CH673327A5

CH673327A5 -

Info

Publication number: CH673327A5
Application number: CH2778/87A
Authority: CH
Inventors: Helmut Wertenauer
Original assignee: Hansa Metallwerke Ag
Priority date: 1986-08-30
Filing date: 1987-07-22
Publication date: 1990-02-28
Also published as: JP2577001B2; AT397292B; ATA217087A; JPS63134726A; AU589545B2; CA1289647C; AU7761487A; US4782424A; DE3629580C1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur berührungslosen Steuerung einer Sanitärarmatur mit is a) einem Sensor, welcher eine Lichtquelle und einen das am Benutzer reflektierte Licht erfassenden Lichtempfänger enthält, wobei bei grosser Empfindlichkeit der Wasserstrahl der Sanitärarmatur im Erfassungsbereich des Sensors liegt;

b) einem Verstärker, welcher das vom Lichtempfänger 20 erzeugte Signal verstärkt;

c) einem Komparator, welcher das Ausgangssignal des Verstärkers mit einem bestimmten Schwellwert vergleicht und beim Überschreiten dieses Schwellwertes ein Ausgangssignal erzeugt;

25 d) einem Impulsformer, dessen Ausgangssignal beim Auftreten des Ausgangssignals des Komparators unter Bildung einer ersten, im allgemeinen ansteigenden Flanke von einem ersten auf einen zweiten Wert wechselt und auf den Wegfall des Ausgangssignals des Komparators hin unter Bildung 30 einer zweiten, im allgemeinen abfallenden Flanke vom zweiten auf den ersten Wert wechselt;

e) mindestens einem Magnetventil, welches vom Ausgangssignal des Impulsformers angesteuert wird und den Wasserfluss so lange freigibt, wie dieses Ausgangssignal

35 seinen zweiten Wert aufweist.

Bei bekannten, derzeit im Handel befindlichen Schaltungsanordnungen dieser Bauart tritt folgendes Problem auf : Die Empfindlichkeit der gesamten Schaltungsanordnung darf nicht zu gross sein, da andernfalls der aus der Sanitärar-40 matur austretende Wasserstrahl im Erfassungsbereich des Sensors liegen würde und sich ein «Selbsthalteeffekt» ergäbe. Hiehmter ist zu verstehen, dass der Wasserstrahl selbst von der Schaltungsanordnung als auslösender Gegenstand interpretiert würde und die Armatur auch nach dem Wegtreten 45 des Benutzers nicht mehr ausschalten würde. Es ist daher bei den bekannten Schaltungsanordnungen regelmässig erforderlich, den Erfassungsbereich des Sensors durch Reduzierung der Empfindlichkeit gerade so zu justieren, dass der Wasserstrahl knapp ausserhalb des Erfassungsbereiches liegt, so Dies hat den doppelten Nachteil, dass je nach Auslauflänge eine unterschiedliche Justage erfolgen muss und dass andererseits der Benutzer mit seinen Händen sich näher auf den Sensor zu bewegen muss, als es dem Abstand zwischen Wasserstrahl und Sensor entspricht. Dies erschwert die ss Bedienung der Schaltungsanordnung bzw. der Sanitärarmatur insbesondere durch Personen, die über die Funktionsweise der Schaltungsanordnung nicht unterrichtet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart auszuge-60 stalten, dass der Empfindlichkeitsbereich so gross eingestellt werden kann, dass bereits bei zwanglosem Herantreten des Benutzers an die Sanitärarmatur eine Auslösung erfolgen kann, dass aber andererseits kein Selbsthalteeffekt durch den Wasserstrahl auftritt.

«5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch f) einen Flankendiskriminator, welcher das Auftreten der ersten und der zweiten Flanke im Ausgangssignal des Impulsformers überwacht;

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g) eine Einrichtung, welche vom Flankendiskriminator welche als Lichtquelle dient und insbesondere IR-Licht ausangesteuert wird, die Empfindlichkeit der Schaltungsanord- sendet. Das vom Benutzer oder einem anderen Gegenstand nung beim Auftreten der ersten Flanke des Ausgangssignales reflektierte Licht wird von einer Empfangsdiode 3, die einen des Impulsformers von einem grossen auf einen kleinen Lichtempfänger darstellt, erfasst. Deren Ausgangssignal wird Wert verringert und beim Auftreten der zweiten Flanke des 5 auf einen Verstärker 4 gegeben. Wenn das verstärkte Signal Ausgangssignals des Impulsformers die Empfindlichkeit einen bestimmten in einem Komparator 10 vorgegebenen wieder von dem kleinen auf den grossen Wert zurückführt. Schwellwert übersteigt, gelangt es zu einem Impulsformer 5,

Erfindungsgemäss wird also die Schaltungsanordnung mit in dem in geläufiger Weise die zur Aussteuerung eines zwei unterschiedlichen Empfindlichkeiten betrieben. Im Magnetventiles 6 erforderlichen Impulse geformt und mit

«Ruhezustand», in dem kein Wasser fliesst und die Sanitä- 10 den gewünschten zeitlichen Verzögerungen und Dauern ver-

rarmatur auf den nächsten Benutzer «wartet», ist die Emp- sehen werden. Das Ausgangssignal des Impulsformers 5 ist findlichkeit gross. Die Einstellung dieser grossen Empfind- regelmässig ein Rechtecksignal. Es weist eine erste, im allge-

lichkeit kann frei nach Zweckmässigkeitsgesichtspunkten so meinen ansteigende Flanke auf, bei welcher das Magneterfolgen, dass bereits ein zwanglos an die Sanitärarmatur her- ventil so betätigt wird, dass das Wasser zu fliessen beginnt,

antretender Benutzer ohne eine besondere Bewegung der ■13 Die abfallende Flanke folgt im allgemeinen mit einer

Hände auf den Sensor zu eine Auslösung bewirken kann. bestimmten zeitlichen Verzögerung nach dem Zeitpunkt, zu

Wenn dagegen das Wasser einmal läuft, ist die Empfindlich- dem sich der Benutzer bzw. der auslösende Gegenstand vom keit der Schaltungsanordnung so weit reduziert, dass der Sensor 1 so weit entfernt hat, dass der Schwellwert im Kom-

gefürchtete Selbsthalteeffekt nicht eintritt. Wenn dann das parator 10 nicht mehr erreicht wird.

Wasser wieder aufgehört hat zu fliessen, wird die Empfind- »> Die so weit beschriebene Schaltungsanordnung ist konven-

lichkeit wieder auf den grösseren, im Ruhezustand herr- tionell. Neu ist dagegen die nachfolgend erläuterte Betriebs-

schenden Wert zurückgeführt. weise der Schaltungsanordnung in und zwischen zwei unter-

Zweckmässigerweise wird selbstverständlich die Verände- schiedlichen Empfindlichkeiten.

rung der Empfindlichkeit auf elektrischem Wege bewirkt. Hierzu ist beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel

Nach einem Merkmal der Erfindung ist daher vorgesehen, 25 der Verstärker 4 mit steuerbarem Verstärkungsfaktor ausge-

dass die Einrichtung zur Veränderung der Empfindlichkeit stattet. Letzterer lässt sich durch eine Steuerspannung eineinen Steuerspannungsgenerator umfasst, dessen Steuerspan- stellen, die an einem Steuereingang a des Verstärkers 4

nung, vom Flankendiskriminator gesteuert, wahlweise einen anliegt. Das Ausgangssignal des Impulsformers 5 wird einem ersten Wert, welcher der geringeren Empfindlichkeit ent- Flankendiskriminator 7 zugeführt. Registriert dieser die spricht, und einen zweiten Wert, welcher der grösseren Emp- 30 ansteigende, also das Magnetventil auslösende Flanke des findlichtkeit entspricht, annehmen kann. Signals, erzeugt er ein Ausgangssignal an einem ersten Aus-

Zur Vermeidung von Instabilitäten beim Übergang von gang b. Dieses Signal wird an einen ersten Eingang eines einem Empfindlichkeitswert zum anderen Empfindlichkeits- Steuerspannungsgenerators 8 gelegt.

wert empfiehlt sich, dass der Übergang zwischen den beiden Registriert der Flankendiskriminator 7 die abfallende, also Werten der Steuerspannung des Steuerspannungsgenerators 3S die Tätigkeit des Magnetventiles 6 beendende Flanke des kontinuierlich innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne Ausgangssignals des Impulsformers 5, so erscheint an seinem unter Bildung einer Rampe erfolgt. zweiten Ausgang d ein Ausgangssignal. Dieses wird an ein Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Verstär- Zeitglied 9 und, von diesem um eine bestimmte Zeitspanne kungsfaktor des Verstärkers variabel ; dann wird die Steuer- verzögert, an einen zweiten Eingang e des Steuerspannungsspannung des Steuerspannungsgenerators einem Steuerein- 40 generatore 8 gelegt.

gang des Verstärkers zugeführt. Der Steuerspannungsgenerator 8 erzeugt im stationären

Bei einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist der Zustand nach Bedingungen, die noch erläutert werden, an

Schwellwert des Komparators variabel; dann wird die Steuer- seinem Ausgang eine Steuerspannung mit zwei unterschied-

spannung des Steuerspannungsgenerators einem Steuerein- liehen Werten, die an den Steuereingang a des Verstärkers 4

gang des Komparators zugeführt. 45 gelegt wird. Der erste Wert der Steuerspannung entspricht

Bei einer dritten Ausgestaltung der Erfindung schliesslich einem geringeren Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4, also ist die Lichtintensität der Lichtquelle im Sensor variabel ; einer geringeren Empfindlichkeit der gesamten Schaltungs-

dann wird die Steuerspannung des Steuerspannungsgenera- anordnung. Der zweite Wert der Steuerspannung entspricht tors einem Steuereingang des Sensors zugeführt. einem grösseren Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4, also

Zur Berücksichtigung der mechanischen Trägheit des so einer grösseren Empfindlichkeit der gesamten Schaltungsan-

Magnetventiles sowie der immer noch vorhandenen Nach- Ordnung. Die Steuerspannung kann zwischen den beiden laufzeit des Wassers nach dem Schliessen des Magnetventiles Werten innerhalb einer definierten Zeitspanne kontinu-

empfiehlt sich, dass beim Auftreten der zweiten Flanke des ierlich unter Bildung einer Rampe wechseln.

Ausgangssignals des Impulsformers im Signalweg zwischen Die Funktion der beschriebenen Schaltungsanordnung ist dem Flankendiskriminator und dem Steuerspannungsgene- 55 wie folgt :

rator ein Zeitglied liegt, welches den Wechsel vom ersten auf Im Ruhezustand ist das Magnetventil 6 geschlossen, so den zweiten Wert der Steuerspannung des Steuerspannungs- dass kein Wasser aus der Sanitärarmatur austritt. Am generators um eine gewisse Zeit verzögert. Steuereingang a des Verstärkers 4 liegt der zweite Wert der

Steuerspannung, welcher der grösseren Empfindlichkeit der

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der 60 Schaltungsanordnung entspricht. Diese kann ohne Rücksicht

Zeichnung näher erläutert: auf die Lage des Wasserstrahls, der ja im Ruhezustand nicht fliesst, prinzipiell beliebig gross gewählt werden.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen schematisch drei Ausführungs- Tritt nun ein Benutzer an den Waschtisch oder dergleichen beispiele von Schaltungsanordnungen zur berührungslosen heran, an dem die Sanitärarmätur angebracht ist, so Übersteuerung einer Sanitärarmatur. 65 steigt schon in verhältnismässig grosser Entfernung, das (verstärkte) Sensorsignal den im Komparator 10 eingestellten Die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung umfasst Schwellwert. Insbesondere ist nicht erforderlich, dass der in bekannter Weise einen Sensor 1 mit einer Sendediode 2, Benutzer zum Auslösen der Sanitärarmatur die Hände auf

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die Ein- und Austrittsfenster des Sensors 3 zu bewegen muss, was eine gewisse Kenntnis der Funktionsweise voraussetzen würde.

Der Impulsformer 5 wird also vom Komparator 10 beaufschlagt ; unter Bildung der ansteigenden Flanke wechselt das Potential seines Ausgangssignals. Nun spricht das Magnetventil an und das Wasser beginnt zu fliessen.

Inzwischen hat der Flankendiskriminator 7 die ansteigende Flanke des Ausgangssignals des Impulsformers 5 erfasst und steuert über ein Ausgangssignal am Ausgang b den Eingang c des Steuerspannungsgenerators 8 an. Die am Ausgang f des Steuerspannungsgenerators 8 erzeugte Steuerspannung für den Verstärker 4 wechselt nun innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne vom zweiten auf den ersten Wert, der einer geringeren Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung entspricht. Diese geringere Empfindlichkeit wird so eingestellt, dass der (nunmehr fliessende) Wasserstrahl ausserhalb des Auslösebereichs des Sensors 1 liegt. Nimmt daher nunmehr der Benutzer der Sanitärarmatur seine Hände aus dem Wasserstrahl zurück, so unterschreitet das Sensorsignal den im Komparator 10 eingestellten Schwellwert. Das Ausgangssignal des Impulsformers 5 wechselt unter Bildung der abfallenden Flanke auf seinen Ruhewert (gegebenenfalls mit einer bestimmten zeitlichen Verzögerung). Die Spule des Magnetventiles 6 wird entregt; das Wasser hört auf zu fliessen.

Der Flankendiskriminator 7 erfasst die abfallende Flanke des Ausgangssignales des Impulsformers 5 und steuert über seinen Ausgang d das Zeitglied 9 an. Dieses legt seinerseits mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung ein Signal an den Eingang e des Steuerspannungsgenerators 8. Die zeitliche Verzögerung entspricht der mechanischen Trägheit des Magnetventiles 6 sowie der normalen Nachlaufzeit des Wassers nach Abschalten des Magnetventiles 6. Hierdurch ist sichergestellt, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Signal an den Eingang e des Steuerspannungsgenerators 8 gelegt wird, tatsächlich aus dem Auslauf der Sanitärarmatur kein Wasser mehr austritt. Andernfalls ergäbe sich ein Selbsthalteeffekt durch das fliessende Wasser.

Auf das an seinem Eingang e liegende Signal hin wechselt der Wert der an seinem Ausgang f liegenden Steuerspannung für den Verstärker 4 innerhalb einer bestimmten Zeit unter Bildung einer Rampe vom ersten auf den zweiten Wert,

welcher der grösseren Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung entspricht. Diese befindet sich nunmehr wiederum im Ruhezustand.

Der rampenförmige Übergang zwischen den beiden s Werten des Steuersignales am Eingang a des Verstärkers 4 verhindert Instabilität («Flattern») beim Übergang zwischen den beiden unterschiedlichen Empfindlichkeiten der Schaltungsanordnung.

Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Schal-10 tungsanordnung stimmt in Funktion und Aufbau weitestgehend mit dem Beispiel von Figur 1 überein. Entsprechende Elemente sind daher mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet.

Der einzige Unterschied beim Ausführungsbeispiel nach 15 Figur 2 liegt darin, dass der Verstärker 104 einen festen, nicht steuerbaren Verstärkungsfaktor aufweist. Zur Regelung der Empfindlichkeit ist diesmal der Schwellwert im Komparator 110 veränderbar. Liegt am Eingang a des Komparators 110 im Ruhezustand der Schaltungsanordnung der zweite Wert 20 der Steuerspannung des Steuerspannungsgenerators 108, so ist der Schwellwert des Komparators 110 niedrig. Dies entspricht einer grossen Empfindlichkeit. Liegt dagegen am Eingang a des Komparators 110 der erste Wert der Steuerspannung des Steuerspannungsgenerators 108 (im wesentlichen 25 also in der Zeit, in der Wasser aus dem Auslauf der Sanitärarmatur austritt), so ist der Schwellwert des Komparators 110 hoch. Dies entspricht einer niedrigen Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist eine dritte Art 30 der Empfindlichkeitssteuerung verwirklicht. Wiederum tragen die verschiedenen Elemente dasselbe Bezugszeichen wie in Figur 2, diesmal zuzüglich 200.

Das Steuersignal des Steuerspannungsgenerators 208 wird jetzt dem Sensor 201, genauer der hierin enthaltenen Treiber-35 Schaltung für die Sendediode 202, zugeführt. Weist es seinen zweiten Wert auf, so wird die Sendediode 202 stärker bestromt; sie sendet dann eine grössere Lichtintensität aus. Dies entspricht einer grossen Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung. Solange jedoch der erste Wert der Steuer-40 Spannung am Eingang a des Sensors 201 anliegt, wird die Sendediode 202 weniger bestromt und sendet Licht mit geringerer Intensität aus. Dies wiederum entspricht einer geringeren Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltungsanordnung zur berührungslosen Steuerung einer Sanitärarmatur mit a) einem Sensor, welcher eine Lichtquelle und einen das am Benutzer reflektierte Licht erfassenden Lichtempfänger enthält, wobei bei grosser Empfindlichkeit der Wasserstrahl der Sanitärarmatur im Erfassungsbereich des Sensors liegt;

b) einem Verstärker, welcher das vom Lichtempfänger erzeugte Signal verstärkt,

c) einem Komparator, welcher das Ausgangssignal des Verstärkers mit einem bestimmten Schwellwert vergleicht und beim Überschreiten dieses Schwellwertes ein Ausgangssignal erzeugt;

d) einem Impulsformer, dessen Ausgangssignal beim Auftreten des Ausgangssignals des Komparators unter Bildung einer ersten, im allgemeinen ansteigenden Flanke von einem ersten auf einen zweiten Wert wechselt und auf den Wegfall des Ausgangssignals des Komparators hin unter Bildung einer zweiten, im allgemeinen abfallenden Flanke vom zweiten auf den ersten Wert wechselt;

e) mindestens ein Magnetventil, welches vom Ausgangssignal des Impulsformers angesteuert wird und den Wasser-fluss so lange freigibt, wie dieses Ausgangssignal seinen zweiten Wert aufweist, gekennzeichnet durch f) einen Flankendiskriminator (7 ; 107 ; 207), welcher das Auftreten der ersten und der zweiten Flanke im Ausgangssignal des Impulsformers (5 ; 105 ; 205) überwacht;

g) eine Einrichtung (4,8,9; 108,109,110; 201,208,209), welche vom Flankendiskriminator (7 ; 107; 207) angesteuert wird, die Empfindlichkeit der Schaltungsanordnung bei Auftreten der ersten Flanke des Ausgangssignals des Impulsformers (5 ; 105 ; 205) von einem grossen auf einen kleinen Wert verringert und beim Auftreten der zweiten Flanke des Ausgangssignals des Impulsformers (5; 105; 205) die Empfindlichkeit wieder von dem kleinen auf den grossen Wert zurückführt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitglied (9) vorgesehen ist, um die Empfindlichkeit mit zeitlicher Verzögerung von dem kleinen auf den grossen Wert zurückzuführen.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Veränderung der Empfindlichkeit einen Steuerspannungsgenerator (8 ; 108 ; 208) umfasst, dessen Steuerspannung, vom Flankendiskriminator (7 ; 107; 207) gesteuert, wahlweise einen ersten Wert, welcher der geringeren Empfindlichkeit entspricht, und einen zweiten Wert, welcher der grösseren Empfindlichkeit entspricht, annehmen kann.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen den beiden Werten der Steuerspannung des Steuerspannungsgenerators (8 ; 108 ; 208) kontinuierlich innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne unter Bildung einer Rampe erfolgt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfaktor des Verstärkers (4) variabel ist und die Steuerspannung des Steuerspannungsgenerators (8) einem Steuereingang (a) des Verstärkers (4) zugeführt wird.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert des Komparators (110) variabel ist und die Steuerspannung des Steuerspannungsgenerators (108) einem Steuereingang (a) des Komparators (110) zugeführt wird.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtintensität der Lichtquelle (202) im Sensor (201) variabel ist und die Steuerspannung des Steuerspannungsgenerators (208) einem Steuereingang (a) des Sensors (201) zugeführt wird.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten der zweiten Flanke des Ausgangssignals des Impulsformers (5; 105 ; 205) im Signalweg zwischen dem Flankendiskriminator und dem s Steuerspannungsgenerator (7 ; 107 ; 207) ein Zeitglied (109) liegt, welches den Wechsel vom ersten auf den zweiten Wert der Steuerspannung des Steuerspannungsgenerators (8 ; 108 ; 208) um eine gewisse Zeit verzögert.

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