KR100980239B1

KR100980239B1 - Automatic Faucet System using Touch Sensor

Info

Publication number: KR100980239B1
Application number: KR1020080092261A
Authority: KR
Inventors: 김태원
Original assignee: (주)티에스자바
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-09-06
Also published as: KR20100033201A

Abstract

본 발명은 정전용량 터치 센서를 이용한 자동 급수 조절 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic water supply control device using a capacitive touch sensor.

자동 급수 장치의 수돗물 자동 공급 조절방식을 종래의 기계식 또는 적외선 센서에 의한 터치 방식에서 정전용량 등의 전기적 터치 센서 방식을 채택하여 터치에 따른 에러를 감소시키고, 상기 전기적 터치 센서 스위치와 냉수와 온수의 혼합수에 대한 온도 표시기를 일체화 한 것을 특징으로 한다. 온도 표시기는 수돗물 사용자에게 냉수와 온수의 혼합수 온도 상태를 정확히 제공하여 수돗물에 의한 화상을 방지하고 정전 용량 터치 센서 스위치와 온도 표시기 등을 일체화 함으로서 제조 비용을 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.The automatic water supply control method of the automatic water supply device adopts an electric touch sensor method such as capacitance in the conventional mechanical or infrared sensor touch method to reduce errors due to the touch, and the electric touch sensor switch and the cold water and hot water It is characterized by integrating a temperature indicator for the mixed water. The temperature indicator provides the tap water user with the temperature condition of the mixed water of cold water and hot water to prevent burns caused by the tap water and to reduce the manufacturing cost by integrating the capacitive touch sensor switch and the temperature indicator.

정전용량, 압전 소자, 적외선, 택트, 솔레노이드, 주파수 발생기, 주파수 카운터, 연산기, 입출력 표시기 Capacitance, Piezoelectric Element, Infrared, Tact, Solenoid, Frequency Generator, Frequency Counter, Calculator, Input / Output Indicator

Description

Automatic water supply control device using capacitive touch sensor {Automatic Faucet System using Touch Sensor}

본 발명은 샤워형 또는 수도꼭지형 급수 제어 장치에 관한 것이다. 부엌의 수도꼭지에서 또는 샤워 부스에서 급수를 조절하고자 하는 경우 적외선 방식과 택트 스위치 방식 등의 종래 급수제어 장치는 이미 잘 알려져 있다. 적외선 터치 방식은 적외선 발광부와 수광부를 두고 이동하는 물체에 발광부에서 발생한 적외선이 투사되면 상기 적외선이 이동 물체에 반사하여 수광부에 수신되고, 수신된 신호는 제어부로 출력된다. 이때 제어부는 솔레노이드부를 제어하여 급수를 시작하는 방식이다. 한편 택트 스위치 방식은 기계적인 스위치 방식으로 기계적인 구동부를 가지고 있어서 터치 시에 오동작의 가능성이 항상 상존하고 있다. 따라서 본 발명은 정전 용량 터치 센서를 이용한 자동 급수 제어장치로서 오 동작을 획기적으로 줄인 것이다. The present invention relates to a shower type or faucet type water supply control device. Conventional water supply control devices, such as infrared and tact switch systems, are well known when water is to be adjusted in a kitchen faucet or in a shower cubicle. In the infrared touch method, when an infrared ray generated by the light emitting unit is projected on an object moving with the infrared light emitting unit and the light receiving unit, the infrared light is reflected on the moving object and received by the light receiving unit, and the received signal is output to the controller. At this time, the controller controls the solenoid part to start water supply. On the other hand, since the tact switch system has a mechanical drive unit as a mechanical switch system, there is always a possibility of malfunction during touch. Therefore, the present invention significantly reduces the malfunction as an automatic water supply control device using a capacitive touch sensor.

일반적으로 수도꼭지나 샤워부스 급수 제어 장치에 사용되는 스위치에는 여러 가지가 있으며 리미트 스위치, 택트 스위치, 적외선 센서 스위치 등이 주로 사용되고 있다. 어느 방식이든 상기의 스위치가 작동하면 스위치의 접촉 시그널이 급수제어 장치의 제어부에 송신되고 제어부는 상기 신호를 솔에노이드부에 전송하여 솔레노이드가 여자됨으로 인하여 운동에너지가 생성되고 이 운동에너지에 의하여 밸브을 어픈하거나 크로스 하게 된다. 한편 상기와 같은 종래의 스위치 방식에 있어서, 적외선 터치 방식은 이동물체가 감지되면 항상 스위칭 동작을 함으로 인하여, 사용자가 수도꼭지 부근에 접근하게 되면 사용자의 급수 사용 의도와 관계없이 항상 작동하는 문제점이 있었고, 택트 스위치나 리미트 스위치 등은 기계적인 구동부를 가지고 있어 에러 가능성이 높을 뿐만 아니라, 시간이 지남에 따라 구동부의 접촉점이 경연 열화하여 손상되고 따라서 고장으로 이어지는 경우가 많다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자 한 것으로 정전용량 터치 센서를 이용한 급수제어장치를 제공함으로써 상기와 같은 에러를 줄이고 동작의 신뢰성을 확보하기 위한 것이다.In general, there are a variety of switches used in the faucet or shower booth water supply control device, and limit switches, tact switches, infrared sensor switches, etc. are mainly used. Either way, when the switch is operated, the contact signal of the switch is transmitted to the control unit of the water supply control device, and the control unit transmits the signal to the solenoid unit to generate the kinetic energy due to the excitation of the solenoid. It is sick or cross. Meanwhile, in the conventional switch method as described above, the infrared touch method always switches when a moving object is detected, and thus, when the user approaches the faucet, there is a problem that it always works regardless of the user's intention to use water supply. Tact switches and limit switches have a mechanical drive unit, which not only increases the possibility of error, but also causes contact points of the drive unit to be deteriorated and damaged over time, which often leads to failure. Therefore, to solve this problem is to provide a water supply control device using a capacitive touch sensor to reduce the error as described above and to ensure the reliability of the operation.

본 발명은 수도꼭지의 급수를 자동으로 제어하는 장치에 관한 것이다. 특히 일상 생활에서 매일 매일 사용하는 화장실의 수도꼭지나 샤워기의 급수 제어장치를 에러 없이 확실한 신뢰성을 가지고 자동으로 동작할 수 있도록 하기 위하여 발명한 것이다.The present invention relates to an apparatus for automatically controlling the water supply of a faucet. In particular, the invention is invented to allow the water supply control device of the faucet or shower of the toilet used every day in everyday life to operate automatically with certain reliability without error.

적외선 발광부, 수광부를 이용하여 사용자 유무를 판단하거나, 택트 스위치와 같은 기계적인 구동부를 가지는 기존의 자동 급수 제어 장치는 적외선 검출 각도에 따른 사용자 검출 에러와 기계적인 구동부의 경년 열화에 대한 문제점을 가지고 있으며, 이러한 문제점을 최소화하기 위하여 정전용량 터치 센서 등과 같은 전기적인 센서를 이용하여 상기와 같은 문제점을 해결한 것이다.The existing automatic water supply control device having an infrared light emitting unit or a light receiving unit to determine the user's presence or having a mechanical driving unit such as a tact switch has problems of user detection error according to the infrared detection angle and age deterioration of the mechanical driving unit. In order to minimize this problem, the above problems are solved by using an electric sensor such as a capacitive touch sensor.

상기와 같은 본 발명은 터치에 전기적인 센서를 구비함으로서, 기계적인 구동부가 없어 동작의 신뢰성이 확보되고, 적외선 센서 방식과 비교하여 사용자가 손으로 터치하는 방식을 택함으로 적외선 감지 영역으로 인한 오류 또한 없게 되는 것이다. 사용자가 손으로 센서부를 터치하면 설정된 시간 동안 수돗물을 공급하고 설정된 시간이 지나면 자동으로 수돗물 공급이 중단되는 방식이다. 따라서 일반 수도꼭지에서처럼 사용자가 수돗물을 사용한 후 수도꼭지 밸브를 닫는 것을 잊은 경우, 수돗물이 낭비되나, 본 발명은 상기와 같은 설정된 시간 동안만 수돗물이 공급되므로 수돗물 낭비를 줄이는 효과가 있다. 한편 사용자에게 수돗물 혼합수의 온도를 입력 표시부를 통하여 제공함으로서 수돗물에 의한 화상을 방지하는 효과도 있다. 사용자가 표시부 선택에 있는 온도를 선택하면 사용하게 될 수돗물의 온도를 파악할 수 있게 되고 설정된 온도가 높으면 온수 밸브를 조절하여 온수 공급을 줄여 혼합수의 온도를 적절하게 조절하는 효과가 있다.The present invention as described above is provided with an electrical sensor in the touch, there is no mechanical driving unit to ensure the reliability of the operation, compared to the infrared sensor method, the error due to the infrared detection area by selecting the user touch method by hand There will be no. When the user touches the sensor by hand, the tap water is supplied for a set time and the tap water supply is automatically stopped after the set time. Therefore, when the user forgets to close the faucet valve after using the tap as in the general faucet, the tap water is wasted, the present invention has the effect of reducing tap water waste because the tap water is supplied only for the set time as described above. On the other hand, by providing the user with the temperature of the tap water mixed water through the input display unit has the effect of preventing burns by tap water. If the user selects the temperature in the display selection, it is possible to determine the temperature of the tap water to be used. If the set temperature is high, the hot water supply is reduced by adjusting the hot water valve, thereby controlling the temperature of the mixed water appropriately.

본 발명을 일례로 설명하였으나 이러한 일례에 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 게시된 일례는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것은 아니며 본 발명의 권리범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어 져야 한다. Although the present invention has been described as an example, the present invention is not limited to this example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Accordingly, one example disclosed in the present invention is not intended to limit the technical spirit of the present invention and the scope of the present invention should be interpreted by the following claims.

제1도는 종래의 급수 제어 장치의 하나를 나타내고 있다. 요즈음 대중이 많이 이용하고 있는 대형 상가나 호텔 등에서 사용하는 것으로서, 적외선을 이용한 급수제어 장치이다. 상기 급수제어 장치는 적외선을 이용하여 사용자의 유무를 감지함과 동시에 연동하여 수도꼭지의 밸브를 열거나 닫는 방식이다. 구체적으로 설명하면 적외선 센서부(110)에 의하여 사용자가 탐색 되고, 사용자가 탐색되면 제어부(120)에 의하여 솔레노이드부(100)를 구동하여 수도꼭지의 밸브를 열게 된다. 수도꼭지 밸브가 열린 후, 타이머(130)에 의하여 설정한 시간이 경과하면 제어부(120)의 명령에 따라 수도꼭지가 다시 닫히게 되는 방식이다. 한편 입력부(140)를 이용하여 필요한 프로그램과 시간 값을 입력한다. 상기의 시간 값은 적외선 센서에 의하여 사용자가 감지된 후부터 계속하여 급수를 공급하는 시간 값을 의미하여 이 설정시간 값은 사용자에 의하여 조정될 수 있는 것이다.1 shows one of the conventional water supply control devices. It is used in large shopping malls, hotels, etc., which are used a lot by the public these days, and it is a water supply control device using infrared rays. The water supply control device detects the presence or absence of a user using infrared rays and simultaneously opens or closes the valve of the faucet. In detail, the user is searched by the infrared sensor unit 110, and when the user is searched, the controller 120 drives the solenoid unit 100 to open the valve of the faucet. After the faucet valve is opened, when the time set by the timer 130 elapses, the faucet is closed again according to the command of the controller 120. Meanwhile, the input unit 140 inputs a required program and time value. The time value refers to a time value for continuously supplying water after the user is detected by the infrared sensor, so that the set time value can be adjusted by the user.

상기와 같은 종래의 방식은 적외선 검출부(110)의 위치에 따라서 감지 각도범위가 결정되므로 사용자의 위치가 중요한 문제가 된다, 따라서 사용자의 위치에 따라 사용자의 감지에 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있다.In the conventional method as described above, since the detection angle range is determined according to the position of the infrared detection unit 110, the position of the user becomes an important problem. Therefore, there is a problem that an error may occur in the detection of the user according to the position of the user.

제2도는 택트 스위치를 이용한 급수제어 장치이다. 상기와 같은 택트 스위치 방식 또한 센싱에 에러가 발생할 소지가 많다. 택트 스위치(210)는 기계적인 구동부를 가지고 있으므로 인하여 구동부 접촉에 대한 오류가 발생할 수 있으며, 시간이 경과함에 따라 구동부가 경년 열화하여 동작의 신뢰성을 확보하기가 어렵다. 상기도 2에서 택트 스위치(210)의 스위치 접점의 ON-OFF에 따라 제어부(220)는 솔레노이드부(200) 및 타이머부(230)와 연동하여 제어하며, 상기 솔레노이드부(200)는 타이머부(230)에 의하여 설정된 시간 동안 작동하고 입력부(240)는 프로 그램 또는 설정 시간 등을 입력하는 수단을 나타내고 있는 것이다.2 is a water supply control device using a tact switch. The tact switch system as described above may also cause an error in sensing. Since the tact switch 210 has a mechanical driving unit, an error in contacting the driving unit may occur, and as the time passes, the driving unit may deteriorate over time, thereby making it difficult to secure reliability of the operation. In FIG. 2, the control unit 220 controls the solenoid unit 200 and the timer unit 230 according to the ON-OFF state of the switch contact of the tact switch 210, and the solenoid unit 200 includes a timer unit ( It operates for the time set by 230 and the input unit 240 represents a means for inputting a program or a set time.

제3도는 본 발명에 의한 정전 용량 터치 센서를 이용한 급수제어 장치이다. 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로 터치 시 에러를 줄이고 기계적인 부분을 최소로 하기 위한 것이다.3 is a water supply control device using the capacitive touch sensor according to the present invention. In order to solve the problems of the prior art as described above is to reduce the error during the touch and to minimize the mechanical part.

본 발명의 작동을 설명하면 사용자가 손으로 정전 용량 터치 센서(310)를 터치하면 터치 회로 센서의 전기적 출력신호 값이 변동되어지고 제어부(330)에서는 이 터치 센서(310)의 신호 값을 리드하여 솔레노이드부(300)로 제어 신호를 전송한다. 따라서 솔레노이드부(300)가 여자되어 수도꼭지 밸브(미도시)를 열게 되므로 사용자가 설정된 시간 동안 물을 사용할 수 있으며, 설정시간이 끝나면 자동으로 제어부(330)에 의한 출력이 중지되고, 따라서 솔레노이드부(300)의 여자가 풀리면서 밸브는 다시 닫히게 되는 것이다. 상기와 같은 정전용량 터치 방식은 전기적인 신호 값 변화에 따른 터치 방식임으로 기계적인 방식에 비하여 구동부가 없어 에러 가능성이 적고 수명이 긴 장점이 있다. 또한 본 발명은 온도 센서부(320)가 설치되어 냉수와 온수의 혼합수의 온도를 측정하여 제어부(330)로 전송하고, 제어부(330)는 상기 혼합수 온도를 입출력 표시부(350)로 전송 온도를 표시하게 된다. 따라서 사용자는 혼합수의 온도를 알 수 있게 되고, 사용자는 온수 밸브를 조절함으로서 혼합수의 온도를 적당한 온도로 조절할 수 있는 것이다. 상기에서 입출력 표시부(350)를 통하여 사용자는 원하는 급수 공급 시간을 설정하거나, 원하는 혼합수의 온도 상태를 표시할 수 있다. 또한 상기 입출력 표시부(350)는 표시부 선택(260)에 따라 혼합수의 온도가 표시되기도 하며 급수 공급 설정 시간이 선택적으로 표시될 수 있는 것이다. Referring to the operation of the present invention, when the user touches the capacitive touch sensor 310 by hand, the electrical output signal value of the touch circuit sensor is changed, and the controller 330 reads the signal value of the touch sensor 310. The solenoid unit 300 transmits a control signal. Therefore, the solenoid part 300 is excited to open the faucet valve (not shown), so that the user can use water for a set time, and when the set time ends, the output by the control unit 330 is automatically stopped, and thus the solenoid part ( When the 300 is released, the valve is closed again. The capacitive touch method as described above is a touch method according to a change in electrical signal values, and thus has no driving part, and thus has a low possibility of error and a long life compared to a mechanical method. In addition, the present invention is a temperature sensor 320 is installed to measure the temperature of the mixed water of cold water and hot water to transmit to the control unit 330, the control unit 330 transmits the mixed water temperature to the input and output display unit 350 Will be displayed. Therefore, the user can know the temperature of the mixed water, and the user can adjust the temperature of the mixed water to an appropriate temperature by adjusting the hot water valve. The user may set the desired water supply time through the input / output display unit 350 or display the temperature state of the desired mixed water. In addition, the input / output display unit 350 may display the temperature of the mixed water according to the display unit selection 260 and may selectively display the water supply setting time.

제4도는 본 발명에 적용된 정전 용량 터치 방식의 터치 센서 구성도를 나타낸다. 일정한 범위에 있는 센서 전극을 사용자가 터치하면 반도체 칩에서 출력을 내는 방식이다. 정전용량 터치센서(310)는 센서 회로부(410)와 그 외부에 설치된 정전용량 검출 전극판(420)으로 이루어진다. 센서 회로부(410)는 주파수 발생기(412), 주파수 카운터(413), 기준 주파수 제공기(414), 주파수 변환 연산기(415), 출력 기준값 제공기(416), 출력 기준값 비교기(417) 및 출력부(418)를 포함한다. 정전용량 터치 센서(310)의 동작은 정전 용량 검출 전극판(420)에 사용자가 터치하여 정전용량의 변화가 일어나면 주파수 발생기(412)에 의해 정전용량에 따라 가변되는 주파수가 발생된다. 발생된 주파수는 주파수 카운터(413)에 의해 기준 주파수 제공기(414)에서 나온 기준 주파수와 비교되어 주파수 변화가 주파수 변환 연산기(415)에서 연산된다. 그 연산된 결과는 출력 기준값 제공기(416)에서 나오는 출력 기준값과 출력 기준값 비교기(417)에서 비교하여 조건이 충족되면 출력부(418)에서 출력을 발생하는 것이다. 따라서 출력부(418)의 출력이 제3도의 제어부(330)로 전송하여 솔레노이드부(300)을 제어하는 것이다.4 is a block diagram of a capacitive touch sensor applied to the present invention. When a user touches a sensor electrode in a certain range, the semiconductor chip outputs the output. The capacitive touch sensor 310 includes a sensor circuit unit 410 and a capacitive detection electrode plate 420 disposed outside the capacitive touch sensor 310. The sensor circuit 410 includes a frequency generator 412, a frequency counter 413, a reference frequency provider 414, a frequency conversion operator 415, an output reference value provider 416, an output reference value comparator 417, and an output unit. (418). In the operation of the capacitive touch sensor 310, when the user touches the capacitive detection electrode plate 420 and a change in capacitance occurs, the frequency generator 412 generates a frequency that varies according to capacitance. The generated frequency is compared by the frequency counter 413 with the reference frequency from the reference frequency provider 414 so that the frequency change is calculated by the frequency conversion operator 415. The calculated result is to compare the output reference value from the output reference value provider 416 with the output reference value comparator 417 and generate an output from the output unit 418 when the condition is satisfied. Therefore, the output of the output unit 418 is transmitted to the control unit 330 of FIG. 3 to control the solenoid unit 300.

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제6도는 본 발명 터치 방식을 이용한 자동 급수 조절 장치를 설치한 일례의 사시도이며 급수 장치의 정전용량 터치 센서(350)와 입출력 표시부(3100) 및 표시부 선택(360)을 일체화한 구조이며 상기의 본 발명에서 상용되는 전원은 태양 전지 모듈을 사용할 수 있다. 6 is a perspective view showing an example of an automatic water supply control device using a touch system according to the present invention, in which the capacitive touch sensor 350, the input / output display unit 3100, and the display unit selection 360 of the water supply unit are integrated. The power source commonly used in the invention may use a solar cell module.

제1도는 적외선 센서를 이용한 종래의 자동 급수 제어 장치 구성도1 is a block diagram of a conventional automatic water supply control device using an infrared sensor

제2도는 택트 스위치를 이용한 종래의 자동 급수 제어 장치 구성도2 is a block diagram of a conventional automatic water supply control device using a tact switch

제3도는 본 발명 정전 용량 터치 센서를 이용한 자동 급수 제어 장치 구성도3 is a block diagram of an automatic water supply control device using the present invention capacitive touch sensor

제4도는 본 발명 정전 용량 터치 센서 회로도4 is a circuit diagram of the present invention capacitive touch sensor

제6도는 본 발명의 설치 상태도6 is an installation state diagram of the present invention

** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ** Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100, 200, 300 : 솔레노이드부 110 : 적외선 검출부100, 200, 300: solenoid portion 110: infrared detector

120, 330 : 제어부 130, 340 : 타이머부120, 330: control unit 130, 340: timer unit

140 : 입력부 210 : 택트 스위치140: input unit 210: tact switch

310 : 정전용량 터치 센서 320 : 온도 센서부310: capacitive touch sensor 320: temperature sensor

350 : 입출력 표시부 360 : 표시부 선택350: input / output display unit 360: display unit selection

Claims

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Providing a frequency generator 412 for generating a frequency according to the signal detected by the capacitance detecting electrode plate 420, a frequency counter 413 for calculating the frequency generated by the frequency generator 412, and a reference frequency A reference frequency provider 414, a frequency conversion operator 415 calculated by the frequency counter 413 and compared with a reference frequency from the reference frequency provider 414, and the calculated result provides an output reference value. A capacitive touch sensor 310 configured to output from the output unit 418 when the condition is satisfied by comparing the output reference value from the device 416 with the output reference value comparator 417;

An input / output display unit 350 for setting a user tap water use time and selectively displaying the tap water use setting time and the temperature of the mixed water;

Solenoid unit 300 for controlling the opening and closing of the water supply valve;

A temperature sensor unit 320 for sensing a temperature of the mixed water;

A timer unit 340 for setting a user tap water use time;

Receiving the touch signal of the capacitive touch sensor 310 and the temperature signal of the mixed water from the temperature sensor unit 320 and controls the solenoid unit 300 so that the tap water is supplied only for a set time in accordance with the received touch signal, the temperature The temperature is displayed on the input / output display unit 350 according to the temperature signal received from the sensor unit. When the tap water use time is set on the input / output display unit 350, the tap water is supplied only for the set time by controlling the timer unit 340. Automatic water supply control device characterized in that it comprises a control unit (330).

The method of claim 4, wherein

The operating power of the automatic water supply control device

Automatic water supply control device, characterized in that the solar cell module.

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