一种设备特别是卫生设备的无接触式控制装置与控制方法
专利名称：一种设备特别是卫生设备的无接触式控制装置与控制方法
技术领域：
本发明涉及用来无接触地控制一类例如卫生设备(plumbingunit)特别是尿池的电子控制装置，它装配有用于发送定向光信号的至少一个发射器，以及用于接收从被扫描对象反射回的信号并把此种信号发送给作用于上述设备的接收装置。本发明还涉及一种用来无接触持地控制设备的方法。
这类电子控制装置尤其是在卫生设备中已是周知的。它们之所以应用日广，一方面是出于卫生原因而用在公共设施中，另一方面普遍是为了减少水耗。
用于无接触式控制洗涤设备的这类控制装置是为大家普遍熟悉的，它们以红外传感器系统为基础，装备有以连续的脉冲辐射功率工作的红外发射器。这一发射器经安装成不使洗涤池为一具有可调灵敏度的红外接收器探测到，而是让它探测出位于中间区的对象，例如人的手。这样的一种具有一安装在水路中的红外扫描器的无接触式控制装置已公开了CH-A-646766号专利中。当手伸入到此红外扫描器的探测区中，扫描器便会响应。这一探测区乃是发射光束与接收光束间的交叉区。红外辐射源的发射功率不变。为了掩蔽既有的背景，此系统的范围相应地受到限制。
另外，CH-A-651143号专利中公开了这样一种无接触式电子控制装置，其中设有两个相互分开且交替起动的信号发射器。信号发射器附近安装有两个接收器，它们连接成使得设在水管中的阀门具当接收到这两个信号发射器的信号的反射结果时才打开。由于这两个发射器与这两个接收器都是必须的，此种控制装置的成本较高，能耗也相当大。
最后，已知有一种装配有雷达探头的控制装置也用于控制尿池的冲洗目的。这样探头是一种可识别方向的探头，并能对趋近运动和随后的离开运动作出响应。但这种装置也是颇为昂贵的。
本发明的主要目的在于提供一种属上述类型的控制装置，它具有较简单的电力与机械结构，但能更可靠地工作和以较低的成本制造。特别是，这种控制装置可适用于控制卫生设备，尤其适用于控制尿池。
上述目的是通过这样的控制装置实现的，它的发射器与接收装置形成一种光学三角装置，其中的反射光是从背景中和从预定的探测区中接收到的，用以掩蔽这一背景，于是，在本发明的控制装置中还考虑到了发生在此预定探测区之外的反射光。结果就能精确地限定出这一探测区。本发明的控制装置由于只需一个发射器和一个接收装置，它的电力与机械结构便都很简单。这样的控制装置可以装放在墙壁凹座中盖板的后面。
本发明的方法的特征在于接收装置同时接收来自预定探测区的信号和来自构成背景的区域中的信号，而这两个信号所形成的差则用来掩蔽此背景。于是，至少有两个接收器的信号是相减的，从而即使在较暗的被扫描对象的情形，也能保证有一个界限分明的开关点。要是接收器有一个微分二极管，而被扫描对象上一个光点的漫反射分量可通过一透镜成象在此微分二极管上，则可以获得本发明的控制装置的一种特别廉价和特别简单的实施例。
根据本发明的一种变型，要是在与接收装置相分开的某处设置一参考接收器，并防止反射光造成开关，而只当此接收装置与参考接收器分别收到一信号时才能进行开关，则可以有效地避免因反射镜的反射光造成的干扰。在待探测的漫反射情形下此接收装置与参考接收器还常常会接收到一个信号，但这只限于该接收装置与参考接收器在反射镜反射情形下接收到一个将被取消的信号时。
根据本发明的一个最佳实施例，设有一个在发射器附近范围接收反射光的二极管。
本发明的控制装置特别适合用来控制尿池，但确信它也能同样地用于其它领域。
表征本发明新颖性的各种特点具体指出于构成本公开内容一部分的后附权利要求书中。为了更好地理解本发明，它在作业中的优点和通过使用它所达到的一些特殊目的，将对照附图描述于本发明的最佳实施例中。
图1是本发明的控制装置用在一尿池上的示意图;
图2是将第一接收器的信号与第二接收器的信号二者的强度表示为从发射器所反射回的距离之函数;
图3是本发明的控制装置的一种变型的示意图;
图4是同于图2的曲线图，但是是适用于图3的实施例;
图5是本发明控制装置的另一种变型的示意图;而图6是本发明的控制装置的背景掩蔽以及前景掩蔽的示意图。
图1示明一尿池14，它固定在一建筑墙壁15上。
为了冲洗尿池14，后者连接一水管13。冲洗是根据带有一安装在水管13上的冲洗阀12的控制装置34的控制信号起动和停止的。控制装置34装设在例如墙壁15一凹座35中的盖7之后。导线36将控制装置34的控制器件11连接到冲洗阀12上。
控制装置34有一安装在盖7的孔38中的发射透镜10。经一导线39与控制器件11相连接的发射器6装设在此发射透镜10的背后。此发射器6最好是一种能产生红外光脉冲的光电二极管。发射器6的最小探测功率最好如瑞士专利01955/93-6中所详述的那样，根据背景的反射性质进行测量和连续地调节。所需的能耗很低，因而上述装置可以用一个电池(未示明)工作约2年。这一控制装置还有一个接收透镜8，它固定在与发射透镜10相分开一个位置上的孔40中。在透镜8后略向下偏移处设置一个带有第一接收器1与第二接收器2的接收装置37。此接收器1与2最好是先有技术中的那种接收二极管，它们如图1所示，相互靠近设在一个与盖7平行的平面中并与发射器6分开不等的距离。
发射器6发送一朝离开墙壁15方向运动的定向信号20。要是使用着位于探测区31，则信号20都产生在图中未具体示明的同一光点上并被漫反射。接收透镜8接受此漫反射光的分量23，并把它成象到第二接收器2上。
要是使用者或另一个被扫描对象位于一离开发射器6较远的开关点上，则此使用者上的光点将同样被漫反射。为接收透镜8所接收到的这一反射光分量则将按实质上是相等的部分发送给第一接收器1与第二接收器2。
要是使用者位于背景中的一个点上因而至发射器6有更为远的距离时，则为接收透镜8所成象的光则主要发送给第一接收器1。
相对于图1中的布置形式，图2将接收器1处信号(曲线S1)的强度Y表示为被扫描对象与发射器6之间的距离X的函数，并以相应的方式表明了接收器2处信号(曲线S2)的强度。从图中可以看到，接收器1的在一距离大于开关点17与发射器6之间的距离处的信号强度，要比接收器2处的信号强度大。要是被扫描对象与发射器6之间的距离较与开关点17相距的距离为短，则接收器2处的信号相反会比接收器2处的信号强。这样，位于开关点17与发射透镜10之间的一个被扫描对象，就能通过比较两个接收器1与2的上述强度而同位于背景中的一个被扫描对象相区别。上述两个有关区域在图1中分别用参考数号1与2标明。这样，要是这两个接收器1与2的信号是相减的，即使是在较暗的被扫描对象的情形中，开关点17也是可识别的。如果有需要分成更多的区域，上述接收装置37也可以有多个两个以上的接收器。
在图3与4所示实施例中设有第三个接收器3，它装定在与这一接收器3相分开的一个位置处的盖7之后。接收器3也可以是一个二极管，主要接收位于前景19中的信号。利用此第三接收器3，就能识别位于盲区中的被扫描对象。为了在极为明亮的一批对象中获得一确定的盲区，接收器1与3的信号是相加的。
图5所示的变型例还具有另一个接收透镜9，它装设在与发射透镜10相距一定位置的盖7的孔41中。在此增设的接收透镜9之后设有一参考接收器5。要是有一基本上是依直角对向发射器6的光轴的反射镜25位于背景之中，发射器6的信号就为反射镜25反射到接收透镜9。这些被反射的信号为透镜9成象到参考接收器5之上，后者把相应的信号发送给控制器件11。由于反射镜25的反射不是漫射式的，接收装置37是不会接受到因反射镜25反射而产生的任何信号。要是把一反射镜26朝接收装置37倾斜，则只有接收装置37才会接收信号，而参考接收器5则不会接收信号。如果用一漫反射的被扫描对象例如人来取代反射镜25与26，则接收装置37以及参考接收器5则会同时接收信号。于是在接收装置37与接收器5同时探测到反射光一事，在本实施例中可以用作识别一真实被扫描对象的条件。
在图6所示的结构中，接收装置37具有相互邻近的第一接收器1、第二接收器2以及一第三接收器3。接收器2与3并联，用以获取一较大的有效表面。相反，接收器1与2、3则相互作相对连接，以便有可能从距离29处开始，例如从45cm开始掩蔽背景。要是一被扫描对象位于距离29处，则其象点位于接收器1、2与3之上，而使相等的光量落到相互相对连接的两个接收器之上，以致光量差为零。要是被扫描对象位在更远的距离处，则上述差恒为负或零。要是被扫描对象位于一个较距离29短的距离处，例如在距离28处，而此距离又例如是15cm，则所说的差为正值向接收装置37是有效的。在此情形下，阀门12即为控制器件11打开。要是被扫描对象位于一个较距离27为短的距离例如5cm处，则它就为一第四接收器4所掩蔽，此第四接收器4与接收器1是并联的。这样，此种差在近距离的扫描范围内再次为负，而接收装置37相应地断开。要是被扫描对象例如位在此近距离内，则冲洗阀12保持为关闭的。参考接收器5的工作方式说明于上。如以前所述，本发明的控制装置不限用于尿池或其它卫生设备。
尽管业已示明并详细描述了本发明的具体实施例来阐明本发明的应用，但应认识到本发明在不脱离相应原理的前提下是可以用其它方式予以具体体现的。
权利要求
1.一种用于无接触地控制卫生设备的电子控制装置，它包括一个与此装置连接的起动电路；以及光学三角装置，此装置有一个用来发送定向光信号的发射器和一个用来接收从被扫描对象反射回的信号并用来产生一施加到此起动电路的起动信号的发射装置，该光学三角装置接收来自背景和来自预定探测区的反射光，而所接收的这种反射光是用来掩蔽背景反射光的。
2.如权利要求1所述的控制装置，特征在于所说接收装置包括第一接收器与第二接收器，这两个接收器距所说发射器的距离不等，使得来自位于该背景中一被扫描对象的反射光基本上成象在第一接收器上，而来自位于一接收区被扫描对象的反射光则基本上成象在第二接收器上。
3.如权利要求1所述控制装置，特征在于所说接收装置包括一微分二极管和一接收透镜，此接收透镜配置成可使来自一被扫描对象的反射光成象在此微分二极管上。
4.如权利要求1所述控制装置，特征在于它还包括一与所说接收装置相分开设置的参考接收器，此接收装置与参考接收器相连接成是当它们同时接收到反射光信号时才会产生一开关信号。
5.如权利要求1所述控制装置，特征在于它还包括有另外一个接收器，后者所取的位置可用于识别紧邻此接收器的待扫描对象。
6.如权利要求1所述控制装置，特征在于所说发射器包括一调节装置，用来将功率连续地调节到一待扫描物体的反射性质。
7.如权利要求3所述控制装置，特征在于所说微分二极管包括第一、第二与第三二极管，此第二与第三二极管经并联成当接收到反射信号时即产生前述起动信号，而第三个二极管则连接成当它也接收到反射信号时不产生所说起动信号。
8.一种用于无接触地控制卫生设备的方法，特征在于，它包括有下述步骤由一发射器发送一定向信号;使一接收装置定位成可用于接收来自位于所说定向光信号光路中一对象所反射的信号;由一控制信号起动一控制装置;以及用一接收器探测来自一与此接收器分开一定距离之背景区的反射信号，同时探测来自一距此接收器较距上述背景区为近的预定探测区中的反射信号，并以来自这两个区中的信号形成一个差以掩蔽来自该背景区中的信号。
全文摘要
一种用于无接触地控制例如卫生设备特别是尿池等设备的电子控制装置，它配备有用来发送定向光信号的至少一个发射器以及一个接收装置。接收装置接收从一被扫描对象反射回的信号，并把它们发送到一作用于此种设备的电路上。此发射器与接收装置构成一光学三角测量装置，其中的反射光是从背景区与一预定探测区接收到的，用以掩蔽这一背景区。
文档编号G01V8/12GK1111703SQ9510246
公开日1995年11月15日 申请日期1995年3月2日 优先权日1994年3月3日
发明者亚历克斯·莫尔霍弗 申请人:格布瑞特技术股份公司
技术领域：
本发明涉及用来无接触地控制一类例如卫生设备(plumbingunit)特别是尿池的电子控制装置，它装配有用于发送定向光信号的至少一个发射器，以及用于接收从被扫描对象反射回的信号并把此种信号发送给作用于上述设备的接收装置。本发明还涉及一种用来无接触持地控制设备的方法。
这类电子控制装置尤其是在卫生设备中已是周知的。它们之所以应用日广，一方面是出于卫生原因而用在公共设施中，另一方面普遍是为了减少水耗。
用于无接触式控制洗涤设备的这类控制装置是为大家普遍熟悉的，它们以红外传感器系统为基础，装备有以连续的脉冲辐射功率工作的红外发射器。这一发射器经安装成不使洗涤池为一具有可调灵敏度的红外接收器探测到，而是让它探测出位于中间区的对象，例如人的手。这样的一种具有一安装在水路中的红外扫描器的无接触式控制装置已公开了CH-A-646766号专利中。当手伸入到此红外扫描器的探测区中，扫描器便会响应。这一探测区乃是发射光束与接收光束间的交叉区。红外辐射源的发射功率不变。为了掩蔽既有的背景，此系统的范围相应地受到限制。
另外，CH-A-651143号专利中公开了这样一种无接触式电子控制装置，其中设有两个相互分开且交替起动的信号发射器。信号发射器附近安装有两个接收器，它们连接成使得设在水管中的阀门具当接收到这两个信号发射器的信号的反射结果时才打开。由于这两个发射器与这两个接收器都是必须的，此种控制装置的成本较高，能耗也相当大。
最后，已知有一种装配有雷达探头的控制装置也用于控制尿池的冲洗目的。这样探头是一种可识别方向的探头，并能对趋近运动和随后的离开运动作出响应。但这种装置也是颇为昂贵的。
本发明的主要目的在于提供一种属上述类型的控制装置，它具有较简单的电力与机械结构，但能更可靠地工作和以较低的成本制造。特别是，这种控制装置可适用于控制卫生设备，尤其适用于控制尿池。
上述目的是通过这样的控制装置实现的，它的发射器与接收装置形成一种光学三角装置，其中的反射光是从背景中和从预定的探测区中接收到的，用以掩蔽这一背景，于是，在本发明的控制装置中还考虑到了发生在此预定探测区之外的反射光。结果就能精确地限定出这一探测区。本发明的控制装置由于只需一个发射器和一个接收装置，它的电力与机械结构便都很简单。这样的控制装置可以装放在墙壁凹座中盖板的后面。
本发明的方法的特征在于接收装置同时接收来自预定探测区的信号和来自构成背景的区域中的信号，而这两个信号所形成的差则用来掩蔽此背景。于是，至少有两个接收器的信号是相减的，从而即使在较暗的被扫描对象的情形，也能保证有一个界限分明的开关点。要是接收器有一个微分二极管，而被扫描对象上一个光点的漫反射分量可通过一透镜成象在此微分二极管上，则可以获得本发明的控制装置的一种特别廉价和特别简单的实施例。
根据本发明的一种变型，要是在与接收装置相分开的某处设置一参考接收器，并防止反射光造成开关，而只当此接收装置与参考接收器分别收到一信号时才能进行开关，则可以有效地避免因反射镜的反射光造成的干扰。在待探测的漫反射情形下此接收装置与参考接收器还常常会接收到一个信号，但这只限于该接收装置与参考接收器在反射镜反射情形下接收到一个将被取消的信号时。
根据本发明的一个最佳实施例，设有一个在发射器附近范围接收反射光的二极管。
本发明的控制装置特别适合用来控制尿池，但确信它也能同样地用于其它领域。
表征本发明新颖性的各种特点具体指出于构成本公开内容一部分的后附权利要求书中。为了更好地理解本发明，它在作业中的优点和通过使用它所达到的一些特殊目的，将对照附图描述于本发明的最佳实施例中。
图1是本发明的控制装置用在一尿池上的示意图;
图2是将第一接收器的信号与第二接收器的信号二者的强度表示为从发射器所反射回的距离之函数;
图3是本发明的控制装置的一种变型的示意图;
图4是同于图2的曲线图，但是是适用于图3的实施例;
图5是本发明控制装置的另一种变型的示意图;而图6是本发明的控制装置的背景掩蔽以及前景掩蔽的示意图。
图1示明一尿池14，它固定在一建筑墙壁15上。
为了冲洗尿池14，后者连接一水管13。冲洗是根据带有一安装在水管13上的冲洗阀12的控制装置34的控制信号起动和停止的。控制装置34装设在例如墙壁15一凹座35中的盖7之后。导线36将控制装置34的控制器件11连接到冲洗阀12上。
控制装置34有一安装在盖7的孔38中的发射透镜10。经一导线39与控制器件11相连接的发射器6装设在此发射透镜10的背后。此发射器6最好是一种能产生红外光脉冲的光电二极管。发射器6的最小探测功率最好如瑞士专利01955/93-6中所详述的那样，根据背景的反射性质进行测量和连续地调节。所需的能耗很低，因而上述装置可以用一个电池(未示明)工作约2年。这一控制装置还有一个接收透镜8，它固定在与发射透镜10相分开一个位置上的孔40中。在透镜8后略向下偏移处设置一个带有第一接收器1与第二接收器2的接收装置37。此接收器1与2最好是先有技术中的那种接收二极管，它们如图1所示，相互靠近设在一个与盖7平行的平面中并与发射器6分开不等的距离。
发射器6发送一朝离开墙壁15方向运动的定向信号20。要是使用着位于探测区31，则信号20都产生在图中未具体示明的同一光点上并被漫反射。接收透镜8接受此漫反射光的分量23，并把它成象到第二接收器2上。
要是使用者或另一个被扫描对象位于一离开发射器6较远的开关点上，则此使用者上的光点将同样被漫反射。为接收透镜8所接收到的这一反射光分量则将按实质上是相等的部分发送给第一接收器1与第二接收器2。
要是使用者位于背景中的一个点上因而至发射器6有更为远的距离时，则为接收透镜8所成象的光则主要发送给第一接收器1。
相对于图1中的布置形式，图2将接收器1处信号(曲线S1)的强度Y表示为被扫描对象与发射器6之间的距离X的函数，并以相应的方式表明了接收器2处信号(曲线S2)的强度。从图中可以看到，接收器1的在一距离大于开关点17与发射器6之间的距离处的信号强度，要比接收器2处的信号强度大。要是被扫描对象与发射器6之间的距离较与开关点17相距的距离为短，则接收器2处的信号相反会比接收器2处的信号强。这样，位于开关点17与发射透镜10之间的一个被扫描对象，就能通过比较两个接收器1与2的上述强度而同位于背景中的一个被扫描对象相区别。上述两个有关区域在图1中分别用参考数号1与2标明。这样，要是这两个接收器1与2的信号是相减的，即使是在较暗的被扫描对象的情形中，开关点17也是可识别的。如果有需要分成更多的区域，上述接收装置37也可以有多个两个以上的接收器。
在图3与4所示实施例中设有第三个接收器3，它装定在与这一接收器3相分开的一个位置处的盖7之后。接收器3也可以是一个二极管，主要接收位于前景19中的信号。利用此第三接收器3，就能识别位于盲区中的被扫描对象。为了在极为明亮的一批对象中获得一确定的盲区，接收器1与3的信号是相加的。
图5所示的变型例还具有另一个接收透镜9，它装设在与发射透镜10相距一定位置的盖7的孔41中。在此增设的接收透镜9之后设有一参考接收器5。要是有一基本上是依直角对向发射器6的光轴的反射镜25位于背景之中，发射器6的信号就为反射镜25反射到接收透镜9。这些被反射的信号为透镜9成象到参考接收器5之上，后者把相应的信号发送给控制器件11。由于反射镜25的反射不是漫射式的，接收装置37是不会接受到因反射镜25反射而产生的任何信号。要是把一反射镜26朝接收装置37倾斜，则只有接收装置37才会接收信号，而参考接收器5则不会接收信号。如果用一漫反射的被扫描对象例如人来取代反射镜25与26，则接收装置37以及参考接收器5则会同时接收信号。于是在接收装置37与接收器5同时探测到反射光一事，在本实施例中可以用作识别一真实被扫描对象的条件。
在图6所示的结构中，接收装置37具有相互邻近的第一接收器1、第二接收器2以及一第三接收器3。接收器2与3并联，用以获取一较大的有效表面。相反，接收器1与2、3则相互作相对连接，以便有可能从距离29处开始，例如从45cm开始掩蔽背景。要是一被扫描对象位于距离29处，则其象点位于接收器1、2与3之上，而使相等的光量落到相互相对连接的两个接收器之上，以致光量差为零。要是被扫描对象位在更远的距离处，则上述差恒为负或零。要是被扫描对象位于一个较距离29短的距离处，例如在距离28处，而此距离又例如是15cm，则所说的差为正值向接收装置37是有效的。在此情形下，阀门12即为控制器件11打开。要是被扫描对象位于一个较距离27为短的距离例如5cm处，则它就为一第四接收器4所掩蔽，此第四接收器4与接收器1是并联的。这样，此种差在近距离的扫描范围内再次为负，而接收装置37相应地断开。要是被扫描对象例如位在此近距离内，则冲洗阀12保持为关闭的。参考接收器5的工作方式说明于上。如以前所述，本发明的控制装置不限用于尿池或其它卫生设备。
尽管业已示明并详细描述了本发明的具体实施例来阐明本发明的应用，但应认识到本发明在不脱离相应原理的前提下是可以用其它方式予以具体体现的。
权利要求
1.一种用于无接触地控制卫生设备的电子控制装置，它包括一个与此装置连接的起动电路；以及光学三角装置，此装置有一个用来发送定向光信号的发射器和一个用来接收从被扫描对象反射回的信号并用来产生一施加到此起动电路的起动信号的发射装置，该光学三角装置接收来自背景和来自预定探测区的反射光，而所接收的这种反射光是用来掩蔽背景反射光的。
2.如权利要求1所述的控制装置，特征在于所说接收装置包括第一接收器与第二接收器，这两个接收器距所说发射器的距离不等，使得来自位于该背景中一被扫描对象的反射光基本上成象在第一接收器上，而来自位于一接收区被扫描对象的反射光则基本上成象在第二接收器上。
3.如权利要求1所述控制装置，特征在于所说接收装置包括一微分二极管和一接收透镜，此接收透镜配置成可使来自一被扫描对象的反射光成象在此微分二极管上。
4.如权利要求1所述控制装置，特征在于它还包括一与所说接收装置相分开设置的参考接收器，此接收装置与参考接收器相连接成是当它们同时接收到反射光信号时才会产生一开关信号。
5.如权利要求1所述控制装置，特征在于它还包括有另外一个接收器，后者所取的位置可用于识别紧邻此接收器的待扫描对象。
6.如权利要求1所述控制装置，特征在于所说发射器包括一调节装置，用来将功率连续地调节到一待扫描物体的反射性质。
7.如权利要求3所述控制装置，特征在于所说微分二极管包括第一、第二与第三二极管，此第二与第三二极管经并联成当接收到反射信号时即产生前述起动信号，而第三个二极管则连接成当它也接收到反射信号时不产生所说起动信号。
8.一种用于无接触地控制卫生设备的方法，特征在于，它包括有下述步骤由一发射器发送一定向信号;使一接收装置定位成可用于接收来自位于所说定向光信号光路中一对象所反射的信号;由一控制信号起动一控制装置;以及用一接收器探测来自一与此接收器分开一定距离之背景区的反射信号，同时探测来自一距此接收器较距上述背景区为近的预定探测区中的反射信号，并以来自这两个区中的信号形成一个差以掩蔽来自该背景区中的信号。
全文摘要
一种用于无接触地控制例如卫生设备特别是尿池等设备的电子控制装置，它配备有用来发送定向光信号的至少一个发射器以及一个接收装置。接收装置接收从一被扫描对象反射回的信号，并把它们发送到一作用于此种设备的电路上。此发射器与接收装置构成一光学三角测量装置，其中的反射光是从背景区与一预定探测区接收到的，用以掩蔽这一背景区。
文档编号G01V8/12GK1111703SQ9510246
公开日1995年11月15日 申请日期1995年3月2日 优先权日1994年3月3日
发明者亚历克斯·莫尔霍弗 申请人:格布瑞特技术股份公司
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