[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungseinrichtung für Sanitärgegenstände
gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
[0002] Bisher werden zur Steuerung von Sanitärgegenständen Tastaturen, Pneumatikschalter,
Fernbedienungen oder andere Sensoren verwendet, so daß der Benutzer eine definierte
Schaltfläche betätigen oder berühren muß. Die Rückmeldung über die jeweiligen Betriebszustände
erfolgen, ggf. mittels Leuchtdioden, LCD-Display o.ä. So ist aus der EP 0 722 707
A1 eine Steuerungseinrichtung bekannt, welche eine Bedienungseinheit mit Tasten zur
Steuerung wenigstens einer Funktion eines Whirlpools enthält. Die Bedienungseinheit
ist insbesondere bezüglich des Randes des Whirlpools derart bewegbar angeordnet, daß
sie in eine erste versenkte Position sowie in eine zweite herausgefahrene Position
bringbar ist. Hierdurch wird die Gefahr von Beschädigungen der Steuerungseinrichtung
reduziert, zumal vor allem bei Nichtbenutzung des Whirlpools die Bedienungseinheit
geschützt in der ersten versenkten Position sich befindet und durch unachtsam auf
den Whirlpool gelegte Handtücher, Bademäntel oder dergleichen oder bei Reinigungsarbeiten
Beschädigungen der Bedienungseinheit vermieden werden. Eine Bedienungseinheit, sei
es die erwähnte bezüglich des Whirlpools versenkbare oder in Form eines in die Hand
zu nehmenden Fernsteuergerätes, welches drahtlos die notwendigen Signale übermittelt,
ist insoweit nachteilig, als ein Benutzer genau erkennen muß, was er wo betätigt.
Dies führt bei sehschwachen Benutzern, die z.B. beim Benutzen Ihres Whirlpools auf
den Gebrauch ihrer Sehhilfe (z.B. Brille) verzichten, oder deren Brille aufgrund des
Raumklimas beschlägt, nicht selten zu Fehlbedingungen. Auch ist das Erkennen des gewählten
Betriebszustandes teilweise mit Schwierigkeiten verbunden. Beim Einsatz von Fernbedienungen
sind zudem die erforderlichen Batterien bzw. Akkus (Lebensdauer begrenzt) problematisch.
[0003] Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Steuerungseinrichtung
dahingehend weiterzubilden, daß eine einfache und gleichwohl funktionssichere Betätigung
der Steuerungseinrichtung ermöglicht wird. Die Steuerungseinrichtung soll in einfacher
Weise an die jeweiligen Einsatzbedingungen anpaßbar sein und ferner selbst bei sich
ändernden Randbedingungen während des Betriebes eine sichere Betätigung der gewünschten
Funktionen ermöglichen.
[0004] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
[0005] Die Erfindung löst die angesprochenen Probleme dahingehend, daß der Benutzer nicht
mehr auf einem stationären Tastenfeld oder einer Fernbedienung den entsprechenden
Taster suchen muß, sondern einfach ein akustisches Signal ausgibt und insbesondere
nur den gewünschten Befehl spricht. Mittels der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung
wird das Signal bzw. der gewünschte Befehl insbesondere über wenigstens ein Mikrofon
aufgenommen und zur Betätigung des gewünschten Funktionselements umgesetzt, um beispielsweise
mittels einer Pumpe in die Wanne durch Düsen Wasser und/oder Luft zuzuführen, den
Zuführdruck zu erhöhen oder dergleichen. Die Rückmeldung erfolgt allenfalls durch
Sprache. Mittels der Steuerungseinrichtung wird in den Sanitärgegenständen, wie z.B.
Sprudelbädern, Whirlpools oder ähnlichen Geräten, mittels gesprochener Sprache der
Betriebszustand einzelner oder aller Komponenten in der vom Benutzer gewünschten Weise
beeinflußt. D.h. der Benutzer des Sanitärgegenstandes kann durch gesprochene Befehle
den Sanitärgegenstand bzw. dessen Funktionsgruppen wie Pumpen, Ventile oder dergleichen
steuern.
[0006] Es ist bekannt, daß derzeit Sprachsteuerungen z.B. im Bereich der Textverarbeitung
und auch in der Automobilbranche getestet und zum Teil auch eingesetzt werden. Im
Sanitärbereich, speziell beim Einsatz in Whirlwannen und ähnlichen Geräten, besteht
das Problem, daß die zu steuerenden Geräte selbst ein relativ hohes Störgeräusch verursachen.
Dieser Problematik wird bei dieser Erfindung dadurch Rechnung getragen, daß nicht
der gesamte vom Mikrofon aufgenommene Schall weiterverarbeitet wird, sondern bestimmte
Frequenzen durch geeignete Filter ausgeblendet werden, so daß eine gute Trennung zwischen
Nutzschall (gesprochene Befehle des Benutzers) und Störschall (z.B. Sprudelgeräusch
der Whirlwanne) erreicht wird.
[0007] In einer besonderen Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung erfolgt eine Kalibrierung
auf Hintergrundgeräusche. Die Kalibrierung erfolgt zum einen jeweils nach dem Start
bzw. Einschalten der Steuerungseinrichtung, wobei das Hintergrundgeräusch insbesondere
mittels eines Mikrofons erfaßt wird und in Abhängigkeit des erfaßten Pegeis der Störgeräusche
die Empfindlichkeit der Steuerungseinrichtung für die vom Benutzer ausgesandten Signale,
insbesondere dessen Sprachsignale, eingestellt wird. Dies erfolgt insbesondere mittels
eines geeigneten Filters. In bevorzugter Weise erfolgt die Kalibrierung jeweils nach
der Ausführung eines Benutzersignales, welches über die Steuerungseinrichtung zur
Betätigung eines Funktionselements führt. Wird beispielsweise eine Pumpe eingeschaltet
und infolgedessen, sei es durch das Pumpengeräusch selbst oder durch in die Wanne
einströmende Wasser oder Luft, der Hintergrundgeräuschpegel erhöht, so wird die Empfindlichkeit
für das Benutzersignal entsprechend verändert und insbesondere erhöht mit der Folge,
daß nachfolgend ein Benutzersignal wiederum eindeutig erkannt und verarbeitet werden
kann. Die Spracherkennung und/oder die Kalibrierung werden bevorzugt programmgesteuert
durchgeführt. In zweckmäßiger Weise wird nach einer Änderung des Funktionszustandes
eines Funktionselements erst nach einer vorgebbaren Zeit die Kalibrierung erneut durchgeführt,
um beispielsweise nur kurzzeitig auftretende Einschaltgeräusche zu unterdrücken bzw.
außer acht zu lassen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Kalibrierung in Abhängigkeit
von Veränderungen des Betriebszustandes, wie beispielsweise Ein- oder Ausschalten,
Erhöhen oder Verringern der Leistung einzelner Funktionselemente bzw. Aggregate, wird
eine sichere Erfassung und Verarbeitung der Benutzersignale, insbesondere dessen Spracheingabe
gewährleistet. Es erfolgt in vorteilhafter Weise bei einer Veränderung des Betriebszustandes
automatisch eine Neukalibrierung der Erkennungseinrichtung für die Benutzersignale,
und zwar in vorteilhafter Weise über das gleiche Mikrofon, über welches die Benutzersignale
der Steuerungseinrichtung zugeführt werden. Es hat sich gezeigt, daß bei Einsatz der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kalibrierung nur ein einziges Mikrofon sowohl zur
Erfassung der Benutzersignale als auch der Hintergrundgeräusche besonders vorteilhaft
ist.
[0008] Eine weitere Verbesserung des Nutzsignals wird durch den Einsatz von einem oder mehreren
Mikrofonen mit Richtcharakteristik, die in Kopfnähe des Benutzers (z.B. auf dem Wannenrand)
montiert sind, erreicht. Aufgrund der Richtcharakteristik wird ein erheblicher Anteil
der Stör- oder Hintergrundgeräusche herausgefiltert. Es hat sich herausgestellt, daß
bei Whirlwannen, die aufgrund ihrer Geometrie variable Liegepositionen zulassen, eine
dreh-, schwenk- oder anders variierbare Befestigung des Mikrofons oder der Mikrofone
von Vorteil ist.
[0009] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Lautsprecher, der zur Rückmeldung
der gesprochenen Befehle und zur linguistischen Darstellung der Betriebszustände eingesetzt
wird, dazu benutzt, die Audiowiedergabe von Radioempfängern oder anderen Tonträgern
zu realisieren. Die Übermittlung der erforderlichen Signale kann auch drahtlos, d.h.
über Funk erfolgen.
[0010] Die Steuereinrichtung für den Sanitärgegenstand kann frei verfügbare Kanäle zur Ansteuerung
elektrischer Betriebsmittel, die nicht zu dem Sanitärgegenstand gehören (z.B. elektrische
Rolladenantriebe, Beleuchtungseinrichtungen, u.v.a.m), beinhalten. Diese elektrischen
Betriebsmittel können dann ebenfalls über Sprache gesteuert werden.
[0011] Die Steuereinrichtung kann auch über einen Telefonanschluß verfügen, so daß der Benutzer
bestimmte Funktionen (z.B das Füllen der Whirlwanne mit Wasser einer bestimmten Temperatur)
aus der Ferne (z.B. mittels Mobiltelefon) auslösen kann.
[0012] Die Steuereinrichtung kann ebenfalls über mehrere "Befehlsdateien" für verschiedene
Benutzergruppen aus verschiedenen Sprachräumen verfügen, und insbesondere automatisch
erkennen, welche "Befehlsdatei" einem Benutzer zuzuordnen ist.
[0013] Die Steuereinrichtung verfügt über eine Schnittstelle zu einem PC, so daß Funktionen
wie Setup, Update und Fehlerdiagnose problemlos mittels Laptop möglich sind.
[0014] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung "lernfähig",
d.h. der Benutzer kann den verschiedenen Funktionen andere Befehlsworte zuordnen.
[0015] Die Steuerung kann auch über eine Schnittstelle zu einer "lernfähigen" Fernbedienung
für z.B. Geräte der Unterhaltungselektronik verfügen, d.h. ein in der Whirlwanne badender
Benutzer kann durch gesprochene Texte einen im Raum befindlichen Fernseher bedienen.
[0016] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zwei Mikrofone auf dem Wannenrand
montiert, wobei sich ein Mikrofon in Kopfnähe des Benutzers befindet, das andere Mikrofon
ist räumlich getrennt. Die Steuerung "subtrahiert" die Signale der Mikrofone voneinander,
d.h. der Störschall, der an beiden Mikrofonen anliegt, wird optimal herausgefiltert,
so daß nur das Nutzsignal weiterverarbeitet wird.
[0017] Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch ein Blockschaltbild der Steuerungseinrichtung,
- Fig. 2
- ein Funktionsdiagramm der Kalibrierung.
[0018] Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Steuerungseinrichtung für Sanitärelemente, insbesondere
Whirlpools, mit wenigstens einem Funktionselement 2, welches oder welche als Pumpe,
Düsen für Wasser oder Luft, Massageelemente, Ventile, Beleuchtungskörper oder dergleichen
ausgebildet sein können. Über insbesondere elektrische Steuersignale 4 erfolgt die
Ansteuerung der Funktionselemente 2. Akustische Signale 5, insbesondere Sprachsignale
eines Benutzers, werden mittels eines Mikrofons erfaßt, in einer Auswerteeinheit 8
analysiert und bewertet. Das Mikrofon 6 besitzt in besonders zweckmäßiger Weise eine
Richtcharakteristik dahingehend, daß überwiegend die Nutzsignale des Benutzers erfaßt
und Stör- oder Hintergrundgeräusche ausgeblendet werden. Die Auswerteeinheit 8 ist
ferner mit einem Sprachanalysesystem und mit einer Filterfunktion ausgestattet, welche
eine bevorzugt veränderbare Bewertung der empfangenen Mikrofonsignale ermöglicht.
Mittels der Kalibriereinheit 10 werden die mit dem einzigen Mikrofon 6 erfaßten Signale
in Kombination mit der Auswerteeinheit 8 einer pegelabhängigen Bewertung unterworfen.
Somit werden die Stör- oder Hintergrundgeräusche entsprechend der Lautstärke bzw.
des Pegels angemessen berücksichtigt und die eigentlichen Befehlssignale des Benutzers
eindeutig erkannt. Es wird insbesondere bei einer Veränderung des Betriebszustandes
der Whirlwanne in Abhängigkeit eines Steuersignals 4 die Kalibriereinheit 10 beaufschlagt
und selbsttätig eine Neukalibrierung der Auswerteeinheit durchgeführt.
[0019] Die Auswerteeinheit 8 enthält ein insbesondere programmgesteuertes Spracherkennungssystem,
welches jeweils einer bevorzugt programmgesteuerten Neukalibrierung unterzogen wird.
Da für die Kalibrierung und für die Benutzersignale, insbesondere die Sprachsignale,
das gleiche Mikrofon 6 genutzt wird, wird nicht nur der Installationsaufwand auf ein
Minimum reduziert, sondern es werden selbsttätig auch nur diejenigen Störsignale berücksichtigt,
welche sich den vom Mikrofon erfaßten Benutzersignalen überlagern. Desweiteren ist
eine Speichereinheit 12 für Befehlsdateien vorgesehen, welche eine Zuordnung für verschiedene
Benutzergruppen in unterschiedlichen Sprachen ermöglichen und/oder automatisch eine
Erkennung und Zuordnung zum jeweiligen Benutzer oder der jeweiligen Sprache des Benutzers
ermöglichen. Ferner ist in zweckmäßiger Weise eine Zuordnungseinheit 14 vorgesehen,
welche die Anpassung und Zuordnung von Befehissignalen zu den gewünschten Funktionssignalen
zur Steuerung der Funktionselemente 2 ermöglicht.
[0020] Obgleich sich die Anordnung eines einzigen Mikrofons 6 als besonders zweckmäßig erwiesen
hat, kann im Rahmen der Erfindung auch ein zweites Mikrofon 7 vorgesehen sein, wobei
die beiden Mikrofone 6, 7 räumlich getrennt angeorndet sind. Mittels der Auswerteeinheit
8 können die Mikrofonsignale in bevorzugter Weise derart miteinander korreliert werden
und inbesondere voneinander subtrahiert werden, daß die Störgeräusche im Ergebnis
zumindest näherungsweise ausgeblendet oder herausgefiltert werden und weitgehend nur
das vom Benutzer abgegebene akustische Nutzsignal der weiteren Verarbeitung zugeführt
wird. Schließlich ist noch eine Ausgabeeinheit 16, insbesondere in Form eines Lautsprechers,
vorgesehen, um beispielsweise die Befehle des Benutzers zu wiederholen oder diesem
einen akzeptierten oder nicht akzeptierten Befehl rückzumelden oder um bedarfsweise
Musik eines Radios, eines CD-Spielers oder dergleichen widerzugeben.
[0021] Fig. 2 zeigt ein Funktionsschaubild der erfindungsgemäß Kalibrierung. Nach dem Einschalten
oder Starken der Steuerungseinrichtung gemäß Block 20 erfolgt gemäß Block 22 die Kalibrierung
auf Hintergrundgeräusche. Hierzu werden die mittels des bevorzugt einzigen Mikrofons
erfaßten Schallsignale bewertet, und zwar insbesondere hinsichtlich des Schallpegels
und der Frequenz. Gelangt nachfolgend ein vom Benutzer abgegebenes Kommando über das
gleiche Mikrofon zu der Erkennungseinheit gemäß Block 24, so wird unter Berücksichtigung
des kalibrierten Hintergrundgeräusches das Nutzsignal gemäß Block 26 ausgewertet und
als ein gültiges mit "ja" bewertetes Signal weitergeleitet, als Signal zum gewünschten
Funktionselement. Anderenfalls, bei "nein"-Bewertung erfolgt eine Rückführung, um
mittels der Erkennungseinheit 24 eine erneute Erkennung vorzunehmen. Nach Weitergabe
des erkannten Kommandos gemäß Block 27 an ein Funktionselement wird gemäß Block 28
überprüft, ob die Ausführung des Steuersignals einen Einfluß auf den Pegel des Hintergrundgeräusches
aufweist. Gemäß Block 30 erfolgt nunmehr eine Bewertung dahingehend, ob eine vorgebbare
Funktion gestartet wurde oder nicht, und zwar insbesondere ob ein Automatik- oder
ein Massageprogramm gestartet worden ist. Erfolgt eine "nein"-Bewertung, so erfolgt
gemäß Block 32 mit vorgebbarer Zeitverzögerung von wenigstens einer halben Sekunde,
insbesondere in der Größenordnung von zwei Sekunden, eine erneute Kalibrierung gemäß
Block 22. Bei einer "ja"-Bewertung wird eine andere vorgebbare Zeitverzögerung gemäß
Block 34, insbesondere in der Größenordnung von fünf Sekunden, vorgegeben, um gleichfalls
eine erneute Kalibrierung gemäß Block 22 durchzuführen.
[0022] Obgleich die gemäß Block 30 vorgenommene Bewertung in besonders vorteilhafter Weise
auf die unterschiedlichen Betriebsbedingungen und damit verbundenen Hintergrundgeräusche
abgestellt wird, ist es erfindungsgemäß von wesentlicher Bedeutung, daß nach der Ausführung
eines Kommandos und der damit erfolgten Änderung des Betriebszustandes eines Funktionselements
und eine hieraus resultierende Änderung des Pegels der Hintergrundgeräusche nach einer
vorgebbaren Zeitverzögerung, insbesondere von wenigstens einer halben Sekunde, eine
erneute Kalibrierung durchgeführt wird. Durch die Bewertung gemäß Block 30 erfolgt
in besonders zweckmäßiger Weise eine Entscheidung zur Berücksichtigung der Tatsache,
daß Änderungen bestimmter Funktionselemente bereits nach einer vergleichsweise kurzen
Zeit von beispielsweise zwei Sekunden oder nach einer etwas längeren Zeit von beispielsweise
fünf Sekunden zu einem stabilen gleichmäßigen Pegel der Hintergrundgeräusche führen.
Aufgrund dieser Bewertung nach im Geräuschverhalten unterschiedlichen Funktionselementen
wird in besonders zweckmäßiger Weise die Effektivität der Kalibrierung verbessert.
Bezugszeichen
[0023]
- 2
- Funktionselement
- 4
- Steuersignal
- 6, 7
- Mikrofon
- 8
- Auswerteeinheit
- 10
- Kalibriereinheit
- 12
- Speicher- und/oder Erkennungseinheit
- 14
- Zuordnungseinheit
- 16
- Ausgabeeinheit
- 20
- Startblock
- 22
- Kalibrierungsblock
- 24
- Block für Erkennungseinheit
- 26
- Block zur Gültigkeitsprüfung
- 27
- Block zur Erzeugung und Weitergabe des Steuersignals
- 28
- Block zur Prüfung, ob das Kommando oder Steuersignal den Pegel des Hintergrundgeräusches
beeinflußt
- 30
- Block zur Programmabfrage
- 32, 34
- Block zur Zeitverzögerung
1. Steuerungseinrichtung für Sanitärgegenstände, insbesondere Sprudelbäder oder Whirlpools,
enthaltend wenigstens ein von einem Benutzer steuerbares Funktionselement (2),
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung in Abhängigkeit von akustischen Signalen
(5) und/oder von gesprochenen Befehlen eines Benutzers erfolgt.
2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinheit
(8) ein Spracherkennungssystem enthält und zur Steuerung des Betriebszustandes einzelner
oder aller Funktionselemente (2) des Sanitärgegenstandes mittels gesprochener Sprache
ausgelegt ist.
3. Steuerungseinrichtung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kalibrierung auf Hintergrundgeräusche durchgeführt wird und/oder daß nach
Ausgabe eines Steuersignals (4) an das Funktionselement (2) eine Kalibrierung zur
Erfassung der mittels des Funktionselements (2) geänderten Geräuschpegels durchgeführt
wird.
4. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Betätigung
eines Funktionselements (2) abhängige Kalibrierung nach einer vorgebbaren Zeitverzögerung
durchgeführt wird und/oder daß die Zeitverzögerung in Abhängigkeit des jeweils betätigten
Funktionselements (2) mit unterschiedlicher Zeitdauer vorgegeben wird und/oder daß
die Zeitverzögerung wenigstens eine halbe Sekunde, bevorzugt wenigstens zwei Sekunden,
beträgt.
5. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Betätigung vorgebbarer Funktionselemente, welche keine Änderung des Geräuschpegels
zur Folge haben, wie insbesondere das Ein- oder Ausschalten von Licht, keine erneute
Kalibrierung durchgeführt wird.
6. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens ein Filter zur Dämpfung in vorgegebenen Frequenzbereichen von Stärsignalen
derart vorgesehen sind, daß eine verbesserte Trennung des Nutzsignals von dem Stärsignal,
insbesondere dem Whirlpoolgeräusch, erreicht ist.
7. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Mikrofone (6, 7) vorgesehen sind, von welchen eines in der Kopfnähe des Benutzers
angeordnet ist, wobei die Signale der Mikrofone (6, 7) voneinander derart subtrahiert
werden, daß das Nutzsignal optimal weiterverarbeitet wird und/oder daß das wenigstens
eine Mikrofon (6), insbesondere mit Richtcharakteristik, und bevorzugt in Kopfnähe
des Benutzers, insbesondere auf dem Wannenrand, angeordnet ist und/oder daß das Mikrofon
(6, 7) verstellbar, insbesondere drehbar und/oder schwenkbar, angeordnet ist.
8. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Speichereinheit (12) mit Befehlsdateien für verschiedene Sprachen und/oder unterschiedliche
Benutzergruppen und/oder eine Erkennungseinheit zur automatischen Erkennung einer
Benutzergruppe vorgesehen ist und/oder daß eine Einheit mit vorgesprochenen Befehisworten
vorgesehen ist und/oder eine Setup-Einheit in Abhängigkeit der nachgesprochenen Worte
des Benutzers.
9. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Ausgabeeinheit (16), vorzugsweise mit einem geeigneten Lautsprecher, insbesondere
zur Sprachausgabe und/oder weiterer Aufgaben wie insbesondere Musikwiedergabe, vorgesehen
ist und/oder daß Mittel zur Rückmeldung an den Benutzer vorgesehen sind zur Meldung
eines akzeptierten oder nicht akzeptierten Befehles.
10. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Empfangseinheit für Signale eines Senders vorgesehen ist, insbesondere Audiosignale
einer räumlich getrennten Stereoanlage, und daß ein Lautsprecher zur Ausgabe dieser
Signale vorgesehen ist.
11. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
sie zur Steuerung weiterer Funktion ausgebildet ist, insbesondere zur Steuerung des
Lichtes, eines elektrischen Rolladens oder dergleichen und/oder daß eine Schnittstelle
für den Anschluß eines Rechners, insbesondere eines Personalcomputers, vorgesehen
ist.