DE102004045489A1

DE102004045489A1 - Sanitärarmatur

Info

Publication number: DE102004045489A1
Application number: DE102004045489A
Authority: DE
Inventors: Horst Kunkel
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 2004-09-20
Filing date: 2004-09-20
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: CN101023224A; EP1794378B1; DE502005007755D1; WO2006032336A1; US20080283785A1; ATE437272T1; DE102004045489B4; EP1794378A1

Abstract

Eine Sanitärarmatur weist mindestens ein Bedienelement (10, 20, 30) zur Bedienung der Sanitärarmatur auf, das einen Sensor (13, 23, 33) mit berührungsloser oder berührungssensitiver Charakteristik enthält, der innerhalb oder unterhalb einer transparenten Abdeckung (12, 22, 32) angeordnet ist. Unter dieser befindet sich eine Anzeigeeinrichtung (14, 24, 34), die von einer Steuerungseinrichtung (15, 25, 35) derart angesteuert wird, dass sie bei Betätigung des Bedienelements (10, 20, 30) ihren Anzeigezustand als Bestätigung der Betätigung verändert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sanitärarmatur mit mindestens einem Bedienelement zur Bedienung der Sanitärarmatur, das einen Sensor mit berührungsloser oder berührungssensitiver Charakteristik aufweist.
Bekannt sind Sanitärarmaturen wie z.B. Wasserhähne, die über ein oder mehrere Bedienelemente mit berührungsloser oder berührungssensitiver Charakteristik bedient werden. Bei solchen Sanitärarmaturen werden Bedienelemente mit Sensoren verwendet, deren Empfindlichkeit jeweils so eingestellt wird, dass sie bereits bei einer Annäherung mit der Hand ansprechen, also berührungslos arbeiten, oder aber erst bei einer tatsächlichen Berührung des Gehäuses der Sanitärarmatur ansprechen, also berührungssensitiv arbeiten.
Je nach Art der Bedienung, wie z.B. An/Abstellen, Einstellen der Wassertemperatur oder Wassermenge, etc. liegt zwischen Betätigung des Bedienelementes und der Auswirkung der Betätigung auf den Betriebszustand der Sanitärarmatur, also dem tatsächlichen An- oder Abstellen des Wasserausflusses oder einer Veränderung von Wassertemperatur oder Wassermenge, eine gewisse Zeitspanne, die länger als die Reaktionszeit des Benutzers sein kann. Dies kann den Benutzer dazu verleiten, das Bedienelement erneut zu betätigen. Eine solche Mehrfachbetätigung führt dann aber zu unerwünschten Resultaten.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sanitärarmatur mit mindestens einem Bedienelement mit berührungsloser oder berührungssensitiver Charakteristik anzugeben, bei der die Gefahr einer Mehrfachbetätigung durch einen Benutzer vermindert ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Sanitärarmatur mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß weist die Sanitärarmatur mindestens ein Bedienelement zur Bedienung der Sanitärarmatur auf, das einen Sensor mit berührungsloser oder berührungssensitiver Charakteristik enthält, der innerhalb oder unterhalb einer transparenten Abdeckung angeordnet ist. Unter der Abdeckung ist eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen, die von einer Steuerungseinrichtung derart angesteuert wird, dass sie bei erfolgreicher Betätigung des Bedienelements ihren Anzeigezustand als Bestätigung der Betätigung verändert.
Dadurch wird dem Benutzer jede erfolgreiche Betätigung des Bedienelementes optisch angezeigt. Er ist daher nicht mehr versucht, das Bedienelement mehrfach zu betätigen, wenn der gewünschte Erfolg eine gewisse Zeitspanne auf sich warten lässt. Indem das Bedienelement und die Anzeigeeinrichtung in räumlicher Nähe unter einer gemeinsamen, transparenten Abdeckung angeordnet sind, wird eine Veränderung des Anzeigezustandes von einem Benutzer intuitiv sofort als Quittiersignal für die erfolgreiche Betätigung verstanden. Eine sichere Bedienung ist daher auch ungeübten Benutzern ohne weiteres möglich.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Anzeigeeinrichtung um eine Leuchteinrichtung, die bei Betätigung des Bedienelementes ihren Leuchtzustand verändert. Dies ermöglicht eine sichere Bedienung auch bei schlechten Lichtverhältnissen.
Vorteilhaft enthält die Anzeigeeinrichtung eine Elektrolumineszens-Folie. Solche Folien sind langlebig, wartungsfreundlich, Platz sparend und in nahezu jeden beliebigen Aufbau zu integrieren. Weitere Vorteile von Elektrolumineszens-Folien sind ihr geringes Gewicht und die geringe Wärmeentwicklung. Außerdem sind sie vibrations- und druckunempfindlich und weisen einen geringen Stromverbrauch auf. Elektrolumineszens-Folien können in praktisch beliebiger Form gestaltet werden. Über getrennt geführte Versorgungsleitungen können in einer Folie auch verschiedene Felder voneinander unabhängig betrieben werden.
Alternativ kann die Anzeigeeinrichtung auch mindestens eine Leuchtdiode enthalten. Leuchtdioden sind langlebig, preiswert und einfach anzusteuern. Es gibt auch mehrfarbige Leuchtdioden, die beispielsweise rot oder grün leuchten können. Eine solche mehrfarbige Leuchtdiode kann vorteilhaft so angesteuert werde, dass sie im unbetätigten Zustand des Bedienelementes in einer Farbe, z.B. Grün, leuchtet, und so dem Benutzer intuitiv signalisiert, dass er das Bedienelement betätigen kann, und nach einer Betätigung für kurze Zeit in einer anderen Farbe, z.B. Rot, leuchtet, und so dem Benutzer signalisiert, dass er das Bedienelement erfolgreich betätigt hat und nun einstweilen keine erneute Betätigung nötig oder auch möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bedienelement als Kapazitätssensor ausgebildet und umfasst eine auf der Innenseite der transparenten Abdeckung aufgebrachte leitfähige Beschichtung. Dies ermöglicht einen besonders Platz sparenden Aufbau, erweist sich als sehr betriebssicher und gestattet eine kostengünstige und technisch wenig aufwendige Herstellung der Sanitärarmatur.
Bei einer solchen Ausführung kann die leitfähige Beschichtung zweckmäßig über ein an der Innenseite der Abdeckung befestigtes, elektrisch leitendes Elastomerteil und einen an einer Leiterplatte angebrachten Federkontakt mit der Steuerungseinrichtung elektrisch verbunden werden. Dies ermöglicht einen sicheren und alterungsbeständigen Kontakt auch unter harten Einsatzbedingungen in viel genutzten Sanitäreinrichtungen.
Vorteilhaft ist das Bedienelement als Einlegeteil ausgeformt, das in die transparente Abdeckung eingelassen ist. Es ist so besonders gut gegen Korrosion aufgrund Feuchtigkeitseinwirkung geschützt.
Vorzugsweise ist die Anzeigeeinrichtung auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet, auf deren Ober- oder Unterseite auch die Steuerungseinrichtung befestigt und mit der Anzeigeeinrichtung über auf der Leiterplatte befindliche Leiterbahnen elektrisch verschaltet ist. Die Verwendung gedruckter Leiterplatten sowohl als Träger für Steuerungseinrichtung und Anzeigeeinrichtung als auch zu deren elektrischer Verschaltung ermöglicht eine einfache und kosteneffiziente Herstellung und erweist sich als sehr betriebssicher.
Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bedienelementes mit Anzeigeeinrichtung für eine Sanitärarmatur im Schnitt,
1b eine Detailansicht des Ausschnitts A aus 1a,
2a ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bedienelementes mit Anzeigeeinrichtung für eine Sanitärarmatur im Schnitt,
2b eine Detailansicht des Ausschnitts B aus 2a,
3a ein drittes Ausführungsbeispiel eines Bedienelementes mit Anzeigeeinrichtung für eine Sanitärarmatur im Schnitt,
3b eine Detailansicht des Ausschnitts C aus 3a,
3c eine Draufsicht auf das Bedienelement aus 3a, und
4 ein Beispiel einer Schaltungsanordnung für die Bedienung einer Sanitärarmatur über vier Bedienelemente mit berührungsloser oder berührungssensitiver Charakteristik.
In 1a ist ein Bedienelement 10 für eine Sanitärarmatur gezeigt. Ein Ausschnitt A der 1a ist in 1b vergrößert dargestellt. Auf einem Grundkörper 11 mit rundem Profil, der als Kopfstück auf die Sanitärarmatur montiert wird, ist eine transparente Abdeckung 12 befestigt. Zwischen Abdeckung 12 und Grundkörper 11 befindet sich eine Dichtung 16. In die Abdeckung 12 ist ein als Einlegeteil ausgeformter Sensor 13 mit berührungsloser Charakteristik eingelassen. Unter der Abdeckung befindet sich eine gedruckte Leiterplatte 17, auf der ein Ringarray von Leuchtdioden 14 und ein Mikroprozessor 15 angeordnet sind. Die Leuchtdioden 14 befinden sich am Rand der Abde ckung 12, damit sie nicht von dem mittig angeordneten Sensor 13 verdeckt werden.
Der Sensor 13 ist über nicht gezeigte, sehr dünne und daher praktisch unsichtbare Kontaktdrähte mit der Leiterplatte 17 verbunden. Über auf der Leiterplatte 17 angeordnete Leiterbahnen sind Sensor 13, Mikroprozessor 15 und Leuchtdioden 14 elektrisch miteinander verbunden.
Der Mikroprozessor 15 dient zur Steuerung der Sanitärarmatur. Detektiert der Sensor 13 eine Annäherung beispielsweise einer Hand an die Abdeckung 12, so öffnet der Mikroprozessor ein elektrisch betätigtes Ventil in der Sanitärarmatur und löst so einen Wasserfluss aus. Daneben steuert der Mikroprozessor 15 auch die Leuchtdioden 14 derart an, dass sie als Reaktion auf eine vom Sensor 13 detektierte Annäherung an die Abdeckung 12 aufleuchten und dem Benutzer so die erfolgreiche Betätigung signalisieren.
Anstelle einer einfachen Leuchtdiode 14 kann auch eine zweifarbige Leuchtdiode, beispielsweise mit roter und grüner Farbe verwendet werden. Diese kann so angesteuert werden, dass sie im betriebsbereiten Zustand beispielsweise grün leuchtet und als Reaktion auf eine vom Sensor 13 detektierte Annäherung an die Abdeckung 12 als Signal für die erfolgreiche Betätigung von Grün auf Rot wechselt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bedienteils 20 für eine Sanitärarmatur ist in 2a gezeigt. Ein Ausschnitt B ist in 2b vergrößert dargestellt. Unter einer Abdeckung 22 aus Glas befindet sich als Anzeigeeinrichtung eine Elektrolumineszens-Folie 24. An der Innenseite der Abdeckung 22 ist eine leitfähige Beschichtung 23 aufgebracht, die als Kapazitätssensor zum Detektieren einer Berührung der Abdeckung 22 dient. Unter halb der Elektrolumineszens-Folie 24 befindet sich eine gedruckte Leiterplatte 27, die auf ihrer Unterseite einen Mikroprozessor 25 trägt. Über einen auf der Leiterplatte angebrachten Federkontakt 29 und ein auf der Innenseite der Abdeckung 22 befestigtes, elektrisch leitendes Elastomerteil 28 ist die leitfähige Beschichtung 23 mit der Leiterplatte 27 verbunden. Das leitende Elastomerteil 28 und der Federkontakt 29 sorgen für einen vibrationssicheren elektrischen Kontakt.
Um die Elektrolumineszens-Folie 24 nicht zu verdecken, ist die leitfähige Beschichtung 23 entweder durchbrochen oder selbst transparent.
Ein Kapazitätssensor umfasst allgemein zwei Elektroden, zwischen denen die Kapazität gemessen wird. Eine Annäherung an die Elektroden ändert die Permeabilität in der Nähe der Elektroden und damit die Kapazität des Sensors. Im vorliegenden Fall werden die beiden Elektroden durch die leitfähige Beschichtung 23 gebildet, die zu diesem Zweck in zwei Felder eingeteilt ist. Der Mikroprozessor 25 wertet eine durch Berührung der Abdeckung 22 hervorgerufene Kapazitätsänderung zwischen den beiden Feldern der leitfähigen Beschichtung 23 aus und steuert eine weiter unten erläuterte Funktion der Sanitäreinrichtung. Gleichzeitig steuert der Mikroprozessor 25 die Elektrolumineszens-Folie 24 derart an, dass diese ihren Leuchtzustand verändert.
Die Elektrolumineszens-Folie 24 ist eine dünne Folie, die durch das Anlegen einer Spannung zum Leuchten angeregt wird. Auf einer als Träger dienenden Polyesterfolie ist durch eine Mehrfachbeschichtung die als Flachkondensator aufgebaute Lichtquelle ausgebildet. Das Grundprinzip ist ein Halbleiterphänomen. Elektronen werden mittels einer Wechselspannung in ein höheres Energieniveau gehoben und rekombinieren im sichtbaren Bereich. Elektrolumineszens-Folien sind so genannte Lambertstrahler, d.h. sie geben ein annähern monochromatisches Licht ab, das über die gesamte Fläche völlig gleichmäßig verteilt ist.
Die Elektrolumineszens-Folie 24 wird mit einer Wechselspannung zwischen 125 V und 180 V bei einer Frequenz zwischen 200 Hz und 1000 Hz betrieben. Die Wechselspannung wird mit einem kleinen DC/AC-Converter (nicht gezeigt) aus einer Eingangsspannung von 9–24 VDC gewonnen.
Bei einem dritten, in 3a gezeigten Ausführungsbeispiel schließlich befindet sich unter einer Abdeckung 32 aus Glas eine gedruckte Leiterplatte 37 mit einem darauf angeordneten Leuchtdiodenfeld 34. 3b zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes C. Auf der Innenseite der Glasabdeckung 32 ist wieder eine leitfähige Beschichtung 33 aufgebracht, die über ein auf der Innenseite der Abdeckung 32 befestigtes, elektrisch leitendes Elastomerteil 38 und einen mit der Leiterplatte angebrachten Federkontakt 39 auf der Leiterplatte 37 verbunden ist. Zwischen Leuchtdiodenfeld 34 und Abdeckung 32 ist zusätzlich noch eine Streuscheibe 34' angeordnet. An der Unterseite der Leiterplatte 35 befindet sich wieder ein Mikroprozessor, der die Kapazität der von der leitfähigen Beschichtung 34 gebildeten Elektroden auswertet, bei einer Veränderung der Kapazität eine Funktion der Sanitärarmatur steuert und als Bestätigung den Leuchtzustand des Leuchtdiodenfeld 34 ändert.
3c zeigt eine Draufsicht auf das Bedienelement 30. Das auf der gedruckten Leiterplatte 37 unter der transparenten Abdeckung 32 angeordnete Leuchtdiodenfeld 34 besteht aus 10 × 10 Leuchtdioden, die von dem Mikroprozessor 35 einzeln angesteuert werden. Dadurch lassen sich verschiedene Zeichen oder Zahlen anzeigen, wie in 3c beispielhaft dargestellt die Zahl 1. Mit dem Leuchtdiodenfeld 34 kann somit auch der Bedienzustand der Sanitärarmatur dargestellt werden. So kann beispielsweise mit einer Skala von 0 bis 9 die Wassermenge oder die Wassertemperatur angezeigt und bei jeder Bedienung um +/–1 verändert werden. In 3c sind auch die beiden Felder 33a und 33b der leitfähigen Beschichtung 33 gezeigt, die als Elektroden des Kapazitätssensor dienen. Die leitfähige Beschichtung ist transparent, um das Leuchtdiodenfeld 34 nicht zu verdecken.
Verschiedene sensorgesteuerte Funktionen einer Sanitärarmatur sind in 4 in einem Blockschaltbild dargestellt. Gezeigt ist ein Mikroprozessor 45, an den eingangsseitig vier Sensoren S1, S2, S3, S4 mit berührungsloser oder berührungssensitiver Charakertistik angeschlossen sind. An zwei Ausgängen steuert der Mikroprozessor 45 zwei elektrisch betriebene, analog arbeitende Ventile V1 und V2 an. Ventil V1 dient als Warmwassermengenventil und Ventil V2 als Kaltwassermengenventil eines Mischers in der Sanitärarmatur. Sensor S1 dient zum Erhöhen, Sensor S2 zum Erniedrigen der Wassertemperatur, Sensor S3 zum Erhöhen und Sensor S4 zum Erniedrigen der Wassermenge. Der Mikroprozessor 45 steuert in kleinen Inkrementen den Wasserdurchfluss durch die beiden Ventile V1 und V2. Wird beispielsweise Sensor S1 betätigt, was einer Erhöhung der Wassertemperatur entspricht, so öffnet der Mikroprozessor das Warmwassermengenventil V1 um ein Inkrement und schließt gleichzeitig das Kaltwassermengenventil V2 um ein Inkrement. Dadurch bleibt die Wassermenge konstant, die Wassertemperatur des gemischten Wasserstrahls jedoch wird erhöht. Entsprechend funktioniert eine Erniedrigung der Wassertemperatur bei Betätigung des Sensors S2. Bei Betä tigung der Sensoren S3 und S4 werden beide Ventile V1 und V2 um jeweils ein Inkrement geöffnet bzw. geschlossen, um so die aus der Sanitärarmatur ausfließende Wassermenge zu erhöhen bzw. zu erniedrigen.
Als Sensoren können wie in den Ausführungsbeispielen Kapazitätssensoren eingesetzt werden. Alternativ können aber auch andere Sensoren wie z.B. Infrarotsensoren verwendet werden. Selbstverständlich können unter einer Abdeckung auch mehrere Sensoren angeordnet sein.

Claims

Sanitärarmatur mit mindestens einem Bedienelement (10, 20, 30) zur Bedienung der Sanitärarmatur, das einen Sensor (13, 23, 33) mit berührungsloser oder berührungssensitiver Charakteristik aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 23, 33) innerhalb oder unterhalb einer transparenten Abdeckung (12, 22, 32) angeordnet ist und dass unter der transparenten Abdeckung (12, 22, 32) eine Anzeigeeinrichtung (14, 24, 34) vorgesehen ist, die von einer Steuerungseinrichtung (15, 25, 35) derart angesteuert wird, dass sie bei erfolgreicher Betätigung des Bedienelements (10, 20, 30) ihren Anzeigezustand als Bestätigung der Betätigung verändert.
Sanitärarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (14, 24, 34) eine Leuchteinrichtung ist, die bei Betätigung des Bedienelementes ihren Leuchtzustand verändert.
Sanitärarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (24) eine Elektrolumineszens-Folie aufweist.
Sanitärarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (14, 34) mindestens eine vorzugsweise mehrfarbige Leuchtdiode umfasst.
Sanitärarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23, 33) als Kapazitätssensor ausgebildet ist und eine auf der Innenseite der transparenten Abdeckung (22, 32) aufgebrachte leitfähige Beschichtung umfasst.
Sanitärarmatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die leitfähige Beschichtung (23, 33) über mindestens ein an der Innenseite der Abdeckung (22, 32) befestigtes, elektrisch leitendes Elastomerteil (28, 38) und einen an einer Leiterplatte (27, 37) angebrachten Federkontakt (29, 39) mit der Steuerungseinrichtung (15. 25. 35) elektrisch verbunden ist.
Sanitärarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (13) als Einlegeteil ausgeformt ist, das in die transparente Abdeckung (12) eingelassen ist.
Sanitärarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (14, 24, 34) auf einer gedruckten Leiterplatte (17, 27, 37) angeordnet ist, auf deren Ober- oder Unterseite auch die Steuerungseinrichtung (15, 25, 35) befestigt und mit der Anzeigeeinrichtung (14, 24, 34) über auf der Leiterplatte (17, 27, 37) befindliche Leiterbahnen elektrisch verschaltet ist.