DE1588958C - Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch leitende plattenförmige Abschirmelement Fühlersystem für einen auf Kapazitätsänderungen mit einem elektrischen Potential zu versehen. Ein ansprechenden Schaltkreis, insbesondere zur Ver- Koaxialkabel kann vorgesehen sein, dessen Innenwendung bei der Steuerung des Spülvorganges von leiter elektrisch mit der Fühlereinrichtung und dessen

Toilettenanlagen. 5 Außenleiter elektrisch mit dem elektrisch leitenden,

Die automatische Betätigung von Spülventilen in plattenförmigen Abschirmelement verbunden ist und Pissoirs und anderen sanitären Einrichtungen ist aus das einen Teil der zweiten Kapazität bildet, wobei vielen Gründen wünschenswert. In einigen automa- die Fühlereinrichtung und das elektrisch leitende, tischen Systemen wurde eine oberhalb des Pissoirs plattenförmige Abschirmelcment durch das Koaxialmontierte leitende Platte verwendet, um die Anwesen- io kabel mit dem übrigen Teil des kapazitiv ansprcheit eines Benutzers infolge der durch seine Körper- chenden Schaltkreises verbunden sind,
kapazität erhöhten Kapazität festzustellen. . Die Fühlereinrichtung ist vorzugsweise gitter-

Diese Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, förmig oder alternativ in Form von isoliert ange-

daß ohne die Anwesenheit eines Objektes bzw. eines ordneten Stäben ausgebildet. Dabei ist die Kapazität

Benutzers in der Nähe der Fühlereinrichtung ihre 15 zwischen dem elektrisch leitenden Element und dem

Restkapazität gegen Erde auf Grund ihrer unver- Gitter bzw. den Stäben infolge der offenen Zwischen-

meidbaren engen Nachbarschaft zu geerdeten Teilen räume im Gitternetz bzw. zwischen den einzelnen

des Pissoirs bzw. der sanitären Einrichtung, wie z. B. Stäben von niedrigem Wert. Die Kapazität zwischen

Wasserrohre und Spülventile, ziemlich groß ist. Die dem Gitter bzw. den Stäben und einem in einigem

durch eine das Pissoir bzw. die sanitäre Einrichtung 20 Abstand vom Gitter befindlichen Benutzer ist jedoch

benutzende Person hervorgerufene Änderung der etwa die gleiche wie zwischen einem Benutzer und

Kapazität der Fühlereinrichtung gegen Erde ist dem- einer kompakten Platte. Diese Anordnung ist relativ

gegenüber relativ gering, so daß schwere Probleme empfindlich und kann die Anwesenheit einer Person

bezüglich Empfindlichkeit und Stabilität der Vor- in einem merklichen Abstand feststellen,

richtung auftreten. So kann diese Vorrichtung z. B. 25 Das elektrisch leitende, plattenförmige Abschirm-

bei Erwachsenen funktionieren, jedoch zeitweise element kann in unmittelbarer Nähe eines geerdeten

versagen, wenn die sanitäre Einrichtung von Be- Wasserfilms angeordnet sein, wodurch eine Kapa-

nutzern geringer Körpergröße' aufgesucht wird. zität zwischen diesen geschaffen wird und der

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die störende Einfluß des beim Spülen auftretenden Schaffung eines Fühlersystems für kapazitiv anspre- 30 Wasserfilms vermindert wird,
chende Schaltkreise, das die Nachteile der bekannten Der kapazitiv ansprechende Schaltkreis ist vorVorrichtungen vermeidet und eine höhere Empfind- zugsweise so ausgebildet, daß die beiden Kapazitäten lichkeit und Stabilität der kapazitiv ansprechenden aufgeladen werden und die Größe ihrer Ladungen Schaltkreise bewirkt. verglichen wird und das Ergebnis des Ladungsver-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch.35 gleichs der beiden Kapazitäten ein Ausgangssignal

gelöst, daß eine elektrisch leitende Fühlereinrichtung des Schaltkreises erzeugt.

vorgesehen ist, die sowohl eine erste Platte einer Das Fühlersystem kann einen zweizweigigen Entersten Kapazität als auch eine erste Platte einer zwei- Iadungsstromkreis aufweisen, wobei eine der beiden ten Kapazität bildet, wobei die zweite Platte der Kapazitäten über den einen und die andere der ersten Kapazität von einem Objekt gebildet wird, das 40 beiden Kapazitäten über den anderen der beiden in einen vorbestimmten, in der Nähe des Fühlers Einzelzweige in entgegengesetzten Richtungen entgelegenen Bereich gelangt und die zweite Platte der laden wird.

zweiten Kapazität von einem elektrisch leitenden, Dem ein Ausgangssignal erzeugenden Schaltkreis

plattenförmigen Abschirmelement gebildet wird, das kann ein Verstärkersystem mit einem Relais nach-

in der Nähe der Fühlereinrichtung angeordnet ist. 45 geschaltet sein, das der Belastung Strom zuführt,

Das elektrisch leitende, plattenförmige Abschirm- wenn an dem Schaltkreis ein Ausgangssignal erzeugt element, an das durch den zugehörigen Schaltkreis wird. Dabei kann das Verstärkersystem eine Zeitein Spannungspotential angelegt ist, unterbricht einen schaltung umfassen, um das Relais nach einer vor-Teil der Feldlinien zwischen der Fühlereinrichtung bestimmten Wirkungszeit von der Stromzufuhr ab- und Erde, wodurch die Restkapazität der Fühler- 50 zuschneiden. Zweckmäßigerweise ist ein Koppelungseinrichtung gegen Erde vermindert wird. Hierdurch kreis vorgesehen, der verhindert, daß das Relais wird erreicht, daß die Vergrößerung der Kapazität während der vorbestimmten Betätigungszeit von der der Fühlereinrichtung gegen Erde, die bewirkt wird, Stromzufuhr abgeschnitten wird,
wenn eine Person das Pissoir bzw. die sanitäre Ein- Das Relais kann ein Kontaktpaar betätigen, das richtung benutzt, im Verhältnis zu der Restkapazität 55 die Belastung mit einer Wechselstromquelle verder Fühlereinrichtung gegen Erde einen größeren bindet, wobei der Koppelungskreis eine in Reihe Prozentsatz darstellt, so daß eine stärkere Änderung geschaltete Gleichrichterdiode umfaßt, die einen der erhalten wird, die sich bezüglich der Empfindlichkeit Anschlußkontakte für die Belastung mit einem Be- und der Stabilität des zugehörigen Schaltkreises vor- tätigungsstromkreis verbindet, um zu gewährleisten, teilhaft auswirkt. 60 daß die Stromquelle mit der Belastung während der

Vorteilhafterweise erstreckt sich die Fühlereinrich- genannten Betätigungszeit verbunden bleibt,
tung nur über einen Bereich, der kleiner als die Einer der Einzelzweige des Entladungsstromkreises Hälfte des elektrisch leitenden, plattenförmigen Ab- kann mit dem Außenleiter des Koaxialkabels verschirmelemcnts ist, so daß sie durch letzteres beson- bunden sein, das die Fühlereinrichtung mit dem ders gut gegen in der Nähe befindliche geerdete Teile 65 Schaltkreis verbindet. Das elektrisch leitende, plattenabgeschirmt ist. förmige Abschirmelement kann seitlich oder vor Das erfindungsgemäße Fühlersystcm ist Vorzugs- dem Benutzungsbereich der sanitären Einrichtung weise mit Schalungselementen verbunden, um das angeordnet sein und sich innerhalb einer Einfassung

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oder Trennwand, die mehrere sanitäre Einrichtungen nicht immer erforderlich. Der andere Anschlußkonvoneinander trennt, befinden, wobei die Fühlerein- takt der Glimmlampe 14 ist mit der Fühlereinrichrichtung benachbart dem elektrisch leitenden, platten- tung 11 verbunden. Das Gitter 11 ist ferner über förmigeh Abschirmelement und von diesem isoliert einen Begrenzungswiderstand 22 mit einer Leitung angeordnet ist. 5 21 verbunden. Die Leitung 21 ist mit einer negativen Im folgenden wird die Erfindung an Hand sehe- Gleichspannungsquelle verbunden, die im vorliegenmatischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen den Fall von der Diode 23 und einem Kondensator näher erläutert. Es zeigt 24 gebildet ist. Dieser Wcchsclstromglcichrichtcr ist Fig. 1 ein schematisches Schaltbild, aus dem er- mit Anschlußkontakten 25, 26 an eine Wechselsichtlich ist, auf welche Weise ein die Fühlereinrich- io stromquelle von etwa 117 Volt angeschlossen. Die tung bildendes kapazitiv empfindliches Gitter mit vorstehend beschriebene Schaltung stellt einen zwei Ausgangskontakten gekoppelt ist, die mit einem Oszillator dar und umfaßt eine erste Kapazität 19 : Spülventil oder einem Motor zum Auslösen eines zwischen dem AbschirmclcmeiU IO und der Fühler-Spülventils gekoppelt sein können, einrichtung 11. Eine zweite Kapazität 12 wird zwi-Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer alter- 15 sehen der Fühlereinrichtung 11 und Erde gebildet, nativen Kopplungsvorrichtung, bei der die Schalt- Diese beiden Kondensatoren werden geladen, wenn elemente in einiger Entfernung von dem Fühler- negative Spannung an die Leitung 21 gelegt wird, system befestigt sind, Während der über den Widerstand 22 erfolgenden Fig. 3 eine isometrische Ansicht eines Pissoirs Aufladung erhöht sich die Spannung an den Glimmmit einer anderen Ausführungsform des Fühler- 20 lampenanschlußkontakten, bis die Zündspannung systems, erreicht ist, worauf die Glimmlampe leitet und die . F i g. 4 eine Draufsicht auf das in F i g. 3 gezeigte . Spannung an ihren Anschlußkontakten bis auf einen ) Pissoir, Wert-unterhalb der Glimmspannung reduziert wird. Fig. 5 einen Querschnitt durch das in Fig. 3 Dieser Vorgang gestattet es dem Kondensator 19, gezeigte Pissoir entlang der Linie 5-5 und 25 sich in Richtung des Pfeils 27 über den Widerstand Fig. 6 ein Schaltbild mit zwei verschiedenen Ver- 15 zu entladen. Die Entladung des Kondensators 12 bindungsschematas, um die durch einen geerdeten ruft einen ähnlichen Stromimpuls im Widerstand 16 Wasserfilm in der sanitären Einrichtung erzeugten hervor, jedoch — wie durch Pfeil 28 gezeigt wird — kapazitiven Wirkungen auszugleichen. in entgegengesetzter Richtung. Wenn die Wider-Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt das System ein 30 stände 15 und 16 gleich sind und die Kapazitäten 12 elektrisch leitendes, plattenförmiges Abschirmelement und 19 den gleichen Kapazitätswert aufweisen, liegt 10, das entlang dem Bereich befestigt ist, der für an den äußeren Anschlüssen der Widerstände 15 und Benutzer vorgesehen ist. Die Platte kann von größe- 16 keine Wechselspannung an, da sich die durch die rem Umfang sein und eine Breite von 0,60 m (2 ft) beiden entgegengesetzten Stromimpulse erzeugten und eine Höhe von 1,21m (4 ft) aufweisen. Eine 35. Spannungen kompensieren.

elektrisch leitende Fühlereinrichtung ist in Form Wenn sich ein Benutzer der sanitären Einrichtung eines leitenden Gitters 11 parallel zum Abschirm- bzw. dem' Pissoir nähert, wird zwischen die Fühlerelement 10 befestigt, wobei der Abstand zum Ab- einrichtung Il und die Erdleitung 30 eine zusätzschirmelement etwa 12,7 mm (0,5 inches) betragen liehe Kapazität 13 geschaltet. Dadurch wird bewirkt, kann. Dieses Fühlersystem umfaßt eine Erdkapazität 40 daß der Oszillator den Widerständen 15 und 16 eine j 12 zwischen dem Schirm 11 und Erde, wobei letztere Reihe von nicht kompensierten · Impulsen zuführt, in diesem Fall durch den Fußboden oder die üblichen Im vorliegenden Fall sind die Impulse durch den , Armaturen dargestellt wird, die leiten. Wenn sich ein Widerstand 16 stärker als die an den Widerstand 15 |) Benutzer vor der sanitären Einrichtung befindet, abgegebenen Impulse, so daß am oberen Ende des wird durch seinen Körper ebenfalls eine Kapazität 13 45 Widerstandes 15 eine negative Spannung anliefet. Es zwischen Schirm und Erde gebildet, und diese zu- kann eine Anzahl verschiedener Ankoppelkreise sätzliche Kapazität betätigt die Schaltung und löst zwischen die Widerstände 15 und 16 und einem das Spülventil aus, nachdem der Benutzer das Pissoir Paar von Ausgangskontakten 31 und 32 geschaltet verlassen hat. ' sein, die mit einem Belastungsstromkreis verbindbar In F i g. 1 und 2 ist ein perforiertes Gitter bzw. 5° sind. Der hier beschriebene Ankoppelkreis weist zwei ein perforierter Schirm gezeigt, da diese Art Fühler- Transistorverstärker 33 und 34, einen Halbleitereinrichtung leicht anwendbar ist und über einen aus- schaltkreis 35, ein erstes Relais 36 und ein zweites gedehnten Wirkungsbereich verfügt. Es können je- Relais 37 auf.

doch auch viele andere Arten von Fühlereinrich- Der erste Verstärker, d. h. der Transistor 33, ist tungen verwendet werden. Mehrere kleine Platten 55 mit seinem Emitter über einen Widerstand 38 in oder eine Vielzahl von Stäben, die entweder hori- Reihe mit der Erdleitung 30 geschaltet. Der Emitter zontal oder vertikal befestigt sind, erfüllen den ist ferner über einen Kondensator 40 mit der Basis ' gleichen Zweck. des Transistors 34 gekoppelt. Der Kollektor des Mit dem plattenförmigen Abschirmelement 10 und Transistors 33 ist mit einem Spannungsteiler verder Fühlereinrichtung 11 ist ein Schwingkreis ver- ^6o bunden, der die Widerstände 41 und 42 umfaßt. Die bunden. der eine kleine Glimmlampe 14 und zwei Basis des Transistors 34 ist mit einem Spannungs-Widerstände 15 und 16 umfaßt, die in Reihe zwi- teiler verbunden, der die Widerstände 43 und 44 auf : sehen das Abschirmelement 10 und Erde geschaltet der einen Seite und den Widerstand 45 auf der Erdj sind. Eine der Glimmlampenelektroden ist mit einem seite umfaßt, wodurch die Spannung an der Basis Schleifkontakt 17 eines Widerstandes 18 verbunden, ⁶5 teilweise stabilisiert wird. Der Emitter des Transistors der zwischen die Widerstände 15 und 16 geschaltet 34 ist direkt mit der Erdleitung 30 verbunden, wähist. Der Widerstand 18 kann durch einen zusatz- rend der Kollektor mit der mit dem Widerstand 43 liehen Widerstand 20 überbrückt sein, aber dies ist in Reihe geschalteten negativen Lesung 21 verbun-

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den ist. Der Kollektor des Transistors 34 ist über Die Wirkungsweise dieser Schallung ist folgender-

cincn kleinen Kondensator 46 mit einer aus zwei maßen:

Transistoren bestehenden Schallvorrichtung 35 ver- Es ist ersichtlich, daß der Oszillatorkrcis, der die

bundcn. Diese Schaltvorrichtung umfaßt einen ersten Glimmlampe 14 und die Kondensatoren umfaßt,

pnp-Transislor 47, dessen Emitter mit einer mit dem 5 ständig oszilliert, sobald die negative Spannung an

Widersland 48 in Reihe geschalteten Wechselstrom- der Leitung 21 anliegt. Wenn sich kein Benutzer in

quelle verbunden ist. Der zweite npn-Transislor 50 unmittelbarer Nähe der Fühlereinrichtung 11 be-

ist mit seinem Emitter mit der Erdleitung 30 ver- findet, liegt an der Basis des Transistors 33 im

bunden. Bei dieser Schallkombination ist die Basis wesentlichen keine Spannung an, da die Ausgangs-,

jedes Transistors mit der Kollcktorclektrode des io spannungen sich kompensieren. Dem Transistor 34

anderen Transistors verbunden, wobei die Basis des werden keine Impulse zugeführt, und auch die HaIb-

Transislors 50 mit dem Koppelkondensator 46 ver- leitcr-Schaltvorrichtung 35 erhält keine Impulse, da-

bunden ist. Die Basis des Transistors 50 ist außerdem her ist sie nichtleitend, und das erste Relais 36 nimmt

mit einem automatischen Vorspannungskieis ver- über den Widerstand 48 und die Diode 51 Strom

bunden. der einen Widerstand 29 und einen Konden- 15 auf, so daß es erregt und der Anker angezogen wird

salor 39 umfaßt. Negative Impulse von der mit dem und dadurch die Kontakle 57 geschlossen werden,

Netzanschlußkonlakt 25 verbundenen Zuführungs- wie in der Zeichnung dargestellt. Die Glimmlampe

leitung 21 werden durch die Emitter-Kollektor- 56 wird nicht gezündet, aber an der Leitung 58 und

Elektroden des Transistors 35 durchgelassen, wenn der Vcrzögerungsschaltung 68 liegt Spannung an.

die Zencr-Spannung überschritten wird, und laden 20 Negative Stromimpulse fließen nunmehr durch die

den Kondensator 39 auf. Der Kondensator lädt sich Diode 75 und laden den Kondensator 70 auf etwa

so lange auf. bis die Zener-Spannung des Transistors 150 Volt und den Kondensator 71 auf etwa 40 Volt

50 erreicht ist. Eine zusätzliche Spannung wird zur auf. Da die Basis des Transistors 60 mit dem Ver- (\

Erdleitung 30 abgeleitet. . bindungspunkt der Widerstände 73 und 74 verbunden

Der Ausgang der zwei Transistoren aufweisenden 25 ist, wird sie im aufgeladenen Zustand der Konden-Schaltvorrichtung 35 ist über eine Diode 51 mit einer satoren 70 und 71 auf einer geringen Durchlaß-Wicklung 52 des Relais 36 gekoppelt. Zu der Wick- spannung gehalten, der Transistor 60 ist leitend und hing 52 ist ein großer Kondensator 53 parallel ge- überbrückt die Wicklung 62 des Relais 37, so daß schallet, so daß sie auf Grund von Impulsen wirksam die Kontakte 64 offenbleiben. Die Werte der Widerwcrden kann, ohne daß ein Flattern des Ankers auf- 3° stände 72, 73 und 74 sowie der Kondensatoren 70 tritt. Der Anker des Relais 36 ist direkt mit der An- und 71 sind so bemessen, daß es etwa 5 Sekunden schlußkleniine 25 der Wechselstromquelle verbun- dauert, bis diese Kondensatoren auf eine negative den. Wenn das Relais nicht erregt ist. wird ein oberes Spannung aufgeladen sind, so daß der Transistor 60 Kontaklpaar54 geschlossen, wodurch Strom über leitend wird. Es wurde dieses Fünf-Sekunden-Inlcreinen Widersland 55 und eine Glimmlampe 56 fließt. 35 vall gewählt, da der Spülvorgang etwa 5 Sekunden Wenn das Relais erregt isl. wird ein unteres Kontakt- in Anspruch nimmt. Es ist offensichtlich, daß eine paar 57 geschlossen, und es wird Wechselstrom an derartige Schaltung auch jedes andere Zeitintervall die Leitung 58 gelegt, die mit der Kollektor-Elek- ermöglicht, wenn eine Anpassung an andere Vortrode eines Transistors 60 und über die Diode 61 gänge gewünscht wird.

mit der Wicklung 62 des zweiten Relais 37 verbun- 40 Es sei angenommen, daß ein Benutzer sich der den ist. Zu dieser Relaiswicklung ist ebenfalls ein sanitären Einrichtung nähert und seine Körpergroßer Kondenstor 63 parallel geschaltet, so dnß kapazität die normalerweise zwischen der Fühlersic wirksam werden kann, ohne daß das Relais einrichtung und Erde bestehende Kapazität 12 ervibrierl oder flattert, wenn ihr kurze Impulse züge- höht. Diese erhöhte Kapazität, die vielleicht nur drei f führt werden. 45 Pikofarad beträgt, verursacht eine beachtliche Ver- I

Das Relais 37 umfaßt ferner einen Anker, der änderung im Oszillator-Stromkreis, und der durch

direkt mit der Anschlußklemme 25 der Wechsel- den Widerstand 15 fließende Strom ist wesentlich

stromquelle verbunden ist. Wenn das Relais erregt geringer als der durch den Widerstand 16 fließende

wird, werden die normalerweise, offenen Kontakte Strom. Dadurch werden der Basis des ersten Tran-

64 geschlossen, und die Anschlußklemme 25 der 5° sistors negative Impulse aufgedrückt, diese Impulse

Stromquelle wird mit dem Anschlußkontakt 31 des werden verstärkt, und negative Impulse werden über

Belastungsstromkreises verbunden. Gleichzeitig wird den Kondensator 40 der Basis des zweiten Tran-

dic We-'^'ktroir.q-ieHe mittels der Leitung 65 mit sistors 34 aufgedrückt. Dadurch werden verstärkte

der in Reihe mit einem Begrenzunaiswiderstand 66 positive Impulse erzeugt, die der Schaltkombination

und einer Diode 67 geschalteten Wicklung 52 ver- 55 35 über den Kondensator 46 zugeführt werden, wo-

bundcn. durch diese leitend wird und die Wicklung 52 des

Der Transistor 60 ist mit seinem Kollektor direkt Relais 36 kurzschließt, so daß die Kontakte 57 ge- ,

mit der Leitung 58 und mit seiner Basis mit einer öffnet und die Kontakte 54 geschlossen werden.

Verzögerungsschaltun« 68 verbunden, die einen Dadurch wird die Leitung 58 von der Wechselsnan-

ersten Kondensator 70 und einen zweiten Konden- ^6o nung getrennt und die Glimmlampe 56 zum Leuchten

sator 71 umfaßt. Der Kondensator 70 ist über die gebracht.

Widerslände 72, 73 und 74 geschaltet, die ihrerseits Wenn die Leitung 58 von der Spannung getrennt

in Rc'l'c "'"Hinltct sind. Der Kondensator 71 ist wird, entladen sich die Kondensatoren 70 und 71

über die Widerstände 73 und 74 geschaltet. Eine über die Widerstände 72, 73 und 74 in etwa 12 Se-

Diodc 75 ist zwischen die Leitung 58 und die Ver- ⁶5 künden, und der Basis des Transistors 60 wird eine

himhiii'! des Kondensators 70 mit dem Widerstand positive Spannung zugeführt, um ihn nichtleitend

72 i'csthallct. Der Zweck dieser Verxögcrungs- /11 machen. Da die Kontakte 57 ollen sind, kann der

schaltung ist nachstehend beschrieben. Wickhin» 62 des Relais 37 jedoch kein Strom züge-

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führt werden, so daß die Kontakte 64 geöffnet Abschirmelement 10 und am anderen Ende mit der

bleiben und die Belastung nicht erregt wird. Solange Basis des ersten Transistors 33 verbunden. Diese Art

das erste Relais 36 in nichterregtem Zustand bleibt, von Verbindung kann sich als notwendig erweisen,

kann das zweite Relais nicht wirksam werden. Dies um Störkapazitäten zu vermeiden, wenn die die

bedeutet, daß, solange sich ein Benutzer in unmittel- 5 Spülung auslösende Schaltung in größerem Abstand

barer Nähe der Fühlereinrichtung 11 befindet, die von dem kapazitiv empfindlichen Abschirmelement

Belastung nicht betätigt wird und kein Spülvorgang und von der Fühlereinrichtung angeordnet werden

stattfindet. muß. Die zusätzlichen Mittel gemäß F i g. 2 bewirken

Es sei nunmehr angenommen, daß der Benutzer eine Vergrößerung der Kapazität zwischen Abschirmdie sanitäre Einrichtung verläßt und damit die zu- io element und Fühlereinrichtung. Sowohl der Ladesätzliche Kapazität 13 weggenommen und der Nor- strom wie der Entladestrom werden verstärkt, aber malzustand des Oszillator-Systems wiederhergestellt die Schaltung kann leicht durch Verschieben des wird. Es liegt nunmehr keine Spannung an der Tran- Schleifkontaktes 17 oder durch Änderung eines der sistor-Schaltvorrichtung 35 an, die Schaltvorrichtung beiden Widerstände 15 und 16 wieder abgeglichen 35 ist nichtleitend, und die Relaiswicklung 52 des 15 werden. Die Wirkungsweise einer derartigen Schalersten Relais 36 erhält Strom, wodurch die Glimm- tung ist die gleiche wie die Wirkungsweise der in lampe 56 ausgeschaltet, Wechselspannung an die F i g. 1 gezeigten Schaltung.

Leitung58 angelegt wird und der Wicklung62 nega- In den Fig. 3, 4, 5 und 6 ist ein anderes Austive Impulse zugeführt werden, so daß das Relais 37 führungsbeispiel einer sanitären Einrichtung 80 gewirksam wird und die Kontakte 64 geschlossen 20 zeigt, die aus Porzellan oder ähnlichem Material werden. Der Belastung wird nunmehr Strom züge- besteht und einen flachen rückwärtigen Teil und führt, der Motor (nicht gezeigt) für die Spülung wird vorstehende Seitenteile 81 und 82 aufweist. Diese betätigt, und der Spülvorgang wird ausgelöst. Der Form ermöglicht eine andere Anordnung der Fühler-Motor arbeitet etwa 5 Sekunden, bis die Konden- einrichtung und des Abschirmelementes innerhalb satoren 70 und 71 auf eine Spannung aufgeladen 25 der sanitären Einrichtung, die für den Benutzer unsind, die der Basis des Transistors 60 eine negative sichtbar ist. Ein Abschirmelement in Form einer 20-Volt-Vorspannung erteilt. Dadurch wird bewirkt, kompakten leitenden rückwärtigen Platte 1OA (entdaß der Transistor 60 leitend und die Wicklung 62 sprechend dem plattenförmigen Abschirmelement 10 kurzgeschlossen wird, um den Kontakt 64 zu öffnen in Fig. 1) bildet einen Teil des kapazitiv empfind- und die Stromzufuhr zum Motor zu unterbrechen. 3° liehen Fühlersystems und dient als Ausgleich für

Die vorstehend beschriebene Schaltung könnte einen geerdeten Wasserfilm. Die Fühlereinrichtung ein vorzeitiges Beenden des Spülvorganges auslösen, besieht aus zwei leitenden Stäben 83 und 84, die an falls der Benutzer sich entfernt und innerhalb von die Stelle des in Fig. 1 gezeigten Drahtgitters treten. 5 Sekunden zurückkehrt. In diesem Fall würde die Infolge der Lage dieser kapazitiv empfindlichen die beiden Transistoren umfassende Schaltvorrich- 35 Fühlereinrichtung muß man den Wasserfilm 91 in tung in einen Zustand versetzt werden, in dem sie Betracht ziehen, der möglicherweise während der Strom durchlassen und das erste Relais kurzschließen Benutzung der sanitären Einrichtung auftritt. Da das würde. Um sicherzustellen, daß dies nicht geschieht, Wasser in eine Ablaufleitung aus Metall fließt, ist der ist eine Zusatzschaltung vorgesehen, die eine Leitung Wasserfilm geerdet, und es entsteht dadurch eine 65, einen Widerstand 66 und eine Diode 67 umfaßt. 40 beachtliche Kapazität zwischen der Abschirmung Solange die Kontakte 64 geschlossen sind, wird der und Erde 30. Eine zusätzliche Kapazität 92 entsteht Relaiswicklung 52 vom Anschlußkontakt 25 über zwischen den Stäben 83 und 84 der Fühlereinrichdie Kontakte 64, die Leitung 65 und die Diode 67 tung und dem Wasserfilm 91. Die Streu- bzw. Erd-Strom zugeführt, wobei die Kontakte 57 geschlossen kapazitäten zwischen den Stäben und Erde sind in bleiben, ganz gleich, in welchem Zustand sich die 45 Fig. 6 als Kapazitäten 85 und 86 eingezeichnet.
Schalteinrichtung 35 befindet. Dadurch kann der In den meisten sanitären Anlagen dieser Art sollte Belastungsmotor die vorbestimmten 5 Sekunden der Steuerstromkreis in einer Entfernung zur sanitäweiterhin wirksam sein, um den Spülvorgang zu ren Einrichtung angeordnet sein, wo er nicht naßbeendigen. Des weiteren werden die Kondensatoren gespritzt werden kann. Derartige Anlagen machen im 70 und 71 voll aufgeladen. Diese Verriegelungs- 50 allgemeinen ein abgeschirmtes Kabel 76 mit einer in schaltung schützt daher auch vor einem Überlaufen, der Mitte befindlichen Leitung 77, wie in F i g. 2 das durch eine sich hin- und herbewegende Person und 6 gezeigt, erforderlich. Eine geringe Streu- bzw. hervorgerufen werden könnte, da es nach öffnen Erdkapazität ist in einer derartigen Leitung immer der Kontakte 57 wiederum 12 Sekunden dauert, bis vorhanden, und diese Kapazität wird dadurch, daß die Kondensatoren 70 und 71 entladen sind und 55 die Entladelampe 14 zwischen die konzentrische Lcidamit der Transistor 60 gesperrt wird, wodurch die tung 77 und den zwischen den beiden Widerständen Schaltung für einen weiteren Spülvorgang vorbereitet 15 und 16 gelegenen Mittclabgriff geschaltet ist, zu ist. Auch ein zweiter Benutzer kann in einer Zeit- einem Bestandteil des Sclnvingungskreiscs. Wenn die spanne von 17 Sekunden nach Beginn eines Spül- Glimmlampe 14 zündet, fließt ein Teil des Stromes Vorganges keinen weiteren Spülvorgang auslösen. 60 über die Leitungen 87 und 77 zu den Stäben 83 und

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung ist eine alter- 84 der Fühlcreinrichtung über die Steuerkapazitäten 85 native Anordnung des Fühlersystems. Es handelt und 86 zur Erdleitung 30, den Widerstand 16 und zur sich hierbei um das gleiche Fühlersystem, wie in anderen Seite der Glimmlampe 14. Hin anderer Teil Fig. 1 gezeigt, nur daß ein leitendes konzentrisches des nnlladcslromcs fließt über die Leitungen 87 und Kabel 76 verwendet ist, um die Leitung 77 abzu- 65 77 sowie die Kabelkapazilät 88 xur Leitung 90, den schirmen, die dcrf Fühler 11 mit einem Anschluß- Widerstand 15 und 7iir anderen Seite der Glimmkontakt der Glimmlampe 14 verbindet. Die zylin- lampe. Wenn dies die ein/igen Kntladewege sind, ist drische Abschirmung 78 ist an einem linde mit dem eine I-instellung des Widerstandes 16' möglich, um

ΙΛΟ A^J'IAR

Spannungsabfällc auszugleichen, so daß die Ausgangsspannung im wesentlichen Null ist, wenn sich kein Benutzer in der Nähe der Stäbe befinden würde.

Der Wasserfilm 91 besteht zeitweise und ist immer geerdet. Es besteht eine bestimmte geringfügige Kapazität 92 zwischen den kapazitiv empfindlichen Stäben 83, 84 der Fühlereinrichtung und dem Wasserfilm 91. Wenn sich diese Kapazität erhöht, wachsen die Entladeimpulse, die von der Glimmlampe 14 über die Leitung 77 fließen, an, und der Spannungsabfall am Widerstand 16 erhöht sich, wodurch das Ausgangssignal anwächst. Die Kapazität 92 liegt parallel zu den Kapazitäten 85 und 86 und neigt dazu, die Empfindlichkeit herabzusetzen. Dieser Mangel kann teilweise dadurch ausgeglichen werden, daß das Abschirmelement WA direkt hinter dem Wasserfilm angeordnet wird, um die Kapazität zwischen Platte und Erde zu vergrößern. Wenn der Schalter 94, wie in Fig. 6 gezeigt, in seine obere Stellung gebracht wird, leitet die Kapazität 93 einen Teil des Entladestroms, der normalerweise von der Kabelabschirmung über den Widerstand 15 fließt, über die Kapazität 93 zur Erdleitung und" über den Widerstand 16 ab.

Die Anwesenheit eines Benutzers, der durch die Kapazität 13 dargestellt ist, erhöht den Entladestrom durch den Widerstand 16 und verursacht eine nicht kompensierte Spannung, die verstärkt und in der gleichen Weise, wie in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben, verwendet wird.

Ein anderer Abgleich wird erzielt, wenn man den Schaltarm 94 mit seinem unteren Kontakt verbindet. Der eine Teil des Entladestroms der Glimmlampe fließt dann durch das Kabel, über die Leitung 77 zu den kapazitiv empfindlichen Stäben 83 und 84 der Fühlereinrichtung, über die Kondensatoren 92 und 93 über den Widerstand 16 zur anderen Seite der Glimmlampe. Der Widerstand 15 kann so eingestellt werden, daß keine Ausgangsspannung entsteht, wenn sich keine Kapazität 13 (d. h. kein Benutzer) vor den Stäben befindet. Wenn eine Kapazität 13 hinzukommt, bewirkt der durch den Widerstand 16' fließende Entladestrom die gewünschte, nicht kompensierte Spannung, und es wird ein Ausgangssignal erzeugt.

Es ist ersichtlich, daß die vorbeschriebene Schaltanordnung so eingestellt werden kann, daß entweder positive oder negative Entladeimpulse entstehen. Wenn eine derartige .Änderung vorgenommen wird, Kann die Anzahl der Verstärkerstufen geändert werden, um ein Signal unveränderter Richtung für den Belastungskreis zu erzeugen. Es kann aber auch der Koppelkreis, der die Relais erregt, um die Belastung zu speisen, umgepolt werden.

Die Verwendung des mit Spannung versorgten elektrisch leitenden plattenförmigen Abschirmelements 10 (Fig. 1 und 2) bzw. 1OA (Fig. 6) in Verbindung mit der Fühlereinrichtung 11 (F i g. 1 und 2) bzw. 83 und 84 (F i g. 6) stellt ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung dar. Wäre kein derartiges elektrisch leitendes plattenförmiges Abschirmelement 10 bzw. iOA vorgesehen, so wäre ohne die Anwesenheit eines Objektes bzw. eines Benutzers in der Nähe der Fühlereinrichtung 11 bzw. 83 und 84 ihre Restkapazität gegen Erde ziemlich groß, etwa in der Größenordnung von 80 bis 100 Picofarad. Die durch eine das Pissoir bzw. die sanitäre Einrichtung benutzende Person hervorgerufene Änderung der Kapazität der Fühlereinrichtung gegen Erde beträgt nur 1 Picofarad oder weniger, d. h". maximal nur 1 oder 2 Prozent, und eine so geringe Änderung würde so schwere Probleme bezüg-Hch Empfindlichkeit und Stabilität der Vorrichtung verursachen, daß sie dadurch praktisch unbrauchbar wäre. Das elektrisch leitende, plaltenförmige Abschirmelement 10 bzw..IOA, an dem durch den zugehörigen Schaltkreis ein Spannungspotential ange-

legt ist, unterbricht einen beträchtlichen Teil der Feldlinien.zwischen der Fühlereinrichtung und Erde, wodurch die Restkapazität der Fühlereinrichtung gegen Erde auf etwa 15 bis 30 Picofarad vermindert wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Vergrößerung

der Kapazität der Fühlereinrichtung gegen Erde, die bewirkt wird, wenn eine Person das Pissoir bzw. die sanitäre Einrichtung benutzt, einen größeren Prozentsatz der Restkapazität der Fühlereinrichtung gegen Erde darstellt, so daß eine stärkere Änderung erhalten wird, die sich bezüglich der Empfindlichkeit und der Stabilität des zugehörigen Schaltkreises vorteilhaft auswirkt. Natürlich ist zwischen dem elektrisch leitenden plattenförmigen Abschirmelement 10 bzw. 10 A und Erde eine große Kapazität vorhanden.

Diese Kapazität stört jedoch nicht die Feststellung der Gegenwart eines Benutzers der sanitären Einrichtung, da diese Kapazität von dem Bereich, in dem die Fühlereinrichtung die Anwesenheit einer Person feststellt, getrennt ist. Darüber hinaus kann die Kapazität zwischen der Fühlereinrichtung 11 bzw. 83 und 84 und dem elektrisch leitenden, plattenförmigen Abschirmelement 10 bzw. 1OA ziemlich groß sein, ohne irgendwelche Nachteile oder Probleme zu verursachen, da diese Kapazität konstant bleibt und mit dem zugehörigen Schaltkreis verbunden ist und durch Einstellung anderer Bauelemente des Schaltkreises, z. B. der Widerstände 15, 16, 18 und 20, kompensiert werden kann. Daher ergibt die erfindungsgemäße Verwendung eines elektrisch leitenden plattenförmigen Abschirmelements 10 bzw. IOA,· das in der Nähe der Fühlereinrichtung angeordnet ist und in seinen Abmessungen wenigstens in etwa den Abmessungen der Fühlereinrichtung entspricht, eine Verminderung der Restkapazität der Fühlereinrichtung gegen Erde, was einen wesentlichen Vorteil darstellt und das offenbarte Fühlersystem für kapazitiv ansprechende Schaltkreise zur Steuerung des Spülvorganges von Toilettenanlagen kommerziell an-. wendbar macht.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis, insbesondere zur Verwendung bei der Steuerung des Spülvorganges von Toilettenanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Fühlereinrichtung (11; 83,

■ 84) vorgesehen ist, die sowohl eine erste Platte einer ersten- Kapazität (12; 85,86) als auch eine

erste Platte einer zweiten Kapazität (19) bildet, wobei die zweite Platte der ersten Kapaiztät (12; 85, 86) von einem Objekt gebildet wird, das in einen vorbestimmten, in der Nähe des Fühlers (11; 83, 84) gelegenen Bereich gelangt, und die zweite Platte der zweiten Kapa-

zität (19) von einem elektrisch leitenden plattenförmigen Abschirmelement (10, 10A) gebildet wird, das in der Nähe der Fühlereinrichtung (11; 83, 84) angeordnet ist.

2. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtung sich über einen Bereich erstreckt, der kleiner als die Hälfte des elektrisch leitenden plattenförmigen Abschirmelements (10,10A) ist.

3. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Schaltungselemente (14,15,16,76) um das elektrisch leitende plattenförmige Abschirmelement (10,VSA) mit einem elektrischen Potential zu versehen.

4. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koaxialkabel (76) vorgesehen ist, dessen Innenleiter (77) elektrisch mit der Fühlereinrichtung (11; 83,84) und dessen Außenleiter (78) elektrisch mit dem elektrisch leitenden plattenförmigen Abschirmelement (10, 10/1) verbunden ist, und daß das Koaxial- a₀ kabel (76) einen Teil der zweiten Kapazität (19) bildet und die Fühlereinrichtung (11; 83, 84) und das elektrisch leitende plattenförmige Abschirmelement (10,10Λ) durch das Koaxialkabel (76) mit dem übrigen Teil des .kapazitiv ansprechenden Schaltkreises verbunden sind.

5. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtung (11) gitterförmig ausgebildet ist.

6. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtung aus isoliert angeordneten Stäben (83,84) besteht. .

7. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende plattenförmige Abschirmelement (10/4) in unmittelbarer Nähe eines geerdeten Wasserfilms (91) angeordnet ist, wodurch eine Kapazität (93) zwischen diesen geschaffen wird.

8. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitiv ansprechende Schaltkreis so ausgebildet ist, daß die beiden Kapazitäten (12; 19) aufgeladen werden und die Größe ihrer Ladungen verglichen wird und das Ergebnis des Ladungsvergleichs der beiden Kapazitäten (12; 19) ein Ausgangssignal des Schaltkreises erzeugt.

9. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweizwcigiger Entladungsstromkreis vorgesehen ist, wobei eine der beiden Kapazitäten (19, 12) über den einen und die andere der beiden Kapazitäten (19,12) über den anderen der beiden Einzelzweige in entgegengesetzten Richtungen entladen wird.

10. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem ein Ausgangssignal erzeugenden Schaltkreis ein Verstärkersystem mit einem Relais (37) nachgeschaltet ist, das der Belastung Strom zuführt, wenn an dem Schaltkreis ein Ausgangssignal erzeugt wird.

11. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkersystem eine Zeitschaltung umfaßt, um das Relais (37) nach einer vorbestimmten Wirkungszeit von der Stromzufuhr abzuschneiden.

12. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koppelungskreis vorgesehen ist, der verhindert, daß das Relais (37) während der vorbestimmten Betätigungszeit von der Stromzufuhr abgeschnitten wird.

13. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (37) ein Kontaktpaar (64) betätigt, das die Belastung mit einer Wechselstromquelle verbindet, wobei der Koppelungskreis eine in Reihe geschaltete Gleichrichterdiode umfaßt, die einen der Anschlußkontakte für die Belastung mit einem Betätigungsstromkreis verbindet, um zu gewährleisten, daß die Stromquelle mit der Belastung während der genannten Betätigungszeit verbunden bleibt.

14. Fühlersystem für kapazitiv ansprechenden Schaltkreis nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Einzelzweige des Entladungsstromkreises mit dem Außenleiter (78) des Koaxialkabels (76) verbunden ist, das die Fühlereinrichtung (83,84) mit dem Schaltkreis verbindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen