DE102004051525A1

DE102004051525A1 - Wasserarmatur mit LEDs

Info

Publication number: DE102004051525A1
Application number: DE200410051525
Authority: DE
Inventors: Kristin Kuipers; Maik Willmes; Matthias Kuipers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-04-27

Abstract

Wasserarmaturen mit LEDs, bei denen erfindungsgemäß das austretende Wasser über in die Armaturen oder die Wasserauslasselemente integrierte LEDs beleuchtet bzw. Licht in das auslaufende Wasser eingekoppelt wird und die Lichtfarbe und damit auch die Farbe des leuchtenden, auslaufenden Wassers erfindungsgemäß dessen momentane Temperatur signalisiert. DOLLAR A Bei heißem Wasser wird vorzugsweise die Lichtfarbe Rot und bei kaltem Wasser Blau angezeigt. Warmes Wasser kann in den entsprechenden Mischfarben oder auch in gelben oder grünen Farbtönen signalisiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ressourcenschonende und energieeffiziente elektronische Wasserarmaturen mit integrierten Sensoren für die Detektion der Annäherung der Anwenderin oder des Anwenders und mit einer automatischen Wasserauslaufsteuerung.
Derartige Wasserarmaturen sind z.B. aus dem Patent DE 4340933 C2 bekannt.
Die bekannten Wasserarmaturen besitzen keine Anzeige der momentanen Temperatur des ausströmenden Wassers. Da bei zu hohen Wassertemperaturen eine Verbrennungsgefahr besteht und kalte Temperaturen physiologisch unangenehm empfunden werden, wird der Wasserausfluss von den Benutzern zunächst mehrfach testweise eingeschaltet und vorsichtig die aktuelle Wassertemperatur ertastet. Während dieser „Testphase" fließen ggf. mehrer Liter Wasser ungenutzt in den Abfluss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe der Realisierung von energieeffizienten, ressourcenschonenden elektronischen Wasserarmaturen zugrunde.
Hierzu wird erfindungsgemäß das austretende Wasser über in die Armaturen (6) oder in die Wasserauslasselemente (7) integrierte Leuchtquellen (1), vorzugsweise Lichtemittierende Dioden (LEDs), beleuchtet bzw. Licht in das auslaufende Wasser eingekoppelt, wobei die Lichtfarbe und damit die Farbe des auslaufenden leuchtenden Wassers variiert werden kann und erfindungsgemäß die Temperatur des ausfließenden Wassers über die Lichtfarbe angezeigt wird. Bei heißem Wasser wird die Lichtfarbe vorzugsweise rot, bei kaltem Wasser vorzugsweise blau angezeigt. Warmes Wasser kann in den entsprechenden Mischfarben oder auch in gelben oder grünen Farbtönen signalisiert werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung kann die oben beschriebene „Testphase" des Bedieners zur jeweiligen Prüfung der momentanen Wassertemperatur vermieden oder zumindest reduziert werden und so die ökologische und ökonomische Effizienz von elektronischen Wasserarmaturen verbessert werden. Die erfindungsgemäße Wasserarmatur ermöglicht bei einem einfachen konstruktiven Aufbau eine intuitive Bedienung und Anzeige der Wassertemperatur und eine erhebliche Verbesserung des Designs.
Zur Beschreibung einzelner Ausführungsbeispiele sind folgende Fig. beigefügt: in 1 ist beispielhaft eine grundlegende mechanische Anordnung skizziert,
2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Armatur und Verfahrens anhand eines Blockschaltbildes,
3 zeigt beispielhaft eine elektronische Schaltung zur Temperaturmessung und LED-Ansteuerung.
Darin symbolisieren

1) eine RGB-LED (LED mit integriertem rotem, grünem und blauem LED-Chip) oder einzelne LEDs
2) Sensoren für Temperatur, Druck, Durchfluss
3) Mikrocontroller (programmierbare universelle digitale Hardwarearchitektur)
4) Elektromechanisches Ventil
5) Lichtsensor (Photodiode, Phototransistor, LDR, als Photodiode in Sperrrichtung betriebene LED, Photoelement)
6) Wasserarmaturgehäuse
7) Wasserauslasselement
8) Näherungssensoren mit Temperatureinstellungsanzeige-LEDs
9) (temperaturabhängige) Widerstände

Die Wasserarmatur enthält vorzugsweise mindestens ein elektrisch betätigtes Ventil (4), mit dem der Durchfluss gesteuert wird, einen Temperatursensor (9) zur Messung der Temperatur des ausströmenden Wassers, eine RGB-LED (1) (LED mit integriertem rotem, grünem und blauem LED-Chip) zur Beleuchtung des Wassers bzw. zur Lichteinkopplung in das Wasser und zur Anzeige der Wassertemperatur über die Lichtfarbe. Alternativ können auch einzelne LEDs eingesetzt werden. Die digitale Steuerelektronik wird vorzugsweise als einfacher ein Chip-Mikrocontroller realisiert. Die Temperaturvorwahl und die Anzeige der vorgewählten Temperatur kann über zwei Sensorflächen und zwei LEDs erfolgen, wobei durch Annäherung eines Fingers an eine rot gekennzeichnete Sensorfläche (8) oder rot leuchtende LED (8) eine Erhöhung der Vorwahltemperatur und bei Annäherung an eine blau gekennzeichnete Fläche (8) oder eine blaue LED (8) eine Vorwahltemperaturreduktion bewirkt wird. Die vorgewählte Temperatur kann z.B. über eine zwischen den Sensorflächen angeordnete RGB-LED, oder die jeweilige Helligkeit der roten und blauen LEDs der Sensorflächen angezeigt werden.
Die Detektion der Annäherung einer Bedienerhand kann mit Hilfe eines Reflexionslichtschrankenprinzips erfolgen, wobei mindestens eine Beleuchtungs-LED (1) als Sender genutzt wird und eine weitere Beleuchtungs-LED (1) zeitweilig in Sperrrichtung betrieben und als Empfänger der Reflexionslichtschranke genutzt wird. Eine Alternative ist ein in die Armatur (6) oder das Auslasselement (7) integrierter Lichtsensor (5), z.B. in Form einer Photodiode oder eines Phototransistors, über das durch die Bedienerhand reflektiertes und durch geeignetes Pulsen markiertes Licht von einer oder mehreren Beleuchtungs-LEDs (1) detektiert wird. Selbstverständlich kann die Bedienerdetektion auch durch Infrarotsensoren, durch ein kapazitives Sensorprinzip oder durch Bewegungsmelder erfolgen.
Die Weite des Bogens des Wasserstrahls kann über eine Messung des Wasserdrucks in der Wasserarrmatur und/oder des Durchflusses geregelt werden.
Die Temperaturmessung des ausströmenden Wassers kann z.B. mit Hilfe eines Kaltleiter-Widerstandes (PTCs) oder eines Heizleiters (NTCs) erfolgen. Eine einfaches Elektronikkonzept zur Temperaturmessung und -anzeige ist die Serienschaltung eines PTCs (9) mit der blauen Beleuchtungs-LED (1) oder/und die Serienschaltung eines NTCs (9) mit der roten Beleuchtungs-LED, wobei die beiden Zweige nach dem Stromteilerprinzip mit einem Konstantstrom betrieben werden (siehe 3). Der jeweils andere Widerstand kann konstant sein.

Claims

Elektronische Wasserarmaturen dadurch gekennzeichnet, dass das austretende Wasser oder eine damit im Zusammenhang stehende Fläche über eine oder mehrere in der Armatur (6) oder in dem Wasseraustrittelement (7) integrierte Leuchtmittel, vorzugsweise LEDs, beleuchtet wird.
Elektronische Wasserarmaturen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des auslaufenden Wassers über die Lichtfarbe oder über das Lichtsignal angezeigt wird.
Elektronische Wasserarmaturen nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Wassertemperatur bei kaltem auslaufenden Wasser über die Lichtfarbe blau, bei heißem auslaufenden Wasser über die Farbe rot und bei warmen Wasser über die entsprechenden Mischfarben oder gelbe oder grüne Farbtöne signalisiert wird.
Elektronische Wasserarmaturen nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Wassertemperatur und/oder der Durchfluss und/oder andere physikalische Größen zusätzlich über eine weitere Anzeige dargestellt werden.
Elektronische Wasserarmaturen nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der Annäherung einer Hand oder von Körperteilen der Bedienerin oder des Bedieners über ein Reflexionslichtschrankenprinzip erfolgt, wobei mindestens eine Beleuchtungs-LED (1) als Sender genutzt wird und eine weitere Beleuchtungs-LED (1) zeitweilig in Sperrrichtung betrieben wird und als Empfänger genutzt wird, oder ein in die Armatur oder das Auslasselement integrierter Lichtsensor (5), z.B. eine Photodiode, eine LED, ein Phototransistor o.ä. als Empfänger dient.
Elektronische Wasserarmaturen nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Licht von der als Sender genutzten Beleuchtungs-LED (1) höherfrequent gepulst wird und das über die Empfänger-LED (1) oder den Lichtsensor (5) empfangene Lichtsignal daraufhin getestet wird, ob es zumindest teilweise von der Beleuchtungs-LED (1) verursacht wird.
Elektronische Wasserarmaturen nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Licht von der Beleuchtungs-LED (1) zur Anzeige von besonderen Betriebszuständen oder während der Messphase zur Detektion der Annäherung einer Hand oder von Körperteilen der Bedienerin oder des Bedieners niederfrequent gepulst wird.
Elektronische Wasserarmaturen nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der Annäherung einer Hand oder von Körperteilen der Bedienerin oder des Bedieners über Infrarotsensoren oder über Bewegungsmelder erfolgt.
Elektronische Wasserarmaturen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass über die Lichtfarbe und/oder die Blinkfrequenz des Lichtes weitere Zustände des Wassers, z.B. Reinheitsgrad, Verschmutzung, Füllstand in einem Behälter, Wasserdruck o.ä. angezeigt werden.
Elektronische Wasserarmaturen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass zur weiteren Verbesserung der Energieeffizienz das warme Zulaufwasser ein relativ niedriges Temperaturniveau besitzt und im Bedarfsfall ein vor oder in der Armatur angeordnetes elektrisches Nachheizregister die gewünschte Temperaturerhöhung bewerkstelligt.
Elektronische Wasserarmaturen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatureinstellung durch die Bedienerin oder den Bediener vorzugsweise Hilfe eines Sensor erfolgt und z.B. durch Annäherung eines Fingers an eine rot gekennzeichnete Sensorfläche (8) oder rot leuchtende LED (8) oder durch das Berühren eine Erhöhung der Vorwahltemperatur und bei Annäherung an eine blau gekennzeichnete Fläche (8) oder eine blaue LED (8) oder durch das Berühren eine Vorwahltemperaturreduktion bewirkt wird.
Elektronische Wasserarmaturen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die vorgewählte Temperatur auch ohne Durchfluss über zusätzliche farbige LEDs (8), eine RGB-LED, über ein Fenster auf die Beleuchtungs-LEDs oder eine Reflexionsfläche für das Licht der Beleuchtungs-LEDs angezeigt wird.
Elektronische Wasserarmaturen nach den Ansprüchen 11 und 12 dadurch gekennzeichnet, dass ein kapazitives Basissensorprinzip, ein Reflexionslichtschrankenprinzip oder ein Infrarotsensorprinzip zur Annäherungsdetektion genutzt wird.
Elektronische Wasserarmaturen nach den Ansprüchen 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung oder Reduktion des voreingestellten Durchflusses über weitere Sensorflächen oder eine gleichzeitige Annäherung an beide Sensorflächen oder LEDs (8) oder über eine entsprechende Berührung dieser Flächen erfolgt.
Elektronische Wasserarmaturen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Weite des Bogens des Wasserstrahls über eine Messung des Wasserdrucks und/oder des Durchflusses geregelt wird.
Elektronische Wasserarmaturen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass ein Seifenspender und/oder Zahnpastaspender mit einer automatisierten Dosiereinrichtung in die Wasserarmatur integriert ist.