Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche

Abstract

 Eine Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche umfaßt einen ersten Sensor (3) mit einem ersten Erfassungsbereich (5). Tritt ein Benutzer in diesen Erfassungsbereich (5), so sorgt ein dem Sensor (3) nachgeschalteter Detektionsschaltkreis (7) dafür, daß das Magnetventil (9), welches den Wasserstrom durch den Brausenkopf (1) steuert, geöffnet wird. Zusätzlich ist ein zweiter Sensor (4) vorgesehen, der einen erheblich kleineren Erfassungsbereich (6) aufweist. Führt der unter der Dusche (1) stehende Benutzer seine Hand in den kleineren Erfassungsbereich (6) des zweiten Sensors (4), so erzeugt ein diesem nachgeordneter Detektionsschaltkreis (10) ebenfalls ein Ausgangssignal. Die Ausgangssignale beider Detektionsschaltkreise (7, 10) werden über einen eine logische UND-Funktion ausübenden Schaltkreis (11) zusammengeführt, der dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn sowohl der Sensor (3) mit dem größeren Erfassungsbereich (5) als auch der Sensor (4) mit dem kleineren Erfassungsbereich (6) ansprechen. Dieses Ausgangssignal wird nun wiederum einem logischen Schaltkreis (12) zugeführt, der bei Beginn dieses Signales nach Art eines Wechselschalters den jeweiligen Schaltungszustand des elektrisch betätigten Ventils (9) feststellt und ins Gegenteil verkehrt, also beispielsweise ein offenes Ventil fließt oder ein geöffnetes Ventil öffnet.

Beschreibung

[0001] 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 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 Ventiles erforderlichen Signale bereitstellt.

[0002] Bekannte Einrichtungen zur berührungslosen Steuerung einer Dusche dieser Art arbeiten so, daß der Wasserstrom durch den Duschenkopf solange läuft, wie sich der Benutzer unterhalb des Duschenkopfes im Erfassungsbereich des (einzigen) Sensors befindet. Eine Unterbrechung des Wasserstromes unterhalb des Duschenkopfes, 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.

[0003] 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 Duschenkopfes verlassen muß.

[0004] 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 Erfassungsbereich ist;

f) einen zweiten Detektionsschaltkreis, der solange 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 Ausgangssignales des zweiten Detektionsschaltkreises ein eigenes Ausgangssignal bereitstellt, mit welchem nach Art eines Wechselschalters der jeweilige Schaltzustand des elektrisch betätigten Ventiles ins Gegenteil verkehrt wird.

[0005] Erfindungsgemäß wird also zur Unterbrechung des Wasserstromes durch den Duschenkopf 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 Tastventiles, welches beim ersten Drücken auf ein Handbetätigungsorgan öffnet und beim nachfolgenden Drücken wieder schließt.

[0006] 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.

[0007] Die Reichweite des ersten Erfassungsbereiches sollte etwa bei 50 cm liegen. Dies ist etwa der Abstand, in dem normalerweise der Benutzer einer Standdusche von der entsprechenden Gebäudewand weg steht.

[0008] Die Reichweite des zweiten Erfassungsbereiches sollte bei etwa 10 cm liegen. Normalerweise ist dann das unbeabsichtigte Auslösen des als "Wechselschalter" dienenden logischen Kreises nicht möglich.

[0009] Die meisten im Handel befindlichen Sensoren umfassen einen Sender und einen Empfänger, beispielsweise eine Infrarotlicht-Sendediode und eine entsprechende Empfangsdiode.

[0010] Bei derartiger Ausgestaltung des Sensors kann nach einem besonderen Merkmal der Erfindung entweder der Sender oder der 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.

[0011] Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die vorrichtungsmäßige Realisierung noch weiter dadurch vereinfacht, daß

a) körperlich nur ein Sensor und ein diesem zugeordneter Detektionsschaltkreis vorhanden sind, die alternierend in schneller zeitlicher Folge in einer ersten Betriebsart mit großem Erfassungsbereich und in einer zweiten Betriebsart mit kleinem Erfassungsbereich arbeiten;

b) der die logische UND-Funktion ausübende Schaltkreis in schneller zeitlicher Folge prüft, ob sowohl in der ersten als auch in der zweiten Betriebsart des Sensors ein Ausgangssignal des Detektionsschaltkreises vorliegt.

[0012] Wenn nur die Aufeinanderfolge der beiden Betriebsarten rasch genug erfolgt, kann also ein einziger Sensor mit nachgeschaltetem Detektionsschaltkreis funktional die Rolle beider Sensoren 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.

[0013] Zumindest sollte der Sensor mehrfach in der Sekunde von einer zur anderen Betriebsart wechseln.

[0014] 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 Ausgangsignal 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 dann 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.

[0015] 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 Zeitpunkten korreliert sind, zu denen der Sensor in der entsprechende 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 auch 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.

[0016] Alle geschilderten Abläufe werden zweckmäßigerweise durch einen Mikroprozessor gesteuert.

[0017] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Figur 1:

schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche;

Figur 2:

schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer derartigen Einrichtung;

Figur 3:

das Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Betriebsweise des Ausführungsbeispieles von Figur 2.

[0018] In Figur 1 ist schematisch eine Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche gezeigt. Ein Duschenkopf 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 Zusammenhang 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 Reflexion an dem Gegenstand bzw. der Person wieder empfangen. Am gebräuchlichsten in diesem Zusammenhang sind Sensoren, die mit Infrarotstrahlung arbeiten.

[0019] Wie in Figur 1 durch die Keulenform angedeutet, ist dem ersten Sensor 3 ein größerer Erfassungsbereich 5, dem zweiten Sensor 4 ein kleinerer Erfassungsbereich 6 zugeordnet. Die Reichweite des größeren Erfassungsbereiches 5 beträgt ungefähr 50 cm, gerechnet von der Wand 2; die Reichweite des kleineren Erfassungsbereiches 6 dagegen beträgt nur etwa 10 cm, wiederum von der Wand 2 aus gerechnet. 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.

[0020] Der erste Sensor 3, dem der größere Erfassungsbereich 5 zugeordnet ist, dient in der üblichen Weise der berührungslosen Steuerung der Dusche 1 in dem Sinne, daß der Wasserlauf durch die Dusche 1 solange freigegeben wird, wie die Anwesenheit einer Person in dem Erfassungsbereich 5 des ersten Sensors 3 festgestellt wird.

[0021] 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 Impulsfolgen 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 Schwellwertschalters kann dann gleichzeitig das Ausgangssignal des ersten Detektionsschaltkreises 7 sein.

[0022] Durch die Wahl der Betriebsparameter der verschiedenen Schaltungskomponenten, die sich innerhalb des ersten Detektionsschaltkreises 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 beispielsweise durch die Leistung der Sendediode, durch den Verstärkungsfaktor des selektiven Verstärkers oder ggf. auch durch die Schaltschwelle des Schwellwertschalters 7 variieren. Diese Maßnahmen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.

[0023] 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 festgestellt wird. Dieses Ausgangssignal wird einer Treiberschaltung 8 zugeführt, welche hiernach die zur Bestromung eines Magnetventiles 9 erforderlichen Signale bereitstellt.

[0024] Im ersten Detektionskreis 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.

[0025] Der zweite Sensor 4, welchem der kleinere Erfassungsbereich 6 zugeordnet ist, ist mit einem zweiten Detektionsschaltkreis 10 verbunden, dessen innerer Aufbau im wesentlichen dem ersten Detektionsschaltkreis 7 entspricht. Die Betriebsparameter 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, vorzugsweise die Hand einer Person, im kleineren Erfassungsbereich 6 des zweiten Sensors 4 befindet.

[0026] Das Ausgangssignal des zweiten Detektionsschaltkreises 10 wird einem Eingang eines UND-Gliedes 11 zugeführt. Am zweiten Eingang des UND-Gliedes 11 liegt das Ausgangssignal 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.

[0027] Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 11 wird einem logischen Schaltkreis 12 zugeführt. Der logische Schaltkreis 12 arbeitet wie folgt: Jedesmal, wenn erstmals das Ausgangssignal 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".

[0028] Die oben beschriebene Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche arbeitet wie folgt:

[0029] Tritt ein Benutzer in üblicher Weise unter den Duschenkopf 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 Ausgangssignal, welches über die Treiberschaltung 8 das Magnetventil 9 öffnet. Aus dem Duschenkopf 1 tritt nunmehr in der gewünschten Weise Wasser aus.

[0030] Das UND-Glied 11 dagegen erzeugt kein Ausgangssignal, da es nur an seinem mit dem ersten Detektionskreis 7 verbundenen Eingang ein Signal empfängt; der zweite Eingang des UND-Gliedes 11, der mit dem zweiten Detektionsschaltkreis 10 verbunden ist, ist dagegen ohne Signal, da sich kein Gegenstand bzw. keine Person im kleineren Erfassungsbereich 6 des zweiten Sensors 4 befindet.

[0031] Wünscht nunmehr die unter dem Duschenkopf 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 Erfassungsbereich 6 des zweiten Sensors 4 ein, was von dem zweiten Detektionsschaltkreis 10 mit der Erzeugung eines Ausgangssignales quittiert wird. Nun liegen an beiden Eingängen des UND-Gliedes 11 Signale, so daß dieses ein Ausgangssignal 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.

[0032] Der Benutzer kann nunmehr seine Hand aus dem Erfassungsbereich 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 Duschenkopf 1 käme, obwohl er im Erfassungsbereich 5 des ersten Sensors 3 steht. Will der Benutzer den Wasserfluß durch die Brause 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 Figur 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 Erfassungsbereich 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 geschlossen ist und erzeugt ein Ausgangssignal, welches über die Treiberschaltung 8 das Magnetventil 9 wieder öffnet. Das Wasser beginnt wieder aus dem Duschenkopf 1 zu strömen und zwar solange, bis entweder der Benutzer seine Hand erneut in den kleineren Erfassungsbereich 6 des zweiten Sensors 4 führt oder bis er selbst den Erfassungsbereich 5 des ersten Sensors 3 verlassen hat.

[0033] In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur berührungslosen Steuerung einer Dusche dargestellt, welches in seiner Grundfunktion dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen, zuzüglich 100, gekennzeichnet.

[0034] Das Ausführungsbeispiel von Figur 2 unterscheidet sich von demjenigen in Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß die verschiedenen Funktionen, die zur Erzeugung der Sensorsignale bzw. zur Auswertung der Sensorsignale erforderlich sind, in einem entsprechend programmierten Mikroprozessor zusammengefaßt sind. Eine Vereinfachung gegenüber dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 liegt ferner insoweit vor, als nur ein einziger Sensor vorgesehen ist, der gleichzeitig die Funktionen der beiden Sensoren 3, 4 des Ausführungsbeispieles von Figur 1 übernimmt und hierzu alternierend in unterschiedlicher Weise betrieben wird. Dieses Ausführungsbeispiel fußt auf der Erkenntnis, daß die in Figur 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 gegenüber den Zeiträumen sind, während denen sich normalerweise eine Person unterhalb des Duschenkopfes befindet.

[0035] In Figur 2 sind zunächst der Duschenkopf 101, die Gebäudewand 102, die Treiberschaltung 108 sowie das von der Treiberschaltung 108 bestromte Magnetventil 109 identisch aus Figur 1 wiederzuerkennen. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist jedoch, wie oben bereits erwähnt, nur ein einziger Sensor 103 vorgesehen, welchem ein einziger Detektionsschaltkreis 107 zugeordnet ist. Der Detektionsschaltkreis 107 kann in seiner grundsätzlichen Bauweise den Detektionsschaltkreisen 7 bzw. 10 des Ausführungsbeispieles von Figur 1 entsprechen. Seine internen Betriebsparameter 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.

[0036] Nach oben ist der Frequenz, mit welcher der Betriebszustand des Sensors 103 gewechselt wird, nur durch die Schnelligkeit Grenzen gesetzt, mit welcher die gesamte elektronische Schaltungsanordnung Signale verarbeiten kann.

[0037] Die Ansteuerung des Detektionskreises 107 in der geschilderten 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 Erfassungsbereich 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 aufeinanderfolgenden 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 Schaltkreis 12 bereits beschriebene Funktion eines "Wechselschalters" aus. Das heißt, er veranlaßt die Treiberschaltung 108, den jeweiligen Schaltzustand des Magnetventiles 109 in den entgegengesetzten Schaltzustand zu verändern. Mit anderen Worten: Ist das Magnetventil 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 unterschiedlich großen Erfassungsbereichen 105 und 106 aus.

[0038] Die "äußere" Funktion der in Figur 2 dargestellten Schaltungsanordnung stimmt also vollständig mit derjenige von Figur 1 überein.

[0039] In Figur 3 ist ein logisches Flußdiagramm gezeigt, welche die Art der Programmierung des Mikroprozessors 113 von Figur 2 veranschaulicht.

[0040] 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 Gegenstandes im größeren Erfassungsbereich 105 des Sensors 103 abgefragt wird. Unter "Tastfeld-Detektion" wird die Abfrage einer Person und/oder eines Gegenstandes im kleineren Erfassungsbereich 106 des Sensors 103 verstanden.

[0041] Im Takte eines in den Mikroprozessor 113 integrierten Taktgebers werden die in Figur 3 dargestellten Programmschritte wie folgt durchlaufen:
Nach dem erstmaligen Start des Programmes, der mit hier nicht näher interessierenden Initialisierungsprozeduren verbunden sein kann, wird zunächst der Punkt 301 erreicht, der 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 den Punkt 303 und den Block 304 zum Punkt 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.

[0042] Die Schleife, die vom Punkt 301 über den Verzweigungspunkt 302, den Punkt 303 und den Block 304 zurück zum Punkt 301 führt, wird solange zyklisch durchlaufen, wie die Objektfeld-Detektion 302 negativ ausfällt.

[0043] Tritt jedoch ein Benutzer in den größeren Erfassungsbereich 105 des Sensors 103 ein, so fällt die nächstfolgende Objektfeld-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 den Verzweigungspunkt 310 in Figur 3 dargestellt ist. Dauert die Anwesenheit eines Benutzers im größeren Erfassungsbereich 105 an (Anwort "ja" nach dem Verzweigungspunkt 310), so wird eine Tastfeld-Detektion durchgeführt. Ergibt diese, daß sich kein Gegenstand bzw. keine Person im kleineren Erfassungsbereich 106 des Sensors 103 befindet, so geht das Programm über den Punkt 312 zum Punkt 313 zurück, der vor der Verzweigung 310 "Objektfeld-Detektion" liegt. Das Programm durchläuft nunmehr eine Schleife vom Programmpunkt 313 über die Verzweigung 310, die Verzweigung 311 und den Programmpunkt 312 zum Programmpunkt 313 zurück. Solange diese Schleife durchlaufen wird, bleibt das Magnetventil 109 geöffnet.

[0044] Dieser Zustand kann nunmehr in doppelter Weise beendet werden:
Ergibt die Objektfeld-Detektion (Verzweigungspunkt 310), daß der Benutzer den größeren Erfassungsbereich 105 des Sensors 103 verlassen hat, so verläßt das Programm die Schleife 313-310-311-312-313 und gelangt zu dem Verzweigungspunkt 314. In diesem wird noch einmal geprüft, ob das Ventil tatsächlich geöffnet ist. Ist dies der Fall (wovon bei erstmaligem Erreichen des Verzweigungspunktes 314 normalerweise auszugehen ist), wo wird das Magnetventil 109 geschlossen (Block 315). Das Programm kehrt zum Programmpunkt 303 und damit in die Warteschleife 301-302-303-304-301 zurück.

[0045] Ist das Ventil bei der Prüfung im Verzweigungspunkt 314 bereits geschlossen, erfolgt die Rückkehr zum Programmpunkt 303 auf direktem Wege.

[0046] Die soeben geschilderte Art des Schließens des Magnetventiles 109 entspricht dem normalen Anhalten des Wasserstromes aus dem Duschenkopf 101, wenn der Benutzer den Raum unterhalb des Duschenkopfes 101 verläßt.

[0047] Das Strömen des Wassers aus dem Duschenkopf 101 nach positiver Objektfeld-Detektion kann jedoch noch auf eine zweite Art unterbrochen werden: Fällt nämlich die Tastfeld-Detektion im Verzweigungspunkt 311 positiv aus, wird also nach vorausgegangener positiver Objektfeld-Detektion im Verzweigungspunkt 310 zusätzlich eine positive Tastfeld-Detektion im Verzweigungspunkt 311 festgestellt, so geht das Programm nunmehr zum Verzweigungspunkt 316. Im Verzweigungspunkt 316 wird noch einmal die Stellung des Magnetventiles 109 geprüft. Wird der Verzweigungspunkt 316 das erste Mal erreicht, so ist normalerweise das Magnetventil 109 geöffnet, also in der Diktion der Figur 3 "nicht geschlossen". Das Programm geht nunmehr zum Bock 317 über, welcher dem Schließen des Magnetventiles 109 entspricht. Hiernach geht das Programm über die Schaltungspunkte 318 und 312 zum Schaltungspunkt 313 zurück. Fällt die nunmehr erneut im Verzweigungspunkt 310 durchgeführte Objektfeld-Detektion weiterhin positiv aus, so wird erneut der Verzweigungspunkt 311 erreicht. Die Tastfeld-Detektion im Verzweigungspunkt 311 fällt nunmehr aber negativ aus, und zwar unabhängig davon, ob sich der Benutzer noch im kleinen Erfassungsbereich 106 des Sensors 103 befindet oder sich bereits aus diesem Erfassungsbereich entfernt hat. Eine positive Tastfeld-Detektion im Verzweigungspunkt 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 kleineren Erfassungsbereich 106 aufweist.

[0048] Der Mikroprozessor 113 arbeitet nunmehr also bei geschlossenem Ventil 109 in der Schleife, die vom Schaltungspunkt 313 über die Verzweigungspunkte 310, 311 und den Schaltungspunkt 312 zum Schaltungspunkt 313 zurückführt.

[0049] Dieser Zustand, in welchem das Magnetventil 109 geschlossen ist, kann auf zweierlei Weise beendet werden:
Entweder wird bei der im Verzweigungspunkt 310 stattfindenden 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 vom Verzweigungspunkt 310 zum Verzweigungspunkt 314 über. In diesem wird festgestellt, daß das Ventil nicht geöffnet ist. Dies hat, wie oben bereits erläutert, zur Folge, daß das Programm zum Programmpunkt 303 schreitet und über diesen in die Warteschleife 301-302-303-304-301 eintritt.

[0050] Die zweite Möglichkeit, die Schleife 313-310-311-312-313 zu verlassen, ist bei fortdauernder positiver Objektfeld-Detektion die, daß erneut erstmals die Tastfeld-Detektion im Verzweigungspunkt 311 positiv ausfällt, daß also der Benutzer erneut seine Hand in den kleineren Erfassungsbereich 106 des Sensors 103 eingeführt hat. Das Programm schreitet vom Verzweigungspunkt 311 zum Verzweigungspunkt 316. Dort wird nunmehr festgestellt, daß das Magnetventil 109 geschlossen ist, was zum Öffnen des Magnetventiles im Block 110 führt. Das Programm geht Über die Programmpunkte 318 und 312 in die Schleife 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 Duschenkopf 101, bis entweder der Benutzer aus dem größeren Erfassungsbereich 105 des Sensors 103 austritt (Objektfeld-Detektion im Verzweigungspunkt 310 negativ) oder bis der Benutzer seine Hand erneut in den kleineren Erfassungsbereich 106 des Sensors 103 einführt (Tastfeld-Detektion im Verzweigungspunkt 311 positiv).

[0051] Die obige Beschreibung ging davon aus, daß die in den Programmschritten 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 Erfassungsbereich 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 Mikroprozessor 113 kann dann bei der Objektfeld-Detektion in den Programmschritten 302 und 310 immer auf den im Zwischenspeicher abgelegten Wert zurückgreifen.

[0052] Entsprechendes gilt für die im Programmschritt 311 stattfindende 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.

[0053] Durch die Programmschritte 310 und 311 wird auch beim Ausführungsbeispiel nach Figur 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.

[0054] Beim Ausführungsbeispiel von Figur 1 wurden zwei vollständig unabhängige Sensoren eingesetzt, die also beispielsweise zwei Sendedioden und zwei Empfangsdioden enthalten konnten. Beim Ausführungsbeispiel von Figur 2 dagegen fand ein einziger Sensor Verwendung, der beispielsweise eine einzige Sende- und eine einzige Empfangsdiode aufweist. Selbstverständlich sind grundsätzlich auch Mischformen möglich, bei denen beispielsweise zwei Sender und ein Empfänger oder umgekehrt ein Sender und zwei Empfänger verwendet werden.

Ansprüche

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 bereitstellt,

dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt:

e) einen zweiten Sensor (4; 103), dem ein zweiter Erfassungsbereich (6; 106) zugeordnet ist, welcher kleiner als der erste Erfassungsbereich (5; 105) ist;

f) einen zweiten Detektionsschaltkreis (10; 107), der solange ein Ausgangssignal erzeugt, wie die Anwesenheit einer Person oder eines Gegenstandes durch den zweiten Sensor (4; 103) im zweiten Erfassungsbereich (6; 106) festgestellt wird;

g) einen logischen Schaltkreis (12; 113), der bei Beginn des Ausgangssignales des zweiten Detektionsschaltkreises (10; 107) ein eigenes Ausgangssignal bereitstellt, mit welchem nach Art eines Wechselschalters der jeweilige Schaltzustand des elektrisch betätigten Ventils (9; 109) ins Gegenteil verkehrt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine logische UND-Funktion ausübender Schaltkreis (11; 113) vorgesehen ist, dem die Ausgangssignale der beiden Detektionsschaltkreise (7, 10; 107) zugeführt werden und der ein Ausgangssignal dann erzeugt, wenn sowohl ein Ausgangssignal des ersten Detektionsschaltkreises (7; 107) als auch des zweiten Detektionsschaltkreises (10; 107) vorliegt, wobei dieses Ausgangsignal dem logischen Schaltkreis (12; 113) als Eingangssignal zugeführt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reichweite des ersten Erfassungsbereiches (5; 105) etwa 50 cm beträgt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reichweite des zweiten Erfassungsbereiches (6; 106) etwa 10 cm beträgt.

5. 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.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) körperlich nur ein Sensor (103) und ein diesem zugeordneter Detektionsschaltkreis (107) vorhanden sind, die alternierend in schneller zeitlicher Folge in einer ersten Betriebsart mit großem Erfassungsbereich (105) und in einer zweiten Betriebsart mit kleinem Erfassungsbereich (106) arbeiten;

b) der die logische UND-Funktion ausübende Schaltkreis (113) in schneller zeitlicher Folge prüft, ob sowohl in der ersten als auch in der zweiten Betriebsart des Sensors (103) ein Ausgangssignal des Detektionsschaltkreises (107) vorliegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, 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.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, 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 Detektionsschaltkreises (107) erfolgen, zeitlich mit denjenigen Zeitpunkten korreliert ist, zu denen der Sensor (103) in der entsprechenden Betriebsart arbeitet.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abläufe durch einen Mikroprozessor (113) gesteuert sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (103) zumindest mehrfach in der Sekunde von einer zur anderen Betriebsart wechselt.

Zeichnung