DE69733851T2

DE69733851T2 - Handfreie Handtuchspender

Info

Publication number: DE69733851T2
Application number: DE69733851T
Authority: DE
Inventors: Alain P. Danville Cotnoir; Adam T. Lexington Elliott; Dannie D. Willmore Byrd; Victor Louisville Mendelsberg
Original assignee: Mosinee Paper Corp
Current assignee: Essity Operations Wausau LLC
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: MY114334A; TW343139B; EP1386572B1; NZ331912A; CA2246357C; CA2246357A1; DE69733977T2; US20090026305A1; EP1386572A2; US5772291A; DE69733851D1; EP0880331A4; US6105898A; US8960588B2; ID15943A; EP1405590A1; EP0880331B1; AU720835B2; US20160000274A1; AU2273897A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Handtuchspender und Verfahren zur Ausgabe von Handtüchern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf „berührungslose" elektrische Handtuchspender und Verfahren zur Ausgabe von Handtüchern, ohne die Hände einzusetzen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Handtuchspender sind hinlänglich bekannt, und sind in den US-Patenten Nr. 3,647,159, 4,131,044 und 4,165,138 aufgezeigt. Beispielsweise zeigt das an Bump erteilte US-Patent Nr. 3,647,159 einen Handtuchspender auf, der eine automatische Handtuchlängensteuereinrichtung und eine Rollenhalterspanneinrichtung aufweist. Der offenbarte Handtuchspender umfasst allgemein ein Gehäuse, eine Einrichtung in dem Gehäuse zum drehbaren Haltern einer Papierhandtuchrolle, eine Reibantriebswalze, die mit einer Papierbahn von der Rolle in Eingriff gelangt, und eine Einrichtung zum Begrenzen der Länge einzelner Papierhandtücher, die aus dem Spender entnommen werden. Die letztgenannte Einrichtung umfasst ein erstes zahnradartiges Element, das mit der Antriebswalze drehbar ist, ein zweites zahnradartiges Element, das als Reaktion auf die Drehbewegung des ersten zahnradartigen Elements drehbar ist, einen Finger, der vom zweiten zahnradartigen Element getragen ist, einen Bügel, der an dem Spender für eine Linearbewegung zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar ist, eine Stoßfläche, die vom Bügel in einer Position gehalten wird, die den Hubweg des Fingers kreuzt, wenn sich der Bügel in einer ersten Position befindet, einen Begrenzungsanschlag, der vom Bügel in einer Position gehalten wird, die den Hubweg des Fingers kreuzt, wenn sich der Bügel in der zweiten Position befindet, eine Einrichtung, die den Bügel zeitweilig in der zweiten Position hält, und eine Einrichtung, die den Bügel zur ersten Position drückt. Der Bügel wird durch Kontakt des Fingers mit der Stoßfläche im Ansprechen auf eine Drehung des zweiten zahnradartigen Elements zur zweiten Position hin bewegt.
Elektronische Handtuchspender sind ebenfalls hinlänglich bekannt. Die US-Patente Nr. 3,730,409, 3,971,607, 4,738,176, 4,796,825 und 4,826,262 offenbaren jeweils elektronische Handtuchspender. Beispielsweise umfasst in dem an Ratti erteilten US-Patent Nr. 3,730,409 ein Spender ein Gehäuse mit einer sich darin befindenden Papierhandtuchvorratsrolle und einer von einem Elektromotor angetriebenen Abgabewalze, die an der Handtuchbahn in Reibangriff ist, um diese durch eine Abgabeöffnung an einer beweglichen Schneideinrichtung vorbei vorrücken zu lassen. Die Schneideinrichtung ist in eine normale Ruheposition vorgespannt, und ist im Ansprechen auf eine durch einen Benutzer erfolgende Schneidbetätigung in eine Abtrennposition bewegbar. Der Spender umfasst darüber hinaus eine Steuerschaltung mit einem normalerweise geschlossenen Startschalter und einem normalerweise geöffneten Bereitschaftsschalter, die zwischen dem Motor und einer dazugehörigen Energieversorgung in Reihe geschaltet sind. Der normalerweise geöffnete Stoppschalter ist mit dem Bereitschaftsschalter parallelgeschaltet. Eine Programmvorrichtung ist mit der Schneidvorrichtung, dem Motor und der Steuerschaltung verbunden und spricht auf die Bewegung der Schneidvorrichtung zu ihrer Abtrennposition an, um den Startschalter zu öffnen und den Bereitschaftsschalter zu schließen. Eine Bewegung der Schneidvorrichtung zurück in ihre normale Ruheposition schließt den Startschalter erneut, um den Motor zu aktivieren. Die Programmvorrichtung spricht auf den Betrieb des Motors an, um den Stoppschalter sequentiell zu schließen und dann den Bereitschaftsschalter wieder zu öffnen, und dann den Stoppschalter wieder zu öffnen, um den Motor zu deaktivieren.
Schließlich sind „berührungslose" Systeme zur Steuerung des Betriebs von Waschraumarmaturen wie Wasserhähnen, Seifenspendern und Handtuchspendern hinlänglich bekannt. Beispiele solcher berührungsloser Systeme sind in den US-Patenten Nr. 4,796,825, 5,031,258, 5,060,323, 5,086,526 und 5,217,035 offenbart. In dem an Hawkins erteilten US-Patent Nr. 4,796,825 ist ein elektronischer Papierhandtuchspender aufgezeigt, der die Abgabe von Papierhandtüchern von einer Vorratsrolle ermöglicht, indem eine Hand oder ein anderes Objekt vor einen Sensor gehalten wird, der sich auf der Vorderseite des Vorratsgehäuses befindet. Die Abgabe der Papierhandtücher hört auf, wenn die Hand entfernt wird oder keine normale Raumbeleuchtung zur Verfügung steht. Die Abgabe der Handtücher wird durch einen berührungslosen Schalter zur Aktivierung einer Motoreinrichtung gesteuert.
Die DE 9112143 U1 beschreibt einen Doppelrollenhandtuchspender mit einer Abgaberolle, einer Anfangsrolle und einer Einholvorrichtung. Wenn der Spender nicht im Gebrauch ist, kann überschüssiges Handtuch wieder in den Spender zurückgezogen werden.
Das Problem bei berührungslosen Spendern aus dem Stand der Technik besteht darin, dass sie eine Elektrizitätsquelle wie etwa Wechselstrom aus einem Wandauslass benötigen, um die berührungslose Einrichtung mit Strom zu versorgen. Dies kann für einen Benutzer vor allem dann gefährlich sein, wenn sich der Spender nahe einem Waschbecken oder einer anderen Wasserquelle befindet. Ein weiteres Problem ist, dass viele berührungslose Spender aus dem Stand der Technik komplizierte Vorrichtungen sind, die teuer in der Herstellung und nur schwierig funktionsfähig zu halten sind. Noch ein weiteres Problem besteht darin, dass berührungslose Spender aus dem Stand der Technik so lange Papier abgeben, wie die Hand des Benutzers vor dem Sensor bleibt. Wenn darüber hinaus eine Veränderung des Umgebungslichts auftritt, müssen berührungslose Spender aus dem Stand der Technik zur Einstellung auf eine neue Lichtquelle manuell rückgesetzt werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Handtuchspender zur automatischen Abgabe eines Handtuchabschnitts im Ansprechen auf die Bewegung eines Objekts wie etwa der Hand eines Benutzers bereitzustellen. Auf diese Weise kann ein Benutzer den Kontakt mit am Spender vorhandenen Viren und Bakterien vermeiden, die von den Händen vorhergehender Benutzer stammen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, energieeffiziente berührungslose Spender bereitzustellen, die Solarenergie nutzen. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung berührungsloser Spender, die einfach konstruiert und sicher und einfach zu benutzen sind. Noch eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung berührungsloser Spender, die kostengünstig herzustellen und frei von Problemen wie etwa Funktionsunfähigkeit aufgrund eines Staus oder von Veränderungen der Umgebungslichtbedingungen sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung umfasst einen wie in Anspruch 1 beschriebenen berührungslosen Handtuchspender. Es wird auch ein elektronisches Energiesystem beschrieben. Das elektronische System umfasst eine Solarzelle, die eine spezielle Steuerschaltung mit Strom versorgt, die ihrerseits den Betrieb des Spenders steuert. Die erfindungsgemäße Steuerschaltung spricht auf eine Sensoreinrichtung an, welche die Abgabe eines Papierhandtuchabschnitts aktiviert, wenn ein Objekt wie etwa die Hand eines Benutzers vor die Sensoreinrichtung gehalten wird.
Es wird auch eine berührungsloser Spender beschrieben, der Folgendes umfasst:

(a) eine Gehäuseeinrichtung zur Aufnahme von Handtüchern;
(b) eine Sensoreinrichtung zur Erfassung eines Objekts wie etwa der Hand einer Person;
(c) eine Abgabeeinrichtung zur Abgabe eines Handtuchs, wenn die Sensoreinrichtung das Objekt erfasst;
(d) eine elektrische Energiequelle, um die Spendereinrichtung mit Strom zu versorgen;
(e) eine Steuerschaltung zum Steuern der Spendereinrichtung; und
(f) eine Solarzelle, um die Steuerschaltung mit Energie zu versorgen.

Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung einen Bewegungssensor, der rasche Lichtveränderungen erfasst. Außerdem ist die elektrische Energiequelle vorzugsweise eine wieder aufladbare Batterie, die ihrerseits von der Solarzelle wieder aufgeladen wird.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, welche die Erfindung veranschaulichen und nicht einschränken sollen:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Handtuchspenders der Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht des Handtuchspenders von 1, wobei die Handtuchrolle entfernt wurde;
3 ist eine Schnittansicht einer Seitendraufsicht des Handtuchspenders von 2;
4 ist ein Leiterplattenlayout einer mechanischen Platte, die im Spender der Erfindung verwendet wird;
5 ist ein Schaltschema der elektrischen Schaltung der Erfindung;
6 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise des berührungslosen Spenders beschreibt;
7 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise des Sicherheitsabschalt-Merkmals des Spenders beschreibt; und
8 ist ein Flussdiagramm, das erläutert, wie die Batterie von der Solarzelle aufgeladen wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Begriff „berührungslos" bedeutet, dass eine Spendervorrichtung ohne die Notwendigkeit, die Hände zu gebrauchen, betätigt werden kann.
Der Ausdruck „Handtuch" bezieht sich allgemein auf ein saugfähiges Papier oder ein anderes geeignetes Material, das zum Abwischen oder Trocknen verwendet wird.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein berührungsloser Handtuchspender 10 ein Gehäuse 12, das eine Rückwand 14, zwei Seitenwände 16, 18, eine obere Wand 20, eine untere oder Basiswand 22 sowie eine öffnungs- und schließfähige Frontabdeckung 24 aufweist. Die Frontabdeckung 24 kann an dem Gehäuse beispielsweise über ein Scharnier 26 schwenkbar angebracht sein, so dass die Abdeckung 24 leicht geöffnet und geschlossen werden kann, wenn ein Handtuchvor rat wie etwa eine Hauptrolle 28 in das Gehäuse 12 eingelegt wird. Der Handtuchspender 10 kann über irgendwelche zweckmäßigen Einrichtungen wie etwa Haltearme, Klebstoffe, Nägel, Schrauben oder Anker (nicht gezeigt) an einer Wand oder einem anderen Tragelement angebracht sein.
Wie in den 2, 3 und 4 ausführlicher gezeigt ist, weist der berührungslose Spender 10 außerdem noch eine Abgabeeinrichtung auf, um eine Handtuchlänge zur Außenseite des Spenders 10 hin auszugeben. Solch eine Abgabeeinrichtung kann eine Antriebsrolle 32, eine Andruckrolle 34, eine Überführungsstange 36 und eine Rollenstützbuchse 38a und einen Rollenstützarm 38b umfassen. Die Abgabeeinrichtung ermöglicht die Abgabe einer vorbestimmten Handtuchlänge zur Außenseite des Handtuchspenders 10 durch einen Schlitz 40, an dem das Handtuch vom Benutzer ergriffen und entlang einem gezahnten Rand 43 eines Messers 42 abgerissen werden kann.
Die Abgabeeinrichtung wirkt so, dass sie die Handtücher entweder von einer Hauptrolle 28 oder einer Restrolle 30 abgibt. Die Einrichtung zur Steuerung der Papierabgabe von der Hauptrolle 28, nachdem die Restrolle 30 erschöpft ist, umfasst eine Überführungsstange 36, die im US-Patent Nr. 4,165,138 im Einzelnen beschrieben ist.
Wie in den 1, 2 und 3 gezeigt ist, wird zuerst die Hauptrolle 28 in das Gehäuse 12 auf die Rollenstützbuchse 38a und den Rollenstützarm 38b geladen, die zueinander entgegengesetzt an den Seitenwänden 16 bzw. 18 positioniert sind und die Hauptrollenstation 48 (1) bilden. Eine Handtuchlänge von der Hauptrolle 28 wird dann hinter die Überführungsstange 36, die eine Gabel 37a und einen Exzenter oder eine Nocke 37b aufweist, und über die Antriebsrolle 32 geführt, so dass die Handtuchbahn 50 in einer allgemein abwärts gerichteten Bewegung zwischen die Antriebsrolle 32 und die Andruckrolle 34 gezogen wird, wenn die Antriebsrolle 32 durch den Betrieb eines in 4 gezeigten Motors 88 in Drehung versetzt wird. Während die Handtuchbahn 50 nach unten gezogen wird, wird sie entlang einer Wand 52 des gezahnten Messers 42 und aus dem Schlitz 40 herausgeführt.
Die Länge der aus dem Handtuchspender 10 ausgegebenen Handtuchbahn 50 kann auf jede gewünschte Länge eingestellt werden. Bevorzugt gibt der Spender 10 ungefähr zehn bis zwölf Zoll Handtuchbahn pro Abgabezyklus aus (1 Zoll = 2,54 cm). Die Handtuchbahn 50 wird dann abgenommen, indem die Länge der abgegebenen Handtuchbahn 50 am gezahnten Rand 43 des Messers 42 abgerissen wird.
Wenn die Hauptrolle 28 teilweise aufgebraucht ist, vorzugsweise auf einen Durchmesser von ca. 4 Zoll, wie durch die Papierstandsanzeige 56 angezeigt wird, wird die Spenderabdeckung 24 von einer Wartungsperson geöffnet und die Hauptrolle 28 nach unten zu einer Restrollenstation 54 bewegt. Die Hauptrolle 28 wird dann zur Restrolle 30, und eine neue Hauptrolle 28 kann auf die Rollenstützbuchse 38a und den Rollenhalterungsarm 38b in der Hauptrollenstation 48 geladen werden. Wenn die Restrolle 30 vollständig aufgebraucht ist, beginnt die neue Hauptrolle 28 damit, Papier 50 zwischen die Antriebsrolle 32 und die Andruckrolle 34 und aus dem Spender 10 heraus zu führen, wenn der Motor 88 aktiviert wird.
Wenn die Papierstandsanzeige 56 anzeigt, dass die neue Hauptrolle 28 zur Neige geht, öffnet die Wartungsperson die Abdeckung 24, entfernt einen leeren Kern (nicht gezeigt) der Restrolle 30 aus der Restrollenstation 54 und entsorgt diesen, und die neue Hauptrolle 28 wird dann nach unten an ihre Stelle in der Restrollenstation 54 gebracht, wo sie zur Restrolle 30 wird und weiterhin Papier abgibt. Dann wird eine Hauptrolle 28 an der Rollenstützbuchse 38a und dem Rollenstützarm 38b angebracht. Der zugrunde liegende Überführungsmechanismus zum ununterbrochenen Abgeben von Handtüchern von einer Restrolle, bis diese vollständig aufgebraucht ist, und der anschließende automatische Übergang zu einer Hauptrolle, ist im US-Patent Nr. 4,165,138 im Einzelnen beschrieben.
Die berührungslose Betätigung des Spenders 10 erfolgt, wenn eine Person ein Objekt wie etwa ihre Hände vor einen in 4 gezeigten Fotosensor 82 hält. Der Fotosensor 82 aktiviert den Motor 88 zur Abgabe einer vorbestimmten Länge der Handtuchbahn 50. Der Spender 10 verfügt über eine elektrische Schaltungsanordnung, die, wie nachstehend mit Bezug auf die 4–8 noch beschrieben wird, einen sicheren, effizienten und zuverlässigen Betrieb des Spenders 10 gewährleistet.
Nun ist mit Bezug auf 4 ein Ausschnitt eines Teils des Spenders 10 gezeigt. In 4 ist eine Leiterplatte 81 an einer mechanischen Platte 80 des Spenders 10 angebracht. Es ist zu beachten, dass die Leiterplatte zwischen der mechanischen Platte 80 und der Wand 16 des Gehäuses 12 angebracht ist. Der Fotosensor 82 sitzt in einem Befestigungsrohr 83 und ist über Zuleitungen oder Drähte 84, 85 mit der Leiterplatte 81 verbunden. Wie mit Bezug auf 5 nachstehend noch beschrieben wird, spricht der Fotosensor 82 auf Änderungen der Lichtstärke an. Licht tritt aus einem Raum durch eine Öffnung 86 in der bewegbaren Frontabdeckung 24 des Spenders 10 ein und gelangt zum Fotosensor 82. Eine klare Kunststofflinse 87 ist in die Öffnung 86 eingesetzt. Die Linse 87 verhindert, dass Verunreinigungen die Öffnung 86 zusetzen oder blockieren, was dazu führen könnte, dass Licht den Sensor 82 nicht erreicht. Die Linse 87 verhindert auch, dass Verunreinigungen in den Spender 10 fallen, wodurch eine Fehlfunktion des Spenders 10 bewirkt werden könnte.
In 4 ist auch der Motor 88 gezeigt, der an der Antriebsrolle 32 angebracht ist. Der Motor 88 einschließlich eines Getriebes (nicht gezeigt) ist von Skil Corporation, Chicago, Illinois erhältlich. Der Motor 88 ist zum Teil in der Antriebsrolle 32 angeordnet und wird von einer wieder aufladbaren Batterie 90 gespeist, die ebenfalls von Skil Corporation bezogen werden kann. Die Batterie 90 ist durch Dr ähte oder Leitungen 92, 94, die an die Leiterplatte 81 angeschlossen oder daran angelötet sind, über die Leiterplatte 81 mit dem Motor 88 verbunden.
In dieser Ausführungsform befindet sich eine Solarzelle 96 an der Oberseite des Spenders 10, wie in 1 gezeigt ist. Die gezeigte Solarzelle 96 ist von Solarex Corporation, Frederick, Maryland hergestellt. Die Solarzelle 96 ist mit der Batterie 90 und der Steuerschaltung 98 über die Leiterplatte 81 mit Drähten oder Leitungen 100, 102 verbunden, die ebenfalls an die Leiterplatte 81 angeschlossen oder daran angelötet sind.
Die Solarzelle 96 liefert Energie für die Steuerschaltung 98 zur Steuerung der Abgabeeinrichtung des Spenders 10. In einer bevorzugten Ausführungsform liefert die Solarzelle 96 Energie an die Steuerschaltung 98 (5), welche dann die Bewegungserfassung, Rotationssteuerung, Sicherheitseinrichtungen und das Wiederaufladen der Batterie 90 steuert. In einer zweiten Ausführungsform liefert die Solarzelle 96 Energie an die Steuerschaltung 98, die dann die Bewegungserfassung, Rotationssteuerung und Sicherheitseinrichtungen steuert, die Batterie 90 wird aber in gewünschten Zeitabständen ausgetauscht und von der Steuerschaltung 98 nicht wieder aufgeladen. Wenn die Solarzelle 96 keinem Licht ausgesetzt ist, liefert sie keine Energie an die Steuerschaltung 98, und der Motor 88 kann nicht eingeschaltet werden. Die Solarzelle 96 wirkt als Ein-/Ausschalter für den Spender 10 und verhindert dadurch, dass die Batterie 90 unnötig entladen wird, wenn das Licht ausgeschaltet ist. Wird die Steuerschaltung 98 von der Solarzelle 96 nicht mit Energie versorgt, kann der Motor 88 nicht eingeschaltet werden.
Nun ist mit Bezug auf 5 ein Schaltbild der Steuerschaltung 98 gezeigt. Die Steuerschaltung 90 steuert den „berührungslosen" Betrieb des Spenders 10. Konkreter ausgedrückt steuert die Steuerschaltung 98 die folgenden Funktionen und/oder führt sie aus: (1) Erfassen, wenn sich ein Objekt wie etwa die Hand einer Person vor dem Fotosensor 82 befindet, und Einschalten des Motor 88; (2) Erfassen, wenn die richtige Länge einer Handtuchbahn 50 abgegeben wurde, und anschließendes Abschalten des Motors 88; (3) Erfassen, wenn die Handtuchbahn 50 im Inneren des Spenders 10 klemmt, und anschließendes Abschalten des Motors 88; (4) Erfassen, wenn die Frontabdeckung 24 des Spenders 10 offen ist, und Verhindern des Betriebs des Motors 88; (5) Erzeugen einer kurzen Verzögerung von vorzugsweise ungefähr zwei Sekunden zwischen Abgabezyklen; und (6) Aufladen der Batterie 90 durch die Solarzelle 96.

Die Werte der im Schaltschema von 5 gezeigten Komponenten sind nachstehend aufgeführt: WIDERSTÄNDE

R1 =	1 × 10⁶ Ohm
R2 =	520 × 10³ Ohm
R3 =	1 × 10⁶ Ohm
R4 =	3 × 10⁶ Ohm
R5 =	3,3 × 10⁶ Ohm
R6 =	10 × 10⁶ Ohm
R7 =	1 × 10⁶ Ohm
R8 =	20 × 10³ Ohm
R9 =	680 Ohm
R10 =	8 Ohm
R11 =	1 × 10 Ohm
R12 =	1 × 10⁶ Ohm

KONDENSATOREN

C1 =	1 × 10^–6 Farad
C2 =	1 × 10^–6 Farad
C3 =	104 × 10^–6 Farad
C4 =	104 × 10^–6 Farad
C5 =	1 × 10^–6 Farad
C6 =	1 × 10^–6 Farad

Andere Komponenten
Alle Dioden sind Teile mit den Nummern IN4148 oder IN914 von Diodes, Inc.
Die Operationsverstärker IC1A und IC1B befinden sich auf einer Leiterplatte ICL7621DCPA von Maxim.
Transistoren Q1 und Q2 sind Teile mit der Nr. 2N3904 von National.
Transistor Q3 ist ein Teil mit der Nr. 2N3906 von National.
Die Solarzelle ist ein Teil mit der Nr. NSL-4532 oder NSL-7142 von Silonex.
Die Reed-Schalter RD1 und D2 sind Teile mit der Nr. MINS1525-052500 von CP-CLAIRE.
Das Relais RLY1 ist ein Teil mit der Nr. TF2E-3V von AROMAT.
Der gezeigte Fotosensor 82 ist ein Cadmiumsulfid-Bewegungsdetektor („CDS"-Bewegungsdetektor), der von Silonex Corporation, Plattsburgh, New York hergestellt wird. Der Fotosensor 82 ist ein Widerstand mit veränderlichem Widerstandswert. Der Widerstandswert des Fotosensors 82 ändert sich je nach der Lichtmenge, der er ausgesetzt ist. Wenn die auf den Fotosensor 82 fallende Lichtmenge groß ist, wird der Widerstandswert des Fotosensors relativ niedrig. Wenn die am Fotosensor 82 vorhandene Lichtmenge gering ist, wird sein Widerstandswert relativ hoch.
In Umgebungslicht hat der Fotosensor 82 einen bestimmten Widerstandswert, der bewirkt, dass die Spannung V_A kleiner als eine Referenzspannung V_B ist. Die Spannung V_A und die Spannung V_B sind der positive bzw. negative Eingang des Operationsverstärkers IC1A. Ist die Spannung V_A kleiner als die Referenzspannung V_B, wird die Ausgangsspannung V_M1 des Operationsverstärkers IC1A negativ, d.h. V_M1 ist auf Nullspannung. Ist die Spannung V_M1 auf Nullspannung, arbeitet der Motor 88 nicht.
Es ist zu beachten, dass die Referenzspannung V_B durch den in einem Raum herrschenden Umgebungslichtpegel bestimmt ist und sich dementsprechend einstellt. Daher ist die Referenzspannung V_B auf keinen bestimmten Lichtpegel voreingestellt. Ein Referenzspannungskreis 104 stellt die Referenzspannung V_B entsprechend dem Umgebungslichtpegel eines Raums ein. Da der Referenzspannungskreis 104 die Referenzspannung V_B entsprechend dem Umgebungslichtpegel eines Raums einstellt, brauchen am Spender 10 keine Einstellungen vorgenommen zu werden, die darauf basieren, wie hoch oder niedrig der Umgebungslichtpegel für einen bestimmten Raum ist. Darüber hinaus ermöglicht es die Kombination aus dem Fotosensor 82 und dem Referenzspannungskreis 104, dass der Fotosensor 82 den Spender 10 auslösen kann, wenn die Hand einer Person in einen Abstand von ca. 10 bis 12 Zoll vor den Sensor 82 gebracht wird.
Der Referenzspannungskreis 104 weist Widerstände R2 und R3 und einen Kondensator C1 auf. Die Widerstände R2 und R3 sind an den positiven Anschluss SOLARZELLE+ der Solarzelle 96 angeschlossen, die eine Spannung bereitstellt, wenn sie Licht ausgesetzt ist. In Umgebungslicht beträgt die Spannung V_A ca. 0,5 (B₄).
Wenn eine Person ein Hindernis wie etwa ihre Hand in einen vorbestimmten Abstand, vorzugsweise 10 bis 12 Zoll, vor den Fotosensor 82 bringt, wird die den Fotosensor 82 erreichende Lichtmenge ausreichend verringert, um zu bewirken, dass sein Widerstandswert auf einen Pegel ansteigt, bei dem die Spannung V_A größer wird als die Spannung V_B, und dadurch bewirkt wird, dass der Ausgang V_M1 des Operationsverstärkers IC1A eine positive Spannung ist.
Die Ausgangsspannung V_M1 des Operationsverstärkers IC1A wird durch die Diode D1 geleitet und mit dem positiven Eingang des Operationsverstärkers IC1B gekoppelt. Eine Referenzspannung V_C wird zwischen den Widerständen R5 und R6 angelegt, und sie ist der negative Eingang des Operationsverstärkers IC1B. Falls die Spannung V_M1 höher ist als die Referenzspannung V_C, dann ist der Ausgang des Operationsverstärkers IC1B, nämlich V_M2, auf einer positiven Spannung. Ist die Ausgangsspannung V_M2 auf einer positiven Spannung, wird der n-p-n-Transistor Q1 geschlossen, was bewirkt, dass ein Strom durch eine Spule CL1 fließt, wodurch wiederum ein Spulenrelais RLY1 geschlossen wird. Wenn RLY1 geschlossen ist, läuft der Motor 88, weil der positive Anschluss MOTOR+ des Motors mit dem positiven Anschluss BATTERIE+ der Batterie verbunden ist.
Um den Motor 88 anzuhalten, nachdem eine vorbestimmte Menge an Handtuchbahn 50 abgegeben worden ist, ist eine Rollenfühlerschaltung 106 vorgesehen. Die Rollenfühlerschaltung 106 weist einen Magneten 108, einen n-p-n-Transostor Q3, einen Kondensator C6, Widerstände R7 und R8 und einen Reed-Schalter RD1 auf. Der Magnet 108 ist an der Antriebsrolle 32 angebracht. Der Magnet 108 aktiviert oder schließt den Reed-Schalter RD1, wenn sich der Magnet 108 mit dem Reed-Schalter RD1 in fluchtender Anordnung befindet. Wenn der Reed-Schalter RD1 geschlossen ist, erfolgt ein einmaliger Spannungsabfall über den Kondensator C6. Der Spannungsabfall über den Kondensator C6 schaltet den Transistor Q3 ein, was die Spannung V_M1 dazu bringt, auf unter die Referenzspannung V_C zu fallen und deshalb ein negativer Ausgang oder ein Nullspannungsausgang V_N1 des Operationsverstärkers IC1B erzeugt und der Betrieb des Motors 88 gestoppt wird. Indem der Radius der Antriebsrolle 32 verändert wird, kann auch die Länge des abgegebenen Papiers 50 verändert werden.
Die Zeitdauer, die der Motor 88 braucht, um die Antriebsrolle 32 eine volle Umdrehung machen zu lassen, d.h., die Zeitdauer, die der Magnet 108 braucht, um in fluchtende Anordnung mit dem Reed-Schalter RD1 zu gelangen, beträgt ungefähr 0,47 Sekunden. Wenn die Antriebsrolle 32 eine volle Umdrehung gemacht hat, ist die vorbestimmte Menge der Handtuchbahn 50 abgegeben worden und der Magnet befindet sich wieder in fluchtender Anordnung mit dem Reed-Schalter RD1, um den Betrieb des Motors 88 wie vorstehend beschrieben anzuhalten. Vorzugsweise treibt der Motor 88 eine Rolle mit einem Durchmesser von ca. 3–4 Zoll eine Umdrehung lang an, was ausreicht, um ca. 10–12 Zoll Papierhandtuch 50 abzugeben. Wenn der Reed-Schalter RD1 nicht innerhalb von 1,0 Sekunden aktiviert wird, d.h. wenn ein Papierhandtuchstau auftritt, schaltet ein Sicherheitszeitgeber-Schaltkreis 110 den Motor 88 ab.
Der Sicherheitszeitgeber-Schaltkreis 110 weist einen Kondensator C2 und einen Widerstand R4 auf. Erfasst der Reed-Schalter RD1 den Magneten 108 nicht innerhalb von 1,0 Sekunden, lässt der Sicherheitszeitgeber-Schaltkreis 110 die Spannung V_M1 unter die Refe renzspannung V_C fallen und bewirkt dadurch, dass die Ausgangsspannung V_M2 auf null Volt ist, und der Motor 88 abschaltet.
Wenn die Frontabdeckung 24 offen ist, um beispielsweise Papierhandtuchmaterial 50 in den Spender 10 nachzufüllen, verhindert ein Türsicherheitsschaltkreis 120 den Betrieb des Motors 88. Der Türsicherheitsschaltkreis 120 umfasst Widerstände R5 und R6, einen Reed-Schalter RD2 und einen Magneten 121. Eine Leitung 122 des Reed-Schalters RD2 ist am Widerstand R5 angebracht, und die andere Leitung 124 ist an Masse G2 gelegt. Zwischen den Widerständen R5 und R6 wird die Referenzspannung V_C erzeugt. Wenn die Frontabdeckung 24 offen ist, ist der Reed-Schalter RD2 offen und bewirkt, dass die Spannung V_C höher ist als die Spannung V_M1, und bewirkt deshalb, dass die Ausgangsspannung V_M2 des Operationsverstärkers IC1B auf Nullspannung ist. Es ist zu beachten, dass die Spannung V_M2 niemals höher ist als die Spannung B₄.
Wenn die Frontabdeckung 24 geschlossen wird, bewirkt der Magnet 121 das Schließen des Reed-Schalters RD2 und lässt die Referenzspannung V_C unter die Spannung V_M1 sinken, was wiederum die Spannung V_M2 des Operationsverstärkers IC1B auf eine positive Spannung bringt und den Motor 88 einschaltet.
In Umgebungsraumlicht erzeugt die Solarzelle 96 ausreichend Strom, um die Steuerschaltung 98 zu versorgen. In der (in 5 gezeigten) bevorzugten Ausführungsform erzeugt die Solarzelle 96 genug Strom, um auch die Batterie 90 aufzuladen. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist eine positive Leitung SOLARZELLE+ der Solarzelle 96 an einen Batterieladekreis 126 angeschlossen.
Der Batterieladekreis 126 umfasst eine Diode D5, Widerstände R11 und R16, einen Kondensator C4 und einen p-n-p-Transistor Q2. Die positive Leitung SOLARZELLE+ der Solarzelle 96 lädt den Kondensator C4 durch den Widerstand R16 auf. Wenn der Kondensator C4 auf einen bestimmten Spannungspegel aufgeladen ist, der vorzugsweise ca. 1,2 Volt höher ist als die Batteriespannung B₄, spannt der Widerstand R11 den Kondensator C4 zur Entladung durch den p-n-p-Transistor Q2 und in den positiven Anschluss BATTERIE+ der Batterie 90 vor. Solange Licht die Solarzelle 96 erreicht, wird der Batte rieladevorgang wiederholt, und die Solarzelle 96 lädt den Kondensator C4 und die Batterie 90 kontinuierlich auf.
In der (nicht gezeigten) zweiten Ausführungsform versorgt die Solarzelle 96 nur die Steuerschaltung 98 mit Energie. Entsorgungsfähige D-Zellen-Batterien (nicht gezeigt) oder andere Wegwerfbatterien können anstelle der wieder aufladbaren Batterie 90 dazu verwendet werden, den Motor 88 mit Energie zu versorgen. Da die Steuerschaltung 98 von der Solarzelle 96 mit Energie versorgt wird, arbeitet der Motor 88 in dieser Ausführungsform nur, wenn Licht in dem Raum vorhanden ist, wodurch verhindert wird, dass die Einmal-Batterien unnötig entladen werden. Nachdem die Einmal-Batterie vollständig entladen wurde, kann sie ersetzt werden.
Die Steuerschaltung 98 umfasst auch einen Verzögerungsschaltkreis 112, um zu verhindern, dass der Spender 10 einen neuen Zyklus zum Abgeben der Handtuchbahn 50 beginnt, bevor eine bestimmte Zeitdauer nach dem Abschalten des Motors 88 nach einem vorhergehenden Zyklus verstrichen ist. Der vorbestimmte Zeitraum beträgt vorzugsweise ca. 2 Sekunden. Der Verzögerungsschaltkreis 122 umfasst eine Diode D2, einen Widerstand R3 und einen Kondensator C1.
Wenn die Spannung V_M2 hoch ist, läuft der Motor 88 und bewirkt die Abgabe einer Handtuchbahn 50 aus dem Spender 10. Wenn V_M2 hoch ist, ist der Kondensator C1 auf einen sehr hohen Wert aufgeladen, wodurch auch die Referenzspannung V_B zwangsläufig sehr hoch ist. V_B braucht ungefähr 2 Sekunden, um zu seiner Umgebungslichtpegeleinstellung zurückzukehren. Wenn während dieses Zeitraums eine Person ihre Hand vor den Fotosensor 82 hält, wird die Spannung V_A nicht zwangsläufig auf einen Wert gebracht, der höher ist als V_B. Infolgedessen kann der Motor 88 erst ca. 2 Sekunden, nachdem er abgeschaltet wurde, wieder eingeschaltet werden. Dadurch wird eine ununterbrochene Abgabe der Handtuchbahn 50 aus dem Spender verhindert, was zu einer Entladung der Batterie 90 und zum Durchbrennen des Motors 88 führen könnte.
Die Art und Weise, wie der Motor 88 eingeschaltet wird, ist im Ablaufdiagramm von 6 beschrieben. Der Motor 88 kann nicht eingeschaltet werden, wenn in dem Raum nicht genug Umgebungslicht vorhanden ist, um die Steuerschaltung 98 mit Energie zu versor gen. Die Solarzelle 96 wirkt als „Ein-/Ausschalter" für den Spender 10 und lässt den Spender 10 keine Handtuchbahn 50 ausgeben, solange nicht ausreichend Licht im Raum vorhanden ist. Falls genügend Licht im Raum vorhanden ist, um die Steuerschaltung 98 mit Energie zu versorgen, erfolgen die verschiedenen, vorstehend mit Bezug auf die Schaltung von 5 beschriebenen Prüfvorgänge, die im Ablaufdiagramm von 6 gezeigt sind. Diese Prüfvorgänge finden statt, bevor der Motor 88 eingeschaltet wird.
Die Art und Weise, wie der Motor 88 abgeschaltet wird, die vorstehend mit Bezug auf 5 erläutert wurde, ist im Ablaufdiagramm von 8 beschrieben. Entsprechend ist der Aufladevorgang der Batterie 90 durch die Solarzelle 96, der vorstehend mit Bezug auf 5 beschrieben wurde, im Ablaufdiagramm von 8 beschrieben.
Die hier offenbarten Ausführungsformen der Erfindung wurden erläutert, um dem Leser die neuartigen Aspekte der Erfindung näher zu bringen. Obwohl bevorzugte Ausführungsformen aufgezeigt und beschrieben wurden, lassen sich durch einen Fachmann auf dem Gebiet viele Änderungen, Modifizierungen und Substituierungen vornehmen, ohne dass dabei notwendigerweise vom Rahmen der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, abgewichen würde.

Claims

Berührungsloser Handtuchspender, der Folgendes aufweist: (a) ein Gehäuse (12), das einen Innenraum bildet, der ausreicht, um mindestens eine Handtuchrolle zu enthalten, wobei das Gehäuse eine Frontabdeckung (24) umfasst; (b) einen Fühler (82), der vollständig im Innenraum des Gehäuses angeordnet und an einer von der Frontabdeckung beabstandeten Stelle angebracht ist, wobei der Fühler zur Frontabdeckung des Gehäuses hin ausgerichtet ist, um die Erfassung eines in der Nähe der Frontabdeckung befindlichen Objektes zu gestatten, und wobei der Fühler so aufgebaut ist, dass er ein Objekt erfasst, ohne dass das Objekt die Frontabdeckung berührt; (c) eine Abgabevorrichtung, die im Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, um eine Handtuchlänge abzugeben, wobei die Abgabevorrichtung eine Antriebsrolle (32) und einen Motor (88) aufweist, der in antreibendem Eingriff mit der Antriebsrolle ist, wobei die Abgabevorrichtung so aufgebaut ist, dass sie eine vorbestimmte Handtuchlänge abgibt, wenn der Fühler ein Objekt erfasst; (d) eine elektrische Energiequelle (90), um den Spender elektrisch zu betreiben; (e) eine Steuerschaltung (98), die den Betrieb der Spenders steuert, wobei die Steuerschaltung so aufgebaut ist, dass sie: (i) den Betrieb des Motors steuert und eine Verzögerung zwischen Handtuchabgabezyklen bewirkt; (ii) die vorbestimmte Handtuchlänge, die abgegeben wird, steuert; und (iii) einen Stau bei der Abgabe des Handtuchs erfasst.
Berührungsloser Handtuchspender nach Anspruch 1, wobei der Fühler (82) einen Fotosensor umfasst.
Berührungsloser Handtuchspender nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung eine Längensteuerschaltung (106, 110) umfasst, die die Drehung der Antriebsrolle abtastet.
Berührungsloser Handtuchspender nach Anspruch 1, wobei die Frontabdeckung (24) zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossen Stellung schwenkbar ist und die Steuerschaltung darüber hinaus eine Sicherheitsschaltung (120) umfasst, die einen Betrieb des Motors verhindert, wenn die Frontabdeckung in der offenen Stellung ist.
Berührungsloser Handtuchspender nach Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (98) so aufgebaut ist, dass sie den Motor abstellt, wenn die Drehung der Antriebsrolle nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums während eines Abgabezyklus abgetastet wird.
Berührungsloser Handtuchspender nach Anspruch 3, wobei die Längensteuerschaltung (106, 110) so aufgebaut ist, dass sie den Motor nach einem einzelnen Umlauf der Antriebsrolle abstellt.
Berührungsloser Handtuchspender nach Anspruch 1, wobei die elektrische Energiequelle (90) einen Gleichstrom bereitstellt.
Berührungsloser Handtuchspender nach Anspruch 1, wobei die elektrische Energiequelle (90) eine Batterie umfasst.