PL175757B1

PL175757B1 - Urządzenie do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną

Info

Publication number: PL175757B1
Application number: PL95307019A
Authority: PL
Inventors: Alex Mauerhofer
Original assignee: Geberit Technik Ag
Priority date: 1994-03-03
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1999-02-26
Also published as: HU218052B; DE29502329U1; DE59501193D1; EP0670504A1; HU9500647D0; SG50361A1; CZ54795A3; AU1235195A; US5668366A; AU685557B2; PL307019A1; CA2143156A1; SK26695A3; HUT70796A; CN1079952C; JPH07301522A; CZ286125B6; EP0670504B2; SK282320B6; ATE161972T1

Abstract

1. Urzadzenie do bezdotykowego sterowania in- stalacja sanitarna, zwlaszcza pisuarem, zlozone przy- najmniej z jednego fotoemitera promieniowania elektromagnetycznego, korzystnie podczerwonego, z wspólpracujacej z mm soczewki nadawczej, z ukladu odbiorczego promieniowania odbitego od uzytkowni- ka, zaopatrzonego w znajdujace sie w bezposrednim sasiedztwie przynajmniej dwa fotodetektory, których powierzchnie czynne leza w jednej plaszczyznie, ze wspólpracujacej z tym ukladem soczewki odbiorczej, oraz z jednostki sterujacej, polaczonej elektrycznie na wejsciu z ukladem odbiorczym, zas na wyjsciu - z za- worem instalacji sanitarnej, znamienne tym , ze jest zaopatrzone w fotodetektor odniesieni a (5), polaczony na wejsciu z jednostka sterujaca (11) i znajdujacy sie po przeciwnej stronie fotoemitera (6) w stosunku do ukladu odbiorczego (37), oraz w soczewke odbiorcza (9), wspólpracujaca z fotodetektorem odniesienia (5) i znaj- dujaca sie wzgledem soczewki odbiorczej (8) po prze- ciwnej stronie soczewki nadawczej (10) Fig 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną, zwłaszcza pisuarem, złożone przynajmniej z jednego fotoemitera promieniowania elektromagnetycznego, korzystnie podczerwonego, z współpracującej z nim soczewki nadawczej, z układu odbiorczego promieniowania odbitego od użytkownika, zaopatrzonego w znajdujące się w bezpośrednim sąsiedztwie przynajmniej dwa fotodetektory, których powierzchnie czynne leżą w jednej płaszczyźnie, oraz ze współpracującej z tym układem soczewki. Urządzenie jest ponadto wyposażone w jednostkę sterującą, połączoną elektrycznie na wejściu z układem odbiorczym, zaś na wyjściu - z zaworem instalacji sanitarnej.

Optoelektroniczne, bezdotykowe urządzenia sterujące instalacją sanitarną wykorzystuje się głównie w celach higienicznych, oraz ekonomicznych (zmniejszenie zużycia wody)

W umywalkach są stosowane urządzenia do automatycznego otwierania zaworu, mające postać czujników wykrywających obecność obiektu (dłoni) pod kranem zaworu. Urządzenia te są złożone z fotoemitera i fotodetektora promieniowania podczerwonego, powodując otwarcie zaworu w wyniku przerwania przez obiekt (myte ręce) strumienia promieniowania podczerwonego między fotoemiterem, a fotodetektorem. Do bezdotykowego sterowania pisuarem wykorzystuje się najczęściej urządzenie zaopatrzone w sondę radarową, rejestrującą moment wejścia i wyjścia osoby w pobliże pisuaru.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 4 970 384 znany jest czujnik optyczny do określania odległości przedmiotu znajdującego się w określonym obszarze. Czujnik składa się z fotoemitera, z układu odbiorczego światła odbitego od przedmiotu, oraz z układu przetwarzającego wyjściowy sygnał elektryczny tego układu odbiorczego. Układ odbiorczy jest

175 757 zaopatrzony w soczewkę, oraz przynajmniej w trzy fotodiody o powierzchniach czynnych leżących w jednej płaszczyźnie, na których jest ogniskowane przez soczewkę światło odbite od przedmiotu. Dwie fotodiody służą od detekcji światła z jednego obszaru kontrolnego, dając na wyjściu jeden sumaryczny sygnał wyjściowy, zaś trzecia z nich - z drugiego, dalszego obszaru kontrolnego, dając na wyjściu drugi sygnał wyjściowy. Określenie odległości przedmiotu od czujnika określa się na podstawie stosunku natężeń obydwu sygnałów wyjściowych. Trzecia fotodioda znajduje się między pierwszą, a drugą fotodiodą, natomiast między soczewką, a fotodiodami, umieszczony jest pryzmat.

Urządzenie do bezdotykowego sterowania zaworem wody przedstawione w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 4 972 070, składa się z płyty czołowej, z umieszczonych w niej i oddzielonych od siebie dwóch filtrów optycznych, fotoemitera i fotodetektora promieniowania podczerwonego, współpracujących z tymi filtrami, oraz z płytki z obwodami elektronicznymi, służącymi do sterowania fotoemitera, fotodetektora i układu ich zasilania. Fotoemiterem promieniowania podczerwieni jest dioda LED, zaś fotodetektorem - fotodioda.

W opisie patentowym Wielkiej Brytanii nr GB 2 195 763 przedstawionyjest automatyczny zawór wodny umywalki, uruchamiany w przypadku obecności obiektu, na przykład mytych rąk, pod wylotem kranu, i zaopatrzony w czujnik obecności obiektu, złożony z fotoemitera promieniowania podczerwonego, przynajmniej z dwóch, oddzielonych od siebie fotodetektorów promieniowania odbitego od obiektu, oraz z elektronicznego układu sterującego, służącego do otwierania i zamykania zaworu na podstawie sygnału różnicowego, obliczanego z wyjściowych sygnałów elektrycznych obydwu fotodetektorów.

Z opisu patentowego nr WO 88/05 900 zgłoszenia międzynarodowego PCT znane jest urządzenie do wykrywania przeszkód na drodze pojazdu, zwłaszcza podczas złych warunków pogodowych, złożone z fotoemitera promieniowania podczerwonego, mającego postać lasera, przynajmniej z jednego fotodetektora promieniowania odbitego od przeszkody, oraz ze znajdujących się w jego bezpośrednim sąsiedztwie - fotodetektorów pilotujących. Emitowane pod określonym kątem obejmujący obszar monitorowania jezdni promieniowanie laserowe, jest odbijane od przeszkody i odbierane zarówno przez fotodetektor przeszkody, jak i przez fotodetektory pilotujące. Sygnał wyjściowy fotodetektora przeszkody jest w tym przypadku dodatni, zaś sygnał wyjściowy z fotodetektorów - ujemny. Sygnały wyjściowe ze wszystkich fotodetektorów są następnie we wzmacniaczu różnicowym, a końcowy sygnał - porównywany z wartością progową w komparatorze cyfrowym.

Niedogodnością tych wszystkich, znanych dotychczas urządzeń do bezdotykowego sterowania instalacją zwłaszcza sanitarnąjest przede wszystkim ich złożona mechanicznie, optycznie i elektronicznie konstrukcja, obejmująca dużą liczbę kosztownych elementów optycznych na podczerwień, wskutek czego urządzenia te są bardzo kosztowne zarówno w produkcji, jak i w eksploatacji.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną, o prostej konstrukcji, taniej w produkcji i w eksploatacji, a równocześnie niezawodnego w działaniu, które tym samym wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas urządzeń.

Cel ten, zrealizowano w urządzeniu do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną według wynalazku, które charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzone w fotodetektor odniesienia, połączony na wyjściu z jednostką sterującą i znajdujący się po przeciwnej stronie fotoemitera w stosunku do układu odbiorczego, oraz w pierwszą soczewkę odbiorczą, współpracującą z fotodetektorem odniesienia i znajdującą się względem drugiej soczewki odbiorczej po przeciwnej stronie soczewki nadawczej.

Urządzenie jest korzystnie zaopatrzone w fotodetektor maskujący, znajdujący się między układem odbiorczym a drugą soczewką odbiorczą, o powierzchni czynnej korzystnie prostopadłej do powierzchni czynnej tego układu odbiorczego.

Układ odbiorczy urządzenia składa się korzystnie z trzech połączonych równolegle fotodetektorów o powierzchniach czynnych leżących w jednej płaszczyźnie, przy czym pierwszy foto4

175 757 detektor jest połączony z drugim i trzecim fotodetektorem przeciwstawnie, tworząc układ przeciwsobny.

Układ odbiorczy urządzenia składa się korzystnie z dwóch fotodetektorów o powierzchniach czynnych leżących w jednej płaszczyźnie, oraz z trzeciego fotodetektora znajdującego się między fotodetektorami: pierwszym i drugim, a drugą soczewką odbiorczą.

Zaletą urządzenia do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną według wynalazku jest jego prosta konstrukcja, tania produkcja i eksploatacja, oraz energooszczędność i niezawodność w działaniu, niezależnie od koloru ubrania jakie nosi użytkownik instalacji sanitarnej.

Wynalazekjest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną, zaopatrzonego w dwa fotodetektory, fig. 2 - wykres natężenia dwóch sygnałów optycznych, rejestrowanych przez dwa fotodetektory urządzenia według fig. 1, fig. 3 - schemat odmiany urządzenia do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną, zaopatrzonego w trzy fotodetektory, fig. 4 - wykres natężenia sygnałów optycznych, rejestrowanych przez trzy fotodetektory urządzenia według fig. 3, fig. 5 - schemat innej odmiany urządzenia do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną, zaopatrzonego w dwie soczewki odbiorcze, a fig. 6 - schemat jeszcze innej odmiany urządzenia do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną, zaopatrzonego w cztery fotodetektory.

Przedstawiony na fig. 1 pisuar 14 jest zamocowany na ścianie 15 budynku i połączony z przewodem spłukującym 13, zaopatrzonym na końcu w zawór spłukujący 12, sterowany przez urządzenie do bezdotykowego sterowania instalacjąsanitarną34 według wynalazku, umieszczone pod pokrywą 7 we wnęce 35 ściany 15. Urządzenie 34 jest zaopatrzone w jednostkę sterującą 11, połączoną przewodem elektrycznym 36 z zaworem spłukującym 12.

Urządzenie 34 do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną, zwłaszcza pisuarem, jest zaopatrzone w soczewkę nadawczą 10, zamocowaną w otworze 38 pokrywy 7, za którą jest umieszczony fotoemiter 6 promieniowania podczerwonego, mający postać impulsowej diody podczerwonej, połączonej na wyjściu przewodem elektrycznym 39 z jednostką sterującą 11. Źródłem zasilania fotoemitera 6 jest nieuwldojzniona na rysunku bateria, która służy do zasilania urządzenia przez dwa lata. W otworze 40 pokrywy 7 jest umieszczona, w określonej odległości od soczewki nadawczej 10 - soczewka odbiorcza 8, za którą znajduje się układ odbiorczy 37 promieniowania podczerwonego, złożony z dwóch fotodetektorów 1 i 2, o powierzchniach czynnych równoległych do pokrywy 7, i mających korzystnie postać fotodiod, położonych obok siebie i oddalonych od fotoemitera 6.

Wysyłane przez fotoemiter 6 sygnały 20 w postaci impulsów promieniowania podczerwonego są ogniskowane przez soczewkę nadawczą 10 na użytkowniku, znajdującym się w punkcie 18 obszaru kontrolnego 31, a następnie odbijane od niego i rozpraszane. Odbita część 23 sygnału 20 jest odbierana przez soczewkę odbiorczą 8 i ogniskowana na fotodetektorze 2, natomiast w przypadku, gdy użytkownik znajduje się w punkcie włączania 17, bardziej oddalonym od fotoemitera 6 od punktu 18, wówczas odbita od niego część 22 sygnału 20 jest ogniskowana przez soczewkę odbiorczą 8 na obydwu fotodetektorach 1 i 2, zaś wówczas, gdy użytkownik znajdzie się w punkcie 16 tylnego obszaru kontrolnego 32, jeszcze bardziej oddalonym od fotoemitera 6 niz punkt włączania 17, wówczas odbita część 21 sygnału 20 jest ogniskowana przez soczewkę odbiorczą 8 tylko na fotodetektorze 2.

Natężenia y sygnałów S1 i S2, odbieranych przez fotodetektory 1 i 2, w funkcji ich odległości x od fotoemitera 6, są przedstawione na fig. 2. Sygnały elektryczne na wyjściu fotodetektorów 1 i 2 są przekazywane do jednostki sterującej 11, która na podstawie wartości sygnału różnicowego określa obecność i położenie użytkownika w obydwu obszarach kontrolnych 31 i 32, a następnie, po przekroczeniu przez niego punktu włączenia 17 - uruchamia zawór spłukujący 12. Detekcja obecności użytkownika zachodzi niezależnie od koloru jego ubrania, które może być nawet czarne. Układ odbiorczy 37 może być zaopatrzony w więcej niż w dwa fotodetektory 1 i 2, co umożliwia podział przestrzeni na dalsze obszary kontrolne.

Takie urządzenie 34 przedstawione na fig 3, jest zaopatrzone dodatkowo w fotodetektor 3, odbierający część 24 sygnału 20, odbitego od użytkownika znajdującego się w punkcie 19 obsza175 757 ru czołowego. Fotodetektor 3 jest korzystnie nieznacznie przesunięty w kierunku soczewki odbiorczej 9. W tym przypadku, przedstawione na fig. 4 sygnały S1 i S3 sygnały detektorów 1 i 3 sumuje się w jednostce sterującej 11, co ma istotne znaczenie w przypadku ubrań o bardzo jasnym kolorze.

Przedstawione na fig. 5 urządzenie według wynalazku jest zaopatrzone w dodatkową soczewkę odbiorczą 9, umieszczoną w otworze 41 pokrywy 7. Obydwie soczewki odbiorcze 8 i 9 znajdują się po obydwu stronach soczewki nadawczej 10. Za soczewką odbiorczą 9 znajduje się fotodetektor odniesienia 5. Jeżeli w tylnym obszarze zostanie umieszczone zwierciadło 25, prostopadle do osi optycznej fotoemitera 6, to odbite od niego sygnały są ogniskowane przez soczewkę odbiorczą 9 tylko na fotodetektorze odniesienia 5, a następnie doprowadzane w postaci sygnału elektrycznego do jednostki sterującej 11. Odbity od zwierciadła 25 sygnał optyczny nie jest rozpraszany, i nie dociera do układu odbiorczego 37. Jeżeli zwierciadło 26 jest nachylone do osi optycznej fotoemitera 6, wówczas odbity od mego sygnał optyczny jest odbierany wyłącznie przez układ odbiorczy 37. W przypadku, gdy w miejscu zwierciadeł 25 i 26 znajdzie się użytkownik, wtedy odbity od niego sygnał optyczny jest odbierany, w wyniku rozpraszania, zarówno przez układ odbiorczy 37, jak i przez fotodetektor odniesienia 5, co stanowi warunek konieczny uruchomienia zaworu spłukującego 12 przez jednostkę 'sterującą 11.

Jeszcze inna odmiana urządzenia według wynalazku jest przedstawiona na fig. 6. W tym rozwiązaniu, układ odbiorczy 37 składa się z trzech fotodetektorów 1, 2 i 3, znajdujących się obok siebie w jednej płaszczyźnie, co zwiększa jego powierzchnię czynną. Fotodetektory 1,21 3 są połączone równolegle, przy czym fotodetektor 1 jest włączony przeciwstawnie, tworząc układ przeciwsobny. Fotodetektory 12 i 3 umożliwiają odbiór odbitych sygnałów optycznych ze ściśle określonej odległości, wynoszącej na przykład 45 cm, co odpowiada punktowi włączenia 29. Jeżeli użytkownik znajdzie się w tym punkcie 29, wtedy do fotodetektorów 1,2 i 3 dociera jednakowa ilość odbitego od niego promieniowania podczerwonego, powodując powstanie na wyjściu układu sterującego 11 zerowego sygnału różnicowego. Jeżeli użytkownik znajduje się poza punktem włączenia 29, wtedy sygnał różnicowy na wyjściu jednostki sterującej 11 jest ujemny, nie powodując otwarcia zaworu spłukującego 12 przez jednostkę sterującą 11. Otwarcie to ma miejsce tylko w przypadku dodatniej wartości sygnału różnicowego, kiedy użytkownik znajduje się w położeniu między punktem włączenia 29, a punktem wyłączenia 27, na przykład w punkcie 28, odległym od fotoemitera 6 o 15 cm. Jeżeli natomiast znajduje się w mniejszej odległości od fotoemitera 6 niż odległość punktu wyłączenia 27, wynoszącej na przykład 5 cm, wtedy dodatkowy sygnał z fotodetektora maskującego 4, połączonego równolegle z fotodetektorem 1 układu odbiorczego 37, powoduje powstanie ujemnej wartości sygnału różnicowego, i zamknięcie zaworu spłukującego 12. Fotodetektor odniesienia 5 pełni w tym rozwiązaniu identyczną funkcję jak w omówionym powyżej urządzeniu na fig. 5.

175 757

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do bezdotykowego sterowania instalacją sanitarną, zwłaszcza pisuarem, złożone przynajmniej zjednego fotoemitera promieniowania elektromagnetycznego, korzystnie podczerwonego, z współpracującej z nim soczewki nadawczej, z układu odbiorczego promieniowania odbitego od użytkownika, zaopatrzonego w znajdujące się w bezpośrednim sąsiedztwie przynajmniej dwa fotodetektory, których powierzchnie czynne leżą w jednej płaszczyźnie, ze współpracującej z tym układem soczewki odbiorczej, oraz z jednostki sterującej, połączonej elektrycznie na wejściu z układem odbiorczym, zaś na wyjściu - z zaworem instalacji sanitarnej, znamienne tym, że jest zaopatrzone w fotodetektor odniesienia (5), połączony na wejściu z jednostką sterującą (11) i znajdujący się po przeciwnej stronie fotoemitera (6) w stosunku do układu odbiorczego (37), oraz w soczewkę odbiorczą (9), współpracującą z fotodetektorem odniesienia (5) i znajdującą się względem soczewki odbiorczej (8) po przeciwnej stronie soczewki nadawczej (10). .
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest zaopatrzone w fotodetektor maskujący (4), znajdujący się między układem odbiorczym (37) a soczewką odbiorczą (8), o powierzchni czynnej korzystnie prostopadłej do powierzchni czynnej tego układu odbiorczego (37).
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego układ odbiorczy składa się z trzech połączonych równolegle fotodetektorów (1,21 3) o powierzchniach czynnych lezących w jednej płaszczyźnie, przy czym fotodetektor (1) jest połączony z fotodetektorami (2 i 3) przeciwstawnie, tworząc układ przeciwsobny.
4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego układ odbiorczy (37) składa się z dwóch fotodetektorów (1,2) o powierzchniach czynnych leżących w jednej płaszczyźnie, oraz z fotodetektora (3) znajdującego się między fotodetektorami (1 i 2), a soczewką odbiorczą (8).