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Berührungslose elektronische Steuerung für eine sani-
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täre Armatur, insbesondere ein Urinal
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine berührungslose elektronische Steuerung für eine sanitäre
Armatur, insbesondere ein Urinal, mit einem nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden
Mikrowellenmodul, das eine Sendediode und eine Mischdiode enthält, und mit einer
Empfangsschaltung, welche auf das Ausgangssignal der-Mischdiode anspricht und ein
die Spülung der Armatur auslösendes Signal erzeugt.
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In jüngerer Zeit hat die berührungslose Steuerung sanitärer Armaturen
durch Radar- oder Mikrowellenstrahlen zunehmende Bedeutung gewonnen. Ursache hierfür
ist die Tatsache, daß die Radar- oder Mikrowellenstrahlung (nachfolgend wird nur
noch von Mikrowellenstrahlung gesprochen) Kacheln und Keramikteile durchdringen
kann. Sender und Empfänger können daher dem Benutzer unsichtbar angebracht werden,
was aus optischen und hygienischen Gründen aber auch zum Schutz gegen Vandalentum
wünschenswert ist.
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Bekannte derartige Steuerungen weisen ein Mikrowellenmodul auf, in
dem eine Sendediode und eine Mischdiode integriert sind. Die von der Sendediode
ausgestrahlte Mikrowellenstrahlung wird vom Benutzer reflektiert und gelangt auf
die Mischdiode. Bewegt sich der Benutzer, so erzeugt die Mischdiode aufgrund des
Doppler-Effektes ein Ausgangssignal, welches dann zur Auslösung der Wasserspülung
logisch verarbeitet wird. Steuerungen nach dem Stande der Technik arbeiten nach
einer reinen Bewegungsdetektion: solange die Mischdiode überhaupt Signale abgab,
also Bewegungen einer Person vor dem Mikrowellenmodul stattfanden, blieb die Wasserspülung
unausgelöst. Wenn dann das Signal der Mischdiode längere Zeit ausblieb, wurde dies
von der Elektronik so aufgefaßt, daß der Benutzer von dem Urinal weggetreten sei;
nach einer bestimmten zeitlichen Verzögerung wurde die
Wasserspülung
ausgelöst.
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Nun konnte es bei diesen bekannten Steuerungen vorkommen, daß der
Benutzer längere Zeit vor dem Urinal stand, ohne sich zu bewegen. Die Elektronik
zog dann hieraus den irrigen Schluß, daß der Benutzer schon weggetreten sei, und
löste fälschlich eine Wasserspülung aus.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine berührungslose elektronische
Steuerung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß Fehlauslösungen, sei
dies durch äußere Störeinflüsse, sei dies durch falsche Interpretation der eingehenden
Information, zuverlässig vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
a) das Mikrowellenmodul ist ein Doppel-Modul mit zwei Mischdioden,.die in einem
bestimmten geometrischen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Phasenbeziehung,
der Ausgangssignale S1 E;2 der beiden Mischdioden bei Annäherung und Entfernung
des Benutzers vom Mikrowellenmodul unterschiedlich ist; b) ein Phasendiskriminator
ist vorgesehen, dem die Aus gangssignale S18 S2 der Mischdioden zugeführt werden
und der ein Ausgangssignal E abgibt, wenn die'Phasenbeziehung zwischen den Signalen
S1, C2 ein Entfernen des Benutzers vom Mikrowellenmodul anzeigt; c) eine Auswertschaltung
ist vorgesehen, welche das die Spülung auslösende Signal E dann erzeugt, wenn ein
bestimmtes, minimales zeitliches Integral des Signales E vorliegt.
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Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Doppelmoduls mit zwei
Mischdioden steht erheblich mehr Information zur Verarbeitung zur Verfügung als
bei bekannten Steuerungen.
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Während diese die Annäherung bzw. die Entfernung des Benutzers nicht
unterscheiden konnten, wird dies mit der vorliegenden Erfindung möglich. Die logische
Bedingung, die zum Auslösen der Wasserspülung gegeben sein muß, ist nun nicht mehr
das Ausbleiben eines Signales von den Mischdioden, sondern das Vorliegen eines Signales
E mit einem bestimmten minimalen zeitlichen Integral. Die Elektronik erkennt also
das Wegtreten des Benutzers vom Urinal bzw. vom Mikrowellenmodul daran, daß in diesem
Falle ein besonders lange andauerndes Signal E auftritt, Die Wasserspülung wird
dann in an und für sich bekannter Weise, ggfs. in bestimmter zeitlicher Verzögerung,
ausgelöst.
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Mikrowellen-Doppelmoduln sind an und für sich in der Weise bekannt,
daß innerhalb einer Einheit zwei den erforderlichen Abstand aufweisende Mischdioden
und eine Sendediode vorgesehen sind. Vorzugsweise wird jedoch das Doppelmodul so
ausgestaltet, daß die Sendediode innerhalb des Mikrowellenmoduls die Funktion einer
Mischdiode mit übernimmt, wozu ihr ein niederohmiger Widerstand vorgeschaltet ist.
Auf diese Weise vereinfacht sich der mechanische Aufbau (Hohlleiter) und der elektrische
Schaltungsaufwand erheblich.
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In einem einfachen Falle umfaßt die Auswertschaltung: a) einen ersten
Integrator, dem das Signal E zugeführt wird; b) einen ersten Komparator, dem das
Ausgangssignal des ersten Integrators und eine Referenzspannung zugeführt wird und
der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Integrators die Referenzspannung
übersteigt;
c) einen Rückstellkreis, der den Integrator nach Erzeugung
eines Signales T auf die Ausgangsspannung 0 zurückstellt.
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Der Integrator dient dabei zur Erfassung des minimalen, die Auslösung
der Wasserspülung bewirkenden zeitlichen Integrals des Signales E, dessen Größe
durch die ggfs. einstellbare Referenzspannung vorgegeben wird. Es ist dabei nicht
erforderlich, daß sich das Zeitintegral durch ein ununterbrochenes Signal E aufbaut.
Auch ein wiederholtes, kürzeres Anlegen des Signales E kann zur Auslösung der Wasserspülung
führen. Dies entspricht durchaus der praktischen Situation, da sich der Benutzer
ja nicht unbedingt in einer zusammenhängenden Bewegung, sondern möglicherweise "ruckartig"
aus dem Empfangsbereich des Mikrowellenmoduls entfernt.
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Je nach der Art der das Signal T weiter verarbeitenden Schaltung kann
das Ausgangssignal des Komparators direkt verwendet werden. Vorzugsweise ist jedoch
der Ausgang des Komparators mit dem Eingang eines Impulsformers verbunden, der das
Signal T erzeugt. Dieses Signal T kann dann in an und für sich bekannter Weise als
Triggersignal verwendet werden; in besonders einfachen Fällen kann auch hierdurch
direkt der Verstärker angesteuert werden, der die Magnetspule des Wasserventils
bestromt.
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Der Rückstellkreis kann eine direkte Verbindung zwischen dem Ausgang
des Impulsformers und dem Rückstell-Eingang des Integrators umfassen. Dies bedeutet,
daß bei jeder Auslösung der Wasserspülung, also bei jedem Auftreten eines Signales
T, der Integrator wieder auf die Ausgangsspannung 0 zurückgestellt wird und dann
für einen neuen Spülzyklus bereitsteht.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erzeugt der Phasendiskriminator
ein Ausgangssignal A, wenn die Phasenbeziehung zwischen den Signalen S1, S2 eine
Annäherung des Be-
nutzers anzeigt. Auf diese Weise wird eine noch
genauere Information über die Bewegung des Benutzers verfügbar, die in vielfältiger
Weise verarbeitet werden kann.
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Beispielsweise kann der Rückstellkreis eine direkte Verbindung zwischen
dem das Signal A abgebenden Ausgang des Phasendiskriminators und dem Rückstell-Eingang
des Integrators umfassen. Der Integrator wird so nicht bereits beim Auftreten eines
Signales T, also bei der Auslösung der Wasserspülung zurückgestellt, sondern erst
dann, wenn ein neues Annäherungssignal A gemeldet wird. In der Zeit zwischen der
letzten Spülung und dem nächsten Annäherungssignal A ist die Elektronik nicht "scharf",
also nicht auslösebereit. Hierdurch wird der Einfluß von Störsignalen in den Ruhephasen
des Urinals ausgeschaltet.
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Eine Alternative bei der Verarbeitung des Signales A besteht darin,
daß der Rückstellkreis ein ODER-Tor umfaßt, dessen Ausgang mit dem Rückstell-Eingang
des Integrators verbunden ist, dessen einem Eingang das Signal A und dessen anderem
Eingang das Signal T zugeführt wird. Bei dieser Schaltungsvariante wird der Integrator
also immer dann zurückgestellt, wenn entweder ein Signal T vorliegt, die Wasserspülung
also ausgelöst wird,oder ein Annäherungssignal A erfaßt wird.
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Der Sinn dieser Maßnahme ist folgender: ohne die Rückstellung des
Integrators bei jedem Signal A könnte sich das zum Auslösen erforderliche minimale
zeitliche Integral des Signals E auch dann ansammeln, wenn sich der Benutzer vor
dem Mikrowellenmodul längere Zeit hin- und herbewegt, ohne daß er tatsächlich vollständig
wegtreten würde. Dies wird dann ausgeschlossen, wenn die bei Hin- und Herbewegungen
immer wieder auftretenden Signale A den Integrator jeweils auf 0 zurückstellen,
sodaß die Bildung des zeitlichen Integrales des Signales E neu beginnt.
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Die oben bereits beschriebene "Schärfung" der Elektronik durch die
Rückstellung des Integrators mittels des Signals A hat noch den Nachteil, daß möglicherweise
bereits sehr kleine Signale A, welche durch zufällig vorbeigehende Personen erzeugt
werden, unerwünscht die "Schärfung" bewirken.
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Dies wird dann vermieden, wenn der Rückstellkreis umfaßt: a) einen
zweiten Integrator, dessen Eingang das Signal A zugeführt wird; b) einen zweiten
Komparator, dessen einem Eingang das Ausgangssignal des zweiten Integrators und
dessen anderem Ausgang eine zweite Vergleichsspannung zugeführt wird; c) einen zweiten
Impulsformer, dessen Ausgangssignal dem Rückstell-Eingang des ersten Integrators
zugeführt wird;-d) ein Rückstellkreis, der den zweiten Integrator nach Er zeugung
eines Signales T auf die Ausgangs spannung 0 zurückstellt.
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Hier wird also für die Verarbeitung des Signales A eine ganz ähnliche
Logik verwendet wie bei der Verarbeitung des Signales E: erst,wenn ein bestimmtes
zeitliches Integral des Signales A vorliegt, welches für ein tatsächliches Her antreten
eines Benutzers an das Urinal steht, wird das Signal erzeugt, welches den ersten
Integrator auf die Ausgangsspannung 0 zurückstellt, und so die Elektronik "schärft".
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Eine andere, nicht auf der Rückstellung des das Signal E verarbeitenden
Integrators beruhende Schärfung kann so gestaltet werden, daß die Auswertschaltung
zusätzlich umfaßt: a) ein erstes Flip-Flop, dessen Ausgang mit einem ersten
Eingang
eines UND-Tores und dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Komparators verbunden
ist; b) einen zweiten Integrator, dessen Eingang mit dem das Signal A abgebenden
Ausgang des Phasendiskriminators verbunden ist; c) einen zweiten. Komparator, dessen
einem Eingang das Ausgangssignal des zweiten Integrators und dessen zweitem Eingang
eine zweite Vergleichsspannung zugeführt wird; d) ein zweites Flip-Flop, dessen
Eingang mit dem Ausgang des zweiten Komparators und dessen Ausgang mit einem zweiten
Eingang des UND-Tores verbunden ist; e) einen dem UND-Tor nachgeschalteten Impulsformer,
dessen Ausgangssignal das Signal T ist, wobei die beiden Integratoren und die beiden
Flip-Flops durch das Signal T zurückgestellt werden.
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Die Logik dabei ist folgende: die Schärfung der Elektronik erfolgt
dadurch, daß ein Eingang des UND-Tores dann auf eine logische Eins gestellt wird,
wennein Annäherungssignal bestimmten minimalen zeitlichen Integrales vorliegt, also
ein Benutzer tatsächlich an das Urinal herangetreten ist.
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Die Wasserspülung wird jedoch erst dann ausgelöst, wenn auch der zweite
Eingang des UND-Tores mit einer logischen Eins belegt ist. Dies geschieht dann,
wenn sich das minimale zeitliche Integral des Signales E angesammelt hat, welches
charakteristisch für das tatsächliche Wegtreten des Benutzers ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt der erste Integrator
einen Plus- und einen Minus-Eingang, wobei die dem Plus-Eingang zugeführten Signale
als positive Signale
und die dem Minus-Eingang zugeführten Signale
als negative Signale verarbeitet werden; daß dem Plus-Eingang des ersten Integrators
das Signal E und dem Minus-Eingang das Signal A zugeführt werden; wobei dafür gesorgt
ist, daß das Ausgangs signal des ersten Integrators nicht negativ werden kann.
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Diese Schaltungsvariante beschäftigt sich wieder mit dem Problem der
Hin- und Herbewegung des Benutzers vor dem Urinal. Anstatt nun, wie oben beschrieben,
bei jedem Annäherungssignal A den Integrator wieder vollständig auf 0 zurückzustellen,
wird hier nur das bisher angefallene zeitliche Integral des Signales E um das "zwischendurch"
angefallene zeitliche Integral des Signales A vermindert. Die Ausgangsspannung des
ersten Integrators entspricht so auf präzisere Weise der tatsächlichen Stellung
des Benutzers innerhalb des Wirkungsbereiches des Mikrowellenmoduls.
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Die Ausgangsspannung des ersten Integrators darf nicht negativ werden,
weil sonst die erste Annäherung des Benutzers an das Mikrowellenmodul zu einem entsprechend
stark negativen Ausgangssignal des ersten Integrators führen würde, das dann durch
das Entfernungssignal E beim Wegtreten des Benutzers gerade wieder auf 0 zurückgeführt
würde. Die "Schaltschwelle" des ersten Komparators würde nicht erreicht.
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Diese Bedingung kann beispielsweise dadurch erfüllt werden, daß die
Bauart des ersten Integrators negative Ausgangsspannungen nicht zuläßt.
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Alternativ kann dem Minus-Eingang des ersten Integrators ein elektronischer
Schalter vorgeschaltet sein, der vom Signal T geöffnet und vom Ausgangssignal des
Impulsformers bzw. des zweiten Flip-Flop geschlossen wird. Auf diese Weise können
die Signale'A in der ersten Annäherungsphase, bevor also die Elektronik scharf N
ist, nicht an den ersten
Integrator gelangen.
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Auch der zweite Integrator kann einen Plus- und einen Minus-Eingang
besitzen, wobei die dem Plus-Eingang zugeführten Signale als positive und die dem
Minus-Eingang zugeführten Signale als negative Signale verarbeitet werden, wobei
dem Plus-Eingang des zweiten Integrators das Signal A und dem Minus-Eingang das
Signal E zugeführt werden. Der Sinn dieser MaBnahme ist der, daß ein Benutzer, der
sich innerhalb des Wirkungsbereiches des Mikrowellenmoduls nur hin- und herbewegt,
nicht gier tatsächlich an das Urinal herantritt, die Elektronik "schärft". Wie bei
der oben beschriebenen Verarbeitung des Signales E wird hier jeweils vom bereits
aufgebauten zeitlichen Integral des Signales A das zwischendurch anfallende zeitliche
Integral des Signales E abgezogen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Phasendiskriminators
umfaßt: a) einen ersten Allpass-Phasenschieber, dessen Eingang das eine Mischdioden-Ausgangssignal
zugeführt wird; b) einen zweiten Allpass-Phasenschieber, dessen Eingang das andere
Mischdioden-Ausgangssignal zugeführt wird, wobei die vom zweiten Allpass-Phasenschieber
bewirkte Phasenverschiebung um 900 größer als diejenige des ersten Allpass-Phasenschiebers
ist; c) einen ersten Addierer, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten
Phasenverschiebers und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Allpass-Phasenschiebers
verbunden ist.
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Die Verwendung eines derartigen Phasendiskriminators setzt voraus,
daß die geometrische Anordnung der Mischdioden eine
Phasendifferenz
der Ausgangssignale von 90° ergibt.
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Ein derartiger Phasendiskriminator arbeitet unabhängig von der jeweils
auftretenden Dopplerfrequenz, die eine Funktion der Bewegungsgeschwindigkeit des
Benutzers ist, und auch unabhängig von der Amplitude des Signales, die eine Funktion
des Abstandes zwischen Benutzer und Sensor ist. Ohne weitere Komponenten erzeugt
dieser Phasendiskriminator nur ein Ausgangssignal E in den Zeiten, in denen sich
der Benutzer vom Urinal entfernt.
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Zweckmäßigerweise umfaßt der Phasendiskriminator zusätzlich d) einen
Komparator, dessen einem Eingang das Ausgangssignal des ersten Addierers und dessen
anderem Eingang eine Referenzspannung zugeführt wird. Dieser Komparator bestimmt
die Ansprechschwelle des Phasendiskriminators und damit der gesamten Steuerungsschaltung.
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Wenn sowohl ein Ausgangssignal E des Phasendiskriminators bei Entfernung
des Benutzers als auch ein Ausgangssignal A bei Annäherung des Benutzers gewünscht
wird, umfaßt der Phasendiskriminator zusätzlich: e) einen Inverter, dessen Eingang
mit dem Ausgang des ersten Allpass-Phasenschiebers verbunden ist; f) einen zweiten
Addierer, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Inverters und dessen zweiter
Eingang mit den Ausgang des zweiten Allpass-Phasenschiebers verbunden ist.
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In diesem Falle wird zweckmäßigerweise ein zweiter omparator vorgesehen,
dessen einem Eingang das Ausgangssignal des zweiten Addierers und dessen zweitem
Eingang eine Referenzspannung zugeführt wird. Dieser zweite Korn parator bestimmt
die Schaltschwelle für das Auftreten eines Ausgangssignales A.
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Die Messung der Wegstrecke, die der Benutzer auf das Urinal zu bzw.
von diesem weg zurücklegt, kann auch auf digitalem Wege erfolgen, wenn der Phasendiskriminator
mit der Frequenz der Mischdioden-Ausgangssignale getaktete Ausgangssignale abgibt.
In diesem Falle sind die in den oben erwähnten, analog arbeitenden Schaltungen beschriebenen
Integratoren jeweils durch einen entsprechend arbeitenden Zähler zu ersetzen. Die
digitale Wegstreckenmessung hat den Vorteil höherer Genauigkeit und ist insbesondere
unabhängig von der Amplitude der Mischdioden-Ausgangssignale (sobald die Ansprechschwelle
der Schaltung überschritten ist).
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert; es zeigen: Figur 1: schematisch das 8lockscheltbild einer berührungslosen
Urinalsteuerung; Figur 2: schematisch die Schaltungsanordnung für ein erstes Ausführungsbeispiel
des Mikrowellenmoduls von Figur 1; Figur 3: die Schaltungsanordnung für ein zweites
Ausführungsbeispiel eines Mikrowellenmoduls von Figur 1; Figuren 4 - 11: Ausführungsbeispiele
für die Schaltungsanordnung von Phasendiskriminatoren und von Auswärtsschaltungen
zur Verwendung im Blockschaltbild von Figur 1.
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In Figur 1 ist schematisch das Blockschaltbild einer berührungslos
arbeitenden Urinal-Steuerung dargestellt. Sie umfaßt ein Mikrowellenmodul 1, in
welchem eine Sendediode und
zwei Mischdioden untergebracht sind.
Die von der Sendediode ausgesandten Mikrowellenstrahlen werden von dem Benutzer
der Urinalanlage reflektiert und treffen auf die beiden Mischdioden auf. Bewegt
sich der Benutzer, so geben die beiden Mischdioden jeweils ein Signal S1, S2 ab,
dessen Frequenz ein Maß für die Bewegungsgeschwindigkeit ist.
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Die beiden Mischdioden sind innerhalb des Moduls 1 geometrisch so
angeordnet, daß die Phasenbeziehung ihrer Ausgangssignale S1, S2 davon abhängt,
ob sich der Benutzer annähert oder entfernt. Vorzugsweise befinden sich die beiden
Mischdioden wirkungsmäßig im Abstand von X /4. In diesem Falle eilt das eine Mischdiodensignal
S1 dem anderen Mischdiodensignal S2 bei Annäherung des Benutzers um 900 voraus und
bleibt hinter diesem bei Entfernung des Benutzers um 900 zurück.
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Die Mischdiodensignale S1 und S2 werden jeweils auf einen Verstärker
2 bzw. 3 gegeben, deren Ausgänge mit den beiden Eingängen eines Phasendiskriminators
4 verbunden sind.
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Der Phasendiskriminator 4 weist zwei Ausgänge auf. Am einen erscheint
das Signal A, wenn die Phasenbeziehung zwischen den Mischdiodensignalen S1 und S2
die Annäherung des Benutzers an das Mikrowellenmodul anzeigt. Am anderen Ausgang
des Phasendiskriminators 4 erscheint das Signal E, wenn die Phasenbeziehung zwischen
den Signalen 1 und 2 die Entfernung des Benutzers vom Mikrowellenmodul 1 anzeigt.
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Die Ausgangssignale A und E des Phasendiskriminators 4 werden den
beiden Eingängen einer Auswertschaltung 5 zugeführt und dort logisch verarbeitet.
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Der Grundgedanke der Logik, von welcher die Auswertschaltung 5 Gebrauch
macht, ist folgender:
Anzeichen dafür, daß der Benutzer tatsächlich
von der Urinalanlage weggetreten ist und sich dort nicht mehr (still oder mit Bewegungen
kleiner Amplitude) aufhält, ist ein bestimmtes minimales zeitliches Integral des
Signales E. Im allgemeinen ist dies gleichbedeutend mit einer bestimmten Mindestdauer
dieses Signales. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß das zeitliche Integral durch
ein ununterbrochenes Signal E aufgebaut wird. Das zur Auslösung erforderliche minimale
zeitliche Integral des Signales E wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel experimentell
ermittelt und voreingestellt. Die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Benutzers,
die sich in der Frequenz der Mischdiodensignale S1 und S2 ausdrückt, wird der Einfachheit
halber nicht verarbeitet. Grundsätzlich wäre es aber möglich, das minimale zeitliche
Integral des Signales E zu einer Funktion der Frequenz der Mischdiodensignale S1
und S2 zu machen, da ja die Zeit, die der Benutzer zum Wegtreten aus dem Empfindlichkeitsbereich
des Moduls 1 benötigt, eine Funktion der Geschwindigkeit ist.
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Die Auswertung des Signales E kann bei Bedarf durch das Signal A modifiziert
werden, wie weiter unten ausführlich erläutert wird.
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Hat die Auswertschaltung 5 durch ein entsprechend langes Anliegen
des Signales E erkannt, daß der Benutzer von der Urinalanlage weggetreten ist, gibt
sie ein Ausgangssignal T an die Ventiltreiberschaltung 6 ab. Diese enthält die zum
Betrieb der Magnetventile erforderlichen Verstärker, Zeitglieder und ggfs. Impulsformer,
wie dies an und für sich bekannt ist.
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In Fig. 2 ist die Schaltungsanordnung eines bekannten Mikrowellenmoduls
dargestellt. Sie enthält eine Sende-Gunn-Diode G sowie zwei Mischdioden M1 und M2,
die sich unter
den erforderlichen geometrischen Bedingungen in
gestrichelt dargestellten Hohlleitern befinden. Das Ausgangssignal S1 wird an einer
Parallelschaltung aus der Mischdiode M1 und einem Widerstand R3 abgegriffen, die
über einen Widerstand R1 an die stabilisierte Versorgungsspannung Vstab angeschlossen
ist. In entsprechender Weise wird das Ausgangssignal S2 an einer Parallelschaltung
aus der Mischdiode M2 und einem Widerstand R4 abgegriffen, die über einen Widerstand
R2 an die stabilisierte Versorgungsspannung Vstab angeschlossen ist.
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Das in Fig. 3 gezeigte, neuartige Doppel-Modul ist erheblich einfacher
aufgebaut als das Modul von Fig. 2 und erfüllt denselben Zweck.
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Es umfaßt neben der Sender-Gunn-Diode G nur eine Mischdiode M; beide
sind in gestrichelt dargestellten Hohlleitern untergebracht. Die Gunn-Diode G übernimmt
dabei die Funktion der Mischdiode M1 von Fig. 2 mit. Hierzu ist sie über einen Widerstand
R'1 mit der Versorgungsspannung Vstab verbunden.
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Dieser muß so niederohmig sein, daß die Gunn-Diode G schwingungsfähig
bleibt. Die Ausgangsspannung S1 läßt sich dann direkt an der Gunn-Diode G abgreifen.
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Da - wie erwähnt - die Gunn-Diode G für diese Schaltung gleichzeitig
als Mischdiode dient, muß nunzwischen ihr und der verbleibenden Mischdiode M für
den erforderlichen Wirk abstand von ;t /4 gesorgt sein.
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Die Signale S1 und 2 der Schaltungen nach den Fign. 2 und 3 enthalten
noch unerwünschte Mischfrequenzanteile, die in bekannter Weise entfernt werden.
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In Fig. 4 ist ein einfaches Ausführungsbeispiel für die Auswertschaltung
5 von Fig. 1 dargestellt.
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Das Signal E, welches das Wegtreten des Benutzers anzeigt, liegt am
Eingang des Integrators 7. Das Ausgangssignal des Integrators 7, welches linear
mit der Zeitdauer des Signales E anwächst, liegt an einem ersten Eingang eines Komparators
8. Am zweiten Eingang des Komparators 8 liegt eine ggfs.
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einstellbare Referenzspannung Vref, welche ein Maß für das gewünschte
minimale zeitliche Integral des Signales E ist.
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Übersteigt die Ausgangs spannung des Integrators 7 die Referenzspannung
Vref, so gibt der Komparator 8 ein Signal an den Impulsformer 9 ab. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen monostabilen Kreis, dessen Ausgangssignal
T im einfachsten Falle direkt auf den Magnetventilverstärker gegeben werden kann.
Alternativ wird durch das Signal T ein bekanntes System von Zeitgliedern getriggert.
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Der Ausgang des Impulsformers 9 ist außerdem mit einem Rückstell-Eingang
R des Integrators 7 verbunden, sodaß das Ausgangssignal des Integrators 7 durch
das Signal T auf 0 zurückgestellt wird.
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Die Funktion der soeben beschriebenen berührungslosen Steuerung (Auswertschaltung
nach Fig. 4 im Blockschaltbild von Fig. 1) ist wie folgt: Der Benutzer tritt an
das Urinal heran und damit auf den Mikrowellenmodul 1 zu. Die Phasenlage der Modul-Ausgangssignale
S1, S2 ist so, daß der Phasendiskriminator 4 ein Ausgangssignal A abgibt. Dieses
Signal wird bei dieser einfachsten Schaltungsvariante nicht weiter verwendet.
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Kleinere Hin- und Herbewegungen des Benutzers vor dem Urinal führen
dazu, daß der Phasendiskriminator 4 abwechselnd kurzzeitige Signale A und E abgibt.
Da die Ausgangsspannung des Integrators 7 hierbei die Referenzspannung des Kompa-
rators
8 nicht übersteigt, erscheint kein Signal T am Ausgang des Impulsformers. Der Benutzer
kann außerdem beliebig lange ruhig vor dem Mikrowellenmodul stehen, ohne daß es
zu einer Fehlauslösung kommt. Tritt der Benutzer schließlich vom Urinal weg, so
erscheint ein längere Zeit anhaltendes Signal E am Eingang des Integrators 7. Dieses
wird zu einem Ausgangssignal des Integrators 7 hochintegriert, welches die Referenzspannung
Vref übersteigt. Nun erscheint am Ausgang des Komparators 8 ein Signal, welches
den Impulsformer 9 anstößt. Das entstehende Ausgangssignal T wird zur Betätigung
der Magnetventile in der Wasserspülung weiter verarbeitet und stellt gleichzeitig
den Integrator 7 auf 0 zurück.
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Bei diesem einfachsten Ausführungsbeispiel kann es unter ungünstigen
Umständen vorkommen, daß bei zu langen Hin- und Herbewegungen des Benutzers vor
dem Urinal schließlich doch ein zum Auslösen ausreichend großes Ausgangssignal des
Integrators 7 aufintegriert wird, bevor der Benutzer tatsächlich wegtritt. Dem kann
dadurch entgegengewirkt werden, daß man das Ausgangssignal des Integrators mit einer
bestimmten Zeitkonstante abklingen läßt, sodaß Vorgänge, die sehr lange Zeit zurückliegen,
keine Berücksichtigung mehr finden. In diesem Falle wäre es u.U. auch möglich, auf
die Rückstellung des Integrators durch das Signal T zu verzichten. Bei dieser Schaltungsart
besteht die - allerdings mehr theoretische - Möglichkeit, daß sich der Benutzer
so langsam aus dem Wirkungsbereich des Mikrowellenmoduls "schleicht", daß das Ausgangssignal
des Integrators 7 die Referenzspannung Vref niemals erreicht und deshalb keine Wasserspülung
ausgelöst wird.
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Eine elegantere Art zur Lösung des Problems, welches mit längeren
Hin- und Herbewegungen des Benutzers vor dem Urinal verbunden ist, ist in Fig. 5
dargestellt. Bei dieser
Schaltungsvariante wird nun auch das die
Annäherung des Benutzers anzeigende Ausgangssignal A des Phasendiskriminators 4
verwendet. Es wird einem Eingang eines ODER-Gliedes 10 zugeführt, dessen Ausgang
mit dem Rückstell-Eingang R des Integrators 7 verbunden ist. Dem zweiten Eingang
des ODER-Gliedes 10 wird das Signal T zugeleitet.
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Die Funktion dieser Schaltungsvariante ist wie folgt: Bewegt sich
der Benutzer vor dem Urinal hin- und her, so wird bei jeder Annäherung durch das
dabei entstehende Signal A der Integrator 7 auf 0 zurückgestellt. Die vor diesem
Zeitpunkt im Integrator 7 aufgebauten Signale E bleiben also unberücksichtigt. Das
Ausgangssignal T erscheint nur dann, wenn seit dem letzten Annäherungssignal A das
Entfernungssignal E solange am Integrator 7 angelegen hat, daß dessen Ausgangssignal
die Referenzspannung VRef übersteigt.
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Der Integrator 7 wird außerdem nach Auslösen des Impulsformers 9 durch
das Signal T zurückgestellt.
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Auf diese Rückstellung durch das Signal T kann, wie Fig. 6 zeigt,
auch verzichtet werden. Dabei wird von dem Gedanken ausgegangen, daß vor jeder neuen
Spülung des Urinals selbstverständlich eine neue Annäherung erfolgt und damit ein
neues Signal A auftritt. Diese Schaltungsvariante besitzt den zusätzlichen Vorteil,
daß die Elektronik zwischen dem Auslösen des letzten Signales T und der nächsten
Benutzerannäherung nicht "scharf" ist und deshalb durch Störeinflüsse nicht ausgelöst
werden kann.
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Der Gedanke des Schärfen" der Elektronik durch das Annäherungssignal
A ist bei der Schaltungsvariante nach Fig. 7 konsequent fortgeführt. Bei ihr soll
verhindert werden, daß bereits ein kleines Annäherungssignal, welches noch
nicht
für ein vollständiges Herantreten eines Benutzers steht, die Elektronik "schärft".
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Der in Fig. 7 unten dargestellte Schaltungszweig, welcher das Signal
E verarbeitet, entspricht weitgehend demjenigen nach Fig. 6. Er umfaßt wiederum
einen Integrator 107, einen Komparator 108 und einen monostabilen Kreis 109 als
Impulsformer zur Erzeugung des Signales T.
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Der Integrator 107 besitzt zwei Eingänge: einen Plus-Eingang, an welchem
das Signal E anliegt, das vom Integrator aufwärts integriert wird, und einen Minus-Eingang,
an welchem das Signal A anliegt, wenn ein vorgeschalteter elektronischer Schalter
114 geschlossen ist (hierauf wird weiter unten noch eingegangen).
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Der in Fig. 7 obere Schaltungszweig dient der Verarbeitung des Annäherungssignales
A. Er umfaßt ebenfalls einen Integrator 111, dessen Ausgang mit einem Eingang eines
Komparators 112 verbunden ist. Am zweiten Eingang des Komparators 112 liegt eine
(ggfs. einstellbare) Vergleichsspannung VR2. Der Ausgang des Komparators 112 ist
mit einem Impulsformer 113 (z.B. einem monostabilen Kreis) verbunden, dessen Ausgangssignal
dem Integratoreingang R und dem das Schließen bewirkenden Eingang des elektronischen
Schalters 114 zugeführt wird. Der Schalter 14 wird durch das Ausgangssignal T des
monostabilen Kreises 109 geöffnet, das außerdem auch den Integrator 111 auf 0 zurückstellt.
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Zur Verdeutlichung der Funktion der Schaltung von Fig. 7 sei zunächst
der Zustand nach Abschluß eines Spülzyklusses, also nach dem Auftreten des letzten
Signales T betrachtet: das Ausgangssignal des Integrators 107 ist größer als die
Referenzspannung VR1 des zugehörigen Komparators; der monostabile Kreis 109 kann
erst nach Rückstellung
des Integrators 107 erneut ausgelöst werden.
Die Schaltung ist also nicht scharf". Der Integrator 111 wurde durch das vorausgegangene
Signal T zurückgestellt, welches auch den Schalter 114 geöffnet hat.
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Tritt nun ein Benutzer an das Urinal heran, so erscheint am Plus-Eingang
des Integrators 111 ein Signal A, nicht jedoch am Minus-Eingang des Integrators
107. Dauert dieses lange genug an, so übersteigt das Ausgangssignal des Integrators
111 die Referenzspannung VR2. Der Komparator 112 stößt den monostabilen Kreis 113
an, dessen Ausgangssignal den Schalter 114 schließt und den Integrator 107 zurückstellt.
Die Elektronik ist nun in ihrem "scharfen" Betriebszustand.
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Wenn sich die Person nur zufällig und nicht ausreichend weit dem Urinal
genähert hat, sodaß also der monostabile Kreis 113 nicht ausgelöst wird, wird die
Ausgangsspannung des Integrators 111 durch das Signal E am Minus-Eingang, welches
beim Wegtreten der Person auftritt, wieder zurückgeführt.
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Auf diese Weise wird verhindert, daß eine Mehrzahl-von aufeinander
folgenden flüchtigen Annäherungen, die jede für sich nicht zum Auslesen des monostabilen
Kreises 113 führen könnten, zur ungewollten "Schärfung" der Elektronik führt.
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Ist die Elektronik nun durch Rückstellen des Integrators 107 und durch
Schließen des Schalters 114 nach Herantreten eines Benutzers an das Urinal geschärft,
so geschieht folgendes: Das Ausgangssignal des Integrators 107 ist die integrierte
Differenz zwischen den Signalen E und A. Bei aufeinander folgenden Hin- und Herbewegungen
des Benutzers ist diese integrierte Differenz 0 bzw. klein; auch bei längerem Andauern
dieser mit kleinen Amplituden durchgeführten Bewegt gungen löst die Elektronik nicht
aus (selbstverständlich
auch nicht bei vollständigem Stillstehen
des Benutzers vor dem Urinal. Erst wenn ein solcher "tlberschuB" des Signales E
gegenüber dem Signal A vorliegt, daß das Ausgangssignal des Integrators 107 größer
als die Referenzspannung VR1 ist, erzeugt der monostabile Kreis 109 ein Signal T.
Dieses löst die Wasserspülung aus, stellt den Integrator 111 zurück und öffnet den
Schalter 114. Die Elektronik ist jetzt zum nächsten Spülzyklus bereit.
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Bei den Schaltungsbeispielen nach den Fign. 6 und 7 beruht die "Schärfung"
der Elektronik auf der Rückstellung des Integrators 7 bzw. 107 durch ein Signal
A, ohne welches der Impulsformer 109 nicht erneut angestoßen werden kann. Eine andere
Art der"Schärfung" ist in Fig. 8 dargestellt.
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Der untere, das Signal E verarbeitende Schaltungszweig enthält wieder
einen Integrator 207 mit zwei Eingängen und einen Komparator 208. Am Plus-Eingang
des Integrators 207 liegt das Signal E, am Minus-Eingang das Signal A. Der Ausgang
des Integrators 207 ist mit einem Eingang des Komparators 208 verbunden, dessen
zweitem Eingang eine erste Referenzspannung VR1 zugeführt wird. Das Ausgangssignal
des Komparators 208 setzt ein Flip-Flop 215, dessen Ausgang mit einem Eingang eines
UND-Tores 216 verbunden ist. Dessen Ausgang wiederum ist mit einem Impulsformer
209, beispielsweise einem monostabilen Kreis, verbunden, der - vergleichbar den
Kreisen 9 und 109 in den Fign. 4 - 7 - das Signal T liefert.
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Der obere, das Signal A verarbeitende Kreis umfaßt ebenfalls einen
Integrator 211, einen Komparator 212 und ein Flip-Flop 217. Diese Bauteile sind
ebenso geschaltet wie ihre "Gegenstücke" im unteren Schaltungszweig, mit der Ausnahme,
daß nun am Plus-Eingang des Integrators 211 das Signal A und am Minus-Eingang das
Signal E liegt. Der Aus-
gang des Flip-Flops 217 ist mit dem zweiten
Eingang des UND-Tores 216 verbunden.
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Das Signal T wird den Rückstell-Eingängen R der Integratoren 207,
211 und der Flip-Flops 215, 217 zugeführt.
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Zur Erläuterung der Funktionsweise dieser Schaltung sei wiederum zunächst
der Zustand nach Abschluß eines Spülzyklusses betrachtet. Hier sind die Integratoren
207, 211 und die Flip-Flops 215 und 217 durch das vorausgegangene Signal T zurückgestellt.
Beide Eingänge des UND-Tores 216 liegen "tief", also auf einer logischen "0".
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Wenn sich nun ein Benutzer dem Urinal nähert, liegt ein Signal A am
Plus-Eingang des Integrators 211 an. Entfernt er sich wieder, bevor das Ausgangssignal
des Integrators 211 die Schaltschwelle VR2 des Komparators 211 erreicht, so wird
das Ausgangssignal des Integrators 21 1 durch das am Minus-Eingang liegende Signal
E wieder abgebaut.
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Der Komparator 212 schaltet erst dann durch, wenn ein entsprechend
großer "überschuB" des Annäherungssignals A über das Entfernungssignal E auf integriert
ist. Das Flip-Flop 217 wird in diesem Falle gesetzt. Am in der Zeichnung oberen
Eingang des UND-Tores 216 erscheint nun eine logische "1". Da der untere Eingang
des UND-Tores "tief" liegt, schaltet dieses noch nicht durch. Die Elektronik ist
jedoch nunmehr "scharf" und wartet auf ein ausreichend gro-Bes Entfernungssignal
E.
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Das während der oben beschriebenen "Schärfungsphase" am Minus-Eingang
des Integrators 207 anliegende Signal A darf zu keinen negativen Ausgangs spannungen
des Integrators 207 führen. Dies kann beispielsweise durch eine solche Bauweise
des Integrators 207 erreicht werden, bei der keine
negativen Ausgangsspannungen
auftreten können. Alternativ kann - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 - in
die Zuführungsleitung zum Minus-Eingang des Integrators 207 ein elektronischer Schalter
gelegt werden, der vom Signal T geöffnet und vom Ausgangssignal des Flip-Flops 217
geschlossen wird.
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Die Elektronik ist, wie erwähnt, geschärft, wenn der Benutzer tatsächlich
an das Urinal herangetreten ist, wenn also ein bestimmter Überschuß des Annäherungssignales
über das Entfernungssignal festgestellt ist.
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Bewegt sich nun der Benutzer vor dem Urinal hin und her, bleibt dies
wegen der Wirkung des von den Signalen A und E gegensinnig beaufschlagten Integrators
207 ohne Wirkung. Daß ein vollständiger Stillstand des Benutzers keine Fehlauslösung
bewirkt, versteht sich von selbst. Erst, wenn der Benutzer tatsächlich vom Urinal
wegtritt und so einen bestimmten "UberschuB" der Signale E über das Signal A erzeugt,
übersteigt die Ausgangsspannung des Integrators 207 die Referenzspannung des Komparators
208. Dieser schaltet durch und setzt das Flip-Flop 215, dessen Ausgangssignal am
unteren Eingang des UND-Tores 216 als logische "1" erscheint. Da nun beide Eingänge
des UND-Tores hoch liegen, schaltet dieses durch und stößt den Impulsformer 209
an.
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Dessen Ausgangssignal T löst - ggfs. mit gewünschten zeitlichen Verzögerungen
- die Wasserspülung aus und stellt die Integratoren 207 und 211 sowie die Flip-Flops
215 und 217 wieder zurück: die Elektronik ist zum nächsten Zyklus bereit.
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Die obigen Beispiele machen deutlich, in welcher Weise die speziellen
durch die Verwendung de Mikrowellen-Doppelmoduls verfügbare größere Information
zur Erhöhung der Betriebssicherheit berührungsloser Urinalsteuerungen eingesetzt
werden kann.
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Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Phasendiskriminator
4 aus Figur 1, dessen einziger Ausgang E ein Signal dann abgibt, wenn die Phasenlage
der beiden Mischdiodensignale S 1 und S 2 eine Entfernung des Benutzers vom Urinal
anzeigt. Zu allen anderen Zeiten liegt der Ausgang E auf Potential Null.
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Das Signal S 1- wird einem ersten Allpass-Phasenschieber 15 zugeführt,
dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Addierers 16 verbunden ist. In entsprechender
Weise wird das Signal S 2 einem zweiten Allpass-Phasenschieber 17 zugeführt, dessen
Ausgang mit einem zweiten Eingang des Addierers 16 verbunden ist. Das Ausgangssignal
des Addierers 16, welches der Summe seiner Eingangssignale entspricht, wird einem
Eingang eines Komparators 18 zugeführt, an dessen zweitem Eingang eine Referenzspannung
VR anliegt. Der Ausgang des Komparators 18 entspricht dem Ausgang E des Phasendiskriminators
4.
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Allpass-Phasenschieber sind an und für sich bekannt. Es handelt sich
dabei um Schaltungsnetzwerke, die grundsätzlich die Funktion eines Phasenschiebers
besitzen: Das Ausgangssignal ist gegenüber dem Eingangssignal um einen bestimmten
Betrag phasenverschoben. Die Besonderheit dieser Schaltkreise besteht nun darin,
daß die Frequenzcharakteristiken zweier dieser Phasenschieber über einen großen
Frequenzbereich parallel verlaufend gemacht werden können. Mit anderen Worten: Verschiebt
der eine Schaltkreis die Phasenlage seines Eingangssignales um einen frequenzabhängigen
Betrag 6(f), so verschiebt der zweite Schaltkreis die Phasenlage seines Eingangssignales
um denselben frequenzabhängigen Betrag C(f) zuzüglich eines konstanten, frequenzunabhängigen
Betrages . Die Schaltungsanordnung nach Figur 9 wird nun so ausgelegt, daß der Wert
£ bei den Phasenschiebern 15, 17 900 beträgt, daß also z.B. der Phasenschieber 17
bei
allen Frequenzen die Phasenlage seines Eingangssignals um 90° weiterverschiebt als
der andere (15).
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Zur Erläuterung der Funktionsweise der Schaltung von Figur 9 sei angenommen,
daß die Phasenlage des Mischdiodenausgangssignales S 1 Sp sei. Dann ist - bei geeigneter
räumlicher Anordnung der beiden Mischdioden - die Phasenlage des Mischdiodensignales
S 2 9 + 90°, wenn sich der Benutzer nähert, und 5) - 900, wenn sich der Benutzer
entfernt. Für die Phasenlage des Ausgangssignales des Phasenschiebers 15 ergibt
sich dann ## = # + #(f) für die Phasenlage des Ausgangssignales des Phasenschiebers
17 ergibt sich #2 = # # 90° + #(f) + 90° Die Phasenlage #2 ist also mit 71 identisch,
wenn sich der Benutzer vom Urinal entfernt, und 7, entgegengesetzt, wenn sich der
Benutzer annähert. Daraus folgt unmittelbar, daß sich die Ausgangssignale der Phasenschieber
15, 17 bei Entfernung des Benutzers im Addierer 16 gleichsinnig überlagern, bei
Annäherung des Benutzers dagegen gegenseitig aufheben.
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Dieses Verhalten der Schaltungsanordnung von Figur 9 ist unabhängig
von der Frequenz der Mischdiodensignale S 1 und S 2, also von der Bewegungsgeschwindigkeit
des Benutzers, und unabhängig von deren Amplitude, also vom Abstand zwischen Benutzer
und Urinal.
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Durch Vergleich des Ausgangssignales des Addierers 16 mit der Referenzspannung
VR im Komparator 18 wird die Ansprechschwelle des Phasendiskriminators 4 und der
gesamten nachgeordneten Schaltung bestimmt.
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Ein Ausführungsbeispiel für einen Allpass-Phasenschieber ist in Figur
10 dargestellt. Dieser umfaßt drei - bis auf die Dimensionierung der Schaltungselemente
- identische
Stufen. Jede Stufe enthält einen Transistor T, dessen
Basis den Eingang der Stufe bildet. Der Kollektor des Transistors T ist über einen
- für alle Stufen gleich dimensionierten -Widerstand R mit der positiven Versorgungsspannung,
der Ernitter über einen gleich großen Widerstand R mit der negativen Versorgungsspannung
verbunden. Der Kollektor des Transistors T ist außerdem über einen - stufenspezifisch
dimensionierten - Kondensator C1, C2l C3 mit dem Stufenausgang verbunden, der außerdem
über einen - stufenspezifisch dimensionierten - Widerstand R1, R2, R3 mit dem Emitter
des Transistors T verbunden ist. Die Anzahl der hintereinander geschalteten Stufen
wird nach dem Frequenzbereich bestimmt, in dem die Schaltung in der beschriebenen
Weise arbeiten soll. In Figur 11 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Phasendiskriminator
4 von Figur 1 gezeigt, welcher sowohl ein Ausgangssignal E bei Entfernung des Benutzers
als auch ein Ausgangssignal A bei Annäherung des Benutzers abgibt.
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Die beiden Allpass-Phasenschieber 115, 117, der Addierer 116 und der
Komparator 118 entsprechen den Komponenten 15, 16, 17 und 18 der Figur 9 völlig.
Sie erzeugen das die Entfernung des Benutzers anzeigende Signal E in der oben beschriebenen
Weise.
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Neu hinzugekommen gegenüber Figur 9 sind in Figur 11 ein Inverter
119, ein zweiter Addierer 120 und ein zweiter Komparator 121. Das Ausgangssignal
des Allpass-Phasenschiebers 115 wird dem ersten Eingang des Addierers 120 über den
Inverter 119, also mit einer Phasenverschiebung von 1800 zugeführt. Der Ausgang
des Allpass-Phasenschiebers 117 ist direkt mit dem zweiten Eingang des Addierers
120 verbunden. Die Funktionsweise dieses Addierers 120 entspricht derjenigen des
Addierers 116, mit der Ausnahme, daß die Bedingung für das Erscheinen eines Ausgangssignals
wegen des Inverters 119 gerade umgekehrt ist: Nunmehr verstärken sich die dem
Addierer
120 zugeführten Signale, wenn die Phasenlage der Mischdioden-Ausgangssignale S 1,
S 2 eine Annäherung des Benutzers anzeigt; sie heben sich gegenseitig auf, wenn
die Phasenlage der Mischdioden-Ausgangssignale S 1, S 2 eine Entfernung des Benutzers
anzeigt.
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Durch den Komparator 121, der das Ausgangssignal des Addievergleicht
rers 120 mit einer Referenzspannung VR2 (die mit der Referenzspannung VR des Komparators
118 nicht- übereinzustimmen braucht), wird wiederum die Schaltschwelle für das Erscheinen
eines Ausgangssignales A festgelegt.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Auswert -schaltung
5 von Figur 1 wurde angenommen, daß die Ausgangssignale A und E des Phasendiskriminators
4 Gleichstromsignale sind und daß deren zeitliches Integral ein Maß für die vom
Benutzer zurückgelegte Wegstrecke ist. Die logische Auswertung dieser Signale erfolgte
im wesentlichen analog.
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Genauere Resultate der Wegstreckenmessung, die insbesondere unabhängig
von der Amplitude der Mischdioden-Ausgangssignale S 1, S 2 sind, lassen sich durch
Verwendung einer digitalen Auskert logik erzielen. Dabei ist zunächst festzuhalten,
daß aufgrund der physikalischen Art des Dopplereffekts die Anzahl der Nulldurchgänge
der Signale S 1, S 2 ein direktes Maß für die vom Benutzer zurückgelegte Wegstrecke
ist.
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Der Phasendiskriminator von Figur 11 eignet sich für eine derartige
digitale Auswertung, da er an seinen Ausgängen A, E binäre, mit der Frequenz der
Mischdioden-Ausgangssignale S 1, S 2 getaktete Signale bereitstellt. Die Schaltungsvarianten
nach den Figuren 4 bis 8 lassen sich dann auf eine digitale Logik im wesentlichen
einfach dadurch umstellen, daß die verschiedenen Integratoren durch entsprechend
arbeitende Zähler ersetzt werden.