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Kontaktlose Steuereinrichtung Die Erfindung betrifft eine kontaktiose
Steuereinrichtung zum Auslösen von Schaltvorgängen durch Annaherung bzw. Entfernung
eines Körpers, insbesondere des menschlichen Körpers, insbesondere zur Steuerung
der Wasserzufuhr bei sanitären Anlagen, Steuerungen der eingangs genannten Art sind'bereits
bekannt. So wird z.B. durch die DT-PS 899 881 eine Vorrichtung an Werkzeugmaschinen
beschrieben, bei der die Hand des Bedienenden eine Änderung eines
elektromagnetischen
Feldes und dadurch eine Andemn der Petriebsart der Maschine bewirkt. Zur Verwendung
bei sanitären Apparaten ist diese Vorrichtung aser nicht geeignet, da sie lediglich
zur Fjin zum Ausschalten eines elektrischen Gerätes verwendet werden kann, jedoch
den verschiedenen bei sanitären Geräten auftretenden Betriebszuständen keine Rechnung
tragen kann. in der DT-OS 1 512 714 wird ein Handmikrofon beschrieben, in das eine
Schalteinrichtung zur Beeinflllssung des Betriebszustandes von magnetischen Bandaufzeichnungsgeräten
untergebracht ist. Auch hierbei kann durch Berühren von drei verschiedenen Berührungskontakten
erreicht werden, daß das zu schaltende Gerät in drei verschiedene Betriebszustände
gebracht werden kann. Zur Verwendung bei sanitären Anlagen ist aber auch diese Einrichtung
nicht geeignet, da bei benetzen der zwischen den Beruhrungskontakten befindlichen
Flächen durch Wasser ein unbeabsichtigtes Schalten möglich ist.
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In der DT-AS 1 009 724 wird eine Vorrichtung zum lichtelektrischen
Steuern der Wasserzufuur bei sanitären Apparaten vorgeschlagen, bei der in an sich
bekannter Weise eine zwischen einer Lichtquelle und einer Fotozelle bestehende optische
Verbindung
durch Unterbrechung dazu führt, daß ein Wasserh?hn eingeschaltet
wird. zur den Fall, daß beispielsweise ein Handtuch oder ein Waschlappen die optische
Verbindung unterbricht, würde das Wasser ständig ausfließen können. Auch die Verschmutzung
der Lichtquelle durch Seife würde die Funktion in Frage stellen. Die vorgeschlagene
Einrichtung kann also lediglich als theoretische tYberlegung, jedoch nicht als praktische
Lösung angesehen werden.
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Schließlich ist die DT-OS 1 810 653 bekannt, bei der zur Vermeidung
der zuletzt aufgezeigten Mängel eine Kompensationsschaltung zeitweise unterbrochen
wird. Bei der durch diese OS beschriebenen automaischen Steuerung für das Ventil
einer Wasser zuleitung tritt aber der Nachteil auf, daß die Kompensationsschaltung
fUr eine feste Zeitspanne abgeschaltet und dadurch während dieser Zeit unwirksam
ist. Statische Änderungen, wie z.B. das Abdecken des Fühlers durch einen Lappen
oder durch Verschmutzung bzw. Benetzung durch Wasser werden während der Zeit des
Abschaltens der Kompensationsschaltung nicht berücksichtigt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung zu schaffen,
bei der die o.g. Nachteile bekannter lösungen vermieden werden und die verschiedenen
durch kontaktlose Betätigung zu erzielenden Betriebszustände
störungsfrei
erreichbar sind. Dabei sollen statische Änderungen, die das Feld des Fühlers as.f
lange ZeiJv beeinflussen, ausgeschaltet werden körnen. Erfindungsgemäß geschieht
dies dadurch, daß zwei auf Spannungsänderungen ansprechende elektronische Schalter
vorhanden sind, von denen der eine bei Annäherung und der andere bei Entferrnrng
dcn gewünschten Schaltvorgang herbeiführt.
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Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung weist gegenüber dem Stand
der Technik die Vorteile auf, daß statische Änderungen des Fühlerfeldes wirksam
kompensiert werden. Durch die Verwendung zweier elektronischer Schalter ist man
frei in der Wahl der Ansprechschwellen fur Annäherung bzw. Entfernung, insbesondere
durch eine Bedienungsperson.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung, sieht vor, daß die gewünschten Schaltvorgänge
unter Zwischenschaltung von Zeitstufen durchführbar sind.
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Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung liegt zwischen
eine die Bewegung des Körpers feststellende Sonde und dem Eingang der elektronischen
Schalter eine Kompensationseinrichtung zur Eliminierung statischer Veränderungen
des Sondenfeldes.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kompensatlonseinrichtung
immer eingeschaltet.
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Um allen verschiedenen Betriebszuständen Rechnung tragen zu können,
weisen beide elektronischen Schalter verschiedene Ansprechschwellen aul, Eine Zeitstufe
ist bei Anwendung auf eine Dusche erfindunOsremaS so dimensioniert, daß bei Annäheung
ein Schaltgerät, z.B. ein Magnetventil, sofort ein- und bei Entfernung nach vorgewählter
Zeit Verzögerung abschaltbar ist.
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Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung auf ein WC ist eine
Zeitstufe so dimensioniert, daß bei Annäherung ein Magnetventil ausgeschaltet bleibt,
bei Entfernung eingeschaltet und dann für eine vorwählbare Zeitspanne eingeschaltet
bleibt.
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Bei einer Anwendung des Erfindungsgegenstandes auf ein Waschbecken
ist eine Zeitstufe so dimensioniert, daß bei Annäherung ein Magnetventil sofort
eingeschaltet wird, bei kurzen Unterbrechungen eingeschaltet bleibt und bei Entfernung
nach Ablauf einer vorwählbaren Haltezeit abgeschaltet wird.
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Für die Anwendung des Anmeldungsgegenstandes auf eine Dusche bzw.
ein Waschbecken sind die betreffenden Zeitstufen so dimensioniert, daß bei Einschalten
der Ventile eine Slcherheitsserzögentng in Lauf gesetzt wird, nach deren Ablauf
das MaCnetlrentil abgeschaltet wird.
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Zur Erhöhung der Empfindlichkeit wirkt die Sonde auf
eine
Brückenschaltung .
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Demit die gesamt@ Steuereinrichtung lediglich auf Änderungen anspricht,
sind nach einer Weiterbildung der I Erfindung die zwischen der Sonde und den elektronischen
Schaltern liegenden Verstärker als Wechselstromverstärker aufgebaut.
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Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen
zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild des Erfindungsgegenstandes, Fig. 2 eine tabellarische
uebersicht Uber die verschiedenen Schaltzustände der elektronischen Schalter, Fig.
3 graphische Darstellungen der Zustände der elektronischen Schalter in Abhängigkeit
von deren Eingangsspannung, Fig. 4 ################# ein Ausführungsbeispiel des
Anmeldungsgegenstandeß. in Oszillator 14 (Fig. 1) liefert sein Ausgangssignal über
eine Brückenschaltung 13 an einen Verstärker 15. Die Brückenschaltung 13 ist über
eine Sonde 8 bedämpfbar. Dies geechieht dadurch, daß mit
einem Gegenstand
das zwischen der Sonde 8 und Masse bestehende kapazitive Feld beeinflußt wird.
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Bei dem Gegenstand kann es sich z.B. um den m@n@enlichen Körper bzw.
um Teile davon, insbesondere eine Hand 7, handeln.
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Der Verstärker 15 ist als Wechselstromver s- .r aufgebaut. Der Ausgang
des Wechselstromverstarkers 15 ist - unter Zwischenschaltung einer Kompensationseinrichtung
9 - mit Eingängen zweier Trigger 1 und 2 verbunden.
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In unbedämpften Zustand der Sonde ist die Brücke auf O abgeglichen.
Am Eingang des Wechselstromverstärkers 15 tritt kein Signal auf. Wenn jedoch die
Hand 7 das Sondenfeld ändert, so wird die Brückenspannung am Eingang des Verstärkers
15 steigen. Der Wechselspannungsveratärker verstärkt dieses Signal und richtet es
anschließend gleich. Diese verstärkte Spannungsänderung wird über einen niederohmigen
Ausgang an die beiden Trigger 1 und 2 gegeben.
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Die beiden Trigger sind so dimensioniert, daß bei Annäherung der Hand
7 an die Sonde 8 der eine Trigger 1 anspricht und bei Entfernung der Hand 7 der
andere Trigger 2 anspricht. Die beiden Trigger veranlassen
bei Ansprechen
eine Flip-Flop Stufe 3 dazu, in den entgegengesetzten Zustand zu kippen.
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Die Wahl verschiedener Ansprechschwellwerte der beiden Trigger 1 und
2 wird auch an Hand.der Fig. 3 deutlich. Bei einer Änderung der Ausgengsspannung
Ua (Fig. 1) zu positiven Werten hin, wird der Trigger 1 von dem Aus-Zustand in den
Bin-Zustand gebracht und in Abhängigkeit von der der Schaltung eigenen Zeitkonstante
wieder in den Aus-Zustand gelangen.
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Beim Trigger 2 ist dies gerade umgekehrt. Bei Anderung der Ausgangs
spannung Ua zu positiven Werten hin ändert sich bei diesem Trigger nichts, da er
ohnehin schon eingeschaltet ist. Bei Änderung der Ausgangsspannung Ua nach kleineren
Werten hin, wird der Trigger 2 aber in den Aus-Zustand gebracht und -wie bei Trigger
1 - nach einer von der Zeitkonstante der Schaltung abhängigen Zeit wieder in den
Ein-Zustand gelangen.
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Das den beiden Triggern nachgeschaltete Flip-Flop wirkt, je nach Anwendungsfall,
auf eine Zeitstufe 4, 5 oder 6. Diese Zeitstufen müssen genau auf den Anwendungsfall
zugeschnitten sein. In folgendem werden drei Anwendungsbeispiele beschrieben: a)
Dusche Bei der Anwendung des Anmeldungsgegenstandes auf eine Dusche wird bei Annä3ierung
der Hand 7 eine sogenannte
Abschaltzeit in Lauf gesetzt, die z.B.
zwischen 0 und 180 sec. eingestellt werden kann.
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Wenn sich ein Benutzer der Sonde 8 nähert, wird -eventuell über einen
Verstärker 16 - ein Magnetventil 10 und damit die Dusche eingeschaltet. Sie bleibt
für die voraussichtlich für das Duschen notwendige Zeitdauer eingeschaltet und wird
nach Ablauf dieser Zeit selbsttätig abgeschaltet. b) WC Hierbei wird bei Annäherung
das Flip-Flop 3 nicht kippen. Erst bei Entfernung, d.h.. sobald der Benutze das
WC verläßt, wird das Flip-Flop kippen und die nachgeschaltete Zeitstufe 5 dazu veranlassen,
daß für eine bestimmte Zeit, z.B. 1 sec. -eventuell unter Zwischenschaltung eines
Verstärkers 17 - ein Magnetventil Ii geöffnet wird. Pur diesen Anwendungsfall benötigt
man aber zusätzlich eine zweite Zeit, da das Wasser selbst anstatt des menschlichen
Körpers eine entsprechende Bedämpfung der Briickenschaltung bewirken könnte. Eine
2. Zeit, die bei Öffnen des Magnetventils 11 in Lauf gesetzt wird, sorgt dafür,
daß das Magnetventil z.B. nach 10 bis 15 sec. erst wieder eingeschaltet werden kann.
c) Waschbecken Hierbei werden zwei verschiedene Zeiten verwendet; eine sogenannte
Abschaltzeit beginnt bei Annäherung zu laufen. Bei einem Ausführungabeispiel wurde
eine vorwählbare Zeitdauer von 0 bis 180 sec. vorgesehen.
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Diese Abschaltzeit soll als Sicherheitszeit dafür dienen, daß der
Ausfluß verstopft ist oder sich sonst irgendeine Störung ereignet. Der Abschaltzeit
untergeordnet ist die sogenannte Haltezeit, die zu laufen beginnt, wenn der Benützer
das Sondenfeld verläßt, etwa wenn er nach der Seife reicht oder aus einem anderen
Grund den Sondenbereich verläßt. Beim Ausführungsbeispiel wurde die Haltezeit zwischen
O und 10 sec. einstellbar gemacht. Zweckmäßigerweise wird sie vermutlich auf ca.
3 sec. eingestellt werden, um bei kurzer Entfernung der Hand 7 den Wasserstrom nicht
zu unterbrechen. Wenn der Benutzer aus dem Bereich der Sonde herausgeht, wird das
Wasser dann noch ca. 3/ sec. laufen, Die Zeitstufe 6 ist so dimensioniert, daß sie
- eventuell über einen Verstärker 18 - das Magnetventil 12 nach dieser Zeit schließt.
Die Haltezeit muß Jeweils wieder von O aus anlaufen, damit, falls der Benutzer kurzzeitig
die Haltezeit in Gang setzt, dann aber wieder in den Bereich der Sonde kommt.
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Zur Eliminierung einer langsamen Bedampfung der Brückenschaltung 13
wurde eine Kompensationseinrichtuflg 9 eingefügt. Eine derartige langsame oder statische
Änderung des Brilckengleichgewichtes kann beispielsweise dadurch auftreten, daß
die Umgebung der Sonde durch verspritztes Wasser etwas leitend wird, oder sich Verschmutzungen
auf der Sonde ablagern. In diesen Fellen soll die Kompensationseinriohtung 9 die
Ausgangsgleichspannung des Wechselstromterßtärkers 15 wieder
auf
ihren ursprünglichen Wert zurückführen. Die Kompensation wird mit einem Kondensator
relativ großer Kapazität, also mit einer großen Zeitkonstante erreicht, so daß nur
schnelle Änderungen, d.h., Annäherungsbewegungen oder Entfernungsbewegungen erfaßt
werden, während langsam bzw. fast statische Vorgänge durch die Kompensation eliminiert
werden.
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11 Patentansprüche 2 Blatt Zeichnungen mit 4 Piguren