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Positions- und Füllstandserfassung

Mikroprozessoren verbessern Kühl- und Gefrierschranksteuerung

9. Januar 2020, 10:44 Uhr | Ryan Sheahen, Global Product Manager, Magnetic Sensor Products, Electronics Business Unit bei Littelfuse

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Positionserfassung und Füllstandserkennung

Anwendung 3: Positionserkennung der Schubladen- und Fachabdeckung

Eine Reihe von Anwendungen zur Potentialerkennung konzentrieren sich auf die verschiedenen Abteilungen in einem Kühl- und Gefrierschrank: Abteiltüren für Butter oder Schubladen für Fleisch und Feinkost können ebenfalls mit Sensoren ausgestattet werden, die erkennen, ob die jeweilige Tür offen oder geschlossen ist.

Alle diese Sensoren können ein Reed- oder Hall-Effekt-Element mit einem digitalen Ausgang sein. Der Magnet wird dabei im beweglichen Fach oder in der Schublade montiert, während sich die Sensoren fest auf dem Rahmen befinden. Wenn das Fach oder die Schublade nicht richtig geschlossen ist, aktiviert sich eine Lampe am Gerät aktivieren, um den Benutzer darauf hinzuweisen.

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Anwendung 4: Füllstandsmessung bei Eisbehältern

Kühl- und Gefrierschränke mit einer integrierten Eismaschine verwenden normalerweise einen mechanischen Arm über dem Eiskübel, um den Füllstand des Eis-Eimer zu messen und die Eismaschine entsprechend auszuschalten.

Häufig wird diese Funktion mit einem mechanischen Schalter und einem Ventil gesteuert. Bei Geräten mit Mikrocontrollern ist es jedoch sinnvoll, einen Reed-Sensor am Rahmen zu befestigen und einen Magnet am mechanischen Arm. Der damit konstruierte Abtastmechanismus ist zuverlässiger als die vorhandenen mechanischen Einheiten.

Anwendung 5: Temperaturregelscheiben zur Positionserfassung

Bei älteren Kühl- und Gefrierkombinationen verfügen die beiden Fächer über drehbare Temperaturregler – in der Regel resistive Folien- oder Potentiometer-Einsteller. In Systemen mit Mikrocontrollern wird eine berührungslose Sensorlösung bevorzugt. Das verbessert die langfristige Zuverlässigkeit. Ein programmierbarer rotierender Hall-Effekt-Sensor mit einem Ausgang von 0,5 Volt bis 4,5 Volt über 360 Grad Rotation ist ideal für diese Anwendung.

Anwendung 6: Füllstandsensor für die Ablaufwanne

Kühlschränke haben typischerweise eine flache Ablaufwanne am Boden, um auslaufendes Wasser aus dem Kühl- oder Gefrierfach aufzufangen. Weil diese Pfanne nicht gut sichtbar ist, lassen sich Lecks nur schwierig erkennen. Im schlimmsten Fall läuft das Wasser überläuft und auf dem Boden austritt.

Ein Reed-Niveausensor ist für diese Anwendung hervorragend geeignet (Abbildung 4). Dieser digitale Ausgangssensor erkennt, wenn der Wasserstand in der Ablaufwanne zu hoch ist. Er aktiviert die Steuerung, die dann einen Alarm auslöst oder die Beleuchtung einschaltet.

Für weitere Details über den Reedschalter-Sensor der Littelfuse 59630 Serie mit integriertem Schwimmerstellglied steht ein umfangreiches Datenblatt zur Verfügung.

Wann Reedschalter oder Hall-Effekt-Sensoren verwendet werden sollten

Ein Reedschalter ist ein magnetisch betätigter Schalter, der normalerweise geöffnet ist, solange er sich außerhalb eines Magnetfelds befindet. Sobald ein Magnetfeld in korrekter Ausrichtung und ausreichender Stärke vorhanden ist, schließen sich die Kontakte des Reedschalters – und zugleich der Stromkreis.

Reedschalter und Hall-Effekt-Sensoren sind magnetische Schaltgeräte, die manchmal auch als „kontaktlos“ bezeichnet werden. Der Grund: Das Stellglied beziehungsweise der Magnet muss keinen physischen Kontakt mit dem Schalter herstellen, um den Zustand zu ändern – im Gegensatz zu mechanischen oder Mikroschaltern. Die Abbildungen 5, 6 und 7 zeigen zusätzliche Reedschalter und Hall-Effekt-Sensoranwendungen in Waschmaschinen, Trocknern und Geschirrspülern.

Reedschalter sind eine perfekte Technologie zum Schalten von elektrischen Lasten des Mikroprozessors von 1 bis 12 Volt und einigen Milliampere Strom. Sie haben Edelmetallkontakte, die hermetisch in einer Glashülle eingeschlossen und mit Stickstoffgas gefüllt sind. Der Schalter kann viele Millionen Betätigungen ohne Beeinträchtigung oder Kontaktverschleiß durchlaufen.

Ein digitaler Halleffekt-Sensor ist ein Halbleiter mit unbegrenzter Lebensdauer, wenn er mit der richtigen Spannung und dem richtigen Strom betrieben wird. Reed- und Halleffektgeräte sind langlebig und sehr zuverlässig, auch wenn sie in Anwendungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und unterschiedlichen Temperaturen eingesetzt werden.