TWI572801B - 自動出水感應系統及其調節出水的方法 - Google Patents

Description

自動出水感應系統及其調節出水的方法

本發明係關於一種感應系統，特別是涉及一種可自動出水的感應系統及其調節出水的方法。

自動出水裝置，例如自動水龍頭，已經廣泛使用於社會大眾之生活場域，如住家、學校、公共圖書館等。自動水龍頭利用感應器感應使用者接近與否而控制出水的流量，使用者的手或肢體不需直接與水龍頭接觸便可使水流出。自動水龍頭不僅具有便利性，還可有效達到節約用水、防止病原菌傳播等衛生性優點，是現代社會中不可或缺之物。

現今所使用之自動出水裝置，大多利用單一的紅外線感應系統來感應物體接近與否。單一紅外線感應器發散特定的紅外線，轉換單一訊號。與紅外線感應器連接之邏輯處理器接收單一訊號，進而調控出水裝置的出水閥，使水流出或停止出水。由於單一紅外線感應系統與其邏輯處理器僅能夠處理單一的訊號，亦即僅能簡單調控水龍頭的開關，並無法依照使用者需求而調節溫度和水流量，難以達到現今社會的多樣化需求。

鑒於習知技術的不足之處，本發明的目的在於提供一種可自動感應的出水系統以及其調控出水的方法。不僅可自動感應調控水流的開關，還可進一步根據使用者的相對位置來調控出水的溫度及水流量。以達成現今社會對於便利性的要求。

根據上述目的，本發明提供一種自動出水感應系統，其包含：整合式紅外線傳感器，用於感知檢測區內的物體與該整合式紅外線傳感器之相對位置形成整合訊號；邏輯處理器，與該整合式紅外線傳感器連接，係用於執行邏輯程式運算；以及出水控制組件，連接於該邏輯處理器，係透過指令控制出水；其中，該邏輯處理器接收該整合訊號，透過邏輯程式運算形成流量控制訊號以及溫度控制訊號並傳遞至該出水控制組件，以調節出水溫度與出水流量。

較佳地，上述整合式紅外線傳感器可進一步包含複數個發射器、複數個接收器以及訊號整合組件，其中：複數個發射器向檢測區發射複數個紅外線，且複數個接收器接收被檢測區內的物體反射的複數個紅外線；經反射之該複數個紅外線形成感測訊號，傳送至訊號整合組件；訊號整合組件根據上述感測訊號判讀物體與該整合式紅外線傳感器之相對位置以形成上述整合訊號。

較佳地，本發明提供的上述出水控制組件可包含冷水控制閥以及熱水控制閥，其中：冷水控制閥及熱水控制閥接收流量控制訊號以調節出水流量；冷水控制閥及熱水控制閥接收該溫度控制訊號以調節出水溫度。

承上述，其偵測區可係為距離該整合式紅外線傳感器一距離區間且正交於該距離區間的二維平面。

較佳地，上述二維平面可為以該距離區間與該二維平面正交之交點為圓心之圓形。

承上述，其中，當偵測區內未偵測到該物體時，該整合式紅外線傳感器不形成該整合訊號，停止傳送指令至出水控制組件，進而關閉出水。

根據上述目的，本發明另提供一種自動感應調節出水的方法，其包含：以整合式紅外線傳感器感知檢測區內的物體與該整合式紅外線傳感器之間的相對位置以形成整合訊號；透過邏輯處理器，接收該整合訊號以執行邏輯程式運算以產生指令；利用邏輯處理器傳送指令至出水控制組件；以及藉由該出水控制組件接收該指令以控制出水；其中，指令可包含流量控制訊號以及溫度控制訊號。

較佳地，上述方法可進一步包含：複數個發射器發射複數個紅外線至檢測區內；複數個接收器接收反射至物體的複數個紅外線；經反射之複數個紅外線形成感測訊號，被傳送至訊號整合組件；以及訊號整合組件根據該感測訊號判讀物體與整合式紅外線傳感器之相對位置以形成整合訊號。

較佳地，本發明之自動感應調節出水的方法可進一步包含：利用出水控制組件之冷水控制閥與熱水控制閥接收該流量控制訊號以調節出水流量；以及利用該出水控制組件之冷水控制閥與熱水控制閥接收溫度控制訊號以調節出水溫度。

承上所述，本發明所提供的自動出水感應系統及其調節出水的方法可具有下述一或多個優點：

(1)本發明提供的自動出水感應系統，其利用整合式的紅外線感應器，可判讀物體與該感應器的相對位置以形成整合的訊號，可節省裝置的空間和感應器的數量，並節省成本。

(2)本發明提供的自動出水感應系統及其調節出水的方法，利用整合式的紅外線感測器，可藉由該整合訊號可同時達成調節溫度和水流量的目的，以精確達到使用者對於水溫和水流量的要求，增進便利性。

(3)本發明提供的自動出水感應系統及其調節出水的方法，可精確調整水溫和水流量，進而達成有效節約水資源、節約熱能的環保要求。

10‧‧‧自動出水感應系統

100‧‧‧整合式紅外線傳感器

110‧‧‧發射器

111‧‧‧紅外線

120‧‧‧接收器

121‧‧‧感測訊號

130‧‧‧訊號整合組件

131‧‧‧整合訊號

20‧‧‧淋浴器

21‧‧‧蓮蓬頭

200‧‧‧邏輯處理器

210‧‧‧流量控制訊號

220‧‧‧溫度控制訊號

300‧‧‧出水控制組件

310‧‧‧熱水控制閥

320‧‧‧冷水控制閥

340‧‧‧冷水管

350‧‧‧熱水管

400‧‧‧偵測區

S‧‧‧圓形平面

r‧‧‧半徑

S301~S307‧‧‧步驟

第1圖係為本發明之一實施例的自動出水感應系統示意框圖。

第2圖係為本發明之一實施例實際應用之示意立體圖。

第3圖為本發明之一實施例之自動出水感應系統的調節方法。

本發明將藉由下述實施例並搭配附圖進一步做詳細說明。

本發明提供一自動出水感應系統，其包含整合式紅外線傳感器，用於感知檢測區內的物體與該整合式紅外線傳感器之相對位置形成整合訊號；邏輯處理器，與該整合式紅外線傳感器連接，係用於執行邏輯程式運算；以及出水控制組件，連接於該邏輯處理器，係透過指令控制出水；其中，該邏輯處理器接收該整合訊號，透過邏輯程式運算形成流量控制訊號以及溫度控制訊號並傳遞至該出水控制組件，以調節出水溫度與出水流量。

為更詳細說明，本發明提供一自動出水感應系統的實施例，並請參閱第1圖，係為本發明之一實施例的自動出水感應系統示意框圖。本發明的自動出水感應系統10包含整合式紅外線傳感器100、邏輯處理器200以及出水控制 組件300。整合式紅外線傳感器100與邏輯處理器200連接，而邏輯處理器200連接至出水控制組件300。整合式紅外線傳感器100的主要功能在於感知物體與其本身之相對位置以形成整合訊號。整合式紅外線傳感器100內包含至少一個發射器110、至少一個接收器120、以及訊號整合組件130。至少一個發射器101用以發射紅外線111，至少一接收器120用以接收經反射之紅外線111並形成感測訊號121，而訊號整合組件130則接收並根據感測訊號121，進一步判讀物體與整合式紅外線傳感器100之相對位置以形成一整合訊號131。

更具體地，紅外線111被發射到一個偵測區400內。其中，偵測區400可為距離整合式紅外線傳感器100一距離區間AB且正交於該距離區間AB的二維平面。二維平面可為任意形狀、任意範圍，較佳地，在本發明的一實施例中，該二維平面是以距離區間AB與二維平面正交之交點為圓心之圓形。為了更清楚的理解，可同時參考第2圖，其係為本發明之一實施例實際應用之示意立體圖。本發明所提供之一實施例可應用於任何出水裝置，例如水龍頭、蓮蓬頭等，在此，本發明的較佳實際應用方式為蓮蓬頭淋浴器20。請參考第2圖，其以立體視角呈現，在該圖中可看到整合式紅外線傳感器100所在位置的A點，以及一距離外之B點，AB之間所形成的線可與或不與地面平行。以B點作為圓心，以半徑r形成一個與該AB線段正交之二維圓形平面S，此圓形平面S即為偵測區。AB的距離可依據使用者的習慣做進一步調整，一般而言，較適合之距離可為25~50公分。複數個紅外線111被發射到圓形平面S中，當物體進入該圓形平面S(即偵測區)的範圍內時，紅外線111因受到物體的阻隔而反射，被至少一個接收器120接收。所接收之紅外線訊號會在對應圓形平面S的極座標中形成感測訊號121，該 感測訊號121被傳送至訊號整合組件130。如此，整合組件130可依據感測訊號121來判讀並做出進一步的指令。

此外，根據本發明的實施例的偵測區400也可以三維方式實施。亦即，偵測區為距離整合式紅外線傳感器一距離d且以整合式紅外線傳感器為圓心，d為半徑之三維半圓弧面(未顯示)。d可為15~30公分。其中，當物體進入該三維圓弧面時，則紅外線因受到物體的阻隔而反射，被至少一個接收器接收。所接收之紅外線訊號會在對應半圓弧面的極座標中形成感測訊號。接著，感測訊號被傳送至訊號整合組件。如此，整合組件便可依據感測訊號來判讀並做出進一步的指令。

請再次參考第1圖，本發明的一實施例所包含的邏輯處理器200分別與整合式紅外線傳感器100與出水控制組件300連接。邏輯處理器200接受整合組件130所形成的整合訊號131，該整合訊號131包含物體與該整合式紅外線傳感器100之間的距離、移動方位、移動速度。接收整合訊號131之後，邏輯處理器200執行邏輯程式運算，可得出包含流量控制訊號210和溫度控制訊號220的指令。

具體而言，在本發明的一實施例中，可將偵測區與所對應的極座標相互定義座標方位及對應的感測訊號。在本發明的實施例中，可將極座標的X軸方向定義為水溫控制，Y軸方向定義為水量控制。當物體在偵測區內沿著X軸及/或Y軸移動(動作)時，整合訊號可辨析物體於X軸方向由負值至正值移動，則將對應此左右移動的作動，形成溫度控制訊號220(即，其水溫由熱轉冷的指令)；反之，若物體由正值往負值移動，則形成水溫由冷轉熱的指令。相似地，當物體於Y軸由正值至負值移動，則藉由角度的變化形成調整水量由大至小的指令， 若由負值至正值，則形成水量由小至大調整的訊號。另一方面，當物體首次出現在偵測區內，紅外線被反射至接收器時，將以一預設水流量和預設溫度出水。在這樣的作動模式中，為了避免偵測過於靈敏而造成非期望的控制結果，整合組件130可設定移動速度的一預設值。當被感測到之物體的移動速度大於該預設值，整合訊號131才具有控制作用。

在本發明提供之一實施例中，如第1及2圖所示，出水控制組件300進一步包含熱水控制閥310以及冷水控制閥320。冷水控制閥320調節冷水水管340的進水量，而熱水控制閥310控制熱水水管350之進水量。

更具體地說明，當出水控制組件300接受來自邏輯處理器200的流量控制訊號210以及溫度控制訊號220時，兩者同時被傳送至熱水控制閥310及冷水控制閥320一併協同作用。其中，當流量控制訊號210給定調降水量指令而溫度控制訊號220維持不變時，兩者訊號同時傳送至熱水控制閥310及冷水控制閥320，使其同時關閉，一併減少冷熱水管340、350的出水量；然而，當流量控制訊號210維持不變，而溫度控制訊號220給定升溫指令時，此時開啟熱水控制閥310，增加熱水水管350之進水量，同時相應地關閉冷水控制閥320，減少冷水水管340的進水量，以達到調節水溫之目的。

在本發明之一實施例中，因至少一紅外線被持續發射至偵測區內，因此，當物體不存在或離開偵測區時，沒有任何被反射的紅外線被接收，整合式紅外線傳感器100因此不形成整合訊號131，從而停止傳送指令至出水控制組件，如此則停止出水。

接著請參閱第3圖，係為本發明之一實施例之自動出水感應系統的調節方法。其步驟如下：首先，當一物體靠近整合式紅外線傳感器時，整合 式紅外線傳感器內的至少一發射器發射紅外線至二維圓形或三維半圓弧之檢測區內(S301)；整合式紅外線傳感器內的至少一接收器接收從物體反射的紅外線(S302)；接著，經反射後的紅外線形成感測訊號，此感測訊號被傳送至訊號整合組件(S303)；該訊號整合組件根據感測訊號判讀物體與整合式紅外線傳感器之間的相對位置，以形成整合訊號(S304)，此整合訊號包含了物體與該整合式紅外線傳感器之間的距離、移動方位、移動速度等；透過邏輯處理器，接收整合訊號以執行邏輯程式運算以產生流量控制訊號及溫度控制訊號(S305)；利用出水控制組件之冷水控制閥和熱水控制閥接收流量控制訊號以調節出水流量(S306)以及/或利用出水控制組件之冷水控制閥和熱水控制閥接收該溫度控制訊號以調節出水溫度(S307)。

以上的說明，僅僅是示例性的對本發明的技術特徵進行的說明，在本發明所屬領域中具有通常知識者，可在不超出本發明的本質的特性範圍內，進行多種的修改、變更及替換。因此公開於本發明的實施例及添加的多個附圖是用於說明的，而非用於限定本發明的技術特徵，而且本發明的技術思想的範圍並非限定於這種實施例及添加的附圖。本發明的保護範圍，應由本發明的申請專利範圍而進行解釋，並且與此具有等同範圍內的所有的技術特徵，應解釋為包含在本發明所附的申請專利範圍內。

10‧‧‧自動出水感應系統

100‧‧‧整合式紅外線傳感器

110‧‧‧發射器

111‧‧‧紅外線

120‧‧‧接收器

121‧‧‧感測訊號

130‧‧‧訊號整合組件

131‧‧‧整合訊號

200‧‧‧邏輯處理器

210‧‧‧流量控制訊號

220‧‧‧溫度控制訊號

300‧‧‧出水控制組件

310‧‧‧熱水控制閥

320‧‧‧冷水控制閥

400‧‧‧偵測區

Claims (9)

1. 一種自動出水感應系統，其包含：一單一整合式紅外線傳感器，係固定設置於該自動出水感應系統之一處並感知一偵測區內的一物體與該單一整合式紅外線傳感器之相對位置形成一整合訊號；一邏輯處理器，與該單一整合式紅外線傳感器連接，係用於執行邏輯程式運算；以及一出水控制組件，連接於該邏輯處理器，係透過指令控制出水；其中，該邏輯處理器接收該整合訊號，透過邏輯程式運算形成一流量控制訊號以及一溫度控制訊號並傳遞至該出水控制組件，以調節出水溫度與出水流量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動出水感應系統，其中該單一整合式紅外線傳感器進一步包含複數個發射器、複數個接收器以及一訊號整合組件，其中：該複數個發射器向該檢測區發射複數個紅外線，且該複數個接收器接收被該檢測區內該物體反射之該複數個紅外線；經反射之該複數個紅外線形成一感測訊號，傳送至該訊號整合組件；該訊號整合組件根據該感測訊號判讀該物體與該單一整合式紅外線傳感器之相對位置以形成該整合訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動出水感應系統，其中該出水控制組件包含一冷水控制閥以及一熱水控制閥，其中： 該冷水控制閥及該熱水控制閥接收該流量控制訊號以調節出水流量；該冷水控制閥及該熱水控制閥接收該溫度控制訊號以調節出水溫度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動出水感應系統，其中該偵測區係為距離該單一整合式紅外線傳感器一距離區間且正交於該距離區間之一二維平面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之自動出水感應系統，其中該二維平面係為以該距離區間與該二維平面正交之交點為圓心之圓形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自動出水感應系統，其中當該偵測區內未偵測到該物體時，該單一整合式紅外線傳感器不形成該整合訊號，停止傳送指令至該出水控制組件，關閉出水。
7. 一種自動感應調節出水的方法，其包含：以固定設置於一自動出水感應系統之一處的一單一整合式紅外線傳感器感知一偵測區內的一物體與該單一整合式紅外線傳感器之間之相對位置，以形成一整合訊號；透過一邏輯處理器，接收該整合訊號以執行邏輯程式運算以產生指令；利用該邏輯處理器傳送該指令至一出水控制組件；以及藉由該出水控制組件接收該指令以控制出水；其中，該指令係包含一流量控制訊號以及一溫度控制訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，進一步包含： 複數個發射器發射複數個紅外線至該檢測區內；複數個接收器接收反射至該物體之該複數個紅外線；經反射之該複數個紅外線形成一感測訊號，被傳送至該訊號整合組件；以及該訊號整合組件根據該感測訊號判讀該物體與該單一整合式紅外線傳感器之相對位置以形成該整合訊號。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，進一步包含：利用該出水控制組件之一冷水控制閥及一熱水控制閥接收該流量控制訊號以調節出水流量；以及利用該出水控制組件之該冷水控制閥及該熱水控制閥接收該溫度控制訊號以調節出水溫度。