen Sensoren in Haushaltsgeräten verwendet: Reed-Schalter und Hall-Effekt-Sensoren. Beide Typen werden magnetisch aktiviert. Damit benötigt das Schaltgerät keinen physischen Kontakt mehr zum Gerät, um den Ausgang zu verändern.

Reed-Schalter (Bild 2) werden durch ein angelegtes Magnetfeld betrieben. Diese passive Komponente benötigt keinen Strom. Der Schalter besteht aus zwei bis drei dünnen Kontaktzungen aus Metall, den sogenannten Reeds. Diese haben legierte Enden, die sich in sehr geringem Abstand überlappen. Durch ihren einfachen Aufbau und hohe Zuverlässigkeit eignen sich Reed-Schalter vor allem für Anwendungen mit geringer Leistungsaufnahme.

Daher befinden sie sich häu fi g in den Türen von Kühlschränken oder Backöfen und ermitteln hier, ob die Tür offen oder geschlossen ist. Der Sensor sendet ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit, die die LED-Beleuchtung im Gerät dann an- beziehungsweise ausschaltet.

Die magnetischen Schaltpunkte der Reed-Schalter haben eine höhere Genauigkeit als diejenigen von digitalen Halbleiterschaltern. Dies ist insbesondere bei Geräten wichtig, die unter sämtlichen Betriebsbedingungen einwandfrei funktionieren müssen. In der Regel sind die Reeds hermetisch dicht in ein Glasrohr eingeschmolzen, das mit einem Schutzgas befüllt ist. Dadurch bleiben sie vor den in Haushaltsgeräten üblichen extremen Temperaturen sowie vor Feuchtigkeit und Nässe geschützt und gewährleisten eine hohe Kontaktsicherheit sowie lange Lebensdauer der Schalter.

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Hall-Effekt-Sensoren dagegen sind Messwandler auf Halbleiterbasis, die eine zum Magnetfeld proportionale Spannung erzeugen. Kombiniert mit einer Schaltung lässt sich damit eine digitale Ein-/Aus-Funktion bereitstellen, die ohne bewegliche Teile auf eine Änderung des Magnetfelds reagiert.

Im Gegensatz zu Reed-Schaltern benötigen Hall-Sensoren als aktive Komponenten stets eine geringe Menge Energie. Dafür sind die Bauteile programmierbar und lassen sich flexibel einsetzen: für digitale und analoge Lösungen sowie zur Messung von Geschwindigkeit.

Zum Beispiel wird in Waschmaschinen die Drehgeschwindigkeit der Trommel meist durch einen Hall-Effekt-Sensor überwacht (Bild 3). Über diesem rotiert ein 16- oder 32-poliger Magnet, der an der Motorwelle befestigt ist. Das digitale Geschwindigkeitssignal wird an die Steuereinheit übertragen, die die Motorgeschwindigkeit für die jeweiligen Programmabschnitte anpasst.