CN116547554A - ToF传感器元件的运行方法和用途、卫浴设施和计算机程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行ToF传感器元件(1)以识别卫浴设施(3)的使用区域(2)中的人的方法，该方法至少包括以下步骤：提供ToF传感器元件(1)，该ToF传感器元件具有至少一个能够由控制单元(6)运行的传感器(4、5)和至少一个发射二极管(12)；选择性地运行至少一个传感器(4、5)或至少一个发射二极管(12)，其中，停用或减少ToF传感器元件(1)的所不需要的功能。此外涉及一种ToF传感器元件的用途、一种卫浴设施和一种计算机程序。

Description

ToF传感器元件的运行方法和用途、卫浴设施和计算机程序

技术领域

本发明涉及一种ToF传感器元件的运行方法、一种ToF传感器元件的用途、一种卫浴设施和一种计算机程序。

背景技术

已知了一种可电操控的卫浴配件，其包括具有长接收范围的存在传感器和具有短作用范围的另一传感器，其中，具有长作用范围的存在传感器设计用于，当探测到用户存在时将电子控制单元从睡眠模式转移到工作模式。这种情况下，通过控制单元可以使短作用范围的传感器运行并视情况开关配件。

尤其当短作用范围的传感器、例如所谓的ToF传感器(ToF：飞行时间)安装在例如配件中时，通常希望传感器不与电网连接，而是通过电池或蓄电池来运行。但因为电池仅具有有限使用寿命，或者必须在一段时间后充电，所以保持尽可能低的电流消耗是所期望的并且是有利的，从而不必过于频繁地在配件上进行更换。

原则上也可设想通过电池或蓄电池来运行短作用范围传感器。这种短作用范围传感器原则上也可以集成在配件中。但短作用范围传感器还可以布置在卫浴设施的更大范围区域中而不是布置在配件附近，例如布置在门附近或进门区域中的天花板上。

在短作用范围的传感器的规定探测情况下，短作用范围传感器可以将存在传感器从待机模式切换到运行模式。因此，在没有用户在场时，存在传感器可以保持在待机模式中，直至等到用户进入卫浴设施的更大范围区域中。这种情况下，首先由短作用范围传感器探测到用户。然后通过短作用范围传感器的相应信号使存在传感器转移到运行模式，存在传感器于是可以探测用户是否也出现在第一空间区域中。如果是，则存在传感器可以触发切换过程，利用该切换过程使卫浴设施运行或至少释放其运行，例如，打开冲洗装置或水龙头或释放其运行，使得水开始流动或现在可以被接入。

但在电池应用方案方面，ToF传感器需要过多能量来连续进行测量。因此，需要一种策略来减少能量需求。

发明内容

基于该出发点，本发明的目的是，至少部分解决根据现有技术所描述的技术问题。尤其应该给出一种技术上更简单的解决方案，其能够节能地且安全地实现卫浴设施的监控和/或运行。

这些目的通过根据独立权利要求的方法、用途、卫浴设施和计算机程序来实现。在从属权利要求中说明了有利的改进方案。在权利要求中提到的特征可以以任何技术上有意义的方式相互组合，并且可以视情况利用说明书的特征进一步加以详细说明。所作说明、尤其参考附图所作说明阐述本发明并给出其他实施例。

为此使用一种用于运行ToF传感器元件以识别卫浴设施使用区域中的人的方法，该方法至少包括以下步骤：

-提供ToF传感器元件，该ToF传感器元件具有可由控制单元运行的至少一个传感器和至少一个发射二极管，

-选择性地运行至少一个传感器或至少一个发射二极管，其中，停用或减少ToF传感器元件的所不需要的功能。

该方法用于识别处于卫浴设施使用区域中的人。卫浴设施例如可以是水配件，例如水龙头、淋浴器、浴缸等形式的水配件。因此，使用区域尤其是指在卫浴设施处或周围的(规定的)环境区域，当人(例如手)进入该区域中时，卫浴设施被接通以备使用和/或被激活(供水)。

在此，利用至少一个ToF传感器元件自动识别进入该使用区域中的人。可以设置多个ToF传感器元件(互连为阵列)。优选地，为识别卫浴设施使用区域中的人，提供就一个或仅一个单个ToF传感器元件。

ToF传感器元件能够允许非接触地检测存在性，或测量与物理对象和人的距离。ToF传感器元件通过在时间上检测光子在其从传感器到对象或人并返回的路径中的周期来测量与目标对象的距离。ToF传感器元件可实施具有垂直腔面发射激光器(VCSEL：Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)以及具有单光子雪崩光电二极管(SPAD：Single Photon Avalanche Photodiode)阵列。ToF传感器元件可以实现多个、例如三个距离模式功能，例如近距离、中距离和短距离模式。ToF传感器元件可以例如通过数字I²C接口向高级控制单元报告分辨率为1mm[毫米]的距离测量，该数字I²C接口也用作传感器的控制接口。

ToF传感器元件基本上是一维的。一个单个ToF传感器元件不能识别单手手势的方向；然而可以识别简单的手势、例如单击/双击(手向下运动以触摸ToF传感器元件)和/或单次/双次滑擦(手运动穿过ToF传感器元件的检测区域)。为了在多个维度中检测手势和运动，可以将多个ToF传感器相互耦合。

所述至少一个ToF传感器元件被如下地应用于或应用在卫浴设施上，即，使其检测区域与预先确定的使用区域几乎一致，或至少部分地覆盖该使用区域。

因为卫浴设施通常仅间歇地或偶尔地被使用，并且利用这种ToF传感器元件持续地监控会导致可能不期望地高能耗，所以在此建议，至少暂时地(例如在睡眠运行时)停用ToF传感器元件的功能和/或组件。由此能够在更长的时间内明显减小ToF传感器元件的能量需求。

因此可以例如对于ToF传感器元件设置，(暂时地或经过在给定时间后)选择性缩小其检测区域。为此例如可以借助指令关断ToF传感器元件的阵列中的单个SPAD(传感器)。如果该接近传感器的SPAD阵列例如包括在16x16阵列中的256个光电二极管，那么可以通过这种指令激活该阵列的任意方形的或矩形的部分(但视情况至少4x4阵列)。通过减少起作用的传感器的数量，减小ToF传感器元件的检测区域，并因此缩小ToF传感元件检测的使用区域。

尤其地，如果单个传感器能够借助指令经由控制单元(视情况经由相应预先安装的软件，例如利用外部数据查询和/或外部开关)被关断/接通，和/或如果传感器能够利用不同的操控信号或操控电流来运行，则ToF传感器元件的传感器是“可选择性调节的”。

换言之，这视情况意味着，仅当对象或人位于检测区域中时才执行(全面的)ToF测量。对在检测区域中是否存在某物的(首先的或起初的)识别利用所需能量非常少的方法进行。这可以通过还最终用于(全面的)ToF测量的该相同ToF传感器元件来进行。ToF传感器元件通常包括具有多个单个传感器(例如SPAD)的传感器组合和一个(单个的)发射二极管(例如VCSEL、红外线或激光二极管)。由于例如可以选择所使用的各单个传感器的数量和/或可以(从外部)调节发射二极管的电流持续时间、电流强度和/或视情况调节脉冲模式，所以能够仅执行个别功能(测量)，而这能够实现更低能耗运行。因此可以以少的能量首先识别，在检测区域中是否存在某物(例如在睡眠运行期间)，然后可以在激活其他组件和/或测量方法(功能)之后(在唤醒运行下)再识别运动本身。

可能的是，在布置在卫浴设施上时，持续停用ToF传感器元件的至少一个功能。这样例如能够在安装ToF传感器元件时考虑到环境情况和/或预计的使用强度借助指令由控制单元持续地关闭所不需要的功能。因此，(在睡眠和唤醒运行下)能够实现ToF传感器元件的持续地节能运行。

“距离测量”功能被视为一种节能可能性，以此方式，该“距离测量”功能至少暂时(尤其是在睡眠运行期间)被停用。因此无法以该停用的功能来确定/计算与ToF传感器元件的距离。

另一节能可能性是，至少不同地调节所激活的传感器的数量。

另一可能性在于，通过电流持续时间、电流强度和/或脉冲模式来调节至少一个发射二极管的运行，使该至少一个发射二极管能够以较低的能量需求在预设的时间段内维持其(减少了的)功能。

在ToF传感器元件的被选择性激活或停用的功能(和/或传感器)的范围方面，可以考虑ToF传感器元件的电池的当前荷电状态。这尤其适用于仅通过电池为ToF传感器元件供应电能的情况。如果荷电状态超过第一阈值，那么可以激活至少一个另外的功能。如果荷电状态低于第二阈值，那么可以停用至少一个另外的功能，其中，第二阈值可以不同于第一阈值。

尤其提出，在ToF传感器元件的睡眠运行中提供减小的功能范围，在唤醒运行中提供ToF传感器元件的完整的功能范围。

根据另一方面，提出了一种将ToF传感器元件用于节能地识别卫浴设施的使用区域中的人的用途，该ToF传感器元件具有至少一个可选择性调节的传感器。尤其提出了一种仅利用一个单个或多个ToF传感器元件对卫浴设施的使用区域中的人进行识别的用途。为了进一步表征所述用途，可以完全参照对本发明其他方面的阐述。

根据本发明的另一方面，提出了一种卫浴设施，该卫浴设施具有使用区域，其中，由具有至少一个传感器的至少一个ToF传感器元件监控该使用区域。在此，传感器能够借助控制单元被选择性地运行，其中，ToF传感器元件(仅)与(至少一个)电池连接。为了进一步表征该卫浴设施，可以完全参照对本发明的其他方面的阐述。卫浴设施可以设计为，使该卫浴设施执行在此提出的方法。在此提出的方法可以利用在此公开的卫浴设施来执行。

另一方面涉及一种计算机程序，该计算机程序包括指令，该指令促使卫浴设施执行在此所给出的方法步骤。为了进一步表征计算机程序，可以完全参照对本发明的其他方面的阐述。

ToF传感器元件的用途尤其适合用于在盥洗台、小便池或马桶处探测人。由于能量问题，已经给出了能实现电池运行的解决方案。

附图说明

下面借助附图详细阐述本发明以及技术环境。要指出的是，本发明不限于所列举的实施例。尤其是，除非另有明确说明，附图中所阐述事实的部分方面也可以被选取并与本说明书的其他部分和认知相结合。尤其要指出的是，附图以及尤其是所示的尺寸比例仅是示意性的。其中：

图1示出了具有ToF传感器元件的卫浴设施，并且

图2示出了ToF传感器元件的示意图。

具体实施方式

图1示出了具有一个单个ToF传感器元件1的卫浴设施3。在此，该卫浴设施3以卫浴配件的方式设计，其例如可以将水输出到定位于其前方的洗手盆中。ToF传感器元件1布置为，使其可以监控卫浴设施3的规定的使用区域2，并且尤其识别人(或对象)进入使用区域3。在图1所示的示例中，具有ToF传感器元件1的卫浴设施3(仅)利用电池7来运行。

图2用于阐述适用于执行在此提出的方法的ToF传感器元件1的可能构造。该ToF传感器元件1例如具有壳体，壳体具有内部空间，该内部空间部分地由透明的玻璃9限界。在内部空间中安置有多个传感器4、5(例如SPAD)和一个(单个)发射二极管12(例如VCSEL、红外或激光二极管)。由发射二极管12发射的光可以在各种分界面(例如玻璃9)上反射和/或在位于ToF传感器元件1外部的检测区域中的对象8上反射。被反射的射束可以被多个传感器检测，其中例如，第一传感器4布置得比第二传感器5更远离发射二极管12。可以选择所使用的传感器4、5的数量或位置并且/或者可以调节发射二极管12的电流持续时间、电流强度和/或视情况调节脉冲模式。由此，通过视情况也只借助电池7被供能的控制单元6，可以按需运行或停用个别功能(F1、F2或测量功能)，这能够实现低能耗的运行。

因而在此给出了一种解决方案，该解决方案至少部分解决了根据现有技术所描述的问题。尤其给出了一种技术上更简单的解决方案，其能够节能地且安全地实现卫浴设施的监控和/或运行。

附图标记列表：

1 ToF传感器元件

2 使用区域

3 卫浴设施

4 第一传感器

5 第二传感器

6 控制单元

7 电池

8 对象

9 玻璃

10 发射器

11 操控线路

12 发射二极管

Claims (10)

1.一种用于运行ToF传感器元件(1)以识别卫浴设施(3)使用区域(2)中的人的方法，该方法至少包括以下步骤：

-提供ToF传感器元件(1)，该ToF传感器元件(1)具有能够由控制单元(6)运行的至少一个传感器(4、5)和至少一个发射二极管(12)，

-选择性地运行至少一个传感器(4、5)或至少一个发射二极管(12)，其中，停用或减少ToF传感器元件(1)的所不需要的功能。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在布置在卫浴设施(3)上时，持续停用ToF传感器元件(1)的至少一个功能。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，距离测量被停用。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少调节所激活的传感器(4、5)的数量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过电流持续时间、电流强度和/或脉冲模式来调节发射二极管(12)的运行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，考虑ToF传感器元件(1)的电池(7)的当前荷电状态。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在睡眠运行中提供ToF传感器元件(1)的减小的功能范围，在唤醒运行中提供ToF传感器元件的完整的功能范围。

8.一种将ToF传感器元件(1)用于节能地识别卫浴设施(3)的使用区域(2)中的人的用途，该ToF传感器元件具有至少一个可选择性调节的传感器(4、5)。

9.一种卫浴设施(3)，该卫浴设施具有使用区域(2)，该使用区域能够由具有至少一个传感器(4、5)的至少一个ToF传感器元件(1)监控，该至少一个传感器能够借助控制单元(6)被选择性地运行，其中，ToF传感器元件(1)与电池(7)连接。

10.一种计算机程序，该计算机程序包括指令，该指令促使根据权利要求9的卫浴设施(3)执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法步骤。