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Die Erfindung bezieht sich auf ein Präsenzerfassungssystem für eine elektrisch einstellbare Möbelanordnung, die wenigstens ein feststehendes Element und wenigstens ein bewegliches Element aufweist.
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Das bewegliche Element ist gelenkig und/oder gleitend mit dem wenigstens einen feststehenden Element verbunden. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren der Präsenzerfassung bei einer solchen elektrisch einstellbaren Möbelanordnung.
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Bei elektrisch einstellbaren Möbelanordnungen mit feststehenden und beweglichen Elementen besteht die Gefahr des Einklemmens, zum Beispiel der Hand einer Person, während die beweglichen Teile eingestellt werden. Um eine solche Gefahr zu vermeiden, werden Präsenzerfassungssysteme verwendet, um ein Vorhandensein einer Extremität einer Person oder eines Tiers in einer gefährlichen Zone der Möbelanordnung zu erfassen. Diese Präsenzerfassungssysteme sind jedoch oftmals nicht sehr zuverlässig und anfällig für falsche Erfassungen.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Präsenzerfassungssystem für eine elektrisch einstellbare Möbelanordnung und ein verbessertes Verfahren der Präsenzerfassung bei einer elektrisch einstellbaren Möbelanordnung vorzusehen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Präsenzerfassungssystem für eine elektrisch einstellbare Möbelanordnung, die wenigstens ein feststehendes Element und wenigstens ein bewegliches Element aufweist, offengelegt. Das wenigstens eine bewegliche Element ist gelenkig und/oder gleitend mit dem wenigstens einen feststehenden Element verbunden.
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Wenigstens eines der feststehenden Elemente und/oder wenigstens eines der beweglichen Elemente weist ein elektrisch leitfähiges Element auf. Das Präsenzerfassungssystem weist weiterhin wenigstens einen Aktuator auf, der ausgelegt ist, um wenigstens eines der beweglichen Elemente elektrisch einzustellen, und wenigstens eine Kapazitätserfassungseinheit, die elektrisch mit dem wenigstens einen elektrisch leitfähigen Element verbunden ist. Die wenigstens eine Kapazitätserfassungseinheit ist ausgelegt, um einen Kapazitätswert des wenigstens einen elektrisch leitfähigen Elements zu erfassen. Das Präsenzerfassungssystem weist weiterhin wenigstens eine Steuereinheit auf, die elektrisch mit dem wenigstens einen Aktuator und der wenigstens einen Kapazitätserfassungseinheit verbunden ist. Die wenigstens eine Steuereinheit ist ausgelegt, um ein Steuersignal bereitzustellen, um eine Einstellbewegung wenigstens teilweise anzuhalten und/oder rückgängig zu machen, wenn die wenigstens eine Kapazitätserfassungseinheit einen höheren Kapazitätswert als ein vorbestimmter Kapazitätsgrenzwert von wenigstens einem der elektrisch leitfähigen Elemente erfasst.
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Ein Vorteil dieses Präsenzerfassungssystems ist, dass die wenigstens eine Kapazitätserfassungseinheit einen Kapazitätswert von dem wenigstens einen elektrisch leitfähigen Element erfasst. Wenn sich eine Person einem gefährlichen Bereich nähert, wo zum Beispiel eine Hand der Person durch ein bewegliches Element der Möbelanordnung eingeklemmt werden könnte, erfasst die Kapazitätserfassungseinheit eine Änderung der Kapazität von wenigstens einem von den elektrisch leitfähigen Elementen.
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Das Einklemmen der Hand der Person wird vermieden, indem eine Einstellbewegung des beweglichen Elements wenigstens teilweise angehalten und/oder umgekehrt wird, wenn die Kapazitätserfassungseinheit ein höheren Kapazitätswert als einen vorbestimmten Kapazitätsgrenzwert erfasst. Der vorbestimmte Kapazitätsgrenzwert kann auf einen Wert festgelegt werden, der sicherstellt, dass eine Verletzung einer Person im gefährlichen Bereich vermieden wird, aber ebenso, um das Anhalten und/oder das Umkehren der Einstellbewegung im Fall einer kleineren Schwankung des erfassten Kapazitätswerts zu vermeiden, die durch einen ungefährlichen Umstand verursacht wurde.
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In einer Ausführungsform des Präsenzerfassungssystems ist die elektrisch einstellbare Möbelanordnung eine von den folgenden: ein elektrisch einstellbares Bett, ein elektrisch einstellbares Sofa oder ein elektrisch einstellbarer Liegestuhl.
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In wenigstens einer Ausführungsform des Präsenzerfassungssystems ist das elektrisch leitfähige Element ein zusätzliches Element, das an dem wenigstens einen feststehenden Element und/oder dem wenigsten einen beweglichen Element angebracht ist. Ein Vorteil eines zusätzlichen Elements als elektrisch leitfähiges Element ist, dass das zusätzliche Element an den feststehenden und/oder beweglichen Elementen genau dort angebracht werden kann, wo es benötigt wird. Form und Größe der zusätzlichen Elemente können unabhängig von der Konstruktion der Möbelanordnung gewählt werden.
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In wenigstens einer Ausführungsform des Präsenzerfassungssystems ist das wenigstens eine elektrisch leitfähige Element das wenigstens eine feststehende Element und/oder das wenigstens eine bewegliche Element selbst. Ein Vorteil dieser Implementierung besteht darin, dass keine zusätzlichen Elemente benötigt werden.
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In wenigstens einer Ausführungsform des Präsenzerfassungssystems ist die wenigstens eine Steuereinheit weiterhin ausgelegt, um einen vorbestimmten Kapazitätsgrenzwert von dem wenigstens einen elektrisch leitfähigen Element aus wenigstens einem vorab bestimmten Kapazitätswert des wenigstens einen elektrisch leitfähigen Elements während einer Einstellung des wenigstens einen beweglichen Elements dynamisch zu berechnen. Die Steuereinheit ist weiterhin ausgelegt, um das Steuersignal vorzusehen, wenn die Kapazitätserfassungseinheit einen höheren Kapazitätswert als den dynamisch berechneten vorbestimmten Kapazitätsgrenzwert erfasst.
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Die Kapazitätswerte der elektrisch leitfähigen Elemente verändern sich während des Einstellens der beweglichen Elemente aufgrund der Veränderung der Ausrichtung zwischen den beweglichen Elementen und den feststehenden Elementen. Ein Vorteil der dynamischen Berechnung des vorbestimmten Kapazitätsgrenzwerts ist, dass, wenn der vorbestimmte Kapazitätsgrenzwert von wenigstens einem zuvor bestimmten Kapazitätswert aus dem wenigstens einem elektrisch leitfähigen Element berechnet wird, das Verschieben des Kapazitätswerts während einer Einstellung berücksichtigt werden kann. Das Präsenzerfassungssystem stellt sich weiterhin automatisch auf kapazitive Einflüsse von der Umgebung der Möbelanordnung ein.
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In wenigstens einer Ausführungsform des Präsenzerfassungssystems ist die wenigstens eine Steuereinheit weiterhin ausgelegt, um einen vorbestimmten Kapazitätsgrenzwert für das wenigstens eine elektrisch leitfähige Element aus einem Mittelwert von vorab bestimmten Kapazitätswerten des wenigstens einen elektrisch leitfähigen Elements während einer elektrischen Einstellung des wenigstens einen beweglichen Elements zu berechnen. Ein Vorteil der Verwendung des Mittelwerts von vorab bestimmten Kapazitätswerten ist, dass plötzliche Änderungen des Kapazitätswerts, wie eine sich nähernde Hand einer Person, während der Berechnung des Kapazitätsgrenzwerts nicht berücksichtigt werden. Daher kann eine plötzliche Veränderung des Kapazitätswerts aufgrund einer sich nähernden Hand zuverlässig durch das Präsenzerfassungssystem erfasst werden.
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In wenigstens einer Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgelegt, um den vorbestimmten Kapazitätsgrenzwert aus einer Summe des Mittelwerts von vorab bestimmten Kapazitätswerten und einem feststehenden Offset zu berechnen. Der Offset kann in einer beliebigen geeigneten Weise gewählt werden, sodass eine Einklemmsituation einer Person oder eines Tiers zuverlässig erfasst werden kann.
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In wenigstens einer Ausführungsform weist die elektrische Verbindung zwischen der Kapazitätserfassungseinheit und der wenigstens einen Steuereinheit einen Datenbus auf.
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In wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine elektrisch leitfähige Element in wenigstens zwei elektrisch leitfähige Zonen unterteilt, die voneinander galvanisch getrennt sind. Die Kapazitätserfassungseinheit ist ausgelegt, um einen Kapazitätswert von jeder elektrisch leitfähigen Zone in unabhängiger Weise zu erfassen. Das Unterteilen eines elektrisch leitfähigen Elements in wenigstens zwei elektrisch leitfähige Zonen verbessert die Genauigkeit der Präsenzerfassung. In diesem Fall wird ein Kapazitätswert für jede elektrisch leitfähige Zone erfasst, was eine höhere Empfindlichkeit vorsieht. Jede Zone hat eine kleinere Fläche und somit eine kleinere Kapazität als das gesamte leitfähige Element. Daher ist jede Zone weniger Störungen durch parasitäre Effekte ausgesetzt und eine sich nähernde Hand einer Person führt zu einer größeren Veränderung des Kapazitätswerts davon, die zuverlässiger erfasst werden kann.
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In wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine Steuereinheit weiterhin ausgelegt, um eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen der wenigstens einen Kapazitätserfassungseinheit und dem wenigstens einen elektrisch leitfähigen Element und/oder zwischen der wenigstens einen Steuereinheit und der wenigstens einen Kapazitätserfassungseinheit zu erfassen. Eine Unterbrechung einer solchen elektrischen Verbindung bewirkt zum Beispiel eine wesentliche Abnahme des jeweiligen Kapazitätswerts. Auf diese Weise kann eine Unterbrechung von wenigstens einer von den elektrischen Verbindungen durch die Steuereinheit erfasst werden. Somit kann die Steuereinheit einem Benutzer der Möbelanordnung signalisieren, dass eine Einstellung der Möbelanordnung nicht durch das Präsenzerfassungssystem geschützt ist. Alternativ kann die Steuereinheit eine Einstellung der Möbelanordnung unterbinden, wenn eine Unterbrechung einer elektrischen Verbindung erfasst wurde.
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In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit und/oder die Kapazitätserfassungseinheit ausgelegt, um den bestimmten Kapazitätswert von wenigstens einem elektrisch leitfähigen Element mit einer Fourier-Transformation zu verarbeiten.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Präsenzerfassung bei einer elektrisch einstellbaren Möbelanordnung offengelegt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Erfassen, durch eine Kapazitätserfassungseinheit, eines Kapazitätswerts wenigstens eines elektrisch leitfähigen Elements von wenigstens einem feststehenden Element und/oder wenigstens einem beweglichen Element der elektrisch einstellbaren Möbelanordnung, Bereitstellen, durch eine Steuereinheit, eines Steuersignals, um eine Einstellbewegung wenigstens teilweise anzuhalten und/oder umzukehren, wobei die Einstellbewegung von wenigstens einem Aktuator durchgeführt wird, der zum elektrischen Einstellen von wenigstens einem beweglichen Element verwendet wird, wenn ein Kapazitätswert höher als ein vorbestimmter Kapazitätsgrenzwert wenigstens eines elektrisch leitfähigen Elements von der Kapazitätserfassungseinheit erfasst wird.
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In einer Ausführungsform weist der Schritt des Erfassens eines Kapazitätswerts auf:
- Bestimmen eines Zeitpunkts, bis zu dem das wenigstens eine elektrisch leitende Element auf einen vorbestimmten Spannungswert geladen ist, und
- Bestimmen des Kapazitätswerts basierend auf der bestimmten Zeit.
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In einer Ausführungsform weist der Schritt des Erfassens eines Kapazitätswerts auf:
- wiederholtes Laden von wenigstens einem von den elektrisch leitfähigen Elementen auf einen vorbestimmten Spannungswert;
- wiederholtes Übertragen einer elektrischen Ladung von dem wenigstens einen elektrisch leitfähigen Element an einen Kondensator, bis eine vorbestimmte elektrische Ladung am Kondensator erfasst wird,
- Bestimmen einer Anzahl von Wiederholungen der Übertragung der elektrischen Ladung an den Kondensator,
- Bestimmen des Kapazitätswerts basierend auf der bestimmten Anzahl von Wiederholungen.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden in den beigefügten Ansprüchen wie auch in der folgenden detaillierten Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen offengelegt. Die beispielhaften Ausführungsformen werden bezüglich der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden die gleichen Bezugsziffern für Elemente mit im Allgemeinen der gleichen Funktion verwendet. Diese Elemente müssen jedoch nicht in allen Einzelheiten übereinstimmen.
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In den Zeichnungen:
- 1 zeigt eine perspektivische Zeichnung eines Präsenzerfassungssystems für ein elektrisch einstellbares Bett,
- 2 zeigt einen Querschnitt eines galvanisch isolierenden Gelenks,
- 3 zeigt eine Schemazeichnung eines Präsenzerfassungssystems für ein elektrisch einstellbares Bett,
- 4 zeigt eine Schemazeichnung eines Präsenzerfassungssystems für ein elektrisch verstellbares Bett gemäß einer weiteren Ausführungsform,
- 5 zeigt ein Diagramm einer Auswertung eines Kapazitätswerts,
- 6 zeigt ein Diagramm einer Auswertung eines Kapazitätswerts,
- 7 zeigt eine perspektivische Zeichnung eines Präsenzerfassungssystems für ein elektrisch einstellbares Bett,
- 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Präsenzerfassungssystems für ein elektrisch einstellbares Bett.
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1 zeigt eine perspektivische Zeichnung eines Präsenzerfassungssystems 1 für ein elektrisch einstellbares Bett 2. Das Bett 2 hat einen feststehenden Rahmen 3. Der feststehende Rahmen 3 hat zwei Längsseiten L1, L2 und zwei Querseiten T1, T2. An einem oberen Ende einer jeden Längsseite L1, L2 hat der feststehende Rahmen 3 eine Schiene 4. In der Schiene 4 ist ein beweglicher Rahmen 5 versetzbar angebracht. Der bewegliche Rahmen 5 hat ebenso zwei Längsseiten L1', L2' und zwei Querseiten T1', T2', die die beiden Längsseiten L1' und L2' verbinden. Jede Längsseite L1', L2' des beweglichen Rahmens 5 hat einen Gleiter 6, der ausgelegt ist, um entlang der Schiene 4 des feststehenden Rahmens 3 zu gleiten. Auf diese Weise kann der bewegliche Rahmen 5 bezüglich des feststehenden Rahmens 3 entlang der Längsseiten L1, L2 versetzt werden.
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Der bewegliche Rahmen 5 besteht aus verschiedenen Segmenten. An jeder Längsseite L1', L2' weist der bewegliche Rahmen 5 erste Segmente 7 auf, die parallel zum Gleiter 6 fixiert sind. In Richtung der Querseite T1' an einer Bettkopfeinheit des Betts 2 hat jede Längsseite L1', L2' ein zweites Segment 8, das jeweils gelenkig mit dem ersten Segment 7 verbunden ist. Die ersten Segmente 7 und die zweiten Segmente 8 sind über erste Gelenke 9 verbunden. Die zweiten Segmente 8 werden zusätzlich von ersten Hebelarmen 10 gehalten, die gleitbar mit der Schiene 4 des feststehenden Rahmens 3 verbunden sind. Entlang der Querseite T1' der Bettkopfeinheit sind die zweiten Segmente 8 über das dritte Segment 11 verbunden.
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In Richtung der Querseite T2' hat an einer unteren Endeinheit des Betts 2 jede Längsseite L1', L2' ein viertes Segment 12 und ein fünftes Segment 13. Die vierten Segmente 12 sind gelenkig mit den ersten Segmenten 7 verbunden. Die fünften Segmente 13 sind gelenkig mit den vierten Segmenten 12 verbunden. Die Verbindung zwischen den ersten Segmenten 7 und den vierten Segmenten 12 sind zweite Gelenke 14. Die Verbindung zwischen den vierten Segmenten 12 und den fünften Segmenten 13 sind dritte Gelenke 15. Die fünften Segmente 13 werden zusätzlich von zweiten Hebelarmen 16 gehalten, die gelenkig mit dem Gleiter 6 verbunden sind. Entlang der Querseite T2' der unteren Endeinheit sind die fünften Segmente 13 über das sechste Segment 17 verbunden.
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Am ersten, zweiten, vierten und fünften Segment 7, 8, 12, 13 sind Verbindungstifte 19 an einer Seite der Segmente 7, 8, 12, 13 angebracht, die von dem feststehenden Rahmen 3 weg zeigen. Diese Verbindungstifte 19 werden zum Anbringen der Bettplatten am beweglichen Rahmen 5 verwendet. Die Bettplatten werden als Halterung für eine Matratze verwendet.
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Der bewegliche Rahmen 5 kann elektrisch mit Aktuatoren eingestellt werden, die in 1 nicht sichtbar sind. Die elektrische Einstellung der oben beschriebenen Segmente 7, 8, 11, 12, 13, 17 und der zweiten Hebelarme 16 und das Versetzen des Gleiters 6 und der ersten Hebelarme 10 verursachen eine Gefahr des Einklemmens, wenn sich eine Person zum Beispiel mit einer Hand dem beweglichen Rahmen 5 oder dem feststehenden Rahmen 3 in gefährlichen Bereichen nähert, wobei der bewegliche Rahmen 5 sich dem feststehenden Rahmen 3 während der Einstellung annähert. Im Besonderen sind Bereiche zwischen dem feststehenden Rahmen 3 und dem beweglichen Rahmen 5, zwischen den ersten und den zweiten Hebelarmen 10, 16 und anderen Teilen des beweglichen und/oder feststehenden Rahmens 5, 3, der Gelenke 9, 14, 15 und dem Gleiter 6 während einer elektrischen Einstellung gefährlich. Ein Einklemmen kann auch jedoch bei einer elektrischen Einstellung des beweglichen Rahmens 5 zwischen dem beweglichen Rahmen 5 und umgebenden Gegenständen, wie zum Beispiel einer Wand, auftreten.
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Um eine Verletzung zu vermeiden, falls eine Person sich den gefährlichen Bereichen nähert, ist das Bett 2 mit einem System zum Erfassen solcher Situationen vorgesehen. Um in dieser Ausführungsform ein Vorhandensein einer Person zu erfassen, werden die Kapazitätswerte des beweglichen Rahmens 5 mit Kapazitätserfassungseinheiten überwacht. Der bewegliche Rahmen 5 ist elektrisch leitfähig. Die Kapazitätserfassungseinheiten, die in 1 nicht dargestellt werden, können Chips sein, die die Kapazitätswerte messen, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben. Wenn eine Person zum Beispiel mit einer Hand den elektrisch leitfähigen beweglichen Rahmen 5 berührt, verändert sich der Kapazitätswert des beweglichen Rahmens 5 und das Präsenzerfassungssystem 1 wird ausgelöst.
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In der Ausführungsform von 1 wird der bewegliche Rahmen 5 in vier Zonen A, B, C, D unterteilt und für jede Zone A, B, C, D wird der jeweilige Kapazitätswert in unabhängiger Weise durch einen eigenen Chip oder durch eigene Kanäle eines einzelnen Chips oder einer Kombination davon gemessen. Das Aufteilen des beweglichen Rahmens 5 in verschiedene leitfähige Zonen, die einzeln voneinander überwacht werden, verwirklicht eine höhere Empfindlichkeit des Präsenzerfassungssystems 1. Eine höhere Empfindlichkeit ist zum Beispiel vorteilhaft, da nicht nur ein direkter Kontakt von zum Beispiel einer Hand mit dem beweglichen Rahmen 5 erfasst werden kann, sondern ebenso, wenn sich die Hand dem beweglichen Rahmen 5 ziemlich nah annähert, sodass ein Einklemmen der Hand droht. Ebenso kann präziser bestimmt werden, wo die Hand den beweglichen Rahmen 5 berührt oder sich angenähert hat.
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Die erste Zone A und die zweite Zone B enthalten jeweils ein Segment 8, einen ersten Hebelarm 10 und eine Hälfte des dritten Segments 11. Die dritte Zone C und die vierte Zone D enthalten jeweils ein viertes Segment 12, ein fünftes Segment 13, einen zweiten Hebelarm 16 und eine Hälfte des sechsten Segments 17. Elemente der gleichen Zone sind elektrisch verbunden. Jede Zone A, B, C, D ist elektrisch leitfähig und galvanisch von den anderen Zonen A, B, C, D und dem feststehenden Rahmen 3 getrennt. Alternativ kann der bewegliche Rahmen 5 auch in weniger oder mehr als vier elektrisch leitfähige Zonen unterteilt sein.
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Das dritte und das sechste Segment 11, 17 sind jeweils in zwei elektrisch leitfähige Teile durch galvanische Trennelemente 18 unterteilt. Diese Trennelemente 18 sind Plastikteile, die in die Querseiten T1', T2' des beweglichen Rahmens 5 eingesetzt sind. Die Zonen A, B, C, D sind galvanisch vom feststehenden Rahmen 3 und dem Gleiter 6 über galvanisch trennende Gelenke getrennt. Eine beispielhafte Ausführungsform solcher Gelenke, im Besonderen die ersten Gelenke 9 und die zweiten Gelenke 14, ist in 2 dargestellt.
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In dieser Ausführungsform können zum Beispiel zum Überwachen der Kapazitätswerte der elektrisch leitfähigen Zonen A, B, C, D die Chips jede Zone mit einer vorbestimmten Spannung laden. Jede Zone A, B, C, D des beweglichen Rahmens 5 fungiert in dieser Ausführungsform daher als Sensor. Der Kapazitätswert einer jeden Zone A, B, C, D kann dann zum Beispiel durch Messen einer Zeit bestimmt werden, wie lange es dauert, bis jede Zone A, B, C, D mit einer vorbestimmten Spannung auf einen vorbestimmten Spannungswert geladen ist. Wenn sich eine Person einer der Zonen A, B, C, D angenähert oder sie berührt hat, würde das Laden der jeweiligen Zone A, B, C, D länger dauern. Von der Zeit, die benötigt wird, um die Zonen A, B, C, D auf einen vorbestimmten Spannungswert zu laden, leitet der Chip den Kapazitätswert für jede Zone A, B, C, D ab. Dieser Prozess wird wiederholt durchgeführt, zum Beispiel 50 Mal pro Sekunde. Alternativ kann eine Zeit zum Entladen der Zonen A, B, C, D gemessen werden und der Kapazitätswert kann von der Zeit abgeleitet werden, die benötigt wird, bis die jeweilige Zone A, B, C, D entladen ist.
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Alternativ kann eine der Zonen A, B, C, D auf einen vorbestimmten Spannungswert geladen werden und die Spannung dieser Zone kann dann an einen Kondensator mit einer bekannten Kapazität übertragen werden.
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Dieser Schritt wird wiederholt, bis ein vordefinierter Spannungswert am Kondensator gemessen werden kann. In Abhängigkeit von einer Anzahl der Wiederholungen kann der Kapazitätswert der jeweiligen Zone dann bestimmt werden. Weitere Verfahren zum Bestimmen des Kapazitätswerts einer jeden Zone A, B, C, D sind jedoch möglich.
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Der bestimmte Kapazitätswert von einer jeden Zone A, B, C, D wird einer Steuereinheit von den Chips bereitgestellt. In dieser Ausführungsform wird der Kapazitätswert von jeder Zone A, B, C, D der Steuereinheit von den Chips über einen Datenbus als digitale Werte von zum Beispiel 16 Bit bereitgestellt. Die Steuereinheit filtert die empfangenen Daten mit einem Tiefpassfilter, um das von den Aktuatoren und anderen Einflussfaktoren erzeugte Geräusch zu minimieren.
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Kabel, um die Sensorzonen A, B, C, D mit den Chips zu verbinden und um die Chips mit der Steuereinheit zu verbinden, verlaufen in den Segmenten 7, 8, 11, 12, 13, 17, die hohl sind. In dieser Ausführungsform sind die Chips und Steuereinheit in einem der Gleiter 6 angebracht, entweder an der Längsseite L1' oder der Längsseite L2'. Alternativ kann ebenso mehr als eine Steuereinheit verwendet werden und die Steuereinheiten und/oder Chips können getrennt in beiden Gleitern 6 oder anderen Teilen des beweglichen Rahmens angeordnet sein. Die Anordnung dieser Elemente im beweglichen Rahmen ist zweckmäßig, da keine komplexe Verkabelung zwischen den beweglichen und den feststehenden Teilen des Rahmens erforderlich ist. Diese Elemente können jedoch auch im Inneren ausgelegt sein oder an einem anderen Teil des elektrisch einstellbaren Betts 2 angeordnet sein.
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Die Steuereinheit ist ebenso in 1 nicht dargestellt. Die Steuereinheit vergleicht den empfangenen Kapazitätswert einer jeden Zone A, B, C, D mit vorbestimmten Kapazitätsgrenzwerten. Wenn die Steuereinheit erfasst, dass ein Kapazitätswert von einer der Zonen A, B, C, D höher ist als der jeweilige vorbestimmte Kapazitätsgrenzwert davon, wird das Präsenzerfassungssystem ausgelöst und es wird davon ausgegangen, dass eine Person eine der Zonen A, B, C, D berührt hat oder sich nah genähert hat. Die Steuereinheit stellt dann ein Steuersignal für den Aktuator bereit, um wenigstens teilweise die Einstellbewegung anzuhalten und/oder rückgängig machen, während der das Vorhandensein einer Person erfasst wurde. Der vorbestimmte Grenzwert wird weiter bezüglich 5 und 6 beschrieben. Die Kapazitätswerte der Zonen A, B, C, D können einzeln oder kombiniert ausgewertet werden. Wenn die Zonen einzeln ausgewertet werden, ist es zum Beispiel möglich, eine Einstellbewegung der Bettkopfeinheit nur anzuhalten, wenn eine Berührung in Zone A oder Zone B erfasst wurde, selbst wenn der gesamte bewegliche Rahmen 5 eine Einstellbewegung durchführt. Alternativ können alle Einstellbewegungen angehalten werden.
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Durch wenigstens teilweises Anhalten und/oder Umkehren einer Bewegung des beweglichen Rahmens 5, wenn das Präsenzerfassungssystem 1 ausgelöst wird, wird ein Einklemmen einer Person, die sich zum Beispiel mit einer Hand einem der gefährlichen Bereiche angenähert haben kann, verhindert.
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Die Steuereinheit kann weiterhin zum Überwachen der elektrischen Verbindung zwischen der Steuereinheit und dem Chip und/oder zwischen dem Chip und den Zonen A, B, C, D verwendet werden. Im Besonderen kann eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung erfasst und einem Benutzer signalisiert werden, wenn eine Abnahme des Kapazitätswerts einer Zone A, B, C, D erfasst wird. Alternativ, wenn eine solche Unterbrechung erfasst wird, kann das Präsenzerfassungssystem alle Einstellbewegungen unterbinden.
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Darüber hinaus können weitere Sensoren zum Erfassens des Drucks am beweglichen Rahmen 5 angebracht sein. Solche Sensoren ändern einen Kapazitätswert, wenn eine Kraft auf den Sensor ausgeübt wird. Diese Sensoren können der Steuereinheit auch ihren Kapazitätswert bereitstellen. Da die Steuereinheit auf alle Fälle ausgelegt ist, um Kapazitätswerte zu überwachen, können die Daten von diesen weiteren Sensoren durch die Steuereinheit auf die gleiche Weise ausgewertet werden, wie die Kapazitätswerte der elektrisch leitfähigen Zonen A, B, C, D. Bei solchen weiteren Sensoren kann eine horizontale und/oder vertikale Kraft am beweglichen Rahmen 5 erfasst werden. Ein Kontakt eines Teils des beweglichen Rahmens 5 mit zum Beispiel einer Wand während einer Einstellbewegung kann mit diesen weiteren Sensoren erfasst werden. Die Steuereinheit kann dann wenigstens teilweise die Einstellbewegung anhalten und/oder umkehren.
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Das vorliegende Erfassungssystem, das in dieser Ausführungsform für eine elektrisch einstellbares Bett offengelegt wird, kann zum Beispiel in ähnlicher Weise für ein elektrisch einstellbares Sofa, einen elektrisch einstellbaren Liegestuhl oder eine beliebige andere elektrisch einstellbare Möbelanordnung implementiert werden.
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2 zeigt einen Querschnitt eines galvanisch trennenden Gelenks 20. Diese galvanisch trennenden Gelenke können zum Beispiel als das erste Gelenk 9 und/oder das zweite Gelenk 14 des elektrisch einstellbaren Betts 2 gemäß 1 verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsformen zu der von 1, in der auch die dritten Gelenke 15 galvanisch trennende Gelenke sind, kann das in 2 dargestellte Gelenk auch als ein drittes Gelenk 15 verwendet werden.
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Das Gelenk 20 verbindet gelenkig ein erstes Element 21 und ein zweites Element 22 eines beweglichen Rahmens, wie den beweglichen Rahmen 5 von 1. Das erste und das zweite Element 21, 22 sind aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt.
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Das erste und das zweite Element 21, 22 haben jeweils zwei parallele Ansätze 23. Die Ansätze 23 des zweiten Elements 22 haben einen kleineren Abstand voneinander als die Ansätze 23 des ersten Elements 21, sodass die Ansätze 23 des zweiten Elements 22 zwischen den Ansätzen 23 des ersten Elements 21 angeordnet sind. Die Ansätze 23 des ersten Elements 21 und des zweiten Elements 22 haben konzentrische Öffnungen 24. In den Öffnungen 24 ist ein Bolzen 25 angebracht. Die Öffnungen 24 des ersten Elements 21 haben einen Durchmesser dergestalt, dass der Bolzen 25 in den Öffnungen 24 exakt eingepasst angebracht ist. Die Öffnungen 24 des zweiten Elements 22 haben einen etwas größeren Durchmesser. Zwischen dem zweiten Element 22 und dem Bolzen 25 sind Lager 26 angebracht, sodass die Lager 26 exakt zwischen den Ansätzen 23 des zweiten Elements 22 und dem Bolzen 25 eingepasst sind.
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Die Lager 26 sind aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, sodass sie das zweite Element 22 vom ersten Element 21 galvanisch trennen. Darüber hinaus oder alternativ können die Bolzen 25 auch aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein. Wenn der Bolzen 25 aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, zum Beispiel Keramik, können die isolierenden Lager 26 weggelassen werden. Alternativ kann zum Beispiel ein aus Metall hergestellter Bolzen 26 mit einer isolierenden Außenschicht vorgesehen sein. Um einen direkten Kontakt zwischen den Ansätzen 23 des ersten Elements 21 und den Ansätzen 23 des zweiten Elements 22 zu verhindern, haben die galvanisch trennenden Lager 26 jeweils einen Flansch 27 an der Seite, wobei die Ansätze 23 des zweiten Elements 22 den Ansätzen 23 des ersten Elements 21 zugewandt sind.
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3 und 4 zeigen Schemazeichnungen von Ausführungsformen eines Präsenzerfassungssystems für ein elektrisch einstellbares Bett. Beide 3, 4 zeigen einen beweglichen Rahmen 30 eines elektrisch einstellbaren Betts 31 in einer Seitenansicht. Der bewegliche Rahmen 30 hat Rahmensegmente 32, 33, 34, 35. An der unteren Endeinheit, d. h. am Rahmensegment 35, ist eine Bettplatte 36 angebracht. Ähnliche Bettplatten können ebenso an den anderen Rahmensegmenten 32, 33, 34 angebracht sein. Solche Bettplatten halten zum Beispiel eine Matratze des Betts 31. Die Segmente 32, 33, 34, 35 entsprechen im Allgemeinen den Segmenten 7, 8, 12, 13 der Ausführungsform von 1. In der Ausführungsform von 3 und 4 sind jedoch die Segmente 32, 33, 34, 35 nicht notwendigerweise elektrisch leitfähig und sie werden nicht als Sensoren zur Überwachung der Kapazitätswerte davon verwendet. Stattdessen ist in den Ausführungsformen nach 3 und 4 ein zusätzliches Sensorelement 37 an der Bettplatte 36 angebracht. Falls die Bettplatten an den Segmenten 32, 33, 34, 35 angebracht sind, können die dritten und sechsten Elemente 11, 17 an den Querseiten T1', T2' des beweglichen Rahmens 5, wie in 1 dargestellt, weggelassen werden. Eine solche Ausführungsform ist in 7 dargestellt. In diesem Fall ermöglicht das zusätzliche Sensorelement 37 einen Einklemmschutz ebenso an den Querseiten.
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In der Ausführungsform von 3 ist das Sensorelement 37 ein L-förmiger elektrisch leitfähiger Balken, der an einer Querseite T2'' der Bettplatte 36 angebracht ist. Die L-Form ermöglicht es sowohl eine horizontale wie auch eine vertikale Berührung zu erfassen. Das Sensorelement 37 endet eben mit einer Oberseite der Bettplatte 36 und berührt darunter die Bettplatte 36. Die Bettplatte 36 ist aus einem elektrisch nicht-leitfähigen Material, wie zum Beispiel Holz, hergestellt. In der Bettplatte 36 oder daran angebracht sind Kabel, die den L-förmigen elektrisch leitfähigen Balken mit Steckern verbinden, die in dieser Figur nicht dargestellt sind. In den Rahmenelementen 32, 33, 34, 35, die als hohle Rohre ausgebildet sind, verlaufen isolierte Kabel. Diese Kabel sind mit den Verbindern 38 verbunden. Die Verbinder 38 sind im Rahmenelement 35 angebracht. Wenn die Bettplatte 36 an den Rahmenelementen 32, 33, 34, 35 angebracht ist, sind die Stecker an der Bettplatte 36 mit den Verbindern 38 verbunden und eine elektrische Verbindung wird zwischen den Kabeln in den Rahmenelementen 32, 33, 34, 35 und dem Sensorelement 37 errichtet. Die Verbindung zwischen den Verbindern 38 und den Steckern kann entweder nur dazu dienen, eine elektrische Verbindung bereitzustellen oder alternativ eine elektrische Verbindung wie auch eine mechanische Verbindung der Bettplatte 36 mit den Rahmenelementen 32, 33, 34, 35 bereitzustellen. Die Kabel werden dann mit Kapazitätserfassungseinheiten gemäß den bezüglich 1 beschriebenen verbunden. Das Überwachen des Kapazitätswerts des Sensorelements 37, die Auswertung dieser Werte und das Anhalten und/oder Rückgängg machen einer Einstellbewegung des Betts 31 kann genauso wie gemäß der Beschreibung der Ausführungsform von 1 durchgeführt werden.
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Analog kann ein identisches Sensorelement zum Sensorelement 37 an einer Bettplatte angebracht sein, die mit einer Kopfendeeinheit des Bettes, d. h. mit dem Rahmenelement 32 verbindbar ist. Darüber hinaus können ähnliche Sensorelemente ebenso an den Bettplatten an Längsseiten der Bettplatten angebracht sein.
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Die Ausführungsform von 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform von 3 darin, dass der zusätzliche Sensor 37, dessen Kapazitätswert überwacht wird, eine Halteeinrichtung ist. Eine solche Halteeinrichtung wird verwendet, um die Matratze des Betts 31 an Ort und Stelle zu halten. In der Ausführungsform von 4 ist die L-förmige Halteeinrichtung elektrisch leitfähig. Die Verbindung der Halteeinrichtung und die Überwachung des Kapazitätswerts davon kann identisch zu den oben beschriebenen Ausführungsformen sein. Eine solche Halteeinrichtung ist in der Regel nur mit der Querseite der Bettplatte 36 verbunden. Zusätzlich zur Halteeinrichtung an der Querseite der Bettplatte 36 können zwei weitere Sensorelemente in Form von L-förmigen Balken gemäß der Ausführungsform von 3 an den Längsseiten der Bettplatte 36 angebracht sein. Solche L- förmigen Balken-Sensorelemente und die Halteeinrichtung können ebenso elektrisch verbunden sein, um eine gemeinsame Sensorzone zu bilden.
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5 und 6 zeigen Diagramme einer Auswertung eines Kapazitätswerts eines Präsenzerfassungssystems. Beide Diagramme stellen einen Kapazitätswert C gegen eine Zeit t während einer elektrischen Einstellbewegung einer elektrisch einstellbaren Möbelanordnung dar, wie zum Beispiel eines von den elektrisch einstellbaren Betten von 1, 3 oder 4.
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Beide Diagramme zeigen eine Bewegung von einer erhöhten Position („OBEN“) in Richtung einer horizontalen Position („UNTEN“) von zum Beispiel einer Bettkopfeinheit oder einer Bettfußeinheit eines elektrisch einstellbaren Betts. Die Kurve des gemessenen Kapazitätswerts C1 von wenigstens einem Sensor oder einer Sensorzone steigt während der Einstellbewegung an. Die Erhöhung von C1, wie in 5 und 6 dargestellt, wird aufgrund der Tatsache verursacht, dass ein bewegliches Teil, das den Sensor oder die Sensorzone aufweist, sich einem feststehenden Teil wie dem in 1 dargestellten feststehenden Rahmen 3 annähert. Alternativ oder darüber hinaus kann der gemessene Kapazitätswert ansteigen, während der Sensor oder die Sensorzone sich Elementen in der Umgebung annähert, wie einer Wand und/oder zum Beispiel einem Heizelement.
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In der Ausführungsform nach 5 wird ein konstanter vorbestimmter Kapazitätsgrenzwert Cmax verwendet. Wenn der gemessene Kapazitätswert C1 den Grenzwert Cmax überschreitet, wird zum Beispiel ein Vorhandensein einer Person und/oder eines Tiers, erfasst und eine Einstellbewegung wird angehalten und/oder rückgängig gemacht. Dies führt jedoch dazu, dass das Präsenzerfassungssystem ziemlich ungenau ist. Wenn ein Vorhandensein zuverlässig erfasst werden soll, wenn das bewegliche Teil in der Position „OBEN“, ist, dann führen sofern das bewegliche Teil näher an der Position „UNTEN“ ist, bereits kleinere Störungen, die zum Beispiel von ungefährlichen Messschwankungen verursacht sein können, dazu, dass die Einstellbewegung angehalten und/oder rückgängig gemacht wird.
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In der in 6 dargestellten Ausführungsform wird ein vorbestimmter Kapazitätsgrenzwert Cmax verwendet, der dynamisch aus einem Mittelwert von zuvor gemessenen Kapazitätswerten C1 und einem konstanten Offset D berechnet wird. Der Mittelwert kann zum Beispiel aus dem Kapazitätswerten C1 bestimmt werden, die zuvor während der vorbestimmten Zeitspanne gemessen wurden. Auf diese Weise kann ein Vorhandensein einer Person oder eines Tiers unabhängig von einer Position des beweglichen Teils zuverlässig erfasst werden, wenn der gemessene Kapazitätswert C1 den Grenzwert Cmax überschreitet. Das Präsenzerfassungssystem wird in einer Position „UNTEN“ wie auch in der Position „OBEN“ ausgelöst, falls der gemessene Kapazitätswert C1 plötzlich über den Offsetwert D ansteigt. Der Offsetwert D kann idealerweise gewählt werden, um eine Person oder ein Tier, das sich dem gefährlichen Bereich nähert, zuverlässig zu erfassen, jedoch Falschalarme des Erfassungssystems vermeiden, die zum Beispiel durch Messschwankungen oder andere ungefährliche Ereignisse verursacht wurden.
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Wie oben beschrieben, kann auch eine Unterbrechung der elektrischen Verbindungen im Präsenzerfassungssystem aus einer plötzlichen Abnahme des gemessenen Kapazitätswerts erfasst werden. Um eine solche Abnahme zu erfassen, kann ein konstanter minimaler Kapazitätsgrenzwert Cmin, wie in 5 dargestellt, verwendet werden. Wenn der gemessene Kapazitätswert C1 unter den minimalen Grenzwert Cmin fällt, wird eine Unterbrechung einer elektrischen Verbindung erfasst. Alternativ, wie in 6 dargestellt, kann der minimale Grenzwert ebenso dynamisch aus einem Mittelwert von zuvor gemessenen Kapazitätswerten C1 und einem negativen Offset berechnet werden.
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Darüber hinaus oder alternativ können die gemessenen Kapazitätswerte in ein Frequenzspektrum mit einem schnellen Fourier-Transformation-Algorithmus unterteilt werden. Dann können die Frequenzkomponenten des Frequenzspektrums analysiert werden. Eine Berührung und/oder eine Annäherung einer Person oder eines Tiers verursacht eine abrupte Änderung des gemessenen Kapazitätswerts. Eine Änderung von Hochfrequenzkomponenten kann vorweggenommen werden. Eine solche Änderung kann daher auch als ein Trigger für das Präsenzerfassungssystem nach einer der Ausführungsformen von 1, 3 und 4 verwendet werden.
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7 zeigt eine perspektivische Zeichnung einer anderen Ausführungsform eines Präsenzerfassungssystems 1 für ein elektrisch einstellbares Bett 2. Das elektrisch einstellbare Bett 2 weist einen feststehenden Rahmen 3 auf. An den Längsseiten L1 und L2 hat der feststehende Rahmen 3 Schienen 4, in denen kinematische Elemente 70 gleitbar an einer Oberseite angeordnet sind. Ein jedes kinematische Element 70 weist vier Segmente 71, 72, 73, 74 auf. Ein jedes Segment 71, 72, 73, 74 ist gelenkig mit den benachbarten Segmenten 71, 72, 73, 74 verbunden. Die Funktion dieser Elemente 71, 72, 73, 74 ist mit der Funktion des ersten, zweiten, vierten und fünften Segments 7, 8, 12, 13 der Ausführungsform von 1 und den Rahmensegmenten 32, 33, 34, 35 der Ausführungsform von 3 und 4 identisch.
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In der Ausführungsform von 7 sind keine beweglichen Segmente an den Querseiten T1 und T2 des elektrisch einstellbaren Betts 2 angeordnet. Die Bettplatten, wie in 3 und 4 dargestellt, können an den kinematischen Elementen 70 angebracht sein. In dieser Ausführungsform sind jedoch keine Rahmenelemente an den Querseiten T1 und T2 vorhanden, die als Sensorelemente zur Präsenzerfassung verwendet werden können. Daher sind in diesem Fall weitere Sensorelemente, die an den Bettplatten anbringbar sind, wie in 3 und 4 dargestellt, vorteilhaft.
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An der Unterseite der Längsseiten L1 und L2 sind in 7 Aktuatoren dargestellt, die eine Gleitbewegung der kinematischen Elemente 70 entlang der Schienen wie auch eine vertikale Einstellung der Segmente 71, 72, 73, 74 bewirken. Die Präsenzerfassung einer Person und/oder eines Tiers kann in dieser Ausführungsform analog zu den oben beschriebenen Präsenzerfassungsmechanismen von 1 bis 6 durchgeführt werden.
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8 zeigt einen Teil einer Längsseite L1 eines elektrisch einstellbaren Betts 2 mit einem kinematischen Element 70.
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Die Ausführungsform von 8 entspricht der Ausführungsform von 7. Die Aktuatoren 75 sind in einem Gleiter 6 angeordnet, ähnlich dem in 1 dargestellten Gleiter 6. In dem Gleiter 6 können ebenso Kapazitätserfassungseinheiten und eine Steuereinheit, wie bezüglich 1 bis 6 beschrieben, angeordnet sein. Die Präsenzerfassung einer Person und/oder eines Tiers kann in dieser Ausführungsform analog zu den oben beschriebenen Präsenzerfassungsmechanismen von 1 bis 7 durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Präsenzerfassungssystem
- 2
- Elektrisch einstellbares Bett
- 3
- Feststehender Rahmen
- 4
- Schiene
- 5
- Beweglicher Rahmen
- 6
- Gleitstück
- 7
- Erstes Segment
- 8
- Zweites Segment
- 9
- Erstes Gelenk
- 10
- Erster Hebelarm
- 11
- Drittes Segment
- 12
- Viertes Segment
- 13
- Fünftes Segment
- 14
- Zweites Gelenk
- 15
- Drittes Gelenk
- 16
- Zweiter Hebelarm
- 17
- Sechstes Segment
- 18
- Galvanisches Trennelement
- 19
- Verbinder
- 20
- Galvanisch trennendes Gelenk
- 21
- Erstens Element
- 22
- Zweites Element
- 23
- Ansatz
- 24
- Öffnung
- 25
- Bolzen
- 26
- Lager
- 27
- Flansch
- 30
- Beweglicher Rahmen
- 31
- Elektrisch einstellbares Bett
- 32
- Rahmensegment
- 33
- Rahmensegment
- 34
- Rahmensegment
- 35
- Rahmensegment
- 36
- Bettplatte
- 37
- Sensorelement
- 38
- Verbindungstift
- 70
- Kinematisches Element
- 71
- Segment
- 72
- Segment
- 73
- Segment
- 74
- Segment
- 75
- Aktuator
- L1, L1'
- Längsseite
- L2, L2'
- Längsseite
- T1, T1'
- Querseite
- T2, T2',T2''
- Querseite
- C1
- Gemessener Kapazitätswert
- Cmax
- Vorbestimmter Kapazitätsgrenzwert Cmax Kleinster Kapazitätsgrenzwert
- D
- Offset
