DE19502214A1

DE19502214A1 - Steuereinrichtung für eine Sanitärarmatur

Info

Publication number: DE19502214A1
Application number: DE19502214A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Dr Eichholz; Hans-Juergen Ludewig
Original assignee: Friedrich Grohe Armaturenfabrik GmbH and Co; Friedrich Grohe AG
Current assignee: Grohe Water Technology AG and Co KG
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-08-01
Also published as: EP0724043B1; DE59609270D1; DK0724043T3; ATE218656T1; JPH08218459A; US5743511A; EP0724043A1; ES2177685T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Sanitärarmatur, insbesondere Wasserauslaufsteuerung, mit einer wenigstens einen Sender und einen Empfänger enthaltenden, vorzugsweise mit Infrarotlichtstrahlung arbeitenden Detektionseinrichtung, einer Steuer- und Auswerteelektronik und einer oder mehreren Batterien oder Akkumulatoren für die elektrische Energieversor gung.

Derartige Steuereinrichtungen werden meist für Wasser auslaufarmaturen an Waschtischen, Urinalen etc. einge setzt. In diesen batteriebetriebenen, berührungslos gesteuerten Sanitärarmaturen werden zur Energieversor gung eine oder mehrere Primärzellen mit einer definier ten Mindestkapazität und einer beschränkten, ebenfalls systembedingten Lagerfähigkeit verwendet. Diese Batte rien werden der Armatur als Beipack beigefügt, da das Einsetzen der Batterie(n) in die Armatur bzw. das zuge hörige Batteriefach zu einer Aktivierung der Steuer elektronik führt und somit während der oftmals nicht vorherbestimmbaren Lagerzeit bzw. Transportzeit eine nicht dem Gebrauchsnutzen dienende Entladung der Batte rie(n) infolge des Energiebedarfs der elektronischen Steuerung - insbesondere bei einer Ausführung mit akti ver Infrarotsensorik - erfolgt, die zu einer Reduzie rung der für den Anwender meßbaren, effektiven Batte rielebensdauer (Benutzungsdauer) führt. Da die Lebens dauer (Nutzungsdauer) einer Batteriefüllung für der artige Steuerungen zum derzeitigen Stand der Technik ohnehin nur wenige Jahre (ca. 2-3 Jahre) beträgt, würde beispielsweise eine zweÿährige Gesamtlager-/ Transportzeit der Armatur bis zur Installation beim Endkunden eine nicht zu akzeptierende Beschränkung der Nutzungsdauer für die Ersatzbatterieausstattung bewirken.

Daher ist derzeit allgemein üblich, die Batterie(n) der Armatur vor Verpackung beizufügen und diese erst unmit telbar bei der Installation der Armatur in die Armatur selbst bzw. das zugehörige Batteriefach einzusetzen.

Diese Handhabung weist folgende, eklatante Nachteile auf:

1. Das Produkt (batteriebetriebene, berührungslos ge steuerte Sanitärarmatur) kann nicht im späteren An lieferungszustand (Endkunde) getestet werden.
2. Die Batterien können nicht ohne Aufwand getestet werden.
3. Die Armatur bzw. das Batteriefach muß für das Ein setzen der beigefügten Batterie(n) durch den Endkun den bzw. Installateur geöffnet bzw. ggfs. teildemon tiert werden. Hierbei ist die Gefahr der Fehlbe stückung (Verpolung) bzw. der unsachgemäßen Handha bung bis hin zur Beschädigung von Dichtungen etc. gegeben.

Als weitere, jedoch selten praktizierte Möglichkeit bietet sich der Einsatz von Schaltern an, mit der die Batterie(n) elektrisch von der Steuerung getrennt wird (werden). Hierbei sind als nachteilig die nicht zu ver nachlässigenden Kosten für den erforderlichen Schalter, die Abdichtungsmaßnahmen und die einfache Manipulier barkeit oder bei Integration des Schalters in eine Sanitärarmatur, dessen Zugänglichkeit (unbefugte bzw. ungewollte Außerbetriebsetzung) zu benennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbes serte Steuereinrichtung zu schaffen, bei der der Ver brauch der elektrischen Energie erheblich verringert werden kann. Hierbei gehört es mit zur Aufgabe, ein einfaches und sicheres Verfahren zur Montage und den Betrieb der Steuereinrichtung in einer Sanitärarmatur vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merk malen des Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 10 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den An sprüchen 2 bis 9 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Sanitärarmatur elektrisch betriebsbereit mit werksseitig installierter Batterie eingelagert werden kann, so daß für den Erstanwender das Einlegen der Batterie, das sich bei Produkten mit vollständig integrierten Komponenten im Armaturengehäu se schwierig und aufwendig gestalten kann, entfällt. Darüber hinaus wird erreicht, daß

1. der Test des Gesamtsystems der Sanitärarmatur inkl. Batterien entsprechend dem späteren An lieferungszustand möglich ist;
2. kein mechanischer Eingriff des Installateurs oder Endverbrauchers in die Sanitärarmatur bzw. das Batteriefach zum Einsetzen der Batterien erforder lich ist;
3. keine merkliche Beeinträchtigung der aktiven Bat terielebensdauer auch bei längerfristiger Lagerung bzw. Transportzeit auftritt;
4. die Angabe einer definierten effektiven Batterie lebensdauer durch den Hersteller, unabhängig von der tatsächlichen Lagerzeit möglich ist;
5. keine Gefahr der Verpolung bzw. des unsachgemäßen Einsetzens der Batterien durch den Installateur oder Endverbraucher bzw. eine Beschädigung von Dichtungen etc. auftreten kann;
6. keine mechanischen Schalter zur Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung während der Lage rung und/oder dem Transport der Steuereinrichtung bei eingesetzten Batterien erforderlich sind;
7. eine sofortige Betriebsbereitschaft der automa tischen Sanitärarmatur nach Entnahme aus der Ver packung möglich ist.

Der Thematik "elektrische Energieversorgung/Batterien" ist für den Installateur bzw. Endverbraucher zumindest für die herstellerseitig angegebene effektive Batterie lebensdauer bei der Installation der Sanitärarmatur keine weitere Beachtung zu schenken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie ben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer berührungslos gesteuerten sanitären Wasserauslaufarmatur;

Fig. 2 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm der Soft wareroutine für den Energiesparmodus der Sanitärarmatur.

Bei dem in Fig. 1 in schematischer Weise gezeigten sa nitären Wasserauslaufarmatur ist ein Magnetventil 4 mit einem Wasserzulauf 41 und einem Wasserauslauf 42 vorge sehen. Das Magnetventil 4 ist von einer Steuer- und Auswerteelektronik 1 ansteuerbar. Hierbei ist im Be reich des Wasserauslaufs 42 eine Detektionseinrichtung 2 vorgesehen, mit der die Anwesenheit eines Benutzers feststellbar ist. Hierbei wird in der Normalbetriebsart von einem Sender 21 ein getakteter Infrarotlichtstrahl abgegeben, der nach einer Reflexion an einem Gegen stand im vorbestimmten Erfassungsbereich von einem Em pfänger 22 wiederaufgenommen wird. Bei der Feststellung der Anwesenheit eines Benutzers erzeugt die Detektions einrichtung ein Signal, das an die Steuer-und Auswerte elektronik 1 abgegeben wird, in der nun ein entsprechen des Wasserauslaßprogramm über einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller abgearbeitet wird, wobei dem Magnetven til 4 in der Wasserauslaufarmatur nach einem vorbe stimmten Zeitraum (Verzögerungszeit) ein Öffnungsimpuls und nach einem ebenfalls vorbestimmten Öffnungszeitraum ein Schließimpuls zugeführt wird. Die elektrische Ener gieversorgung der Steuer- und Auswerteelektronik 1 mit der Detektionseinrichtung 2 und dem Magnetventil 4 er folgt von einer Batterie 3, wobei die Steuer- und Aus werteelektronik 1, die Detektionseinrichtung 2, die Batterie 3 und das Magnetventil 4 in der Wasserauslauf armatur integriert sind.

Um einen möglichst energiesparenden Betrieb für z. B. die Lagerhaltung derartiger Produkte mit installiertem und damit angeschlossenem Akkumulator oder Batterie 3 zu ermöglichen, ist die Systemsoftware der Steuer- und Auswerteelektronik 1 mit einem Energiesparmodus erwei tert, in dem die normalerweise ausgeführte Programmab arbeitung unterbrochen und alle Peripherieverbraucher, insbesondere die besonders energieaufwendige Aussendung von Infrarotlicht, mit Ausnahme des Empfängers 22 für die Infrarotlichtstrahlung, dessen Empfindlichkeit vor teilhafterweise durch entsprechende Beschaltung er höht wird, deaktiviert werden. Die Software für den Energiesparmodus (Sleepmode) ist hierbei in einem Modul 11 abgelegt.

In dem Energiesparmodus wird die in der Steuer- und Auswerteelektronik 1 vorgesehene Mikrocontrollereinheit oder Mikroprozessoreinheit selbst in einen Stand-by-Mo dus geschaltet (STOP Mode, POWER DOWN Mode), der die Stromaufnahme beispielsweise auf 0,3 bis 1,0 Mikroampe re oder auf etwa ein Hundertstel der Stromaufnahme im Normalbetrieb minimiert. Das Ausgangssignal des Empfän gers 22 ist unmittelbar oder über eine geeignete Ver stärker/Filterschaltung mit einem Eingang (Interrupt- Eingang) der Steuer- und Auswerteelektronik 1 verbun den. Der Energiesparmodus (Sleepmode) der Wasseraus laufarmatur wird vom Hersteller durch ein geeignetes Hilfsmittel, z. B. Programmiergerät, Fernbedienung etc., voreingestellt. Hierzu ist in der Software der Steuer- und Auswerteelektronik 1 bzw. des Mikrocontrollers das Modul 11 vorhanden, welches durch die genannten Hilfs mittel aktiviert wird, wobei nach einer definierten Verzögerungszeit von beispielsweise 60 Sekunden ein gezieltes "Powerdown" der Steuer- und Auswerteelektro nik 1 bzw. des Mikrocontrollers in den "Sleepmode" durchgeführt wird. Die Steuer- und Auswerteelektronik 1 bzw. der Controller stellt hiernach alle Aktivitäten ein, außer der Überwachung des Interrupteinganges (Mikrocontroller-Port) des Empfängers 22. Um die Steu er- und Auswerteelektronik 1 im Energiesparmodus zu halten, wird während der Verzögerungszeit ein Aufkleber 23 aus infrarotlichtundurchlässigem Material auf der Detektionseinrichtung 2, insbesondere auf dem Empfänger 22 angebracht.

Die Reaktivierung des Normalmodus der Steuer- und Aus werteelektronik 1 erfolgt durch Detektion von Infrarot lichtstrahlung, die einen Grenzpegelwert überschreitet, durch den Empfänger 22, wodurch am Mikrocontroller-Port ein Interrupt ausgelöst wird. Nach der Installation der Wasserauslaufarmatur an der Baustelle kann daher durch Entfernung des Aufklebers 23 die Steuer- und Auswerte elektronik 1 von dem Energiesparmodus in die Normalbe triebsart umgeschaltet werden, d. h. Aussenden von In frarotlichtimpulsen und Anwesenheitsdetektion mit ent sprechenden Schaltungen des Magnetventils 4. Hierbei ist die erhöhte Empfindlichkeit des Empfängers dahin gehend vorteilhaft, daß bereits die in normalem Tages licht enthaltene Infrarotlichthintergrundstrahlung für eine Umschaltung von dem Energiesparmodus in die Nor malbetriebsart intensitätsmäßig ausreichend ist. Bei Dunkelheit kann die Aktivierung der Normalbetriebsart durch jede Art von Infrarotlichtstrahlung mit relevan tem Wellenlängenbereich, wie beispielsweise Glühlampen licht, Kerzenlicht oder auch durch das Anreiben eines Streichholzes etc., ausgelöst werden.

Die Steuer- und Auswerteelektronik 1 kann in folgender Weise in einer Sanitärarmatur einmontiert und betrieben werden:

Zunächst wird werksseitig bei der Endmontage in einem, mit einem Wasserzulauf 41 und einem Wasserauslauf 42 versehenen Sanitärarmaturengehäuse das Magnetventil 4, die Detektionseinrichtung 2, die Steuer- und Auswerte elektronik 1 und die Batterie 3 einmontiert. Hiernach wird die Sanitärarmatur einem Prüfendtest unterzogen. Nach einem Gutbefund der Sanitärarmatur wird dann zu nächst der Energiesparmodus (Sleepmode) in der Steuer- und Auswerteelektronik 1 mit einem Handsender (IR-Fern bedienung) aktiviert, wobei dann in einer vorbestimm ten, aber im Prinzip frei wählbaren Verzögerungszeit von z. B. 60 Sekunden der Empfänger 22 mit dem Aufkleber 23 aus infrarotlichtundurchlässigem Material bedeckt werden kann und/oder die Armatur in eine Verpackung aus infrarotlichtundurchlässigem Material verpackt werden kann, wonach eine Lagerung und/oder Transport mit Ver trieb der Sanitärarmatur über einen relativ langen Zeitraum folgen kann.

Nach der Auslieferung und der Installation auf der Bau stelle wird die Verpackung und/oder der Aufkleber 23 von der Detektionseinrichtung 2 entfernt, so daß nun mehr bei dem ersten Erfassen eines ausreichenden Infra rotlichtpegels (Intensität) durch den Empfänger 22 (per Mikrocontrollerinterrupt) der Energiesparmodus (Sleep mode) der Steuer- und Auswerteelektronik 1 deaktiviert und die normale Betriebsart aktiviert wird. Die Sanitär armatur ist damit für den normalen Betrieb bereit.

Der Installateur/Anwender benötigt somit keine bzw. nur allgemein verfügbare Hilfsmittel, um eine im Energie sparmodus (Sleepmode) angelieferte automatische Sani tärarmatur zu aktivieren bzw. in die Normalbetriebsart zu versetzen.

In Verbindung mit einer nichtflüchtigen Parameterspei cherung in der Steuer- und Auswerteelektronik 1 wird ein einmal aktivierter Energiesparmodus (Sleepmode) auch nach einem Entfernen und Wiedereinsetzen der Bat terie 3 nach einem Ablauf einer Aktivierungsverzögerung wieder eingenommen. Ein "POWER ON RESET" der Steuer- und Auswerteelektronik 1 führt die Einrichtung wieder in den Energiesparmodus (Sleepmode) zurück, solange nicht ein Mikrocontrollerinterrupt durch Empfang einer adäquaten Infrarotlichtintensität ausgelöst wird.

Der Energiesparmodus kann beliebig oft aktiviert und deaktiviert werden. Somit ist eine Demonstration der Funktion für Schulungen, Ausstellungen etc. möglich.

Darüber hinaus kann das nachträgliche Aktivieren des Energiesparmodus (Sleepmode) sinnvoll sein, wenn für die Zeitspanne einer längeren Nichtbenutzung der Arma tur die Kapazität der installierten Batterie geschont werden soll.

Alternativ zu der vorstehend aufgeführten Aktivierung des Energiesparmodus kann die Steuer- und Auswerteelek tronik auch so ausgelegt werden, daß beispielsweise pegelselektiv durch eine Bewertung der Intensität des Empfangssignals, welches durch Reflexion des Infrarot lichtsendesignals an einem Reflektor, wie er beispiels weise in der deutschen Patentanmeldung P 44 20 335.7 angegeben ist, vom Empfänger 22 aufgenommen wird, die Aktivierung des Energiesparmodus erfolgt.

Auch kann die erfindungsgemäße Steuer- und Auswerte elektronik die Aktivierung des Energiesparmodus dann vorsehen, wenn die im Empfänger durch das Sendesignal verursachte Infrarotlichtintensität für eine bestimmte Zeitdauer t einen definierten Pegel überschreitet. Dies dann beispielsweise durch ein Vorhalten eines Spiegels bzw. eines hochgradig reflektierenden Gegenstandes un mittelbar vor der Detektionseinrichtung der Armatur für eine Mindestzeitdauer erreicht werden.

Schließlich kann die Steuer- und Auswerteelektronik so ausgebildet sein, daß sie selbst durch eine Bewertung der augenblicklichen Umgebungsinfrarotlichtstrahlung eine automatische Aktivierung oder Deaktivierung des Energiesparmodus vorsieht. Damit kann durch ein Moni toring der Infrarotlichtumgebungsstrahlung eine Erken nung von Nichtbenutzungsphasen, wie beispielsweise Nachtbetrieb bzw. Dunkelheit etc., mit automatischer Aktivierung des Energiesparmodus bzw. einer Reaktivie rung der normalen Betriebsart erreicht werden.

Claims

1. Steuereinrichtung für eine Sanitärarmatur, insbeson dere Wasserauslaufsteuerung, mit einer, wenigstens einen Sender und Empfänger enthaltenden, insbeson dere mit Infrarotlichtstrahlung arbeitenden Detek tionseinheit, einer Steuer-und Auswerteelektronik und einer oder mehreren Batterien oder Akkumulato ren für die elektrische Energieversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteelek tronik (1) mit einem Energiesparmodus (Sleepmode) ausgestattet ist, wobei der Energiesparmodus wenig stens vom Hersteller einschaltbar ist und die Nor malbetriebsart wenigstens vom Installateur und/oder Endverbraucher aktivierbar ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuer- und Auswerteelektronik (1) einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller auf weist, bei dem die Ruhestromaufnahme im Energie sparmodus etwa 0,3 bis 1,0 Mikroampere oder weniger als etwa ein Hundertstel der Normalbetriebsstrom aufnahme beträgt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuer- und Auswerteelektronik (1) einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller auf weist, der über einen Power Down Mode und vorteil hafterweise über eine Unterbrechungssteuerung (Interruptsteuerung) verfügt.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiesparmodus auch vom Endverbraucher wahlweise ein- und aus schaltbar ist.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiesparmodus durch eine Abdeckung wenigstens des Empfängers (22) der Detektionseinheit (2) annähernd unbegrenzt bei behaltbar ist.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Beibehaltung des Energiesparmodus auf der Detektionseinheit (2) ein, insbesondere in frarotlichtundurchlässiger Aufkleber (23) vorgese hen ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Software der Steuer- und Auswerteelektronik (1) ein Modul (11) für den Energiesparmodus vorgesehen ist, über das mit einem signifikanten Signal, vorzugsweise durch das Senden eines Infrarotlichtcodes von einer Fern bedienung, nach einer Verzögerungszeit, vorzugsweise etwa 60 Sekunden, der Energiesparmodus aktivierbar ist, womit die Aktivität der Steuer- und Auswerte elektronik (1) bis auf die Überwachung des Eingangs des Empfängers (22) in der Detektionseinheit (2) (µ-Controller-Port) reduziert ist, während die Nor malbetriebsart mit dem Erfassen eines ausreichenden Infrarotlichtpegels, z. B. normales Tageslicht oder Anreiben eines Streichholzes in kurzem Abstand zum Empfänger, aktivierbar ist.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiesparmodus (Sleepmode) durch eine in der Steuer- und Auswerte elektronik (1) erfolgende Auswertung der Intensität eines Empfangssignals, welches durch Reflexion des von dem Sender der Detektionseinrichtung in der Normalbetriebsart abgestrahlten Sendesignals, vor zugsweise Infrarotlichtsignal, an einem Reflektor (Reflektorkarte) nach einer Verzögerungszeit er zeugbar ist, aktivierbar ist, während die Normalbe triebsart durch ein anderes Signal, vorzugsweise mit dem Erfassen eines ausreichenden Infrarotlicht pegels des Empfängers aktivierbar ist.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wechselweise der Ener giesparmodus (Sleepmode) oder die Normalbetriebsart von der Steuer- und Auswerteelektronik (1) selbst tätig durch Auswertung der Infrarotlichtstrahlung in der Umgebung der Detektionseinrichtung (2), ins besondere nach einem Vergleich mit softwaremäßig vorgegebenen Intensitätspegeln, aktivierbar ist.

10. Verfahren zur Durchführung der Montage und des Be triebs der Steuereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 in einer Sanitärarmatur, da durch gekennzeichnet, daß

- bei der werksseitigen Endmontage der Sanitär armatur neben den anderen Baugruppen die zu hörigen Batterien (3) für die elektrische Energieversorgung einmontiert werden und da nach der Endtest des Produkts durchgeführt wird,
- sodann, bei Gutbefund, wird zunächst der Energiesparmodus (Sleepmode) in der Steuer- und Auswerteelektronik (1) aktiviert und an schließend das Fertigprodukt verpackt, wonach die Lagerung und/oder der Transport mit Ver trieb des Fertigprodukts erfolgt,
- nach dem Entfernen der Verpackung und der Installation der Sanitärarmatur auf der Bau stelle der Energiesparmodus (Sleepmode) der Steuer- und Auswerteelektronik (1) deakti viert und die Normalbetriebsart aktiviert wird.