AT508223A1 - Sanitärspender mit kapazitivem sensor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Sanitärspender, insbesondere Papier- oder Handtuchspender, umfassend ein Gehäuse, in dem ein zu spendendes Sanitärmittel und eine Ausgabeeinheit für das zu spendende Sanitärmittel anordenbar oder angeordnet ist, und einen durch einen kapazitiven Sensor vom Gehäuseäußeren aus berührungslos aktivierbaren elektrischen Motor der Ausgabeeinheit.

Besonders in öffentlichen Sanitäranlagen werden aufgrund gestiegener Hygieneanforderungen viele Bestrebungen gemacht, um die vorherrschende Hygiene zu verbessern und Keimübertragungen zu verhindern oder zumindest zu verringern. Um die Keimübertragung über die Hände durch Berührungen von verschiedensten Gegenständen in Sanitäranlagen zu verringern sind bereits berührungslos arbeitende Toilettenspülungen, Seifenspender, Urinale, Handtrockner u. dgl. im Einsatz. Zu deren Betätigung werden berührungslos arbeitende Sensoren verwendet, wobei hauptsächlich optische oder magnetische Sensoren zum Zug kommen.

Eine weitere Kategorie berührungsloser Sensoren sind kapazitive Näherungsschalter, wobei eine Sensorkapazität durch Annäherung eines Körperteils, beispielsweise einer menschlichen Hand, oder anderer Gegenstände, das zugehörige elektrische Feld und somit auch die Sensorkapazität verändert wird. Diese Veränderung wird elektronisch ausgewertet und löst einen Impuls zur Betätigung der jeweiligen Vorrichtung aus. Ein Vorteil dieser kapazitiven Näherungssensoren ist ihre Unabhängigkeit von räumlichen Begebenheiten, wie beispielsweise den Lichtverhältnissen, die für einen optischen Sensor entscheidende Bedeutung haben.

In der EP 0 994 667 ist ein Papierspender gezeigt, der eine Ausgabevorrichtung aufweist, die über einen kapazitiven Näherungssensor betätigt wird, wobei die Sensorkapazität von einem üblichen Plattenkondensator mit zwei flächigen Elektroden innerhalb der Gehäusewandung gebildet ist. Als nachteilig ergibt sich dabei, dass das schwache elektrische Randfeld der zwei Elektroden durch die Annäherung einer menschlichen Person nur wenig geändert wird, sodass der Sensor nur wenig empfindlich ist. Die Auslösung der Spendereinheit findet daher nur dann statt, wenn die Hand des Benützers in einen sehr engen Bereich um den Sensor bewegt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sanitärspender zur Verfügung zu stellen, der einen berührungslos arbeitenden Sensor aufweist, der die obigen Nachteile vermeidet und 63919 35/hn möglichst unbeeinflusst von Fremdeinflüssen bei Annäherung eines menschlichen Körperteils Sanitärmittel, z.B. Papiertücher, Handtücher, Seife oder Seifenschaum und dgl. in einer Spenderöffnung des Gehäuses mittels einer Ausgabeeinheit, die elektrisch betätigt wird, zur Verfügung stellt.

Die Aufgabe wird durch einen Sanitärspender mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der kapazitive Sensor des erfindungsgemäßen Handtuchspenders bildet mit einem sich annähernden menschlichen Körperteil eine Sensorkapazität, wobei im Gehäuseinneren eine flächige Elektrode angeordnet ist und die zweite Leiteranordnung, auf die sich die Sensorkapazität bezieht, durch die leitende Oberfläche eines Körperteils und zusätzlich oder alternativ eines Gegenstands, der im Gehäuseäußeren angeordnet ist, gebildet ist. Das heißt, dass die flächige Elektrode und der angenäherte Körperteil wie die zwei Platten eines Plattenkondensators wirken. Insbesondere bezieht sich die Sensorkapazität in Abwesenheit eines menschlichen Körperteils auf die Kapazität zwischen der als Sensorfläche im Gehäuseinneren angeordneten flächigen Elektrode und dem Potential der Umgebung, also beispielsweise der Erdoberfläche bzw. einer der Wände oder des Bodens des Raumes, worin der erfindungsgemäße Sanitärspender angeordnet ist. Nähert sich nun ein menschlicher Körperteil, beispielsweise eine menschliche Hand der Sensorfläche, also der flächigen Elektrode, an, verändert sich diese Sensorkapazität. Über eine Auswerteeinheit wird dann die Ausgabeeinheit bzw. der elektrische Motor der Ausgabeeinheit des Sanitärspenders aktiviert.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Sanitärspender elektrisch isoliert ausgebildet ist, insbesondere wenn der elektrische Motor der Ausgabeeinheit durch eine oder mehrere Batterie(n) mit Strom versorgt wird und über keine direkte elektrische Verbindung zu einem externen Potential, d.h. über keine Erdung verfügt.

Im Falle einer Annäherung eines Körperteils und einer Aufladung der flächigen Elektrode bilden diese die gegengleich aufgeladenen Teile eines Kondensators, d.h. das Körperteil bildet die zweite Elektrode eines Kondensators. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass der kapazitive Sensor im Gehäuseinneren im aufgeladenen Zustand nur einen Pol ausbildet und keine elektrisch gegengleich aufgeladene Fläche im Gehäuseinneren vorgesehen ist. • · • · · · ····· · • · · · ······· · ······ · · · 3

Befindet sich nun kein Körperteil im Detektionsbereich des kapazitiven Sensors ist die Sensorkapazität Cs durch die flächige Elektrode im Gehäuseinneren und durch die im Umfeld des Sanitärspenders sich befindenden Materialien gegeben und stellt daher eine Grundkapazität CP dar, die auch parasitäre Kapazität genannt wird. Diese parasitäre Kapazität ist dabei externen Einflüssen ausgesetzt und daher nicht konstant. Insbesondere spielen die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchtigkeit und auch Verschmutzungen des Sanitärspenders, welche in sanitären Einrichtungen, wo der erfindungsgemäße Sanitärspender bevorzugt anwendbar ist, eine große Rolle, sodass deren Veränderungen eine unterschiedliche relative Permittivität sR bewirken, wodurch sich wiederum die parasitäre Kapazität CP verändert. Diese Umwelteinflüsse bewirkt jedoch eine relativ langsame Änderung der parasitären Kapazität, da sich die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtigkeit nicht schlagartig ändern. Da sich einbaubedingt ansonsten im Umfeld des kapazitiven Sensors nur Materialien mit einer geringen relativen Permitivittät eR befinden, ist der Einfluss der variablen externen Größen, also z.B. der Luftfeuchtigkeit und der Umgebungstemperatur, deutlich merkbar. Nähert sich nun ein Körperteil, beispielsweise die Hand, eines Benutzers dem Sensorbereich eines erfindungsgemäßen Sanitärspenders an, entsteht eine zusätzliche Kapazität CH zwischen der flächigen Elektrode und dem sich annähernden Objekt. Die Sensorkapazität Cs, die die gesamte vom kapazitiven Sensor gemessene Kapazität ist, bildet sich daher als additive Summe der durch den sich annähernden Körperteil entstandenen Kapazität CH und der parasitären Kapazität CP.

Zu bemerken ist dabei, dass auch bei isolierten Sanitärspendem, die über keine Erdung verfügen, eine indirekte elektrische Verbindung, realisiert durch eine Kapazität zwischen dem Potential eines Körperteils des Benutzers des Sanitärspenders und dem Sanitärspender, entstehen kann. Dabei werden im Sanitärspender und/oder im menschlichen Körper Kriechströme induziert, die einem Ohmschen Widerstand R« darstellen, der sich u. a. aus Körperwiderstand, Hautwiderstand, Übergangswiderstand der Schuhe zum Boden, Oberflächen- bzw. Materialwiderstände des Bodens zur Wand und zur Umgebung und eine Vielzahl von Materialwiderständen und Übergangswiderständen des Sanitärspenders zusammensetzt und durch eine Vielzahl von Serien- und Parallelwiderständen modellierbar ist. Daneben werden Koppelfelder induziert, die eine Kapazität CK ergeben. Insgesamt können dabei Bereiche, die elektrisch leitend sind, als Verbindung mit elektrischen Widerständen angesehen werden, während beabstandete, d.h. nicht verbundene flächige Bereiche als Kondensatoren betrachtet werden können. Diese über Koppelfelder • ·· · · · ·· ·· · ···· · · · · · · • ·· · ······· · ······ · ·· 4 ausgebildete Kapazität ist jedoch in der zusätzlichen Kapazität CH oder in der parasitären Kapazität Cp bereits implementiert.

Dadurch, dass im Gehäuseinneren nur eine flächige Elektrode vorgesehen sein kann und sich das elektrische Feld der Sensorkapazität zum großen Teil im Gehäuseäußeren befindet bzw. dorthin ausgerichtet ist, ist die Auslösung bzw. Aktivierung der Ausgabeeinheit gegenüber dem Stand der Technik deutlich dahingehend verbessert, dass dieser Sensor eine höhere Empfindlichkeit aufweist und beispielsweise eine angenäherte menschliche Hand nicht nur im unmittelbaren Nahbereich des kapazitiven Sensors eine Ausgabe eines Sanitärmittels bewirkt. Dabei gilt generell, dass dieser Wirkbereich umso ausgedehnter ist, je größer die Oberfläche des Sensors ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die flächige Elektrode durch eine durchgängige Metallschicht, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium, gebildet ist.

In der Formel für einen Plattenkondensator bestehend aus zwei parallelen Platten mit Flächeninhalt A, die in einem Abstand d voneinander angeordnet sind, ist die Kapazität C direkt proportional zur Fläche A und indirekt proportional zum Abstand d. Verallgemeinert auf den erfindungsgemäßen kapazitiven Sensor, dessen Sensorkapazität durch die flächige Elektrode und im Falle einer Aktivierung der Ausgabeeinheit durch die Oberfläche eines sich annähernden bzw. angenäherten Körperteils gebildet ist, bedeutet dies, dass die zusätzliche Kapazität CH proportional zum Flächeninhalt der flächigen Elektrode und der Oberfläche des Körperteils ist. Je größer diese Flächeninhalte umso größer ist auch die Änderung der Sensorkapazität Cs aufgrund der Addition von CH, wenn sich ein Körperteil eines Benutzers an den Sensorbereich des kapazitiven Sensors annähert. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher die flächige Elektrode größer als 15 cm2, vorzugsweise größer als 25 cm2, z.B. 30 cm2.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die flächige Elektrode zumindest im Wesentlichen parallel zur Gehäusewandung angeordnet ist, wobei besonders bevorzugt sein kann, dass die flächige Elektrode an der Frontseite des Gehäuses, angeordnet ist. Dadurch ist gewährleistet, dass das von der Sensorfläche • · • · «·· ··· · ······ · · · 5 ausgehende elektrische Feld hauptsächlich senkrecht nach vorne aus dem Gehäuseinneren ins Gehäuseäußere austritt. Für den Fall, dass das Gehäuse zumindest abschnittsweise zylinderförmig kann es vorteilhaft sein, dass die flächige Elektrode zumindest teilweise an diese gekrümmte Form des Gehäuses angepasst ist. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die flächige Elektrode in einem konstanten Abstand im Inneren des Gehäuses mit der im Wesentlichen gleichen Krümmung wie das Gehäuse ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die flächige Elektrode im Bereich einer vorderen Spenderöffnung angeordnet, wo das Sanitärmittel ausgegeben wird. Im Falle eines Papier- oder Handtuchspenders kann es sich dabei um eine Spenderkante handeln, die eine längliche und gegebenenfalls schlitzförmige Öffnung im Gehäuse ist. Für einen Seifen- oder Seifenschaumspender kann es sich bei der Spenderöffnung auch um eine rohrartige Öffnung handeln.

Durch die Anordnung im Bereich der Gehäusefrontwand oder der Gehäusefrontseite wird die hauptsächliche Annäherungsrichtung eines Körperteils berücksichtigt, da sich z.B. die Hände von Benutzern meist von vorne auf den Sanitärspender zubewegen oder seitlich am Spender vorbeibewegen, und die Empfindlichkeit zur Auslösung bzw. Aktivierung der Ausgabeeinheit wird weiter verbessert. Durch die Anordnung in der Nähe der Spenderöffnung wird dieser Vorteil weiter verbessert, da sich eine menschliche Hand, die aus dem erfindungsgemäßen Sanitärspender ein Sanitärmittel beziehen will, sich hauptsächlich in Richtung der Spenderöffnung bewegen wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sensorfläche, also die flächige Elektrode, Teil eines Schwingkreises und wird wiederholt auf ein Potential aufgeladen um sich dann wieder über einen Widerstand R<j zu entladen. Dieser Widerstand kann ein Einzelwiderstand oder ein System von Widerständen sein. Die Dimensionierung von Rd ist dabei der Größe der flächigen Elektrode angepasst.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei dieser Schwingkreis ein sogenannter Kippschwingungsoszillator, welcher auch als Reiaxation-Oscillator bekannt ist. Dabei wird mittels einfacher elektronischer Bauteile, wie beispielsweise einem Komparator und Flip-Flops, dauernd der Ladezustand der flächigen Elektrode mit einer internen Referenzspannung verglichen, wobei der Ladevorgang immer dann von Aufladung auf Entladung und umgekehrt geändert wird, wenn der Ladezustand der flächigen Elektrode, • ·· · · · ·· ·· · ···· ····· · • ·· · · ····· · ······ · · · 6 also deren Potential, einen gewissen Wert über- oder unterschreitet. An diesen Punkten kippt also der Auf- bzw. Entladevorgang.

Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Kippschwingungsoszillator genau einen Komparator umfasst. Durch einen derart ausgebildeten Kippschwingungsoszillator werden nur wenige elektrische Bauteile benötigt, wodurch die Produktion günstiger wird und die Defektanfälligkeit abnimmt. Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Komparator bereits in einen Mikrocontroller integriert ist. Es kann weiters vorgesehen sein, dass der Komparator einen invertierten Ausgang aufweist. Die Referenzspannung, welche an einem der Eingänge des Komparators anliegt, kann dabei beispielsweise am Mikrocontroller abgegriffen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Erfindung eine Auswerteinheit, die mittels der vom kapazitiven Sensor gemessenen Werte die zeitliche Änderung der Sensorkapazität ACs/At ermittelt. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die Auswerteinheit einen elektronischen Timer, also eine Zähleinheit, aufweist, der ebenso wie der Komparator in einem Mikrocontroller integriert sein kann. Da die Auf- und Entladevorgänge der flächigen Elektrode sehr kurz sind und die Auswerteinheit die vom kapazitiven Sensor übermittelten Werte sehr schnell auswerten kann, ist der Zeitabstand At so klein ist (im Bereich von Nano-bis Mikrosekunden), sodass im Wesentlichen eine differentielle kapazitive Änderung bewertet wird. Dies bedeutet, dass der Grundwert der Sensorkapazität, also die parasitäre Kapazität praktisch unerheblich ist und deren zeitliche Änderungen, die sich durch Fremdeinflüsse, wie beispielsweise durch Temperaturschwankungen oder durch Verschmutzung des Sanitärspenders ergeben, keinen Einfluss haben, eben weil die diesbezügliche differentielle Änderung der Kapazität vemachlässigbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass die für die Aufladung und/oder für die Entladung der flächigen Elektrode auf ein bestimmtes Potential nötige Zeit mit einer Referenzzeit verglichen wird. Dabei kann die Auswerteinheit eine interne Uhr und/oder einen weiteren Timer aufweisen, die ebenfalls im Mikrocontroller integriert sein können. Dabei kann weiters vorgesehen sein, dass nicht die Auflade- und/oder die Entladezeit selbst quantitativ gemessen wird, sondern nur bewertet wird, ob diese Zeit größer oder kleiner als eine Referenzzeit ist. Nähert sich nämlich eine menschliche Hand an, nimmt die Sensorkapazität Cs zu und die die Auflade- und/oder die Entladezeit, also die Dauer eines gesamte Ladezyklus, wird erhöht. Wiederum wird dadurch nicht die Kapazität selbst bewertet sondern die Änderung der Kapazität innerhalb eines bestimmten Zeitabstandes. Übersteigt in Folge der Annäherung einer menschlichen Hand diese • ·· ♦ t · ·· · · ♦ • · ♦ · · · · « · · • ·· · · ··· ··· · «····· ♦ · ♦ 7 differentielle Änderung einen gewissen Wert, über einen gewissen Zeitraum (um einzelne Störereignisse auszuschließen), wird die Ausgabeeinheit aktiviert. Dabei kann dieser Grenzwert festlegbar und in einem elektronischen Speicher ablegbar sein.

Zur Anpassung an individuelle Verhältnisse ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Empfindlichkeit des kapazitiven Sensors einstellbar ist. Da die erfindungsgemäßen Sanitärspender in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden, wo beispielsweise die Luftfeuchtigkeit mehr oder weniger schwankt oder wo der Sensorbereich des kapazitiven Sensors besser oder schlechter zugänglich ist, kann dadurch eingestellt werden, ob die Ausgabeeinheit des Sanitärspenders bei einer kleineren oder größeren Änderung der Sensorkapazität aktiviert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass dieser Grenzwert stufenlos einstellbar ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sanitärspender mittels einer Batterie mit Strom versorgt wird. Dadurch ist eine vom öffentlichen Stromnetz unabhängige Platzierung des Sanitärspenders möglich, wodurch insbesondere der nachträgliche Einbau eines derartigen Sanitärspenders erleichtert wird.

Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Ausgabe von Sanitärmitteln mit einem Sanitärspender, wobei der Sanitärspender wie oben dargelegt ausgeführt sein kann. Der Sanitärspender umfasst einen kapazitiven Sensor und eine Auswerteinheit, wobei die zeitliche Änderung einer Sensorkapazität, die von einer in oder am Sanitärspender angeordneten, vorzugsweise flächigen, Elektrode und der leitenden Oberfläche eines Körperteils und/oder eines Gegenstands, der im Äußeren des Sanitärspenders angeordnet ist, gebildet ist, ermittelt wird. Eine im Sanitärspender angeordnete und von einem elektrischen Motor betriebene Ausgabeeinheit wird aufgrund der zeitlichen Änderung der Sensorkapazität aktiviert.

Dadurch wird nicht die Kapazität selbst bewertet, was insbesondere aufgrund der sich ändernden parasitären Kapazität Cp problematisch sein kann. Stattdessen reagiert der kapazitive Sensor und die Auswerteinheit nur auf kapazitive Änderungen in bestimmten Zeitabständen, also auf zeitliche Änderungen der Sensorkapazität Cs, sodass ein kapazitiver Bewegungssensor realisiert wird. Dadurch kann zwischen einer Änderung der Sensorkapazität Cs aufgrund einer langsamen Änderung der parasitären Kapazität CP und einer schnellen Änderung aufgrund der Annäherung eines Körperteils unterschieden werden • · • · · · ····· · • · · · · ··· ··· · ······ · ·· δ und Fehlauslösungen aufgrund von Änderung der parasitären Kapazität CP können vermieden werden.

Um von einer Änderung der parasitären Kapazität CP unterschieden zu werden, muss die zeitliche Änderung der Sensorkapazität Cs die durch die Annäherung durch ein Körperteil bewirkt wird daher eine gewisse Untergrenze überschreiten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass weiters eine Obergrenze für die zeitliche Änderung der Sensorkapazität Cs vorhanden und in einem elektronischen Speicher im Sanitärspender abgelegt ist, sodass der elektrische Motor der Ausgabeeinheit nur dann aktiviert wird, wenn die zeitliche Änderung der Sensorkapazität Cs zwischen der Ober- und der Untergrenze liegt. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund von Störungen durch elektrische Geräte - wie beispielsweise Lichtschalter, Trockner, und dergleichen - verursachte kurze und hohe Kapazitätssprünge von der Auswerteinheit als Störsignal erkannt werden und eine Fehlauslösung, d.h. eine Ausgabe des Sanitärmittels ohne die Annäherung eines Körperteils vermieden wird.

Eine weitere Problemquelle betrifft Verschmutzungen durch am Sanitärspender abtropfendes Wasser oder Seifenreste bei einem Seifenspender bzw. feuchte Papiere oder Handtücher bei einem Papier- bzw. Handtuchspender. Derartige Verschmutzungen können einen Kapazitätsanstieg zur Folge haben, der durchaus innerhalb des oben beschriebenen Bereiches zwischen Unter- und Obergrenze liegt. Der dadurch verursachte Kapazitätsanstieg klingt jedoch nur sehr langsam ab, indem das Wasser am Sanitärspender bzw. die Selfenreste am Sanitärspender abtropfen und das feuchte Papier oder die feuchten Handtücher trocknen. Die Annäherung eines Körperteils verursacht einen Kapazitätsanstieg, der zwischen dem sehr langsamen Anstieg durch Umwelteinflüsse - wie beispielsweise der Erhöhung der Temperatur - und sprunghaften Änderungen - wie beispielsweise durch Störungen elektrischer Geräte - liegt. Im Allgemeinen wird dabei die Hand des Benutzers zum Sanitärspender hin und danach wieder davon weggeführt. Dazwischen wird die Hand abgebremst. Diese Bewegungsabfolge bewirkt zunächst einen Anstieg der Sensorkapazität Cs, welcher von einem kurzen Bereich mit im Wesentlichen konstanter Kapazität gefolgt wird. Anschließend fällt die Sensorkapazität Cs wieder auf den Wert vor der Annäherung ab. Ähnliche Kapazitätsänderungen treten auch auf, wenn die Hand über den Sensorbereich mit im Wesentlichen gleichem Abstand vorbei bewegt wird.

Da die Sensorkapazität Cs vor und nach der Annäherung eines Körperteils im Wesentlichen die gleichen Werte aufweist, ist in einer bevorzugten Ausführungsform des • · · · ·· · · ·· · ···· ····· · • · · · · ··· ··· · ······ · ·· 9 erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Ausgabeeinheit bzw. der elektrische Motor der Ausgabeeinheit nur dann aktiviert wird, wenn die zeitliche Änderung der Sensorkapazität Cs im Bereich zwischen der Ober- und der Untergrenze liegt und zusätzlich in einem Zeitintervall vor und nach dieser zeitlichen Änderung im Wesentlichen die gleichen Werte aufweist. Dieses Zeitintervall kann dabei zwischen 0,2 s und 1,5 s, vorzugsweise zwischen 0,2 s und 0,8 s liegen.

Es kann zu diesem Zweck aber auch vorgesehen sein, dass die Ausgabeeinheit nur dann aktiviert wird, wenn auf einen Kapazitätsanstieg, der zwischen einer Unter- und Obergrenze liegt, ein Kapazitätsrückgang erfolgt, dessen Betrag ebenso zwischen einer Unter- und Obergrenze liegt.

Durch diese Maßnahmen kann der kapazitive Sensor bzw. die Auswerteinheit den Unterschied sowohl zwischen einem Störsignal und einer Handannäherung als auch zwischen einer Verschmutzung und einer Handannäherung erkennen. Dabei kann vorgesehen sein, dass dieses Zeitintervall ebenso in einem elektronischen Speicher des Sanitärspenders abgelegt ist. Des Weiteren kann die Ober- und/oder die Untergrenze einstellbar und/oder in einem elektronischen Speicher ablegbar sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Ermittlung der zeitlichen Änderung der Sensorkapazität eine Aufladedauer und/oder eine Entladedauer der Elektrode gemessen wird oder werden. Es kann dabei von Vorteil sein, dass diese gemessene Dauer mit einer Referenzzeit verglichen wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1a bis 1d eine Draufsicht, eine Seitenansicht, einen Querschnitt sowie eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen als Papierspender ausgebildeten Sanitärspenders,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen als Papierspender ausgebildeten Sanitärspenders ohne äußere Gehäusewandung,

Fig. 3a bis 3d eine Draufsicht, zwei Seitenansichten und eine perspektivische

Darstellung eines erfindungsgemäßen kapazitiven Sensors,

10

Fig. 4 und 4b

Fig. 5 Fig. 6

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen kapazitiven Sensors mit einer Auswerteinheit und eine Darstellung der Spannungen an einem Ausgang und an einem Eingang eines Komparators des erfindungsgemäßen kapazitiven Sensors, ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine schematische Darstellung zur Erläuterung, wann die Ausgabeeinheit eines erfindungsgemäßen Sanitärspenders aktiviert wird und einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen als Seifenspender ausgebildeten Sanitärspenders.

In Fig. 1a ist eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen als Papierspender ausgebildeten Sanitärspenders 1 dargestellt. Hierbei ist ein oberer Gehäusebereich 2 dangestellt, der zum Auswechseln des Sanitärmittels 8 - in diesem Fall Papier - vom Rest des Gehäuses 9 abnehmbar, bzw. nach oben öffenbar ist. In einem hinteren Bereich sind Befestigungsmittel 6, beispielsweise Schrauben, angeordnet, damit der erfindungsgemäße Sanitärspender 1 an einer Wand montierbar ist.

In Fig. 1b ist eine Vorderansicht des Sanitärspenders 1 dargestellt. In einem unteren Bereich 3 des Gehäuses 9, der zum Auswechseln bzw. Nachfüllen des Sanitärmittels 8 nicht abgenommen werden muss, ist hinter einem Bereich 4 des Gehäuses 9 - also im Gehäuseinneren - ein kapazitiver Sensor 10, der eine flächige Elektrode 11 aufweist, angeordnet. Hinter dem Bereich 3 ist eine Ausgabeeinheit 12 angeordnet, die das Papier 13 und 15 von einer Rolle 14 durch die Spenderöffnung 7 befördert, damit es dort von einem Benutzer abgenommen werden kann. Der Bereich 4 befindet sich in der Nähe der Spenderöffnung 7. An deren Unterseite ist eine Nottaste 5 angeordnet, deren Funktion nachfolgend näher erläutert wird.

In Fig. 1c ist eine Querschnittdarstellung des Papierspenders aus Fig. 1b entlang der mit A-A bezeichneten Schnittlinie dargestellt. Auf einer Rolle 14 ist das zu spendende Sanitärmittel 8, in diesem Fall Papier 13, gelagert. Oberhalb davon ist eine weitere Papierrolle 15 als Reserve gelagert. Die Ausgabeeinheit 12 umfasst eine Walze 16, die von einem elektrischen Motor 17 über Zahnräder 18 betrieben wird und das Papier 13 durch die Spenderöffnung 7 • ·· · · · ·· · ♦ · ···· ····· · • · · · · ··· ··· · ······ · ·· 11 befördert. Hinter dem Bereich 4 des Gehäuses 9 ist ein kapazitiver Sensor 10 angeordnet, der über eine Steuereinheit 19 den elektrischen Motor 17 und damit die Ausgabeeinheit 12 aktiviert und damit eine Einheit des Papiers 13 durch die Spenderöffnung 7 befördert. Zu diesem Zweck ist an der Walze 16 ein Messer angeordnet, welches beispielsweise bei jeder ganzen Umdrehung ein Blatt Papier 13 perforiert oder durchtrennt, damit ein Benutzer dieses einfach abnehmen oder leicht abreißen kann. Nachdem die Ausgabeeinheit 12 einmal aktiviert worden ist, dreht sich die Walze 16 solange weiter, bis ein Stück der nächsten Ausgabeeinheit des Papiers 13 durch die Spenderöffnung 7 hindurchragt. Gibt es eine Fehlfunktion z.B. durch Papierstau oder wird die Ausgabeeinheit 12, beispielsweise wegen einer Fehlfunktion des kapazitiven Sensors 10 nicht ausgelöst, ist eine Nottaste 5 vorhanden, deren Betätigung den Motor 17 von der Ausgabeeinheit 12 entkoppelt und manuell die Walze 16 soweit dreht, dass eine Einheit des Papiers 13 entnommen werden kann.

Weitere Details des dargestellten Sanitärspenders 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit Bezugszeichen versehen oder nicht dargestellt. Die Ausgabeeinheit 12 und die Nottaste 5 für einen derartigen Papierspender sind an sich im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der US 2007/0079684 offenbart. Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen kapazitiven Sensors ist aber nicht auf das hier dargestellte Ausführungsbeispiel eines Papierspenders beschränkt sondern generell für Sanitärspender 1 mit elektrisch betriebener Ausgabeeinheit 12 anwendbar.

In Fig. 1d ist die perspektivische Ansicht eines Sanitärspenders 1 dargestellt, wobei der Bereich 2 des Gehäuses abgenommen ist und keine Sanitärmittel 8 im Gehäuseinneren angeordnet sind. Dies ist die Situation die sich beim Nachfüllen des Sanitärspenders 1 ergibt.

In Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Gehäuseinneren eines erfindungsgemäßen Sanitärspenders 1 gezeigt. Hierbei sind die Zahnräder 18 dargestellt, die zum einen mit dem Motor 17 und der Walze 16, zum anderen mit der Nottaste 5 in Verbindung stehen, um das Papier 13 mittels der Walze 16 durch die Spenderöffnung 7 zu befördern. In der Nähe der Spenderöffnung 7 ist der erfindungsgemäße kapazitiven Sensor 10 im Gehäuseinneren angeordnet, wobei die Elektronik des kapazitiven Sensor 10s eine flächige Elektrode 11 und einen Mikrocontroller 24 mit der integrierten eine Auswerteinheit 19’und der integrierten Steuereinheit 19 umfassen kann, und einen Schalter 20 zum Aktivieren des kapazitiven Sensors 10 aufweist. Die Elektronik weist ferner eine Steckverbindung auf mit der die • 9 »· · • · • · « · • · · ·

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Elektronik mit dem Motor 17, den Batterien oder einer externen Stromquelle und dergleichen verbindbar ist. Die flächige Elektrode 11 hat dabei einen Flächeninhalt von mehr als 25 cm2, beispielsweise 30 cm2. Damit steht eine große Fläche zur Verfügung, damit die Sensorkapazität Cs sich genügend von der parasitären Kapazität CP abgrenzt, wenn sich eine Hand 21 eines Benutzers dem kapazitiven Sensor 10 nähert.

In Fig. 3a ist eine Draufsicht des kapazitiven Sensors 10 samt dessen Elektronik gezeigt. Auf einem Großteil des Sensors 10 ist die flächige Elektrode 11 angeordnet, die in diesem Fall schraffiert dargestellt ist, die aber aus einer durchgängigen flächigen Metallschicht besteht.

Mit einem Schalter 20 ist die Elektronik des kapazitiven Sensors 10 aktivierbar. Diese umfasst einen Mikrocontroller 24 mit einer integrierten Auswerteinheit 19’ und einer integrierten Steuereinheit 19, die auch als gemeinsames Bauteil ausgebildet sein können. Die Steuereinheit 19 übermittelt über Verbindungen 23 und/oder Steckverbindungen 22 die Steuerbefehle an die Ausgabeeinheit 12. Über einen weiteren Anschluss kann der Sensor 10 beispielsweise mit Strom versorgt werden und zusätzlich oder alternativ Steuerbefehle austauschen. In den Figuren 3b und 3c sind Seitenansichten des kapazitiven Sensors 10 mit dessen Elektronik gezeigt. In Fig. 3d ist eine perspektivische Ansicht des Sensors 10 mit dessen Elektronik dargestellt, wobei der Sensor 10 sehr schmal und dadurch leicht hinter dem Bereich 4 des Gehäuses 9 anordenbar ist. Im Falle zylinderförmiger Gehäuse 9 wäre es aber auch möglich, die flächige Elektrode 11 ebenfalls zylinderförmig auszubilden. Der Bereich des kapazitiven Sensors 10 neben der flächigen Elektrode 11 umfasst die elektronischen Bauteile, wie z.B. den Mikrocontroller 24 mit der integrierten Auswerteinheit 19’ und der Steuereinheit 19, sowie weitere Einstellelemente und die Steckverbindung 22. Der Mikrocontroiler 24, der in Fig. 3a bis 3c nicht explizit dargestellt ist, ist an sich im Stand der Technik bekannt und muss daher nicht näher erläutert werden.

In Fig. 4a ist ein schematischer Aufbau der Schaltung und der benötigten Hardwaremodule für den erfindungsgemäßen kapazitiven Sensor 10 und eine Darstellung zur Funktionsweise desselben gezeigt. Am linken Rand des kapazitiven Sensors 10 ist die flächige Elektrode 11 gezeigt, die gemeinsam mit der Oberfläche einer Hand 21 und/oder eines Gegenstandes der im Gehäuseäußeren angeordnet ist, die Sensorkapazitiv Cs bildet. Ohne eine angenäherte Hand 21 besteht die Sensorkapazität Cs nur aus der parasitären Kapazität CP. Durch Annähern einer Hand 21 wird zu dieser parasitären Kapazität CP noch die Kapazität zwischen der Hand 21 und der flächigen Elektrode 11 CH addiert, sodass sich die Sensorkapazität Cs als Summe von CP und CH ergibt. Diese Veränderung der • · • · • φ • ♦ * φ 13

Sensorkapazität Cs wird durch den erfindungsgemäßen kapazitiven Sensor 10 detektiert, was zum Auslösen der Ausgabeeinheit 12 und zur Ausgabe eines Sanitärmittels 8, also beispielsweise eines Blatt Papiers 13 führt. Weiters sind noch zwei Klemmstellen 53 angeordnet, die beispielsweise von den Beinen des Mikrocontrollers 24 ausgebildet sind. Alle innerhalb der gestrichelten Linie angeordneten Bauteile sind Hardwareelemente des Mikrocontrollers 24.

Der positive, nicht invertierte Eingang 26 des Komparators 25 ist mit der flächigen Elektrode 11 und mit der Kathode der Diode 28 verbunden. Am negativen Eingang 27 des Komparators 25 liegt eine interne Referenzspannung an, die beispielsweise 0,6 V Gleichspannung beträgt. Der invertierte Ausgang 33 des Komparators ist mit der Anode der Diode 28 verbunden. Die flächige Elektrode 11 wird über den Widerstand Rd entladen. Die Größe diese Widerstandes Rd ist der Größe der flächigen Elektrode 11 angepasst. Durch die Einbaurichtung der Diode 28 wird die flächige Elektrode 11 über die Diode 28 aufgeladen. Durch diese Schaltanordnung entsteht ein sogenannter Kippschwingungsoszillator, der auch als relaxation oscillator bezeichnet wird, mit genau einem Komparator 25. Die flächige Elektrode 11 ist Teil dieses Schwingkreises und bestimmt dessen Frequenz mittels der Zeitkonstanten τ, die generell für Schwingkreise das Produkt von Widerstand und Kapazität ist.

Wird nun diese Schaltung mit Spannung versorgt, wobei die Versorgungsspannung in einem Ausführungsbeispiel 5V Gleichspannung betragen kann, muss sich der Schwingkreis zunächst einschwingen, da am Anfang an beiden Eingängen 26, 27 des Komparator 25 Null V anliegen. Aufgrund der besseren Übersichtlichkeit sind in dieser schematischen Darstellung die Spannungsquelle selbst nicht dargestellt. Nach kurzer Zeit liegt am negativen Eingang 27 des Komparators 25 die interne Referenzspannung an, deren Wert z.B. zwischen 0,4 V und 1,5 V, vorzugsweise bei etwa 0,6V liegen kann, wogegen sich der positive Eingang 26 immer noch auf 0V befindet. Der Komparator 25 vergleicht die beiden Spannungen miteinander und schaltet, aufgrund des invertierten Ausgangs 33 auf „HIGH“, d.h. am Ausgang 33 liegt die Versorgungsspannung, also beispielsweise 5V Gleichspannung an, weil die Differenz der Spannungen an den Eingängen 26, 27 des Komparator 25 negativ ist. Die Diode 28 wird nun leitend, wodurch die flächige Elektrode 11 aufgeladen wird und sich eine Sensorkapazität Cs bildet. Obwohl der Ladevorgang nur solange andauem sollte, bis die Differenz der beiden an den Eingängen des Komparators 25 anliegenden Spannungen positiv ist, wird aufgrund der Trägheit des Komparators 25 (response time) die flächige Elektrode 11 im Wesentlichen bis auf die Versorgungsspannung, also • · • · 14 beispielsweise auf 5V Gleichspannung aufgeladen, die dann ebenso am positiven Eingang 26 des Komparators anliegt. Erst danach reagiert der Komparator 25 und schaltet den invertierten Ausgang 33 auf „LOW“, d.h. am Ausgang 33 liegen OV an. Die Diode 28 sperrt nun und die flächige Elektrode 11 beginnt sich über den Widerstand 1¾ zu entladen. Verringert sich dadurch die Spannung am positiven Eingang 26 des Komparators 25 bis auf einen Wert kleiner als die interne Referenzspannung, die am negativen Eingang 27 des Komparators 25 anliegt, so beginnt der Ladevorgang der flächigen Elektrode 11 von Neuem. Durch diesen Kippschwingungsoszillator wird die flächige Elektrode 11 somit ständig auf-und entladen, wobei die Aufladung der Elektrode 11 bis auf Versorgungsspannung und die Entladung bis auf Referenzspannung erfolgen kann.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Ladeimpulse am Ausgang 33 des Komparators 25 nur sehr kurz sind und die Entladedauer über den Widerstand Rd langsamer von statten geht, sodass eine Sägezahnspannung durch das Laden der flächigen Elektrode 11 entsteht. Wesentlich ist dabei, dass bei gleich bleibender Sensorkapazität Cs die Zeit zwischen den Ladeimpulsen, d.h. die Zeit zwischen dem Umschalten des Komparators 25 von „LOW“ auf „HIGH" und umgekehrt konstant ist. Bewegt sich nun ein Objekt in die Nähe der flächigen Elektrode 11, also in die Nähe des kapazitiven Sensors 10, nimmt die Sensorkapazität Cs durch Addition von CH zu, wodurch der Entladevorgang länger dauert, da die Zeitkonstante τ des Schwingkreises ein Produkt aus dem Widerstand R<j und der Sensorkapazität Cs gegeben ist. In der Sensorkapazität Cs, die durch Addition von CH ergänzt wurde, ist dabei auch die durch Koppelfelder induzierte Kapazität CK implementiert, die durch die Umgebung der Hand 21 des Benutzers und der Umgebung des Sanitätspenders 1 vermittelt werden. Durch elektrisch leitende Bereiche dieser Umgebung fließen Kriechströme, die durch den Widerstand RK dargestellt sind, während voneinander beabstandete flächige Bereiche Kapazitäten ausbilden, die insgesamt durch die Kapazität CK gegeben sind. Je größer also die Sensorkapazität Cs desto größer ist die Zeitkonstante τ, wodurch der Entladevorgang länger dauert. Durch dieses allgemeine Prinzip ist es möglich eine sich aufgrund einer annähernden Hand 21 ändernde Sensorkapazität Cs zu detektieren.

Des Weiteren verfügt der kapazitive Sensor 10 über einen ersten Timer 29, über einen elektronischen Speicher 30 indem ein Softwaremodul abgelegt ist, über eine interne Uhr 31 und über einen zweiten Timer 32. Die interne Uhr 31 und die Timer 29, 32 sind aus an sich bekannten elektronischen Bauteilen aufgebaut. Diese Bauteile 29, 30, 31, 32 können ebenso wie der Komparator 25 in einem Mikrocontroller 24 integriert sein, der ein Teil einer Auswerteinheit 19’ sein kann, welche die gemessenen Werte, also z.B. die gemessenen

Zeiten für die Aufladedauer und/oder die Entladedauer der flächigen Elektrode 11 auswertet und über eine Steuereinheit 19’ die Ausgabeeinheit 12 bzw. den elektrischen Motor 17 der Ausgabeeinheit 12 aktiviert.

In Fig. 4b stellt das obere Diagramm die Spannung im Verlauf der Zeit über mehrere Ladezyklen am Ausgang 33 des Komparators 25 dar. Es ist dabei deutlich zu erkennen, dass die Ladedauer, d.h. die Ladeimpulse nur sehr kurz sind. Im unteren Diagramm ist die Spannung am Eingang 26 des Komparators 25 im Verlauf der Zeit über mehrere Ladezyklen dargestellt. Deutlich ersichtlich ist der gemäß einer Zeitkonstanten verlaufende Entladevorgang, wobei der Ladevorgang jeweils dann beginnt, wenn die Spannung einen gewissen Wert unterschreitet und der Kippschwingungsoszillator dadurch kippt. in Fig. 5 ist ein Flussdiagramm dargestellt, wie eine im elektronischen Speicher 30 abgelegte Software die gemessenen Werte auswertet. Nach dem Start 33 der Auswertung die beispielsweise durch den Schalter 20 aktiviert werden kann, wird in einem Schritt 34 das System initialisiert und beide Timer 29, 32 sowie der Komparator 25 mit Strom versorgt. Dabei wird der erste Timer 29 durch die Ladeimpulse des Komparators 25 gespeist, während der zweite Timer 32 durch die interne Uhr 31, die als Taktgeber fungiert, gespeist wird. Die Dauern für die Aufladung bzw. die Entladung der flächigen Elektrode sind sehr kurz, sodass sich auch während einer Wertänderung der Sensorkapazität Cs infolge der Annäherung einer Hand 21 mehrere Ladeimpulse erfolgen und mehrfach die Auflade- und/oder die Entladedauer gemessen wird. In einem Schritt 35 werden beide Timer 29, 32 auf Null gesetzt. Je nach Ausführungsform können diese Timer bis zu verschieden hohen Höchstständen zählen. Sind für beide Timer 29, 32 zwölf Bit-Timer vorgesehen, können beide von 0 bis 4.095 zählen. Nach diesem Maximalwert läuft der jeweilige Timer über und fängt wieder bei null an. Es sind natürlich auch Timer 29, 32 mit anderen Maximalwerten, d.h. einer anderen Bit-Struktur ersetzbar.

Der erste Zähler 29, der vom invertierten Ausgang 33 des Komparators 25 gespeist wird, erhöht seinen Zählerstand bei jeder ansteigenden Flanke der Ausgangsspannung des Komparators 25, also jedes Mal wenn ein Ladevorgang der flächigen Elektrode 11 beginnt. Es ist auch denkbar, dass der Zählerstand jedes Mal bei Abfallen der Flanke erhöht wird. Dadurch ist es möglich, die gesamte Dauer eines Ladezyklusses, d.h. Auflade- und Entladedauer der flächigen Elektrode 11 zu messen. Da aber, auch aufgrund der Dimensionierung der Bauteile, die Aufladedauer um ein Vielfaches kürzer als die Entladedauer ist, entspricht die Gesamtladedauer im Wesentlichen der Entladedauer. Das •» · « ···· «· · · · · • ·· · I · · · · · · ···· ···«· · V · · · ······· « *»*·«· · · · 16 heißt, die für die Aufladung nötige Zeit ist im Vergleich zur durch die Zeitkonstante τ gegebene für die Entladung nötige Zeit sehr kurz und kann daher als konstant oder sogar vernachlässigbar angesehen werden. Es ist natürlich aber auch denkbar, durch an sich bekannte elektronische Bauteile die Auflade- und die Entladedauer gesondert zu messen und auszuwerten.

Erreicht nun der erste Timer 29 seinen Höchststand, also beispielsweise 4.095, läuft er über und setzt damit das Überlauf- Bit T01F des ersten Timers 29 auf Eins. In einem Schritt 37 wird der Wert diese Überlauf-Bits dauernd abgefragt. Sobald der Wert von Null auf Eins gewechselt ist, wird in einem nächsten Schritt 38 der zweite Timer 32 gestoppt. Da dieser zweite Timer 32 von einer internen Uhr 31 gespeist wird und somit seinen Zählerstand nachdem von der internen Uhr 31 vorgegebenen Takt erhöht, liefert das Lesen des Zählerstandes des zweiten Timers 32 in einem Schritt 39 einen Zeitwert. Dieser Zeitwert entspricht der Zeit für eine Anzahl von Ladezyklen der flächigen Elektrode 11, die dem Maximalwert des ersten Zählers 29 entsprechen, d.h. in diesem Fall wie viel Zeit verstrichen ist, bis die flächige Elektrode 4.096 mal entladen wurde. Da diese Dauer von der Größe der Sensorkapazität Cs abh ängig ist, ist dadurch eine Änderung dieser Sensorkapazität Cs insbesondere eine zeitliche Änderung der Sensorkapazität Cs detektierbar, da die Auswerteinheit 19’ den im Schritt 39 gelesenen Zählerstand des zweiten Timers 32 in einem elektronischen Speicher 30 ablegt und mit früheren Werten oder mit dort abgelegten Referenzwerten vergleicht. Da ein Ladezyklus der flächigen Elektrode 11 im Bereich von Nanosekunden bis höchstens wenigen Mikrosekunden liegt, sind während der Annäherung einer Hand 21 sehr viele Auslesevorgänge des zweiten Timers 32 möglich, sodass die dadurch ermittelbare gemittelte zeitliche Änderung ACs/At der Sensorkapazität Cs praktisch der differenziellen Änderung dCs/dt der Sensorkapazität Cs entspricht.

In Fig. 6a ist der Verlauf der Sensorkapazität Cs über einen gewissen Zeitraum durch die gekrümmte Kurve 41 dargestellt. Die stufenförmige Kurve 42 stellt die Änderung ACS dar. Die Zahlenwerte unterhalb dieser Kurve 42 kennzeichnen in einer relativen Einheit die jeweilige Zunahme bzw. die jeweilige Abnahme der Sensorkapazität Cs gegenüber dem vorher ermittelten Wert. In Fig. 6b ergibt die Kurve 43 das von der Steuereinheit 19’ zum elektrischen Motor übermittelte Steuersignal welches als binäres Signal dargestellt ist. Solange dieses Signal auf 0 ist, tritt keine Aktivierung des Motors 17 ein. Springt das Steuersignal auf 1 wird der elektrische Motor 17 der Ausgabeeinheit 12 aktiviert, wodurch eine Einheit des zu spendenden Sanitärmittels 8 ausgegeben wird. t · • · • · • ··· ··* 17

Durch die im elektronischen Speicher 30 abgelegte Software ist es möglich, dass der kapazitive Sensor 10 jedoch zwischen einem Störsignal bzw. einer Verschmutzung unterscheiden kann und nur im Falle einer Annäherung eines Körperteils den elektrischen Motor 17 aktiviert. Im Bereich 44 von Fig. 6a tritt eine Störung durch elektrische Geräte wie beispielsweise durch einen in der Nähe des erfindungsgemäßen Sanitärspenders 1 befindlichen Trockner ein, welche einen sehr hohen und kurzen Kapazitätssprung bewirkt. Diese sprunghafte Kapazitätsänderung von +9 bzw. -7 Einheiten ist außerhalb der im elektronischen Speicher 30 abgelegten Ober- und Untergrenze für Kapazitätsänderungen. Nur wenn der Betrag der Änderung der Sensorkapazität Cs zwischen dieser Ober- und Untergrenze liegt, kann eine Auslösung erfolgen. Außerhalb dieser Obergrenze und Untergrenze kann prinzipiell keine Auslösung erfolgen. Diese Störung bewirkt somit keine Auslösung.

Im Bereich 45 der Fig. 6a ist eine Situation dargestellt, die sich typisch infolge einer Verschmutzung eines Sanitärspenders 1 durch Wasser, feuchtes Papier oder beispielsweise Seifenreste ergibt. In diesem Bereich 45 liegt zuvor ein schwacher Kapazitätsanstieg um eine bis drei Einheiten, welcher prinzipiell zwischen der Ober- und Untergrenze für zulässige Kapazitätsänderungen liegt. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Aktivierung des elektrischen Motors 17 nur dann erfolgt, wenn die Sensorkapazität Cs innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums wieder auf den vor dem Anstieg liegenden Wert abfällt. In diesem Bereich 45 ist jedoch zu sehen, dass der zuvor erfolgte Kapazitätsanstieg nur sehr langsam abgebaut wird, da das feuchte Papier relativ langsam trocknet bzw. Wasser oder Seife nur langsam abtropft. Dadurch kann die Software, die im elektronischen Speicher 30 abgelegt ist, dies als Verschmutzung interpretieren und die Ausgabeeinheit 12 nicht aktivieren.

Im Bereich 46 ist nun die Situation zu sehen, die sich ergibt wenn sich eine Hand 21 dem Sensor 10 nähert. Durch diese Annäherung steigt die Kapazität zwischen zwei und drei Einheiten an. Danach wird die Hand 21 abgebremst, wodurch im Bereich eines lokalen Maximums die Sensorkapazität Cs im Wesentlichen konstant ist und keine Änderung von der Auswerteinheit 19' ermittelt wird. Danach bewegt sich die Hand 21 wieder vom Sensor 10 etwas weg, beispielsweise in Richtung der Spenderöffnung 7, wodurch die Sensorkapazität Cs wieder abnimmt. Sowohl die Änderungen während des Kapazitätsanstieges als auch während des Kapazitätsrückgangs liegen im vorgegebenen Bereich durch die Unter- und Obergrenze, wobei für den Kapazitätsrückgang der Betrag maßgeblich ist. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Software dieses Merkmal als Handannäherung wertet und die ···· *··«· · • · · · ····♦·· · ·····♦ · · · 18

Ausgabeeinheit 12 aktiviert. In diesem Ausführungsbeispiel ist aber vorgesehen, dass die Tatsache, dass zusätzlich vor dem Kapazitätsanstieg und nach dem Kapazitätsrückgang im Wesentlichen dieselben Werte für die Sensorkapazität Cs auftreten von der Software als Annäherung einer Hand 21 interpretiert wird, sodass im Bereich 47 der Fig. 6b die Ausgabeeinheit 12 ausgelöst wird, indem ein Steuersignal von der Steuereinheit 19’ den elektrischen Motor 17 aktiviert.

In Fig. 7 ist ein Querschnitt eines als Seifenspender ausgebildeten erfindungsgemäßen Sanitärspenders 1 dargestellt. In diesem Sanitärspender 1 ist ein Tank 49 mit der flüssigen Seife angeordnet, wobei über einen Nachfüllbehälter 48 weiteres Sanitärmittel 8, d.h. weitere Seife in den Tank 49 befördert werden kann. An der Unterseite des Gehäuses 3 ist ein erfindungsgemäßer kapazitiver Sensor 10 angeordnet. Sobald sich eine Hand 21 eines Benutzers dem Sensorfeld annähert, wird ein elektrischer Motor aktiviert, der eine Luftpumpe 50 und eine Seifenpumpe 51 aktiviert. Die Spenderöffnung 7 ist mit einem Schaumgenerator 52 versehen, der die von der Luftpumpe 50 angesaugte Luft mit der Seife, die von der Seifenpumpe 51 angesaugt wird, vermischt, sodass durch die Spenderöffnung 7 Seifenschaum austritt.

Es versteht sich von selbst, dass der erfindungsgemäße Sanitärspender nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, noch durch diese eingeschränkt werden soll. Insbesondere sind sämtliche mit einer elektrischen Betätigung versehene Sanitärspender, wie beispielsweise Papierspender, Handtuchspender, Seifenspender, Desinfektionsmittelspender und dergleichen in der Reichweite der nachfolgenden Ansprüche umfasst.

Innsbruck, am 16. April 2009

Claims (19)

1. 1

   Patentansprüche: 1. Sanitärspender (1), insbesondere Papier- oder Handtuchspender, umfassend ein Gehäuse (9), in dem ein zu spendende Sanitärmittel (8) und eine Ausgabeeinheit (12) für das zu spendendes Sanitärmittel (8) anordenbar oder angeordnet ist, und einen durch einen kapazitiven Sensor (10) vom Gehäuseäußeren aus berührungslos aktivierbaren elektrischen Motor (17) der Ausgabeeinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkapazität (Cs) des kapazitiven Sensors (10) von einer im Gehäuseinneren angeordneten flächigen Elektrode (11) und der Oberfläche eines Körperteils (21) und/oder eines Gegenstands, der im Gehäuseäußeren angeordnet ist, gebildet ist.
2. 2. Sanitärspender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Elektrode (11) durch eine durchgängige Metallschicht gebildet ist.
3. 3. Sanitärspender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Elektrode (11) eine Fläche von mehr als 15 cm2, vorzugsweise mehr als 25 cm2 aufweist.
4. 4. Sanitärspender nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Elektrode (11) unmittelbar hinter der Gehäusewandung angeordnet ist und sich zumindest bereichsweise im Wesentlichen parallel zur Gehäusewandung erstreckt.
5. 5. Sanitärspender nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Elektrode (11) unmittelbar hinter der Gehäusefrontseite, vorzugsweise im Bereich (4) einer vorderen Spenderöffhung (7) angeordnet ist.
6. 6. Sanitärspender nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Elektrode (11) Teil eines Schwingkreises ist.
7. 7. Sanitärspender nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis ein Kippschwingungsoszillator ist. 63919 35/hn 2
8. 8. Sanitärspender nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippschwingungsoszillator genau einen Komparator (25) umfasst.
9. 9. Sanitärspender nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sanitärspender (1) eine Auswerteinheit (19’) umfasst, wobei die Auswerteinheit (19’) derart ausgebildet ist, dass die zeitliche Änderung der Sensorkapazität (Cs) ermittelbar ist.
10. 10. Sanitärspender nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (19’) derart ausgebildet ist, dass die zeitliche Änderung der Sensorkapazität (Cs) durch Messung einer Aufladedauer und/oder einer Entladedauer der flächigen Elektrode (11) und einem Vergleich mit einer Referenzzeit ermittelbar ist.
11. 11. Sanitärspender nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfindlichkeit des kapazitiven Sensors (10), vorzugsweise stufenlos, einstellbar ist.
12. 12. Sanitärspender nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sanitärspender (1) eine Batterie zur Stromversorgung aufweist.
13. 13. Verfahren zur Ausgabe von Sanitärmitteln mit einem Sanitärspender (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Sanitärspender (1) eine von einem elektrischen Motor (17) betriebene Ausgabeeinheit (12) für ein zu spendendes Sanitärmittel (8), einen kapazitiven Sensor (10) und eine Auswerteeinheit (19’) umfasst, wobei der kapazitive Sensor (10) eine, vorzugsweise flächige, Elektrode (11) aufweist, die mit der Oberfläche eines Körperteils (21) und/oder eines Gegenstands, der im Äußeren des Sanitärspenders (1) angeordnet ist eine Sensorkapazität (Cs) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Änderung der Sensorkapazität (Cs) ermittelt und der elektrische Motor (17) der Ausgabeeinheit (12) des Sanitärspenders (1) aufgrund der zeitlichen Änderung der Sensorkapazität (Cs) aktiviert wird. • · 3
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Untergrenze und eine Obergrenze für die zeitliche Änderung der Sensorkapazität (Cs) in einem elektronischen Speicher (30) im Sanitärspender (1) abgelegt ist und der elektrische Motor (17) der Ausgabeeinheit (12) nur dann aktiviert wird, wenn die zeitliche Änderung der Sensorkapazität (Cs) zwischen der Untergrenze und der Obergrenze liegt.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (17) der Ausgabeeinheit (12) nur dann aktiviert wird, wenn innerhalb eines in einem elektronischen Speicher (30) im Sanitärspender (1) abgelegten Zeitintervalls vor und nach einer zwischen der Untergrenze und der Obergrenze liegenden zeitlichen Änderung der Sensorkapazität (Cs) die Sensorkapazität im Wesentlichen die gleichen Werte aulweist.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (17) der Ausgabeeinheit (12) nur dann aktiviert wird, wenn nach einem Anstieg der Sensorkapazität (Cs), der zwischen einer Untergrenze und einer Obergrenze liegt, ein Rückgang der Sensorkapazität (Cs) erfolgt, dessen Betrag zwischen einer Untergrenze und einer Obergrenze liegt.
17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Untergrenzen und/oder mindestens eine der Obergrenzen einstellbar ist oder sind.
18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufladedauer und/oder eine Entladedauer der flächigen Elektrode (11) detektiert wird oder werden.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladedauer und/oder die Entladedauer mit einer Referenzzeit verglichen wird oder werden. Innsbruck, am 16. April 2009