DE4241049C2 - Einrichtung zum berührungslosen Steuern der Wasser- bzw. Flüssigkeitszufuhr in Wasch-, Dusch- und Spülanlagen - Google Patents

Description

Eine derartige Einrichtung ist durch die DE-AS 16 09 211 bekannt. Nachteilig ist hierbei der relativ große Platzbedarf sowie der Verlust an Sende- und Emp­ fangslicht auf dem Weg von der nach allen Seiten Licht abstrahlenden Lichtquel­ le durch ein verhältnismäßig lang bemessenes Rohrstück, das an seinem äußer­ sten Ende einen Umlenkspiegel trägt, bis zu einer in einem senkrecht zum Rohr­ stück verlaufenden Kanalteil angeordneten Optik und zurück zum Photoresistor.

Einrichtungen zum berührungslosen Steuern der Flüssigkeits- bzw. Wasserzufuhr in Wasch-, Dusch- und Spülanlagen sind des weiteren durch den Prospekt "Aquamat 2000 MC" der Aqua Butzke Werke AG, Berlin-61 vom August 1991 bekannt. Die den Lichtsender mit Sendeoptik und das Lichtempfangselement mit räumlich vorgeordneter Empfangsoptik enthaltende opto-elektronische Abtastein­ heit beansprucht hier fokussierungsbedingt ein relativ großes Einbauvolumen und ist hinsichtlich ihrer Tastweite verhältnismäßig eng begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsge­ mäßen Art zu schaffen, mit der bei einem vergleichsweise geringen Einbauvolu­ men und Aufwand relativ große Tastweitenbereiche bei guter Funktion realisier­ bar sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.

Die Erfindung wird im nach stehenden anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung zur Steuerung der Wasser- bzw. Flüssig­ keitszufuhr (Wasserabgabe) bei einer Waschtischarmatur mittels eines opto-elektronischen Sensors und eines Mi­ krocontrollers,

Fig. 2 eine Ausführungsvariante der Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen opto-elektronischen Sensor mit Hintergrundunter­ drückung,

Fig. 4 einen opto-elektronischen Sensor mit wenigstens teilweise konzentrisch zueinander verlaufenden Lichtleitern.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht der in den Standauslauf 10 einer Wasch­ tischarmatur eingebaute opto-elektronische Sensor 1 aus einer Sendeoptik 12 und einer Empfangsoptik 13, die zweckmäßigerweise einstückig ausgebildet sind, wobei Sendeoptik und Empfangsoptik aus räumlichen und optischen Grün­ den entlang einer geraden oder auch gekrümmten Trennfläche 14 stumpf anein­ ander anliegen.

Der Sendeoptik 12 ist in Senderichtung ein Umlenkspiegel 15 vor- und der Empfangsoptik 13 in Empfangsrichtung ein Umlenkspiegel 16 nachgeordnet. Das vom Lichtsender 17 emittierte Sendelicht wird über einen Lichtleiter 18 dem Umlenkspiegel 15 zugeführt und über die Sendeoptik abgestrahlt. Das Empfangslichtbündel gelangt über die Empfangsoptik 13 zum Umlenkspiegel 16 und von diesem über einen weiteren Lichtleiter 19 zum Lichtempfangselement 20. Erforderlichenfalls kann, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist, zwischen den beiden Umlenkspiegeln eine lichtundurchlässige Trennschicht oder Blende 21 vorgesehen sein.

Die beiden Optiken 12 und 13 einschließlich der beiden Umlenkspiegel 15 und 16 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 22 untergebracht, das auf geeignete Weise in einem Aufnahmeraum 23 des Standauslaufs 10 lösbar befestigt ist. Das angedeutete Waschbecken ist mit 24 bezeichnet.

Der Lichtsender 17 gibt vorzugsweise gepulstes Licht ab, beispielsweise Infra­ rotlicht. Der Signalausgang 25 der einen Verstärker und Schmitt-Trigger enthal­ tenden Lichtempfangseinheit 26 ist an den nicht invertierenden oder gegebenen­ falls auch an den invertierenden Ausgang eines Komparators 27 angeschlossen, der ausgangsseitig mit dem Signaleingang 28 eines Mikrocontrollers 29 verbun­ den ist. Der Mikrocontroller 29 steuert über einen Verstärker 30 (Treiber) abhängig vom Eingangssignal einen Magnetantrieb 31, der eine Ventilanordnung 32 (Zweifachventilblock) betätigt, welche die Wasser- bzw. Flüssigkeitszufuhr zum Standauslauf 10 (Kaltwasser-Warmwasser) freigibt oder unterbricht.

Die Ansprechdauer des Magnetantriebs 31 nach erfolgter, die Wasser- bzw. Flüssigkeitszufuhr aus­ lösenden Signalgabe wird über ein nicht dargestelltes, im Magnetantrieb oder im Mikrocontroller 29 integriertes Zeitglied festgelegt, das einstellbar ist, wobei verschiedene Ansprechzeiten in einem löschbaren Speicher des Mikrocontrollers, z. B. einem EEPROM, abgelegt sein können.

Eine andere Möglichkeit der Steuerung der Wasser- bzw. Flüssigkeitsabgabemenge besteht in einer mikrocontrollergesteuerten Mengenmessung. Das heißt, beim Erreichen einer vorgebbaren Durchflußmenge wird die Ventilanordnung 32 geschlossen.

Mit Hilfe des Mikrocontrollers 29 ist des weiteren eine Mischbatterie 33 über einen Verstärker 34 (Treiber) und einen Magnetantrieb 35 steuerbar, wobei die jeweils gewünschte Temperatur des Mischwassers (Kalt-Warm) gegebenenfalls vorwählbar sowie digital im Speicher des Mikrocontrollers 29 abspeicherbar ist. Im Bedarfsfall kann die Temperatur des Mischwasser bzw. der Mischflüssigkeit auch konstant gehalten werden, indem der Mikrocontroller 29 das Durchflußverhältnis Kaltwasser zu Warmwasser regelt, wobei der jeweils gewünschte Sollwert einstell- und spei­ cherbar ist.

Wie Fig. 2 zeigt, ist dem Lichtsender 17 und dem Lichtempfänger 20 ein ge­ meinsamer Umlenkspiegel 36 zugeordnet. Gegebenenfalls kann der Umlenkspie­ gel 36 mit einer das Sendelichtbündel vom Empfangslichtbündel trennenden lichtundurchlässigen Zone versehen sein.

Falls erforderlich, können die beiden durch die Lichtleiter 18 und 19 verkörper­ ten Lichtkanäle durch eine lichtundurchlässige Trennschicht gegeneinander abgeschirmt sein. Zur Anpassung des opto-elektronischen Sensors 11 an ver­ schiedene Tastweiten (Reichweiten) kann die Empfindlichkeit der Einrichtung dadurch verändert werden, daß die Referenzspannung des Komparators 27, vom Mikrocontroller 29 gesteuert, variiert wird, wobei dies auch zyklisch erfolgen kann. Beim Ausführungsbeispiel geschieht dies durch Anschaltung verschiede­ ner Widerstände R₁, R₂ und R₃ an den invertierenden Eingang des Komparators 27. Durch die auf diese Weise bewirkbare Änderung der Ansprechschwelle des Komparators 27 können auch geringere Amplitudenwerte des Empfangssignals, die im Normalfall gleichbedeutend sind mit einer Tast- bzw. Reichweitenver­ größerung des optoelektronischen Sensors 11, noch zu einer hinreichenden Sig­ nalgabe herangezogen werden.

Im Falle der Ausbildung des opto-elektronischen Sensors als Lichttaster mit Hintergrundunterdrückung, wie es unter Umständen in Duschanlagen erforder­ lich sein kann, sind, wie an sich bekannt ist, zwei nebeneinander angeordnete Lichtempfangselemente (Nahelement und Fernelement) vorgesehen. In Fig. 3 sind die beiden Lichtempfangselemente mit 20 und 20′ bezeichnet.

Dem Lichtempfänger 20′ ist ein zusätzlicher Lichtleiter 19′ zugeordnet. Erfor­ derlichenfalls ist die Empfangsoptik 14 durch eine weitere Linse 14′ zu ergän­ zen. Die Signalamplituden der beiden Lichtempfangselemente 20 und 20′ wer­ den mittels des Komparators 27 und des Mikrocontrollers 29 miteinander vergli­ chen und der Ausgang des Lichttasters wird beim Erreichen eines bestimmten Schwellenwerts aktiviert. Auf diese Weise wird ein bestimmter Tastweitenbe­ reich abgedeckt.

Wahlweise kann das im einen oder anderen Lichtempfangselement 20 bzw. 20′ erzeugte Signal auch unterdrückt werden, so daß der Sensor 11 wie im Falle der Fig. 1 mit nur einem Lichtempfangselement arbeitet. Diese Signalunterdrük­ kung kann durch ein entsprechendes Programm im Mikrocontroller 29 erfolgen oder auch manuell durch Betätigung eines Schaltglieds vorgenommen werden.

Die Ausgestaltung des Sensors 11 mit drei Lichtleitern 18, 19, und 19′ und zwei Lichtempfangselementen 20 und 20′, von denen das eine das Nah- und das andere das Fernelement verkörpert, besteht somit die Möglichkeit, ein- und demselben Sensor mit einem oder beiden Lichtempfängern zu betreiben und da­ durch den Anwendungsbereich des Sensors mit zugehöriger Elektronik zu erwei­ tern.

Der Funktionszustand der Ventilanordnung 32 für die Wasser- bzw. Flüssigkeitszufuhr und/ oder der Funktionszustand der Mischbatterie können nach Aktivierung des Mi­ crocontrollers, der zweckmäßigerweise als Single-Chip-Microcontroller ausgebil­ det ist, im Bedarfsfall zyklisch überprüft werden.

Die Lichtleiter 18, 19 und 19′ bestehen aus Glasfasern oder Kunststoffasern, wobei zwei oder auch alle drei Fasern bzw. Faserbündel 18, 19, 19′ konzentrisch zueinander angeordnet sein können, wie dies Fig. 4 veranschau­ licht.

Das Zulaufrohr zum Ausflußstutzen des Standauslaufs 10 ist mit 37 bezeichnet.

Claims (9)

1. Einrichtung zum berührungslosen Steuern der Flüssigkeitszufuhr in Wasch-, Dusch- und Spülanlagen, bestehend aus einem opto-elektroni­ schen Sensor und einer Steuerelektronik für die Betätigung einer Ventilan­ ordnung für die Zufuhr der Flüssigkeit, wobei der optoelektronische Sen­ sor wenigstens einen Lichtsender und wenigstens ein Lichtempfangsele­ ment mit jeweils vorgeordneter Sende- und Empfangsoptik enthält und der Sensor unmittelbar in der Armatur oder in deren Nähe installiert ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sendeoptik (12) das Sendelichtbündel mit­ tels eines dem Lichtsender (17) zugeordneten, aus lichtleitenden Fasern bestehenden Lichtleiters (18) und eines diesem nachgeordneten Umlenk­ spiegels (15) zugeführt wird, das Empfangslichtbündel über einen Um­ lenkspiegel (16) zu einem separaten, aus lichtleitenden Fasern bestehen­ den Lichtleiter (19) und von diesem zum Lichtempfangselement (20) gelangt, und daß das vom Empfangslichtbündel generierte Empfangssignal über einen Komparator (27) einen Mikrocontroller (29) aktiviert, über den die Ventilanordnung (32) für die Flüssigkeitszufuhr und/oder eine Mischbatterie (33) gesteuert wird.

2. Einrichtung zum berührungslosen Steuern der Flüssigkeitszufuhr in Wasch-, Dusch- und Spülanlagen, bestehend aus einem optoelektroni­ schen Sensor und einer Steuerelektronik für die Betätigung einer Ventilan­ ordnung für die Flüssigkeitszufuhr, wobei der optoelektronische Sensor wenigstens einen Lichtsender und wenigstens ein Lichtempfangselement mit jeweils vorgeordneter Sende- und Empfangsoptik enthält und der Sen­ sor unmittelbar in der Armatur oder in deren Nähe installiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeoptik (12) das Sendelichtbündel mittels eines dem Lichtsender (17) zugeordneten, aus lichtleitenden Fasern beste­ henden Lichtleiters (18) und eines diesem nachgeordneten Umlenkspiegels (15) zugeführt wird, das Empfangslichtbündel über wenigstens einen Um­ lenkspiegel (16) und zwei separate, aus lichtleitenden Fasern bestehende Lichtleiter (19, 19′) auf zwei Lichtempfangselemente (20, 20′) lenkbar ist und das aus den vom Empfangslichtbündel in den beiden Lichtempfangs­ elementen (20, 20′) generierten Signale gebildete Summensignal über einen Komparator (27) einen Mikrocontroller (29) aktiviert, über den die Ventilanordnung (32) für die Flüssigkeitszufuhr und/oder eine Mischbatte­ rie (33) gesteuert wird und daß wahlweise das im einen oder anderen Lichtempfangselement (20, 20′) erzeugte Signal unterdrückbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkspiegel (15, 16) durch eine lichtundurchlässige Trennschicht (21) gegeneinander abgeschirmt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lichtsender (17) und dem Lichtempfänger (20) ein gemeinsamer Umlenk­ spiegel (36) zugeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenk­ spiegel (36) mit einer das Sendelichtbündel vom Empfangslichtbündel trennenden lichtundurchlässigen Zone versehen ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mikrocontroller (29) nach seiner Aktivierung den Funk­ tionszustand der Ventilanordnung (32) für die Flüssigkeitszufuhr und/oder den Funktionszustand der Mischbatterie (33) zyklisch überprüft.

7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrük­ kung des im einen oder anderen Lichtempfangselement erzeugten Signals durch ein entsprechendes Programm im Mikrocontroller (29) erfolgt.

8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wahlweise Unterdrückung des im einen oder anderen Lichtempfangselement erzeugten Signals manuell durch Betätigung eines Schaltglieds erfolgt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller (29) ein Single-Chip Mikrocontroller ist.