DE102007060130A1

DE102007060130A1 - Flüssigkeitsspender

Info

Publication number: DE102007060130A1
Application number: DE102007060130A
Authority: DE
Original assignee: VENOPLAS AG
Current assignee: VENOPLAS AG
Priority date: 2007-12-15
Filing date: 2007-12-15
Publication date: 2009-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsspender, umfassend ein austauschbares Flüssigkeitsreservoir sowie eine mittels eines Spendeauslösesensors ansteuerbare Dosiereinrichtung, wobei ein Spenden von Flüssigkeit durch die Dosiereinrichtung in Reaktion auf ein Signal des Spendeauslösesensors erfolgt. Das Flüssigkeitsreservoir ist ein Flüssigkeitsbeutel mit einem Anschlussstück, der durch Aufsetzen auf einen mit der Dosiereinrichtung verbundenen Anschlussstutzen direkt mit der Dosiereinrichtung verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsspender gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitsspenders gemäß Anspruch 28, sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben eines Flüssigkeitsspenders gemäß Anspruch 31.
Gattungsgemäße Flüssigkeitsspender finden insbesondere Verwendung als Seifenspender, Desinfektionsmittelspender, etc. wie sie im öffentlichen Bereich wie Gastronomie, Raststätten öffentlichen Toilettenanlagen, sonstige öffentliche Bereiche, jedoch auch in Krankenhäuser und Kliniken, sowie in der Lebensmittelindustrie usw. eingesetzt werden können.
Ebenso können damit kleinere Seifen- und Desinfektionsspender aufgebaut werden, die auch im privaten oder im Bürobereich einsetzbar sind.
Ein erfindungsgemäßer Flüssigkeitsspender ist jedoch grundsätzlich für alle Anwendungen zum Spenden dünn- und dickflüssiger Flüssigkeiten geeignet.
Bekannte Flüssigkeitsspender, wie in beispielsweise in DE 203 20 332 U1 beschrieben, haben einen fest installierten Tank und ein zusätzliches Seifenreservoir, welches als Kunststoffflasche oder Kunststoffbehälter mit festen Wänden ausgeführt ist.
Der Tank und das Reservoir bilden ein geschlossenes System, was einer Entlüftung dieses Systems mittels eines auf den fest installierten Tank aufgesetzten Rohres bedarf.
Bei den bekannten Systemen besteht dadurch grundsätzlich die Gefahr der Verkeimung. Diese wird sogar noch dadurch vergrößert, dass ein fest installierter Tank, der in einer Ausführungsform wie in der DE 203 20 332 U1 beschrieben zudem noch verschlossen sein und daher nicht gereinigt werden kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Flüssigkeitsspender zu schaffen, bei dem die Gefahr der Verkeimung von Behältern weitgehend ausgeschlossen ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Flüssigkeitsspender gemäß Anspruch 1.
Erfindungsgemäß also umfasst der Flüssigkeitsspender ein austauschbares Flüssigkeitsreservoir, sowie eine mittels eines Spendeauslösesensors ansteuerbare Dosiereinrichtung, wobei ein Spenden von Flüssigkeit durch die Dosiereinrichtung in Reaktion auf ein Signal des Spendeauslösesensors erfolgt, und wobei das Flüssigkeitsreservoir ein Flüssigkeitsbeutel mit einem Anschlussstück ist, der durch Aufsetzen auf einen mit der Dosiereinrichtung verbundenen Anschlussstutzen direkt mit der Dosiereinrichtung verbindbar ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Flüssigkeitsbeutel keimfrei abgefüllt.
Vorteilhafterweise umfasst der Anschlussstutzen eine Durchstoßvorrichtung, durch die beim Aufsetzen des Flüssigkeitsbeutels auf den Anschlussstutzen das Anschlussstück zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen dem Flüssigkeitsbeutel und der Dosiereinrichtung durchstossbar ist.
Die Dosiereinrichtung kann in einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Pumpe sein.
Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Verkeimung von Behältern dadurch ausgeschlossen, Flüssigkeitsbeutel eingesetzt werden, die keimfrei abgefüllt sind. Diese Beutel werden auf einen Anschlussstutzen im Flüssigkeitsspender angeschlossen, der unmittelbar an die Pumpe angeschlossen ist.
Die Beutel sind dazu mit einem Anschlussstück, im weiteren auch als Ausgießer bezeichnet, versehen. Durch eine Durchstoßvorrichtung, welche beispielsweise in Form eines Dorns im Anschlussstutzen des Spenders ausgeführt sein kann, wird der Ausgießer des Beutels durchstoßen und somit geöffnet.
Der Beutel und die Pumpe bilden dadurch ein geschlossenes, luftdichtes System. Eine Belüftung wie in bestehenden Systemen ist nicht notwendig, da der Beutel restlos entleert wird und dabei in sich zusammen fällt. Bei entfallender Belüftung entfällt damit auch ein mögliches Einfallstor für eine Nachverkeimung der Beutel.
Gemäß einer weiteren, sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Spendenauslösesensor eine Sensorelektronik mit einer Steuerschaltung und einer Spannungsversorgung, wobei die Spannungsversorgung und die Steuerschaltung mit der Pumpe zusammenwirken.
Vorteilhafterweise liefert dabei die Spannungsversorgung des Spendenauslösers die Dosierspannung der Pumpe, welche die zu spendende Materialmenge pro Zeiteinheit festlegt, die während der Pumpenlaufzeit gespendet wird. Dabei ist die Pumpenlaufzeit von der Steuerschaltung in Abhängigkeit von der Dosierspannung gemäß einem in der Steuerschaltung des Sensors hinterlegten Algorithmus automatisch einstellbar, so dass die Menge an gespendeter Flüssigkeit unabhängig von einer Änderung der Dosierspannung einen vorgebbaren Sollwert beibehalten.
Die Motoren in Flüssigkeitsspendern werden oft durch Batterien angetrieben. Die Drehzahl des Motors und damit die Menge der pro Zeiteinheit gespendeten Flüssigkeit hängt dann von der Drehzahl des Motors und somit von dem Ladezustand der Batterie ab, wenn, wie allgemein üblich, nach Erkennen der Annäherung der Hand eines Benutzers ein Spendevorgang für eine festgelegte Spendezeit ausgelöst wird. Bei einem erfindungsgemäßen Materialspender wird hingegen sichergestellt, dass die bei einem ausgelösten Spendevorgang abgegebene Materialmenge unabhängig vom Ladezustand der Batterie ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuerschaltung ein programmgesteuerter Mikrocontroller und der Algorithmus eine Formel oder eine Tabelle, hinterlegt im Speicher des Mikrocontrollers.
Der die Menge der zu spendenden Flüssigkeit vorgebende Sollwert ist vorteilhafterweise über das Steuerprogramm des Mikrocontrollers vorgebbar.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Flüssigkeitsbeutel eine Kodierung des Sollwertes für die Menge des zu spendenden Fluids und der Flüssigkeitsspender eine an die Kodierung angepasste Lesevorrichtung umfassen, welche mit der Steuerschaltung zusammenwirkt, so dass der Sollwert von dem Flüssigkeitsbeutel zu der Steuerschaltung übermittelbar ist.
Als Kodierung kann ein Strichcode oder ein über Funk fernauslesbarer Identifikationscode-Träger, bekannt auch unter der Bezeichnung RFID-Chip, eingesetzt werden, und die Lesevorrichtung kann dann dementsprechend ein Strichcodeleser oder eine RFID-Empfangseinrichtung sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspenders umfasst eine mechanische Kodierung des Sollwertes. Diese kann beispielsweise so realisiert sein, dass an bestimmten Stellen an dem Anschlussstutzen für den Flüssigkeitsbeutel noppenartige Erhebungen angebracht sind, die mit an entsprechender Stelle an dem Flüssigkeitsbeutel angebrachten nutenartigen Vertiefungen korrespondieren, wenn der richtige Flüssigkeitsbeutel an der richtigen Stelle angebracht ist. Damit ist sichergestellt, dass nur die jeweils zu der gerade eingesetzten Dosiereinrichtung in geeigneter Weise passenden Flüssigkeitsbeutel aufgesetzt werden können.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Spendeauslösesensor ein kapazitiver Sensor ist. Damit ist auf einfachem Wege eine berührungslose Auslösung eines Spendevorgangs ermöglicht, indem nämlich der kapazitive Sensor die Annäherung beispielsweise einer Hand einer Bedienperson berührungslos erkennt und nach Erkennen der Annäherung einen Spendevorgang auslöst.
Bekannte kapazitive Sensoren für Flüssigkeitsspender bestehen meist, wie beispielsweise bei der DE 34 00 575 A1 beschrieben, aus 2 oder mehreren Oszillatoren, bei denen die Oszillatoramplitude oder Oszillatorfrequenz bzw. deren Änderung bei Annäherung eines Objektes, in oben genannten Fallen die Annäherung einer Hand, ausgewertet wird.
Bekannte Flüssigkeitsspender mit solchen bekannten kapazitiven Sensoren sind dabei empfindlich auf Störungen des Oszillators oder der Oszillatoren, sei es durch elektromagnetische Wellen oder Änderungen der Sensorkapazität durch Feuchtigkeit.
Da die Oszillatoren und deren Auswerteschaltung bei der Herstellung fest eingestellt sind, kann es in der Anwendung leicht zu Fehlauslösungen oder zum Ausfall des Spenders kommen.
Mögliche Fehlfunktionen bei bekannten Flüssigkeitsspendern mit kapazitiven Sensoren sind dabei zum einen die Auslösung des Spendevorgangs durch Wasserdampf, wie er beispielsweise beim Einlassen von heißem Wasser in ein kaltes Waschbecken entsteht. Der Wasserdampf und die dadurch bedingte Betauung des Flüssigkeitsspenders wird von den Geräten als Annäherung einer Hand fehlinterpretiert. Die Geräte spenden dann unkontrolliert Flüssigkeit. In einem ungünstigen Fall wird dabei Seife auf glatte Böden gespendet, was zu einer erhöhten Unfallgefahr führt.
Ein weiteres Problem bekannter Spender ist die Benetzung des Gehäusebodens durch nasse Hände oder gar durch Seifenreste, welches die Geräte so interpretieren, als sei dauerhaft eine Hand im Sensorbereich, und was zur Folge hat, dass die Geräte nicht mehr funktionieren. Erst nach Abtrocknung oder Abwischen der Feuchtigkeit arbeiten diese bekannten Spender wieder.
Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flüssigkeitsspender so zu schaffen, dass sowohl die Verkeimung vermieden, als auch gleichzeitig die Zuverlässigkeit erhöht und Fehlfunktion sowie Fehlauslösungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Flüssigkeitsspender mit einem kapazitiven Sensor, wobei der kapazitive Sensor eine Sensorelektrode, eine Referenzkapazität, eine mit der Sensorelektrode und der Referenzkapazität zusammenwirkende Sensorelektronik und eine Spannungsversorgung für die Sensorelektronik umfasst, und wobei die Sensorelektronik zur erzwungenen Kalibrierung bei Einschalten der Versorgungsspannung eingerichtet ist, wobei weiter der Sensor eine mit der Spannungsversorgung und der Sensorelektronik zusammenwirkende Steuerschaltung umfasst, die dazu eingerichtet ist, um die Spannungsversorgung zu vorgebbaren Zeitpunkten selbsttätig abzuschalten und nach Ablauf eines vorgebbaren Zeitintervalls nach dem Abschalten wieder einzuschalten, so dass dadurch zu vorgebbaren Zeitpunkten eine automatische Rekalibrierung der Sensorelektronik durchführbar ist.
Ein solcherart geschaffener Flüssigkeitsspender stellt ein sich selbst auf die Umgebungsbedingungen kalibrierendes kapazitives Sensorsystem dar.
Die Elektronik kalibriert das Sensorsystem ständig auf die Umgebung neu ein, um auf wechselnde Umgebungsbedingungen so justiert zu sein, dass es bei Benutzung immer im gleichen Schaltabstand reagiert, so dass dadurch Fehl- oder Selbstauslösungen ausgeschlossen sind. Dadurch wird der aufsteigende Wasserdampf und die Betauung des Gehäuses erkannt und wegkalibriert. Auch ein von einem Anwender benetzter Gehäuseboden wird unmittelbar nach dessen Benutzung wegkalibriert.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform arbeitet die Sensorelektronik nach dem Ladungstransferprinzip. Dieses Prinzip besteht bekanntermaßen darin, dass der eigentliche Messkondensator und eine Referenzkapazität abwechselnd geladen werden. Durch dieses dynamische Verfahren werden Störungen sehr wirksam kompensiert.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Zeitpunkte und Zeitintervalle der Abschaltung der Spannungsversorgung und damit die Zeitpunkte für eine Selbstkalibrierung fest vorgegeben und in der Steuerschaltung hinterlegt.
Vorteilhafterweise umfasst die Steuerschaltung einen programmgesteuerten Mikroprozessor, und die Zeitpunkte und Zeitintervalle der Abschaltung der Spannungsversorgung sind in dem Programm- oder Datenspeicher des Mikroprozessors eingebbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wirkt der kapazitive Sensor mit einer Anwendungsschaltung zusammen, und die Zeitpunkte und Zeitintervalle der Abschaltung der Spannungsversorgung sind von der Anwendungsschaltung an die Steuerschaltung vorgebbar. Eine solche Anwendungsschaltung kann beispielsweise die Ansteuerschaltung für die Antriebseinheit einer Dosiereinrichtung, wie beispielsweise eine Dosierpumpe für Flüssigkeiten, sein.
Sehr vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der genau eine Sensorelektrode vorgesehen ist, die einpolig mit der Sensorelektronik verbunden ist, so dass durch die Nähe der Hand eines Benutzers eine Änderung der Kapazität in einem Feld der Sensorelektrode bewirkt wird. Diese Ausführungsform, bei der bei Annäherung der Hand eines Benutzers eine Änderung des Streufeldes der einzigen Sensorelektrode erfasst und ausgewertet wird, vereinfacht insbesondere die Applikation eines erfindungsgemäßen kapazitiven Sensors in einem Flüssigkeitsspender.
Vorteilhaft kann die Sensorelektrode eine gekrümmte Oberflächenkontur aufweisen oder in Form und Größe an die Gehäuse- oder Geräteform des Flüssigkeitsspenders anpassbar sein. Die Sensorfläche kann dann in Größe und Form an die Anwendung, sprich eine Gehäuse- oder Geräteform angepasst werden, sie muss nicht mehr plan sein, wie im Stand der Technik beschrieben. Die Sensorelektrode kann auch dreidimensional der Gehäuseform oder der Anwendung folgen. Die Sensorelektrode ist leitfähig und kontaktierbar, um sie mindestens einpolig an die zugehörige Sensorelektronik anzuschließen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Sensorelektrode auch direkt durch ein leitfähiges Gehäuse des Flüssigkeitsspenders gebildet sein. Sie kann dabei eine Fläche zwischen 1 cm² und 1 m² aufweisen.
Vorteilhafterweise kann bei dem erfindungsgemäßen kapazitiven Sensor eine Einstellhilfe für die Sensorreichweite vorgesehen sein. Die zugehörige Sensorelektronik beinhaltet dann also die Funktion der Anpassung von Sensorfläche zum gewünschten Schaltabstand, was im folgenden auch als Sensorflächenanpassung bezeichnet wird.
Die Einstellhilfe kann dabei vorteilhafterweise eine Beschaltung der Sensorelektronik mit einem Kondensator und einem Widerstandsnetzwerk sein, wobei der Kondensator ein Dielektrikum aus temperaturstabiler Keramik nach EIA Klasse I oder Klasse II aufweisen kann. Bei Verwendung eines solchen Kondensators ist die Einstellung der Sensorreichweite besonders temperaturstabil.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspenders und weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
1: ein schematisches Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspenders, sowie
2 einen schematischen Schaltplan des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspenders, wobei die 2.1 und 2.2 Ausschnittvergrößerungen zur besseren Lesbarkeit des Schaltplans darstellen.
Es werde zunächst 1 betrachtet. Der dort schematisch gezeigte Flüssigkeitsspender 14 umfasst ein Sensorsystem 15 mit einer Sensorelektrode 1. Diese ist mit einem einpoligen Anschluss mit einer integrierten elektronischen Schaltung 2 verbunden.
Bei der integrierten Schaltung 2 handelt es sich um den Baustein QT113 der Firma Quantum Research Group. Die integrierte elektronische Schaltung 2 realisiert eine Sensorauswerteelektronik nach dem Ladungstransferprinzip, wie sie prinzipiell bekannt ist und in einer alternativen Ausführungsform auch mit anderen integrierten Baugruppen aufgebaut werden könnte.
Bei einer Sensorauswerteelektronik nach dem Ladungstransferprinzip werden Kapazitätsänderungen als Variationen der Aufladezeit und/oder Entladezeit der Kapazität der Sensorelektrode 1 ermittelt. Die Sensorelektrode 1 reagiert dabei auf Annäherungen bzw. Berührungen beispielsweise einer Hand einer Bedienperson im Sinne einer Kapazitätsänderung des aus der Sensorelektrode und der Person gebildeten Kondensators. Zumeist hat eine entsprechende Annäherung oder Berührung beispielsweise einer Hand der Person zur Folge, dass sich die Kapazität des aus der Leitfähigkeitselektrode und der Person gebildeten Kondensators erhöht. Die Hand der Bedienperson stellt dabei sozusagen die zweite Elektrode eines dann aus der Hand und der Sensorelektrode 1 gebildeten Kondensators dar. Durch den Körper der Bedienperson erfolgt dann eine kapazitive Ankopplung an die Erde, wodurch der Stromkreis mit der elektronischen Schaltung 2 auf kapazitivem Wege geschlossen ist.
Die Änderung der Kapazität des aus der Sensorelektrode und der Person gebildeten Kondensators lässt sich im Kern darauf zurückführen, dass die Kapazität eines Kondensators umgekehrt proportional vom Plattenabstand abhängt. Je näher also die Hand der Bedienperson der Sensorelektrode 1 kommt, umso größer wird diese Kapazität.
Eine Auswerteelektronik nach dem Ladungstransferprinzip benötigt wenigstens einen Referenzkondensator, in der 2 ist dies der Kondensator CS1, welcher turnusmäßig aufgeladen wird, wobei die Aufladezeit mit Hilfe der Auswertelektronik bestimmt wird und als Referenzzeitspanne für die Auswertung von Annäherungen oder Berührungen der Person zur Verfügung steht.
Eine Auswerteelektronik nach dem Ladungstransferprinzip wertet also im Kern Änderungen der Aufladezeit des Referenzkondensators aus, die durch Annäherungen der Hand an die Sensorelektrode modifiziert werden. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass im Regelfall bei den beschriebenen Lagevorgängen einzig der Referenzkondensator aufgeladen wird, weil der parallel hierzu angeordnete Kondensator aus der Sensorelektrode und der Hand der Bedienperson eine sehr geringe Kapazität von nahezu null aufweist, wenn die Bedienperson einen großen Abstand zu dem Sensorsystem einnimmt.
Wenn sich jedoch die Hand der Bedienperson der Sensorelektrode nähert, so erhöht sich die Kapazität des aus der Sensorelektrode und der Hand gebildeten Kondensators. Das hat zur Folge, dass sich beide Kapazitäten, nämlich die des Referenzkondensators und des aus der Sensorelektrode und der Hand gebildeten Kondensators, zu einer Gesamtkapazität addieren, welche der Summe der Kapazitäten entspricht.
Die jeweils ermittelte Aufladezeit für den Referenzkondensator allein führt zu einer Referenzzeitspanne, die in der Elektronik hinterlegt ist, und die den Zustand „keine Person in der Nähe" kennzeichnet. Bei jedem Messzyklus wird die von der Auswerteelektronik ermittelte Aufladezeit der Summenkapazität mit der Referenzzeitspanne verglichen. Überschreitet die Differenz zwischen diesen beiden Zeitspannen einen vorgegebenen Differenzwert, so wird dies als Annäherung beziehungsweise Berührung der Sensorelektrode durch eine Person interpretiert.
Der Referenzkondensator bestimmt also denjenigen Schwellenabstand, ab dem bei einer gegebenen Sensorelektroden-Fläche eine Annäherung einer Hand in der Bedienperson erkannt wird. Dies wird hier als Sensorflächenanpassung bezeichnet.
Die Sensorflächenanpassung 3 ist als externe Beschaltung des integrierten elektronischen Schaltungsbausteins 2 direkt mit diesem verbunden.
Das Sensorsystem ist mit einer Anwendungsschaltung 7 verbunden. Ein Mikrocontroller 4, der Teil des Sensorsystems ist, steuert die Sensorflächenanpassung 3 und die Anwendungsschaltung 7.
Die Anwendungsschaltung 7 ist die Dosiereinrichtung des Flüssigkeitsspenders und umfasst die Pumpe mit der Pumpensteuerung zur Ansteuerung des Pumpenmotors.
Mit der Dosiereinrichtung 7 ist ein Anschlussstutzen 9 verbunden. Dieser ist an seinem freien Ende schräg angeschnitten, so dass ein hohler Dorn entsteht. Auf diesen Dorn wird ein keimfrei abgefüllter Flüssigkeitsbeutel 12 mit einem daran angebrachten Anschlussstück 10 aufgesetzt. Der Dorn durchstößt beim Aufsetzen eine Membran, die den Flüssigkeitsbeutel zur Umgebung hin keimfrei abschließt. Dadurch wird eine Fluidverbindung zwischen dem Flüssigkeitsbeutel 12 und der Dosiervorrichtung 7 hergestellt. Ein Eindringen von Keimen in den Flüssigkeitsbeutel ist weitgehend vermieden.
An dem Anschlussstück 10 ist eine Kodierung 13 in Form eines Strichcodes angebracht, es könnte auch ein funkauslesbarer RFID-Chip oder eine sonstige bekannte Codierungsform sein. Die Kodierung enthält den Sollwert für die je Spendevorgang abzugebende Menge an Flüssigkeit.
Eine Kodierungs-Lesevorrichtung 8 erfasst den in der Kodierung 13 enthaltenen Sollwert und übermittelt ihn an die Dosiervorrichtung 7, von wo er dem Mikrocontroller 4 weitergeleitet wird. Die Lesevorrichtung 8 könnte auch direkt mit dem Mikrocontroller 4 verbunden sein.
Die Dosiervorrichtung 7 saugt bei jedem Spendevorgang die dem Sollwert entsprechende Flüssigkeitsmenge aus dem Flüssigkeitsbeutel 12 ab und gibt sie durch den Ausflussstutzen 11 an die Bedienperson nach außen ab.
Mit zunehmender Leerung des Flüssigkeitsbeutels 12 sackt dieser immer mehr in sich zusammen, da in seinem Inneren ein zunehmender Unterdruck entsteht. Die Fluidverbindung zwischen dem Anschlussstutzen 9 und dem Anschlussstück 10 ist so druckdicht, dass ein Eindringen von Umgebungsluft in den Flüssigkeitsbeutel 12 vermieden wird, so dass auch keine Keime über die Luft in den Flüssigkeitsbeutel 12 eindringen können. Somit bleibt die Keimfreiheit gewährleistet.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Flüssigkeitsbeutel somit vollständig entleert werden kann, ohne dass ein Rest an Flüssigkeit zurückbleibt.
Die Spannungsversorgung sowohl der Anwendungsschaltung 7 als auch des Mikrocontrollers 4 erfolgt über eine Spannungsversorgung 6, die beispielsweise aus Batterien oder wiederaufladbaren Zellen, sogenannten Akkus, bestehen kann. Der Spannungsversorgung 6 folgt nachgeschaltet ein Präzisionsspannungsregler 5, der für eine konstante Betriebsspannung des Sensorsystems sorgt.
Als Sensorbaustein kommt ein Charge-Tansfer Touch Sensor, QProx^TM, QT113H zum Einsatz, wie er von der Firma Quantum Research, Rudolf-Diesel-Str. 5a, D-85221 Dachau, angeboten wird. An Pin 7=Sns2 dieses Bausteins, IC2, wird die oben beschriebene Sensorelektrode 1 direkt angeschlossen. Die Bauelemente CS1, JLOG und JHIG bilden hierbei die Sensorflächenanpassung und Temperaturkompensation.
Bei einer beispielhaften Sensorfläche von 50 mm × 40 mm, bei einem Schaltabstand von 50 mm zur Detektion einer menschlichen Hand, wie dies beispielsweise bei Seifenspendern sinnvoll ist, wird für CS1 ein Kondensator von beispielsweise 68nF eingesetzt.
Die Keramikart des Kondensators bestimmt im wesentlichen den Temperaturverlauf des Schaltabstandes. Es versteht sich, dass der Referenzkondensator als Präzisions-Passivelement ausgeführte sein muss, um den Bauteil bedingte und Temperatur bedingte Kapazitätsschwankungen nach Möglichkeit zu vermeiden, denn solche Kapazitätsschwankungen wirken sich direkt auf die Genauigkeit der Schaltabstandserkennung aus.
Für normale in Waschräumen auftretenden Temperaturen von 0°C–50°C ist ein Kondensator des Keramikart X7R sinnvoll, da dessen Eigenschaften in diesem Temperaturbereich nahezu konstant bleiben, insbesondere weicht die Kapazität weniger als 3% ab.
Für Anwendungen, die über einen ausgedehnten Temperaturbereich von –25°C–85°C mit nahezu gleich bleibenden Schaltabstand verfügen müssen sollte für CS1 die Keramikart COG gewählt werden.
Die Empfindlichkeit des QT113 wird am Pin5=Gain mittels JHIG auf die Versorgungsspannung des QT113, +VQT, sinnvoller Weise auf hohe Empfindlichkeit gesetzt. Die Empfindlichkeit kann jedoch anwendungsspezifisch auch mittels JLOG gegen Signalerde auf niedrige Empfindlichkeit gesetzt werden.
Der QT113 führt beim Einschalten der Spannungsversorgung eine Kalibrierung durch, wobei mit der oben genannte Beschattung insbesondere auch die Sensorelektrode 1 selbst und deren Umgebung mit kalibriert werden.
Um während des laufenden Betriebs das Sensorsystem auf Umgebungsänderungen, wie Feuchtigkeit, Verschmutzung oder Betauung der Sensorfläche oder des Sensorflächengehäuses anzupassen wird die Versorgungsspannung +QVT des QT113 durch den Mikrocontroller, IC3, periodisch für ca. 30 ms abgeschaltet. Nach dem Einschalten kalibriert sich das System neu, so dass Umwelteinflüsse wegkalibriert werden. Dies wird ständig periodisch in Abständen von 400 ms durchgeführt.
Des weiteren wird nach jeder Detektion einer Hand, also nach beispielsweise dem Seifen- oder Handtuchspenden ebenfalls die Versorgung + VQT vom μController, IC3, für ca. 30 ms abgeschaltet und danach wieder angeschaltet. Dadurch wird zusätzlich unmittelbar nach jeder Benutzung das Sensorsystem neu kalibriert. Verschmutzungen durch beispielsweise Seifenreste, Wasser oder anders werden so sofort vom System wegkalibriert und der Schaltabstand ist sofort für die nächste Anwendung auf dem festgelegten Wert.
Diese Kalibrierungsroutine wird zudem durch einen Schalter SW1, welcher mit der Abdeckhaube des Papierspenders zusammenwirkt, initiiert. Dieser Schalter SW1 wird vom Mikrocontroller 4 abgefragt. Nach jedem Öffnen des Seifenspenders zum Befüllen mit Seife oder für sonstige Wartungsarbeiten wird anschließend nach dem Schließen des Gerätes das Sensorsystem neu kalibriert.
Die zu spendende Flüssigkeitsmenge wird rein über die Software quasi konstant gehalten. Beim Erkennen eines gültigen Sensorsignals wird der Motor, M1, siehe 2 beziehungsweise 2–1, für eine bestimmte Zeit, die einer bestimmten Flüssigkeitsmenge entspricht, eingeschaltet. Wird die Batterieleistung und damit verbunden die Batteriespannung geringer, so läuft der Motor, M1, langsamer und die Flüssigkeitsmenge würde ohne entsprechende Gegenmaßnahmen dementsprechend bei vorgegebener Laufzeit geringer werden.
Bei dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspender wird die Batteriespannung über den Spannungsteiler R23 und R24 an einen AD-Wandlerkanal des Mikrocontrollers 4, IC3, geführt. Der Mikrocontroller 4, IC3, bewertet die an seinem Wandlereingang anliegende Spannung und lässt bei nachlassender Batteriespannung den Motor, M1, länger laufen als bei neuen, vollständig geladenen Batterien. Wie lange dieser Nachlauf dauern muss, um immer die gleiche Flüssigkeitsmenge zu erhalten, ist in einer Formel und Tabelle in der Software, also im Programm-beziehungsweise Datenspeicher des Mikrocontrollers hinterlegt.
Dieses Verfahren eignet sich außer für die hier beschriebenen Flüssigkeitsspender auch für Papierspender, bei denen die Papierlänge konstant gehalten werden soll. Bei solchen Anwendungen wird die Laufzeit des die Paperrolle antreibenden Motors an die Batteriespannung wie oben beschrieben angepasst.

1: Sensorfläche
2: Integrierter elektronischer Schaltungsbaustein QT113/QT118
3: Sensorflächenanpassung & Temperaturkompensation
4: Mikrocontroller-Schaltung
5: Präzisionsspannungsregler
6: Stromversorgung
7: Anwendungsschaltung, Dosiereinrichtung mit Pumpe
8: Strichcode-Lesevorrichtung
9: Anschlussstutzen mit Dorn
10: Anschlussstück
11: Ausflußstutzen
12: Flüssigkeitsbeutel
13: Strichcode-Kodierung
14: Flüssigkeitsspender
15: Kapazitives Sensorsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 20320332 U1 [0005, 0007]
- DE 3400575 A1 [0026]

Claims

Flüssigkeitsspender, umfassend ein austauschbares Flüssigkeitsreservoir, sowie eine mittels eines Spendeauslösesensors ansteuerbare Dosiereinrichtung, wobei ein Spenden von Flüssigkeit durch die Dosiereinrichtung in Reaktion auf ein Signal des Spendeauslösesensors erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsreservoir ein Flüssigkeitsbeutel mit einem Anschlussstück ist, der durch Aufsetzen auf einen mit der Dosiereinrichtung verbundenen Anschlussstutzen direkt mit der Dosiereinrichtung verbindbar ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitsbeutel keimfrei abgefüllt ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 2, wobei der Anschlussstutzen eine Durchstoßvorrichtung umfasst, durch die beim Aufsetzen des Flüssigkeitsbeutels auf den Anschlussstutzen das Anschlussstück zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen dem Flüssigkeitsbeutel und der Dosiereinrichtung durchstossbar ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 3, wobei die Dosiereinrichtung eine Pumpe ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 4, wobei der Spendenauslösesensor eine Sensorelektronik mit einer Steuerschaltung und die Spannungsversorgung umfasst, und wobei die Spannungsversorgung und die Steuerschaltung mit der Pumpe zusammenwirken.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 5, wobei die Spannungsversorgung des Spendenauslösers die Dosierspannung der Pumpe liefert, welche die zu spendende Materialmenge pro Zeiteinheit festlegt, die während der Pumpenlaufzeit gespendet wird, und wobei die Pumpenlaufzeit von der Steuerschaltung in Abhängigkeit von der Dosierspannung gemäß einem in der Steuerschaltung des Sensors hinterlegten Algorithmusautomatisch einstellbar ist, so dass die Menge an gespendeter Flüssigkeit unabhängig von einer Änderung der Dosierspannung einen vorgebbaren Sollwert beibehalten.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 6, wobei die Steuerschaltung ein programmgesteuerter Mikrocontroller und der Algorithmus eine Formel oder eine Tabelle, hinterlegt im Speicher des Mikrocontrollers, ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 7, wobei der Sollwert für die Menge des zu spendenden Fluids über das Steuerprogramm des Mikrocontrollers vorgebbar ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 5, wobei der Flüssigkeitsbeutel eine Kodierung des Sollwertes für die Menge des zu spendenden Fluids und der Flüssigkeitsspender eine an die Kodierung angepasste Lesevorrichtung umfasst, welche mit der Steuerschaltung zusammenwirkt, so dass der sollwert von dem Flüssigkeitsbeutel zu der Steuerschaltung übermittelbar ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 9, wobei die Kodierung ein Strichcode und die Lesevorrichtung ein Strichcodeleser ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 9, wobei die Kodierung einen RFID-Chip und die Lesevorrichtung eine RFID-Antenne und -Empfangsschaltung umfasst.
Flüssigkeitsspender nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine mechanische Kodierung zwischen dem Flüssigkeitsbeutel und der Dosiereinrichtung vorgesehen ist.
Flüssigkeitsspender nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Spendeauslösesensor ein kapazitiver Sensor ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 13, wobei der kapazitive Sensor eine Sensorelektrode, eine Referenzkapazität, eine mit der Sensorelektrode und der Referenzkapazität zusammenwirkende Sensorelektronik und eine Spannungsversorgung für die Sensorelektronik umfasst, und wobei die Sensorelektronik zur erzwungenen Kalibrierung bei Einschalten der Versorgungsspannung eingerichtet ist, wobei weiter der Sensor eine mit der Spannungsversorgung und der Sensorelektronik zusammenwirkende Steuerschaltung umfasst, die dazu eingerichtet ist, um die Spannungsversorgung zu vorgebbaren Zeitpunkten selbsttätig abzuschalten und nach Ablauf eines vorgebbaren Zeitintervalls nach dem Abschalten wieder einzuschalten, so dass dadurch zu vorgebbaren Zeitpunkten eine automatische Rekalibrierung der Sensorelektronik durchführbar ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 14, wobei die Sensorelektronik nach dem Ladungstransferprinzip arbeitet.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 15, wobei die Zeitpunkte und Zeitintervalle der Abschaltung der Spannungsversorgung fest vorgegeben und in der Steuerschaltung hinterlegt sind.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 15, wobei die Steuerschaltung einen programmgesteuerten Mikroprozessor umfasst und die Zeitpunkte und Zeitintervalle der Abschaltung der Spannungsversorgung in dem Programm- oder Datenspeicher des Mikroprozessors eingebbar sind.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 15, wobei der kapazitive Sensor mit einer Anwendungsschaltung zusammenwirkt und wobei die Zeitpunkte und Zeitintervalle der Abschaltung der Spannungsversorgung von der Anwendungsschaltung an die Steuerschaltung vorgebbar sind.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 18, wobei nach jedem Materialspendevorgang die Steuerschaltung die Spannungsversorgung für die Dauer eines vorgebbaren Zeitintervalls unterbricht und dadurch eine automatische Rekalibrierung der Sensorelektronik auslöst.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 18, mit einer Abdeckhaube und mit einer Schließerkennungsvorrichtung für die Abdeckhaube, die mit der Sensorelektronik oder der Steuerschaltung zusammenwirkt, wobei nach jedem Schließen der Abdeckhaube die Steuerschaltung die Versorgungsspannung für die Dauer eines vorgebbaren Zeitintervalls unterbricht und dadurch eine automatische Rekalibrierung der Sensorelektronik auslöst.
Flüssigkeitsspender nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei genau eine Sensorelektrode vorgesehen ist, die einpolig mit der Sensorelektronik verbunden ist, so dass durch die Nähe der Hand eines Benutzers eine Änderung der Kapazität in einem Feld der Sensorelektrode bewirkt wird.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 21, wobei die Sensorelektrode eine gekrümmte Oberflächenkontur aufweist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 21, wobei die Sensorelektrode in Form und Größe an die Gehäuse- oder Geräteform eines Materialspenders anpassbar ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 21, wobei die Sensorelektrode durch ein leitfähiges Gehäuse des Flüssigkeitsspenders gebildet ist.
Flüssigkeitsspender nach einem der Ansprüche 13 bis 24, wobei die Sensorelektrode eine Fläche zwischen 1 cm² und 1 m² aufweist.
Flüssigkeitsspender nach einem der Ansprüche 13 bis 25, wobei eine Einstellhilfe für die Sensorreichweite vorgesehen ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 26, wobei die Einstellhilfe eine Beschaltung der Sensorelektronik mit einem Kondensator und einem Widerstandsnetzwerk ist.
Flüssigkeitsspender nach Anspruch 27, wobei der Kondensator ein Dielektrikum aus temperaturstabiler Keramik nach EIA Klasse I oder Klasse II aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitsspenders nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte a) Erfassen des Sollwertes für die Menge der zu spendenden Flüssigkeit von der Kodierung an dem Flüssigkeitsbeutel mittels der Lesevorrichtung und Übermitteln des Sollwertes an die Steuerschaltung; b) Erkennen des Spendesignals des Spendeauslösesensors; c) Spenden einer vorgebbaren Flüssigkeitsmenge als Reaktion auf das erkannte Spendesignal.
Verfahren zum Betreiben eines Flüssigkeitssensors nach einem der Ansprüche 13 bis 28, gekennzeichnet durch die Schritte a) Erkennen der Annäherung der Hand eines Benutzers an die Sensorelektrode auf einen dem Schaltabstand entsprechenden Abstand, b) Spenden einer vorgebbaren Flüssigkeitsmenge als Reaktion auf die erkannte Annäherung, c) Unterbrechung der Spannungsversorgung der Steuerelektronik nach Beendigung des Spendevorgangs für die Dauer eines vorgebbaren Zeitintervalls.
Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, wobei die zu spendende Flüssigkeitsmenge durch den von der Dosierspannung abhängigen Flüssigkeitsfluss pro Zeiteinheit und die Spendezeit festgelegt wird, die von der Steuerschaltung in Abhängigkeit von der Dosierspannung gemäß einem in der Steuerschaltung hinterlegten Algorithmus automatisch so eingestellt wird, dass die Menge der gespendeten Flüssigkeit unabhängig von einer Änderung der Dosierspannung einen vorgebbaren Sollwert beibehält.
Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wenn das Programm in einem Mikrocontroller der Steuerschaltung ausgeführt wird.
Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wenn das Programm in einem Mikrocontroller der Steuerschaltung ausgeführt wird.