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Gegenstand
der Erfindung ist eine in Waschräumen
installierte Duscheinrichtung, aufweisend eine an der Wand installierte
Dusche, ein Ventil, das den Wassereinlass steuert, sowie ein Sensor,
der die Präsenz
einer unter die Dusche kommenden Person erkennt, wobei der Sensor
das Ventil über
einen Steuerblock einstellt. Die erfindungsgemäße Lösung kann in Dusch-Anlagen einen Einsatz
finden, die in Waschräumen
von sowohl privaten Haushalten als auch öffentlichen Einrichtungen zu
installieren sind.
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Bei
einer herkömmlichen
Lösung
dreht die Bedienperson der Dusche den Kalt- und Warmwasserhahn auf;
das dann fließende
Wasser wird in einem Wassermischer gemischt und läuft von
der Dusche auf die sich waschende Person. Bei vielen Lösungen ist
der Kalt- und Warmwasserhahn kombiniert, wodurch die Temperatur-Einstellung
durch Verwendung eines Steuerhebels bewerkstelligt wird, und die
Intensität
des Wasser-Einlasses durch einen anderen Hebel. Ferner gibt es Lösungen,
bei denen sowohl die Temperatursteuerung als auch die Steuerung
der Wassereinlass-Intensität
in einem Steuerhebel miteinander kombiniert sind, so dass eine Steuerrichtung
des Hebels die Temperatur einstellt und eine andere Steuerrichtung
die Intensität
des Wassereinlasses justiert.
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Bei
insbesondere in öffentlichen
Anlagen installierten Duscheinrichtungen ist es immer öfter wünschenswert,
eine von den herkömmlichen
Lösungen
abweichende, einfach zu verwendende Lösung vorzusehen. Die Einfachheit
einer Verwendung in diesem Fall impliziert beispielsweise, dass
die Wassertemperatur und/oder die Intensität des Wassereinlasses voreingestellt
sind, so dass sie für
die die Dusche verwendende Person geeignet sind, wodurch der eigentliche
Waschvorgang einfacher und schneller durchführbar ist.
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Eine
gegenüber
den herkömmlichen
Lösungen
einfacher zu verwendende Lösung
ist eine Dusche, die mit einem mechanischem Druckknopf arbeitet,
so dass die die Dusche verwendende Person durch einmaliges Drücken des
Druckknopfes die Dusche startet, wobei das Wasser für eine vorbestimmte
Zeitdauer aus der Dusche kommt. Der mechanische Druckknopf kann
entweder zur Verwendung mit der Hand oder mit dem Fuß installiert
sein.
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Der
mechanische Druckknopf sieht somit eine Wasserversorgung für eine vorbestimmte
Zeitdauer vor, wobei die Bedienperson den Wasserlauf nicht nach
Belieben unterbrechen kann. Ferner wird die Wasserabgabe nicht automatisch
angehalten, wenn die Person die Dusche verlässt. Dies resultiert in einem
unnötigen
Verbrauch von Wasser. Gegenwärtig
gibt es neue Duschlösungen,
die Wasser einsparen und oft auf einer Photozellentechnologie basieren.
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Diese
bekannte Technologie wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung
1 beschrieben, die eine Duschlösung
unter Verwendung der Photozellen-Technik darstellt.
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Die
in 1 gezeigte Duschlösung umfasst eine an einer
Wand 1 installierte Dusche 2, einen Photozellen-Sensor 3,
ein Ventil 6, sowie einen Steuerblock 5, der das
Ventil steuert.
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Bei
dieser bekannten Lösung
detektiert ein Infrarotstrahl 4 des Photozellen-Sensors 3 die
unter die Dusche 2 kommende Person und gibt ein Signal darüber an den
Steuerblock 5 ab. Der Steuerblock 5 öffnet seinerseits
das Ventil 6, das den Wassereinlass steuert, woraufhin
Wasser in die Dusche 2 und ferner auf die eine Dusche nehmende
Person läuft. Dementsprechend
wird durch den Infrarotstrahl 4 erkannt, wenn die Person
die Dusche 2 verlässt,
woraufhin ein Signal an den Steuerblock 5 gegeben wird, der
das den Wassereinlass steuernde Ventil 6 schließt, womit
der Wassereinlass der Dusche 2 unterbrochen ist.
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Bei
dieser beschriebenen Lösung
mit einer Verwendung der Photozellen-Technik wird die Wasserabgabe
minimiert, weil das Ventil 6 der Dusche nur dann geöffnet ist,
wenn sich eine Person unter der Dusche 2 befindet. Wenn
die Dusche 2 nicht oft benutzt wird, befindet sich oft
kaltes Wasser in dem Leitungssystem; deshalb liegt ein Schwachpunkt
bei dieser Lösung
darin, dass die erste Wasserabgabe direkt auf die Bedienperson 2 kommt.
Ferner muss die Bedienperson zum Unterbrechen des Wassereinlasses
während
dem Einseif-Vorgang aus der Dusche 2 heraustreten, um den
Wassereinlass zu unterbrechen.
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Dokument
EP-A-0 501 263 zeigt eine Vorrichtung zum Fernsteuern einer Dusche,
aufweisend einen ersten Sensor mit einem ersten Detektorfeld und
einem zweiten Sensor mit einem zweiten Detektorfeld. Wenn eine Bedienperson
in das erste Detektorfeld eintritt, schaltet ein stromabwärts des
Sensors angeschlossener Detektorschaltkreis, der gewährleistet,
dass das Magnetventil geöffnet
wird, das den Wasserstrom durch den Duschkopf steuert. Wenn die
sich unter der Dusche befindende Bedienperson ihre Hand in das zweite
Detektorfeld bewegt, wird ein Detektor-Schaltkreis geschaltet, der
stromabwärts des
Sensors angeordnet ist und gleichermaßen ein Ausgangssignal generiert.
Die Ausgangssignale der beiden Detektorschaltkreise werden dann
für den Schaltzustand
des elektrisch betätigten
Ventils verwendet.
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Dokument
EP-A-0 722 019 zeigt ein automatisches Dusch-Steuersystem, aufweisend
eine Proximalfeld-Detektion und eine Auswert-Vorrichtung zur Detektion
der Anwesenheit einer Bedienperson, wobei der Proximalfeld-Detektor
ein Signal mit einer Intensität
ausgibt, die von einer ersten Intensität aufgrund der Detektion eines
Objekts in dem Nahbereich bis zu einer zweiten Intensität variiert,
sobald ein Objekt in dem Normalbereich detektiert wurde und das
System durch die Anwesenheit eines Objekts in dem unmittelbaren
Nahbereich eingeschaltet ist.
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Dokument
GB 2 280 025 offenbart einen
für eine
sanitäre
Einrichtung geeigneten Bereichssensor, bei dem ein Signal-Schaltkreis
des Bereichssensors mit einem Funktionsverstärker vorgesehen ist, um den
an einem der Endklemmen eines positionssensitiven Photodetektors
(PSD) ausgehenden Strom in eine Spannung zu konvertieren, sowie
ein Funktionsverstärker
zum Konvertieren des aus einem gemeinsamen Anschlusspunkt kommenden Stroms
in eine Spannung. Ferner lehrt das Dokument
GB 2 280 025 wie Fehler reduziert
werden, die durch die Funktionsverstärker selbst produziert werden,
indem die Anzahl der Verstärker
reduziert wird und eine Sanitäreinrichtung
vorgesehen wird, die einen menschlichen Körper oder dergleichen detektieren kann
und das elektromagnetische Ventil oder dergleichen durch Herabsetzen
des Lichtprojektions-Niveaus des Licht emittierenden Elements genau
steuern kann, wenn der von dem Strom-/Spannungskonverter ausgegebene
Spannungswert einen vorbestimmten Wert aufgrund des Störlichts überschreitet, das
in den positionssensitiven Photodetektor eintritt, und so den Spannungswert
proportional zu dem aufgenommenen reflektierten Licht ohne Überschreitung
der Grundspannung variiert.
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Dabei
gibt es jedoch einige Nachteile bei bekannten Duschlösungen,
wie beispielsweise in Systemen, die durch eine Detektiervorrichtung
implementiert sind, die auf der Detektion der Intensität des von
einer Oberfläche
eines Objekts reflektierten Lichts basieren, wie das beispielsweise
in dem Dokument EP-A-0 722 019 aufgezeigt ist, weil die Intensität des reflektierten
Lichts von mehreren Umständen abhängt, wie
beispielsweise den Oberflächen,
den Eigenschaften der Oberflächen,
den Farben der Oberflächen
und den Materialien der Oberflä chen, von
denen der Lichtstrahl reflektiert wird, womit einige falsche Auswertungen
einer Präsenz
der Bedienperson in dem zu detektierenden Bereich leicht auftreten
können.
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Zusätzlich sind
Duschlösungen,
die mit mehreren separaten Detektor-Sensoren ausgerüstet sind,
wie sie beispielsweise in dem Dokument EP-A-0 501 263 aufgezeigt
sind, komplex, woraufhin auch die Detektor-Schaltkreise und die
Steuerung der Duscheinrichtung komplex wird. Die Komplexität führt oft
zu Fehlfunktionen, wobei komplexe Lösungen schwierig zu erhalten
sind und auch die Kosten von komplexen Lösungen schnell in die Höhe steigen können. Ferner
ist die Genauigkeit und Eindeutigkeit des Abstandes eines Objektes
von der Dusche nicht genau, weil das Detektor-Feld sehr grob ist.
Ferner können
auch Fehlfunktionen mit mehreren separaten Detektor-Sensorblöcken auftreten,
weil ein erster (separater) Sensorblock mit einem ersten Detektor-Feld
leicht an einer anderen Stelle angelegt sein kann als ein zweiter
(separater) Sensorblock mit einem zweiten Detektor-Feld, woraufhin
eine Bedienperson im schlimmsten Fall in das zweite Detektor-Feld
anstelle des ersten Detektor-Feldes eintreten kann.
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Darüber hinaus
können
beim Bestimmen einer Distanz eines Objektes gemäß einer Lösung, wie sie in der
GB 2 280 025 beschrieben
ist, leicht falsche Ergebnisse auftreten, weil der PSD-Sensor der
GB 2 280 025 aus einem Lichtemissionselement
und einem Lichtaufnahmeelement besteht, wie beispielsweise einem
Streifen einer Silikon-Photodiode, wobei die Distanz durch eine
Umwandlung von Spannungs-/Stromwerten bestimmt wird, die durch den Streifen
der Silikonphotodiode erzeugt werden. Hier können insbesondere Probleme
auftreten, wenn der von dem Strom-/Spannungs-Konverter ausgegebene Spannungs-Wert
einen vorbestimmten Wert aufgrund des Störlichtes überschreitet, das in den positionssensitiven
Photodetektor einfällt,
um so den Spannungswert im Verhältnis
zum aufgenommenen reflektierten Licht ohne Überschreitung der Grundspannung
zu variieren.
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Die
Anwenderfreundlichkeit der Dusche und eine Wassereinsparung während des
Duschens durch insbesondere eine Verminderung einer unnötigen Wasserabgabe
sind sehr wichtig geworden und bilden zentrale Merkmale beim Entwickeln
neuer Dusch-Lösungen.
Die bekannten Dusch-Lösungen sind
jedoch noch nicht effizient genug beim Lösen der oben beschriebenen
Probleme.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dusch-Lösung für die Installation in Waschräumen vorzusehen,
mit der oben beschriebene Probleme gelöst und die Mängel behoben
werden. Um das zu erreichen, weist die erfindungsgemäße Einrichtung
einen positionssensitiven Sensor auf, beispielsweise einen PSD-Sensor,
der Distanzen erkennt und für
den mindestens zwei unterschiedliche Distanz-Felder definiert sind;
d.h. ein Proximalfeld unmittelbar in der Nähe des Sensors, sowie ein Fernfeld in
dem Normalbereich einer Bedienperson der Dusche. Der positionssensitive
Sensor gemäß der Erfindung
umfasst eine Licht emittierende Diode, die als ein Sender S funktioniert,
und eine Licht sensitive Anordnung von Dioden, die als Empfänger R funktionieren,
die vorteilhafterweise in demselben kleinen Raum angeordnet sind.
Der Steuerblock dient zur Steuerung des Ventils, auf der Grundlage
des Ein- und Austretens der Person in einerseits das Fernfeld und
andererseits auf der Grundlage des Eintritts in das Proximalfeld,
z.B. durch die Bewegung einer Hand der Bedienperson, sodass die
Bedienperson die Dusche während
dem Duschvorgang die Dusche zeitlich ein- oder ausschalten kann,
ohne den eigentlichen Duschbereich zu verlassen.
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Die
Dusch-Einrichtung gemäß der Erfindung ist
durch den kennzeichnenden Teil des unabhängigen Hauptanspruchs gekennzeichnet.
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Gemäß der Erfindung
steuert der Steuerblock das den Wassereinlass einstellende Ventil über den
gesamten Duschvorgang auf intelligente Weise.
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Im
Folgenden wird die Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in diesen zeigen:
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1 die
oben beschriebene bekannte Duschlösung,
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2 eine
erfindungsgemäße Duschlösung, bei
der die auf einem positionssensitiven Sensor basierende Technik
eingesetzt wird,
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3 den
Aufbau eines bekannten positionssensitiven Sensors,
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4 das
Schaltdiagramm eines bekannten positionssensitiven Sensors (PSD),
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5 das
Fließbild
des Duschverfahrens der erfindungsgemäßen Dusch-Lösung,
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6 das
betriebliche Zeitdiagramm des Duschverfahrens der erfindungsgemäß auf einem positionssensitiven
Sensor basierenden Dusch-Lösung.
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2 zeigt
eine Dusch-Lösung,
bei der eine Technologie basierend auf einem positionssensitiven Sensor
gemäß der Erfindung
implementiert ist. Sie umfasst eine an einer Wand 1 installierte
Dusche 2, einen Sensor 7, ein Ventil 6,
sowie einen das Ventil 6 steuernden Steuerblock 10.
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Der
Sensor 7 liefert Distanz-Daten, die sich aus einem proximalen
Feld 8 und aus einem Fernfeld 9 ergegeben. Die
Distanzgrenzen des proximalen Feldes und des Fernfeldes können gemäß jedem
Anwendungsgegenstand der Erfindung definiert werden. Beispielsweise
liegt bei einer herkömmlichen Dusch-Anwendung
das proximale Feld 8 vorzugsweise in einer Distanz von
ca. 0–10
cm (d) von dem Sensor 7, und dementsprechend das Fernfeld 9 vorzugsweise
bei einer Distanz von ca. 10–80
cm (D) von dem PSD-Sensor 7.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung wird das proximale Feld 8 des Sensors 7 als
der Ein-/Ausschalter des Ventils 6 interpretiert, der den
Wassereinlass der Dusche 2 in dem Steuerblock 10 steuert,
wobei in Entsprechung das Fernfeld 9 des Sensors 7 durch
den Steuerblock 10 als ein Detektor zum herkömmlichen
Feststellen einer Präsenz
einer Person interpretiert wird, die eine Dusche nimmt. Der Sensor 7 detektiert
die Steuerbefehle, die die Person durch die Hand an das proximale
Feld 8 gibt und überträgt diese
Nachrichten an den Steuerblock 10. Bei dieser Ausführungsform
werden die Messergebnisse eines Objektes, wie beispielsweise einer
Hand, in dem proximalen Feld durch den Steuerblock als EIN-/AUS-Befehle interpretiert,
d. h. Befehle, um den Wasserstrom zu unterbrechen, wenn das Ventil
offen ist, oder um den Wasserstrom bei geschlossenem Ventil zu öffnen, je
nachdem welcher Fall vorliegt. Der Steuerblock 10 steuert
das Ventil 6 auf intelligente Weise, das den Wassereinlass
während
des gesamten Dusch-Vorgangs einstellt, wie das nachfolgend beschrieben
wird. Das Magnetventil 6 kann beispielsweise als das Ventil 6 zum
Steuern des Wassereinlasses verwendet werden.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung steuert der Steuerblock 10 die Wasserabgabe
auf der Grundlage der Ausgangssignale des Sensors 7. Wenn
der Sensor 7 ein Objekt innerhalb des Bereiches des besagten
proximalen Feldes 8 detektiert, verändert der Steuer block 10 die
Stellung des Ventils 6, wodurch die Bedienperson alternativ entweder
den Wassereinlass starten oder unterbrechen kann, beispielsweise
durch Heben der Hand in die Nähe
des Sensors 7.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung steuert der Steuerblock 10 das Ventil 6 ebenso
auf der Grundlage von Objekten, die der Sensor 7 in dem
Fernfeld 9 detektiert. Bei dieser Ausführungsform öffnet das Steuerelement das
Ventil 6 aufgrund einer Detektion eines Objektes nur in dem
proximalen Feld 8, wenn der Sensor 7 ferner ein Objekt
in dem Fernfeld 9 detektiert. Wenn der Sensor 7 feststellt,
dass das Objekt in dem Fernfeld 9 das Fernfeld 9 verlässt, schließt der Steuerblock 10 das Ventil 6,
wenn das Ventil 6 in seiner geöffneten Stellung ist.
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Bei
der dritten bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung öffnet
das Steuerelement 10 das Ventil 6 aufgrund einer
Detektion eines Objekts in dem proximalen Feld 8, obwohl
kein Objekt in dem Fernfeld 9 ist. Bei diesem Situationstyp
schließt
das Steuerelement 10 das Ventil 6 nach einer bestimmten,
vorbestimmten Zeit, wenn kein Objekt in das Fernfeld 9 eintritt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Dusch-Einrichtung
wird beispielhaft ein PSD-Sensor als der positionssensitive Sensor
verwendet. Zur Darstellung der Funktionsweise eines solchen Ausführungsbeispiels der
Erfindung wird der Aufbau des PSD-Sensors im Detail mit Bezug auf
die 3 und 4 kurz beschrieben. Der fragliche
Sensor ist ein kommerziell erhältlicher
PSD-Sensor (z.B.
Hamamatsu Typ Nr. 55674). Eine als Sender S fungierende, Licht emittierende
Diode, und eine als Empfänger
R fungierende lichtsensitive Anordnung von Dioden sind in demselben
kleinen Raum angeordnet. Ein durch die Linse L1 austretender Lichtstrahl
trifft auf das Objekt T, wobei der Auftreffpunkt durch den Empfänger R durch die
Linse L2 detektiert wird, genauer gesagt so, dass die Diode oder
die Dioden des fraglichen Empfängers R
durch den Abstand des Objekts definiert sind. Die Ausgangssignale
von sowohl der Sender-Diode
und der Anordnung der Empfänger-Dioden
werden in den Prozessor P über
einen Verstärker
gegeben. Das Ausgangssignal des Prozessors wird an einen Steuerblock 10 gegeben,
wobei alternativ der Prozessor selbst als der Steuerblock arbeitet.
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5 zeigt
das funktionale Fließschema
des durch eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung implementierten Dusch-Verfahrens. Das Duschverfahren
beginnt 11 mit einem Öffnen 12 des Hahns
der Dusche 2 durch das Einbringen einer Hand in das proximale
Feld 8 des Sensors 7. Wenn das kalte Wasser aus
dem Leitungssystem geflossen ist und das Wasser angenehm und warm
ist, kann sich die Bedienperson unter der Dusche in das Fernfeld 9 bewegen 13.
Wenn sich die Bedienperson nicht innerhalb einer bestimmten, vorbestimmten
Zeit in das Ferfeld 9 bewegt, schließt der Steuerblock 10 den
Wasserstrom. Der Sensor 7 detektiert die Bedienperson in
dem Fernfeld 9 und hält
die Dusche geöffnet,
während
die Bedienperson nass wird und sich abbraust 14. Wenn die
Bedienperson den Wasserstrom der Dusche 2 zum Auftragen
von Seife 16 unterbrechen möchte, schließt sie 15 den
Hahn der Dusche 2 beispielsweise durch Einbringen einer
Hand in das proximale Feld 8 des Sensors 7. Auf
diese Weise kann die Bedienperson ein Seifenmittel 16 auftragen, ohne
den Bereich des Fernfeldes 9 des Sensors 7 verlassen
zu müssen.
Nach dem Auftragen der Seife 16 öffnet 17 die Bedienperson
wieder den Hahn der Dusche 2, beispielsweise durch Heben
einer Hand in das proximale Feld 8 des Sensors 7.
Der Sensor 7 detektiert die Bedienperson im Fernfeld 9 und
hält die Dusche
während
des Abbrausens 18 offen. Wenn die Bedienperson fertig ist
und unter der Dusche 2 heraustritt 19 wird dies
vom Fernfeld 9 des Sensors 7 detektiert, woraufhin
der Hahn der Dusche nach einer kurzen Weile automatisch schließt 20 und
das Duschverfahren beendet ist 21.
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6 zeigt
das funktionale Zeitdiagramm des Dusch-Verfahrens. In dem Diagramm
ist die Funktion des Fernfeldes 9 des positionssensitiven Sensors 7 durch
den Graphen 22 dargestellt. Der obere Bereich des Graphen 22 zeigt
die Position der Person, die in dem Bereich des Fernfeldes 9 des Sensors 7 eine
Dusche nimmt, und dementsprechend veranschaulicht der untere Bereich
die Position der Person außerhalb
des Bereichs des Fernfeldes 9 des Sensors 7. Dementsprechend
veranschaulicht der Graph 22 des Diagramms die Arbeitsweise des
proximalen Feldes 8 des Sensors 7. Der obere Bereich
des Graphen 23 veranschaulicht die Position (der Hand)
der eine Dusche innerhalb des Umfangs des proximalen Feldes 8 des
Sensors 7 nehmenden Person, wobei dementsprechend der untere
Bereich die Position der Bedienperson außerhalb des Umfangs des proximalen
Feldes 8 des Sensors 7 darstellt. Der Graph 24 des
Diagramms veranschaulicht die Arbeitsweise des Hahns der Dusche 2.
Der obere Bereich des Graphen 24 veranschaulicht den geöffneten
Zustand des Hahns der Dusche 2, und der untere Bereich
veranschaulicht den geschlossenen Zustand des Hahns der Dusche 2.
In 6 ist die Zeit t durch den Graphen 22 dargestellt,
innerhalb welcher Zeit die Bedienperson unter der Dusche stehen muss,
d.h. in dem Fernfeld 9, damit der Steuerblock 10 den
Wasserzustrom nicht unterbricht.
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Es
ist zu beachten, dass sowohl ein Prozessor P als auch ein separater
Steuerblock 10 dazu geeignet ist, aufgrund aufeinanderfolgender
Wahrnehmungen in dem proximalen Feld des Sensors alternativ den
Wasserzustrom zu öffnen
und zu schließen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Dusch-Einrichtung mit einer Schaltung, einer
Drahtbrücke,
einem bestimmten Steuerwert in dem Speicher des Steuerblocks versehen oder
es ist eine andere Steuervorrichtung vorgesehen, die dem Steuerblock 10 die
Steuerung der Dusch-Einrichtung in ähnlicher Weise wie eine gewöhnliche
Ein-/Aus-Dusch-Einrichtung
ermöglicht, die
mit einer Photozellen-Aufnahme oder einer anderen anwendbaren Sensor-Einrichtung
vorgesehen sein kann. In einer solchen Ausführungsform kann eine Wahl getroffen
werden, beispielsweise wenn das Duschsystem installiert wird oder
zu Beginn des Wasch-Verfahrens, ob die Dusche gemäß des erfindungsgemäßen Modus
funktioniert, wie er oben beschrieben ist, oder gemäß der bekannten
Technik, so dass aufgrund der Wahrnehmung eines Objektes in dem
Bereich des Sensors der Steuerblock mit dem Wassereinlass startet
und aufgrund eines Heraustretens des Objektes aus dem Wahrnehmungsbereich des
Sensors der Steuerblock den Wasserzustrom stoppt.
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Die
erfindungsgemäße Dusch-Lösung spart Wasser
durch unnötige
Wasserabgabe ein. Sie ist zur Verwendung äußerst zweckdienlich, wobei
die Dusch-Lösung
in Dusch-Einrichtungen verwendet werden kann, die in Waschräumen von
sowohl privaten Haushalten als auch öffentlichen Einrichtungen installiert
sein kann.