DE3210985C3

DE3210985C3 - Berührungslose elektronische Steuerung für eine sanitäre Armatur, insbesondere ein Urinal

Info

Publication number: DE3210985C3
Application number: DE3210985A
Authority: DE
Inventors: Helmut Wertenauer
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1981-04-16
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2002-03-26
Also published as: DE3210985C2; DE3210985A1; IT1151135B; IT8220720A0

Description

Die Erfindung betrifft eine berührungslose elektronische Steuerung für eine sanitäre Armatur, insbesondere ein Uri nal, mit einem nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden Mikro wellenmodul, das eine Sendediode und eine Mischdiode ent hält, und mit einer Empfangsschaltung, welche auf das Aus gangssignal der Mischdiode anspricht und ein die Spülung der Armatur auslösendes Signal erzeugt.

In jüngerer Zeit hat die berührungslose Steuerung sanitärer Armaturen durch Radar- oder Mikrowellenstrahlen zunehmende Bedeutung gewonnen. Ursache hierfür ist die Tatsache, daß die Radar- oder Mikrowellenstrahlung (nachfolgend wird nur noch von Mikrowellenstrahlung gesprochen) Kacheln und Kera mikteile durchdringen kann. Sender und Empfänger können da her dem Benutzer unsichtbar angebracht werden, was aus opti schen und hygienischen Gründen aber auch zum Schutz gegen Vandalentum wünschenswert ist.

Bekannte derartige Steuerungen weisen ein Mikrowellenmodul auf, in dem eine Sendediode und eine Mischdiode integriert sind. Die von der Sendediode ausgestrahlte Mikrowellenstrah lung wird vom Benutzer reflektiert und gelangt auf die Misch diode. Bewegt sich der Benutzer, so erzeugt die Mischdiode aufgrund des Doppler-Effektes ein Ausgangssignal, welches dann zur Auslösung der Wasserspülung logisch verarbeitet wird. Steuerungen nach dem Stande der Technik arbeiten nach einer reinen Bewegungsdetektion: solange die Misch diode überhaupt Signale abgab, also Bewegungen einer Per son vor dem Mikrowellenmodul stattfanden, blieb die Wasser spülung unausgelöst. Wenn dann das Signal der Mischdiode längere Zeit ausblieb, wurde dies von der Elektronik so aufgefaßt, daß der Benutzer von dem Urinal weggetreten sei; nach einer bestimmten zeitlichen Verzögerung wurde die Wasserspülung ausgelöst.

Nun konnte es bei diesen bekannten Steuerungen vorkommen, daß der Benutzer längere Zeit vor dem Urinal stand, ohne sich zu bewegen. Die Elektronik zog dann hieraus den irri gen Schluß, daß der Benutzer schon weggetreten sei, und löste fälschlich eine Wasserspülung aus.

Aus der BE-PS 886 078 ist ein Bewegungsmelder insbesondere zur Steuerung von Türen bekannt. Er weist zwei in Abstand voneinander angeordnete Mischdioden auf, aus deren Phasenlage sich mit Hilfe eines Phasendiskriminators Informationen darüber gewinnen lassen, ob der Benutzer auf die Mischdioden zu, von den Mischdioden weg oder quer zu den Mischdioden geht. Die Auswerteschaltung ist so eingerichtet, daß sie die gesteuerte Funktion, also insbesondere das Öffnen einer Tür, dann unterdrückt, wenn die Bewegungsrichtung des Benutzers quer zu den Mischdioden verläuft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine berührungs lose elektronische Steuerung der eingangs genannten Art der art auszubilden, daß Fehlauslösungen, sei dies durch äußere Störeinflüsse, sei dies durch falsche Interpretation der eingehenden Information, zuverlässig vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

a) das Mikrowellenmodul ist ein Doppel-Modul mit zwei Misch dioden, die in einem bestimmten geometrischen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Phasenbeziehung der Ausgangssignale S₁, S₂ der beiden Mischdioden bei An näherung und Entfernung des Benutzers vom Mikrowellen modul unterschiedlich ist;
b) ein Phasendiskriminator ist vorgesehen, dem die Aus gangssignale S₁, S₂ der Mischdioden zugeführt werden und der ein Ausgangssignal E abgibt, wenn die Phasen beziehung zwischen den Signalen S₁, S₂ ein Entfernen des Benutzers vom Mikrowellenmodul anzeigt;
c) eine Auswertschaltung ist vorgesehen, welche das die Spülung auslösende Signal T dann erzeugt, wenn ein be stimmtes, minimales zeitliches Integral des Signales E vorliegt, das einer Mindestdauer des Signals E entspricht und ein Anzeichen dafür bildet, daß ein Benutzer tatsächlich von der Armatur weggetreten ist.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Doppelmoduls mit zwei Mischdioden steht erheblich mehr Information zur Verarbeitung zur Verfügung als bei bekannten Steuerungen. Während diese die Annäherung bzw. die Entfernung des Be nutzers nicht unterscheiden konnten, wird dies mit der vor liegenden Erfindung möglich. Die logische Bedingung, die zum Auslösen der Wasserspülung gegeben sein muß, ist nun nicht mehr das Ausbleiben eines Signales von den Mischdio den, sondern das Vorliegen eines Signales E mit einem be stimmten minimalen zeitlichen Integral. Die Elektronik er kennt also das Wegtreten des Benutzers vom Urinal bzw. vom Mikrowellenmodul daran, daß in diesem Falle ein besonders lange andauerndes Signal E auftritt. Die Wasserspülung wird dann in an und für sich bekannter Weise, ggfs. in bestimm ter zeitlicher Verzögerung, ausgelöst.

Mikrowellen-Doppelmoduln sind an und für sich in der Weise bekannt, daß innerhalb einer Einheit zwei den erforderli chen Abstand aufweisende Mischdioden und eine Sendediode vorgesehen sind. Vorzugsweise wird jedoch das Doppelmodul so ausgestaltet, daß die Sendediode innerhalb des Mikrowel lenmoduls die Funktion einer Mischdiode mit übernimmt, wozu ihr ein niederohmiger Widerstand vorgeschaltet ist. Auf diese Weise vereinfacht sich der mechanische Aufbau (Hohl leiter) und der elektrische Schaltungsaufwand erheblich.

In einem einfachen Falle umfaßt die Auswertschaltung:

a) einen ersten Integrator, dem das Signal E zugeführt wird;
b) einen ersten Komparator, dem das Ausgangssignal des ersten Integrators und eine Referenzspannung zugeführt wird und der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Aus gangssignal des Integrators die Referenzspannung über steigt;
c) einen Rückstellkreis, der den Integrator nach Erzeugung eines Signales T auf die Ausgangsspannung 0 zurückstellt.

Der Integrator dient dabei zur Erfassung des minimalen, die Auslösung der Wasserspülung bewirkenden zeitlichen Integrals des Signales E, dessen Größe durch die ggfs. einstellbare Referenzspannung vorgegeben wird. Es ist dabei nicht erfor derlich, daß sich das Zeitintegral durch ein ununterbroche nes Signal E aufbaut. Auch ein wiederholtes, kürzeres An legen des Signales E kann zur Auslösung der Wasserspülung führen. Dies entspricht durchaus der praktischen Situation, da sich der Benutzer ja nicht unbedingt in einer zusammen hängenden Bewegung, sondern möglicherweise "ruckartig" aus dem Empfangsbereich des Mikrowellenmoduls entfernt.

Je nach der Art der das Signal T weiter verarbeitenden Schal tung kann das Ausgangssignal des Komparators direkt verwen det werden. Vorzugsweise ist jedoch der Ausgang des Kompara tors mit dem Eingang eines Impulsformers verbunden, der das Signal T erzeugt. Dieses Signal T kann dann in an und für sich bekannter Weise als Triggersignal verwendet werden; in besonders einfachen Fällen kann auch hierdurch direkt der Verstärker angesteuert werden, der die Magnetspule des Was serventils bestromt.

Der Rückstellkreis kann eine direkte Verbindung zwischen dem Ausgang des Impulsformers und dem Rückstell-Eingang des In tegrators umfassen. Dies bedeutet, daß bei jeder Auslösung der Wasserspülung, also bei jedem Auftreten eines Signales T, der Integrator wieder auf die Ausgangsspannung 0 zurückge stellt wird und dann für einen neuen Spülzyklus bereitsteht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erzeugt der Pha sendiskriminator ein Ausgangssignal A, wenn die Phasenbe ziehung zwischen den Signalen S₁, S₂ eine Annäherung des Be nutzers anzeigt. Auf diese Weise wird eine noch genauere Information über die Bewegung des Benutzers verfügbar, die in vielfältiger Weise verarbeitet werden kann.

Beispielsweise kann der Rückstellkreis eine direkte Verbin dung zwischen dem das Signal A abgebenden Ausgang des Pha sendiskriminators und dem Rückstell-Eingang des Integrators umfassen. Der Integrator wird so nicht bereits beim Auftre ten eines Signales T, also bei der Auslösung der Wasserspü lung zurückgestellt, sondern erst dann, wenn ein neues An näherungssignal A gemeldet wird. In der Zeit zwischen der letzten Spülung und dem nächsten Annäherungssignal A ist die Elektronik nicht "scharf", also nicht auslösebereit. Hier durch wird der Einfluß von Störsignalen in den Ruhephasen des Urinals ausgeschaltet.

Eine Alternative bei der Verarbeitung des Signales A besteht darin, daß der Rückstellkreis ein ODER-Tor umfaßt, dessen Ausgang mit dem Rückstell-Eingang des Integrators verbunden ist, dessen einem Eingang das Signal A und dessen anderem Eingang das Signal T zugeführt wird. Bei dieser Schaltungs variante wird der Integrator also immer dann zurückgestellt, wenn entweder ein Signal T vorliegt, die Wasserspülung also ausgelöst wird, oder ein Annäherungssignal A erfaßt wird. Der Sinn dieser Maßnahme ist folgender: ohne die Rückstellung des Integrators bei jedem Signal A könnte sich das zum Aus lösen erforderliche minimale zeitliche Integral des Signals E auch dann ansammeln, wenn sich der Benutzer vor dem Mikro wellenmodul längere Zeit hin- und herbewegt, ohne daß er tatsächlich vollständig wegtreten würde. Dies wird dann aus geschlossen, wenn die bei Hin- und Herbewegungen immer wie der auftretenden Signale A den Integrator jeweils auf 0 zurückstellen, so daß die Bildung des zeitlichen Integrales des Signales E neu beginnt.

Die oben bereits beschriebene "Schärfung" der Elektronik durch die Rückstellung des Integrators mittels des Signals A hat noch den Nachteil, daß möglicherweise bereits sehr kleine Signale A, welche durch zufällig vorbeigehende Per sonen erzeugt werden, unerwünscht die "Schärfung" bewirken. Dies wird dann vermieden, wenn der Rückstellkreis umfaßt:

a) einen zweiten Integrator, dessen Eingang das Signal A zugeführt wird;
b) einen zweiten Komparator, dessen einem Eingang das Aus gangssignal des zweiten Integrators und dessen anderem Ausgang eine zweite Vergleichsspannung zugeführt wird;
c) einen zweiten Impulsformer, dessen Ausgangssignal dem Rückstell-Eingang des ersten Integrators zugeführt wird;
d) einen Rückstellkreis, der den zweiten Integrator nach Er zeugung eines Signales T auf die Ausgangsspannung 0 zu rückstellt.

Hier wird also für die Verarbeitung des Signales A eine ganz ähnliche Logik verwendet wie bei der Verarbeitung des Signales E: erst, wenn ein bestimmtes zeitliches Integral des Signales A vorliegt, welches für ein tatsächliches Her antreten eines Benutzers an das Urinal steht, wird das Signal erzeugt, welches den ersten Integrator auf die Aus gangsspannung 0 zurückstellt, und so die Elektronik "schärft".

Eine andere, nicht auf der Rückstellung des das Signal E verarbeitenden Integrators beruhende Schärfung kann so ge staltet werden, daß die Auswertschaltung zusätzlich umfaßt:

a) ein erstes Flip-Flop, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines UND-Tores und dessen Eingang mit dem Aus gang des ersten Komparators verbunden ist;
b) einen zweiten Integrator, dessen Eingang mit dem das Si gnal A abgebenden Ausgang des Phasendiskriminators verbun den ist;
c) einen zweiten Komparator, dessen einem Eingang das Aus gangssignal des zweiten Integrators und dessen zweitem Eingang eine zweite Vergleichsspannung zugeführt wird;
d) ein zweites Flip-Flop, dessen Eingang mit dem Ausgang des zweiten Komparators und dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang des UND-Tores verbunden ist;
e) einen dem UND-Tor nachgeschalteten Impulsformer, dessen Ausgangssignal das Signal T ist,
wobei die beiden Integratoren und die beiden Flip-Flops durch das Signal T zurückgestellt werden.

Die Logik dabei ist folgende: die Schärfung der Elektronik erfolgt dadurch, daß ein Eingang des UND-Tores dann auf eine logische Eins gestellt wird, wenn ein Annäherungssignal bestimmten minimalen zeitlichen Integrales vorliegt, also ein Benutzer tatsächlich an das Urinal herangetreten ist. Die Wasserspülung wird jedoch erst dann ausgelöst, wenn auch der zweite Eingang des UND-Tores mit einer logischen Eins belegt ist. Dies geschieht dann, wenn sich das minima le zeitliche Integral des Signales E angesammelt hat, wel ches charakteristisch für das tatsächliche Wegtreten des Benutzers ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt der erste Integrator einen Plus- und einen Minus-Eingang, wobei die dem Plus-Eingang zugeführten Signale als positive Signale und die dem Minus-Eingang zugeführten Signale als negative Signale verarbeitet werden, daß dem Plus-Eingang des ersten Integrators das Signal E und dem Minus-Eingang das Signal A zugeführt werden, wobei dafür gesorgt ist, daß das Ausgangssignal des ersten Integrators nicht negativ werden kann.

Diese Schaltungsvariante beschäftigt sich wieder mit dem Problem der Hin- und Herbewegung des Benutzers vor dem Uri nal. Anstatt nun, wie oben beschrieben, bei jedem Annähe rungssignal A den Integrator wieder vollständig auf 0 zu rückzustellen, wird hier nur das bisher angefallene zeit liche Integral des Signales E um das "zwischendurch" ange fallene zeitliche Integral des Signales A vermindert. Die Ausgangsspannung des ersten Integrators entspricht so auf präzisere Weise der tatsächlichen Stellung des Benutzers innerhalb des Wirkungsbereiches des Mikrowellenmoduls.

Die Ausgangsspannung des ersten Integrators darf nicht nega tiv werden, weil sonst die erste Annäherung des Benutzers an das Mikrowellenmodul zu einem entsprechend stark negati ven Ausgangssignal des ersten Integrators führen würde, das dann durch das Entfernungssignal E beim Wegtreten des Be nutzers gerade wieder auf 0 zurückgeführt würde. Die "Schaltschwelle" des ersten Komparators würde nicht erreicht. Diese Bedingung kann beispielsweise dadurch erfüllt werden, daß die Bauart des ersten Integrators negative Ausgangs spannungen nicht zuläßt.

Alternativ kann dem Minus-Eingang des ersten Integrators ein elektronischer Schalter vorgeschaltet sein, der vom Signal T geöffnet und vom Ausgangssignal des Impulsformers bzw. des zweiten Flip-Flop geschlossen wird. Auf diese Wei se können die Signale A in der ersten Annäherungsphase, be vor also die Elektronik "scharf" ist, nicht an den ersten Integrator gelangen.

Auch der zweite Integrator kann einen Plus- und einen Minus- Eingang besitzen, wobei die dem Plus-Eingang zugeführten Signale als positive und die dem Minus-Eingang zugeführten Signale als negative Signale verarbeitet werden, wobei dem Plus-Eingang des zweiten Integrators das Signal A und dem Minus-Eingang das Signal E zugeführt werden. Der Sinn dieser Maßnahme ist der, daß ein Benutzer, der sich innerhalb des Wirkungsbereiches des Mikrowellenmoduls nur hin- und herbe wegt, nicht aber tatsächlich an das Urinal herantritt, die Elektronik nicht "schärft". Wie bei der oben beschriebenen Verar beitung des Signales E wird hier jeweils vom bereits aufge bauten zeitlichen Integral des Signales A das zwischendurch anfallende zeitliche Integral des Signales E abgezogen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Phasendis kriminators umfaßt:

a) einen ersten Allpaß-Phasenschieber, dessen Eingang das eine Mischdioden-Ausgangssignal zugeführt wird;
b) einen zweiten Allpaß-Phasenschieber, dessen Eingang das andere Mischdioden-Ausgangssignal zugeführt wird, wobei die vom zweiten Allpaß-Phasenschieber bewirkte Phasen verschiebung um 90° größer als diejenige des ersten All paß-Phasenschiebers ist;
c) einen ersten Addierer, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten Phasenverschiebers und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Allpaß-Phasenschie bers verbunden ist.

Die Verwendung eines derartigen Phasendiskriminators setzt voraus, daß die geometrische Anordnung der Mischdioden eine Phasendifferenz der Ausgangssignale von 90° ergibt.

Ein derartiger Phasendiskriminator arbeitet unabhängig von der jeweils auftretenden Dopplerfrequenz, die eine Funktion der Bewegungsgeschwindigkeit des Benutzers ist, und auch un abhängig von der Amplitude des Signales, die eine Funktion des Abstandes zwischen Benutzer und Sensor ist. Ohne weite re Komponenten erzeugt dieser Phasendiskriminator nur ein Ausgangssignal E in den Zeiten, in denen sich der Benutzer vom Urinal entfernt.

Zweckmäßigerweise umfaßt der Phasendiskriminator zusätzlich:

d) einen Komparator, dessen einem Eingang das Ausgangssignal des ersten Addierers und dessen anderem Eingang eine Re ferenzspannung zugeführt wird. Dieser Komparator bestimmt die Ansprechschwelle des Phasendiskriminators und damit der gesamten Steuerungsschaltung.

Wenn sowohl ein Ausgangssignal E des Phasendiskriminators bei Entfernung des Benutzers als auch ein Ausgangssignal A bei Annäherung des Benutzers gewünscht wird, umfaßt der Phasendiskriminator zusätzlich:

e) einen Inverter, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Allpaß-Phasenschiebers verbunden ist;
f) einen zweiten Addierer, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Inverters und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Allpaß-Phasenschiebers verbunden ist. In diesem Falle wird zweckmäßigerweise ein zweiter Kom parator vorgesehen, dessen einem Eingang das Ausgangs signal des zweiten Addierers und dessen zweitem Eingang eine Referenzspannung zugeführt wird. Dieser zweite Kom parator bestimmt die Schaltschwelle für das Auftreten eines Ausgangssignales A.

Die Messung der Wegstrecke, die der Benutzer auf das Urinal zu bzw. von diesem weg zurücklegt, kann auch auf digitalem Wege erfolgen, wenn der Phasendiskriminator mit der Frequenz der Mischdioden-Ausgangssignale getaktete Ausgangssignale abgibt. In diesem Falle sind die in den oben erwähnten, analog arbeitenden Schaltungen beschriebenen Integratoren jeweils durch einen entsprechend arbeitenden Zähler zu er setzen. Die digitale Wegstreckenmessung hat den Vorteil hö herer Genauigkeit und ist insbesondere unabhängig von der Amplitude der Mischdioden-Ausgangssignale (sobald die An sprechschwelle der Schaltung überschritten ist).

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 schematisch das Blockschaltbild einer berührungs losen Urinalsteuerung;

Fig. 2 schematisch die Schaltungsanordnung für ein erstes Ausführungsbeispiel des Mikrowellenmoduls von Fig. 1;

Fig. 3 die Schaltungsanordnung für ein zweites Ausführungs beispiel eines Mikrowellenmoduls von Fig. 1;

Fig. 4-11 Ausführungsbeispiele für die Schaltungsan ordnung von Phasendiskriminatoren und von Auswärts schaltungen zur Verwendung im Blockschaltbild von Fig. 1.

In Fig. 1 ist schematisch das Blockschaltbild einer berüh rungslos arbeitenden Urinal-Steuerung dargestellt. Sie umfaßt ein Mikrowellenmodul 1, in welchem eine Sendediode und zwei Mischdioden untergebracht sind. Die von der Sendediode ausgesandten Mikrowellenstrahlen werden von dem Benutzer der Urinalanlage reflektiert und treffen auf die beiden Misch dioden auf. Bewegt sich der Benutzer, so geben die beiden Mischdioden jeweils ein Signal S₁, S₂ ab, dessen Frequenz ein Maß für die Bewegungsgeschwindigkeit ist.

Die beiden Mischdioden sind innerhalb des Moduls 1 geome trisch so angeordnet, daß die Phasenbeziehung ihrer Ausgangs signale S₁, S₂ davon abhängt, ob sich der Benutzer annähert oder entfernt. Vorzugsweise befinden sich die beiden Misch dioden wirkungsmäßig im Abstand von λ/4. In diesem Falle eilt das eine Mischdiodensignal S₁ dem anderen Mischdioden signal S₂ bei Annäherung des Benutzers um 90° voraus und bleibt hinter diesem bei Entfernung des Benutzers um 90° zu rück.

Die Mischdiodensignale S₁ und S₂ werden jeweils auf einen Verstärker 2 und 3 gegeben, deren Ausgänge mit den beiden Eingängen eines Phasendiskriminators 4 verbunden sind.

Der Phasendiskriminator 4 weist zwei Ausgänge auf. Am einen erscheint das Signal A, wenn die Phasenbeziehung zwischen den Mischdiodensignalen S₁ und S₂ die Annäherung des Be nutzers an das Mikrowellenmodul anzeigt. Am anderen Ausgang des Phasendiskriminators 4 erscheint das Signal E, wenn die Phasenbeziehung zwischen den Signalen S₁ und S₂ die Ent fernung des Benutzers vom Mikrowellenmodul 1 anzeigt.

Die Ausgangssignale A und E des Phasendiskriminators 4 wer den den beiden Eingängen einer Auswertschaltung 5 zugeführt und dort logisch verarbeitet.

Der Grundgedanke der Logik, von welcher die Auswertschal tung 5 Gebrauch macht, ist folgender:

Anzeichen dafür, daß der Benutzer tatsächlich von der Uri nalanlage weggetreten ist und sich dort nicht mehr (still oder mit Bewegungen kleiner Amplitude) aufhält, ist ein be stimmtes minimales zeitliches Integral des Signales E. Es ist jedoch nicht erforder lich, daß das zeitliche Integral durch ein ununterbrochenes Signal E aufgebaut wird. Das zur Auslösung erforderliche minimale zeitliche Integral des Signales E wird beim darge stellten Ausführungsbeispiel experimentell ermittelt und voreingestellt. Die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Benutzers, die sich in der Frequenz der Mischdioden signale S₁ und S₂ ausdrückt, wird der Einfachheit halber nicht verarbeitet. Grundsätzlich wäre es aber möglich, das minimale zeitliche Integral des Signales E zu einer Funk tion der Frequenz der Mischdiodensignale S₁ und S₂ zu machen, da ja die Zeit, die der Benutzer zum Wegtreten aus dem Empfindlichkeitsbereich des Moduls 1 benötigt, eine Funktion der Geschwindigkeit ist.

Die Auswertung des Signales E kann bei Bedarf durch das Signal A modifiziert werden, wie weiter unten ausführlich erläutert wird.

Hat die Auswertschaltung 5 durch ein entsprechend langes An liegen des Signales E erkannt, daß der Benutzer von der Urinalanlage weggetreten ist, gibt sie ein Ausgangssignal T an die Ventiltreiberschaltung 6 ab. Diese enthält die zum Betrieb der Magnetventile erforderlichen Verstärker, Zeit glieder und ggfs. Impulsformer, wie dies an und für sich bekannt ist.

In Fig. 2 ist die Schaltungsanordnung eines bekannten Mikro wellenmoduls dargestellt. Sie enthält eine Sende-Gunn- Diode G sowie zwei Mischdioden M₁ und M₂, die sich unter den erforderlichen geometrischen Bedingungen in gestrichelt dargestellten Hohlleitern befinden. Das Ausgangssignal S₁ wird an einer Parallelschaltung aus der Mischdiode M₁ und einem Widerstand R₃ abgegriffen, die über einen Widerstand R₁ an die stabilisierte Versorgungsspannung V_stab ange schlossen ist. In entsprechender Weise wird das Ausgangs signal S₂ an einer Parallelschaltung aus den Mischdioden M₂ und einem Widerstand R₄ abgegriffen, die über einen Wider stand R₂ an die stabilisierte Versorgungsspannung V_stab an geschlossen ist.

Das in Fig. 3 gezeigte, neuartige Doppel-Modul ist erheblich einfacher aufgebaut als das Modul von Fig. 2 und erfüllt denselben Zweck.

Es umfaßt neben der Sender-Gunn-Diode G nur eine Mischdiode M; beide sind in gestrichelt dargestellten Hohlleitern un tergebracht. Die Gunn-Diode G übernimmt dabei die Funktion der Mischdiode M₁ von Fig. 2 mit. Hierzu ist sie über einen Widerstand R′₁ mit der Versorgungsspannung V_stab verbunden. Dieser muß so niederohmig sein, daß die Gunn-Diode G schwingungsfähig bleibt. Die Ausgangsspannung S₁ läßt sich dann direkt an der Gunn-Diode G abgreifen.

Da - wie erwähnt - die Gunn-Diode G für diese Schaltung gleichzeitig als Mischdiode dient, muß nun zwischen ihr und der verbleibenden Mischdiode M für den erforderlichen Wirk abstand von λ/4 gesorgt sein.

Die Signale S₁ und S₂ der Schaltungen nach den Fig. 2 und 3 enthalten noch unerwünschte Mischfrequenzanteile, die in bekannter Weise entfernt werden.

In Fig. 4 ist ein einfaches Ausführungsbeispiel für die Auswertschaltung 5 von Fig. 1 dargestellt.

Das Signal E, welches das Wegtreten des Benutzers anzeigt, liegt am Eingang des Integrators 7. Das Ausgangssignal des Integrators 7, welches linear mit der Zeitdauer des Signa les E wächst, liegt an einem ersten Eingang eines Kompara tors 8. Am zweiten Eingang des Komparators 8 liegt eine ggfs. einstellbare Referenzspannung V_ref, welche ein Maß für das gewünschte minimale zeitliche Integral des Signales E ist. Übersteigt die Ausgangsspannung des Integrators 7 die Refe renzspannung V_ref, so gibt der Komparator 8 ein Signal an den Impulsumformer 9 ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen monostabilen Kreis, dessen Aus gangssignal T im einfachsten Falle direkt auf den Magnet ventilverstärker gegeben werden kann. Alternativ wird durch das Signal T ein bekanntes System von Zeitgliedern getrig gert.

Der Ausgang des Impulsformers 9 ist außerdem mit einem Rückstell-Eingang R des Integrators 7 verbunden, so daß das Ausgangssignal des Integrators 7 durch das Signal T auf 0 zurückgestellt wird.

Die Funktion der soeben beschriebenen berührungslosen Steuerung (Auswertschaltung nach Fig. 4 im Blockschaltbild von Fig. 1) ist wie folgt:

Der Benutzer tritt an das Urinal heran und damit auf den Mikrowellenmodul 1 zu. Die Phasenlage der Modul-Ausgangs signale S₁, S₂ ist so, daß der Phasendiskriminator 4 ein Ausgangssignal A abgibt. Dieses Signal wird bei dieser einfachsten Schaltungsvariante nicht weiter verwendet.

Kleinere Hin- und Herbewegungen des Benutzers vor dem Uri nal führen dazu, daß der Phasendiskriminator 4 abwechselnd kurzzeitige Signale A und E abgibt. Da die Ausgangsspannung des Integrators 7 hierbei die Referenzspannung des Kompa rators 8 nicht übersteigt, erscheint kein Signal T am Aus gang des Impulsformers. Der Benutzer kann außerdem beliebig lange ruhig vor dem Mikrowellenmodul stehen, ohne daß es zu einer Fehlauslösung kommt. Tritt der Benutzer schließlich vom Urinal weg, so erscheint ein längere Zeit anhaltendes Signal E am Eingang des Integrators 7. Dieses wird zu einem Ausgangssignal des Integrators 7 hochintegriert, welches die Referenzspannung V_ref übersteigt. Nun erscheint am Aus gang des Komparators 8 ein Signal, welches den Impulsformer 9 anstößt. Das entstehende Ausgangssignal T wird zur Betä tigung der Magnetventile in der Wasserspülung weiter verar beitet und stellt gleichzeitig den Integrator 7 auf 0 zu rück.

Bei diesem einfachsten Ausführungsbeispiel kann es unter ungünstigen Umständen vorkommen, daß bei zu langen Hin- und Herbewegungen des Benutzers vor dem Urinal schließlich doch ein zum Auslösen ausreichend großes Ausgangssignal des In tegrators 7 aufintegriert wird, bevor der Benutzer tatsäch lich wegtritt. Dem kann dadurch entgegengewirkt werden, daß man das Ausgangssignal des Integrators mit einer bestimmten Zeitkonstante abklingen läßt, so daß Vorgänge, die sehr lange Zeit zurückliegen, keine Berücksichtigung mehr finden. In diesem Falle wäre es u. U. auch möglich, auf die Rückstel lung des Integrators durch das Signal T zu verzichten. Bei dieser Schaltungsart besteht die - allerdings mehr theore tische - Möglichkeit, daß sich der Benutzer so langsam aus dem Wirkungsbereich des Mikrowellenmoduls "schleicht", daß das Ausgangssignal des Integrators 7 die Referenzspannung V_ref niemals erreicht und deshalb keine Wasserspülung aus gelöst wird.

Eine elegantere Art zur Lösung des Problems, welches mit längeren Hin- und Herbewegungen des Benutzers vor dem Uri nal verbunden ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Schaltungsvariante wird nun auch das die Annäherung des Be nutzers anzeigende Ausgangssignal A des Phasendiskriminators 4 verwendet. Es wird einem Eingang eines ODER-Gliedes 10 zu geführt, dessen Ausgang mit dem Rückstell-Eingang R des In tegrators 7 verbunden ist. Dem zweiten Eingang des ODER- Gliedes 10 wird das Signal T zugeleitet.

Die Funktion dieser Schaltungsvariante ist wie folgt:

Bewegt sich der Benutzer vor dem Urinal hin und her, so wird bei jeder Annäherung durch das dabei entstehende Si gnal A der Integrator 7 auf 0 zurückgestellt. Die vor diesem Zeitpunkt im Integrator 7 aufgebauten Signale E bleiben also unberücksichtigt. Das Ausgangssignal T erscheint nur dann, wenn seit dem letzten Annäherungssignal A das Entfer nungssignal E so lange am Integrator 8 angelegen hat, daß dessen Ausgangssignal die Referenzspannung V_ref übersteigt.

Der Integrator 7 wird außerdem nach Auslösen des Impulsfor mers 9 durch das Signal T zurückgestellt.

Auf diese Rückstellung durch das Signal T kann, wie Fig. 6 zeigt, auch verzichtet werden. Dabei wird von dem Gedanken ausgegangen, daß vor jeder neuen Spülung des Urinals selbstverständlich eine neue Annäherung erfolgt und damit ein neues Signal A auftritt. Diese Schaltungsvariante be sitzt den zusätzlichen Vorteil, daß die Elektronik zwischen dem Auslösen des letzten Signales T und der nächsten Be nutzerannäherung nicht "scharf" ist und deshalb durch Stör einflüsse nicht ausgelöst werden kann.

Der Gedanke des "Schärfens" der Elektronik durch das Annä herungssignal A ist bei der Schaltungsvariante nach Fig. 7 konsequent fortgeführt. Bei ihr soll verhindert werden, daß bereits ein kleines Annäherungssignal, welches noch nicht für ein vollständiges Herantreten eines Benutzers steht, die Elektronik "schärft".

Der in Fig. 7 unten dargestellte Schaltungszweig, welcher das Signal E verarbeitet, entspricht weitgehend demjenigen nach Fig. 6. Er umfaßt wiederum einen Integrator 107, ei nen Komparator 108 und einen monostabilen Kreis 109 als Im pulsformer zur Erzeugung des Signales T.

Der Integrator 107 besitzt zwei Eingänge: einen Plus-Ein gang, an welchem das Signal E anliegt, das vom Integrator aufwärts integriert wird, und einen Minus-Eingang, an wel chem das Signal A anliegt, wenn ein vorgeschalteter elek tronischer Schalter 114 angeschlossen ist (hierauf wird wei ter unten noch eingegangen).

Der in Fig. 7 obere Schaltungszweig dient der Verarbeitung des Annäherungssignales A. Er umfaßt ebenfalls einen Inte grator 111, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Kompa rators 112 verbunden ist. Am zweiten Eingang des Kompara tors 112 liegt eine (ggfs. einstellbare) Vergleichsspan nung V_R ₂. Der Ausgang des Komparators 112 ist mit einem Im pulsformer 113 (z. B. einem monostabilen Kreis) verbunden, dessen Ausgangssignal dem Integratoreingang R und dem das Schließen bewirkenden Eingang des elektronischen Schalters 114 zugeführt wird. Der Schalter 114 wird durch das Aus gangssignal T des monostabilen Kreises 109 geöffnet, das außerdem auch den Integrator 111 auf 0 zurückstellt.

Zur Verdeutlichung der Funktion der Schaltung von Fig. 7 sei zunächst der Zustand nach Abschluß eines Spülzyklus, also nach dem Auftreten des letzten Signales T be trachtet: das Ausgangssignal des Integrators 107 ist grö ßer als die Referenzspannung V_R ₁ des zugehörigen Kompara tors; der monostabile Kreis 109 kann erst nach Rückstellung des Integrators 107 erneut ausgelöst werden. Die Schaltung ist also nicht "scharf". Der Integrator 111 wurde durch das vorausgegangene Signal T zurückgestellt, welches auch den Schalter 114 geöffnet hat.

Tritt nun ein Benutzer an das Urinal heran, so erscheint am Plus-Eingang des Integrators 111 ein Signal A, nicht jedoch am Minus-Eingang des Integrators 107. Dauert dieses lange genug an, so übersteigt das Ausgangssignal des Integrators 111 die Referenzspannung V_R ₂. Der Komparator 112 stößt den monostabilen Kreis 113 an, dessen Ausgangssignal den Schal ter 114 schließt und den Integrator 107 zurückstellt. Die Elektronik ist nun in ihrem "scharfen" Betriebszustand.

Wenn sich die Person nur zufällig und nicht ausreichend weit dem Urinal genähert hat, so daß also der monostabile Kreis 113 nicht ausgelöst wird, wird die Ausgangsspannung des In tegrators 111 durch das Signal E am Minus-Eingang, welches beim Wegtreten der Person auftritt, wieder zurückgeführt. Auf diese Weise wird verhindert, daß eine Mehrzahl von auf einander folgenden flüchtigen Annäherungen, die jede für sich nicht zum Auslösen des monostabilen Kreises 113 führen könnten, zur ungewollten "Schärfung" der Elektronik führt.

Ist die Elektronik nun durch Rückstellen des Integrators 107 und durch Schließen des Schalters 114 nach Herantreten eines Benutzers an das Urinal geschärft, so geschieht fol gendes:

Das Ausgangssignal des Integrators 107 ist die integrierte Differenz zwischen den Signalen E und A. Bei aufeinander folgenden Hin- und Herbewegungen des Benutzers ist diese integrierte Differenz 0 bzw. klein; auch bei längerem An dauern dieser mit kleinen Amplituden durchgeführten Bewe gungen löst die Elektronik nicht aus (selbstverständlich auch nicht bei vollständigem Stillstehen des Benutzers vor dem Urinal). Erst wenn ein solcher "Überschuß" des Signales E gegenüber dem Signal A vorliegt, daß das Ausgangssignal des Integrators 107 größer als die Referenzspannung V_R ₁ ist, erzeugt der monostabile Kreis 109 ein Signal T. Dieses löst die Wasserspülung aus, stellt den Integrator 111 zurück und öffnet den Schalter 114. Die Elektronik ist jetzt zum näch sten Spülzyklus bereit.

Bei den Schaltungsbeispielen nach den Fig. 6 und 7 beruht die "Schärfung" der Elektronik auf der Rückstellung des In tegrators 7 bzw. 107 durch ein Signal A, ohne welches der Impulsformer 109 nicht erneut angestoßen werden kann. Eine andere Art der "Schärfung" ist in Fig. 8 dargestellt.

Der untere, das Signal E verarbeitende Schaltungszweig ent hält wieder einen Integrator 207 mit zwei Eingängen und ei nen Komparator 208. Am Plus-Eingang des Integrators 207 liegt das Signal E, am Minus-Eingang das Signal A. Der Aus gang des Integrators 207 ist mit einem Eingang des Kompara tors 208 verbunden, dessen zweiten Eingang eine erste Refe renzspannung V_R ₁ zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Komparators 208 setzt ein Flip-Flop 215, dessen Ausgang mit einem Eingang eines UND-Tores 216 verbunden ist. Dessen Aus gang wiederum ist mit einem Impulsformer 209, beispiels weise einem monostabilen Kreis, verbunden, der - vergleich bar den Kreises 9 und 109 in den Fig. 4-7 - das Signal T liefert.

Der obere, das Signal A verarbeitende Kreis umfaßt eben falls einen Integrator 211, einen Komparator 212 und ein Flip-Flop 217. Diese Bauteile sind ebenso geschaltet wie ihre "Gegenstücke" im unteren Schaltungszweig, mit der Aus nahme, daß nun am Plus-Eingang des Integrators 211 das Si gnal A und am Minus-Eingang das Signal E liegt. Der Aus gang des Flip-Flops 217 ist mit dem zweiten Eingang des UND-Tores 216 verbunden.

Das Signal T wird den Rückstell-Eingängen R der Integrato ren 207, 211 und der Flip-Flops 215, 217 zugeführt.

Zur Erläuterung der Funktionsweise dieser Schaltung sei wie derum zunächst der Zustand nach Abschluß eines Spülzyklus betrachtet. Hier sind die Integratoren 207, 211 und die Flip- Flops 215 und 217 durch das vorausgegangene Signal T zurück gestellt. Beide Eingänge des UND-Tores 216 liegen "tief", also auf einer logischen "0".

Wenn sich nun ein Benutzer dem Urinal nähert, liegt ein Signal A am Plus-Eingang des Integrators 211 an. Entfernt er sich wieder, bevor das Ausgangssignal des Integrators 211 die Schaltschwelle V_R ₂ des Komparators 211 erreicht, so wird das Ausgangssignal des Integrators 211 durch das am Minus-Eingang liegende Signal E wieder abgebaut.

Der Komparator 212 schaltet erst dann durch, wenn ein ent sprechend großer "Überschuß" des Annäherungssignals A über das Entfernungssignal E aufintegriert ist. Das Flip-Flop 217 wird in diesem Falle gesetzt. Am in der Zeichnung obe ren Eingang des UND-Tores 216 erscheint nun eine logische "1". Da der untere Eingang des UND-Tores "tief" liegt, schaltet dieses noch nicht durch. Die Elektronik ist je doch nunmehr "scharf" und wartet auf ein ausreichend gro ßes Entfernungssignal E.

Das während der oben beschriebenen "Schärfungsphase" am Minus-Eingang des Integrators 207 anliegende Signal A darf zu keinen negativen Ausgangsspannungen des Integra tors 207 führen. Dies kann beispielsweise durch eine solche Bauweise des Integrators 207 erreicht werden, bei der keine negativen Ausgangsspannungen auftreten können. Alternativ kann - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 - in die Zuführungsleitung zum Minus-Eingang des Integrators 207 ein elektronischer Schalter gelegt werden, der vom Signal T ge öffnet und vom Ausgangssignal des Flip-Flops 217 geschlos sen wird.

Die Elektronik ist, wie erwähnt, geschärft, wenn der Be nutzer tatsächlich an das Urinal herangetreten ist, wenn also ein bestimmter Überschuß des Annäherungssignales über das Entfernungssignal festgestellt ist.

Bewegt sich nun der Benutzer vor dem Urinal hin und her, bleibt dies wegen der Wirkung des von den Signalen A und E gegensinnig beaufschlagten Integrators 207 ohne Wirkung. Daß ein vollständiger Stillstand des Benutzers keine Fehlauslö sung bewirkt, versteht sich von selbst. Erst, wenn der Be nutzer tatsächlich vom Urinal wegtritt und so einen be stimmten "Überschuß" der Signale E über das Signal A er zeugt, übersteigt die Ausgangsspannung des Integrators 207 die Referenzspannung des Komparators 208. Dieser schaltet durch und setzt das Flip-Flop 215, dessen Ausgangssignal am unteren Eingang des UND-Tores 216 als logische "1" er scheint. Da nun beide Eingänge des UND-Tores hoch liegen, schaltet dieses durch und stößt den Impulsformer 209 an. Dessen Ausgangssignal T löst - ggfs. mit gewünschten zeit lichen Verzögerungen - die Wasserspülung aus und stellt die Integratoren 207 und 211 sowie die Flip-Flops 215 und 217 wieder zurück: die Elektronik ist zum nächsten Zyklus bereit.

Die obigen Beispiele machen deutlich, in welcher Weise die durch die Verwendung des speziellen Mikrowellen-Doppelmoduls verfüg bare größere Information zur Erhöhung der Betriebssicher heit berührungsloser Urinalsteuerungen eingesetzt werden kann.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Phasendiskri minator 4 aus Fig. 1, dessen einziger Ausgang E ein Signal dann abgibt, wenn die Phasenlage der beiden Mischdiodensi gnale S₁ und S₂ eine Entfernung des Benutzers vom Urinal anzeigt. Zu allen anderen Zeiten liegt der Ausgang E auf Potential Null.

Das Signal S₁ wird einem ersten Allpaß-Phasenschieber 15 zugeführt, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Addierers 16 verbunden ist. In entsprechender Weise wird das Signal S₂ einem zweiten Allpaß-Phasenschieber 17 zugeführt, dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang des Addierers 16 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Addierers 16, welches der Summe seiner Eingangssignale entspricht, wird einem Ein gang eines Komparators 18 zugeführt, an dessen zweitem Ein gang eine Referenzspannung V_R anliegt. Der Ausgang des Kom parators 18 entspricht dem Ausgang E des Phasendiskriminators 4.

Allpaß-Phasenschieber sind an und für sich bekannt. Es handelt sich dabei um Schaltungsnetzwerke, die grundsätz lich die Funktion eines Phasenschiebers besitzen. Das Aus gangssignal ist gegenüber dem Eingangssignal um einen be stimmten Betrag phasenverschoben. Die Besonderheit dieser Schaltkreise besteht nun darin, daß die Frequenzcharakteri stiken zweier dieser Phasenschieber über einen großen Fre quenzbereich parallel verlaufend gemacht werden können. Mit anderen Worten: Verschiebt der eine Schaltkreis die Phasen lage seines Eingangssignales um einen frequenzabhängigen Betrag δ (f), so verschiebt der zweite Schaltkreis die Phasenlage seines Eingangssignales um denselben frequenz abhängigen Betrag ε (f) zuzüglich eines konstanten, frequenz unabhängigen Betrages ε. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 9 wird nun so ausgelegt, daß der Wert ε bei den Phasenschie bern 15, 17 90° beträgt, daß also z. B. der Phasenschieber 17 bei allen Frequenzen die Phasenlage seines Eingangssignals um 90° weiterverschiebt als der andere (15).

Zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltung von Fig. 9 sei angenommen, daß die Phasenlage des Mischdiodenausgangs signales S₁ ϕ sei. Dann ist - bei geeigneter räumlicher Anordnung der beiden Mischdioden - die Phasenlage des Misch diodensignales S₂ ϕ + 90°, wenn sich der Benutzer nähert, und ϕ - 90°, wenn sich der Benutzer entfernt. Für die Phasen lage des Ausgangssignales des Phasenschiebers 15 ergibt sich dann

η₁ = ϕ + δ (f)

für die Phasenlage des Ausgangssignales des Phasenschiebers 17 ergibt sich

η₂ = ϕ ±90° + δ (f) + 90°

Die Phasenlage η₂ ist also mit η₁ identisch, wenn sich der Benutzer vom Urinal entfernt, und η₁ entgegengesetzt, wenn sich der Benutzer annähert. Daraus folgt unmittelbar, daß sich die Ausgangssignale der Phasenschieber 15, 17 bei Ent fernung des Benutzers im Addierer 16 gleichsinnig überlagern, bei Annäherung des Benutzers dagegen gegenseitig aufheben. Dieses Verhalten der Schaltungsanordnung von Fig. 9 ist unabhängig von der Frequenz der Mischdiodensignale S₁ und S₂, also von der Bewegungsgeschwindigkeit des Benutzers, und unabhängig von deren Amplitude, also vom Abstand zwi schen Benutzer und Urinal.

Durch Vergleich des Ausgangssignales des Addierers 16 mit der Referenzspannung V_R im Komparator 18 wird die Ansprech schwelle des Phasendiskriminators 4 und der gesamten nach geordneten Schaltung bestimmt.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Allpaß-Phasenschieber ist in Fig. 10 dargestellt. Dieser umfaßt drei - bis auf die Dimensionierung der Schaltungselemente - identische Stufen. Jede Stufe enthält einen Transistor T, dessen Basis den Eingang der Stufe bildet. Der Kollektor des Transistors T ist über einen - für alle Stufen gleich dimensionierten - Widerstand R mit der positiven Versorgungsspannung, der Emit ter über einen gleich großen Widerstand R mit der nega tiven Versorgungsspannung verbunden. Der Kollektor des Tran sistors T ist außerdem über einen - stufenspezifisch dimen sionierten - Kondensator C₁, C₂, C₃ mit dem Stufenausgang verbunden, der außerdem über einen - stufenspezifisch dimen sionierten - Widerstand R₁, R₂, R₃ mit dem Emitter des Tran sistors T verbunden ist. Die Anzahl der hintereinander geschal teten Stufen wird nach dem Frequenzbereich bestimmt, in dem die Schaltung in der beschriebenen Weise arbeiten soll. In Fig. 11 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Phasendiskri minator 4 von Fig. 1 gezeigt, welcher sowohl ein Ausgangs signal E bei Entfernung des Benutzers als auch ein Ausgangs signal A bei Annäherung des Benutzers abgibt.

Die beiden Allpaß-Phasenschieber 115, 117, der Addierer 116 und der Komparator 118 entsprechen den Komponenten 15, 16, 17 und 18 der Fig. 9 völlig. Sie erzeugen das die Entfernung des Benutzers anzeigende Signal E in der oben beschriebenen Weise.

Neu hinzugekommen gegenüber Fig. 9 sind in Fig. 11 ein In verter 119, ein zweiter Addierer 120 und ein zweiter Kompa rator 121. Das Ausgangssignal des Allpaß-Phasenschiebers 115 wird dem ersten Eingang des Addierers 120 über den In verter 119, also mit einer Phasenverschiebung von 180° zuge führt. Der Ausgang des Allpaß-Phasenschiebers 117 ist direkt mit dem zweiten Eingang des Addierers 120 verbunden. Die Funktionsweise dieses Addierers 120 entspricht derjenigen des Addierers 116, mit der Ausnahme, daß die Bedingung für das Erscheinen eines Ausgangssignals wegen des Inverters 119 gerade umgekehrt ist: Nunmehr verstärken sich die dem Addierer 120 zugeführten Signale, wenn die Phasenlage der Mischdioden-Ausgangssignale S₁, S₂ eine Annäherung des Benutzers anzeigt; sie heben sich gegenseitig auf, wenn die Phasenlage der Mischdioden-Ausgangssignale S₁, S₂ eine Entfernung des Benutzers anzeigt.

Durch den Komparator 121, der das Ausgangssignal des Addie rers 120 mit einer Referenzspannung V_R ₂ vergleicht, (die mit der Referenz spannung V_R des Komparators 118 nicht übereinzustimmen braucht), wird wiederum die Schaltschwelle für das Erschei nen eines Ausgangssignales A festgelegt.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Auswert schaltung 5 in Fig. 1 wurde angenommen, daß die Ausgangs signale A und E des Phasendiskriminators 4 Gleichstromsi gnale sind und daß deren zeitliches Integral ein Maß für die vom Benutzer zurückgelegte Wegstrecke ist. Die logische Aus wertung dieser Signale erfolgte im wesentlichen analog.

Genauere Resultate der Wegstreckenmessung, die insbesondere unabhängig von der Amplitude der Mischdioden-Ausgangssignale S₁, S₂ sind, lassen sich durch Verwendung einer digitalen Auswertlogik erzielen. Dabei ist zunächst festzuhalten, daß aufgrund der physikalischen Art des Dopplereffekts die An zahl der Nulldurchgänge der Signale S₁, S₂ ein direktes Maß für die vom Benutzer zurückgelegte Wegstrecke ist.

Der Phasendiskriminator von Fig. 11 eignet sich für eine derartige digitale Auswertung, da er an seinen Ausgängen A, E binäre, mit der Frequenz der Mischdioden-Ausgangssignale S₁, S₂ getaktete Signale bereitstellt. Die Schaltungs varianten nach den Fig. 4 bis 8 lassen sich dann auf eine digitale Logik im wesentlichen einfach dadurch umstel len, daß die verschiedenen Integratoren durch entsprechend arbeitende Zähler ersetzt werden.

Claims

1. Berührungslose elektronische Steuerung für eine sani täre Armatur, insbesondere ein Urinal, mit einem nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden Mikrowellenmodul, das eine Sendediode und eine Mischdiode enthält, und mit einer Empfangsschaltung, welche auf das Ausgangssignal der Misch diode anspricht und ein die Spülung der Armatur auslösendes Signal erzeugt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Mikrowellenmodul (1) ist ein Doppel-Modul mit zwei Mischdioden (M₁, M₂; G, M), die in einem bestimmten geometrischen Abstand voneinander angeordnet sind, wo bei die Phasenbeziehung der Ausgangssignale (S₁, S₂) der beiden Mischdioden (M₁, M₂; G, M) bei Annäherung und Entfernung des Benutzers vom Mikrowellenmodul (1) unterschiedlich ist;
b) ein Phasendiskriminator (4) ist vorgesehen, dem die Ausgangssignale (S₁, S₂) der Mischdioden (M₁, M₂; G, M) zugeführt werden und der ein Ausgangssignal E abgibt, wenn die Phasenbeziehung zwischen den Signalen (S₁, S₂) ein Entfernen des Benutzers vom Mikrowellenmodul (1) anzeigt;
c) eine Auswerteschaltung (5) ist vorgesehen, welche das die Wasserspülung auslösende Signal (T) dann erzeugt, wenn ein bestimmtes minimales zeitliches Integral des Signales (E) vorliegt, das einer Mindestdauer des Signals (E) entspricht und ein Anzeichen dafür bildet, daß ein Benutzer tatsächlich von der Armatur weggetreten ist.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendediode (G) innerhalb des Mikrowellenmoduls (1) die Funktion einer Mischdiode mit übernimmt, wozu ihr ein niederohmiger Widerstand (R′₁) vorgeschaltet ist.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Auswerteschaltung (5) umfaßt:

a) einen ersten Integrator (7; 107; 207), dem das Signal (E) zugeführt wird;
b) einen ersten Komparator (8; 108; 208), dem das Aus gangssignal des ersten Integrators (7; 107; 207) und einer ersten Referenzspannung (V_ref, V_R₁ zugeführt wird und der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangs signal des ersten Integrators (7; 107; 207) die Refe renzspannung (V_ref; V_R₁) übersteigt;
c) einen Rückstellkreis, der den Integrator (7; 107; 207) nach Erzeugung eines Signals (T) auf die Ausgangsspan nung 0 zurückstellt.

4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Komparators (8; 108; 208) mit dem Ein gang eines Impulsformers (9; 109; 209) verbunden ist, der das Signal (T) erzeugt.

5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellkreis eine direkte Verbindung zwischen dem Ausgang des Impulsformers (9; 209) und dem Rückstell eingang (R) des Integrators (7; 207) umfaßt.

6. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Phasendiskriminator (4) ein Ausgangssignal (A) erzeugt, wenn die Phasenbeziehung zwischen den Signalen (S₁, S₂) eine Annäherung des Benutzers anzeigt.

7. Steuerung nach Anspruch 6 bei Rückbeziehung auf An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstell kreis eine direkte Verbindung zwischen dem das Signal (A) abgebenden Ausgang des Phasendiskriminators (4) und dem Rückstell-Eingang (R) des Integrators (7) umfaßt

8. Steuerung nach Anspruch 4, bei Rückbeziehung auf An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstell kreis ein ODER-Tor (10) umfaßt, dessen Ausgang mit dem Rückstell-Eingang (R) des Integrators (7) verbunden ist, des sen einem Eingang das Signal (A) und dessen anderem Eingang das Signal (T) zugeführt wird.

9. Steuerung nach Anspruch 6 bei Rückbeziehung auf An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstell kreis umfaßt:

a) einen zweiten Integrator (111), dessen Eingang das Si gnal (A) zugeführt wird;
b) einen zweiten Komparator (112), dessen einem Eingang das Ausgangssignal des zweiten Integrators (111) und dessen anderem Eingang eine zweite Vergleichsspannung (V_R₂) zugeführt wird;
c) einen zweiten Impulsformer (113), dessen Ausgangssi gnal dem Rückstell-Eingang (R) des ersten Integrators (107) zugeführt wird;
d) einen Rückstellkreis, der den zweiten Integrator (111) nach Erzeugung eines Signals (T) auf die Ausgangsspan nung 0 zurückstellt.

10. Steuerung nach Anspruch 6 bei Rückbeziehung auf An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte schaltung zusätzlich umfaßt:

a) ein erstes Flip-Flop (215), dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines UND-Tores (216) und dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Komparators (208) verbunden ist;
b) einen zweiten Integrator (211), dessen Eingang mit dem das Signal (A) abgebenden Ausgang des Phasendiskrimi nators (4) verbunden ist;
c) einen Komparator (212), dessen einem Eingang das Ausgangssignal des zweiten Integrators (211) und dessen zweitem Eingang eine zweite Vergleichsspannung (V_R ₂) zugeführt wird;
d) ein zweites Flip-Flop (217), dessen Eingang mit dem Ausgang des zweiten Komparators (212) und dessen Aus gang mit einem zweiten Eingang des UND-Tores (216) ver bunden ist;
e) einen dem UND-Tor (216) nachgeschalteten Impulsformer (209), dessen Ausgangssignal das Signal (T) ist, wobei die beiden Integratoren (207, 211) und die bei den Flip-Flops (215, 217) durch das Signal (T) zurück gestellt werden.

11. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Integrator (107; 207) einen Plus- und einen Minus-Eingang besitzt, wobei die dem Plus-Eingang zu geführten Signale als positive und die dem Minus-Eingang zu geführten Signale als negative Signale verarbeitet werden; daß dem Plus-Eingang des ersten Integrators (107, 207) das Signal (E) und dem Minus-Eingang das Signal (A) zugeführt werden, wobei dafür gesorgt ist, daß das Ausgangssignal des ersten Integrators (107; 207) nicht negativ werden kann.

12. Steuerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauart des ersten Integrators (107; 207) negative Ausgangsspannungen nicht zuläßt.

13. Steuerung nach Anspruch 11 und bei zusätzlicher Rückbe ziehung auf Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Minus-Eingang des ersten Integrators (107) ein elektronischer Schalter (114) vorgeschaltet ist, der vom Signal (T) geöffnet und vom Ausgangssignal des Impuls formers (113) bzw. des zweiten Flip-Flops (217) geschlos sen wird.

14. Steuerung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, daß der zweite Integrator (211) einen Plus- und einen Minus-Eingang besitzt, wobei die dem Plus-Eingang zugeführten Signale als positive Signale und die dem Minus-Eingang zugeführten Signale als negative Signale verarbeitet werden, und daß dem Plus-Eingang des zweiten Integrators (21) das Signal (A) und dem Minus-Eingang das Signal (E) zugeführt werden.

15. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Anordnung der Misch dioden eine Phasendifferenz der Ausgangssignale S₁, S₂) von 90° ergibt und daß der Phasendiskriminator (4) umfaßt:

a) einen ersten Allpaß-Phasenschieber (15), dessen Ein gang das eine Mischdioden-Ausgangssignal (S₁) zuge führt wird;
b) einen zweiten Allpaß-Phasenschieber (17), dessen Ein gang das andere Mischdioden-Ausgangssignal (S₂) zuge führt wird, wobei die vom zweiten Allpaß-Phasenschie ber (17) bewirkte Phasenverschiebung um 90° größer als diejenige des ersten Allpaß-Phasenschiebers (15) ist,
c) einen ersten Addierer (16), dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten Allpaß-Phasenschiebers (15) und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zwei ten Allpaß-Phasenschiebers (17) verbunden ist.

16. Steuerung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendiskriminator (4) zusätzlich umfaßt:

d) einen Komparator (18), dessen einem Eingang das Aus gangssignal des ersten Addierers (16) und dessen ande rem Eingang eine Referenzspannung (V_R) zugeführt wird.

17. Steuerung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich net, daß der Phasenschieber (4) zusätzlich umfaßt:

e) einen Inverter (119), dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Allpaß-Phasenschiebers (115) verbunden ist;
f) einen zweiten Addierer (120), dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Inverters (119) und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Allpaß-Phasen schiebers (117) verbunden ist.

18. Steuerung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendiskriminator (4) zusätzlich umfaßt:

g) einen zweiten Komparator (121), dessen einem Eingang das Ausgangssignal des zweiten Addierers (120) und dessen zweitem Eingang eine Referenzspannung (V_R ₂) zugeführt wird..

19. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendiskriminator (4) mit der Frequenz der Mischdioden-Ausgangssignale (S₁, S₂) ge taktete Ausgangssignale (A, E) abgibt und daß jeder In tegrator durch einen entsprechend arbeitenden Zähler er setzt ist.