KR101432831B1 - 적외선 사용자 센서를 구비한 유체 디스펜서 - Google Patents

Abstract

객체가 타겟 영역(target area)에 진입할 때 사용자에게 자동 분배(automatic dispensing)를 제공하기 위해 광검출기(photodetector)와 관련하여 제어기를 사용하는 분배 시스템이 기술된다. 제어기는 광검출기에 가깝게 장착된 광원(light source)을 펄스하도록 프로그래밍된다. 제어기는 광검출기의 수신 신호에서 전압을 끊임없이 모니터하고, 온 및 오프로 펄스된(pulsed) 광(light)으로부터 전압 차(difference in voltage)를 평가한다. 제어기는 차들을 합산하고, 지정된 기간 동안 차들을 끊임없이 갱신하여, 평균 차 값(average difference value)을 생성한다. 평균 차 값은 타겟 오프셋 값(target offset value)과 합산되고 순간 전압 차(momentary voltage value)와 비교된다. 순간 차가 타겟 오프셋 값 및 평균 차의 합을 초과할 때, 제어기는 객체에 유체(fluid) 또는 다른 제품(other product)을 분배하는 분배 메카니즘에 신호를 송신한다.

디스펜서, 분배 메카니즘, 제어기, 분배 노즐, 액추에이팅 메카니즘, 광검출기

Description

적외선 사용자 센서를 구비한 유체 디스펜서{FLUID DISPENSER HAVING INFRARED USER SENSOR}

본 발명은 유체 디스펜서 및 유체를 분배하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전기 "핸즈프리(hands-free)" 유체 디스펜서 및 객체(object)가 타겟 필드에 진입할 때 액체를 분배하는 방법에 관한 것이다.

액체, 타월 또는 다른 물질을 전달하는 자동 분배 장치는 종래 기술에 공지되어 있다. 또한, 수동 동작 또는 임의의 물리적 접촉을 요하지 않으면서, 사용자의 손에 유체 등을 자동으로 전달하는 장치들이 종래 기술에 공지되어 있음을 알 것이다. 디스펜서는 사용자 존재를 검출하기 위해 광 센서(photo sensor)에 의해 발생된 전압을 모니터하는 전자 제어 회로를 사용할 수도 있음이 본 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 초기에 핸즈프리 장치는 포토다이오드와 통신하여 발광 다이오드(light-emitting diode; LED)를 사용했다. 사용자가 타겟 내에 있을 때, 포토다이오드 전압이 변경되어 디스펜서 모터에 전력을 공급하라는 신호가 송신된다. 그러나, 상기 기술을 사용하는 디스펜서는 주변 조명 상태(ambient lighting conditions)의 변경을 보상하는데 실패한다. 또한, 검출 회로가 일정한 전력을 필 요로 하기 때문에, 상기 디스펜서는 전력 요구 사항(power requirement concerns)을 제시한다.

공지된 핸즈프리 디스펜서는 Byrd 외 다수의 미국 특허 번호 제5,772,291호에 기술되어 있다. Byrd 특허의 "핸즈프리" 장치는 광전지(photovoltaic cell) 어레이와, 실내 광량(amount of light)을 검출하는 광 센서를 포함한다. 광전지 어레이는 기준 전압을 네가티브 입력에 제공하고, 광 센서는 "검출" 전압을 포지티브 입력에 제공한다. 이는, 광 센서의 전압이 주변 광(ambient light)의 기준 전압 보다 클 때, 디스펜서의 모터가 활성화되게 한다. 광 전지 어레이가 제어 회로에 전력을 제공하기 때문에, 디스펜서는 실내에 빛이 있을 때만 작동한다. Byrd 외 다수의 특허 장치는 추가 하드웨어를 필요로 하는 두개의 개별 검출 장치들을 필요로 한다.

검출 수단으로서 커패시턴스를 측정하는 디스펜서가 본 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 도체들이 커패시턴스 값을 제공하는 유닛에 배열되어 있다. 이러한 한 장치는 Hansen 외 다수의 미국 특허 번호 제6,903,660호에 기술되어 있다. "핸즈프리" 장치는 신호 검출 회로에서 사용되는 차동 주파수 판별기(differential frequency discriminator), 제1 및 제2 평균 회로(averaging circuit)와 비교기를 포함한다. 평균 커패시턴스의 변화가 세트 파라미터(set parameters)에 의해 허용되는 바 보다 클 때, 모터는 전력을 공급받고 유체가 분배된다.

본 기술 분야에서 공지된 다른 통상의 "핸즈프리" 디스펜서는 텔레비젼 세트에 적용된 바와 유사한 펄스 신호를 사용한다. 이러한 한 디스펜서는 Hoffman 외 다수의 미국 특허 제4,786,005호에 기술되어 있다. 상기 디스펜서는 회로를 포함하며, 포토트랜지스터가 주변 광의 레벨을 끊임없이 감지한다. 포토트랜지스터가 주변 광 레벨의 강하를 감지할 때, 포토트랜지스터로부터의 집적 회로의 입력은 로우가 된다. 포토트랜지스터로부터의 전압은 펄스 적외선 광(pulsed infrared light)에서 LED에 전력을 공급하기 위해 트랜지스터를 통해 변조 및 채널화된다. 상기 펄스 적외선 광은 적외선 센서 수신기에 의해 수신될 수도 있는 임의의 스트레이(stray) 적외선 광과 구별된다. 디스펜서는 펄스 광 신호를 감지하는데 상이한 포토트랜지스터를 사용한 후, 디스펜서 모터에 전력을 공급하는 회로와 통신한다. 스트레이 적외선 광의 검출로 원하지 않은 분배 현상이 야기될 수 있다.

상술된 견지에서, 저 평균 전력 드레인(low average power drain)을 나타내지만 중요한 면역성(significant immunity)을 배경 잡음에 제공하는, 일반적으로 상술된 타입의 자동 유체 디스펜서의 사용을 위해 향상된 전자 제어 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

저전력 소모(low power consumption)로 동작하고 광 상태의 변화를 인식하는 저비용(low-cost) 핸즈프리 분배 시스템이 주요 필요 사항임을 상술된 바로부터 알 것이다.

따라서, 본 발명의 한 양상은 자동 유체 디스펜서를 제어하는데 사용되기 위한 향상된 전자 제어 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양상은 분배부의 핸즈프리 동작을 제어하기 위해 제어기를 사용해서 포토다이오드에 의해 제공된 전압들을 해석하는 것이다.

본 발명의 또 다른 양상은 사용자 또는 객체가 타겟 영역에 남아 있는 경우 연속 분배(continuous dispensing)를 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 양상은 디스펜서의 작용을 위한 파라미터를 세팅하기 위해 끊임없이 주변 광 상태에 적응하는 것이다.

본 발명의 또 다른 양상은 최근 실내 상태의 광 상태들의 평균 차를 모니터하고 객체를 검출하기 위해 광 상태의 순간 차를 비교하는 것이다.

본 발명의 또 다른 양상은 광 상태의 차(difference of light conditions)의 갑작스러운 변화가 광 상태의 평균 차와 오프셋 값의 합을 초과할 때 유체를 분배하는 것이다.

본 명세서에서 기술된 일례의 시스템은 저전력 소모로 동작하는 핸즈프리 분배 장치를 용이하게 함으로써 상기 요구 사항들을 만족시킨다. 분배 장치는 적외선 발광 다이오드(infrared light emitting diode; IR LED), 포토다이오드와, 사용자의 존재를 인식하고, 사용자에게 유체를 제공하도록 수신된 신호를 분배 메카니즘에 전달하는 제어기를 사용한다. 상기 분배 장치는 디스펜서에 영구적으로 부착될 수 있으며, 또는, 디스펜서가 수반하는 교체 카트리지 내에 내장될 수 있다. 본 발명은 일반적으로 유체 디스펜서 분야와 관련된 것으로, 이하의 핸즈프리 제어 회로가 종이 타월 또는 다른 물질을 분배하는 장치에 쉽게 적응될 수 있음을 알 것이다. 비누 디스펜서로서 한 실시예가 기술될 것이며, 본 발명이 다른 유체 또는 종이 제품을 분배할 수도 있는 다양한 디스펜서에 적용될 수 있음도 쉽게 명백해진 다.

본 발명의 또 다른 양상은 타겟 영역에 제품을 분배하는 핸즈프리 디스펜서를 제공하는 것이며, 상기 핸즈프리 디스펜서는, 분배 메카니즘, 분배 메카니즘과 연관된 발광 다이오드, 제어기와, 타겟 영역의 광 레벨을 검출하고, 검출된 광 레벨에 대응하며 제어기가 수신하는 전압을 생성하는 광검출기를 포함하고, 상기 제어기는, 전압의 순간 차 값을 (전압의 평균 차 값 + 타겟 오프셋 값)과 비교하여, 순간 차 값이 평균 차 값 + 타겟 오프셋 값 보다 클 때 분배 메카니즘에 신호를 송신한다.

본 발명의 또 다른 양상은 제품을 분배하는 방법을 제공하는 것이며, 상기 방법은 광검출기에 가까운 광원을 펄싱(pulsing)하는 단계와, 광원이 밝아질 때 광검출기로부터 액티브 전압 값(Active Voltage value)을 판독 및 저장하는 단계와, 광원이 어두울 때 광검출기로부터 주변 전압 값(Ambient Voltage value)을 판독 및 저장하는 단계와, 액티브 전압 값과 주변 전압 값 간의 순간 차를 계산하는 단계와, 평균 차와 타겟 오프셋의 합과 순간 차를 비교하는 단계와 - 평균 차는 일정 시간 동안 광검출기의 이전 순간 차 값들로부터 계산됨 -, 순간 차가 합 보다 클 때 분배하라는 신호를 생성하는 단계와, 분배 신호가 분배 메카니즘에 의해 수신될 때 제품을 분배하는 단계를 포함한다.

이하의 설명으로부터 쉽게 명백해지는, 현존 종래 기술의 장점들뿐만 아니라 본 발명의 여타 양상들은 본 발명의 구현에 의해 달성된다.

본 발명의 목적, 기술 및 구조의 완전한 이해를 위해, 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면이 참조된다.

이제, 도면들을 참조하면, 특히, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 디스펜서가 통상 참조 부호(10)로 지정되어 있음을 알 수 있다. 디스펜서(10)는 널리 공지된 디스펜서의 디스펜서 하우징 구조 - 일반적으로, 참조부호(12)로 표시됨 - 를 포함한다. 디스펜서 하우징(12)은 벽 또는 카운터-장착부(wall or counter-mount unit)일 수 있으며, 또는, 카운터 상부 등에 배치된 프리스탠딩부(freestanding unit)일 수도 있다. 본 명세서에 기술된 디스펜서는 비누 및 다른 액체와 같은 유체를 분배하는데 사용되지만, 종이, 태블릿 또는 임의의 플로 가능(flowable) 물질일 수도 있음을 알 것이다. 임의의 경우, 디스펜서 하우징(12)은, 통상, 분배 노즐(16) 위에 배치되며 분배 노즐(16)과 통신하는 액체 제품 카트리지(14)와, 그 사이에 개재된 적합한 펌프 또는 다른 분배 메카니즘(18)을 포함한다. 본 기술 분야에 숙련된 자들에 의해 널리 공지된 바와 같이, 분배 메카니즘(18)은 각 분배 사이클마다 선정된 양의 액체를 분배한다. 본 발명에 따라, 분배 메카니즘(18)은 모터, 솔레노이드, 플런저(plunger) 등과 같은 액추에이팅 메카니즘(20)에 의해 제어된다. 메카니즘(20)은 분배 노즐(16)의 아래에 위치한 사용자 손과 같은 객체의 검출시 활성화(engergized)된다.

도 2를 참조하면, 일반적으로, 참조부호(21)로 지정된 제어 회로가 액추에이팅 메카니즘(20)에 접속됨을 알 수 있다. 제어 회로(21)는, 노즐(16)과 연관하여, 그리고/또는, 노즐(16)에 근접해서 위치하며, 적합한 반사 신호 등에 의해 손 또는 다른 타겟 영역 객체의 존재를 검출하는 적합한 광검출기(22)를 포함한다. 이 점에 있어서, 광검출기(22)는, 실제로, 신호를 송수신하는 트랜스듀서일 수 있다. 이하의 상세한 설명에 기술된 본 발명은 디스펜서(10)의 향상 및 진보된 바이다.

본 실시예에서, 광검출기(22)는 주변 광과, 적외선 발광 다이오드(IR LED)(24)의 광을 검출하는 포토다이오드(23)를 포함한다. 간략히 말해서, 포토다이오드(23)는 소정의 거리 내에서 광범위한 광 파장을 검출한다. 디스펜서의 적절한 동작을 위해, 포토다이오드(23)는 주변 광 값을 설정하는데 사용된다. 본 기술 분야에 숙련된 자들은 주변 광 값이 디스펜서가 창문이 있는 실내에 있는지와, 실내 일조량(amount of daylight), 실내의 인공 조명 타입과, 디스펜서에 근접한 표면 반사 레벨을 기반으로 변함을 알 것이다. 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 포토다이오드(23)는 비교적 가깝게 위치하고, 대체로 LED(24)에 의해 발생된 광에 귀속되는 객체로부터 반사된 광을 검출한다. 포토다이오드(23)에 의해 검출 가능한 임의의 객체가 반사한 적외선 광은 액추에이팅 메카니즘(20)의 작동을 야기하고, 그 결과, 소정량의 물질이 분배된다. 제어 회로(21)는 포토다이오드(23)로부터 데이터 또는 적합한 신호를 수신하는 제어기(26)를 더 포함한다. 동작시, 장치는 통상 예비(stand-by) 상태에 있으며, 포토다이오드(23)에 의한 객체 검출을 대기한다. 몇몇 실시예에서, 광검출기는 포토트랜지스터 등일 수 있다.

도 2 및 도 3에서, IR LED(24)는 종래 기술에 비해 상당히 더 높은 전류로 단 펄스(short pulse)를 생성하기 위해 제어기(26)에 의해 제어된다. 예를 들어, IR LED(24)는 150 마이크로세컨드(microseconds) 보다 짧은 기간 동안 펄스할 수 있으며, 100mA 내지 1.5A 사이에서 동작할 수 있다. 다른 실시예에서, IR LED(24)는 대략 10 마이크로세컨드 기간 동안 펄스할 수 있으며, 0.5A 내지 1A 사이에서 동작할 수 있다. IR LED(24)는 포토다이오드(23)에 가깝게 장착된다. 제어기(26)는 포토다이오드(23)의 전압의 양을 모니터한다. 포토다이오드(23)는 디스펜서(10) 상 어느 곳이나 위치할 수 있으며, 또는, 포토다이오드(23)가 IR LED(24)로부터 방출된 반사광을 검출할 수 있다. 제어기(26)는, 동시에, IR LED(24)를 작동시키는 신호를 생성하고, 포토다이오드(23)에 의해 생성된 전압을 판독한다. 전압 값 -- 액티브라 함 -- 은 그 후 가장 최근에 판독되고 주변 광 값을 나타내는 것으로 분류된 전압 값과 비교된다. 그 후, 상기 값은 후술되는 방식으로 제어기에 의해 처리된다.

외부 전원(25)은 제어기(26)로부터 멀리 있는 포토다이오드(23)에 제공된다. 따라서, 포토다이오드 증폭기는 제어기(26)가 환경 주위 디스펜서(environment surrounding dispenser)(10)의 광량을 검출하는데 필요한 증폭 신호를 제공하기 위해 디스펜서(10) 내에 내장될 수 있다. 포토다이오드 증폭은 다양한 상이한 수단으로 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 역 바이어스 회로(reverse biased circuitry)는 충분한 증폭을 달성하는데 사용된다.

제어기(26)는 제어 회로의 기능을 구현하고 디스펜서(10)를 적합하게 동작시키는데 필요한 하드웨어, 소프트웨어 및 메모리를 제공한다. 제어기(26)는 Zilog에 의해 제조된 바와 같은 마이크로컨트롤러일 수 있다. 물론, 다른 회사가 제조 한 제어기들도 사용될 수 있다. 제어기(26)는 또한 다른 컴포넌트들 중에서 다수의 발진기(26A)와 A/D 컨버터(26B)(anolog to digital converter)를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 다수의 발진기들(26A) 중 하나는, 적합하게 동작된 경우, 계속해서 실행될 수 있는 내부 발진기일 수 있다. 다른 발진기들은 다른 기능을 위해 사용될 수 있다. 본 기술 분야에 숙련된 자들은 제어기(26)가 소정의 시간 기간 동안 정지 또는 중지될 수 있도록 내부 발진기와 연관된 워치독 타이머(watchdog timer)를 포함함을 알 것이다. 따라서, 제어기의 전체 동작은 전원으로부터 전류 소모량(current draw)을 감소시키도록 소정의 증분으로 발생한다. 이는 전력을 절약하고 배터리 형태일 수 있는 전원의 수명을 길게 하는데 도움이 된다. 컨버터(26B)는 포토다이오드(23)에 의해 생성된 아날로그 전압 신호를 수신하기 위해 제어기에 의해 사용되고, 디스펜서의 다른 프로세싱 및 동작을 위해 신호를 디지털 값으로 변환한다. 컨버터(26B)는 비교기 또는 연속 근사 레지스터 A/D 컨버터(Successive Approximation Register Analog to Digital Converter) 형태일 수 있다.

제어기(26)는, 객체가 타겟 필드 내에서 검출될 때, 신호를 생성하여 액추에이팅 메카니즘(20)에 송신한다. 제어기(26)에 의해 유지되는 프로그램 명령들은 본 발명의 목적을 위해 정의되는 이하의 변수들을 사용한다: 액티브 전압(Active Voltage), 주변 전압(Ambient Voltage), 순간 차(Momentary Difference), 평균 차(Average Difference), 타겟 레벨 오프셋(Target Level Offset), 및 분배 신호의 엔드(End of Dispense signal). 액티브 전압은, IR LED(24)가 온일 때, 제어 기(26)가 모니터하고 포토다이오드(23)로부터 기록하는 전압 값이다. 주변 전압은, IR LED(24)가 오프일 때, 제어기(26)가 모니터하고 포토다이오드(23)로부터 기록하는 전압 값이다. 순간 차는 제어기(26)에 의해 계산되고, 주변 전압과 액티브 전압 간의 차와 동일하다. 제어기의 프로그래밍 로직은 네가티브인 순간 차 값을 버린다. 이는 제어기가 실내 광 상태의 갑작스러운 변화에 따라 통상 발생되는 값들을 무시하도록 실행된다. 평균 차는 (일련의 액티브 전압 - 주변 전압 차)를 기반으로 계산된 값이다. 초기 평균 차 값은 제어기의 프로그래밍에서 큰 임의의 값으로 세팅된다. 본 실시예에서, 평균 차의 초기 값은 0.7V 이다. 물론, 다른 전압 값들이 적합하게 사용될 수 있다. 다음 평균 차 값들은 평균화 사이클(averaging cycle)에서 기록된 액티브 전압 - 주변 전압의 평균과 동일하다. 평균화 사이클은 시간 기간 동안 실행되는 임의의 판독 수(any number of readings)일 수 있다. 일 실시예에서, 평균화 사이클은 초당 4회 판독으로 8초 동안으로 구성된다(32회 판독). 평균 차는 임의의 네가티브 전압 값 판독 뿐만 아니라 객체가 검출될 때 측정된 값과 네가티브 값을 무시한다.

분배 사이클을 초기화하기 위해, 제어기(26)는 순간 차가 (평균 차 + 타겟 레벨 오프셋)을 초과할 것을 요구한다. 객체가 포토다이오드(23)의 검출 범위에 있을 때, 제어기(26)가 액추에이팅 메카니즘(20)을 활성화시키는 신호를 생성하도록, 타겟 레벨 오프셋 변수는 임계값으로서 작용한다. 50 mv의 고정 타겟 레벨 오프셋은 일례의 값이다. 타겟 레벨 오프셋은 포토다이오드(23)가 제공한 전압 레벨에 대한 백분율을 기반으로 계산될 수 있으며, 또는 과거 경험을 기반으로 계산된 평균 값에 따른 고정 값의 결합일 수 있다. 분배 신호의 엔드는 하나의 분배 사이클의 엔드를 나타내는 마이크로스위치(27) 등에 의해 생성된 출력이다. 일 실시예에서, 마이크로스위치(27)는 액추에이팅 메카니즘(20)과 연관된다. 예를 들어, 마이크로스위치는 펌프 기어 상에 위치할 수 있으며, 마이크로스위치(27)는 펌프 캠축의 하나의 완전한 회전으로 활성화된다. 분배 신호의 엔드(27)를 수신하면, 제어기는 액추에이팅 메카니즘(20)을 정지시킨다.

제어기(26)는 액추에이팅 메카니즘에 신호를 송신하는지의 여부를 판정하기 위해 순간 차를 (평균 차 + 타겟 레벨 오프셋)과 비교한다. 순간 차 값이 평균 차와 타겟 레벨 오프셋의 합을 초과할 때, 제어기(26)는 액추에이팅 메카니즘(20)에 신호를 출력한다. 제어기는 대략 매 0.25초마다 또는 다른 소정의 시간 기간마다 타겟을 탐색한다. 타겟을 탐색하지 않을 때, 제어기는 동작을 유지하는데 필요한 최소량만의 전력을 소모하도록 최소 기능만을 실행한다. 제어기(26)는 저전력 소모를 유지하기 위해 로우 듀티 사이클(low duty cycle)을 포함한다. 유닛이 직접 분배하는 레이트(rate)는 로직의 변수들이 획득되는 속도와 제어기(26)가 정보를 처리하는 속도와 관련된다. 일 실시예에서, 제어기(26)는 타겟을 탐색하는 동안 대략 5.5 MHz로 동작한다.

객체 검출을 위해 제어기에 의해 실행되는 동작 프로세스는 도면의 도 4a 및 도 4b에 도시된 참조부호(28)로 표시된다. 객체 검출(28)은 단계(30)에서 시퀀스를 개시한다. 단계(32)에서, 제어기(26)는, IR LED(24)가 오프일 때, 포토다이오드(23)의 전압을 측정하고, 값을 "주변"으로서 저장한다. 단계(34)에서, 제어 기(26)는, IR LED(24)가 온일 때, 포토다이오드(23)의 전압을 측정하고, 값을 "액티브"로서 저장한다. 제어기(26)는 단계(32) 및 단계(34)에서 값을 측정할 때 객체가 타겟 범위 내에 없다고 가정한다. 그 후, 제어기(26)는 단계(36)에서 "액티브" 값과 "주변" 값의 차를 계산함으로써 순간 차를 계산한다. 그 후, 판정 단계(38)에서 순간 차가 포지티브인지의 여부가 판정된다. 순간 차가 네가티브로 판정될 때, 단계(40)에서 도시된 바와 같이, 값이 버려지고, 로직은 단계(32)로 리턴함으로써 새로운 시퀀스를 개시한다. 순간 차가 포지티브일 때, 단계(42)에서 도시된 바와 같이, 로직은 평균 차 및 타겟 값 오프셋의 합과 순간 차를 비교한다. 순간 차가 표시된 합보다 작을 때, 단계(44)에서 도시된 바와 같이, 값은 평균 차 값에 가산되고 로직은 다시 단계(32)에서 새로운 시퀀스를 개시한다.

순간 차가 합보다 클 때, 단계(46)에서 도시된 바와 같이, 제어기(26)는 액추에이팅 메카니즘에 신호를 송신한다. 단계(48)에서 도시된 바와 같이, 제어기는 분배 메카니즘이 현재 동작 중인지의 여부를 판정하기 위해 분배 신호의 엔드(27)를 대기한다. 분배 신호의 엔드(27)가 단계(48)에서 검출되면, 제어기는 단계(52)에 도시된 바와 같이 액추에이팅 메카니즘을 정지한다. 단계(48)에서 분배 신호의 엔드(27)가 검출되지 않으면, 단계(50)에서 도시된 바와 같이, 제어기는 분배 사이클의 시작 이후 3초와 같은 소정의 시간 기간이 지났는지의 여부를 판정한다. 경과된 시간이 소정의 시간 기간 보다 짧으면, 로직은 단계(46)로 리턴한다. 그러나, 경과된 시간이 소정의 시간 기간 보다 길면, 단계(52)에 도시된 바와 같이, 액추에이팅 메카니즘은 분배 사이클을 정지한다. 최대 실행 시간량은 임의의 값일 수 있다.

제어기는 단계(54), 단계(56) 및 단계(58)에서 도시된 바와 같이 순간 차’로 표시된 다른 순간 차 값을 계산한다. 단계(58)에 도시된 순간 차’는 단계(32) 내지 단계(36)에 표시된 순간 차 계산과 다소 유사하다. 단계(54)에서, 타이머는 10초와 같이 일정한 시간 기간 동안 개시됨을 주지하자. 타이머는 이전에 검출된 객체가 이동됨을 보증하는데 사용된다. 이하의 단계들은 누군가가 LED의 범위 내에 객체를 놓는 경우 계속해서 물질 분배하는 것을 방지하지만, 객체를 제거하지는 않는다. 임의의 경우, 단계(60)에서 순간 차’가 포지티브인지의 여부가 판정된다. 순간 차’가 네가티브이면, 단계(62)에서, 값은 버려지고, 제어기의 로직은 단계(32)에서 새로운 시퀀스를 개시한다. 그러나, 순간 차’가 포지티브이면, 단계(64)에서, 로직은 (평균 차 + 타겟 값 오프셋)의 합과 비교한다. 단계(64)에서 순간 차’가 계산된 합보다 작으면, 계산된 순간 차’값은 단계(66)에서 평균 차 값에 통합되고, 로직은 단계(32)에서 새로운 시퀀스를 개시한다.

단계(64)에서 순간 차’값이 계산된 합 이상이면, 단계(68)에서, 제어기(26)는 다음 평균 차 계산에서 순간 차’값을 제외한다. 이는 평균 차 값이 왜곡되지 않도록 실행된다. 단계(69)에서, 단계(54)에서 개시된 타이머가 경과되었는지의 여부가 판정된다. 타이머가 경과되지 않았으면, 프로세스는 단계(56)로 진행한다. 타이머가 경과되었으면, 프로세스는 단계(30)로 리턴한다. 타이머를 사용해서, 특정 시간이 지나고 남아 있는 타겟이 없으면, 제어기는 평균 차 값을 리셋하기 위해 재조정(recalibrate)한다. 제어기(26)는 컨버터(26B)를 사용해서 달성될 수 있는 20 마이크로세컨드 아래의 레이트로 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 수단을 포함할 수도 있다.

상술된 바와 같이, 제어기(26)는, 타겟을 탐색하지 않을 때 중지 또는 정지되고, 타겟을 탐색중일 때 1MHz 및 20MHz 사이에서 동작한다. 일 실시예에서, 제어기(26)는 타겟을 탐색할 때 대략 5.5 MHz로 동작하는 내부 발진기를 사용한다. 제어기(26)는, 제어기가 중지 또는 정지되는 동안, 저 주파수 발진기를 사용할 수 있어서, 다른 발진기 및 다른 제어기 기능이 적합한 시간에 다시 작동된다(re-awakened). 저 주파수 발진기는 5 kHz 및 200 kHz 사이에서 동작할 수도 있다. 일 실시예에서, 저 주파수 내부 발진기는 대략 10 kHz로 동작한다.

기술된 실시예가 동작 값을 제시하더라도, 본 기술 분야에 숙련된 자들은 본 발명이 원리 내에 있으면서 비교 가능한 값들을 쉽게 응용할 수 있음을 알 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술된 용도를 위한 구조 및 방법으로 충족되었음을 알 수 있다. 특허법(Patent Statues)에 따라, 최상 모드 및 양호한 실시예만이 상세히 기술되었지만, 본 발명은 상술된 바로만 제한되지 않음을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 참 범위를 이해하기 위해서는, 이하의 청구항들을 참조해야만 한다.

도 1은 본 발명의 개념에 따른 핸즈프리 디스펜서의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 제어기, 적외선 LED와, 포토다이오드를 도시하는 디스펜서의 상세 개략도.

도 3은 본 발명의 개념에 따라 디스펜서가 사용하는 제어 회로의 회로도.

도 4a 및 도 4b는 제품을 분배하는 동작 단계들의 플로우챠트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 디스펜서

12 : 디스펜서 하우징

14 : 액체 제품 카트리지

16 : 분배 노즐

18 : 분배 메카니즘

20 : 액추에이팅 메카니즘

22 : 광검출기

23 : 포토다이오드

26 : 제어기

Claims (24)

1. 타겟 영역(target area)에 제품(product)을 분배하는 핸즈프리 디스펜서(hands-free dispenser)로서,

   분배 메카니즘(dispensing mechanism)과,

   상기 분배 메카니즘과 연관된 발광 다이오드와,

   제어기와,

   타겟 영역의 광 레벨을 검출하고, 검출된 광 레벨에 대응하는, 상기 제어기에 의해 수신된 전압을 생성하는, 상기 발광 다이오드와 연관된 광검출기(photodetector)를 포함하며,

   상기 제어기는 상기 전압의 순간 차 값(Momentary Difference Value)을, 상기 전압의 평균 차 값(Average Difference value)과 타겟 오프셋 값(Target Offset value)의 합과 비교하고,

   상기 제어기는, 상기 순간 차 값이 상기 평균 차 값과 상기 타겟 오프셋 값의 합보다 클 때, 상기 분배 메카니즘에 신호를 송신하는 핸즈프리 디스펜서.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광검출기는 포토다이오드 또는 포토트랜지스터를 포함하는 핸즈프리 디스펜서.
3. 제1항에 있어서,

   상기 발광 다이오드는 상기 제어기에 의해 전력이 공급된 적외선 발광 다이오드이고, 상기 제어기는, 타겟 영역 내에서 객체를 탐색할 때마다, 150 마이크로세컨드(microseconds) 보다 짧은 시간 동안 상기 발광 다이오드를 펄스(pulse)하는 핸즈프리 디스펜서.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제어기는, 타겟 영역 내에서 객체를 탐색할 때, 1 MHz 내지 20 MHz 사이에서 동작하는 핸즈프리 디스펜서.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제어기는, 타겟 영역 내에서 객체를 탐색하지 않을 때, 정지하는 핸즈프리 디스펜서.
6. 제4항에 있어서,

   상기 제어기는, 객체를 탐색하지 않을 때, 계속 실행하도록 발진기를 유지하는 핸즈프리 디스펜서.
7. 제4항에 있어서,

   상기 전압은 연속 근사 레지스터 A/D 컨버터(successive approximation register analog to digital converter)를 사용해서 측정되는 핸즈프리 디스펜서.
8. 제4항에 있어서,

   상기 전압은 비교기를 사용해서 측정되는 핸즈프리 디스펜서.
9. 제1항에 있어서,

   상기 적외선 발광 다이오드는 상기 제어기에 의해 펄스될 때 200mA 내지 1.5A 사이에서 동작하는 적외선 발광 다이오드인 핸즈프리 디스펜서.
10. 제1항에 있어서,

    상기 제어기는, 상기 발광 다이오드가 온일 때 생성된 액티브 전압 값(Active Voltage Value)과, 상기 발광 다이오드가 오프일 때 생성된 주변 전압 값(Ambient Voltage value)으로부터 차 값(Difference Value)을 계산하고, 상기 평균 차 값은 소정의 시간 기간 동안 초당 다수의 차 값들을 평균해서 계산되는 핸즈프리 디스펜서.
11. 제1항에 있어서,

    네가티브인 상기 차 값들은 상기 평균 차 계산으로부터 생략되는 핸즈프리 디스펜서.
12. 제1항에 있어서,

    상기 순간 차 값이 상기 평균 차 및 상기 타겟 오프셋의 합 보다 작을 때, 상기 순간 차 값은 상기 평균 차 값에 포함되는 핸즈프리 디스펜서.
13. 제1항에 있어서,

    상기 평균 차 값은 순간 차 값이 획득될 때마다 갱신되는 핸즈프리 디스펜서.
14. 제1항에 있어서,

    상기 타겟 오프셋 값은 고정 값인 핸즈프리 디스펜서.
15. 제1항에 있어서,

    상기 타겟 오프셋 값은 상기 제어기에 의해 계산되는 핸즈프리 디스펜서.
16. 제1항에 있어서,

    상기 타겟 오프셋 값은 상기 평균 차의 백분율을 기반으로 하는 핸즈프리 디스펜서.
17. 제1항에 있어서,

    상기 제품은 액체인 핸즈프리 디스펜서.
18. 제1항에 있어서,

    상기 제품은 스킨케어 제품(skin-care product)인 핸즈프리 디스펜서.
19. 제1항에 있어서,

    상기 제품은 비누인 핸즈프리 디스펜서.
20. 제품을 분배하는 방법으로서,

    광검출기에 가까운 광원(light source)을 펄싱(pulsing)하는 단계와,

    상기 광원이 밝아질 때 상기 광검출기로부터 액티브 전압 값을 판독 및 저장하는 단계와,

    상기 광원이 어두울 때 상기 광검출기로부터 주변 전압 값을 판독 및 저장하는 단계와,

    상기 액티브 전압 값과 상기 주변 전압 값 간의 순간 차를 계산하는 단계와,

    평균 차와 타겟 오프셋의 합과 상기 순간 차를 비교하는 단계 - 상기 평균 차는 일정 시간마다 상기 광검출기의 이전 순간 차 값들로부터 계산됨 - 와,

    상기 순간 차가 상기 합 보다 클 때 분배하라는 신호를 생성하는 단계와,

    상기 분배 신호가 분배 메카니즘에 의해 수신될 때 제품을 분배하는 단계를 포함하는 방법.
21. 제20항에 있어서,

    상기 제품은 액체인 방법.
22. 제20항에 있어서,

    상기 제품은 스킨케어 제품인 방법.
23. 제20항에 있어서,

    상기 제품은 비누인 방법.
24. 제20항에 있어서,

    상기 제품은 종이인 방법.

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