EP0724044A1 - Steuerung für eine Sanitärarmatur - Google Patents

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EP0724044A1 EP19960100725 EP96100725A EP0724044A1 EP 0724044 A1 EP0724044 A1 EP 0724044A1 EP 19960100725 EP19960100725 EP 19960100725 EP 96100725 A EP96100725 A EP 96100725A EP 0724044 A1 EP0724044 A1 EP 0724044A1
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    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86389—Programmer or timer

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a sanitary fitting controlled by a clocked infrared light sensor system in a contactless manner via control and evaluation electronics and a device for carrying out the method.
  • Battery-operated sanitary fitting controls based on an active IR reflex light barrier emit IR transmission signals (transmission pulses or pulse sequences) at defined intervals, which are reflected in an object or body reflected in the detection range of the sensor system and converted back into electrical signals in the receiver of the sensor module after an evaluation in a subsequent control electronics, possibly to carry out an adjustment process, e.g. B. to release the tap water flow.
  • IR transmission signals transmission pulses or pulse sequences
  • pulse trains or modulated IR radiation are mostly used as transmission signals.
  • the energy required for the IR transmission signal (active IR sensor system) or the IR transmission impulses largely determines the useful life of a battery-operated sanitary fitting for a battery charge (effective battery life).
  • the invention has for its object to provide a method and a device with which the electrical energy consumption of the controller can be significantly reduced, so that the service life of the battery is considerably extended, in particular in the case of electrical energy supply by means of a battery.
  • the advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that battery-operated sanitary fittings have a longer service life per battery charge is made possible because the energy required for the active IR sensor system is minimized during natural periods of non-use (night reduction). This can be achieved by suppressing the transmission signals or increasing the time span between two successive transmission signals if the current ambient brightness no longer enables the fitting to be used or if the ambient brightness falls below a certain threshold.
  • the serious disadvantage of all automatic sanitary fittings equipped with an active IR sensor system is to send out IR pulses, at least during the period in which use due to insufficient lighting or ambient brightness is ruled out.
  • the natural no-use period is, for example, night operation of a fitting operated in the private area or operation in the dark in the public area (e.g. toilet area of a restaurant, etc.).
  • the control electronics of an automatic, non-contact sanitary fitting is therefore expanded according to the invention in such a way that the current ambient brightness can be detected and evaluated. Based on the determined ambient brightness either the intensity of the transmission signals is reduced or the time interval between the transmission signals or transmission pulses is widened.
  • the ambient brightness is advantageously measured with the aid of the receiver, which is already available in the sensor module of the fitting, the sensitivity of which may need to be adjusted (increased) accordingly.
  • the "night setback”, i.e. H. the energy-saving mode in the dark can also be deliberately faked, e.g. B. by sticking an opaque sticker on the sensor cover or inserting the fitting in an opaque packaging. This makes it possible to extend the possible storage times or transport times due to reduced energy consumption.
  • FIG. 1 contains a sanitary water outlet control.
  • Control and evaluation electronics 2 are connected to an IR sensor module 1 consisting of a transmitter 11 and a receiver 12 (E1).
  • a battery 5 is used to supply the system with voltage, the water flow is released via a solenoid valve 6.
  • the control and evaluation electronics 2 is activated by a timer electronics or timer circuit 4 by means of a control signal A at certain periodic time intervals t 1 and performs the proximity measurement with the output of an IR transmission signal via the transmitter 11 (S) of the sensor system 1 during the time period ⁇ .
  • the sensor system 1 and the control and evaluation electronics 2 are deactivated for reasons of energy saving.
  • Only the timer circuit 4 is constantly active and triggers a renewed activation of the control and evaluation electronics 2 after the time period t 1 - ⁇ .
  • the diagram in FIG. 2 shows the normal operating mode of the control and evaluation electronics 2, the signal A being entered on the Y axis and the time t being entered on the X axis.
  • a transmission signal is emitted at periodic time intervals t 1 during the active phase ⁇ of the overall system, the reflection of which is possibly detected by the receiver 11 (E1) of the sensor system 1, which is usually only sensitive in the IR range.
  • the system is now extended by a further receiver 13 (E2), which is connected to the timer circuit 4.
  • the receiver 13 is sensitive to the spectrum of visible radiation and can therefore be used to determine the ambient brightness.
  • the control signal A which is used to activate the control and evaluation electronics 2, is now output at larger time intervals t 2 . This case is shown in Figure 3.
  • the threshold for the illuminance at which the timer circuit increases the period for the control signal A to t 2 is advantageously selected in the range of the perception limit of human eyesight. This ensures that the system automatically switches to energy-saving mode when the fitting can no longer be expected or is possible due to the given lighting conditions or ambient brightness.
  • the invention can also be implemented in that the ambient brightness is detected directly by the receiver 12 (E1) of the sensor system 1, which in turn is advantageously designed without a daylight filter.
  • Another embodiment of the invention provides a non-linear control of the measurement interval time t 1 depending on the illuminance in the receiver of 12 or 13.
  • control and evaluation electronics itself select or calculate the suitable time interval for the next activation of the IR transmitter on the basis of the illuminance determined in the receiver.
  • a reduction in the energy consumption of the controller can also be achieved by reducing the IR transmission power in the event of an obvious period of non-use (darkness).

Abstract

Für den Betrieb einer von einer getakteten Infrarotlichtsensorik berührungslos über eine Steuer- und Auswerteelektronik gesteuerte Sanitärarmatur ist zur Reduzierung des elektrischen Energieverbrauchs vorgeschlagen, daß die Steuer- und Auswerteelektronik und die Sensorik in periodischen Zeitabständen aktiviert und deaktiviert werden, wobei die Sensorik mit einem zusätzlichen gegenüber sichtbarer Strahlung empfindlichen Empfänger versehen ist, der die Infrarotlichtsendeleistung entsprechend einer bestimmten Mindesthelligkeit in der Umgebung des Empfängers zur elektrischen Energieeinsparung steuert. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer von einer getakteten Infrarotlichtsensorik berührungslos über eine Steuer- und Auswerteelektronik gesteuerte Sanitärarmatur und eine Vorrichtung zur Duchführung des Verfahrens.
  • Batteriebetriebene Sanitärarmatursteuerungen auf der Basis einer aktiven IR-Reflexlichtschranke senden in zeitlich definierten Abständen IR-Sendesignale (Sendeimpulse bzw. Impulsfolgen) aus, die an einem im Erfassungsbereich der Sensorik vorhandenen Gegenstand oder Körper reflektiert im Empfänger des Sensorikmoduls wieder in elektrische Signale umgewandelt werden, um nach einer Bewertung in einer nachfolgenden Steuerelektronik ggfs. einen Stellvorgang durchzuführen, z. B. den Wasserlauf der Armatur freizugeben. Zur Unterscheidung zwischen Fremd- und Eigen-IR-Strahlung werden als Sendesignale meist Impulsfolgen bzw. modulierte IR-Strahlung verwendet. Hierbei werden weiterhin zunächst nur Einzelimpulse bzw. verkürzte Impulsfolgen bis zur Annäherungsdetektion verwendet, so daß erst bei möglicher bzw. wahrscheinlicher Anwesenheit eines Gegenstandes bzw. Körpers im Erfassungsbereich zur Plausibilitätsprüfung bzw. Vermeidung unbeabsichtigten Wasserlaufs auf Impulsgruppen bzw. längere Impulsfolgen umgeschaltet wird (2-stufiger, getakteter Betrieb).
  • Grundsätzlich wird jedoch mit konstanten Zeitintervallen zwischen den einzelnen Sendesignalen bzw. Impulsgruppen bzw. Einzelimpulsen unabhängig von der aktuellen Umgebungsholligkeit gearbeitet.
  • Die erforderliche Energie für das IR-Sendesignal (aktive IR-Sensorik) bzw. die IR-Sendeimpulse bestimmt nicht unwesentlich die Nutzungsdauer einer batteriebetriebenen Sanitärarmatur für eine Batterieladung (effektive Batterielebensdauer).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der der elektrische Energieverbrauch der Steuerung erheblich reduziert werden kann, so daß insbesondere bei einer elektrischen Energieversorgung mittels einer Batterie die Benutzungsdauer der Batterie erheblich verlängert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 6 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 und 8 angegeben.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei batteriebetriebenen Sanitärarmaturen eine längere Benutzungsdauer pro Batterieladung ermöglicht wird, da die für die aktive IR-Sensorik erforderliche Energie während der natürlichen Nichtbenutzungsperioden minimiert wird (Nachtabsenkung). Dies kann durch eine Unterdrückung der Sendesignale bzw. der Vergrößerung der Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendesignalen erreicht werden, falls die aktuelle Umgebungshelligkeit eine Benutzung der Armatur nicht mehr ermöglicht bzw. eine bestimmte Schwelle für die Umgebungshelligkeit unterschritten wird.
    Der gravierde Nachteil aller mit einer aktiven IR-Sensorik ausgerüsteten automatischen Sanitärarmaturen auch während der Nichtanwesenheit eines potentiellen Nutzers IR-Impulse auszusenden, wird zumindest während der Zeitdauer, in denen eine Benutzung infolge mangelnder Beleuchtung bzw. Umgebungshelligkeit ausgeschlossen ist, eliminiert.
  • Als natürliche Nichtbenutzungsperiode ist beispielsweise der Nachtbetrieb einer im privaten Bereich betriebenen Armatur bzw. der Betrieb bei Dunkelheit im öffentlichen Bereich (z. B. Toilettenbereich einer Gaststätte etc.) zu benennen.
  • Kennzeichnend für den Nachtbetrieb bzw. Betrieb bei Dunkelheit ist in beiden Anwendungsfällen, wenn die natürliche Umgebungshelligkeit am Einsatzort der automatischen Armatur im Bereich der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges liegt bzw. falls die Umgebungshelligkeit einen bestimmten Grenzwert unterschreitet.
  • Die Steuerelektronik einer automatischen, berührungslosen Sanitärarmatur wird daher erfindungsgemäß derart erweitert, daß die aktuelle Umgebungshelligkeit erfaßt und bewertet werden kann. Anhand der ermittelten Umgebungshelligkeit wird dann entweder die Intensität der Sendesignale reduziert bzw. der zeitliche Abstand zwischen den Sendesignalen bzw. Sendeimpulsen erweitert. Vorteilhafterweise erfolgt die Messung der Umgebungshelligkeit mit Hilfe des ohnehin im Sensorikmodul der Armatur verfügbaren Empfängers, dessen Empfindlichkeit ggfs. entsprechend anzupassen (zu erhöhen) ist.
  • Die "Nachtabsenkung", d. h. der Energiesparmodus bei Dunkelheit, kann auch vorsätzlich vorgetäuscht werden, z. B. durch Aufkleben eines lichtundurchlässigen Aufklebers auf die Sensorikabdeckung bzw. Einbringen der Armatur in eine lichtundurchlässige Verpackung. Damit ist eine Verlängerung der möglichen Lagerzeiten bzw. Transportzeiten infolge reduzierten Energieverbrauchs möglich.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
    Es zeigt
    • Figur 1
    ein Blockschaltbild einer Steuerung für eine sanitäre Auslaufarmatur;
    Figur 2
    ein Schaubild, in dem die Taktperioden für den normalen Arbeitsbetrieb der Steuerung angegeben sind, wobei auf der Y-Achse das Steuersignal A und auf der X-Achse die Zeit t aufgegeben ist;
    Figur 3
    ein entsprechend Figur 2 aufgebautes Schaubild, wobei die Taktperiode des Steuersignals in dem Energiesparbetrieb gezeigt ist.
  • Das in Figur 1 gezeigte Blockschaltbild enthält eine sanitäre Wasserauslaufsteuerung. Hierin ist eine Steuer- und Auswerteelektronik 2 mit einem aus einem Sender 11 und einem Empfänger 12 (E1) bestehenden IR-Sensorikmodul 1 verbunden. Eine Batterie 5 dient zur Spannungsversorgung des Systems, eine Freigabe des Wasserlaufs erfolgt über ein Magnetventil 6.
  • Die Steuer- und Auswerteelektronik 2 wird durch eine Zeitgeberelektronik bzw. Zeitgeberschaltung 4 mittels eines Steuersignals A in bestimmten periodischen Zeitabständen t1 aktiviert und führt während der Zeitdauer τ die Annäherungsmessung unter Ausgabe eines IR-Sendesignals über den Sender 11 (S) der Sensorik 1 aus. Nach Ablauf der Zeitdauer τ wird die Sensorik 1 sowie die Steuer- und Auswerteelektronik 2 aus Gründen der Energieeinsparung deaktiviert. Lediglich die Zeitgeberschaltung 4 ist ständig aktiv und löst nach Ablauf der Zeitspanne t1 - τ eine erneute Aktivierung der Steuer- und Auswerteelektronik 2 aus. In dem in Figur 2 dargestellten Schaubild ist der normale Arbeitsbetrieb der Steuer- und Auswerteelektronik 2 angegeben, wobei auf der Y-Achse das Signal A und auf der X-Achse die Zeit t eingetragen sind. Somit wird in periodischen Zeitabständen t1 während der Aktivphase τ des Gesamtsystems ein Sendesignal abgegeben, dessen Reflexion vom Empfänger 11 (E1) der Sensorik 1, der üblicherweise nur im IR-Bereich sensitiv ist, ggfs. detektiert wird.
  • Erfindungsgemäß ist nun das System um einen weiteren Empfänger 13 (E2) erweitert, der mit der Zeitgeberschaltung 4 in Verbindung steht. Der Empfänger 13 ist hinsichtlich des Spektrums sichtbarer Strahlung sensitiv und kann daher zur Bestimmung der Umgebungshelligkeit verwendet werden.
  • Unterschreitet nun die durch den Empfänger 13 (E2) ermittelte Beleuchtungsstärke einen definierten, vorgewählten Wert, so wird das Steuersignal A, welches zur Aktivierung der Steuer- und Auswerteelektronik 2 verwendet wird, in nunmehr größeren Zeitabständen t2 ausgegeben. Dieser Fall ist in Figur 3 dargestellt.
  • Die benötigte Energie für die Versorgung des Systems nach Figur 1 kann für den in Figur 2 dargestellten Fall durch die Gleichung E 1 = k · τ · t/t 1
    Figure imgb0001
     bestimmt werden. Wobei k das Gleichstromäquivalent der Stromaufnahme der Elektronikkomponenten und des Senderstroms darstellt.
  • Mit Aktivierung der Nachtabsenkung (Verhalten nach Figur 3) wird die Versorgungsenergie durch die Gleichung E 2 = k · τ · t/t 2
    Figure imgb0002
     beschrieben. Infolge der größeren Zeitdauer t2 ergibt sich somit eine Reduzierung des Energiebedarfs E2 im Vergleich zu E1.
  • Die Schwelle für die Beleuchtungsstärke, bei der die Zeitgeberschaltung die periodendauer für das Steuersignal A auf t2 erhöht, wird vorteilhafterweise im Bereich der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Sehvermögens gewählt. Dadurch wird sichergestellt, daß das System automatisch in den Energiesparmodus umschaltet, wenn eine Benutzung der Armatur infolge der gegebenen Beleuchtungsverhältnisse bzw. Umgebungshelligkeit nicht mehr zu erwarten bzw. möglich ist.
  • Alternativ kann die Erfindung auch dadurch realisiert werden, daß die Umgebungshelligkeit unmittelbar durch den Empfänger 12 (E1) der Sensorik 1 erfaßt wird, der seinerseits dann vorteilhafterweise ohne Tageslichtfilter ausgeführt ist.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht eine nichtlineare Steuerung der Meßintervallzeit t1 in Abhängigkeit der Beleuchtungsstärke im Empfänger von 12 bzw. 13 vor.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante selektiert bzw. berechnet die Steuer- und Auswerteelektronik selbst aufgrund der festgestellten Beleuchtungsstärke im Empfänger das geeignete Zeitintervall für die nächste Aktivierung des IR-Senders.
  • Letztendlich kann eine Reduzierung des Energieverbrauchs der Steuerung auch durch eine Verringerung der IR-Sendeleistung im Fall einer offensichtlichen Nichtbenutzungsperiode (Dunkelheit) erreicht werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betrieb einer von einer getakteten Infrarotlichtsensorik berührungslos über eine Steuer- und Auswerteelektronik gesteuerte Sanitärarmatur, insbesondere Wasserauslaufarmatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteelektronik (2) und die Sensorik (1) in periodischen Zeitabständen aktiviert und deaktiviert werden, wobei die Sensorik (1) mit einem zusätzlichen, gegenüber sichtbarer Strahlung empfindlichen Empfänger (13) eine Zeitgeberschaltung (4) derartig steuert, daß von einer bestimmten Helligkeit in der Umgebung des Empfängers (13) eine Umschaltung der Zeitgeberschaltung (4) auf eine größere Taktperiode (t2) zur elektrischen Energieeinsparung (Energiesparmodus) oder auf eine kleinere Taktperiode (t1) für den normalen Arbeitsbetrieb (Normalbetriebsmodus) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeit zur Umschaltung im Bereich der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Sehvermögens festgelegt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Empfänger für Infrarotlicht und Tageslicht eingesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtlineare Steuerung der Taktperiode (t1) in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke vorgesehen ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgeberschaltung selbst aufgrund der festgestellten Beleuchtungsstärke im Empfänger das geeignete Zeitintervall bzw. Taktperiode für die nächste Aktivierung der Infrarotlichtsensorik und der Auswerteelektronik selektiert bzw. berechnet.
  6. Verfahren zum Betrieb einer von einer Infrarotlichtsensorik berührungslos über eine Steuer- und Auswerteelektronik gesteuerte Sanitärarmatur, insbesondere Wasserauslaufarmatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorik zusätzlich mit einem gegenüber sichtbarer Strahlung empfindlichen Empfänger versehen ist, der die Infrarotlichtsendeleistung derartig steuert, daß bei einer Unterschreitung einer bestimmten Mindesthelligkeit in der Umgebung des Empfängers die Infrarotlichtsendeleistung zur elektrischen Energieeinsparung verringert wird.
  7. Vorrichtung zur Steuerung einer Sanitärarmatur nach dem wenigstens in einem der Ansprüche 1 bis 6 angegebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß zur periodischen Aktivierung und Deaktivierung der Sensorik (1) und der Steuer- und Auswerteelektronik (2) eine separate Zeitgeberschaltung (4) vorgesehen ist, bei der in der Sensorik (1) ein Empfänger (13) für sichtbare Strahlung angeordnet und mit der Zeitgeberschaltung (4) verbunden ist, so daß bei einer Unterschreitung einer Mindesthelligkeit in der Umgebung des Empfängers (13) die Zeitgeberschaltung (4) die Sensorik (1) und die Steuer- und Auswerteelektronik (2) mit einer größeren Taktperiode (t2) treibt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrische Energieversorgung eine oder mehrere Batterien (5) vorgesehen sind.
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