DE3843047A1 - Einrichtung zum regeln des zulaufes von wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln des Zulaufes von Wasser, einschließlich des Zeitpunktes des Beginns des Zulaufes und des Zeitpunktes der Beendigung des Zulaufes.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine automati­ sche Einrichtung zum Einschalten des Wasserzulaufes nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer nach Aktivierung des Systems, zum Einstellen einer Zeitdauer, während der der Wasserzulauf eingeschaltet bleibt und zum Einstellen einer Zeitdauer, in der der Wasserzulauf abgeschaltet bleibt.

Die Erfindung betrifft ferner die wesentlichen Elemente des vorstehend genannten Systems, einschließlich dabei verwendeter Sensoren und deren besondere Eigenschaften zur Erleichterung einer Reparatur derselben, und sie betrifft ferner insbesondere auch die Schaltkreise zur Zeitsteuerung.

Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise für die Regelung des Wasserzulaufes bei Trinkwasserspendern oder bei Wasserhähnen oder -tüllen von Spülbecken oder Waschbecken eingesetzt, wie man sie bei herkömmlichen Wasserversorgungseinheiten einsetzt.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine automati­ sche Trinkwasserfontäne mit einem elektrisch betriebenen Magnetventil und einem gepulsten Infrarot-Sensor zum Feststellen der Anwesenheit eines Benutzers in vorbestimmter Nähe der Trinkwasserfontäne und zu deren Aktivierung, damit Wasser aus der Tülle der Trinkwasserfontäne austritt und der Benutzer der Fontäne das Wasser trinken kann.

Der Sensor sendet gepulstes Infrarot-Licht aus, und wenn ein potentieller Benutzer der Trinkwasserfontäne sich in einem vorbestimmten Abstand vom Sendeabschnitt des Sensors befindet, der das gepulste Infrarot-Licht aussendet, wird das Licht von dem Benutzer in einen Empfänger der Sensoreinheit reflektiert.

Insbesondere ist ein Merkmal der Erfindung, einen getrennten Sender für das ausgesendete gepulste Infrarot-Licht und einen davon getrennten Empfänger für das gepulste Infrarot-Licht zu haben, um dieses gepulste Infrarot-Licht zu empfangen, nachdem es von dem Benutzer reflektiert wurde, der sich in dem vorbe­ stimmten räumlichen Bereich befindet, so daß keine Interferenz stattfindet.

Der Sensor ist mit drei Regel-Schaltkreisen verbunden. Der erste Regel-Schaltkreis bestimmt, ob oder ob nicht eine Person oder ein Objekt in dem vorbestimmten räumlichen Ansprechbereich des Sensors angehalten oder diesen passiert hat. Der Sensor umfaßt eine voreingestellte oder eingebaute Verzögerungseinheit, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Verzögerungszeit von 0,7 bis 0,8 Sekunden einstellt, bevor ein zweiter Schaltkreis aktiviert wird. Die vorbestimmte Verzögerungszeit kann am Einbauort verändert werden, während im Falle eines eingebauten Verzögerungsgliedes die Verzögerungs­ zeit beim Hersteller fest voreingestellt wird. Der erste Regel- Schaltkreis kann im Hinblick auf den Verzögerungsbereich vorzugsweise bis hinab zu 0,5 Sekunden Verzögerungszeit ver­ stellt werden, vorzugsweise dann, wenn der Einsatzort eine schnelle und häufige Benutzung erfordert. Es muß dabei darauf hingewiesen werden, daß es als zur Erfindung gehörig angesehen wird, die Verzögerungszeit in Abhängigkeit von der beabsichtig­ ten Einsatzart oder dem beabsichtigten Einsatzort vorzuwählen oder vorzubestimmen. Der zweite Schaltkreis wird nach der erwähnten Verzögerungszeit von etwa 0,7 bis 0,8 Sekunden beim bevorzugten Ausführungsbeispiel aktiviert, d.h. nachdem ein potentieller Benutzer sich innerhalb des räumlichen Ansprech­ bereiches des Sensors befindet. Der zweite Regel-Schaltkreis umfaßt ein Magnetventil, das eingeschaltet wird, um den Wasser­ zufluß zu beginnen. Im Falle eines Einsatzortes mit schnellem und häufigem Wechsel der Benutzer kann der zweite Regel-Schalt­ kreis nach einer reduzierten Verzögerungszeit von etwa 0,5 Sekunden eingeschaltet werden.

Um zu vermeiden, daß übermäßig viel Wasser vergeudet wird, wenn den Infrarot-Sensoren falsche Signale vorgetäuscht werden oder die Sensoren und/oder die Tülle bzw. der Wasserhahn beschädigt werden, ist ein dritter Regel-Schaltkreis vorgesehen, der für den Betrieb der Anordnung bestimmend wird, wenn ein Benutzer innerhalb des räumlichen Ansprechbereiches der In­ frarot-Sensoren für einen Zeitraum von mehr als 25 bis 35 Sekun­ den, vorzugsweise 30 Sekunden, verbleibt. Selbstverständlich kann auch dieser Bereich eingestellt werden, abhängig von den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten. Der dritte Regel-Schaltkreis schaltet den Sensor und das Magnetventil automatisch ab, um den Wasserzufluß zu beenden.

Der dritte Regel-Schaltkreis ist von ganz besonderer Bedeutung, weil dann, wenn der Sensor böswillig beeinflußt wird, indem z.B. ein Klebeband über den Sender geklebt wird oder der Abfluß des Waschbeckens blockiert wird, so daß kein Wasser von der Trinkwasserfontäne mehr abfließen kann, ein Signal erzeugt wird, mit dem das Magnetventil nach etwa 30 Sekunden abgeschal­ tet wird, so daß der Wasserzufluß durch die Tülle oder die Trinkwasserfontäne beendet wird. Auf diese Weise ist weder ein Überlaufen des Auffangbeckens noch eine unnötige Vergeudung von Wasser zu befürchten. Diese besondere Einstellmöglichkeit hat einen bevorzugten Bereich von 25 bis 35 Sekunden, wobei vorzugsweise 30 Sekunden eingestellt werden. Der jeweilige Wert innerhalb dieses Bereiches kann am Orte der Aufstellung nach der Installation der Einrichtung eingestellt werden, so daß jede einzelne Installation individuell nach den örtlichen Gegebenheiten eingestellt werden kann.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, ein gegossenes oder gespritztes Gehäuse für den Sensor vorzusehen, das sowohl für Erstinstallationen wie auch zum Nachrüsten bereits existierender Installationen verwendet werden kann, so daß herkömmliche, von Hand einstellbare Einstellelemente durch automatische Einstellelemente ersetzt werden können. Zu diesem Zweck umfaßt das gespritzte Gehäuse vorzugsweise zwei getrennte Öffnungen, von denen jede ein Kunststoff-Filter aufnimmt, vorzugsweise ein Infrarot-Kunststoff-Filter, so daß Infrarotenergie durch eines der Filter gesendet und durch das andere Filter empfangen werden kann. Es sollte festgehalten werden, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung Filter vorgeschlagen werden, die keinen Brennpunkt haben, im Gegensatz zu Linsen, bei denen ein Brenn­ punkt definiert ist.

Es können auch nicht-gespritzte Gehäuse verwendet werden, aber zumindest die Frontplatte des Gehäuses oder der Halter zur Aufnahme der Filter sollte aus gespritztem Kunststoff bestehen. Die Filterhalter und die Infrarot-Kunststoff-Filter haben miteinander zusammenwirkende Elemente, damit die Filter einfach und leicht entfernt und wieder eingesetzt werden können. Die Filterhalter sind ferner so ausgebildet, daß die Filter sicher mechanisch gehalten werden. Bevorzugt wird eine Schnapp­ anordnung verwendet, bei der die Filter in einfacher Weise ein- und ausgeklipst werden können. Dies ist besonders vorteil­ haft dann, wenn ein Vandalismus an den erfindungsgemäßen Einrichtungen befürchtet werden muß, bei dem die Filter oder Linsen zerstört oder beschädigt werden, in welchem Falle durch die vorliegende Erfindung ein einfaches Ersetzen dieser Elemente möglich ist.

Bei manchen Installationen werden die elektronischen Bauelemente vorzugsweise in ein unter Unterdruck ausgeformtes Gehäuse eingesetzt, und dann wird eine Vergußmasse injiziert, um ein elektronisches Modul zu erzeugen. Ein derartiges Modul wird vorzugsweise im Wasserhahn oder in der Tülle selbst eingesetzt. Die Vergußmasse gewährleistet dabei, daß die elektronischen Elemente weder durch das Wasser noch durch andere Substanzen beschädigt werden. Wenn der Infrarot-Sender und der Infrarot- Empfänger eingegossen sind und direkt in oder an dem Wasserhahn angebracht werden, dann werden vorzugsweise hydraulisch isolier­ te Kabel verwendet, um die infraroten Strahlen bzw. die damit zusammenhängenden Signale zu senden bzw. zu einem elektronischen Schaltkreis zu leiten, der sich im Abstand vom Wasserhahn befindet.

Der Grund dafür, bestimmte Filter einzusetzen, ist der, daß die Ausgangsleistung, die Lichtart und die Farbe bzw. Wellen­ länge eingestellt werden können. Durch Einsatz verschiedener Filter, d.h. verschiedener Wellenlängen, können auch mehrere Systeme in räumlicher Nähe zueinander arbeiten, ohne daß Wechselwirkungen auftreten. Die Filter selbst bestehen vor­ zugsweise aus Plexiglas oder einem anderen geeigneten Kunst­ stoffmaterial.

Bei bekannten Anordnungen der eingangs genannten Gattung haben die Infrarot-Sensoren Empfänger und Sender, die in einer einzigen Einheit zusammengefaßt sind, in den meisten Fällen einer Linse für den Empfänger und Sender, die durch ein Filter gehen. Bekannte Einrichtungen benutzen im allgemeinen ein Stück Plexiglas oder, falls ein Filter eingesetzt wird, wird dies als Abdeckung verwendet und nicht dazu, um infrarotgefil­ terte Lichtenergie zu erzeugen. Andere bekannte Einrichtungen benutzen eine Linse für den Empfänger und Sender, die durch ein Filter gehen. Ein Sensor mit separaten Linsen und Filtern für den Sender und den Empfänger ist in der US-Patentanmeldung S.N. 0 35 887 vom 5.4.1987 der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung beschrieben. Der Offenbarungsgehalt jener Anmeldung wird durch diese Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt der vor­ liegenden Anmeldung gemacht.

Bei den zunächst genannten bekannten Einrichtungen, bei denen Sender und Empfänger mit einer gemeinsamen einzigen Linsenein­ heit zusammenarbeiten, ist es erforderlich, einen speziellen Reflektor einzusetzen, der sich im allgemeinen auf der gegen­ überliegenden Seite des Raumes befindet, in dem die bekannte Einrichtung eingesetzt wird.

Mit dem Infrarot-Sensor der vorliegenden Anmeldung, der einen getrennten Sender und einen getrennten Empfänger benutzt, kann der Senderabstand genau eingestellt werden. Insbesondere kann der Abstand vom Sender und vom Empfänger präzise und sorgfältig eingestellt werden, der innerhalb des räumlichen Ansprechbereiches des Sensors liegt, so daß ein gesendeter Strahl in der gewünschten Form reflektiert wird. Jedwede Ablenkung oder Reflektion des ausgesendeten Infrarot-Strahles, die nicht innerhalb dieses besonderen räumlichen Ansprech­ bereiches stattfindet, ist hingegen nicht geeignet, um den Sensor zu aktivieren, weil der Strahl dann nicht auf den Sensor durch die Empfängerlinse zurückgesendet wird.

Bei den bekannten Einrichtungen wird ferner normales Plexiglas eingesetzt, während im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, Infrarot-Filter nicht nur aus ästhetischen Gründen einzusetzen.

Bei den bekannten Einrichtungen besteht die einzige Einstell­ möglichkeit darin, den speziellen Reflektor an der gegenüber­ liegenden Wand zu verstellen, so daß, je nachdem, wie groß der Abstand zwischen der Wasserquelle und der Wand ist, diese Einstellung am Einbauort vorgenommen werden muß. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann der Wasserspender sogar im Freien eingesetzt werden, weil er systematisch unabhängig von bestimmten Wänden ist, die eine Reflektion von Lichtstrahlen ermöglichen sollen, und nur darauf anspricht, daß ein bestimmtes Objekt, beispielsweise ein Benutzer, in seine Nähe tritt, um den Wasserzufluß in Gang zu setzen.

Der Empfänger der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Fotodiode. Der Abstand von der Fotodiode und dem Filter in einer Position und dem Objekt, von dem die Reflektion ausgeht, an eine andere Position ist kritisch und hängt von der Art der Fotodiode ab. Das Filter muß im allgemeinen flach gehalten sein, weil eine Verschwenkung die Richtung des Strahles ablenkt.

Das Magnetventil ist erforderlich, um den Wasserzufluß einzu­ stellen, es ist jedoch möglich, ein herkömmliches Magnetventil mit elektrischer Erregung zu verwenden. Das breite Konzept der vorliegenden Erfindung wird folglich durch eine Trinkwasser­ fontäne oder einen Wasserhahn gebildet, die sensorbetätigt sind und durch einen Schaltkreis im Einklang mit den gewünschten Schaltungen geregelt werden, bei denen ein Magnetventil vor­ gesehen ist, um den Wasserzufluß ein- oder auszuschalten.

Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Infrarot-Sendern und -Empfängern ist, daß die infraroten Strahlen keinen Einfluß auf Herzschrittmacher haben, so daß der Einsatz von Infrarot- Sensoren auch im Hinblick auf den Einsatzbereich bei Menschen vorteilhaft ist.

In der US-PS 46 82 628 ist eine Einrichtung beschrieben, bei der ein Sensor- und Ventilbetätigungsmechanismus vorgesehen ist, um eine Fernsteuerung eines Wasserhahnes zu verwirklichen. Die bekannte Einrichtung verwendet einen Infrarot-Detektor zusammen mit Schaltkreisen zum Ein- und Abschalten des Wasser­ zuflusses. Dabei wird gepulstes Licht verwendet, aber der Einfluß von fluoreszierendem Licht aus der Umgebung wird nur vermindert, nicht jedoch ausgeschlossen. Der Grund, warum der Störeinfluß des Umgebungslichtes nur reduziert, nicht jedoch ausgeschlossen wird, ist, daß die Wiederholrate der LED-Impulse durch einen freilaufenden Oszillator bestimmt wird, der auf einer anderen Frequenz als die Netzspannung läuft und mit dieser auch nicht synchronisiert ist. Das gemes­ sene Signal wird dann gemittelt, so daß sich eine Verminderung der effektiven Amplitude nur bei den 120 Hz-Anteilen (oder 100 Hz bei 50 Hz-Leitungen) ergibt. Darüber hinaus ist offen­ sichtlich, daß die bekannte Einheit dann nicht ausreichend sicher arbeitet, wenn sie ständig beleuchtet wird, weil der bei der bekannten Einrichtung verwendete Sensor keinen Infrarot- Filter aufweist, sondern vielmehr gegenüber sichtbarem Licht empfindlich ist. Auch der verwendete Fototransistor hat ledig­ lich einen dynamischen Bereich von zwei oder drei Dekaden, so daß ein Kompromiß zwischen dem Meßbereich und der Unempfind­ lichkeit gegenüber Dauerlicht geschlossen werden muß. Der bekannte Schaltkreis verwendet ferner einen digitalen Zähler.

Der Sensor der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich gegenüber dieser bekannten Einrichtung dadurch, daß ein Foto­ dioden-Sensor verwendet wird, der sowohl mit einem integralen IR-Filter versehen ist, als auch einen Dynamikbereich aufweist, der etwa zehn Dekaden überspannt. Darüber hinaus wird Unempfind­ lichkeit gegenüber Umgebungslicht bei dem erfindungsgemäßen System dadurch erreicht, daß ein Synchrondetektor anstelle einer Filtereinrichtung verwendet wird. Ein Widerstand-Konden­ sator-Netzwerk wird eingesetzt, um einiges von dem sich langsam aufladenden Signal des fluoreszierenden Lichtes abzuleiten, so daß die Verstärker nicht gesättigt werden. Obwohl die LED- Pulsfrequenz niedrig ist, werden sich schnell ändernde Impulse kurzer Dauer eingesetzt, die folglich nur unmerklich vom RC- Netzwerk beeinflußt werden. Dies geschieht im Gegensatz zu der vorstehend erläuterten bekannten Einrichtung, bei der die Zeitverzögerung durch einen digitalen Zähler erreicht wird, während im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein linearer Schaltkreis verwendet wird.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereichseinstellung.

Wenn die erfindungsgemäße Einrichtung bei einer Trinkwasser­ fontäne verwendet wird, ist die Bereichseinstellung sehr wichtig, weil es mit der Bereichseinstellung möglich ist, zu verhindern, daß eine Trinkwasserfontäne eine weitere derartige Trinkwasserfontäne "sieht", die sich in ihrer Nähe befindet, mit der Folge, daß der Zufluß des Wassers nie gestoppt würde, sofern nicht der dritte Regel-Schaltkreis der vorliegenden Erfindung in Aktion träte. Wenn man nun die Empfindlichkeit des Empfängers einstellt und nicht die Richtung des Strahles oder die Menge an gesendetem Licht, so ist dies so, als würde man einen Verschluß einer Kamera betätigen. Der Bereich kann eingestellt werden, so daß eine Einheit eine andere Einheit nicht beeinflußt, insbesondere wenn zwei Infrarot-Sensoren einander gegenüberliegend angeordnet sind. Jeder Sensor spricht auf die von ihm selbst erzeugte und ausgesendete Infrarot- Energie an.

Zusätzlich wird ein idealer Punkt oder werden ideale Punkte innerhalb eines vorgegebenen räumlichen Bereiches erzeugt, so daß dann, wenn eine Person sich nicht in diesem vorgewählten Bereich befindet, das reflektierte Licht keinen Einfluß hat und die Schaltkreise auch nicht in Betrieb setzt, um das Magnetventil zu betätigen.

Wenn mehr als eine Trinkwasserfontäne in demselben Bereich aufgestellt wird und zwei Trinkwasserfontänen einander gegen­ überstehend installiert sind, ist es möglich, die Impulsrate entsprechend einzustellen, um ein Übersprechen von einer Trinkwasserfontäne auf die andere zu vermeiden, wie bereits erläutert wurde.

Darüber hinaus, wie ebenfalls bereits erwähnt, wird ferner Gebrauch von zwei separaten Filtern im Sensor gemacht, so daß das eine Filter das andere nicht "sehen" kann. Hierdurch wird gewährleistet, daß der Empfänger nicht in einen Betriebszustand gehen kann, bis der gesendete Infrarot-Strahl von einem Objekt oder einem Benutzer innerhalb des vorgegebenen Bereiches reflektiert wurde und lediglich von dem Empfänger empfangen wurde.

Es ist bekannt, daß innerhalb eines Wasserhahnes oder einer Trinkwasserfontäne nur sehr wenig Luftbewegung vorhanden ist, so daß kein Raum vorhanden ist, um Wärme abzuleiten, die sich aus aufgestauter Wärme ergibt. Die Verwendung von zwei getrenn­ ten Filtern vermeidet daher die Probleme, die sich ergäben, wenn eine einzige Linse und/oder ein einziges Filter verwendet würde.

Wenn der Sensor im Wasserhahn eingesetzt wird, besteht eher die Möglichkeit, daß ein Wasserhahn den anderen "sieht", selbstverständlich in Abhängigkeit von der jeweiligen Anordnung. Man muß ferner in Betracht ziehen, daß den Benutzern der hier interessierenden Einrichtungen oftmals eine gewisse Spielneigung zu eigen ist, so daß der dritte Regel-Schaltkreis eine äußerst wichtige Funktion ausübt, um zu verhindern, daß unnötig Wasser vergeudet wird.

Ein weiterer Vorteil des Einsatzes zweier separater Filter liegt darin, daß der Ersatz verkratzter oder beschädigter Filter weniger teuer ist, weil es sich um Elemente kleinerer Größe handelt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird nicht die Verwendung von Linsen vorgeschlagen, um das Blickfeld einzuengen. Die vorliegende Erfindung schlägt den Einsatz von Fotodioden vor, die von Hause aus einen Dynamikbereich von nahezu zehn Dekaden aufweisen, d.h. ein Verhältnis des kleinsten noch detektierbaren Signals zu dem größten detektierbaren Signal oder, anders ausgedrückt, das Verhältnis einer Größe, die vom internen Rauschpegel des Bauelementes und seinem Umwandlungsfaktor abhängt, relativ zum größten detektierbaren Signal, bevor Sättigung eintritt. Auf diese Weise kann die Fotodiode belastet werden, so daß selbst helles Licht keine Sättigung bewirkt, sondern das nachfolgende Auftreffen von zusätzlichem reflektier­ tem Licht der LED immer noch die Erzeugung von Elektronen in der Fotodiode zur Folge hat. Das dem Dauerlicht entsprechende Gleichspannungssignal der Fotodiode wird dann über einen Kondensator abgekoppelt, der lediglich die Wechselspannungs­ komponenten des Signals in den Verstärker weiterleitet.

Die eingesetzten Filter arbeiten vorzugsweise bei einer Wellen­ länge von 880 nm, die sich bei Infrarot-Bauelementen als besonders geeignet erwiesen hat. Die Werkstoffe, die für die Infrarot-Filter eingesetzt werden, umfassen dabei Kunststoff, Glas oder ähnliches.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch erläuterten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Trinkwasserfontäne, die auf einer Wand angeordnet ist, zusammen mit einem Infrarot-Sensor auf einer Vorderseite, nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Trinkwasserquelle gemäß Fig. 1 mit einem strichpunktiert dargestellten Benutzer und mit dem Sensor auf der Vorderseite des Gehäuses der Trinkwasserfontäne oder des Gehäuses für die Regeleinrichtungen, wobei dieses Gehäuse an einer Wand montiert ist;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels einer Schaltung mit den drei Regel- Schaltkreisen nach der vorliegenden Erfindung, um die verschiedenen Regelfunktionen der Trink­ wasserfontäne auszuüben;

Fig. 4A und 4B weitere schaltungstechnische Einzelheiten der diversen Blöcke des Blockschaltbildes gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine teilweise perspektivische Vorderansicht des Sensors und des Gehäuses nach der Erfindung, darstellend ein Infrarot-Empfangsfilter und ein Infrarot-Sendefilter;

Fig. 6 eine Darstellung, teilweise im Schnitt, der Front­ abdeckung eines Ausführungsbeispiels mit der Frontplatte, bei der der übrige Teil des Gehäuses entfernt wurde, darstellend das Infrarot-Filter­ system sowie eine vergossene gedruckte Leiterplatte, die die Schaltkreise der Fig. 3 und 4 aufnimmt;

Fig. 7 Eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines abgeänderten Sensors mit der gedruckten Leiterplatte für die Schaltkreise der Fig. 3 und 4 und ein anderes Ausführungsbeispiel der Frontplatte;

Fig. 8 eine weitere Seitenansicht des Sensors gemäß Fig. 7, darstellend die Filter in einer von der Frontplatte getrennten bzw. abgenommenen Stellung;

Fig. 9 eine teilweise perspektivische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels eines Waschbeckens mit Wasser­ hahn zusammen mit einer Sensoreinrichtung nach Art der Fig. 5 bis 8, in der die Schaltkreise der Fig. 3 und 4 verwendet werden, wobei die Sensoranordnung dieses Ausführungsbeispiels auf einer Wand angeordnet ist;

Fig. 10 eine Seitenansicht eines Wasserhahns, Waschbeckens und einer Sensoranordnung gemäß Fig. 9 mit einer Person in einer Stellung, in der die Hände gewaschen werden;

Fig. 11 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Wasser­ hahnes und des Waschbeckens der Fig. 9 und 10 mit der Sensoranordnung als integraler Bestandteil des Auslaßteiles des Wasserhahnes;

Fig. 12 eine weitere Abwandlung der Sensoreinrichtung, die an dem Auslaufteil des Wasserhahnes angeordnet ist; und

Fig. 13 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Wasserhahnes mit dem auf dem Auslaßteil des Wasser­ hahnes selbst montierten Sensor.

In den Fig. 1 und 2 ist ein herkömmlicher Wasserspender 10 dargestellt, der erfindungsgemäß mit einem gepulsten Infrarot- Sensor 12 ausgestattet ist, der an einer Seite des Wasserspen­ ders 10 befestigt ist. Der Wasserspender 10 ist an einer Wand 14 aufgehängt, die teilweise abgebildet ist. Der Sensor 12 wird aktiviert und bewirkt, daß Wasser von der Tülle 16 ab­ gegeben wird, wenn eine Person I, die in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist, an den Wasserspender 10 herantritt. Zu diesem Zweck ist ein Magnetventil 18 vorgesehen, das in Fig. 2 sche­ matisch in eine Wasserleitung 20 eingezeichnet ist. Das Magnet­ ventil 18 regelt den Zufluß und die Unterbrechung des Wasser­ stromes in der Wasserleitung 20, die zu dem Wasserhahn oder der Tülle 16 führt. Wie weiter unten noch in weiteren Einzel­ heiten erläutert werden wird, wird der Betrieb des Wasserspen­ ders 10 sowohl extern wie auch intern geregelt, und zwar im letztgenannten Fall durch eine unabhängige Regelung, die der Öffentlichkeit nicht zugänglich ist. Eine Person I, die sich in einer vorgewählten Position vor dem Wasserspender 10 befin­ det, ist in der Lage, diese damit in Betrieb zu setzen, dies geschieht aber nur unter vorbestimmten Bedingungen, auf die der Benutzer keinen Einfluß hat und die sich nicht nur auf die genaue Position des Benutzers beschränken. Auch andere Regelkreise, die noch erläutert werden, bestimmen den Beginn, die Dauer und die Beendigung des Wasserflusses.

Obwohl in der Zeichnung nur ein Wasserspender dargestellt ist, versteht sich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch mehr als ein Wasserspender verwendet werden kann. Falls ein Wasserspender an einer Wand und ein weiterer Wasserspender an einer gegenüberliegenden Wand angeordnet sind, wird der Sensor 12 jedes Wasserspenders 10 so eingestellt, daß er nicht auf ausgesendete Signale eines anderen Wasserspenders oder eines anderen mit Sensoren betriebenen Gerätes oder Armatur anspricht.

Der Sensor 12 ist ferner so eingestellt, daß eine Person, wie sie beispielsweise mit I strichpunktiert in Fig. 2 dargestellt ist, und die nur kurzzeitig an dem Wasserspender 10 vorbeigeht, keinen Wasserfluß aus der Tülle 16 verursachen wird. Nur dann, wenn die Person I sich für eine vorbestimmte Zeitdauer von 0,7 bis 0,8 Sekunden an den Infrarot-Strahl annähert und diesen reflektiert, wird die Schaltung den Wasserstrom einschalten. Wenn die Person I dann im Bereich des Infrarot-Sensors 12 für eine vorgewählte Zeitdauer von mehr als 30 ±5 Sekunden stehen­ bleibt, wird der Wasserstrom abgestellt werden, und das Magnet­ ventil 18 wird so betrieben, daß die Person I zunächst den Arbeitsbereich des Infrarotsensors 12 verlassen muß, ehe der Wasserstrom wieder eingeschaltet werden kann.

Der Sensor 12 umfaßt ein Infrarot-Sendefilter 11, durch das hindurch ein optischer Pfad 15 führt, der dann an einem Punkt 17 auf eine Person I auftrifft und entlang einem optischen Pfad 19 reflektiert wird, bis er durch ein Infrarot-Empfangs­ filter 13 empfangen wird. Der Punkt 17 befindet sich an einer idealen vorgewählten Position, an der der Sensor 12 in Betrieb gesetzt werden kann.

In den Fig. 3 und 4 ist ein Blockschaltbild sowie ein detail­ liertes Schaltbild von Schaltungseinzelheiten des Blockschalt­ bildes für einen Schaltkreis eines diffusen Fotosensors mit großem Bereich nach der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Die Fotosensor-Schaltung des Blockschaltbildes gemäß Fig. 3 umfaßt ein Netzgerät 21, das als Eingang eine Wechselspan­ nungsquelle 35 einer herkömmlichen 50 bis 60 Hz Spannungsquelle oder einen herkömmlichen Transformator aufweist, der in der Figur nicht dargestellt ist und zum Heruntertransformieren einer Eingangsspannung dient. Die Spannungsquelle 21 ist mit Durchgangsleitungen versehen, von denen eine erste über eine Leitung 36, eine zweite über eine Leitung 37 und eine dritte über eine Leitung 38 führt. Der Ausgang über Leitung 36 ist ein geglätteter Gleichspannungsausgang, der zu allen Schalt­ kreisen über die Leitung 36 führt, um die verschiedenen Ein­ heiten der Fotosensor-Schaltung zu versorgen. Der zweite Ausgang ist ein Wechselspannungs-Bezugsausgang, der über die Leitung 37 an einen Synchrondetektor 22 für die Netzphase geführt ist. Der dritte Ausgang liefert eine ungeglättete Gleichspannung über die Leitung 38 zu einem Treiberkreis 24 für eine licht­ emittierende Diode (LED) mit kapazitiver Entladung. Eine LED 32 ist an den Ausgang des LED-Treiberkreises 24 angeschlossen. Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung herausgestellt, daß die Verwendung einer ungeglätteten Gleichspannung zum Betrieb der LED 32 dazu beiträgt, Bauelemente des Schaltkreises mit kleineren Abmessungen verwenden zu können.

Wie man am besten aus Fig. 4A ersieht, umfaßt das Netzgerät 21 Bauelemente R 1, D 1, D 2, C 1, ZD 1, ZD 2. Der Wert von R 1 ist so eingestellt, daß Quellspannungen zwischen 24 und 120 V Wechselstrom verarbeitet werden können. Wenn man von einer 240 V Wechselspannungsquelle arbeiten möchte, so kann dies in einfacher Weise dadurch bewerkstelligt werden, daß man im wesentlichen dieselbe Schaltung verwendet, jedoch den Widerstand R 1 durch einen Kondensator ersetzt und einen weiteren Gleich­ richter hinzufügt, dessen Kathode an den Verbindungspunkt von R 1 und D 1 und dessen Anode an die gemeinsame Bezugsleitung der Schaltung angeschlossen ist. Der Synchrondetektor 22 für die Netzspannungsphase erhält die Wechsel-Bezugsspannung über die Leitung 37 vom Netzgerät 21 und erzeugt daraus eine in der Phasenlage genau eingestellte gepulste Ausgangsspannung, die über eine Leitung 39 geführt wird, um einen Schaltkreis 23 zur Bereichseinstellung zu triggern. Der Schaltkreis 23 zur Bereichseinstellung hat einen Ausgang mit einer Leitung 40, die sich in Leitungen 41 und 49 aufteilt. Die Leitung 49 führt zu einem getasteten relativen Komparator 28, und die Leitung 41 führt zum Treiberkreis 24 für die kapazitive Entladungs-LED 32. Das gepulste Ausgangs­ signal des Schaltkreises des Synchrondetektors 22 löst eine kurze Abtastzeitspanne aus, während der der Treiberkreis 24 für die kapazitive Entladungs-LED 32 die LED 32 einschaltet, so daß der Fotosensor-Schaltkreis am Ausgang einen Impuls von gefiltertem Licht erzeugt, und zwar jeweils einen alle 16,7 Millisekunden. Auf diese Weise wird, wie man aus Fig. 3 ersehen kann, ein Lichtstrahl von der LED 32 über einen opti­ schen Pfad 47 durch das Infrarot-Filter 11 ausgesendet. Die Anordnung hält dann Ausschau nach einer Reflektion des ausge­ sendeten Lichtimpulses durch das Infrarot-Empfangsfilter 13 in Richtung eines optischen Pfades 48 von einem reflektierenden Objekt oder einer Person 34, die sich in einem vorgegebenen Bereich des ausgesendeten Impulses in Richtung des optischen Pfades 47 befindet, um dann diesen Impuls in Richtung des optischen Pfades 48 zu reflektieren, so daß der Impuls durch einen Fotodioden-Sensor 33 empfangen werden kann. Die Länge der Stromimpulse, die der LED 32 zugeführt werden, beträgt etwa 3 bis 5 Sekunden. Der Fotodioden-Sensor 33 ist mit seinem Ausgang an den Eingang eines Verstärkersystems angeschlossen, der einen ersten Ver­ stärker 25 mit hoher Verstärkung umfaßt, der wiederum über eine Leitung 42 an einen zweiten Verstärker 26 mit hoher Verstärkung angeschlossen ist, der wiederum mit seinem Signal­ ausgang an einen dritten Verstärker 27 mit hoher Verstärkung über eine Leitung 42 angeschlossen ist. Dadurch, daß der Fotosensor-Schaltkreis die empfangenen Signale ständig synchron mit den Nulldurchgängen der Netz-Wechselspan­ nung abtastet, erreicht der Schaltkreis ein extremes Ausmaß an Unterdrückung externer über das Netz getasteter Lichtquellen, beispielsweise von Fluoreszenz-Lampen, Quecksilber-Dampflampen oder Natrium-Hochdrucklampen. Der Fotodioden-Sensor 33 des Fotosensor-Schaltkreises befindet sich ständig in Phase mit der Netz-Wechselspannung und "sieht" daher dieselbe Umgebungs-Lichtintensität jedesmal, wenn der Fotodioden-Sensor 33 des Fotosensor-Schaltkreises nach seinem eigenen reflektierten Impuls in Richtung des optischen Pfades 48 "Ausschau hält". Diese Vorgehensweise erhöht das Signal- Rauschverhältnis des Fotosensor-Schaltkreises. Ein Ergebnis der Anwendung dieser Technik ist es, daß das Rauschen entfernt wird, das dem Signal durch den dritten Verstärker 27 überlagert und dann von dort über eine Leitung 44 auf den getasteten relativen Komparator 28 übertragen wird. Hierdurch ist es möglich, mit wesentlich weniger Unsicherheit den Punkt zu erfassen, an dem ein reflektierendes Objekt 34 (beispielsweise ein Mensch) in den Erfassungsbereich des Fotosensor-Schaltkreises hineinkommt oder diesen verläßt. Aufgrund der konstanten Phasenbeziehung des Synchronisierungs- Impulses zur Netz-Wechselspannungsquelle und aufgrund der kurzen Dauer des Abtast-Zeitintervalls, verglichen mit einer Halbwelle der Netz-Wechselspannungsquelle, können Mehrfach- Einheiten realisiert werden, deren jeweilige Abtast-Zeitinter­ valle zu unterschiedlichen und nicht-überlappenden Zeitpunkten während einer Halbwelle der Netz-Wechselspannung auftreten. Diese Eigenschaft macht es möglich und gewährleistet zugleich, daß der Fotosensor-Schaltkreis nur in Abhängigkeit von seinem eigenen reflektierten Lichtimpuls arbeitet, während er gleich­ zeitig unmittelbar Lichtimpulse von anderen Fotosensor-Schalt­ kreisen empfangen kann, die zu geringfügig unterschiedlichen Zeitpunkten arbeiten. Es muß an dieser Stelle festgehalten werden, daß sich üblicherweise mehr als eine Lichtquelle an demselben Ort befindet und daß es mit der vorliegenden Erfindung möglich wird, zu verhindern, daß eine Lichtquelle aus einer unerwünschten Position einen Empfänger an einer anderen Position akiviert oder auf diesen überspricht. Der Synchrondetektor 22 für die Netzspannungsphase ist von Wichtigkeit für die Arbeisweise und den Schaltungsaufbau aus den folgenden Gründen: Wegen der Forderung nach niedrigem Leistungsverbrauch, der durch die Notwendigkeit des direkten Netzbetriebes auferlegt wird und wegen der Notwendigkeit größter LED-Intensität zur Erhöhung des Signal-Rauschverhältnisses, wird ein kapazitiver Entladungskreis verwendet, um die LED anzusteuern. Als Ergebnis ist die Zeitdauer des der LED zugeführten Stromimpulses sehr kurz, und zwar in der Größenordnung von 3 Mikrosekunden. Da es wirtschaftlich unvertretbar wäre, die Verstärker für ein solch schnelles Signal geringer Intensität zu tasten und da das zusammengesetzte Signal auch relativ große Anteile von Fluoreszenzlampen enthalten wird, wurde ein spezieller Synchron­ detektor entwickelt. Die Wirkungsweise dieses Detektors ist sehr komplex. Ein Gesichtspunkt des Detektors 22 ist, daß er sowohl mit dem LED-Impuls wie auch mit der Netz-Wechselspannung synchronisiert ist. Diese Eigenschaft, in Verbindung mit der Tatsache, daß der LED-Impuls sehr kurz ist relativ zur Periodendauer der Netz-Wechselspannung, macht es möglich, verschiedene Sensoren in verschiedenen Zeitfenstern zu betreiben, ohne daß diese miteinander wechselwirken. Es ist notwendig, mehr als einen Sensor einzusetzen, wenn bei einer Installation mehr als eine Armatur eingesetzt wird und jede Armatur unabhängig in ihrer Zeit kontrolliert werden soll. Da die Ausbreitungsverzögerung der Verstärker umgekehrt proportional der Amplitude der empfan­ genen LED-Impulse ist, kann die Länge des Zeitintervalls, während dessen der Detektor arbeitet, leicht eingestellt werden, so daß eine Möglichkeit zur Verfügung gestellt wird, den Arbeitsbereich des Sensors über einen extrem weiten Bereich mit nur einem einzigen Potentiometer einzustellen. Zusätzlich wird dem Detektor eine Vorspannung zugeführt, die relativ zum zusammengesetzten Eingangssignal des Detektors eingestellt wird und deren Polarität entgegengesetzt zum positiven Anstieg eines Signals einer Fluoreszenzlampe und dem reflektierten LED-Signal ist. Da der Anstieg (dv/dt) eines Signals einer Fluoreszenzlampe sehr langsam ist, verglichen mit dem Anstieg eines LED-Signales, kann es während der sehr kurzen Zeitdauer, während der der Detektor eingeschaltet ist, die angelegte Vorspannung nicht überwinden und wird daher bereits zu diesem Zeitpunkt vollständig unterdrückt. Andersherum betrachtet ist der Anstieg eines LED-Signales sehr hoch und überwindet leicht die Vorspannung, so daß ein Richtungssignal erzeugt wird, wenn das LED-Signal während des Zeitintervalls auftritt, in dem der Detektor eingeschaltet ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Phasenbeziehung zwischen dem Abtast-Zeitintervall zur Wechselspannungsquelle einstellbar und wird verändert, indem der Wert eines Widerstan­ des in einem Widerstands-Kondensator-Netzwerk verändert wird oder indem ein Synchron-Abwärtszähler digital programmiert wird oder indem ein Komparator und ein Synchronzähler digital programmiert werden. Der Synchrondetektor 22 für die Netzspan­ nungsphase umfaßt Bauelemente R 7, C 5, D 5, D 6 und U 1 F.

Es sollen nun der Schaltkreis 23 zur Bereichseinstellung näher beschrieben werden. Ein Eingang des Schaltkreises 23 ist an den Ausgang des Synchrondetektors 22 für die Netzspannungsphase über die Leitung 39 angeschlossen. Der Schaltkreis 23 zur Bereichseinstellung empfängt einen Triggerimpuls über die Leitung 39 vom Synchrondetektor 22 für die Netzspannungsphase und, sobald der Triggerimpuls empfangen wurde, erzeugt der Schaltkreis 23 zur Bereichseinstellung ein Ausgangssignal über die Leitung 41 für den Treiberkreis 24 der kapazitiven Entladungs-LED, um einen Lichtimpuls zu erzeugen, wie der durch den optischen Lichtimpulspfad 47 von der LED 32 angedeutet ist, der auf ein reflektierendes Objekt 34 gerichtet ist. Der getastete relative Komparator 28 ist an die Ausgänge des Schaltkreises 23 zur Bereichseinstellung über die Leitungen 40 und 49 und an den dritten Verstärker 27 über die Leitung 43 angeschlossen. Die Leitung 40 liefert das Signal für den Komparator 28, um die Abtast-Zeitdauer einzustellen, während der der getastete relative Komparator 28 in die Lage versetzt ist, das Ausgangssignal 44 des dritten Verstärkers 27 abzu­ tasten.

Es muß besonders darauf hingewiesen werden, daß ein Element der vorliegenden Erfindung das Abtast-Zeitintervall ist, und das Zeitintervall dieses Abtastimpulses kann dadurch eingestellt werden, daß der Wert eines Widerstandes in einem Widerstands- Kondensator-Netzwerk eingestellt wird oder daß ein Synchron- Abwärtszähler digital programmiert wird oder daß ein Komparator und ein Synchronzähler digital programmiert werden. Der Bereich, in dem die Anwesenheit des Objektes detektiert wird, ist proportional zur Länge des Zeitintervalles. Wenn man die Länge des Abtast-Zeitintervalles erfüllt, vergrößert man gleichzeitig diesen Bereich. Diese Einstellungsmöglichkeit ist neu und ein sehr nützlicher Weg, um einen extrem großen, relativ linearen Einstellbereich mit preisgünstigen Schaltmitteln zu erreichen. Dabei wird vor allem die Eigenschaft von Silizium-Operations­ verstärkern ausgenutzt, wonach diese eine nicht-lineare, inverse Abhängigkeit zwischen Signalamplitude und Ausbreitungsver­ zögerung aufweisen.

Es wird kein Synchronisierungsimpuls vom ersten Verstärker 25 abgeleitet, noch diesem zugeführt. Je stärker der reflektierte Lichtimpuls ist, der entlang des optischen Pfades 48 reflektiert und durch die Fotodiode 33 empfangen wird, desto schneller wird sich das Signal durch die Verstärker 25, 26, 27 ausbreiten. Dieser Effekt ermöglicht es, den Meßbereich dadurch einzustel­ len, daß man die Abtastzeit variiert, die für das Auftreten der Anstiegsflanke des empfangenen Signals am Ausgang des dritten Verstärkers zugelassen wird, das über die Leitung 44 dem getasteten relativen Komparator 45 zugeführt wird. Wenn die Anstiegsflanke des empfangenen Signals als ein Ausgangs­ signal des dritten Verstärkers 27 auf der Leitung 44 des dritten Verstärkers 27 erscheint, bevor das Abtastintervall abgelaufen ist, dann gilt das Objekt als detektiert. Wenn jedoch das Abtast-Zeitintervall endet, bevor die Anstiegsflanke des empfangenen Signals erscheint, dann gilt das Objekt als nicht detektiert. Die Zeit, die das empfangene Signal benötigt, um zu erscheinen, ist in etwa direkt dem Abstand eines Zielobjektes von fester Größe vom Fotosensor-Schaltkreis proportional. Da die Einstellung des Abtast-Zeitintervalles in linearer Weise erfolgen kann, kann der Meßbereich in entsprechend einfacher Weise in jedem Abschnitt des extrem breiten Arbeitsbereiches des Sensors eingestellt werden. Der Schaltkreis 23 zur Bereichs­ einstellung umfaßt die Bauelemente C 6, R 5, R 8, U 1 E, U 3 B, R 20. Dabei soll darauf hingewiesen werden, daß R 5 ein Potentiometer ist, wie schematisch angedeutet. Ein Ausgangssignal 50 wird von der Anode von U 3B abgenommen und dem Eingang der Kathode U 3 C des getasteten relativen Komparators 28 zugeführt.

Wie bereits hervorgehoben wurde, ist es möglich, direkt von einer Netzspannung von bis zu 240 Volt zu arbeiten, ohne Transformatoren zum Heruntertransformieren einzusetzen. Dies erfordert jedoch, daß die Leistungsaufnahme des Schaltkreises extrem niedrig ist. Da der am meisten leistungsverzehrende Anteil des fotosensitiven Verfahrens mit Reflektion die Er­ zeugung des reflektierenden Lichtes ist, wird eine Technik mit kapazitiver Entladung verwendet.

Die kapazitive Entladung ist eine Technik, die gewöhnlich eingesetzt wird, um hohe momentane Leistungsimpulse aus einer Quelle mit niedriger mittlerer Leistung zu erzeugen. Diese Technik wird typischerweise bei gepulsten Lasern sowie in Kraftfahrzeug-Zündanlagen eingesetzt.

Während eines Teiles der Wechselspannungshalbwelle wird Energie bei relativ niedriger Energieflußrate in einem Speicherkonden­ sator angesammelt. Wenn der Treiberkreis 24 für die kapazitive Entladungs-LED einen Triggerimpuls vom Schaltkreis 23 zur Bereichseinstellung über die Leitung 40 erhält, wird die in dem Kondensator gespeicherte Energie in die LED 32 entladen, so daß ein Impuls eines hohen Stromes mit sehr kurzer Zeitdauer erzeugt wird. Dies erzeugt einen intensiven Lichtimpuls, der von der LED 32 abgestrahlt wird. Die Anwendung dieser Technik erhöht das Gesamt-Signal-Rauschverhältnis des Fotosensor- Schaltkreises, so daß die Erkennung von Objekten in weit größerer Entfernung selbst bei einer Vielzahl von Umgebungs­ licht-Bedingungen möglich ist. Dies eröffnet weiterhin die Möglichkeit, eine kompakte Anordnung mit geringer Leistungsauf­ nahme zu realisieren, die direkt aus einer Netzspannungsquelle ohne Transformatoren betrieben werden kann, mit den sich daraus ergebenden Konsequenzen für Größe, Gewicht und Kosten. Der Treiberkreis 24 für die kapazitive Entladungs-LED umfaßt die Bauelemente R 2, R 4, R 18, R 23, C 4, C 7, D 3, Q 2, U 3 A.

Der Fotodioden-Sensor bzw. das lichtempfindliche Element 33 ist eine Fotodiode mit hoher Ansprechgeschwindigkeit, die als Lichtempfänger arbeitet und als Lichtsensor eingesetzt wird. Die Fotodiode wird in einer Betriebsart mit umkehrbarer Vor­ spannung eingesetzt, um eine höhere Ansprechgeschwindigkeit für die kurzen Impulse reflektierten Lichtes zu erzeugen, wie mit dem optischen Pfad 48 für den empfangenen Strahl angedeutet, der vom reflektierenden Objekt 34 empfangen wird, nachdem er auf dieses nach Aussendung von der LED 32 auftraf.

Um den größtmöglichen Vorteil aus dem großen dynamischen Arbeitsbereich der Fotodiode 33 zu ziehen, ist diese an einen relativ niedrigen Lastwiderstand angeschlossen und dann kapa­ zitiv an den ersten Verstärker 25 angekoppelt. Dies ermöglicht es, daß der Fotosensor-Schaltkreis normalerweise mit relativ großen Lichtamplituden von solchen Quellen wie der Sonne oder anderem externem unerwünschtem oder unnötigem Licht arbeitet. Die Verwendung eines niedrigen Wertes des Kopplungskondensators am Eingang des Verstärkers 25 führt zu einer Unterdrückung von 50 bis 60 Hz-Licht-Störsignalen. Aufgrund des niedrigen Ausgangssignals der Fotodiode 33 und der weiteren Abschwächung durch den Lastwiderstand, an den das Ausgangssignal der Foto­ diode 33 angekoppelt ist, ist ein erhebliches Ausmaß an Ver­ stärkung erforderlich, um das Signal verwertbar zu machen. Aus diesem Grunde wird der erste Verstärker 25 bei seinem höchstmöglichen Verstärkungsfaktor betrieben, bei dem er noch stabil arbeitet. Der erste Verstärker 25 mit hoher Verstärkung umfaßt die Bauelemente D 8, R 9, R 10, R 11, C 8, C 9, R 14, U 2 A, R 12, R 13.

Der zweite Verstärker 26 ist mit seinem Eingang an den Ausgang des ersten Verstärkers 25 über die Leitung 26 angeschlossen. Der zweite Verstärker 26 ist über den Kondensator C 10 wech­ selspannungsgekoppelt, und diese invertierende Verstärkerstufe mit hohem Verstärkungsfaktor wird bei dem höchstmöglichen Verstärkungsfaktor betrieben, bei dem sie noch stabil arbeitet. Die Verwendung eines niedrigen Wertes für den Kopplungskonden­ sator führt zu einer Unterdrückung von Licht-Störsignalen im Bereich 50 bis 60 Hz. Der zweite Verstärker 26 umfaßt die Bauelemente C 10, C 17, R 15, U 2 D.

Es ist ferner ein dritter Verstärker 27 vorgesehen, der über einen Widerstand R 16 gleichspannungsgekoppelt an den zweiten Verstärker 26 über die Leitung 43 angeschlossen ist. Diese gleichspannungsgekoppelte, invertierende Verstärkerstufe 27 wird bei relativ niedrigem Verstärkungsfaktor betrieben. Die Amplitude des Ausgangssignales dieser Stufe ist ausreichend hoch, um den getasteten relativen Komparator 28 anzusteuern. Der dritte Verstärker 27 umfaßt die Bauelemente R 16, R 17, C 18, U 2 C.

Der getastete relative Komparator 28 ist das Herzstück des Signal-Detektorkreises. Durch Abtasten des Ausgangssignals, das über die Leitung 44 vom dritten Verstärker 27 erzeugt wird, wenn die LED 32 gezündet wird und durch Festhalten von dessen Amplitude während der Restzeit des Abtast-Zeitinterval­ les, wird eine stabile Referenzspannung erzeugt, relativ zu der ein Anstieg der Signalspannung auf der Leitung 44 erkannt werden kann. Da diese Referenzspannung ein Maß für das zusammen­ gesetzte Lichtsignal ist, das an der Fotodiode 33 empfangen wurde, und zwar in dem Augenblick, in dem die Abtastperiode beginnt, und da der Anteil dieses Signales, der auf das Um­ gebungslicht zurückgeht, sich nur sehr geringfügig während des relativ kurzen Abtast-Zeitintervalles ändert, kann ein sehr hoher Grad von Unterdrückung von Umgebungs-Lichtquellen im Verhältnis zum reflektierten Licht 48 von der LED 32 erreicht werden.

Der getastete relative Komparator 28 ist außerhalb des Abtast- Zeitintervalles abgeschaltet, um einen unerwünschten Betrieb durch Lichtquellen hoher Intensität, beispielsweise Fluoreszenz- Lampen, Quecksilber-Dampflampen oder Hochdruck-Natriumlampen zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist die Anode von U 3B des Schalt­ kreises 23 zur Bereichseinstellung über die Leitung 50 an die Kathode von U 3C des getasteten relativen Komparators 28 an­ geschlossen, um U 3B und U 3C gemeinsam einzuschalten, wann immer eine Abtastung vorgenommen wird. Tatsächlich wird dabei U 3C von U 3B aktiviert. Eine Hystereseschaltung stellt sicher, daß der getastete relative Komparator 28 ausgeschaltet bleibt, wenn das Abtast-Zeitintervall beginnt, bis eine ausreichende oder vorbestimmte Änderung des Signals 44 aufgetreten ist. Wenn der getastete relative Komparator einmal eingeschaltet ist, hält ihn die Hystereseschaltung für die Restdauer des Abtast-Zeitintervalles eingeschaltet, so daß ein zuverlässiger Signalausgang 45 gewährleistet ist. Der Ausgang 45 des getaste­ ten relativen Komparators 28 ist ein positiver Impulszug, wenn ein Objekt detektiert wird. Der getastete relative Kom­ parator 28 umfaßt die Bauelemente U 3 C, C 11, R 21, U 2 B, D 7 und R 19.

Ein Ausgangs-Konditionierungs-Schaltkreis 29 ist eingangsseitig an den Ausgang des getasteten relativen Komparators 28 über eine Leitung 45 und ausgangsseitig mit einem Interface 30 über eine Leitung 46 verbunden; er wandelt das Impulszug- Ausgangssignal, das ihm über die Leitung 45 vom getasteten relativen Komparator 28 zugeführt wird, in ein statisches "Ein"- oder "Aus"-Signal um. Eine niedrige Ausgangsspannung zeigt die Bedingung "Objekt detektiert", und eine hohe Aus­ gangsspannung zeigt an, daß kein Objekt detektiert wird. Zusätzliche Bauelemente können dieser Stufe hinzugefügt werden, um die Ansprechzeit-Charakteristik für den "Ein"- oder "Aus"- Schwellwert zu erkennen. Der Ausgangs-Konditionierungs-Schalt­ kreis 29 umfaßt die Bauelemente C 12, U 1 D, R 22 und U 3 D.

Das Interface 30 umfaßt alle Bauelemente, die erforderlich sind, um das "Ein"- oder "Aus"-Ausgangssignal, das ihm über die Leitung 46 vom Ausgangs-Konditionierungs-Schaltkreis 29 zugeführt wurde, in logische Signale oder Signal-Spannungswerte umzuwandeln, die für einen vorgegebenen Zweck erforderlich sind. Das Interface 30 umfaßt die Bauelemente U 1 B, D 10, R 24, R 25, C 13, U 1 C, C 15, R 26, U 1 A, D 12, R 27, C 16, R 28, TR 1, R 29. Das Ausgangssignal des Interface 30 wird der Magnetspule des Magnetventils 18 zugeführt.

Gleiche Elemente sind jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen, und alle Ausführungsbeispiele verwenden Magnetventile 18 oder äquivalente Bauelemente.

Bei einem bevorzugten praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden für die Schaltung der Fig. 4 die folgenden elektrischen und elektronischen Bauelemente innerhalb der Komponenten des Blockschaltbildes gemäß Fig. 3 eingesetzt:

Netzgerät 21
D 1
IN 4007
D 2	IN 4007
ZD 1	IN 754
ZD 2	IN 754
C 1	47 µF; 3,5 V
R 1	4 kΩ, 5 W

Synchrondetektor 22 für die Netzspannungsphase
R 7|100 kΩ
C 5	0,001 µF
C 5	IN 4148
D 6	IN 4148
U 1 F	74C14

Schaltkreis 23 zur Bereichseinstellung
C 6|0,001 µF
R 5	100 kΩ
R 8	10 kΩ
R 20	100 kΩ
U 1 E	74C14
U 1 B	74C14

Treiberkreis 24 für die kapazitive Entladungs-LED
R 2|1 kΩ
R 4	100 kΩ
R 18	1 kΩ
R 23	1,8 kΩ
C 4	0,7 µF; 35 V
C 7	0,1 µF
D 3	IN 4007
Q 2	2N2222 LED Entladungstransistor
U 3 A	LED Transistorpuls-Treiber TLC274CN

Erster Verstärker 25 hoher Verstärkung
D 8
IN 4148
R 9	100 kΩ
R 10	10 kΩ
R 11	10 kΩ
R 12	100 kΩ
R 13	100 kΩ
R 14	10 MΩ
C 8	0,001 µF
C 9	47 µF
U 2 A	TLC274CN

Zweiter Verstärker 26 hoher Verstärkung
C 10|0,001 µF
C 17	47 µF
R 15	10 MΩ
U 2 D	TLC274CN

Getasteter relativer Komparator 28
U 2 B
TLC274CN
U 3 C	CD 4066
C 11	0,1 µF
D 7	IN 4148
R 19	100 kΩ
R 21	10 kΩ

Ausgangs-Konditionierungs-Schalt­ kreis 29
C 12|0,1 µF
R 22	2,2 MΩ
U 1 D	74C14
U 3 D	CD 4066

Interface 30
U 1 A
In 4148
U 1 B	IN 4148
U 1 C	IN 4148
C 13	2,2 µF
C 15	33 µF
C 16	0,001 µF, 1 kV
R 24	10 kΩ
R 25	220 kΩ
R 26	1 kΩ
R 27	820 kΩ
R 28	56 kΩ
R 29	36 kΩ
D 10	IN 4148
D 12	IN 4148
TR 1	Ausgangsschalter 2N6073B

Betrachtet man nun die Fig. 5 bis 8 und insbesondere Fig. 5, so erkennt man, daß eine Sensoreinheit 100 ein äußeres Gehäuse 110 umfaßt, das teilweise aufgebrochen dargestellt ist, wobei die inneren Bauteile nicht dargestellt sind. Die Sensoreinheit 100 umfaßt ferner eine Frontplatte oder Abdeckung 112 sowie Infrarot-Filter 114 und 116, die in der Abdeckung 112 gehalten sind. Die Infrarot-Filter 114 und 116 sind von derselben oder von äquivalenter Art und haben dieselben oder äquivalente Eigenschaften wie die Infrarot-Filter 11 und 13. Für jede Linse ist ein Eisenring oder ein erhabener Kunststoffring 118 vorgesehen, um die Linsen in der Frontplatte oder Abdeckung 112 zu halten. Die Frontplatte 112 ist, von ihrer äußeren Oberfläche her betrachtet, dieselbe für die Ausführungsbeispiele der Fig. 6 sowie 7 bis 8. Sie ist am äußeren Gehäuse 110 mit herkömmlichen Befestigungsmitteln 120 befestigt, beispielsweise mit einer Niete, wenn das Gehäuse 110 nicht zugänglich sein soll oder mit einer Schrauben-Mutter-Verbindung, wenn das Gehäuse 110 zugänglich sein soll.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Sensoreinheit 100, bei der das äußere Gehäuse 110 entfernt ist. Man erkennt eine gedruckte Leiterplatte 122 sowie eine lichtemittierende Diode 32 mit elektrischen Verbindungen 130, die zu dem Treiberkreis 24 für die kapazitive Entladungs-LED führen (vgl. Fig. 3). Infrarot-Filter 132 und 142 sind in die Abdeckung 112 eingeklebt.

Das Infrarot-Filter 132, das als Sendefilter dient, ist mit einem Sendergehäuse 134 versiegelt oder verbunden. Das Sender­ gehäuse 134 umfaßt einen Zentrierring 136 zum Zentrieren und Positionieren der LED 32, die in dem Sendergehäuse 134 aufge­ nommen und von diesem in ihrer richtigen Position gehalten wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das In­ frarot-Filter 132 an die Frontplatte oder Abdeckung 112 ange­ klebt. Das Filter 132 und die LED 32 können eine Baueinheit bilden oder die LED 32 kann in einem Bereich 137 aufgenommen sein.

Der Empfänger der Sensoreinheit 100 umfaßt eine gesonderte Einheit 140, die aus einem Fotodioden-Sensor 33 und dem In­ frarot-Filter 142 gebildet wird, das an ein Sendergehäuse 144 angeklebt ist. Der Fotodioden-Sensor 33 (oder Infrarot- Empfänger) ist in der Einheit 140 enthalten und vorzugsweise eingesiegelt. Drähte 146 vom Fotodioden-Sensor 33 sind mit dem ersten Verstärker 25 hoher Verstärkung auf der gedruckten Leiterplatte 122 verbunden. Der Sensor 33 ist in einem Halteteil 148 gehalten. Die Filter 132, 142 sind zwar vorzugsweise in den Gehäuseeinheiten 134, 144 eingeklebt, sie können jedoch auch daraus wieder gelöst und entfernt werden, wobei indes die Gefahr besteht, daß sie während des Auswechselns beschädigt werden.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 ist eine Abdeckung 150 vorgesehen, die zwei Infrarot-Filtersysteme 152, 254 umfaßt. Beide Systeme 152, 154 weisen topfförmige Filter-Halteabschnitte 156, 158 und entfernbare bzw. austauschbare Filter 160 auf. Die Filter 160 der Systeme 152, 154 sind nicht an die Abdeckung 150 angeklebt, sondern vielmehr eingepreßt und werden in dieser Position von der Abdeckung 150 aufgenommen und gehalten. Ein äußerer Umfang 152 des Filters 160 wird von einem inneren Umfangsabschnitt 164 der Halteabschnitte 156 oder 158 aufgenom­ men und reibschlüssig gehalten, so daß die Filter 152, 154 leicht entfernbar und austauschbar sind. Darüber hinaus können auch andere Klemm- oder Haltemittel eingesetzt werden, sofern nur die Filter am Einsatzort leicht austauschbar und reparierbar sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 ist in Fig. 8 teilweise eine Explosionsdarstellung gewählt, bei der die Filter 160 von den Halteabschnitten 156, 158 entfernt sind, um die LED 32 und den Fotodioden-Sensor 33 freizulegen und ein Austauschen der Infrarot-Filter zu erleichtern, sofern diese in irgendeiner Form verkratzt oder beschädigt sein sollten.

Darüber hinaus kann, falls erforderlich, die gedruckte Leiter­ platte 122 schnell und einfach ausgetauscht werden, ebenso wie die LED 32 und die Fotodiode 33. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind die Filter 132 und 142, wie oben erwähnt, in die Halteabschnitte der Gehäuse 134 und 144 eingeklebt, so daß es etwa schwieriger ist, diese auszutauschen.

Bei den Filtersystemen 152 und 154 bilden die lichtemittierende Diode 32 und der Fotodioden-Sensor 33 eine integrale Baueinheit mit den topfförmigen Abschnitten 156, 158 und sind miteinander versiegelt oder mittels Kunstharz verklebt, um eine Beschädigung der Bauelemente zu vermeiden.

In den Fig. 9 bis 13 ist ein Spülbecken oder Waschbecken 201 dargestellt. Das Becken 201 weist einen Hahn 202 sowie ein Magnetventil 18 auf, das in gestrichelten Linien gezeigt und in eine Wasserversorgungsleitung 205 eingeschaltet ist. Das Magnetventil 18 wird von dem Interface-Schaltkreis 30 zur Regelung des Wasserflusses betätigt. Bei den Ausführungsbei­ spielen der Fig. 9 und 10 wird ein an einer Wand angeordneter Sensor 210 eingesetzt, während das Ausführungsbeispiel der Fig. 11 einen Sensor 220 vorsieht, der am Auslaufteil eines Wasserhahnes 222 angeordnet ist. Alternative oder abgeänderte Ausführungsformen dieses Ausführungsbeispiels sind in Fig. 12 und 13 dargestellt, wo ein Auslaufteil eines Wasserhahnes 232 mit einem eingebauten Sensor 230 versehen ist.

Der an der Wand angeordnete Sensor 210 ist von derselben Art wie der gepulste Infrarot-Sensor 12, der in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Der Schaltkreis für den Sensor 210 und seine Betriebsweise sind dieselben, wie weiter oben in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 erläutert wurde. In der beschriebenen Weise wird das Magnetventil 18 betätigt, das den Wasserfluß regelt, und der Sensor selbst kann von einer Art sein, wie sie oben anhand der Fig. 5 bis 8 erläutert wurde. Das Magnetventil 18 wird zusätzlich vom Sensor 210 betätigt, um den Wasserfluß in der Leitung 205 zum Auslaßteil des Wasserhahns bzw. der Tülle zu regeln.

Wie man aus Fig. 10 in weiteren Einzelheiten erkennt, ist es möglich, nur einen Teil des Gehäuses der Sensoreinheit 100 zu verwenden, wobei die Frontplatte bzw. Abdeckung 112 vor einer Wand W angeordnet ist, während die gedruckte Leiterplatte 122 mit den elektrischen Verbindungen 130 und 146 hinter der Wand W angeordnet ist. Die elektrische Verbindung führt bekanntlich zur LED 32 hinter dem Infrarot-Filter 132, während die elektri­ sche Verbindung 146 zum Fotodioden-Sensor 33 hinter dem In­ frarot-Filter 142 führt.

Es ist aber auch möglich, die Abdeckung 150 und die austausch­ baren Filterabdeckungen 160 in Verbindung mit den Halteabschnit­ ten 156 und 158 zu verwenden, wie in den Fig. 7 und 8 darge­ stellt, um die Infrarot-Filter für die LED 32 und den Foto­ dioden-Sensor 33 darzustellen.

In Fig. 11 erkennt man in weiteren Einzelheiten den am Wasser­ hahn 222 angeordneten Sensor 220, dessen Strahlen 223 auf die ungefähre Position gerichtet sind, an der die Hände eines Benutzers erwartet werden, wobei Empfangsstrahlen 224 zum Infrarot-Filter 142 zurückgeschickt werden. Ein Kreuzungspunkt 225 ist in einem vorbestimmten Abstand vom Sensor 220 darge­ stellt, derart, daß der Kreuzungspunkt 225 der Empfangsstrahlen 224 und der Sendestrahlen 223 am idealen Punkt angeordnet ist, damit die Empfangsstrahlen 224 den Sensor in Betrieb setzen können. Innerhalb eines kurzen vorbestimmten Bereiches um den Kreuzungspunkt 225 herum wird der Sensor ebenfalls noch betätigt, und dies ist auch so gewünscht und vorbestimmt. Das Becken 201 ist mit einem herkömmlichen Abflußrohr 204 dargestellt, wobei sowohl das Becken 201 wie auch das Abflußrohr 204 an der Wand W angeordnet sind. Das Magnetventil 18 ist in die Wasserversorgungsleitung 205 eingeschaltet und wird von den Schaltkreisen der Fig. 5 und 6 gesteuert.

Beim Sensor 210 der Fig. 10 verlaufen die Strahlen in einer im wesentlichen horizontalen Richtung. Ein Infrarot-Sendestrahl 211 wird durch das Filter 132 geschickt, bis er auf eine Person I auftrifft. Sofern die Person I sich innerhalb eines vorbestimmten Abstandes von dem Becken 201 und/oder dem Hahn 202 befindet, wird der Infrarot-Strahl bei 212 zum Sensor 210 reflektiert. Der Infrarot-Strahl 212 wird von der Person I zurückgeschickt und durch das Infrarot-Filter 142 auf die gedruckte Leiterplatte 122 gelenkt, wo er den Schaltkreis gemäß den Fig. 3 und 4 betätigt. Das Magnetventil 18 ist in die Wasserversorgungsleitung eingeschaltet, um den Wasserfluß ein- und auszuschalten, je nachdem, wie dies durch den elektri­ schen Schaltkreis vorgegeben ist.

Die Wirkungsweise des Systems der Fig. 11 entspricht derjenigen der Fig. 10 mit der Ausnahme, daß die ausgesendeten bzw. empfangenen Strahlen 223, 224 einander kreuzen. Der Kreuzungs­ punkt 225 ist in Verbindung mit der vorausgesehenen Position der Hände vorbestimmt, um den Sensor und den Schaltkreis zu aktivieren. Der Kreuzungspunkt 125 zeigt einen Bereich oder eine Position, an der sich die Hände des Benutzers in einem vorbestimmten räumlichen Bereich befinden. Wenn die ausgesen­ deten Strahlen von einem näheren Punkt reflektiert werden, wie es z.B. der Fall ist, wenn das Becken oder der Hahn gerei­ nigt werden, so wird der Wasserfluß nicht eingeschaltet, und wenn die Hände der Person I weiter entfernt vom Auslaßteil des Hahnes sind, wird der Wasserfluß ebenfalls nicht eingeschal­ tet. Falls erforderlich, können dem Benutzer des Wasserhahnes entsprechende Informationen zur Verfügung gestellt werden, um ihn darüber zu belehren, bei welcher Entfernung der Wasserhahn Wasser abgibt.

In den Fig. 12 und 13 ist mit weiteren Einzelheiten dargestellt, daß das Becken 201 an eine herkömmliche Abflußleitung 204 angeschlossen ist, die mit der Wand W in herkömmlicher Weise verbunden ist. Der Sensor 230 ist in den Wasserhahn 232 ein­ gebaut, der z.B. aus Messingguß bestehen kann. Die hier darge­ stellte Einheit ist sehr ähnlich zu der Einheit der Fig. 7 und 8 mit Infrarot-Filtern 160, die die einzig sichtbaren Bauelemente darstellen und austauschbar sind. Wenn man den Wasserhahn 232 aus Messingguß herstellt, so kann er auch bei Vandalismus nicht beschädigt werden und ist darüber hinaus beständig gegen Korrosion. Dies ist besonders vorteilhaft, um den Sensor 230 zu beschützen. Die Anordnung des Sensors 230 im Basisbereich des Hahnes 232 verhindert, daß Hitze den Sensor beschädigt, weil Hitze nach oben steigt und daher den Sensor 230 nicht trifft. Eine Abdeckplatte 231 des Hahnes 232 ist in ähnlicher Weise ausgebildet wie die Abdeckung 150 der Fig. 7 und 8, um die Filter 160 aufzunehmen. Die gedruckte Leiterplatte 123 ist mit entfernter Abdeckung dargestellt, und die Drähte 233 und 234 sind an den Schaltkreis gemäß den Fig. 3 und 5 angeschlossen. Die Versorgungsdrähte 233, 234 sind in Fig. 13 so dargestellt, daß sie innerhalb des Gehäuses des Beckens und dann durch dessen Rückwand geführt sind, so daß es keine von außen sichtbaren Leitungen gibt. Der Wasserhahn 232 ist in herkömmlicher Weise mit einem Wasserzufluß verbunden, der durch eine hohle Schraube 235 und eine Mutter 236 führt. Eine Vorderseite 229 eines Basisteils 228 des Wasserhahnes 232 ist vorzugsweise unter einem Winkel von 10° gegen eine Oberfläche 227 des Beckens 201 angestellt. Wenn die Oberseite 227 des Beckens 201 flach ist, so kann eine einzige Frequenz für alle Sensoren 230 derselben Anlage eingesetzt werden. Wie man aus Fig. 13 erkennt, beträgt der Winkel zwischen der Vorderseite 229 des Wasserhahnes 232 und der Oberseite 227 des Beckens 201 etwa 100°.

Die vorstehend beschriebenen Schaltkreise und die Wasserversor­ gungseinheiten arbeiten in der Weise zusammen, daß sie für eine vorbestimmte Zeitspanne nach einer vorgegebenen Verzöge­ rungszeit in Betrieb gesetzt werden, wenn sich ein reflektie­ rendes Objekt in einen vorbestimmten räumlichen Bereich hinein­ bewegt.

Die Schaltkreise arbeiten mit der Wasserversorgungseinheit derart zusammen, daß eine Aus-Zeit von 30 Sekunden vorgesehen ist. Die Verzögerungszeit ist so bemessen, daß das Wasser nicht sofort zu laufen beginnt, und es ist ferner ein vorbestimmter Zeitabschnitt vorgesehen, währenddessen das Wasser läuft.

Die Wasserversorgungseinheit kann sowohl mit austauschbaren wie auch mit nicht-austauschbaren Infrarot-Filtern versehen sein. Für bestimmte Installationen ist jedoch eine Austausch­ barkeit der Filter bevorzugt.

Wie weiter oben beschrieben, ist der Bereich oder der Abstand, innerhalb dessen ein Objekt die Schaltkreise in Betrieb setzen kann, einstellbar, so daß eine Person nicht zu nahe an die Anordnung herantreten oder diese berühren muß. Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß die Schaltkreise außer Betrieb gesetzt werden, wenn eine Person die Wasserversor­ gungseinheit berührt.

Ein weiterer Vorteil des Hahnes mit eingebautem Sensor ist, daß die Wärme, die sich in dem Hahn aufbaut, selbsttätig abgeführt wird. Im Ergebnis wird die Hitze von dem Gehäuse zusammen mit dem Hahn abgeführt. Sofern ein Gehäuse 100 nicht verwendet wird, können andere Mittel vorgesehen sein, um die gedruckte Leiterplatte 122 von jeglichem Kontakt mit dem Wasser fernzuhalten.

Obwohl vorstehend bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt wurden, versteht sich, daß zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen möglich sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die sensorgesteuerte Einrichtung dient beispielsweise zum Betätigen einer Trinkwasserfontäne oder eines Waschbeckens, mit dem Ziel, unerwünschte Betriebszustände zu vermeiden. Der Sensor weist einen Schaltkreis zum Zurückhalten der Versor­ gungsspannung auf, der ein Widerstand-Kondensator-Netzwerk und einen Schwellwertkomparator aufweist, um eine Verzögerungs­ zeit darzustellen, mit der der Betrieb der Einheit für eine vorbestimmte Zeitdauer unterdrückt wird, wenn erstmalig Spannung an den Sensor 12 gelegt wird. Der Sensor 12 wird erst dann aktiviert, wenn ein Benutzer I an die Einrichtung herantritt, und zwar innerhalb eines vorbestimmten Abstandsbereiches von der Einrichtung. Dabei wird ein Infrarot-Sensor 12 eingesetzt, um die Betriebsweise der Einrichtung zu steuern. Weitere Schaltkreise sind vorgesehen, um den Betriebsbeginn der Ein­ richtung nach Aktivierung des Sensors 12, die Betriebsdauer der Einrichtung und eine Ausschaltzeit nach der Betriebszeit zu definieren.

Claims (22)

1. Einrichtung zum Regeln des Zulaufes von Wasser durch Wasserversorgungsmittel, mit einem Sensor (12), der mit den Wasserversorgungsmitteln in Wirkverbindung steht, gekennzeichnet durch:
einen ersten Regel-Schaltkreis (22), der an den Sensor (12) angeschlossen ist, um eine Anwesenheit eines Benutzers (I) in der Nähe des Sensors (12) innerhalb eines vorgegebenen Ansprechbereiches des Sensors (12) zu erkennen;
einen zweiten Regel-Schaltkreis mit ersten Mitteln zum Bestimmen eines Anfangszeitpunktes für den Wasserzulauf durch die Wasserversorgungsmittel nach Ablauf einer vorbestimmten ersten Zeitspanne als Reaktion auf ein Ansprechen des Sensors (12), und mit zweiten Mitteln zum Einstellen einer zweiten Zeitspanne nach Ablauf der ersten Zeitspanne, während der der Wasserzulauf eingeschaltet ist, wobei der Wasserzulauf am Ende der zweiten Zeitspanne abgeschaltet wird;
einen dritten Regel-Schaltkreis mit dritten Mitteln zum Einstellen einer dritten Zeitspanne nach Ablauf der zweiten Zeitspanne, während der der Wasserzulauf ausge­ schaltet bleibt und der erste und der zweite Regel- Schaltkreis gesperrt bleiben.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) vierte Mittel (11, 32) zum Aussenden von gepulstem infrarotem Licht sowie fünfte Mittel (13, 33) aufweist, mit denen eine Reflektion des gepul­ sten infraroten Lichtes empfangen werden kann, das von den vierten Mitteln ausgesendet wird, dann auf ein Objekt (34) trifft, das sich innerhalb eines vorbestimm­ ten räumlichen Abstandes von dem Sensor (12) befindet und von diesem reflektiert wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Magnetventil (18), das mit dem zweiten und dem dritten Regel-Schaltkreis in Wirkverbindung steht und an die Wasserversorgungsmittel angeschlossen ist, wobei die ersten Mittel ein Verzögerungsglied umfassen, mit dem eine vorwählbare Verzögerungszeit im Bereich von mehreren Sekunden einstellbar ist und ferner das Magnetventil (18) auf den zweiten Regel-Schaltkreis anspricht, um den Wasserzulauf einzustellen, und das Magnetventil (18) auf den dritten Regel-Schaltkreis anspricht, derart, daß es während der dritten Zeitspanne vom zweiten Regel-Schaltkreis getrennt ist.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Magnetventil (18), wobei der dritte Regel-Schaltkreis eine Bereichsein­ stellung (23) umfaßt, um den zweiten Regel-Schaltkreis während einer Zeitdauer innerhalb eines vorbestimmten Bereiches einer vorbestimmten Menge von Sekunden arbeiten zu lassen, und eine automatische Abschalteinrichtung vorgesehen ist, um den Sensor (12) und das Magnetventil (18) während der vorbestimmten Zeitdauer außer Betrieb zu setzen und den Wasserzulauf nach Ablauf der genannten Betriebsdauer innerhalb des Bereiches der vorgewählten Menge von Sekunden zu unterbrechen.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) ein nicht-fokussierender Sensor ist und mindestens ein Paar getrennter, unabhängiger, voneinander beabstandeter Infrarot-Filter (11, 13) umfaßt, wobei eines der Filter (11) zum Senden von Infrarot-Strahlen dient und das andere Filter zum Empfangen von Infrarot-Strahlen dient, die von einem Objekt reflektiert werden, das sich innerhalb eines vorbestimmten Abstandes vom Sensor (12) befindet.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) gespritzte Filterhalter (156, 158) aus Kunststoff zum Aufnehmen und Halten von Infrarot-Filtern (11, 13) aus Kunststoff umfaßt und daß die Halter (156, 158) und die Kunststoff-Filter (11, 13) zusammenarbeitende Elemente (152, 154) umfassen, mit denen es möglich ist, die Filter (11, 13) leicht in die Filterhalter (156, 158) ein- und auszurasten.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Armaturen und Wasserversorgungsmittel (16, 232) für jede der Armaturen vorgesehen sind, ferner ein Sensor für jedes der getrennten Wasserversorgungsmittel und sechste Mittel zum Regeln der Pulsrate der Infrarot- Sensoren (12) bei einer Installation, die mehr als eine Armatur mit jeweils individueller Wasserversorgung aufweist, wobei jeweils einer der Sensoren mit jeweils einer Armatur in Verbindung steht, derart, daß verhindert wird, daß ein Sensor einen anderen Sensor in derselben Installation in Betrieb setzen und damit eine andere Armatur einschalten kann, wodurch die Wasserversor­ gungsmittel den Wasserzulauf freigeben würden.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, zur Verwendung mit mindestens zwei Armaturen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetventil (18) vorgesehen ist, das mit den Wasserversorgungsmitteln gekoppelt ist und diese einstellt, mit siebten Mitteln, die sich außerhalb jeder der Armaturen befinden, ein­ schließlich der Wasserversorgungsmittel für den Wasser­ zulauf und achten, internen oder isolierten Mitteln, die zu jeder Armatur gehören, jedoch intern angeordnet und für die Öffentlichkeit nicht zugänglich sind, um den Wasserzulauf durch die Armatur einzustellen, wobei die siebten Mittel den Sensor umfassen und die achten Mittel einen überlagerten Schaltkreis umfassen, der mit dem Magnetventil verbunden ist, das in den Wasser­ versorgungsmitteln angeordnet ist, um den Wasserzulauf durch die Wasserversorgungsmittel einzustellen.

9. Sensor zur Verwendung bei einer Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor ein äußeres Gehäuse (110, 144) sowie eine Frontplattenabdeckung (112, 150), Filterhalter (118) an der Frontplattenabdeckung und ein Kunststoff-Filter (114, 116) umfaßt, das in den Filterhaltern (118) aufgenommen ist, wobei der Sensor in dem Gehäuse (110, 144) eine vergossene, gedruckte Leiterplatte (122) und Verkabelung (130, 146) umgibt, zum Anschluß an einen Lichtsender (32, 134) und einen Lichtempfänger (33, 140).

10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter an die Frontplattenabdeckung angeklebt sind, und daß die Filter neunte Mittel (136, 137) zum Aufnehmen einer lichtemittierenden Diode (32, 33) und eines Fotodioden-Sensors umfassen.

11. Sensor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (160) in Eisenringe (156, 158) auf der Abdeckung (150) eingepreßt sind, wobei die Filter auswechselbar angeordnet und während ihres Betriebes in den Eisenringen gehalten sind.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wasserhahn oder eine Tülle (222) winkelig gegenüber der Oberfläche eines Waschbeckens (201) angeordnet ist und daß der Sensor in dem Wasserhahn oder der Tülle an deren Basis in der Nähe des Waschbeckens angeordnet ist, um eine Beschädigung des Sensors zu vermeiden, und daß der Schaltkreis vergossen ist.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Regel-Schaltkreis eine Ausschaltzeit von etwa 25 bis 35 Sekunden ab der Zeit einstellt, ab der der erste Regel-Schaltkreis eingeschaltet wird.

14. Selbsttätige Trinkwasserfontäne mit einer Wasserversor­ gungsquelle und einem Ein-Aus-Schaltmittel für den Zulauf von Wasser aus der Wasserversorgungsquelle zu einer Tülle, dadurch gekennzeichnet, daß Sensormittel (12) auf ein Objekt ansprechen, das sich innerhalb eines vorbestimmten Bereiches in der Nähe der Tülle befindet, um die Ein-Aus-Schaltmittel nach einer vorbe­ stimmten Zeitdauer einzuschalten, damit Wasser von der Wasserversorgungsquelle an die Tülle für eine vorbe­ stimmte Zeitdauer abgegeben wird, wobei der Wasserzulauf zu der Tülle für eine vorbestimmte Zeitdauer nach Ablauf der erstgenannten Zeitdauer verhindert wird, um zu verhindern, daß durch ein anderes Objekt, das in den vorbestimmten Bereich in der Nähe der Tülle gelangt, die Ein-Aus-Schaltmittel wieder eingeschaltet werden, so daß diese abgeschaltet bleiben, bis die zweitgenannte Zeitdauer verstrichen ist, so daß die Menge und die Dauer des Wasserzulaufes wie auch die Zeitdauer der Unterbrechung des Wasserzulaufes eingestellt werden können.

15. Einrichtung zum Regeln des Zulaufes von Wasser mit einem Sensor-Schaltkreis, einer Wasserversorgungseinheit und einem Abschaltventil, wobei der Sensor-Schaltkreis gekennzeichnet ist durch ein Netzgerät (21) mit einem herkömmlichen Wechselspannungseingang (35) und einem Ausgang (36), der eine ungeglättete Gleichspannung, eine Bezugs-Wechselspannung (37) sowie eine ungefilterte Wechselspannung (38) liefert, wobei ein Synchrondetektor (22) für die Netzspannungsphase vorgesehen ist, der mit seinem Eingang an das Netzgerät (21) angeschlossen ist, um die Bezugs-Wechselspannung zu erhalten und der einen Ausgang (39) aufweist, wobei ferner ein Treiber­ kreis (24) für eine kapazitive Entladungs-LED vorgesehen ist, der zwei Eingänge (38, 41) sowie einen einzigen Ausgang aufweist; wobei ein Sender (32) mit einer LED an den kapazitiven Entladungsausgang angeschlossen ist, um ein Infrarot-Energiesignal durch ein Infrarot- Sendefilter (11) zu erzeugen; wobei ein Fotosensor- Schaltkreis (25, 48) einen Fotodioden-Sensor (48) und Verstärker (25, 26, 27) umfaßt, um ein empfangenes Infrarot-Signal zu verstärken, das von einem Objekt (34) reflektiert wurde, auf das das Infrarot-Signal während einer Abtast-Zeitspanne aufgetroffen ist und das von dem Objekt reflektiert wurde, nachdem es von der LED (32) ausgesandt wurde, wobei die LED (32) zum selben Zeitpunkt mit Bezug auf den Nulldurchgang der Wechselspannungsquelle abtastet und der Fotosensor- Schaltkreis (25, 48) ein hohes Maß an Unterdrückung von Umgebungs-Lichtquellen aufweist, die über die Netzspannung gepulst betrieben werden; wobei ferner ein getasteter relativer Komparatorschaltkreis (25) verwendet wird, der an die Verstärker (25, 26, 27) sowie den Synchrondetektor (22) für die Netzspannungs­ phase angeschlossen ist, um die Zeitdauer der Abtast­ zeitspanne einzustellen, während der der Ausgang des Verstärkers abgetastet wird; wobei ferner ein Ausgangs- Konditionierungs-Schaltkreis (29) vorgesehen ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn ein Objekt im optischen Pfad des ausgesendeten Signales innerhalb eines vorgegebenen Abstandes von dem Sender detektiert wird; und schließlich ein Interface-Schaltkreis (30) an den Ausgangs-Konditionierungs-Schaltkreis (29) angeschlossen ist, um ein "Ein-Aus"-Signal an die Bauelemente umzuwandeln.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Bereichseinstellung (40), dessen Eingang (39) an den Ausgang des Schaltkreises (39) zur Netzspannungs- Phasensynchronisierung und an einen doppelten Ausgang (40, 41, 49) angeschlossen ist, wobei einer der doppelten Ausgänge (41) mit dem Treiberkreis (24) der LED gekoppelt ist; wobei der Schaltkreis (22) zur Netzspannungs- Phasensynchronisierung als Ausgangssignal ein in der Phasenlage genau eingestelltes Impulssignal erzeugt, um den Schaltkreis (23) zur Bereichseinstellung zu triggern, so daß der LED-Treiberkreis in Betrieb gesetzt wird, um die LED-Diode zum Aussenden eines Infrarot-Strahles während des Abtast-Zeitintervalles zu veranlassen, wobei die Zeitspanne des Stromimpulses, der der LED zugeführt wird, im Bereich zwischen 3 und 5 Mikrosekunden liegt; wobei ferner der getastete relative Komparator an einen der Eingänge (49) angeschlossen ist und einer derselben von dem Schaltkreis zur Bereichseinstellung abgeleitet ist, wobei der Bereich, in dem die Anwesenheit eines Objektes detektiert wird, proportional ist der Zeitdauer des Abtast-Intervalles und dem Abstand vom Sender; wobei der getastete relative Komparator (28) während des Abtast-Intervalles abgeschaltet wird, um einen unerwünschten Betrieb durch fluoreszierende Quecksilber-Dampflampen oder Natriumlampen hoher Inten­ sität zu vermeiden und schließlich eine Hysterese vorgesehen ist, so daß der getastete relative Komparator abgeschaltet bleibt, wenn das Abtast-Zeitintervall beginnt und eingeschaltet wird, wenn eine vorbestimmte Veränderung des Signals auftritt und die Hysterese eingeschaltet bleibt.

17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Synchrondetektor (22) synchron mit der Netz-Wechselspannung und den LED-Impulsen ist und daß die LED-Impulse sehr kurz sind, verglichen mit der Periodendauer der Netz-Wechselspannung und einmal alle 16,7 Millisekunden ausgesandt werden.

18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verstärker einen ersten Verstärker (25) umfaßt, dessen Eingang kapazitiv an den Fotodioden- Sensor (33) über einen niedrigen Lastwiderstand (R 9) und einen kleinen Koppelkondensator (C 8) angeschlossen ist, daß ein zweiter Verstärker (26) hoher Verstärkung an den ersten Verstärker vor Verstärkung über einen Koppelkondensator (C 11) angeschlossen ist, um Störsignale von 50 bis 60 Hz des Umgebungslichtes zu unterdrücken, und daß ein dritter Verstärker (27) hoher Verstärkung mit seinem Eingang (43) an den zweiten Verstärker (26) hoher Verstärkung angeschlossen ist und sein Ausgang (44) mit dem getasteten relativen Komparator (28) verbunden ist.

19. Sensor zur Verwendung bei einer Einrichtung zum Regeln des Zulaufes von Wasser, gekennzeichnet durch eine Frontplattenabdeckung (112), mindestens zwei Filterhalter in der Frontplattenabdeckung (112), ein Kunststoff- Filter (114, 116, 160), das in jedem der Filterhalter aufgenommen ist, und eine gedruckte Leiterplatte (122) mit Verdrahtung, die den Kunststoff-Filtern (114, 116, 110) zugeordnet sind und mittels der Frontplattenab­ deckung (112) unzugänglich ausgebildet sind, wobei die gedruckte Leiterplatte (122) mit einem Lichtsender (32) und einem Lichtempfänger (33) verbunden ist.

20. Sensor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (114, 116) an die Frontplattenabdeckung (112) angeklebt sind und daß eines der Filter Mittel zur Aufnahme einer lichtemittierenden Diode (32) und das andere Filter einen Fotodioden-Sensor (33) aufweist.

21. Sensor nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (160) in die Filterhalter (156, 158) eingepreßt sind und daß die Filter (114, 116, 132, 142) auswechselbar ausgebildet und funktional in den Filterhaltern gehalten sind.

22. Sensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 21, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (110) und durch Mittel zum Halten der Frontplattenabdeckung (112) relativ zum Gehäuse, wobei das Gehäuse die gedruckte Leiterplatte (122) und die Verdrahtung (130, 146) umfaßt, die zur Verbindung mit dem Lichtsender und dem Lichtempfänger dient.