DE4106539C2

DE4106539C2 - Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche

Info

Publication number: DE4106539C2
Application number: DE4106539A
Authority: DE
Inventors: Horst Kunkel
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2011-03-02
Also published as: ES2069326T3; DE4106539A1; EP0501263B1; EP0501263A3; EP0501263A2; ATE117035T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche mit

a) einem ersten Sensor, dem ein erster Erfassungsbereich zugeordnet ist;
b) einem ersten Detektionsschaltkreis, der so lange ein Ausgangssignal erzeugt, wie die Anwesenheit einer Person oder eines Gegenstandes durch den ersten Sensor im Erfassungsbereich festgestellt wird;
c) einem elektrisch betätigten Ventil, welches den Wasserstrom durch die Dusche steuert;
d) einer von dem ersten Detektionsschaltkreis angesteuerten Treiberschaltung, welche die zum Betrieb des elektrisch betätigten Ventiles erforderlichen Signale abgibt.

Eine Einrichtung dieser Art ist in der DE-A-25 13 737 beschrieben. Sie arbeitet so, daß der Wasserstrom durch den Duschkopf so lange läuft, wie sich der Benutzer unterhalb des Duschkopfes im Erfassungsbereich des (einzigen) Sensors befindet. Eine Unterbrechung des Wasserstromes unterhalb des Duschkopfes, beispielsweise zum Einseifen, ist nicht möglich. Vielmehr muß der Benutzer aus dem Erfassungsbereich des Sensors heraus, also von der Dusche wegtreten, wenn der Wasserstrom angehalten werden soll. Dies ist jedoch in vielen Fällen unpraktisch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf berührungslosem Wege eine Unterbrechung des Wasserstromes möglich ist, ohne daß der Benutzer hierzu den Raum unterhalb des Duschkopfes verlassen muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung außerdem umfaßt:

e) einen zweiten Sensor, dem ein zweiter Erfassungsbereich zugeordnet ist, welcher kleiner als der erste Erfassungs bereich ist;
f) einen zweiten Detektionsschaltkreis, der so lange ein Ausgangssignal erzeugt, wie die Anwesenheit einer Person oder eines Gegenstandes durch den zweiten Sensor im zweiten Erfassungsbereich festgestellt wird;
g) einen logischen Schaltkreis, der bei Beginn des Ausgangs signales des zweiten Detektionsschaltkreises ein eigenes Ausgangssignal abgibt, mit welchem nach Art eines Wechselschalters der jeweilige Schaltzustand des elektrisch betätigten Ventils ins Gegenteil verkehrt wird, wobei
h) die Reichweiten der Erfassungsbereiche so bemessen sind, daß sich ein Benutzer der Dusche normalerweise innerhalb des größeren Erfassungsbereiches, dagegen nicht innerhalb des kleineren Erfassungsbereiches befindet.

Erfindungsgemäß wird also zur Unterbrechung des Wasserstromes durch den Duschkopf ein zweiter Sensor eingesetzt, dessen Erfassungsbereich aber so klein ist, daß er normalerweise von einer sich unter der Dusche befindenden Person nicht in Funktion gesetzt wird. Vielmehr ist es erforderlich, daß der Benutzer willentlich ein Körperteil, normalerweise die Hand, in den kleinen Erfassungsbereich des zweiten Sensors bringt. Die Anfangsflanke des hierauf von dem zweiten Detektionsschaltkreis erzeugten Impulses wird dann dazu verwendet, den jeweiligen Schaltungszustand des elektrisch betätigten Ventiles umzukehren. Beispielsweise wird ein geöffnetes Ventil geschlossen bzw. wird ein geschlossenes Ventil geöffnet. Die Funktionsweise des zweiten Sensors ähnelt also in gewisser Weise derjenigen eines mechanischen Tastenventils, welches beim ersten Drücken auf ein Handbetätigungsorgan öffnet und beim nachfolgenden Drücken wieder schließt.

Ein besonderes Sicherheitsmerkmal, welches eine Fehlfunktion der Einrichtung verhindert, besteht darin, daß ein eine logische UND-Funktion ausübender Schaltkreis vorgesehen ist, dem die Ausgangssignale der beiden Detektionsschaltkreise zugeführt werden und der ein Ausgangssignal dann erzeugt, wenn sowohl ein Ausgangssignal des ersten Detektionsschaltkreises als auch des zweiten Detektionsschaltkreises vorliegt, wobei dieses Ausgangssignal dem logischen Schaltkreis als Eingangssignal zugeführt wird. Die Umschaltung des elektrisch betätigten Ventiles kann also nicht durch jedes Eindringen eines Gegenstandes in den Erfassungsbereich des zweiten Sensors erfolgen, sondern nur dann, wenn gleichzeitig die Anwesenheit eines Benutzers im Erfassungsbereich des ersten Sensors festgestellt wird.

Die meisten im Handel befindlichen Sensoren umfassen einen Sender und einen Empfänger, beispielsweise eine Infrarotlicht- Sendediode und eine entsprechende Empfangsdiode. Bei derartiger Ausgestaltung des Sensors kann nach einem besonderen Merkmal der Erfindung entweder der Sender oder Empfänger körperlich nur einmal vorhanden und so gleichzeitig Bestandteil zweier Sensoren sein. Wenn beispielsweise nur eine Sendediode, dagegen zwei Empfangsdioden vorhanden sind, kann das von der einen Sendediode ausgestrahlte Licht grundsätzlich auf beide Empfangsdioden zurückreflektiert werden. Durch entsprechende Wahl der Betriebsparameter der beiden Empfangsdioden wird jedoch sichergestellt, daß der Erfassungsbereich der einen Empfangsdiode größer als der Erfassungsbereich der anderen Empfangsdiode ist.

Noch größere Einsparungen bei dem Aufbau der Schaltung werden bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung dann erzielt, wenn der gesamte Sensor und der Detektionsschaltkreis körperlich zwar nur einfach vorhanden sind, durch entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen aber die Funktionen zweier Sensoren und zweier Detektionsschaltkreise übernehmen. In diesem Fall betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche mit

a) einem Sensor, dem ein bestimmter Erfassungsbereich zugeordnet ist;
b) einem Detektionsschaltkreis, der so lange ein Ausgangssignal erzeugt, wie die Anwesenheit einer Person oder eines Gegenstandes durch den Sensor im Erfassungsbereich festgestellt wird;
c) einem elektrisch betätigten Ventil, welches den Wasserstrom durch die Dusche steuert;
d) einer von dem Detektionsschaltkreis angesteuerten Treiberschaltung, welche die zum Betrieb des elektrisch betätigten Ventils erforderlichen Signale abgibt.

Zur Lösung der oben bereits genannten Aufgabe der Erfindung ist eine derartige Einrichtung dann so ausgestaltet, daß

e) der Sensor und der Detektionsschaltkreis alternierend in schneller zeitlicher Folge in einer ersten Betriebsart mit einem großen Erfassungsbereich und in einer zweiten Betriebsart mit einem kleinen Erfassungsbereich arbeiten;
f) ein logischer Schaltkreis vorgesehen ist, der bei Beginn eines Ausgangssignales des Detektionsschaltkreises in der zweiten Betriebsart ein eigenes Ausgangssignal bereitstellt, mit welchem nach Art eines Wechselschalters der jeweilige Schaltzustand des elektrisch betätigten Ventils ins Gegenteil verkehrt wird, wobei
g) die Reichweite der Erfassungsbereiche so bemessen sind, daß sich der Benutzer der Dusche normalerweise innerhalb des größeren Erfassungsbereiches, dagegen nicht innerhalb des kleineren Erfassungsbereiches befindet.

Wenn nur die Aufeinanderfolge der beiden Betriebsarten rasch genug erfolgt, kann also ein einziger Sensor mit nachgeschaltetem Detektionsschaltkreis funktional die Rolle beider Sensoren des ersten Ausführungsbeispieles mit unterschiedlichen Erfassungsbereichen übernehmen. Unter "schneller zeitlicher Folge" wird dabei ein Wechsel der Betriebsarten verstanden, der gegenüber der normalen Verweildauer einer Person oder eines Gegenstandes in dem Erfassungsbereich schnell ist. Zumindest sollte der Sensor mehrfach in der Sekunde von einer zur anderen Betriebsart wechseln.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung empfiehlt es sich, daß ein eine logische UND-Funktion ausübender Schaltkreis in schneller zeitlicher Folge prüft, ob sowohl in der ersten als auch in der zweiten Betriebsart des Sensors ein Ausgangssignal des Detektionsschaltkreises vorliegt.

Wenn in diesem Falle die logische UND-Funktion nicht mehr bei exakter Gleichzeitigkeit durchgeführt wird, muß sichergestellt werden, daß zum Zeitpunkt der Prüfungen, die der die logische UND-Funktion ausübende Schaltkreis durchführt, auch das Ausgangssignal des Detektionsschaltkreises in der entsprechenden Betriebsart zur Verfügung steht. Dies kann auf zweierlei Weisen gewährleistet werden:

Entweder wird der während der Dauer der einen Betriebsart des Sensors ermittelte Wert des Ausgangssignales des Detektionsschaltkreises während der Dauer der anderen Betriebsart zwischengespeichert. Der die logische UND-Funktion ausübende Schaltkreis kann nach Belieben zu jedem Zeitpunkt auf diesen zwischengespeicherten Wert zurückgreifen. Eine zeitliche Korrelation der inneren Abläufe des die logische UND-Funktion ausübenden Schaltkreises mit den Betriebsarten des Sensors ist nicht erforderlich.

Alternativ dazu kann aber auch so verfahren werden, daß die Zeitpunkte, zu denen im inneren Ablauf des die logische UND- Funktion ausübenden Schaltkreises die Prüfungen auf das Vorliegen des Ausgangssignales des Detektionsschaltkreises erfolgen, zeitlich mit denjenigen Punkten korreliert sind, zu denen der Sensor in der entsprechenden Betriebsart arbeitet. Mit anderen Worten: Zu demselben Zeitpunkt, zu welchem im inneren Ablauf des die logische UND-Funktion ausübenden Schaltkreises auf das Vorliegen des Ausgangssignales des Detektionsschaltkreises in der ersten Betriebsart geprüft wird, muß sichergestellt werden, daß der Sensor tatsächlich in der ersten Betriebsart arbeitet. Entsprechendes gilt für das Prüfen auf das Vorliegen des Ausgangssignales des Detektionsschaltkreises in der zweiten Betriebsart und dem tatsächlichen Betrieb des Sensors in dieser zweiten Betriebsart.

Alle geschilderten Abläufe werden zweckmäßigerweise durch einen Mikroprozessor gesteuert.

Die Reichweite des ersten Erfassungsbereiches sollte etwa bei 50 cm liegen. Dies ist ungefähr der Abstand, in dem normalerweise der Benutzer einer Standdusche von der entsprechenden Gebäudewand weg steht.

Die Reichweite des zweiten Erfassungsbereiches sollte bei etwa 10 cm liegen. Normalerweise ist dann das unbeabsichtigte Auslösen des als "Wechselschalter" dienenden logischen Schaltkreises nicht möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche;

Fig. 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer derartigen Einrichtung;

Fig. 3 das Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Be triebsweise des Ausführungsbeispieles von Fig. 2.

In Fig. 1 ist schematisch eine Einrichtung zur berührungs losen Steuerung einer Dusche gezeigt. Ein Duschkopf 1 ist als Standdusche an einer Gebäudewand 2 montiert. In die Gebäudewand 2 sind ein erster Sensor 3 und ein zweiter Sensor 4 integriert. Sie dienen der berührungslosen Erfassung eines Gegenstandes bzw. einer Person in einem ihnen zugeordneten Erfassungsbereich 5 bzw. 6. Die genaue Bauweise der Sensoren 3 und 4 ist im vorliegenden Zusammen hang ohne Interesse. Jeder Sensor ist geeignet, dem sich ein definierter Erfassungsbereich zuordnen läßt. Insbesondere kommen Sensoren in Frage, die nach dem Reflexionsprinzip arbeiten, die also eine Strahlung aussenden und nach Refle xion an dem Gegenstand bzw. der Person wieder empfangen. Am gebräuchlichsten in diesem Zusammenhang sind Sensoren, die mit Infrarotstrahlung arbeiten.

Wie in Fig. 1 durch die Keulenform angedeutet, ist dem ersten Sensor 3 ein größerer Erfassungsbereich 5, dem zweiten Sensor 4 ein kleinerer Erfassungsbereich 6 zuge ordnet. Die Reichweite des größeren Erfassungsbereiches 5 beträgt ungefähr 50 cm, gerechnet von der Gebäudewand 2; die Reichweite des kleineren Erfassungsbereiches 6 dagegen beträgt nur etwa 10 cm, wiederum von der Gebäudewand 2 aus ge rechnet. Die Reichweiten sind dabei so bemessen, daß sich ein Benutzer der Dusche 1 normalerweise innerhalb des größeren Erfassungsbereiches 5, dagegen nicht innerhalb des kleineren Erfassungsbereiches 6 befindet.

Der erste Sensor 3, dem der größere Erfassungsbereich 5 zugeordnet ist, dient in der üblichen Weise der berührungs losen Steuerung des Duschkopfs 1 in dem Sinne, daß der Wasser lauf durch den Duschkopf 1 solange freigegeben wird, wie die Anwesenheit einer Person in dem Erfassungsbereich 5 des ersten Sensors 3 festgestellt wird.

Dem ersten Sensor 3 sind daher auch die konventionellen elektronischen Schaltungskomponenten zugeordnet: Ein erster Detektionsschaltkreis 7 erzeugt all diejenigen Signale, die zum Betrieb des ersten Sensors 3 erforderlich sind. Bei Verwendung eines auf Infrarotlicht basierenden Sensors 3 bedeutet dies insbesondere, daß im ersten Detektionskreis 7 die zur Bestromung der Sendediode erforderlichen Impuls folgen mit den gewünschten Frequenzen bereitgestellt werden. Der Detektionskreis 7 enthält darüber hinaus all diejenigen Schaltungselemente, welche zur Auswertung der von dem Sensor 3 erzeugten Ausgangssignale notwendig sind. Bei Verwendung eines auf Infrarotlicht basierenden Sensors 3 bedeutet dies insbesondere einen selektiven Verstärker sowie einen Schwellwertschalter, der ein Ausgangssignal bei Überschreiten eines definierten, vom Sensor 3 empfangenen Signales bereitstellt. Das Ausgangssignal dieses Schwell wertschalters kann dann gleichzeitig das Ausgangssignal des ersten Detektionsschaltkreises 7 sein.

Durch die Wahl der Betriebsparameter der verschiedenen Schaltungskomponenten, die sich innerhalb des ersten Detek tionsschaltkreises 7 befinden, läßt sich die Größe des ersten Erfassungsbereiches 5 einstellen. Wird als Beispiel wiederum ein mit Infrarotlicht arbeitender Sensor 3 gewählt, so läßt sich die Größe des Erfassungsbereiches 5 beispiels weise durch die Leistung der Sendediode, durch den Verstär kungsfaktor des selektiven Verstärkers oder ggf. auch durch die Schaltschwelle des Schwellwertschalters im Detektionsschaltkreis 7 vari ieren. Diese Maßnahmen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.

Am Ausgang des ersten Detektionsschaltkreises 7 erscheint also ein Signal immer dann und solange, wie eine Person im ersten Erfassungsbereich 5 des ersten Sensors 3 festge stellt wird. Dieses Ausgangssignal wird einer Treiberschal tung 8 zugeführt, welche hiernach die zur Bestromung eines Magnetventiles 9 erforderlichen Signale bereitstellt.

Im ersten Detektionsschaltkreis 7 und/oder in der Treiberschaltung 8 können darüber hinaus noch in bekannter Weise Zeitglieder enthalten sein, welche das Einschalten bzw. das Ausschalten des Magnetventiles 9 um eine bestimmte Zeit verzögern.

Der zweite Sensor 4, welchem der kleinere Erfassungsbereich 6 zugeordnet ist, ist mit einem zweiten Detektionsschalt kreis 10 verbunden, dessen innerer Aufbau im wesentlichen dem ersten Detektionsschaltkreis 7 entspricht. Die Betriebs parameter des zweiten Detektionsschaltkreises 10 sind jedoch so gewählt, daß sich der kleinere Erfassungsbereich 6 für den zweiten Sensor 4 ergibt. Am Ausgang des zweiten Detektionsschaltkreises 10 erscheint also immer dann ein Signal, wenn sich ein Gegenstand oder eine Person, vorzugs weise die Hand einer Person, im kleineren Erfassungsbereich 6 des zweiten Sensors 4 befindet.

Das Ausgangssignal des zweiten Detektionsschaltkreises 10 wird einem Eingang eines UND-Gliedes 11 zugeführt. Am zweiten Eingang des UND-Gliedes 11 liegt das Ausgangs signal des ersten Detektionsschaltkreises 7. Das UND-Glied 11 erzeugt ein Ausgangssignal immer dann, wenn sowohl der erste Detektionsschaltkreis 7 als auch der zweite Detektionsschaltkreis 10 Ausgangssignale erzeugen. Dies ist gleichbedeutend mit der Aussage, daß das UND-Glied 11 immer dann ein Ausgangssignal liefert, wenn sich eine Person oder ein Gegenstand sowohl im Erfassungsbereich 5 des ersten Sensors 3 als auch im Erfassungsbereich 6 des zweiten Sensors 4 befindet.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 11 wird einem logischen Schaltkreis 12 zugeführt. Der logische Schaltkreis 12 arbeitet wie folgt: jedesmal, wenn erstmals das Ausgangs signal des UND-Gliedes 11 auftritt, stellt der logische Schaltkreis 12 den Schaltzustand des Magnetventiles 9 fest. Ist das Magnetventil 9 geöffnet, so erzeugt der logische Schaltkreis 12 ein Ausgangssignal, welches über die Treiberschaltung 8 das Magnetventil 9 schließt. Stellt umgekehrt der logische Schaltkreis 12 beim erstmaligen Auftreten eines Ausgangssignales des UND-Gliedes 11 fest, daß das Magnetventil 9 geschlossen ist, dann erzeugt er ein Ausgangssignal, welches über die Treiberschaltung 8 das Magnetventil 9 öffnet. Der logische Schaltkreis 12 hat in diesem Sinne die Funktion eines "Wechselschalters".

Die oben beschriebene Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche arbeitet wie folgt:

Tritt ein Benutzer in üblicher Weise unter den Duschkopf 1, um sich zu duschen, so gerät er dabei automatisch in den Erfassungsbereich 5 des ersten Sensors 3. Am Ausgang des ersten Detektionsschaltkreises 7 erscheint ein Ausgangs signal, welches über die Treiberschaltung 8 das Magnetventil 9 öffnet. Aus dem Duschkopf 1 tritt nunmehr in der gewünsch ten Weise Wasser aus.

Das UND-Glied 11 dagegen erzeugt kein Ausgangssignal, da es nur an seinem mit dem ersten Detektionskreis 7 ver bundenen Eingang ein Signal empfängt; der zweite Eingang des UND-Gliedes 11, der mit dem zweiten Detektionsschalt kreis 10 verbunden ist, ist dagegen ohne Signal, da sich kein Gegenstand bzw. keine Person im kleineren Erfassungs bereich 6 des zweiten Sensors 4 befindet.

Wünscht nunmehr die unter dem Duschkopf 1 stehende Person den Wasserfluß zu unterbrechen, beispielsweise um sich einzuseifen, so nähert sie bewußt ihre Hand dem zweiten Sensor 4. Diese dringt dabei in den kleineren Erfassungs bereich 6 des zweiten Sensors 4 ein, was von dem zweiten Detektionsschaltkreis 10 mit der Erzeugung eines Ausgangs signales quittiert wird. Nun liegen an beiden Eingängen des UND-Gliedes 11 Signale, so daß dieses ein Ausgangs signal erzeugt. Der logische Schaltkreis 12 stellt fest, daß das Magnetventil 9 geöffnet ist, und erzeugt nach seiner Funktion als Wechselschalter ein Ausgangssignal, welches über die Treiberschaltung 8 das Schließen des Magnetventiles 9 herbeiführt.

Der Benutzer kann nunmehr seine Hand aus dem Erfassungs bereich 6 des zweiten Sensors 4 nehmen, ohne daß sich am Schaltungszustand des Magnetventiles 9 etwas ändern würde. Er kann sich in Ruhe einseifen, ohne daß es zu einem Wasserfluß durch den Duschkopf 1 käme, obwohl er im Erfassungsbereich 5 des ersten Sensors 3 steht. Will der Benutzer den Wasserfluß durch den Duschkopf 1 dann wieder aufnehmen, beispielsweise um die Seife abzuspülen, so führt er erneut seine Hand in den Erfassungsbereich 6 des zweiten Sensors 4. Wiederum erscheint am Ausgang des zweiten Detektionsschaltkreises 10 ein Ausgangssignal, welches dem in Fig. 1 unteren Eingang des UND-Gliedes 11 zugeführt wird. Am oberen Eingang des UND-Gliedes 11 lag die ganze Zeit über das Ausgangssignal des ersten Detektionsschaltkreises 7, da der Benutzer ja den Erfas sungsbereich 5 des ersten Sensors 3 niemals verlassen hat. Das nunmehr erzeugte Ausgangssignal des UND-Gliedes 11 wird von dem logischen Schaltkreis 12 wiederum im Sinne eines Wechselschalters verarbeitet. Das heißt, der logische Schaltkreis 12 stellt fest, daß das Magnetventil 9 ge schlossen ist und erzeugt ein Ausgangssignal, welches über die Treiberschaltung 8 das Magnetventil 9 wieder öffnet. Das Wasser beginnt wieder aus dem Duschkopf 1 zu strömen, und zwar so lange, bis entweder der Benutzer seine Hand erneut in den kleineren Erfassungsbereich 6 des zweiten Sensors 4 führt oder bis er selbst den Erfas sungsbereich 5 des ersten Sensors 3 verlassen hat.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ein richtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche darge stellt, welches in seiner Grundfunktion dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Entspre chende Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen, zu züglich 100, gekennzeichnet.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die verschiedenen Funktionen, die zur Erzeugung der Sensor signale bzw. zur Auswertung der Sensorsignale erforderlich sind, in einem entsprechend programmierten Mikroprozessor zusammengefaßt sind. Eine Vereinfachung gegenüber dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 liegt ferner insoweit vor, als nur ein einziger Sensor vorgesehen ist, der gleichzeitig die Funktionen der beiden Sensoren 3, 4 des Ausführungs beispieles von Fig. 1 übernimmt und hierzu alternierend in unterschiedlicher Weise betrieben wird. Dieses Ausfüh rungsbeispiel fußt auf der Erkenntnis, daß die in Fig. 1 durch das UND-Glied 11 gegebene Funktion nicht im strengen Sinne gleichzeitig erfolgen muß, daß es vielmehr ausreicht, wenn das Vorliegen einer Person bzw. eines Gegenstandes in dem größeren und in dem kleineren Überwachungsbereich in zeitlichen Abständen festgestellt wird, die klein gegen über den Zeiträumen sind, während denen sich normalerweise eine Person unterhalb des Duschkopfes befindet.

In Fig. 2 sind zunächst der Duschkopf 101, die Gebäudewand 102, die Treiberschaltung 108 sowie das von der Treiber schaltung 108 beströmte Magnetventil 109 identisch aus Fig. 1 wiederzuerkennen. Im Gegensatz zum Ausführungs beispiel nach Fig. 1 ist jedoch, wie oben bereits erwähnt, nur ein einziger Sensor 103 vorgesehen, welchem ein ein ziger Detektionsschaltkreis 107 zugeordnet ist. Der Detek tionsschaltkreis 107 kann in seiner grundsätzlichen Bauweise den Detektionsschaltkreisen 7 bzw. 10 des Ausführungsbei spieles von Fig. 1 entsprechen. Seine internen Betriebs parameter werden jedoch periodisch so geändert, daß sich in kurzen zeitlichen Abständen alternierend ein großer Erfassungsbereich 105 und ein kleiner Erfassungsbereich 106 des (einzigen) Sensors 103 ergibt. Der Wechsel zwischen den beiden Betriebszuständen des Sensors 103 muß so rasch erfolgen, daß für die praktischen Belange die Messungen, die in aufeinanderfolgenden Betriebszuständen des Sensors 103 erfolgen, als "gleichzeitig" aufgefaßt werden können. Im Regelfall sollten also zumindest einige Wechsel des Betriebszustandes des Sensors 103 in der Sekunde erfolgen.

Nach oben ist der Frequenz, mit welcher der Betriebszustand des Sensors 103 gewechselt wird, nur durch die Schnellig keit Grenzen gesetzt, mit welcher die gesamte elektronische Schaltungsanordnung Signale verarbeiten kann.

Die Ansteuerung des Detektionskreises 107 in der geschil derten Weise geschieht ebenso wie die Auswertung der von dem Detektionskreis 107 gelieferten Signale durch einen entsprechend gesteuerten Mikroprozessor 113. Die Auswertung der Ausgangssignale des Detektionskreises 107 erfolgt, kurz gesprochen, in folgender Weise:

Stellt der Mikroprozessor 113 fest, daß nur in denjenigen Zeiten, in denen der Sensor 103 mit dem größeren Erfassungs bereich 105 betrieben wird, von dem Detektionsschaltkreis 107 ein Ausgangssignal abgegeben wird, so läßt er die Treiberschaltung 108 das Magnetventil 109 während dieses Schaltungszustandes öffnen. Dies entspricht der normalen Betriebsweise einer berührungslos gesteuerten Dusche. Stellt der Mikroprozessor 113 dagegen fest, daß in aufein anderfolgenden Betriebszuständen des Sensors 103 mit größerem Erfassungsbereich 105 und kleinerem Erfassungsbereich 106 von dem Detektionsschaltkreis 107 ein Ausgangssignal abgegeben wird, so übt er die oben für den logischen Schalt kreis 12 bereits beschriebene Funktion eines "Wechsel schalters" aus. Das heißt, er veranlaßt die Treiberschal tung 108, den jeweiligen Schaltzustand des Magnetventiles 109 in den entgegengesetzten Schaltzustand zu verändern. Mit anderen Worten: Ist das Magnetventil 109 zunächst geöffnet, so wird es geschlossen und umgekehrt. Wiederum übt der Mikroprozessor 113 diese Funktion des "Wechselschalters" nur beim erstmaligen aufeinanderfolgenden Auftreten von Ausgangssignalen des Detektionsschaltkreises 107 bei unter schiedlich großen Erfassungsbereichen 105 und 106 aus.

Die "äußere" Funktion der in Fig. 2 dargestellten Schal tungsanordnung stimmt also vollständig mit derjenigen von Fig. 1 überein.

In Fig. 3 ist ein logisches Flußdiagramm gezeigt, welches die Art der Programmierung des Mikroprozessors 113 von Fig. 2 veranschaulicht.

Zur leichteren sprachlichen Beschreibung seien nachfolgend zwei Begriffe eingeführt: Unter "Objektfeld-Detektion" wird diejenige Funktion der Einrichtung beschrieben, bei welcher die Anwesenheit einer Person und/oder eines Gegen standes im größeren Erfassungsbereich 105 des Sensors 103 abgefragt wird. Unter "Tastfeld-Detektion" wird die Abfrage einer Person und/oder eines Gegenstandes im klei neren Erfassungsbereich 106 des Sensors 103 verstanden.

Im Takte eines in den Mikroprozessor 113 integrierten Taktgebers werden die in Fig. 3 dargestellten Programm schritte wie folgt durchlaufen:

Nach dem erstmaligen Start des Programmes, der mit hier nicht näher interessierenden Initialisierungsprozeduren verbunden sein kann, wird zunächst die Position 301 erreicht, die Ausgangspunkt der nachfolgenden Betrachtungen ist. Im ersten Programmschritt 302 erfolgt eine Objektfeld- Detektion. Wird keine Person im größeren Erfassungsbereich 105 des Sensors 103 festgestellt, kehrt das Programm über die Position 303 und den Block 304 zur Position 301 zurück. Im Block 304 werden verschiedene Tests durchgeführt, welche die Funktionsbereitschaft und Funktionstüchtigkeit der gesamten Einrichtung überprüfen und die im vorliegenden Zusammenhang nicht interessieren.

Die Schleife, die von der Position 301 über die Verzweigung 302, die Position 303 und den Block 304 zurück zur Position 301 führt, wird solange zyklisch durchlaufen, wie die Objektfeld-Detektion 302 negativ ausfällt.

Tritt jedoch ein Benutzer in den größeren Erfassungsbereich 105 des Sensors 103 ein, so fällt die nächstfolgende Objekt feld-Detektion positiv aus. Das Programm geht nunmehr zum Block 305, welcher dem Öffnen des Magnetventiles 109 entspricht. Die Objektfeld-Detektion wird dabei fortgeführt, wie dies durch die Verzweigung 310 in Fig. 3 darge stellt ist. Dauert die Anwesenheit eines Benutzers im größeren Erfassungsbereich 105 an (Anwort "ja" nach der Verzweigung 310), so wird eine Tastfeld-Detektion 311 durchgeführt. Ergibt diese, daß sich kein Gegenstand bzw. keine Person im kleineren Erfassungsbereich 106 des Sensors 103 befindet, so geht das Programm über die Position 312 zur Position 313 zurück, die vor der Verzweigung 310 "Objekt feld-Detektion" liegt. Das Programm durchläuft nunmehr eine Schleife von der Position 313 über die Verzweigung 310, die Verzweigung 311 und die Position 312 zur Position 313 zurück. Solange diese Schleife durch laufen wird, bleibt das Magnetventil 109 geöffnet.

Dieser Zustand kann nunmehr in doppelter Weise beendet werden:

Ergibt die Objektfeld-Detektion (Verzweigung 310), daß der Benutzer den größeren Erfassungsbereich 105 des Sensors 103 verlassen hat, so verläßt das Programm die Schleife mit den Positionen 313-310-311-312-313 und gelangt zu der Verzwei gung 314. In dieser wird noch einmal geprüft, ob das Magnetventil 109 tatsächlich geöffnet ist. Ist dies der Fall (wovon bei erstmaligem Erreichen der Verzweigung 314 normalerweise auszugehen ist), so wird das Magnetventil 109 geschlossen (Block 315). Das Programm kehrt zur Position 303 und damit in die Warteschleife mit den Positionen 301-302-303-304-301 zurück.

Ist das Magnetventil 109 bei der Prüfung in der Verzweigung 314 bereits geschlossen, erfolgt die Rückkehr zur Position 303 auf direktem Wege.

Die soeben geschilderte Art des Schließens des Magnetven tiles 109 entspricht dem normalen Anhalten des Wasser stromes aus dem Duschkopf 101, wenn der Benutzer den Raum unterhalb des Duschkopfes 101 verläßt.

Das Strömen des Wassers aus dem Duschkopf 101 nach posi tiver Objektfeld-Detektion kann jedoch noch auf eine zweite Art unterbrochen werden: Fällt nämlich die Tastfeld-Detek tion in der Verzweigung 311 positiv aus, wird also nach vorausgegangener positiver Objektfeld-Detektion in der Verzwei gung 310 zusätzlich eine positive Tastfeld-Detektion in der Verzweigung 311 festgestellt, so geht das Programm nunmehr zur Verzweigung 316. In der Verzweigung 316 wird noch einmal die Stellung des Magnetventiles 109 geprüft. Wird die Verzweigung 316 das erste Mal erreicht, so ist normalerweise das Magnetventil 109 geöff net, also in der Diktion der Fig. 3 "nicht geschlossen". Das Programm geht nunmehr zum Block 317 über, welcher dem Schließen des Magnetventiles 109 entspricht. Hiernach geht das Programm über die Positionen 318 und 312 zur Position 313 zurück. Fällt die nunmehr erneut in der Verzweigung 310 durchgeführte Objektfeld-Detektion weiterhin positiv aus, so wird erneut die Verzweigung 311 erreicht. Die Tastfeld-Detektion in der Verzweigung 311 fällt nunmehr aber negativ aus, und zwar unabhängig davon, ob sich der Benutzer noch im kleinen Erfassungsbe reich 106 des Sensors 103 befindet oder sich bereits aus diesem Erfassungsbereich 106 entfernt hat. Eine positive Tast feld-Detektion in der Verzweigung 311 gibt es nämlich nach den obigen Ausführungen nur bei erstmaligem Auftreten eines Ausgangssignales des Detektionsschaltkreises 107 in der Betriebsphase, in welcher der Sensor 103 den kleine ren Erfassungsbereich 106 aufweist.

Der Mikroprozessor 113 arbeitet nunmehr also bei geschlos senem Magnetventil 109 in der Schleife, die von der Position 313 über die Verzweigungen 310, 311 und die Position 312 zur Position 313 zurückführt.

Dieser Zustand, in welchem das Magnetventil 109 geschlossen ist, kann auf zweierlei Weise beendet werden:

Entweder wird bei der in der Verzweigung 310 stattfinden den Objektfeld-Detektion festgestellt, daß der Benutzer den großen Erfassungsbereich 105 verlassen hat (ohne daß es zuvor wieder zu einem Wasserfluß gekommen wäre). Dann geht das Programm von der Verzweigung 310 zur Verzwei gung 314 über. In diesem wird festgestellt, daß das Magnetventil 109 nicht geöffnet ist. Dies hat, wie oben bereits erläutert, zur Folge, daß das Programm zur Position 303 schreitet und über diese in die Warteschleife mit den Positionen 301- 302-303-304-301 eintritt.

Die zweite Möglichkeit, die Schleife mit den Positionen 313-310-311-312-313 zu verlassen, ist bei fortdauernder positiver Objektfeld-Detektion die, daß erneut erstmals die Tastfeld-Detektion in der Verzweigung 311 positiv ausfällt, daß also der Benutzer erneut seine Hand in den kleineren Erfassungsbe reich 106 des Sensors 103 eingeführt hat. Das Programm schreitet von der Verzweigung 311 zur Verzweigung 316. Dort wird nunmehr festgestellt, daß das Magnetventil 109 geschlossen ist, was zum Öffnen des Magnetventiles 109 im Block 319 führt. Das Programm geht über die Positionen 318 und 312 in die Schleife mit den Positionen 313-310-311-312-313 zurück. Während des zyklischen Durchlaufens dieser Schleife ändert sich bekanntlich der Schaltzustand des Magnetventiles 109 nicht. Das Wasser läuft nunmehr wiederum über den Duschkopf 101, bis entweder der Benutzer aus dem größeren Erfassungs bereich 105 des Sensors 103 austritt (Objektfeld-Detektion in der Verzweigung 310 negativ) oder bis der Benutzer seine Hand erneut in den kleineren Erfassungsbereich 106 des Sensors 103 einführt (Tastfeld-Detektion in der Verzwei gung 311 positiv).

Die obige Beschreibung ging davon aus, daß die in den Positionen 302 und 310 durchgeführten Objektfeld- Detektionen im inneren Programmablauf des Mikroprozessors 113 zeitlich mit dem Betrieb des Sensors 103 im größeren Erfassungsbereich 106 korreliert ist. Dies kann durch eine entsprechende Steuerung des Detektionsschaltkreises 107 durch den Mikroprozessor 113 erfolgen. Alternativ wäre es möglich, den abwechselnden Betrieb des Sensors 103 mit großem Erfassungsbereich 105 und kleinem Erfassungs bereich 106 auch unabhängig von den internen zeitlichen Abläufen im Mikroprozessor 113 zu fahren und das jeweilige Ausgangssignal des Schaltungsdetektionskreises 107 für diejenige Zeit zwischenzuspeichern, in der der Sensor 103 in der jeweils anderen Betriebsart arbeitet. Der Mikro prozessor 113 kann dann bei der Objektfeld-Detektion in den Positionen 302 und 310 immer auf den im Zwischen speicher abgelegten Wert zurückgreifen.

Entsprechendes gilt für die in der Position 311 statt findende Tastfeld-Detektion, die entweder zeitlich mit einem entsprechenden Betrieb des Sensors 103 bei kleinerem Empfangsbereich 106 korreliert sein muß oder bei welcher auf einen zwischengespeicherten Wert zurückgegriffen wird.

Durch die Positionen 310 und 311 wird auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 eine Art UND-Funktion ausgeübt, weil eine Veränderung des Schaltungszustandes des Magnetventiles 109 nur dann erfolgt, wenn sowohl die Objektfeld-Detektion als auch die Tastfeld-Detektion positiv ausfällt. Daß Objektfeld-Detektion und Tastfeld-Detektion nicht exakt gleichzeitig sind, ist solange ohne Belang, wie die Aufeinanderfolge von Objektfeld-Detektion und Tastfeld-Detektion verhältnismäßig rasch erfolgt. Hierauf wurde bereits oben verwiesen.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 wurden zwei vollständig unabhängige Sensoren 3, 4 eingesetzt, die also beispielsweise zwei Sendedioden und zwei Empfangsdioden enthalten konnten. Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 dagegen fand ein einziger Sensor 103 Verwendung, der beispielsweise eine einzige Sende- und eine einzige Empfangsdiode aufweist. Selbst verständlich sind grundsätzlich auch Mischformen möglich, bei denen beispielsweise zwei Sender und ein Empfänger oder umgekehrt ein Sender und zwei Empfänger verwendet werden.

Claims

1. Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche mit

a) einem ersten Sensor, dem ein erster Erfassungsbereich zugeordnet ist;
b) einem ersten Detektionsschaltkreis, der solange ein Ausgangssignal erzeugt, wie die Anwesenheit einer Person oder eines Gegenstandes durch den ersten Sensor im ersten Erfassungsbereich festgestellt wird;
c) einem elektrisch betätigten Ventil, welches den Wasserstrom durch die Dusche steuert;
d) einer von dem ersten Detektionsschaltkreis angesteuerten Treiberschaltung, welche die zum Betrieb des elektrisch betätigten Ventils erforderlichen Signale abgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt:
e) einen zweiten Sensor (4), dem ein zweiter Erfassungsbereich (6) zugeordnet ist, welcher kleiner als der erste Erfassungsbereich (5) ist;
f) einen zweiten Detektionsschaltkreis (10), der solange ein Ausgangssignal erzeugt, wie die Anwesenheit einer Person oder eines Gegenstandes durch den zweiten Sensor (4) im zweiten Erfassungsbereich (6) festgestellt wird;
g) einen logischen Schaltkreis (12), der bei Beginn des Ausgangssignales des zweiten Detektionsschaltkreises (10) ein eigenes Ausgangssignal abgibt, mit welchem nach Art eines Wechselschalters der jeweilige Schaltzustand des elektrisch betätigten Ventils (9) ins Gegenteil verkehrt wird, wobei
h) die Reichweiten der Erfassungsbereiche (5, 6) so bemessen sind, daß sich ein Benutzer der Dusche normalerweise innerhalb des größeren Erfassungsbereiches (5), dagegen nicht innerhalb des kleineren Erfassungsbereiches (6) befindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine logische UND-Funktion ausübender Schalt kreis (11) vorgesehen ist, dem die Ausgangssignale der beiden Detektionsschaltkreise (7, 10) zugeführt werden und der ein Ausgangssignal dann erzeugt, wenn sowohl ein Ausgangssignal des ersten Detektionsschaltkreises (7) als auch des zweiten Detektionsschaltkreises (10) vorliegt, wobei dieses Ausgangssignal dem logischen Schaltkreis (12) als Eingangssignal zugeführt wird.

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher jeder Sensor einen Sender und einen Empfänger umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der Sender oder der Empfänger körperlich nur einfach vorhanden und gleichzeitig Bestandteil zweier Sensoren ist.

4. Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche mit

a) einem Sensor, dem ein bestimmter Erfassungsbereich zugeordnet ist;
b) einem Detektionsschaltkreis, der solange ein Ausgangssignal erzeugt, wie die Anwesenheit einer Person oder eines Gegenstandes durch den Sensor im Erfassungsbereich festgestellt wird;
c) einem elektrisch betätigten Ventil, welches den Wasserstrom durch die Dusche steuert;
d) einer von dem Detektionsschaltkreis angesteuerten Treiberschaltung, welche die zum Betrieb des elektrisch betätigten Ventils erforderlichen Signale abgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß
e) der Sensor (103) und der Detektionsschaltkreis (107) alternierend in schneller zeitlicher Folge in einer ersten Betriebsart mit einem großen Erfassungsbereich (105) und in einer zweiten Betriebsart mit kleinem Erfassungsbereich (106) arbeiten;
f) ein logischer Schaltkreis (113) vorgesehen ist, der bei Beginn eines Ausgangssignales des Detektionsschaltkreises (107) in der zweiten Betriebsart ein eigenes Ausgangssignal bereitstellt, mit welchem nach Art eines Wechselschalters der jeweilige Schaltzustand des elektrisch betätigten Ventils (109) ins Gegenteil verkehrt wird, wobei
g) die Reichweiten der Erfassungsbereiche (105, 106) so bemessen sind, daß sich ein Benutzer der Dusche normalerweise innerhalb des größeren Erfassungsbereiches (105), dagegen nicht innerhalb des kleineren Erfassungsbereiches (106) befindet.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine logische UND-Funktion ausübender Schaltkreis (113) in schneller zeitlicher Folge prüft, ob sowohl in der ersten als auch in der zweiten Betriebsart des Sensors (103) ein Ausgangssignal des Detektionsschalt kreises (107) vorliegt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der während der Dauer der einen Betriebsart des Sensors (103) ermittelte Wert des Ausgangssignales des Detektionsschaltkreises (107) während der Dauer der anderen Betriebsart zwischengespeichert wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitpunkte, zu denen im inneren Ablauf des die logische UND-Funktion ausübenden Schaltkreises (113) die Prüfungen auf das Vorliegen des Ausgangssignales des Detek tionsschaltkreises (107) erfolgen, zeitlich mit denjenigen Zeitpunkten korreliert ist, zu denen der Sensor (103) in der entsprechenden Betriebsart arbeitet.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abläufe durch einen Mikroprozes sor (113) gesteuert sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (103) zumindest mehrfach in der Sekunde von einer zur anderen Betriebsart wechselt.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reichweite des ersten Erfassungsbereiches (5; 105) etwa 50 cm beträgt.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reichweite des zweiten Erfassungsbereiches (6; 106) etwa 10 cm beträgt.