本發(fā)明涉及一種用于儲存液體的系統(tǒng)，特別是用于家用器具的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個用于儲存液體的容器和至少一個液面水平測量裝置。

背景技術(shù)：

1、許多設(shè)備和裝置(特別是家用器具)包括用于儲存各種液體的容器。相應(yīng)的家用器具可以是裝載水的家用器具，例如洗碗機或洗衣機。洗滌劑、漂洗助劑或其它處理劑可以被儲存在至少一個容器中。然而，也可以設(shè)想，容器可以是家用器具(例如冰箱或烘干機)中冷凝水的儲存裝置。通常需要獲得關(guān)于這種容器的填充高度的信息。這樣的信息可以用于指示填充或清空的需要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于儲存液體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得特別容易確定填充高度。

2、該問題通過權(quán)利要求1的技術(shù)方案來解決。從屬權(quán)利要求包括優(yōu)選實施例。

3、根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于儲存液體、特別是用于家用器具的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于儲存液體的至少一個容器和至少一個液面水平測量裝置，其中所述液面水平測量裝置包括發(fā)射電磁輻射的至少一個輻射源裝置和用于電磁輻射的至少一個檢測裝置，其中，至少一個容器具有反射元件，該反射元件與位于容器中的流體具有僅一個邊界表面。

4、如果電磁輻射擊中具有不同折射率的材料之間的邊界表面，則一些輻射被反射，而一些輻射進入相鄰材料。這種行為取決于電磁輻射的所謂入射角α。在幾何光學中，入射角α是指光線與地平線/界面之間的夾角，該夾角最大達到90°。當光束通過光學邊界表面時，其入射角是相對于該表面的法線的入射角。如果入射角α大于臨界角αt，則發(fā)生輻射的全反射。因此，輻射被完全地反射。臨界角αt定義如下：

5、

6、其中，n1和n2是相鄰材料的折射率。優(yōu)選地，n1是空氣或流體的折射率。有利地，空氣的折射率n空氣小于流體的折射率n流體(n空氣＜n流體)。優(yōu)選地，n2是反射元件的材料的折射率。優(yōu)選地，來自所述至少一個輻射源裝置的電磁輻射的臨界角αt由反射元件的折射率n確定。

7、優(yōu)選地，來自所述至少一個輻射源裝置的電磁輻射以預(yù)定的入射角α或預(yù)定的入射角度范圍撞擊邊界表面。在系統(tǒng)的有利的第一狀態(tài)中，容器沒有被液體填充。因此，容器中的流體優(yōu)選為空氣。在系統(tǒng)的第一狀態(tài)中，反射元件因此優(yōu)選地具有與空氣的邊界表面。在系統(tǒng)的有利的第二狀態(tài)中，容器填充有流體。因此，容器中的流體優(yōu)選為相應(yīng)的液體。在系統(tǒng)的第二狀態(tài)中，反射元件因此優(yōu)選地具有與相應(yīng)液體的邊界表面。優(yōu)選地，在系統(tǒng)的第一狀態(tài)下，電磁輻射的至少一部分在所述僅一個邊界表面處被全反射。優(yōu)選地，反射部分由至少一個檢測裝置檢測。有利地，在第二狀態(tài)中，在預(yù)定入射角α處，不存在來自所述僅一個邊界表面所述至少一個輻射源裝置發(fā)射的電磁輻射的全反射以發(fā)射的。

8、在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，容器中提供僅一個與流體的邊界表面，在該邊界表面處發(fā)生全反射。與具有包圍出預(yù)定角度的兩個相鄰邊界表面的其他可想到的實施方式相比，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)對所述至少一個容器需要顯著更少的設(shè)計工作量。

9、根據(jù)優(yōu)選實施例，反射元件布置在容器的外壁中或外壁上。優(yōu)選地，反射元件的邊界表面是平面狀的。平面邊界表面在沒有彎曲等的情況下平坦地或平面地延伸。根據(jù)另一個可能的實施例，邊界表面是彎曲的、拋物線形的、或呈球形部段的形式。根據(jù)另一方面，光學元件可以被集成到邊界表面中。這樣的光學元件例如可以是透鏡。有利地，反射元件包括對由所屬至少一個輻射源裝置發(fā)射的電磁輻射透明的材料。優(yōu)選地，反射元件由玻璃或聚合物制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma，也是丙烯酸玻璃)。優(yōu)選地，反射元件還可以具有由不同材料制成的多個部分。

10、根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，所述至少一個容器是中空的主體，所述中空的主體的形狀基本上為矩形或正方形。然而，也可以考慮其他形狀，例如具有多邊形或圓形底部的主體。容器沿著高度軸線z、縱向軸線x和寬度軸線y延伸。如果容器中有液體，則液體具有水平面或上表面。該水平面基本上在由縱向軸線x和寬度軸線y跨越的平面內(nèi)延伸。然而，水平面的方位取決于所述至少一個容器在家用器具中的安裝，或者取決于容器相對于作用在其上的重力的方位。

11、根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，反射元件包括光學棱鏡。有利地，光學棱鏡的第一側(cè)表面與容器中存在的流體形成僅一個邊界表面。棱鏡可以是任何形狀的棱鏡。優(yōu)選地，形成邊界表面的第一側(cè)表面是平面狀的。棱鏡可以優(yōu)選地沿著其長度具有中斷。棱鏡可以優(yōu)選地包含光學活動結(jié)構(gòu)，例如透鏡元件和/或支持散射的表面粗糙度。

12、根據(jù)優(yōu)選實施例，光學棱鏡具有直棱鏡，該直棱鏡具有三角形基底。這種棱鏡優(yōu)選地包括第一側(cè)表面、第二側(cè)表面和第三側(cè)表面。優(yōu)選地，從所述至少一個輻射源裝置發(fā)射的電磁輻射通過光學棱鏡的第二側(cè)表面進入光學棱鏡，并到達光學棱鏡的第一側(cè)表面或邊界表面。在第一狀態(tài)中，該電磁輻射的至少一部分在邊界表面處被全反射，然后通過第三側(cè)表面離開光學棱鏡。從那里，被反射的輻射有利地到達所述至少一個檢測裝置。

13、根據(jù)另一個有利實施例，反射元件布置于所述至少一個容器的外壁上或外壁中，使得邊界表面相對于平行于液體水平面的假想平面傾斜或成一定角度。優(yōu)選地，反射元件布置于所述至少一個容器的外壁上或外壁中，使得邊界表面與平行于液體水平面的假想平面形成角度θ。優(yōu)選地，角度θ小于180°。

14、根據(jù)另一個有利實施例，反射元件布置在至少一個容器的外壁上或外壁中，使得邊界表面基本上平行于容器中的液體水平面。有利的是，角度θ基本上等于180°。優(yōu)選地，光學棱鏡的第一側(cè)表面布置成基本上平行于液體的水平面。

15、根據(jù)優(yōu)選實施例，反射元件包括窗口元件，該窗口元件又包括邊界表面。優(yōu)選地，窗口元件集成在所述至少一個容器的外壁中。窗口元件可以是平面狀的、彎曲的、拋物線的或者呈球形部段的形式。

16、根據(jù)另一個有利實施例，輻射源裝置包括至少一個輻射源。優(yōu)選地，所述至少一個輻射源是led、激光器或激光led。當然，其他合適的輻射源也是可以想到的。優(yōu)選地，由輻射源裝置發(fā)射的電磁輻射具有在約300nm和約1400nm之間的范圍內(nèi)的波長λ。優(yōu)選地，由所述至少一個輻射源裝置發(fā)射的電磁輻射是偏振的。優(yōu)選地，電磁輻射是線性地、圓形地或橢圓地偏振的。優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置已經(jīng)發(fā)射偏振的電磁輻射。替代地，輻射源裝置可以包括至少一個偏振器。根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，由至少一個輻射源裝置發(fā)射的電磁輻射是非偏振的。在這種情況下，盡管低于臨界角的反射率將取決于偏振方向，但對于不同的偏振角，臨界角是相同的。

17、優(yōu)選地，所述至少一個檢測元件包括至少一個傳感器元件。這樣的傳感器元件優(yōu)選地適合于并且旨在用于檢測電磁輻射。這樣的傳感器元件例如可以是光電晶體管。

18、根據(jù)另一個有利實施例，所述至少一個輻射源裝置和所述至少1個檢測裝置布置于公共的載體裝置上。優(yōu)選地，載體裝置包括至少一個板狀元件。優(yōu)選地，板狀元件是卡、電路板或pcb(印刷電路板)?？梢韵氲降氖?，載體裝置包括殼體，至少一個板狀元件布置在該殼體中。

19、根據(jù)另一個有利實施例，中心光束方向被分配給所述至少一個輻射源裝置和所述至少一個檢測裝置。所述至少一個輻射源裝置具有發(fā)射角βe。發(fā)射角βe描述了電磁輻射從至少一個輻射源裝置傳播進入的區(qū)域。優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置的發(fā)射不是各向同性地分布在發(fā)射角內(nèi)。在led形式的輻射源裝置的情況下，多種發(fā)射行為是可能的。這種發(fā)射行為可以是瓣狀的，具有所謂的蝙蝠翼特性或具有側(cè)面發(fā)射特性。當然，其他特征也是可以想到的。優(yōu)選地，所述至少一個檢測裝置具有接收角βa。接收角βa描述了其中，的電磁輻射向所述至少一個檢測設(shè)備傳播的范圍。優(yōu)選地，所述至少一個檢測裝置的檢測效率在接收角內(nèi)不是各向同性的。因此，所述至少一個檢測裝置的中心光束方向?qū)⒀刂鲥F體的中心高度軸線延伸。

20、優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置的中心光束方向和/或所述至少一個檢測裝置的中心束方向不垂直于載體裝置的板狀元件延伸。所述至少一個輻射源裝置的中心光束方向(所述中心光束方向不垂直于所述載體裝置的板狀元件)優(yōu)選地可以通過具有至少一個輻射源的至少一個輻射源裝置(所述至少一個輻射源設(shè)計成具有彎曲的的導線連接件的部件)來實現(xiàn)。替代地或累加地，所述至少一個輻射源可以是具有傾斜光軸的smd?led(表面安裝的led)或側(cè)視led。

21、所述至少一個檢測裝置的不垂直于所述載體裝置的板狀元件的中心光束方向可以優(yōu)選地通過至少一個具有傳感器元件的檢測裝置實現(xiàn)，所述傳感器元件被設(shè)計為具有彎曲的導線連接件的部件。優(yōu)選地，輻射源和/或傳感器元件的所述導線連接件通過通孔安裝(也稱為通孔技術(shù)tht)布置在電路板上。

22、根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，載體裝置包括彎曲的板。優(yōu)選地，一個這樣的彎曲的板是機械穩(wěn)定的。根據(jù)另一方面，載體裝置可以包括柔性的板。優(yōu)選地，所述板包括第一區(qū)段，所述至少一個輻射源裝置布置于所述第一區(qū)段上或布置于所述第一區(qū)段處。此外，有利的是，所述板具有第二區(qū)段，所述至少一個檢測裝置布置于所述第二區(qū)段上或在所述第二區(qū)段處。優(yōu)選地，第一區(qū)段和第二區(qū)段形成角度γ。優(yōu)選地，角度γ小于180°。通過彎曲的板或柔性的板，可以實現(xiàn)兩個部分包圍角度γ的這種有利設(shè)計。

23、根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，所述至少一個輻射源裝置具有發(fā)射角βe，并且所述至少一個檢測裝置具有接收角βa。優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置相對于所述邊界表面布置成，使得在發(fā)射角βe內(nèi)所述電磁輻射的至少一部分撞擊所述邊界表面。優(yōu)選地，檢測裝置的至少一個接收角相對于邊界表面設(shè)置成，使得被反射的電磁輻射的至少一部分在接收角βa內(nèi)。

24、根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，所述至少一個輻射源裝置相對于所述邊界表面布置成，使得在發(fā)射角βe內(nèi)的電磁輻射的僅一部分入射到所述邊界表面上。優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置具有大的發(fā)射角βe。優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置近似為朗伯輻射器。優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置具有至少一個近似為朗伯輻射器的輻射源。朗伯輻射器遵循朗伯余弦定律，該定律規(guī)定從角度θl(相對于表面法線)觀察到的輻射強度與cos(θl)成比例。優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置的發(fā)射不是各向同性地分布在發(fā)射角內(nèi)。通過這樣的設(shè)計，所述至少一個輻射源裝置可以以基本上平行于電路板的方式附接到電路板。優(yōu)選地，撞擊在邊界表面上的電磁輻射的比例足以實現(xiàn)充分的檢測。

25、優(yōu)選地，所述至少一個檢測裝置相對于所述邊界表面以這樣的方式布置，使得被反射的電磁輻射僅一部分位于接收角βa內(nèi)。優(yōu)選地，所述至少一個檢測裝置具有大的接收角βa。優(yōu)選地，所述至少一個檢測裝置近似為朗伯檢測器。類似于上述朗伯輻射器來定義這樣的朗伯檢測器。優(yōu)選地，所述至少一個檢測裝置具有至少一個傳感器元件，所述傳感器元件近似為朗伯檢測器。通過這樣的實施例，所述至少一個檢測裝置可以以基本上平行于電路板的方式附接到電路板。優(yōu)選地，照射在所述至少一個檢測裝置上的電磁輻射的比例足以實現(xiàn)充分的檢測。

26、優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置近似為朗伯輻射器，并且所述至少一個檢測裝置近似為蘭伯檢測器。

27、優(yōu)選地，發(fā)射角(βe)的一半大于或等于45°。優(yōu)選地，接收角(βa)的一半大于或等于45°。有利地，發(fā)射角(βe)和接收角(βa)應(yīng)類似于數(shù)值孔徑定義中的孔徑角(apertureangle)的定義來理解。光學系統(tǒng)的這種孔徑角優(yōu)選地對應(yīng)于從所討論的物體發(fā)出并剛好被透鏡拾取的光束的最大可能角度。孔徑角表示透鏡從物體捕獲的最大光錐有多大。

28、根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，設(shè)置有至少一個第一孔闌裝置(aperture?device)，其在空間上限制被引導到邊界表面上的電磁輻射。優(yōu)選地，設(shè)置有至少一個第二孔闌裝置，其在空間上限制被反射的電磁輻射。還可以設(shè)想，設(shè)置有至少一個第三孔闌裝置，其既在空間上限制引導到邊界表面上的電磁輻射，又在空間上限制被反射的電磁輻射。優(yōu)選地，所述至少一個第一孔闌裝置和/或至少一個第二孔闌裝置和/或至少一個第三孔闌裝置被設(shè)計為針孔孔闌或狹縫孔闌。如果使用具有大發(fā)射角βe的輻射源裝置，則可以防止在不期望的區(qū)域的照射。也可以避免來自被反射的輻射的不希望的照射。

29、根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，第一窗口元件布置于所述至少一個輻射源裝置和所述邊界表面之間。優(yōu)選地，第二窗口元件布置于所述邊界表面和所述至少一個檢測裝置之間。

30、根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，第一光學元件布置于所述至少一個輻射源裝置上或所述至少一個輻射源裝置附近。優(yōu)選地，第二光學元件布置在至少一個檢測裝置上或靠近該至少一個檢測裝置。有利地，第一光學元件和/或第二光學元件是棱鏡或透鏡。

31、根據(jù)另一個有利實施例，設(shè)置有至少一個輻射引導裝置。優(yōu)選地，所述至少一個輻射源裝置的電磁輻射在輻射引導裝置中的區(qū)段中被引導。優(yōu)選地，在邊界表面處被反射的電磁輻射在輻射引導裝置的區(qū)段中被引導。優(yōu)選地，輻射源裝置是桿狀的并且包括傾斜的遠端。優(yōu)選地，穿過輻射源裝置的電磁輻射在所述傾斜的遠端處被全反射并重定向到所述邊界表面。優(yōu)選地，在邊界表面處被反射的電磁輻射在所述傾斜的遠端處被全反射并且被引導到輻射源裝置。

32、根據(jù)另一個有利實施例，提供多個容器用于儲存液體。有利地，僅提供一個輻射源裝置。優(yōu)選地，提供多個輻射引導裝置，其將輻射源裝置的電磁輻射引導到容器的相應(yīng)的邊界表面。有利地，設(shè)置有多個檢測裝置。優(yōu)選地，檢測裝置被分配給每個容器。

33、應(yīng)當理解，上述實施例可以根據(jù)需要進行組合。因此，一個實施例的所述至少一個輻射源裝置可以與另一個實施方案的所述至少一種檢測裝置相結(jié)合。

34、所述任務(wù)還通過具有用于儲存液體的系統(tǒng)的家用器具來解決。家用器具可以配備有作為所述系統(tǒng)的一部分被描述的上述所有特征，單獨地或彼此組合地，并且反之亦然。

35、根據(jù)一個特別優(yōu)選的實施例，用于儲存液體的系統(tǒng)是配給設(shè)備的一部分。優(yōu)選地，家用器具是載水的家用器具，例如洗碗機或洗衣機。優(yōu)選地，儲存在所述至少一個容器中的液體是處理劑，例如洗滌劑、漂洗助劑、漂洗助劑或織物柔軟劑或類似物。優(yōu)選地，所述至少一個容器可從所述配給裝置移除。

36、優(yōu)選地，家用器具是干燥器，其中，容器用于儲存來自干燥器的冷凝水。用于儲存液體的系統(tǒng)可以用于例如確定其中，一個容器需要清空。