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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Spülung eines Urinals durch Messen der Leitfähigkeit der im Geruchsverschluss befindlichen Flüssigkeit mittels mindestens zwei Elektroden und Auslösung eines Spülvorganges nach dem Unterschreiten oder Überschreiten eines vorgegebenen Leitfähigkeitswertes der Flüssigkeit.
Aus der DE 44 10 993 A1 ist eine berührungslos arbeitende Urinalspülung bekannt, die auf der Messung der Temperatur der im Geruchsverschluss befindlichen Flüssigkeit des Urinals beruht und dabei bestimmte Zeitkonstanten des Temperaturanstieges oder -abfalls berücksichtigt.
Aus der DE 197 55 998 A1 ist ein Verfahren der einleitend angegebenen Gattung bekannt.
Dieses Verfahren arbeitet mit drei in die Flüssigkeit im Geruchsverschluss eintauchenden Elektroden, von denen eine als sogenannte Abgriffelektrode so angeordnet ist, dass bei homogener Flüssigkeit zwischen der einen Elektrode und dieser Abgriffelektrode die Hälfte der Spannung abfällt, die zwischen der gleichen Elektrode und der anderen Elektrode liegt. Bei Benutzung des Urinals wird die Flüssigkeit und damit deren Leitfähigkeit inhomogen, wodurch sich die Spannungsverteilung zwischen den Elektroden ändert. Die Elektroden sind Teil einer Brückenschaltung, in deren Diagonalzweig dann eine Spannung entsteht, die als Kriterium für die Auslösung der Spülung ausgewertet wird.
Die in den verschiedenen Benutzungsfällen zwischen den drei eintauchenden Elektroden entstehenden Teilspannungen sind jedoch sowohl nach ihrer Höhe als auch nach ihrem zeitlichen Verlauf grossen Schwankungen unterworfen. Dies erschwert die Signalauswertung und kann die Zuverlässigkeit der Auslösung eines Spülvorganges beeinträchtigen.
Aus der EP 0 798 425 A2 ist ein Urinalspülverfahren bekannt, das auf der Erkennung der Benutzung des Urinals mittels eines Schwingungswandlers beruht, der an geeigneter Stelle, beispielsweise im Geruchsverschluss des Urinals, angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, das die Signalauswertung vereinfacht und die Betriebszuverlässigkeit der Steuerung erhöht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Elektrode als Bezugselektrode auf der Einlaufseite des Geruchsverschlusses und die andere Elektrode jenseits des Überlaufniveaus des Geruchsverschlusses auf dessen Auslaufseite angeordnet wird.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, im einfachsten Fall mit nur zwei Elektroden auszukommen, von denen die zweite Elektrode nur bei Benutzung des Urinals benetzt wird, so dass es auf den absoluten Betrag des jeweiligen Leitfähigkeitswertes einer Flüssigkeitsverbindung zwischen der Bezugselektrode und der zweiten Elektrode nicht ankommt.
Zweckmässig wird der Spülvorgang ausgelöst, sobald der Leitfähigkeitswert nach einem Anstieg wieder sinkt (Anspruch 2). Dieses Sinken des Leitfähigkeitswertes zeigt das Ende der Benutzung des Urinals an. Voraussetzung für die Auslösung eines Spülvorganges ist also, dass ein bestimmter Leitfähigkeitswert zunächst überschritten und anschliessend unterschritten wird. Selbstverständlich kann nach dem Eintritt dieses Kriteriums eine Zeitverzögerung vorgesehen sein, bis der Spülvorgang durch Ansteuerung eines Magnetventils im Wasserzulauf eingeleitet und für eine ebenfalls vorgegebene Zeit aufrechterhalten wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird eine dritte Elektrode einlaufseitig über dem Niveau der Bezugselektrode und unter dem Überlaufniveau angeordnet (Anspruch 3).
Durch zusätzliche Auswertung der Änderung der Leitfähigkeit der Flüssigkeit zwischen der Bezugselektrode und dieser dritten Elektrode kann deshalb ein Spülvorgang auch dann ausgelöst werden, wenn der Flüssigkeitsspiegel auf der Einlaufseite des Geruchsverschlusses, z. B. infolge Verdunstung, so weit unter das Überlaufniveau gefallen ist, dass die Urinmenge nicht ausreicht, um die Flüssigkeit überlaufen zu lassen, in welchem Fall die zweite Elektrode unbenetzt bleibt.
Diese Ausführungsform ermöglicht es andererseits auch, einen Spülvorgang dann auszulösen, wenn nach längerer Nichtbenutzung der Flüssigkeitsspiegel auf der Einlaufseite so weit gefallen ist, dass der Leitfähigkeitswert zwischen der Bezugselektrode und der dritten Elektrode unter einen vorgegebenen Wert sinkt (Anspruch 4), insbesondere die dritte Elektrode nicht mehr mit Wasser benetzt ist. Der Spülvorgang füllt dann den einlaufseitigen Flüssigkeitsvorrat wieder auf, damit die Funktion des Geruchsverschlusses erhalten bleibt.
Eine zweckmässige Ausgestaltung besteht weiter darin, dass das Auslösen eines Spülvorganges verhindert oder ein ausgelöster Spülvorgang abgebrochen wird, wenn der Leitfähigkeitswert zwischen der Bezugselektrode und der zweiten Elektrode während einer vorgegebenen Zeit oberhalb
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eines vorgegebenen Wertes bleibt (Anspruch 5). Dadurch wird verhindert, dass das Urinalbecken bei verstopftem Ablauf überläuft.
Vorteilhafte Verfahren zur Auswertung der sich in den jeweiligen Benutzungszuständen ergebenden Leitfähigkeitsänderungen zwischen der Bezugselektrode und der zweiten Elektrode und der Bezugselektrode und der dritten Elektrode sind in den Ansprüchen 6 bis 9 angegeben.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen einlaufseitig mit Flüssigkeit gefüllten Geruchsverschluss eines Urinals im
Schnitt,
Fig. 2 den selben Geruchsverschluss, jedoch mit überlaufender Flüssigkeit,
Fig. 3 den selben Geruchsverschluss, jedoch mit stark abgesunkenem Flüssigkeitsniveau,
Fig. 4 ein Beispiel einer Auswerte- und Steuerschaltung.
Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Geruchsverschluss eines Urinals umfasst wie üblich ein Gehäuse G mit einem Einlaufstutzen E, der mit dem Auslauf des nicht dargestellten Urinalbeckes verbunden ist, einem Auslaufstutzen A und einem Überlauf Ü auf dem Niveau hx.
In Fig. 1 ist die Einlaufseite bis knapp unter das Niveau hx mit dem als Geruchsverschluss dienenden Restwasser W gefüllt. In diesem Bereich ist eine erste oder Bezugselektrode 2 so tief angeordnet, dass sie sich normalerweise stets in dem Restwasservorrat befindet. Auslaufseitig von dem Überlauf Ü ist eine zweite Elektrode 3 angeordnet. Sie wird gemäss Fig. 2 nur bei Benutzung des Urinals, wenn die Flüssigkeit das Niveau hx erreicht und überschreitet, benetzt. Einlaufseitig ist zwischen der Bezugselektrode 2 und dem Niveau hx eine dritte Elektrode 4 angeordnet, die normalerweise ebenfalls von dem Restwasser W umspült ist, es sei denn, der Wasserspiegel sinkt nach längerer Nichtbenutzung des Urinals durch Verdunstung so weit ab, wie in Fig. 3 dargestellt.
Die sich zwischen den Elektroden 2,3 und 4 in den verschiedenen Benutzungszuständen einstellende Leitfähigkeit wird durch die Schaltung in Fig. 4 wie folgt ausgewertet: a) Im Regelfall überschreitet bei Benutzung des Urinals der Flüssigkeitsspiegel auf der Ein- laufseite das Niveau hx. Dadurch entsteht, eine leitende Verbindung zwischen der Bezugs- elektrode 2 und der Elektrode 3. An diesen Elektroden 2,3 liegt die Spannung eines Gene- rators 5 mit einer Frequenz von beispielsweise 15 kHz über einen Widerstand 6 und Kon- densatoren 7 und 8 an. Es entsteht eine kapazitive Spannungsteilung. Die Spannung an der Elektrode 3 wird über die Dioden 9,10 gleichgerichtet und lädt einen Kondensator 11, dem ein Entladewiderstand 12 parallelgeschaltet ist.
Die Spannung über dem Kondensator
11, die etwa dem Scheitelwert der Spannung an der Elektrode 3 entspricht, wird in einen
Komparator 13 mit einer Referenzspannung verglichen. Die Referenzspannung wird von einer Spannungsquelle 14 erzeugt, die über einen Mikrokontroller 23 steuerbar ist. Das
Ausgangssignal des Komparators 13 ändert seinen logischen Zustand, wenn die Span- nung am Kondensator 11infolge einer Zunahme der Leitfähigkeit der Flüssigkeit zwischen den Elektroden 2,3 kleiner als die Referenzspannung wird. Daraufhin führt der Mikrokon- troller 23 die Referenzspannung über die Spannungsquelle 14 der Spannung an dem Kon- densator 11 nach, uzw. solange, bis die Spannung an dem Kondensator 11 wieder an- steigt.
Dies ist der Fall, wenn die Leitfähigkeit der Flüssigkeit zwischen den Elektroden 2 und 3 sinkt, weil mit dem Ende der Benutzung des Urinals der Flüssigkeitsstrom auf der
Auslaufseite des Sifons abnimmt und endet, wenn der Flüssigkeitsspiegel auf der Einlauf- seite wieder auf das Niveau hx gefallen ist. Infolge dieser Trendumkehr der Spannung über dem Kondensator 11 kehrt das Ausgangssignal des Komparators 13 in seinen vorherigen logischen Zustand zurück. Daraufhin erzeugt der Mikrokontroller 23 eine mittels eines Po- tentiometers 26 einstellbare Verzögerungszeit. Nach deren Ablauf schliesst der Mikrokon- troller 23 für eine mittels eines Potentiometers 27 einstellbare Spülzeit einen Schalter 24, der ein Magnetventil 25 öffnet, das im Wasserzulauf des Urinals liegt.
Nach Ablauf der
Spülzeit öffnet der Mikrokontroller 23 den Schalter 24 und unterdrückt die weitere Signal- auswertung für eine mittels eines Potentiometers 28 einstellbare Sperrzeit, die etwas län- ger als die Spülzeit bemessen ist, damit der Ablauf des Wassers beendet ist, bevor eine neue Signalauswertung beginnt. b) Bei sehr geringer Urinmenge oder wenn nach längerer Nichtbenutzung der Flüssigkeits- spiegel auf der Einlaufseite erheblich unter das Niveau hx gefallen ist, überschreitet der
Flüssigkeitsspiegel auf der Einlaufseite dieses Niveau hx auch bei Benutzung des Urinals
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nicht. In jedem Fall erhöht sich jedoch die Leitfähigkeit zwischen der Bezugselektrode 2 und der dritten Elektrode 4. Wie die Figur 4 zeigt, erfolgt die Auswertung weitgehend ana- log wie im Fall a).
Die Spannung eines weiteren Generators 51 liegt über einen Widerstand
56 und Kondensatoren 57 und 58 an der Bezugselektrode 2 und der dritten Elektrode 4 an.
Es entsteht eine kapazitive Spannungsteilung. Die Spannung an der Elektrode 4 wird über die Dioden 17,18 gleichgerichtet und lädt einen Kondensator 19, dem ein Entladewider- stand 20 parallelgeschaltet ist. Die Spannung über dem Kondensator 19, die etwa gleich dem Scheitelwert der Spannung an der Elektrode 4 ist, wird in einem Komparator 21 mit einer Referenzspannung verglichen. Die Referenzspannung wird von einer Spannungs- quelle 22 erzeugt, die über den Mikrokontroller 23 auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner als die Spannung an dem Kondensator 19 ist, die sich ergibt, wenn die Flüssigkeit in dem
Geruchsverschluss nicht mit Urin vermischt ist.
Bei Vermischung auch mit einer nur gerin- gen Urinmenge erhöht sich die Leitfähigkeit der Flüssigkeit zwischen den Elektroden 2 und
4. Infolgedessen sinkt die Spannung über dem Kondensator 19. Unterschreitet sie den
Wert der Referenzspannung, so ändert das Ausgangssignal des Komparators 21 seinen logischen Zustand. Daraufhin erzeugt der Mikrokontroller 23 die mittels des Potentiometers
26 einstellbare Verzögerungszeit. Nach deren Ablauf schliesst wie im Fall a) der Mikrokon- troller für die mittels des Potentiometers 27 einstellbare Spülzeit den Schalter 24, der das
Magnetventil 25 öffnet.
Nach Ablauf der Spülzeit unterdrückt der Mikrokontroller 23 auch in diesem Fall die weitere Signalauswertung für die mittels des Potentiometer 28 einstellbare
Sperrzeit. c) Nach länger dauernder Nichtbenutzung des Urinals verliert der Geruchsverschluss durch
Verdunstung der auf der Einlaufseite stehenden Flüssigkeit seine Wirkung. Um dies zu ver- hindern, wird mittels der Bezugselektrode 2 und der dritten Elektrode 4 nicht nur - wie im
Fall b) - die Überschreitung eines bestimmten Leitfähigkeitswertes sondern auch dessen
Unterschreitung ausgewertet uzw. mit den gleichen Schaltungsteilen, die die Signalauswer- tung im vorstehenden Fall b) besorgen. In vorgegebenen Zeitabständen setzt der Mikro- kontroller 23 hierzu die Spannungsquelle 22 für kurze Zeit auf einen höheren Referenzwert als im Fall b).
Solange die dritte Elektrode 4 benetzt ist, wechselt das Ausgangssignal des
Komparators 21 seinen logischen Zustand. Wenn die dritte Elektrode nicht mehr benetzt ist, steigt die Spannung über dem Kondensator 19 und überschreitet den Referenzwert.
Dann wechselt das Ausgangssignal des Komparators 21 erneut seinen logischen Zustand.
Daraufhin schliesst der Mikrokontroller 23 für die mittels des Potentiometers 27 einstellbare
Spülzeit den Schalter 24 für das Magnetventil 25, wodurch der Wasservorrat auf der Ein- laufseite des Geruchsverschlusses wieder aufgefüllt wird. Nach Ablauf der Spülzeit kann der Mikrokontroller 23 auch in diesem Fall die weitere Signalauswertung für die mittels des
Potentiometers 28 einstellbare Sperrzeit unterdrücken. d) Falls der Wassereinlauf in den Geruchsverschluss oder der Wasserablauf aus letzterem er- heblich behindert oder unmöglich ist, kommt es zu einem Spülwasserrückstau im Urinalbe- cken. Dann ist entweder der Geruchsverschluss ganz mit Wasser gefüllt oder es hat sich im oberen Bereich (über dem Überlauf Ü in Figur 1) ein Luftpolster gebildet.
Im ersten Fall werden alle drei Elektroden 2,3, 4 von der Flüssigkeit im Geruchsverschluss benetzt, im zweiten Fall ist die Elektrode 3 nicht benetzt. Der Mikrokontroller 23 überwacht, ob einer dieser Zustände vorliegt und verhindert dann weitere Spülungen und damit ein Überlaufen des Urinalbeckens. Im ersten Fall ist das überwachte Kriterium ein Anstieg der Spannung an der Elektrode 3 innerhalb eines sich an die Auslösung jedes Spülvorganges anschlie- #enden Zeitfensters, das gleich der Sperrzeit sein kann. Bleibt der Spannungsanstieg aus, weil der Geruchsverschluss ablaufseitig mit Wasser gefüllt bleibt, so blockiert der Mikrokon- troller 23 das Auslösen weiterer Spülungen.
Im zweiten Fall ist das überwachte Kriterium, dass umgekehrt die Spannung an der zweiten Elektrode 3, die dann unbenetzt ist, während der Spülzeit hoch bleibt oder vor dem Ende der Spülzeit oder der Nachlaufzeit bereits wie- der ansteigt, weil sich in dem Geruchsverschluss ein Luftpolster gebildet hat. Auch wenn dieser Fall eintritt, lässt der Mikrokontroller 23 keine weiteren Spülungen mehr zu. In beiden
Fällen muss der Mikrokontroller 23 nach Behebung der Störung des Wasserabflusses von
Hand zurückgesetzt werden.