DE4103911C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weckeinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Weckeinrichtung ist aus der DE-PS 25 838 bekannt. Das Abschalten der Weckfunktion erfolgt mit mechanischen Mitteln. Eine derartige Weckeinrichtung ist bei den modernen elektronischen Weckern nicht mehr praktikabel.

Die DE 32 36 056 A1 offenbart eine flexible Detektormatte, die einen von außen aufgebrachten mechanischen Druck kapazitiv in ein elektrisches Signal umwandelt. Die Detektormatte besteht aus zwei elektrisch leitfähigen Schichten, die durch eine dielektrische Basisschicht getrennt sind, wobei zwischen der Basisschicht und der einen elektrisch leitfähigen Schicht elastische Abstandshalter vorgesehen sind, die sich bei einer äußeren Druckanwendung verformen und somit eine Kapazitätsänderung hervorrufen. Die je nach dem ausgeübten Druck unterschiedlichen Kapazitätswerte können elektrisch weiterverarbeitet werden. Der Nachteil dieser Detektormatte besteht darin, daß sie lediglich als Drucksensor benutzt werden kann.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Weckeinrichtung der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß die Weckfunktion elektronischer Wecker zuverlässig abgeschaltet werden kann, wenn die zu weckende Person ihre Schlafstelle verläßt, wobei die Abschaltung durch einfache, zur Massenproduktion geeignete Mittel verwirklicht werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Weckein­ richtung in der im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Weise ausgebildet.

Bei der erfindungsgemäßen Weckeinrichtung wird das uner­ wünschte Abschalten des Weckers vor dem völligen Erwachen mit großer Sicherheit verhindert. Der Aufwand für die Auswer­ tungsschaltung und das Sensorelement ist so gering, daß die Weckeinrichtung für eine Massenproduktion geeignet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Weckeinrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Sensorelement; und

Fig. 3 eine Auswertungs- und Anspassungsschaltung.

In dem Blockschaltbild von Fig. 1 ist schematisch das Sensor­ element 2, eine Auswertungsschaltung 4, eine Anpassungsschal­ tung 6 und ein elektronischer Wecker 8 dargestellt. Das Sen­ sorelement 2 besteht aus einer dreilagigen, flexiblen Folie (Fig. 2). Das Sensorelement 2 wird beispielsweise zwischen dem Bettbezug und der Matratze eines Bettes 10 angeordnet, wie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist.

Die flexible, dreilagige Folie, die das Sensorelement 2 bil­ det (Fig. 2) besteht aus einer dielektrischen Basisschicht 20, einer elektrisch leitfähigen Schicht 22 und einer dielektrischen Deckschicht 24 als Schutz gegen Korrosion der leitfähigen Schicht Die Basisschicht 20 besteht aus einer etwa 35 µm dicken Polyester-Folie. Auf der Basisschicht 20 ist eine etwa 75 µm dicke, leitfähige Kupferschicht in der in Fig. 2 gezeigten Form aufgedampft. Die Deckschicht 24 ist etwa 25 µm dick. Über der gesamten Fläche der Folie sind Löcher 26 mit einem Durchmesser von etwa 8 mm eingestanzt, um die Hautatmung der über der Folie liegenden Person zu erleichtern und damit den Komfort zu verbessern. Die beiden Teilbereiche der elektrisch leitfähigen Schicht 22 sind mit zwei angecrimpten Kabeln verbunden.

Die elektrisch leitfähige Schicht 22 weist zwei kammförmig ineinandergreifende Teilbereiche auf, wobei die Kapazität zwischen den Teilbereichen unterschiedliche Werte annimmt, je nachdem, ob eine oder keine Person auf dem Sensorelement liegt. Die Meßgröße des Sensorelements 2 ist daher die Kapa­ zität zwischen den beiden, kammförmig ineinandergreifenden Teilbereichen. Bei der obenerwähnten Dimensionierung der Schichten, einer Gesamtfläche des Sensorelements von 50×30 cm und einer Breite der Bahnen der Teilbereiche von etwa 2 cm ergibt sich eine Kapazität des Sensorelements von etwa 140 pF, wenn keine Person über dem Sensorelement liegt. Liegt hingegen eine Person in der Schlafstelle über dem Sensorele­ ment 2, so wirkt die Person als Dielektrikum einer Dielektrizitätskonstanten größer 1 zwischen den Teilbereichen der leitfähigen Schicht 22, und es ergibt sich eine Kapazität von etwa 240 pF. Über die Messung der Kapazität kann demnach erkannt werden, ob eine zu weckende Person noch im Bett liegt oder bereits aufgestanden ist.

Die elektrische Schaltung, in der die unterschiedlichen Kapa­ zitätswerte des Sensorelements 2 gemessen werden, und die eine Anpassungsschaltung für den verwendeten Wecker 8 dar­ stellt, ist in Fig. 3 gezeigt. Die Schaltung weist einen Rechteckgenerator 30 auf, in dem das Sensorelement 2 als Ka­ pazität geschaltet ist, wobei sich die Frequenz des Rechteck­ generators 30 mit der Kapazität des Sensorelements 2 ändert. Der Rechteckgenerator 30 weist eine Reihenschaltung aus drei Invertern 32, 34, 36 und einem Widerstand 38 auf. Die Inverter 32, 34, 36 sind in einem IC verwirklicht, der an der Versorgungsspannung liegt. Das Sensorelement 2 ist parallel zu dem dritten Inverter 36 und dem Widerstand 38 geschaltet.

Der Ausgang des Reckteckgenerators 30 liegt zwischen dem ersten Inverter 32 und dem zweiten Inverter 34. Der Widerstand 38 und die Kapazität des Sensorelements 2 bestimmen damit die Frequenz des Ausgangssignals des Rechteckgenerators. Wenn eine Person in der Schlafstelle liegt, wird eine Kapazität von etwa 240 pF gemessen, befindet sich keine Person in der Schlafstelle, jedoch eine Kapazität von etwa 140 pF. Die Schwin­ gungsfrequenz des Rechteckgenerators 30 kann daher bei ge­ eigneter Beschaltung zwischen etwa 40 kHz im erstgenannten Fall und etwa 70 kHz im zweitgenannten Fall variieren. Der Wechselanteil des Rechtecksignals wird über einen Kondensator 40 einer Gleichrichterstufe, bestehend aus zwei Dioden 42, 44, angekoppelt. Das gleichgerichtete Signal erzeugt einen Spannungsabfall an einem RC-Glied, bestehend aus einem Wider­ stand 46 und einer Kapazität 48, wobei der Spannungsabfall von der Frequenz des Ausgangssignals des Rechteckgenerators 30 abhängt. Je höher die Frequenz des Wechselanteils dieses Ausgangssignals ist, desto geringer ist der Spannungabfall an dem RC-Glied. Der Spannungsabfall über dem RC-Glied wird schießlich über den als Komparator geschalteten Operations­ verstärker 50 mit einer Referenzspannung verglichen, die über einen Spannungsteiler, bestehend aus einem Widerstand 52 und einem verstellbaren Widerstand 54, erzeugt wird. Die Referenzspannung wird so gewählt, daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 50 bei der genannten Frequenz von 40 kHz den Zustand logisch 1 und bei der genannten Frequenz von 70 kHz den Zustand logisch 0 annimmt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 50 dient der Abschaltung der Weckfunktion des Weckers.

Die Schaltung von Fig. 2 weist schließlich noch eine Ausgangsstufe 60 auf, die ein UND-Gatter 62 und einen Wider­ stand 64 aufweist. Durch die Anpassungsschaltung 60 wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 50 an einer Wecker­ schaltung eines bestimmten elektronischen Weckers angepaßt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 50 steht an dem einen Eingang des UND-Gatters an, während an dem anderen Ein­ gang des UND-Gatters 62 eine Bezugsspannung ansteht, wenn ein Weckfunktionsschalter 68 des Weckers 8 geschlossen ist. Die Ausgangsstufe 60 gewährleistet, daß ein stabiles Signal logisch 0 oder logisch 1 am Ausgang des UND-Gatters 62 in Abhängigkeit von der Frequenz des Rechteckgenera­ torsignals und dem Zustand des Weckfunktionsschalters 68 erzeugt wird.

Die Versorgungsspannung für die Schaltung wird von zwei 1,5-V- Batterien geliefert.

Claims (8)

1. Weckeinrichtung mit einem Wecker und einer Abschalteinrichtung, die die Weckfunktion des Weckers abschaltet, wenn die zu weckende Person ihre Schlafstelle verläßt, und mit einem Sensorelement (2) zum Erzeugen eines Meßwerts, der je nach Anwesenheit oder Abwesenheit der Person in der Schlafstelle unterschiedlich ist, und mit einer Aus­ wertungseinrichtung (4), die in Abhängigkeit von dem Meßwert die Weckfunktion des Weckers abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (2) eine flexible Folie aufweist, die aus wenigstens einer dielektrischen Basisschicht (20) und einer elektrisch leitfähigen Schicht (22) aufgebaut ist, und daß die elektrisch leitfähige Schicht (22) in Form von zwei kammförmig ineinandergreifenden Teilbereichen ausgebildet ist, wobei die Kapazität zwischen den Teilbereichen, je nach Anwesenheit oder Abwesenheit der Person in der Schlafstelle unterschiedliche Werte annimmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine dielektrische Deckschicht (24) über der elektrisch leitfähigen Schicht (22) auf­ weist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische leitfähige Schicht (22) aus einer Kupferschicht besteht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie über ihrer Fläche ver­ teilte Löcher (26) aufweist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungsschaltung einen Rechteckgenerator (30), in dem das Sensorelement (2) als Kapazität geschaltet ist, wobei sich die Frequenz des Rechteckgenerators (30) mit der Kapazität des Sensorelements (2) ändert, eine Gleichrichterstufe (42, 44), in der der Wechselanteil des Ausgangssi­ gnals des Rechteckgenerators (30) gleichgerichtet wird, ein RC-Glied (46, 48), an dem das gleichgerich­ tete Signal einen Spannungsabfall erzeugt, und einen Operationsverstärker (50) aufweist, dessen Ausgangs­ signal je nach der Größe des Spannungsabfalls an dem RC-Glied (46, 48) logisch 0 oder logisch 1 ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reckeckgenerator (30) eine Reihenschaltung aus drei Invertern (32, 34, 36) und einem Widerstand (38) aufweist, daß das Sensorelement (2) parallel zu dem dritten Inverter (36) und dem Widerstand (38) ge­ schaltet ist, und daß der Ausgang des Reckteckgenera­ tors (30) zwischen dem ersten Inverter (32) und dem zweiten Inverter (34) liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Ausgangsstufe (60) zur Anpassung des Aus­ gangssignals des Operationsverstärkers (50) an eine Weckerschaltung eines bestimmten Weckers (8).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstufe (60) ein UND-Gatter (62) aufweist, an dessen einem Eingang das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (50) und an dessen anderem Eingang bei geschlossenem Weckfunktionsschalter (68) ein Bezugssignal ansteht.