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EP0981121B1 - Flüssigkeitsmeldeeinrichtung - Google Patents

Flüssigkeitsmeldeeinrichtung Download PDF

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Publication number
EP0981121B1
EP0981121B1 EP99115631A EP99115631A EP0981121B1 EP 0981121 B1 EP0981121 B1 EP 0981121B1 EP 99115631 A EP99115631 A EP 99115631A EP 99115631 A EP99115631 A EP 99115631A EP 0981121 B1 EP0981121 B1 EP 0981121B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
light
gap
detector according
precipitation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP99115631A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0981121A3 (de
EP0981121A2 (de
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gardena Manufacturing GmbH
Original Assignee
Gardena Kress and Kastner GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gardena Kress and Kastner GmbH filed Critical Gardena Kress and Kastner GmbH
Publication of EP0981121A2 publication Critical patent/EP0981121A2/de
Publication of EP0981121A3 publication Critical patent/EP0981121A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0981121B1 publication Critical patent/EP0981121B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B19/00—Alarms responsive to two or more different undesired or abnormal conditions, e.g. burglary and fire, abnormal temperature and abnormal rate of flow
    • G08B19/02—Alarm responsive to formation or anticipated formation of ice

Definitions

  • the invention relates to a liquid sensor, in particular a rain detector, with one light source, one light guide body, with two for the Contact with liquid provided surface sections that such are arranged that the light of the light source by total reflection is deflected by more than 90 °, in particular by approximately 180 °, and with a Light detector, which over the surface sections in light-guiding Connection to the light source can be brought.
  • a liquid sensor of this type is known from CH-A-581 830.
  • the surface sections intended for contact with liquid are part of a circular cone section with an opening angle of 90 °. This cone section is arranged so that it for level monitoring a container is immersed in the liquid and so to Monitoring the level can serve.
  • Liquid sensors can also be used to record precipitation stationary rain detectors are used in the home and garden, to control an automatic drainage system. An institution This type should then be able to withstand dense rain Fog or other precipitation one or more precipitation signals to deliver, upon receipt the irrigation system is switched off can be to over-humidify the monitored area to avoid and to save water. If the one you want or does not require humidification due to lack of precipitation is reached, appropriate signals for switching on the Irrigation system.
  • the invention is based, in particular as a stationary task Precipitation device usable liquid sensor to create a reliable distinction between rainfall situation and dry conditions.
  • This task is at solved a liquid sensor of the type mentioned above, that at least one between a surface portion of the light body and a counter surface formed gap is provided which Liquid reservoir for precipitation forms. In this gap can Collect precipitation and keep it for a certain time.
  • the light guide body can be a Have a circular cone section with an opening angle of approx. 90 ° and the counter surface can be designed as an absorption surface for light be so that when the total reflection in the liquid-filled is no longer present Gap entering light intensity essentially from the counter surface is absorbed and does not reach the detector even as scattered light can.
  • the shape and / or the The size of the gap can be adjusted so that the liquid reservoir has an adjustable recording capacity.
  • This configuration allows it to set the response threshold for the sensor.
  • a appropriate funnel effect can be achieved through suitable design elements achieved on a housing of the precipitation indicator are, for example, by suitable water channels on an outside of the housing, these water channels vertical corrugations on an upper section of a housing and / or obliquely to the vertical on the circumference of a housing can include funnel-shaped converging collecting guides.
  • restraining means for restraining can also be used of liquid is provided on the surface portion in the gap be, and these restraining means can be easily as a arranged in the gap wettable element formed from a spacer element determining the shape and / or the size of the gap can exist.
  • Such web-like elements for example provide additional wetting areas for the precipitation, the suitably delay the draining or evaporation of the reservoir contents.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a stationary on the surface of the earth, for example in a lawn, preferably installed vertically, usable as a rain detector Liquid or rain detector 1, the three of Assemblies that can be assembled by hand without the use of tools having.
  • a rain detector Liquid or rain detector 1 the three of Assemblies that can be assembled by hand without the use of tools having.
  • an essentially cylindrical basic housing 2 Made of thermoplastic is also a measuring cartridge designated, cartridge-shaped detector top 3 from above used centrally and held in place.
  • a cross-shaped in cross-section Mandrel 4 for insertion into the ground is by means of a Union nut in the form of an insert stop Screw plate 5 to a lower external thread attachment 6 of the basic housing 2 screwed on.
  • the basic housing 2 which is cylindrical in cross section (FIG. 3), has at its Side walls diametrically opposite to the central axis 7, axial Guide slots 8.
  • In the bottom area is a substantially in the center
  • Form of an upwardly widening, conical funnel Funnel body 9 is provided, which with radial holding webs 10 the side wall of the base housing 2 is connected and one has central, lower through opening 11, through which the interior of the basic housing 2 with the area of the mandrel 5 in a liquid-conducting manner connected is.
  • On the essentially frustoconical inside of the funnel are in the lower area directly above the central opening 11 several web-shaped projections are distributed around the circumference of the funnel 12 provided.
  • the measuring cartridge 3 has an injection molded plastic housing 15 with a approximately cylindrical upper portion 16, which is a down downwardly tapered intermediate section 17 and a Connect cylindrical subsection 18. A circular lower one frontal opening of the housing 15 will be more precise by a later explained light guide body 20 sealed watertight.
  • the opposite open end of housing 15 is by a screw cap 21 watertight lockable, the internal thread in an external thread of the upper section 16 engages and the inside of which rests on a sealing ring 22 which is in an annular groove on The outer circumference of the upper section 16 is inserted.
  • About halfway between the front openings of the housing 15 is transverse to the axis 7 extending partition 23 provided which the interior of the Housing 15 in an upper receiving space 24 for batteries or Accumulators and a cylindrical, lower receiving space 25 for the electronics of the rain detector divided.
  • the measuring cartridge is inserted into the basic housing 2 in the axial direction, until the light-guiding body 20 is integral with the funnel body 9 trained projections 12 acting as a spacer of one Opposing body forming funnel body 9 is present. Then the cartridge 3 by means of which can be screwed onto the upper opening of the basic housing 2 Union nut 29 and by means of a Underside of the union nut and on the centering tabs 27, pressure-loaded spring 30 pressed down. The lateral longitudinal webs 26 of the cartridge are tight in the inner recess the union nut 29 and ensure a wobble-free coaxial seat of the measuring cartridge 3 in the basic housing with screwed union nut and tension spring 30.
  • the measuring cartridge 3 receives one in its lower receiving space 25 a board 35 constructed and symbolized by this control and Evaluation electronics on a light source in the form of a light emitting diode 36 controls and the one of a light detector in the form of a Photodiode 37 evaluates the generated detector signal.
  • the housing 15 of the cartridge 3 appears in two parts with circuit board 35 clamped between double webs 38. It is also possible and preferred to design the cartridge housing in one piece and the circuit board with the light source 36 attached to it, the attached to it Detector, and the light guide to be explained below 20, from below into the cartridge housing.
  • the electrical energy for light source, light sensor and for the control and Evaluation electronics 35 are used in the receiving space 24 Batteries or accumulators provided.
  • a wired supply can also be used for off-grid supply Supply by a supply device connected to the rain detector 1 respectively.
  • the Light emission of the light source 36 may be pulsed, preferably with a small one Clock ratio of, for example, one pulse per minute.
  • Plastic existing light guide body 20 which is also shown schematically in FIG. 4 and FIG. 5 is an essential element of the precipitation reporting device 1. It has an upper one in FIG. 1, coaxial to Axial 7 arranged cylindrical section 39, in the diametrical to Axis 7 two blind holes for light source 36 or Light detector 37 are provided. Between these are preferably means that direct light conduction between light source and prevent light detector, for example an opaque one Partition, which is in a central recess of the light guide body is arranged.
  • the cylindrical section 39 follows below a circular-conical section 40, the rounded Cone tip with the detector assembled down into the area the opening 11 of the funnel body 9 protrudes.
  • Fig. 4 shows a dry state
  • Fig. 5 shows a state in precipitation.
  • the rain detector emits the pulse, which is preferably activated Light source 36 a surface portion 45 of the conical surface 41 in Area of the gap 43.
  • the light falls on the through one Vertical slots defined on surface section 45 in an average angle of incidence of approx. 45 °.
  • the gap 43 is filled with air.
  • the detector 37 registers a total of 180 ° when dry Weather and switched on light source strong light and the Electronics 35 emits a "dry” message or goes into one "Dry” switching status with regard to an external device, for example an automatic irrigation system.
  • the light guide body 20 is due to its tapered shape and Rest on the spacers 12 of the counter body 9 self-centering aligned.
  • the spacers 12 are at the lower ends of the Gap regions 43, 44 which are illuminated by the light source 36 and by the Detector 37 are monitored, provided.
  • the projections 12 fulfill a further function by the fact that Gap water at the points of this as spacers acting projections can not flow directly down and to End of precipitation the gap areas relevant for the detection 43, 44 stay filled with water for longer.
  • Gap areas 43, 44 are not spacer webs or they are at least interrupted to make an unobstructed at these points To allow water to flow away, so that the water is not in the entire cone of the funnel body jams. Furthermore, the Surface areas of the funnel body 9 laterally irradiate or monitored gap sections 43, 44 graded and / or further from Light guide body 20 must be removed in order to rinse out in this area To facilitate dirt particles. The excess water and possibly entrained dirt can pass through the central passage opening 11 the funnel body down and through a lower opening in the Basic housing are discharged to the outside.
  • Spacers can be used for a better fit of the prism body on the counter body also in a position rotated by 90 °, for example, can be met then essentially no retention function for the optical Water detection unless it would be a crossed optical Arrangement with two light sources and two detectors used.
  • the surface sections 45, 46 relevant for the detection assigned column 43, 44 serve as a precipitation reservoir, through that the detection reliability of the device can be increased. Because a precipitation display is only given if the Amount of precipitation is sufficient to fill the column 43, 44 and a dynamic balance while maintaining the filling between flowing precipitation and flowing and / or evaporating To maintain rainfall. If not a new one If water flows in, the water in the crevices will be drained Capillary forces still held in the crevices and gradually evaporate, the delay time until which the column is filled with air again are, in particular by the geometry of the gap arrangement, in particular the gap width, and the weather (humidity, temperature) is determined.
  • the gap geometry for example by choosing a funnel body with higher or flatter spacers, the capacity of the capillary reservoir and thus both the response threshold for a precipitation signal and also the delay time until the dry signal after a precipitation can be set.
  • FIG. 6 Another using the same detection principle, also by means of embodiment of a screw-on setting mandrel Rain detector 55 is shown in FIG. 6.
  • This embodiment also has a measuring cartridge 56, which is in an approximately cylindrical base housing 57 is introduced from above. However, it is not as in the embodiment 1, fixed by a union nut, but inserted axially into the basic housing 57 and clamped.
  • the insertion position, and thus the gap width between the Light guide body 58 and the funnel body 59 formed column 60, 61 in axial extension of light source 62 or light detector 63 is over the insertion depth adjustable.
  • the Insertion position defined by stop elements, the insertion depth limit for cartridge 56.
  • Precipitation which is on the top and the side surfaces of the over the measuring cartridge protrudes through the basic housing an annular gap-shaped inlet gap 64 except for those at the gaps 60, 61 adjacent surface sections intended for total reflection of the light 65, 66 of the light guide body 58.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsfühler, insbesondere einen Regenmelder, mit einer Lichtquelle, einem Lichtleitkörper, mit zwei für den Kontakt mit Flüssigkeit vorgesehenen Oberflächenabschnitten, die derart angeordnet sind, dass das Licht der Lichtquelle durch Totalreflexion um mehr als 90°, insbesondere um ca. 180°, umgelenkt wird und mit einem Lichtdetektor, der über die Oberflächenabschnitte in lichtleitende Verbindung mit der Lichtquelle bringbar ist.
Ein Flüssigkeitsfühler dieser Art ist aus der CH-A-581 830 bekannt. Die für den Kontakt mit Flüssigkeit vorgesehenen Oberflächenabschnitte sind dort Teil eines Kreiskegelabschnittes mit einem Offnungswinkel von 90°. Dieser Kegelabschnitt ist so angeordnet, dass er zur Füllstandsüberwachung eines Behälters in die Flüssigkeit eintaucht und so zur Überwachung des Füllstandes dienen kann.
Flüssigkeitsfühler können aber auch zur Erfassung von Niederschlag als stationäre Regenmelder im Haus- und Gartenbereich eingesetzt werden, um ein automatisches Entwässerungssystem zu steuern. Eine Einrichtung dieser Art soll dann in der Lage sein, bei Regen, anhaltend dichtem Nebel oder anderen Niederschlägen ein oder mehrere Niederschlagssignale abzugeben, bei deren Empfang das Bewässerungssystem abgeschaltet werden kann, um eine Überfeuchtung des überwachten Bereiches zu vermeiden und um Wasser zu sparen. Wenn die gewünschte oder erforderliche Feuchthaltung durch fehlenden Niederschlag nicht erreicht wird, so sollen entsprechende Signale zur Einschaltung des Bewässerungssystems gegeben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere als stationäre Niederschlagsmeldeeinrichtung verwendbaren Flüssigkeitsfühler zu schaffen, der eine zuverlässige Unterscheidung zwischen Niederschlagsituation und Trockensituation ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei einem Flüssigkeitsfühler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens ein zwischen einem Oberflächenabschnitt des Lichtkörpers und einer Gegenfläche gebildeter Spalt vorgesehen ist, der ein Flüssigkeitsreservoir für Niederschlag bildet. In diesem Spalt kann sich Niederschlag sammeln und über eine gewisse Zeit halten. Dies weist den Vorteil auf, dass ein Signal "Niederschlag" erst bei Niederschlag einer bestimmten Intensität gegeben wird, und dass nach Abklingen des Niederschlages die Füllung noch eine gewisse Verzögerungszeit bis zum Verdunsten des Reservoirinhaltes verbleibt, so dass nur signifikante relativ langphasige Wechsel zwischen Niederschlag und Trockenheit zu Signaländerungen führen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Lichtleitkörper einen Kreiskegelabschnitt mit einem Öffnungswinket von ca. 90° aufweisen und es kann die Gegenfläche als Absorptionsfläche für Licht ausgebildet sein, so dass bei Wegfall der Totalreflexion in den flüssigkeitsgefüllten Spalt eintretende Lichtintensität im wesentlichen von der Gegenfläche absorbiert wird und auch als Streulicht nicht zum Detektor gelangen kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Form und/oder die Größe des Spaltes einstellbar sein, so dass das Flüssigkeitsreservoir eine einstellbare Aufnahmekapazität hat. Diese Ausgestaltung erlaubt es, die Ansprechschwelle für den Fühler festzulegen. Dabei können auch Auffangmittel zum Auffangen und/oder Sammeln von Niederschlag vorgesehen sein, die über eine Niederschlagszufuhreinrichtung flüssigkeitsleitend mit dem Flüssigkeitsreservoir verbunden sind. Dadurch ist es möglich, eine relativ große Sammelfläche für den Niederschlag vorzusehen, wenn die für den Nachweis des Niederschlages erforderliche Fläche des Oberflächenabschnittes demgegenüber klein sein kann. Eine entsprechende Trichterwirkung kann durch geeignete Gestaltungselemente an einem Gehäuse der Niederschlagsmeldeeinrichtung erzielt werden, in vorteilhafter Weise beispielsweise durch geeignete Wasserführungskanäle an einer Gehäuseaußenseite, wobei diese Wasserführungskanäle vertikale Riffelungen an einem oberen Abschnitt eines Gehäuses und/oder schräg zur Vertikalen am Umfang eines Gehäuses trichterförmig zusammenlaufende Sammelführungen umfassen kann.
In Ausgestaltung der Erfindung können auch Rückhaltemittel zum Zurückhalten von Flüssigkeit an dem Oberflächenabschnitt im Spalt vorgesehen sein, und diese Rückhaltemittel können in einfacher Weise als ein im Spalt angeordnetes benetzbares Element ausgebildet sein, das aus einem die Form und/oder die Größe des Spaltes bestimmenden Distanzelement bestehen kann. Solche beispielsweise stegartige Elemente stellen zusätzliche Benetzungsflächen für den Niederschlag bereit, die das Abfließen bzw. Verdampfen des Reservoirinhaltes geeignet verzögern.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Regenmelders,
Fig. 2
eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Melderoberteils einer Ausführungsform ähnlich der nach Fig. 1,
Fig. 3
einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,
Fig. 4
eine schematische Darstellung der Lichtleitverhältnisse im Trockenzustand,
Fig. 5
eine schematische Darstellung der Lichtleitverhältnisse bei Niederschlag und
Fig. 6
einen Längsschnitt durch eine andere Ausfuhrungsform eines Regenmelders.
Der Längsschnitt in Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines stationär auf der Erdoberfläche, beispielsweise in einem Rasenstück, vorzugsweise senkrechtstehend installierbaren, als Regenmelder verwendbaren Flüssigkeits- bzw. Niederschlagsmelders 1, der drei von Hand ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen zusammensetzbare Baugruppen aufweist. In ein im wesentlichen zylindrisches Grundgehäuse 2 aus thermoplastischem Kunststoff ist ein auch als Messpatrone bezeichnetes, patronenartig geformtes Melderoberteil 3 von oben zentrisch eingesetzt und lagefest gehalten. Ein im Querschnitt kreuzförmiger Dorn 4 zum Einstecken in den Boden ist mittels einer Überwurfmutter in Form eines als Einsteckanschlag dienenden Schraubtellers 5 an einen unteren Außengewindeansatz 6 des Grundgehäuses 2 angeschraubt.
Das im Querschnitt (Fig. 3) zylindrische Grundgehäuse 2 hat an seinen Seitenwänden diametral zur Zentralachse 7 gegenüberliegende, axiale Führungsschlitze 8. Im Bodenbereich ist zentrisch ein im wesentlichen in Form eines sich nach oben erweiternden, konischen Trichters ausgebildeter Trichterkörper 9 vorgesehen, der über radiale Haltestege 10 mit der Seitenwand des Grundgehäuses 2 verbunden ist und der eine zentrische, untere Durchgangsöffnung 11 aufweist, über die das Innere des Grundgehäuses 2 flüssigkeitsleitend mit dem Bereich des Dorns 5 verbunden ist. Auf der im wesentlichen kegelstumpfförmigen Trichterinnenseite sind im unteren Bereich direkt oberhalb der Zentralöffnung 11 um den Umfang des Trichters verteilt mehrere stegförmige Vorsprünge 12 vorgesehen.
Die Messpatrone 3 hat ein Spritzguss-Kunststoffgehäuse 15 mit einem etwa zylindrischen Oberabschnitt 16, an den sich nach unten ein sich nach unten konisch verjüngender Zwischenabschnitt 17 und ein zylindrischer Unterabschnitt 18 anschließen. Eine kreisrunde untere stirnseitige Offnung des Gehäuses 15 wird durch einen später genauer erläuterten Lichtleitkörper 20 wasserdicht verschlossen. Das gegenüberliegende offene Ende des Gehäuses 15 ist durch einen Überwurf-Schraubdeckel 21 wasserdicht verschließbar, dessen Innengewinde in ein stirnseitiges Außengewinde des Oberabschnitts 16 eingreift und dessen Innenseite an einem Dichtring 22 anliegt, der in eine Ringnut am Außenumfang des Oberabschnitts 16 eingelegt ist. Etwa mittig zwischen den stirnseitigen Öffnungen des Gehäuses 15 ist eine quer zur Achse 7 verlaufende Zwischenwand 23 vorgesehen, die den Innenraum des Gehäuses 15 in einen oberen Aufnahmeraum 24 für Batterien oder Akkumulatoren und einen zylindrischen, unteren Aufnahmeraum 25 für die Elektronik des Regenmelders unterteilt.
An der Außenseite des Gehäuses 15 sind, einstückig mit diesem, axial verlaufende, radial vorstehende Längsstege 26 diametral zur Zentralachse 7 angeordnet. Im Bereich des unteren Endes der Längsstege sind Zentrierlaschen 27 in Form von radial nach außen abstehenden Verlängerungen der Längsstege vorgesehen, wobei die Oberseite einer Zentrierlasche, wie in Fig. 1 gezeigt, etwa eben oder, wie in Fig. 2 gezeigt, mit einer nach oben geöffneten Auflagemulde 28 versehen sein kann. Die radial außen liegenden Kanten der Zentrierlaschen 27 bilden zumindest beim Einführen der Messpatrone 3 in das Grundgehäuse 2 eine seitliche Führung innerhalb der Führungsschlitze 8. Die Messpatrone wird in axialer Richtung in das Grundgehäuse 2 eingeschoben, bis der Lichtleitkörper 20 an den einstückig mit dem Trichterkörper 9 ausgebildeten, als Distanzelement wirkenden Vorsprüngen 12 des einen Gegenkörper bildenden Trichterkörper 9 anliegt. Dann wird die Patrone 3 mittels der auf die obere Öffnung des Grundgehäuses 2 aufschraubbaren Überwurfmutter 29 und mittels einer sich an der Unterseite der Überwurfmutter und an den Zentrierlaschen 27 abstützenden, druckbelasteten Feder 30 nach unten gedrückt. Die seitlichen Längsstege 26 der Patrone sind dabei eng in die innere Aussparung der Überwurfmutter 29 eingepasst und gewährleisten einen wackelfreien koaxialen Sitz der Messpatrone 3 in dem Grundgehäuse bei aufgeschraubter Überwurfmutter und gespannter Druckfeder 30.
Die Messpatrone 3 nimmt in ihrem unteren Aufnahmeraum 25 eine auf einer Platine 35 aufgebaute und durch diese symbolisierte Steuer- und Auswerteelektronik auf, die eine Lichtquelle in Form einer Leuchtdiode 36 ansteuert und die ein von einem Lichtdetektor in Form einer Fotodiode 37 erzeugtes Detektorsignal auswertet. In der Schnittdarstellung von Fig. 3 erscheint das Gehäuse 15 der Patrone 3 zweigeteilt mit zwischen Doppelstegen 38 eingeklemmter Platine 35. Es ist auch möglich und bevorzugt, das Patronengehäuse einteilig auszuführen und die Platine mit der daran befestigten Lichtquelle 36, dem daran befestigten Detektor, sowie dem im folgenden zu erläuternden Lichtleitkörper 20, von unten in das Patronengehäuse einzusetzen. Die elektrische Energie für Lichtquelle, Lichtsensor und für die Steuer- und Auswerteelektronik 35 wird durch im Aufnahmeraum 24 einzusetzenden Batterien oder Akkumulatoren bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich zur netzunabhängigen Versorgung kann auch eine kabelgebundene Versorgung durch ein mit dem Regenmelder 1 verbundenes Versorgungsgerät erfolgen. Zur Verringerung des Energieverbrauches, insbesondere bei netzunabhängig arbeitenden Ausführungsformen, kann die Lichtemission der Lichtquelle 36 gepulst sein, vorzugsweise mit kleinem Taktverhältnis von beispielsweise einem Puls pro Minute.
Der aus Glas oder für das Licht der Lichtquelle 36 transparentem Kunststoff bestehende Lichtleitkörper 20, der schematisch auch in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist ein wesentliches Element der Niederschlagsmeldeeinrichtung 1. Er hat einen in Fig. 1 oberen, koaxial zur Achse 7 angeordneten zylindrischen Abschnitt 39, in dem diametral zur Achse 7 zwei sacklochartige Ausnehmungen für Lichtquelle 36 bzw. Lichtdetektor 37 vorgesehen sind. Zwischen diesen befinden sich vorzugsweise Mittel, die eine direkte Lichtleitung zwischen Lichtquelle und Lichtdetektor verhindern, beispielsweise eine lichtundurchlässige Trennwand, die in einer mittleren Ausnehmung des Lichtleitkörpers angeordnet ist. An den zylindrischen Abschnitt 39 schließt sich nach unten ein kreiskegelförmiger Abschnitt 40 an, dessen abgerundete Kegelspitze bei zusammengebautem Melder nach unten in den Bereich der Öffnung 11 des Trichterkörpers 9 hineinragt. Die im wesentlichen kegelförmige, der kegelförmigen Innenseite des Gegenkörpers 9 zugewandte Oberfläche 41 des Lichtleitkörpers steht mit einem durch die Höhe der Vorsprünge 12 bestimmten, geringen Abstand der parallel zur Kegelfläche verlaufende und als Kegelausnehmung geformte Gegenfläche 42 des Trichterkörpers 9 gegenüber. Die Kegelfläche 41 und die Gegenfläche 42 schließen schmale, etwa kegelabschnittsförmige Spalte 43, 44 zwischen sich ein.
Die Funktionsweise des Niederschlagsmelders wird nun in Zusammenhang mit Fig. 4 und Fig. 5 beschrieben, wobei Fig. 4 einen Trockenzustand und Fig. 5 einen Zustand bei Niederschlag zeigt. Im Betrieb des Regenmelders strahlt die vorzugsweise im Pulsbetrieb angesteuerte Lichtquelle 36 einen Oberflächenabschnitt 45 der Kegelfläche 41 im Bereich des Spaltes 43 an. Das Licht fällt bezüglich des durch eine Senkrechte auf dem Oberflächenabschnitt 45 definierten Einfallslots in einem mittleren Einfallswinkel von ca. 45° ein. Bei trockenem Wetter oder sehr geringfügigen Niederschlägen ist der Spalt 43, wie in Fig. 4 gezeigt, luftgefüllt. Insbesondere kann wegen der Ausrichtung des Oberflächenabschnitts schräg nach unten kein Niederschlag direkt auf diese Flächen treffen. Bei luftgefülltem Spalt 43 wird an der Grenzfläche 45 zwischen dem optisch dichteren Lichtleitkörper 20 und dem optisch dünneren Medium Luft im Spalt 43 das Licht an der in einem Winkel von 45° zur Achse 7 stehenden Grenzfläche 45 total oder zumindest zu einem sehr hohen Anteil reflektiert. Das reflektierte Licht wird auf den bzgl. der Kegelachse 7 gegenüberliegenden Oberflächenabschnitt 46 der Kegelfläche 41 beim Spalt 44 umgelenkt. Ist auch dieser Spalt luftgefüllt, was bei trockenem Wetter die Regel ist, dann tritt wieder Totalreflexion in den Prismenkörper mit Umlenkung des Lichtes zum Detektor 37 ein, während praktisch kein Licht den Lichtleitkörper in Richtung Spalt 44 verlässt.
Bei dieser durch die Doppelpfeile in Fig. 4 repräsentierten Lichtumlenkung um insgesamt 180° registriert der Detektor 37 bei trockenem Wetter und eingeschalteter Lichtquelle einen starken Lichteinfall und die Elektronik 35 gibt eine "Trocken"-Meldung ab oder geht in einen "Trocken"-Schaltzustand bzgl. eines externen Gerätes, beispielsweise eines automatischen Bewässerungssystems.
Bei einsetzendem Niederschlag schlägt sich dieser auf und an dem über das Grundgehäuse 2 hinausragenden Abschnitt der Patrone 3 nieder. Zwischen der Außenseite des konischen Zwischenabschnitts 17 der Patrone 3 und der Innenseite der Überwurfmutter ist ein Einlaufspalt 50 in Form eines Ringspaltes frei, durch den flüssiger Niederschlag, wie Regenwasser, entlang des Patronengehäuses 15 nach unten in das Innere des Grundgehäuses bis auf die in Verlängerung von dessen unterem Ende liegenden Oberflächenabschnitte 45, 46 fließen kann. Das Auffangen und Sammeln von Niederschlag kann durch geeignete Auffangmittel unterstützt werden, die über Niederschlagszufuhreinrichtungen flüssigkeitsleitend mit den Oberflächenabschnitten 45, 46 verbunden sind. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist an der Außenseite des Oberabschnittes 16 der Patrone 3 eine im wesentlichen vertikal ausrichtbare, feine Riffelung 51 vorgesehen, die eine Vielzahl von nach unten gerichteten Wasserleitkanälen bereitstellt und die dafür sorgt, daß sich lediglich kleine Tropfen bilden, die schnell nach unten ablaufen. Etwa in der Höhe der Oberkante des Grundgehäuses 2 oder etwas darüber ist für jeden der Oberflächenabschnitte 45, 46 ein Paar von in Richtung des zugeordneten Oberflächenabschnittes zusammenlaufende Sammelführungen 52 für zulaufendes Wasser vorgesehen, die als gering von der Gehäuseaußenfläche abstehende Leitflächen in Form von gegenläufigen Vierteilkreis-Wendelabschnitten ausgebildet sind. Hierdurch wird eine Trichterwirkung und Sammlung der am Oberabschnitt ablaufenden Flüssigkeit in Richtung der Oberflächenabschnitte 45, 46 bzw. der an diese angrenzenden Spalte 43, 44 erreicht und die Füllung der Spalte kann beschleunigt werden.
Ist mindestens einer der beiden als Niederschlagsreservoir dienenden Spalte 43, 44 infolge einlaufenden Regenwassers mit Wasser gefüllt, so entfällt die oben beschriebene, zur Totalreflexion führende Grenzflächensituation und es findet keine oder keine nennenswerte Totalreflexion mehr statt. Stattdessen tritt das Licht, wie in Fig. 5 gezeigt, aus dem Prismenkörper 20 durch die Oberfläche 45, und ggf. ein Restanteil durch die Oberfläche 46, aus und wird durch den flüssigkeitsgefüllten Spalt zum Trichterkörper 9 geleitet, der das Licht absorbiert. Insbesondere wenn beide Spalte 43, 44 flüssigkeitsgefüllt sind, gelangt bei Aufleuchten der Lichtquelle 36 praktisch keine Lichtintensität mehr zum Detektor 37. In diesem Fall meldet die Elektronik den Zustand "Regen".
Der Lichtleitkörper 20 ist durch seine konisch zulaufende Form und die Auflage an den Distanzstegen 12 des Gegenkörpers 9 selbstzentrierend ausgerichtet. Die Distanzstege 12 sind an den unteren Enden der Spaltbereiche 43, 44, die von der Lichtquelle 36 angestrahlt und vom Detektor 37 überwacht werden, vorgesehen. Neben der Gewährleistung eines präzisen Abstandes zwischen Prismenkörper 20 und Gegenkörper 9 erfüllen die Vorsprünge 12 noch eine weitere Funktion, indem das im Spalt befindlichen Wasser an den Stellen dieser als Distanzstege wirkenden Vorsprünge nicht direkt nach unten abfließen kann und nach Niederschlagsende die für die Detektion maßgeblichen Spaltbereiche 43, 44 länger wassergefüllt bleiben. In Umfangsrichtung seitlich der Spaltbereiche 43, 44 sind keine Distanzstege vorhanden oder sie sind zumindest unterbrochen, um an diesen Stellen ein ungehindertes Abfließen von Wasser zu ermöglichen, so daß sich das Wasser nicht im gesamten Konus des Trichterkörpers staut. Ferner können die Oberflächenbereiche des Trichterkörpers 9 seitlich der bestrahlen bzw. überwachten Spaltabschnitte 43, 44 abgestuft und/oder weiter vom Lichtleitkörper 20 entfernt sein, um in diesem Bereich ein Ausspülen von Schmutzteilchen zu erleichtern. Das überschüssige Wasser und ggf. mitgeführter Schmutz können durch die zentrale Durchtrittsöffnung 11 des Trichterkörpers nach unten und über eine untere Öffnung im Grundgehäuse nach außen abgeführt werden. Distanzstege können für einen besseren Sitz des Prismenkörpers auf dem Gegenkörper auch in einer beispielsweise um 90° gedrehten Position vorgesehen sein, erfüllen dann aber im wesentlichen keine Rückhaltefunktion für die optische Wasserdetektion, es sei denn, es würde eine gekreuzte optische Anordnung mit zwei Lichtquellen und zwei Detektoren eingesetzt.
Die den für die Detektion maßgeblichen Oberflächenabschnitten 45, 46 zugeordneten Spalte 43, 44 dienen als Niederschlagsreservoir, durch das die Detektionszuverlässigkeit der Einrichtung erhöht werden kann. Denn eine Niederschlagsanzeige wird nur dann abgegeben, wenn die Niederschlagsmenge ausreicht, um die Spalte 43, 44 zu füllen und ein dynamisches Gleichgewicht unter Aufrechterhaltung der Füllung zwischen nachfließendem Niederschlag und abfließendem und/oder abdampfendem Niederschlag aufrechtzuerhalten. Wenn kein neues Wasser zufließt, wird das in den Spalten vorhandene Wasser durch Kapillarkräfte noch in den Spalten gehalten und allmählich verdunsten, wobei die Verzögerungszeit, bis zu welcher die Spalte wieder luftgefüllt sind, im wesentlichen durch die Geometrie der Spaltanordnung, insbesondere die Spaltbreite, und die Witterung (Luftfeuchtigkeit, Temperatur) bestimmt ist. Entsprechend kann durch Einstellung der Spaltgeometrie, beispielsweise durch Wahl eines Trichterkörpers mit höheren oder flacheren Distanzstegen, die Aufnahmekapazität des Kapillarreservoirs und damit sowohl die Ansprechschwelle für ein Niederschlagsignal, als auch die Verzögerungszeit bis zum Trockensignal nach einem Niederschlag eingestellt werden.
Eine das gleiche Detektionsprinzip nutzende andere, ebenfalls mittels eines anschraubbaren Einstelldorns ausrüstbare Ausführungsform eines Regenmelders 55 ist in Fig. 6 gezeigt. Auch diese Ausführungsform hat eine Messpatrone 56, die in ein etwa zylindrisches Grundgehäuse 57 von oben eingeführt ist. Sie ist allerdings nicht, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, durch eine Überwurfmutter festgelegt, sondern axial in das Grundgehäuse 57 eingesteckt und festgeklemmt. Die Einsteckposition, und damit die Spaltbreite der zwischen dem Lichtleitkörper 58 und dem Trichterkörper 59 gebildeten Spalte 60, 61 in axialer Verlängerung von Lichtquelle 62 bzw. Lichtdetektor 63 ist über die Einstecktiefe einstellbar. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Einsteckposition durch Anschlagelemente definiert, die die Einstecktiefe für die Patrone 56 begrenzen. Auch bei dieser Ausführungsform gelangt Niederschlag, der sich auf der Oberseite und den Seitenflächen der über das Grundgehäuse hinausragenden Messpatrone niederschlägt, durch einen ringspaltförmigen Einlaufspalt 64 bis auf die an die Spalte 60, 61 angrenzenden, zur Totalreflexion des Lichts vorgesehenen Oberflächenabschnitte 65, 66 des Lichtleitkörpers 58.
Es ist dem Fachmann verständlich, daß für die Funktion des Melders die beispielhaft beschriebenen optischen Bedingungen nur an den von der Lichtquelle bestrahlten bzw. durch den Detektor überwachten Oberflächenabschnitten 45 bzw. 46 des Lichtleitkörpers vorliegen müssen, so dass dieser viele verschiedene Formen haben kann und dass auch ein einziger geeigneter Oberflächenabschnitt ausreichen oder mehr als zwei vorgesehen sein können. Totalreflexion kann auch bei von 45° abweichenden Einfallswinkeln auftreten. Der Einfallswinkel ist so zu wählen, dass bei trockenem Oberflächenabschnitt Totalreflexion auftritt, während bei Kontakt mit Niederschlag Licht aus dem Lichtleitkörper ausgekoppelt wird.

Claims (11)

  1. Flüssigkeitsfühler, insbesondere Regenmelder (1; 55), mit einer Lichtquelle (36; 62), einem Lichtleitkörper (20; 58), mit zwei für den Kontakt mit Flüssigkeit vorgesehenen Oberflächenabschnitten (45, 46; 65, 66), die derart angeordnet sind, dass das Licht der Lichtquelle durch Totalreflexion um mehr als 90°, insbesondere um ca. 180°, umgelenkt wird und mit einem Lichtdetektor (37; 63), der über die Oberflächenabschnitte in lichtleitende Verbindung mit der Lichtquelle bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zwischen einem Oberflächenabschnitt (45, 46; 65, 66) des Lichtleitkörpers und einer Gegenfläche (42) gebildeter Spalt (43, 44; 60, 61) vorgesehen ist, der ein Flüssigkeitsreservoir für Niederschlag bildet.
  2. Flüssigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleitkörper (20) einen Kreiskegelabschnitt (40) aufweist, vorzugsweise mit einem Offnungswinkel von ca. 90°.
  3. Flüssigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenfläche (42) als Absorptionsfläche für Licht der Lichtquelle ausgebildet ist.
  4. Flüssigkeitsfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form und/oder Größe des Spalts (43, 44; 60, 61) einstellbar ist, so dass das Flüssigkeitsreservoir eine einstellbare Aufnahmekapazität hat.
  5. Flüssigkeitsfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Auffangmittel (51, 52) zum Auffangen und/oder Sammeln von Niederschlag vorgesehen sind, die über eine Niederschlagszufuhreinrichtung (50; 64) flüssigkeitsleitend mit dem Flüssigkeitsreservoir (43, 44; 60, 61), verbunden sind.
  6. Flüssigkeitsfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer oberhalb des Oberflächenabschnitts (45, 46; 65, 66) angeordneten Außenfläche eine im wesentlichen vertikal ausrichtbare Riffelung (51) vorgesehen ist.
  7. Flüssigkeitsfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Oberflächenabschnitte (45, 46; 65, 66) angeordnete, in Richtung des Oberflächenabschnitts trichterartig zusammenlaufende Sammelführungen (52) für Niederschlag vorgesehen sind.
  8. Flüssigkeitsfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelführungen in Form von an einer Außenfläche der Flüssigkeitsmeldeeinrichtung schräg zur Vertikalen verlaufenden, wendelabschnittsförmigen Leitstegen (52) ausgebildet sind, die unterhalb der Auffangmittel (51) angeordnet sind.
  9. Flüssigkeitsfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rückhaltemittel zum Zurückhalten von Flüssigkeit an dem Oberflächenabschnitt (45, 46; 65, 66) im Spalt (43, 44; 60, 61) vorgesehen sind.
  10. Flüssigkeitsfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltemittel ein im Spalt (43, 44; 60, 61) angeordnetes, benetzbares Element aufweisen, das aus einem die Form und/oder Größe des Spaltes bestimmenden stegartigen Vorsprung (12) besteht.
  11. Flüssigkeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (43, 44, 60, 61) so bemessen ist, dass das Flüssigkeitsreservoir ein Kapillarreservoir bildet.
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