DE19815324A1 - Anordnung zur Verwendung von Sanitärarmaturen, Griffen und Beschlägen als kapazitiver Sensor - Google Patents

Abstract

Vorhandene leitfähige Armaturen und Funktionselemente wie Auslaufventile, Haltegriffe, Türklinken oder Spiegelbeläge werden durch kapazitive oder galvanische Ankopplung an die Seele einer Sensorleitung selbst zu Sensorflächen, die bei Annäherung einer Hand Verschiebungsströme in eine Sensorleitung einspeisen, welche am anderen Ende von einer bekannten Auswertelektronik in Stellbefehle gewandelt werden. Nebenschlüsse für Verschiebungsströme werden durch isolierte Montage der Armatur und kapazitive Potentialanhebung innerhalb eines Stromabflußpfades unterbunden.

Description

Bedienungselemente für elektrische Geräte und Installationen in Form von bekannten Tastern, Schaltern und Tastaturanordnungen können oftmals aus Platzgründen und Sicherheitsgründen nicht in Bädern, Whirlpools, Duschen sowie Feuchträumen angeordnet werden. Ihre mechanischen Gehäuseabmaße können oft auch nicht in Designkonzepte ohne störende Nebeneffekte eingepaßt werden. Darum werden oft Fernbedienungen verwendet. Der Umgang mit ihnen kompliziert die Bedienbarkeit eines Systems und behindert den Nutzer, insbesondere Brillenträger. Notwendige ständige Wartung und rechtzeitige Bereitstellung der Fernbedienung mindert ihre Akzeptanz.

In der Schrift DE 40 23 244 ist eine Schaltvorrichtung beschrieben, die außerhalb einer Badewannenwandung einen Magnetsensor anordnet, der mittels Dauermagnet in der Hand des Badenden betätigt werden kann.

Aus der Schrift DE 195 01 232 sind kapazitive Sensorflächen bekannt, die hinter Fliesenflächen oder nichtleitenden Wänden angeordnet, bei Annäherung einer Hand ein Schaltsignal auslösen können. Ihre Installation ist einfach, weil die Elektronik am anderen Kabelende installiert werden kann. Trotzdem stellt die Kennzeichnung der Lage des Sensors auf der Oberfläche einen zusätzlichen Aufwand dar, der erklärungsbedürftig ist.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, vorhandene, leitfähige Funktionselemente wie Armaturen, Griffe oder Beschläge als kapazitive Sensorflächen mitzubenutzen.

Lösung der Aufgabe

Ohnehin vorhandene leitfähige, vorzugsweise metallische Funktionselemente werden auf ihrem Untergrund elektrisch isolierend befestigt und entweder galvanisch oder kapazitiv mit der Seele einer bekannten Sensorleitung verbunden. Beim Annähern und Entfernen einer Hand werden geringste Verschiebungsströme in die Sensorleitung eingekoppelt und bei typischem Verlauf von einer angeschlossenen Auswerteschaltung am anderen Ende der Leitung als Schalthandlung identifiziert. Wird zum Beispiel eine Spültisch- oder eine Brausearmatur als Sensor mitverwendet, ist ihre Zuleitung für ein kurzes Stück beispielsweise als elektrisch nichtleitende Schlauchverbindung ausgeführt. Sie unterbindet einen unkontrollierten Abfluß der Verschiebungsströme in das Rohrleitungsnetz. Die Leitwerte normaler Trinkwasserqualitäten können ebenfalls einen Verschiebungsstrom­ abfluß verursachen. Dieser wird kompensiert, indem ein Teil der Wassersäule innerhalb der nichtleitenden Schlauchverbindung durch einen metallischen Außenbelag am Schlauch kapazitiv auf ein Potential angehoben wird, das den Verschiebungsstromabfluß unterbindet. Dazu wird z. B. der metallische Außenbelag mit der Abschirmung einer Sensorleitung verbunden, welche zum Beispiel in DE 195 01 232 vorgeschlagen wird.

Erzielbare Vorteile

Berührungslose Armaturen zur Wasserentnahme setzen sich zur Einsparung von Wasser und Energie sowie zur Gewährleistung hygienischer Vorschriften immer weiter durch. Oftmals müssen bestehende Installationen dann durch neue Automatikarmaturen ersetzt werden. Die hohen Investitionskosten bilden vor allem im Privatbereich noch eine Hemmschwelle. Erfindungsgemäß können bestehende Armaturen und Einrichtungen zusätzlich als kapazitive Sensoren mitverwendet werden.

Wenn der Wasserzufluß einer Waschtischarmatur über ein externes Magnetventil gesteuert wird und die bestehende Armatur nur noch zur Vorwahl des Mischungsverhältnisses und als Sensor benutzt wird, entsteht daraus eine Automatikarmatur.

Allein eine Annäherung mit der Hand leitet eine Wasserentnahme - über eine Elektronik gesteuert - ein. Bestehende Installationen müssen nicht ersetzt werden.

Auch Stellbefehle am Whirlpool für Luftdusche und Gegenstromwasser können so über die Mitbenutzung von Haltegriffen oder Auslaufdüsen als Sensor eingegeben werden. Es entfällt so der Einbau häßlicher Stellhebel und Drehräder sowie von Bedienpulten, die zudem zusätzliche Gefahrenquellen darstellen. Die Designwirkung verbessert sich und Eleganz in der Bedienung erhöht den Gebrauchswert von Erzeugnissen. Kosten reduzieren sich.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles

In der Fig. 1 ist beispielhaft für ein normales Auslaufventil eines Waschtisches die Sensoranordnung dargestellt.

Eine Einhebel-Waschtischarmatur (1) ist in eine Waschtischkeramikplatte (2) mittels einer Befestigungsmutter (3) eingeschraubt. Ein nichtleitender Schlauch (4) ist mit einer Schlauchschelle (5) auf dem Stutzen des Ventils (1) befestigt. Die Seele einer Sensorleitung (8) kontaktiert mit einer Verbindungsklemme (6) elektrisch leitend das Ventil (1). Eine leitfähige Ummantelung (7) umfaßt einen Teil des Schlauches (4) und ist mit der Abschirmung der Sensorleitung (8) verbunden.

Weil Keramikplatte (2) und Schlauch (4) Nichtleiter sind, fließen auf das Ventil (1) durch Handannäherung eingekoppelte Verschiebungsstrome in die Seele der Sensorleitung (8) ein und können am anderen Ende von einer Auswerteelektronik in bekannter Weise verarbeitet werden.

Die leitfähige Wassersäule im Schlauch stellt sich als eine Reihenschaltung von Wider­ ständen dar (siehe Fig. 2). Ein Teilwiderstand davon wird durch die Ummantelung kapazitiv auf ein solches Potential angehoben, das die Antriebsspannung zwischen Armatur und Teilwiderstand zu Null werden läßt. Der Stromabfluß ist unterbunden.

Auch aus leitfähigen Teilen bestehende Funktionselemente wie Griffe, Türklinken, Handtuchhalter, Spiegelflächen, Beschläge u. a. können als Sensoren mitverwendet werden. Oft ist ihre Kapazität nach Masse sehr groß. Deshalb werden leitfähige Teile über eine Koppelkapazität C_k mit der Seele einer Sensorleitung verbunden, wobei die übrigen Teile mit der Abschirmung verbunden sind. Damit wird ein Abfluß der Verschiebungsströme über weitere Massekapazitäten stark reduziert und die Empfindlichkeit auf einen begrenzten Teil der Oberfläche beschränkt.

Claims (2)

1. Anordnung zur Mitbenutzung von Armaturen (1) wie Auslaufventile, Abflußstutzen, Duschköpfe u. a. als kapazitive Sensoren zum Eingeben von Schaltbefehlen in Steuerungen in Verbindung mit digitalen, kapazitiven Annäherungsschaltern dadurch gekennzeichnet, daß eine Armatur (1) elektrisch isoliert angeordnet ist und zumindest ein Teil ihrer leitfähigen Oberfläche kapazitiv oder galvanisch mit der Seele einer Sensorleitung (8) eines kapazitiven Annäherungsschalters verbunden ist, wobei der Wasseranschluß vorzugsweise aus einem nichtleitenden Schlauchstück besteht, welches auf einem Teil seiner Oberfläche eine leitfähige Ummantelung trägt, die mit der Abschirmung einer Sensorleitung (8) elektrisch verbunden ist.

2. Anordnung zur Mitbenutzung von Funktionselementen wie Griffen,Türklinken, Handtuchhalter, Spiegelbelägen u. a. als kapazitive Sensoren zum Eingeben von Schaltbefehlen in Steuerungen in Verbindung mit digitalen, kapazitiven Annäherungsschaltern dadurch gekennzeichnet, daß Funktionselemente elektrisch isoliert angeordnet sind und zumindest ein leitfähiger Teil kapazitiv oder galvanisch mit der Seele und ein übriger Teil mit der Abschirmung einer Sensorleitung (8) eines kapazitiven Annäherungsschalters elektrisch verbunden sind.