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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen
Geräts,
insbesondere eines Händetrockners,
in dem als Sensoreinrichtung ein Sender, beispielsweise Infrarot-Sender
oder Ultraschall-Sender, und ein Empfänger für reflektierte Strahlung sowie
eine Auswerteelektronik zum Schalten des Händetrockners angeordnet sind.
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Elektrische
Händetrockner
erzeugen einen Warmluftstrom und weisen hierfür im wesentlichen ein Gebläse und eine
Heizung auf. Nähert
ein Benutzer seine zu trocknenden Hände, dann schaltet die Sensoreinrichtung
das Gebläse
und die Heizung ein. Ein Händetrockner
ist beispielsweise in der
DE
26 57 164 A1 beschrieben.
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Als
Sensoreinrichtung sind beispielsweise Infrarot-Sender/Empfänger bekannt.
In der
DE 27 11 113
A1 ist ein Händetrockner
mit einem Ultraschall-Annäherungsschalter
beschrieben. Aus der
DE
42 08 680 A1 ist ein Händetrockner
mit einem für Wärmestrahlung
empfindlichen Sensor bekannt.
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Bei
Händetrocknern,
speziell solchen, deren Sensoreinrichtung nach dem Reflexionsbetrieb
arbeitet, besteht das Problem, dass sie gelegentlich auch dann einschalten,
wenn kein Händetrocknungsbedarf
besteht, beispielsweise wenn nur kurz ein Gegenstand oder Körperteil
durch den Sensorbereich geht.
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Die
Sensoreinrichtung soll einerseits empfindlich sein, damit der Händetrockner
zum Händetrocknen
schnell einschaltet. Andererseits soll sie nicht so empfindlich
sein, dass der Händetrockner schon
bei Störeinflüssen einschaltet
und schon bei einer Bewegung der Hände im Warmluftstrom allzu schnell
abschaltet. Außerdem
soll der Händetrockner nicht
unnötig
lang eingeschaltet bleiben, weil damit ein unnötiger Energieverbrauch verbunden
wäre.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Händetrockner
der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem einerseits ein
Einschalten bei Störbedingungen
möglichst
vermieden ist, jedoch der Händetrockner
schnell einschaltet und andererseits die Abschaltempfindlichkeit
nicht zu hoch ist.
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Gelöst ist obige
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Dadurch,
dass das Sendesignal eine Folge von zeitlich beabstandeten Impulspaketen
ist und es für
die Erzeugung des Einschaltsignals genügt, wenn der Empfänger nur
eine bestimmte Anzahl der Impulse eines Impulspakets empfängt (Empfangssignal), ist
erreicht, dass das Einschaltsignal bei der Annäherung der Hände schnell
auftritt, jedoch nicht durch Störeinflüsse ausgelöst wird.
Das Einschaltsignal tritt nicht auf, wenn am Händetrockner mit einem Gegenstand
oder Körperteil
vorbeigewischt wird und dabei nur weniger Impulse als die bestimmte
Anzahl reflektiert werden.
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Da
das Einschaltsignal nach einem richtigen, d. h. zu einem Einschaltsignal
führenden,
Empfangssignal für
eine festgelegte Zeitspanne von der Auswerteelektronik aufrechterhalten
bleibt, ist gewährleistet,
dass die Abschaltempfindlichkeit des Händetrockners nicht zu hoch
ist. Der Händetrockner
bleibt für
die festgelegte Zeitspanne eingeschaltet, auch wenn in dieser Zeitspanne
liegende Impulspakete nicht zu einem richtigen Empfangssignal führen. Bei Trocknungsbewegungen
der Hände
kommt es somit nicht sofort zu einem Abschalten. Vorzugsweise ist die
festgelegte Zeitspanne länger
als der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulspaketen,
jedoch kürzer
als die zum Händetrocknen
nötige
Zeit.
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Im
Regelfall tritt während
der festgelegten Zeitspanne wieder ein richtiges Empfangssignal
auf, wodurch der Händetrockner
unterbrechungslos wieder für
die festgelegte Zeitspanne eingeschaltet bleibt. Erst wenn innerhalb
der festgelegten Zeitspanne kein weiteres richtiges Empfangssignal
auftritt, wird der Händetrockner
mit Ablauf der festgelegten Zeitspanne abgeschaltet.
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In
Weiterbildung der Erfindung schaltet die Auswerteelektronik den
Händetrockner
nach einem Zeitraum zwangsweise ab, der zum Händetrocknen lang genug ist.
Der Händetrockner
schaltet also auch dann ab, wenn ein Gegenstand mehr oder weniger dauerhaft
in dem Sensorbereich liegt.
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Vorzugsweise
bleibt der Händetrockner
nach einer Zwangsabschaltung gesperrt, solange sich ein reflektierender
Gegenstand im Sensierbereich befindet.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung und den Unteransprüchen. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein
Schaltbild eines Händetrockners schematisch,
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2 ein
Zeitdiagramm und
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3 ein
Impulspaket, gegenüber 2 zeitlich
gedehnt.
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In
einem Gehäuse 1 eines
Händetrockners sind
ein Gebläse 2 und
eine Heizung 3 angeordnet, die einen Warmluftstrom WL erzeugen.
Zur Steuerung des Gebläses 2 und
der Heizung 3 ist eine Leistungsstufe 4 mit einem
Relais vorgesehen, die von einer mit einem Mikrocontroller arbeitenden
Auswerteelektronik 5 gesteuert wird. Die Auswerteelektronik 5 steuert
einen Infrarot-Sender 6 an, der ein Sendesignal S, insbesondere
Infrarot-Sendesignal oder Ultraschall-Sendesignal, in einen Sensorbereich
B außerhalb
des Gehäuses 1 abstrahlt.
Ein Empfänger 7 ist zum
Empfang des im Sensorbereich B, beispielsweise an einer Hand oder
einem sonstigen Gegenstand reflektierten Empfangssignal L vorgesehen.
Der Empfänger 7 ist
an die Auswerteelektronik 5 angeschlossen, die das Empfangssignal
auswertet.
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Ein
Netzteil 8, das beispielsweise ein Kondensatornetzteil
ist, erzeugt aus der Netzspannung L, N zwei unterschiedlich hohe
Gleichspannungen. Die höhere
Gleichspannung, beispielsweise 48 V, liegt über eine Leitung V1 am Relais
der Leistungsstufe 4 und am Sender 6. Die kleinere
Gleichspannung, beispielsweise 3,3 V, ist über eine Leitung V2 an den
Mikrocontroller der Auswerteelektronik 5 und an den Empfänger 7 gelegt.
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Der
Sender 6 weist im wesentlichen eine Infrarot-Sendediode
D auf, die von einem Schalttransistor T1 geschaltet wird. Der Schalttransistor
T1 ist vom Mikrocontroller angesteuert. Um die Rückwirkung der gepulsten Ansteuerung
des Schalttransistors T1 auf die Betriebsspannung möglichst
gering zu halten, ist ein RC-Glied R1, C1 zwischen die Leitung V1
und die Sendediode D geschaltet.
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Der
Empfänger 7 weist
eine Fotodiode V6 auf. Zur Unterdrückung von Gleichlichtanteilen
ist der Fotodiode V6 als Arbeitswiderstand ein Transistor T3 und
ein Kondensator C3 zugeschaltet (vgl. 1). Bei
den niedrigen Frequenzen ist der Arbeitswiderstand gering, so dass
langsame, infolge der Änderung
der Bestrahlung der Fotodiode V6 auftretende Stromänderungen
nur geringe Spannungsänderungen
am Kollektor des Transistors T2 zur Folge haben, wodurch die Unterdrückung von
Störungen
im Sensorbereich B verbessert ist. Für höhere Frequenzen wirkt der Kondensator
niederohmig und Basis-Emitterstrecke
des Transistors T3 ist kurzgeschlossen. Daraus ergibt sich ein höherer Arbeitswiderstand,
der eine höhere
Spannungsänderung
der Kathode der Fotodiode V6 zur Folge hat. Das so an der Kathode der
Fotodiode V6 aufbereitete Empfangssignal wird über einen Koppelkondensator
C2 mittels eines Transistors T4 verstärkt und an den Mikrocontroller
gelegt. Der Koppelkondensator C2 bildet mit dem Eingangswiderstand
der den Transistor T4 aufweisenden Verstärkerstufe einen Hochpass, der
50 Hz-Signale aus dem Netz zusätzlich
dämpft.
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Der
Mikrocontroller der Auswerteelektronik 5 steuert über einen
Ausgang a den Schalttransistor T1. Er empfängt über einen Eingang b Empfangssignale
vom Empfänger 7 und
steuert über
einen Ausgang c einen Schalttransistor T5 der Leistungsstufe, welcher
in Reihe zur Wicklung W des Relais liegt, dessen Schaltkontakt K
das Gebläse 2 und
die Heizung 3 schaltet. Weitere Einzelheiten der Schaltung sind
in 1 dargestellt.
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Die
Funktionsweise der beschriebenen Sensoreinrichtung ist etwa folgende:
Die
Sendediode D strahlt als Sendesignal S aufeinanderfolgende Impulspakete
IP ab. Dieses Sendesignal ist in 2a dargestellt.
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Jedes
Impulspaket IP des Sendesignals S beinhaltet etwa 15 Infrarot-Impulse I, wobei
die Impulsdauer etwa 0,060 ms beträgt und die Impulspause demgegenüber größer ist
und etwa bei 0,190 ms liegt (vgl. 3). Die
Impulspause zwischen den einzelnen Impulsen ist also etwa um den
Faktor 3 größer als
die Dauer eines Impulses I (vgl. 3). Die
Dauer jedes Impulspakets beträgt
etwa 3 bis 4 ms.
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Zwischen
den aufeinanderfolgenden Impulspaketen des Sendesignals besteht
jeweils ein zeitlicher Abstand Az, der länger, beispielsweise um etwa den
Faktor 10 länger
ist, als die Dauer eines Impulspakets IP und beispielsweise 340
bis 40 ms beträgt (vgl. 2).
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Beim
Senden eines Impulses I prüft
der Mikrocontroller, ob die ansteigende Flanke des Impulses I vom
Empfänger 7 empfangen
wird. Wenn aus den, beispielsweise 15, Impulsen wenigstens eine bestimmte
Anzahl, beispielsweise etwa die Hälfte, im Beispielsfalle acht,
reflektierte Impulse I empfangen werden, wird dies von der Auswerteelektronik 5 als richtiges
Empfangssignal gewertet, und sofern das folgende Impulspaket auf
die gleiche Weise richtig empfangen wird, löst der Mikrocontroller ein
Einschaltsignal über
die Leistungsstufe 4 für
das Gebläse 2 und
die Heizung 3 aus. Treten am Eingang b des Mikrocontrollers
weniger reflektierte Impulse als die bestimmte Anzahl, beispielsweise
acht, auf, dann löst
er kein Einschaltsignal aus. Denn diese kleine Anzahl von empfangenen
reflektierten Impulsen ist ein Hinweis darauf, dass im Sensorbereich
B nur eine Störung,
jedoch kein Händetrocknungswunsch
besteht.
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Wenn
sich ein Einschaltsignal ergeben hat, weil acht oder mehr Impulse
I zweier Impulspakete JP empfangen wurden (vgl. 2b,
Zeitpunkt t1), wird dies über
die Leistungsstufe 4 ausgewertet und die Heizung 3 und
das Gebläse 2 werden
eingeschaltet. Dieses Einschaltsignal bleibt während einer festgelegten Zeitspanne
Zf erhalten. Die Zeitspanne Zf ist wesentlich größer als der zeitliche Abstand
Az zwischen zwei Impulspaketen IP. Die Darstellung der 2b und 2c ist übereinstimmend,
jedoch gegenüber
der Darstellung in 2a zeitlich gedehnt.
Die festgelegte Zeitspanne Zf ist etwa um den Faktor 100 höher als
der zeitliche Abstand Az und beträgt beispielsweise etwa 3 s.
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Bei
dem Zeitdiagramm nach 2b ist davon
ausgegangen, dass nach dem Zeitpunkt t1 aus den folgenden Impulspaketen
IP lange nicht eine für ein
weiteres richtiges Empfangssignal hinreichende Zahl von Impulsen
empfangen wird. Dies kann beispielsweise darauf beruhen, dass die
Hände beim Trocknen
so bewegt werden, dass es nicht mehr zu hinreichenden Reflexionen
kommt. Erst zum Zeitpunkt t2 wird wieder aus zwei Impulspaketen
wenigstens die bestimmte Anzahl, beispielsweise acht, von Impulsen
empfangen. Dies hat zur Folge, dass ab dem Zeitpunkt t2 wieder ein
Einschaltsignal für
eine folgende Zeitspanne Zf erzeugt wird, so dass das Gebläse 2 und
die Heizung 3 weiterlaufen.
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Tritt
dann bis zum Zeitpunkt t3 kein richtiges Empfangssignal auf, d.
h. ein Empfangssignal, das aus zwei Impulspaketen IP wenigstens
zweimal die bestimmte Anzahl von Impulsen I enthält, dann werden das Gebläse 2 und
die Heizung 3 abgeschaltet.
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Die
festgelegte Zeitspanne Zf ist kleiner als die Zeit, die üblicherweise
zum Trocknen der Hände nötig ist.
Jedoch bleibt das Einschaltsignal während der jeweils für eine Händetrocknung
nötige
Zeit aufrechterhalten, weil nach jedem richtigen Empfangssignal
immer wieder die festgelegten Zeitspannen Zf folgen.
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Nach
einem Zeitraum, der erfahrungsgemäß zum Händetrocknen lang genug ist,
beispielsweise nach 1 min, also etwa das 20-fache der festgelegten Zeitspanne
Zf beträgt,
nimmt die Auswerteelektronik 5 eine Zwangsabschaltung vor.
Dadurch ist vermieden, dass der Händetrockner infolge von in
seinem Sensorbereich B liegenden, reflektierenden Gegenständen dauerhaft
eingeschaltet bleibt. Nach einer solchen Zwangsabschaltung sperrt
die Auswerteelektronik 5 ein weiteres Einschalten des Händetrockners.
Erst wenn kein gültiges
Signal empfangen wird (jeweils acht Impulse aus zwei Paketen) durch
Entfernen des Gegenstandes aus dem Sensierbereich, wird die Sperre
aufgehoben.