DE1962815C

DE1962815C - Sensor system for capacitive responsive circuit

Info

Publication number: DE1962815C
Authority: DE
Inventors: Carl E. Montclair N.J. Atkins (V.St.A.)
Original assignee: Wagner Electric Corp., Newark, NJ. (V.SLA.)
Publication date: 1972-11-02

Description

Im Hauptpatent 1 588 958 ist ein Fühlersystem für kapazitiv ansprechende, insbesondere zur Steuerung des Spülvorganges von sanitären Einrichtungen dienende Schaltkreise vorgeschlagen mit einer elektrisch leitenden Fühlereinrichtung, die sowohl eine erste Platte einer ersten Kapazität als aucl eine erste Platte einer zweiten Kapazität bildet, wobei die zweite Platte der ersten Kapazität von einem Objekt gebildet wird, das in einen vorbestimmten, in der Nähe der Fühlereinrichtung gelegenen Bereich gelangt ui.d die zweite Platte der zweiten Kapazität von einem elektrisch leitenden, einen größeren Umfang aufweisenden Element gebildet wird, das in der Nähe der Fühlereinrichtung angeordnet ist.In the main patent 1 588 958 is a sensor system for capacitively responsive, in particular for control the flushing process of sanitary facilities proposed circuits with an electrical conductive sensing device comprising both a first plate of a first capacitance and also a first plate forms a second capacitance, the second plate of the first capacitance being formed by an object, which reaches a predetermined area located in the vicinity of the sensor device and the second area Plate of the second capacitance of an electrically conductive, having a larger circumference Element is formed, which is arranged in the vicinity of the sensing device.

Durch diese Ausbildung des vorgeschlagenen Fühle; systems wird die bei Abwesenheit eine? den Schaltkreis betätigenden Objektes vorhandenen Restkapazitäi der Fühlereinrichtung gegen Erde ',ermindert und eine gewisse Unabhängigkeit des Wertes der Restkapazität von Änderungen des beim Spülvorgang auftretenden Wasserfilms erreicht.Through this training of the proposed feelings; systems will she be one when she is absent? remaining capacity of the object operating the circuit Sensor device against earth ', diminished and a certain independence of the value of the residual capacity of changes in the rinsing process Water film reached.

In Weiterbildung dieses Fühlersvstems wurde in dem Zusatzpatent 1 802 734 zu vorgenanntem Hauptpatent 1 588 958 vorgeschlagen, das elektrisch leitende Element so anzuordnen, daß es die Fühlereinrichtung gegen in der Nähe angeordnete geerdete Teile elektrisch abschirmt. Weiter ist in diesem Zusatzpatent 1 802 734 bereits vorgeschlagen worden, daß an der sanitären Einrichtung vorzugsweise. oberhalb derselben ein Gehäuse aus einem Material mit einer Dielektrizitätskonstanten höher als Luft zur Aufnahme des kapazitiv ansprechenden Schaltkreises an geordnet ist, wobei die Fühlereinrichtung vorzugsweise an der vorderen Innenfläche dieses Gehäuses angeordnet und das elektrisch leitende Element als Platte ausgebildet ist und im wesentlichen die ganze hintere Fläche der Fühlereinrichtung abschirmt.In a further development of this sensor system, the additional patent 1 802 734 became the aforementioned main patent 1 588 958 proposed to arrange the electrically conductive element so that it is the sensing device electrically shields against earthed parts located in the vicinity. Next is in this additional patent 1 802 734 has already been suggested that the sanitary facility is preferred. above the same a housing made of a material with a dielectric constant higher than air to contain it of the capacitively responsive circuit is arranged, the sensing device preferably arranged on the front inner surface of this housing and the electrically conductive element as Plate is formed and shields substantially the entire rear surface of the sensor device.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung Befestigi-ngsplatte 30 elektrisch isoliert. Die geerdeteThe object of the present invention is to provide fastening plate 30 which is electrically insulated. The grounded

eines verbesserten, gegen geerdete Teile der sanitären Wasserleitung 48 verläuft zuerst durch eine Öffnung 49An improved, grounded part of the sanitary water pipe 48 first runs through an opening 49

Einrichtung und den geerdeten Wasserfilm besonders in dem Rückenteil 32 und sodann nach unten zu eine·Device and the grounded water film especially in the back part 32 and then down to a ·

gut abgeschirmten Fühlersystems. Leitung 52 in dem oberen Teil der Toilette bzw. deswell shielded sensor system. Line 52 in the upper part of the toilet or the

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Fühler- 5 Pissoirs. Diese Leitur.g wird gewöhnlich aus der Pissoirsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 7 leitung selbst gebildet, und durch sie wird der Wasserdes Zusatzpatentes 1 802 734, dadurch gelöst, daß stro-n nach den Seiten verteilt, so daß ein Vorhang ein rings um die Peripherie der Fühlereinrichtung auf der zurückspringenden senkrechten Wand des herum in geringem Abstand von dieser angeordnetes Pissoirs gebildet wird. Der Wasserfluß verläuft zuerst elektrisch leitendes Ring- bzw. Rahmenteil als das io von dem rückwärts gelegenen Eingangsanschluß des die zweite Platte der zweiten Kapazität bildende Pissoirs nach vorn muf sodann seitlich durch die elektrisch leitende Elemeri oder als Teil desselben Leitung 52, wobei die Leitung eii.s ^ahl von öffnungen verwendet wird. besitzt, die im Abstand voneinander über ihre LängeThis task is based on the feeler 5 urinals. This Leitur.g is usually from the urinal system according to one of claims 1 to 3 or 7 line itself is formed, and through it the water is des Additional patent 1 802 734, solved in that stro-n distributed to the sides, so that a curtain one around the periphery of the sensor device on the receding vertical wall of the around at a small distance from this arranged urinal is formed. The water flow goes first electrically conductive ring or frame part as the io of the rearward input terminal of the the second plate of the second capacity forming urinals to the front must then laterally through the electrically conductive elements or as part of the same line 52, the line eii.s ^ ahl of openings is used. possesses, which are spaced from each other over their length

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Fühler- ausgebildet sind, um einen Wasservorhang zu bilden, systems bietet den Vorteil, daß die Fühlerein richtung 15 In F i g. 2 ist dargestellt, wie verschiedene Elemente insbesondere gegen seitlich von ihr angeordnete der Einheit die kapazitiven Elemente des Oszillatorgeerdete Teile der sanitären Einrichtung und den kreises bilden. Die Fühlereinrichtung 14 bildet eine beim Spülvorgang auftretenden geerdeten Wasser- erste gemeinsame Platte von <\ und C₂. Die Abfilm besser abgeschirmt ist und ganz allgemein ein schirmung 16 bildet eine zweite Platt- von C₂. Folglich günstigeres Verhältnis zwischen der bei Abwesenheit ao wird ein erster Anteil /I₁C₂VOn C₂ zwischen der Fühlereines den Schaltkreis betätigenden Objektes zwischen einrichtung 14 und der Abschirmung 16 gebildet. Da Fühlereinrichtung und Erde vorhandenen Restkapa- die Fühlereinrichtung 14 elektrisch mit dem Innen- ?ität und der bei Anwesenheit eines den Schaltkreis leiter 26 des Koaxialkabels 22 und die Abschirmung 16 betätigenden Objektes zwischen Fühlereinrichtung elektrisch mit dem Außenleiter 24 des KoaxiaiKabels 22 und Erde vorhandenen Kapazität besteht, wodurch 35 verbunden ist, wird ein zweiter Anteil Zl₂C₂ von C₂ gedie Stabilität und die Empfindlichkeit des auf Kapazi- bildet. Schließlich ist zum Zwecke der Einstellung lätsänderungen ansprechenden Schaltkreises gesteigert eine veränderliche Kapazität 1,C₂ zwischen den Innen-"^'rd. _und den Außenleiter 26 und 24 des Koaxialkabels 22The inventive design of the sensor are designed to form a water curtain system offers the advantage that the Fühlerein direction 15 in F i g. 2 shows how various elements, in particular those arranged opposite to the side of the unit, form the capacitive elements of the oscillator-earthed parts of the sanitary facility and the circuit. The sensor device 14 forms a grounded water first common plate of <\ and C ₂ occurring during the flushing process. The Abfilm is better shielded and generally a shield 16 forms a second plate of C ₂ . As a result, a more favorable relationship between that in the absence of ao, a first component / I ₁ C ₂ VOn C _{2 is formed} between the sensor of an object actuating the circuit between the device 14 and the shield 16. Since the remaining capacitance of the sensor device and the earth exists, the sensor device 14 is electrically connected to the interior and the capacitance between the sensor device and the outer conductor 24 of the coaxial cable 22 and earth is present in the presence of a circuit conductor 26 of the coaxial cable 22 and the shielding 16 , whereby 35 is connected, a second portion Zl ₂ C ₂ of C ₂ is the stability and the sensitivity of the capacitance forms. _{Finally, a variable capacitance 1, C 2} between the inner _and outer conductors 26 and 24 of the coaxial cable 22 is increased for the purpose of setting the circuit responsive to changes in the temperature

Vorzugsweise wird das elektrisch leitende Ring-bzw. geschaltet. Ein zusätzlicher Anteil /J₄C₂ von C₂ wirdPreferably, the electrically conductive ring or. switched. An additional portion / J ₄ C ₂ of C ₂ becomes

Rahmenteil an der inneren Umfangsfläche des zur 3° zwischen der Fühlereinrichtung 14 und dem leitendenFrame part on the inner circumferential surface of the 3 ° between the sensor device 14 and the conductive

Aufnahme des kapazitiv ansprechenden Schaltkreises Ring 15 gebildet, wobei das Gehäuse als ein Dielek-Recording of the capacitively responsive circuit ring 15 is formed, the housing as a dielectric

dienenden Gehäuses angeordnet. trikum dazwischen dient. Mithin wird der Wert vonserving housing arranged. tricum serves in between. Hence the value of

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer C₂ durch die arithmetische Summe dieser 4 parallelst hematischen Zeichnung an einem Ausführungs- geschalteten Anteile A₁C* A_tC_s, A₃C₁ und .I₄C₂ gebeispiel näher erläutert. Es zeigt 35 bildet. Die zweite Platte von C₁ wird durch eineIn the following, the invention is explained in more detail _{on the basis of a C 2} by the arithmetic sum of these 4 parallel hematic drawings on an embodiment-switched portions A ₁ C * A _t C _s , A ₃ C ₁ and .I ₄ C _{2 example.} It shows 35 forms. The second plate of C ₁ is replaced by a

F i g. 1 eine auseinandergezogene Ansicht der Person gebildet, die sich in der Nähe der Fühlerkapazitiven Steuersystemeinheit und einrichtung 14 und der geerdeten Elemente der Ein- F i g. 1 is an exploded view of the person standing in the vicinity of the sensing capacitive control system unit and device 14 and the grounded elements of the input

F i g. 2 eine Schaltung, die zeigen soll, wie die bau- heit begibt; d. h., es wird ein einziger Anteil I₁C₁ vonF i g. 2 shows a circuit which is intended to show how the structure moves; that is, there will be a single portion I ₁ C ₁ of

liehen Teile des Fühlersystems und andere Teile der C₁ zwischen der Antenne 14 und dem Körper einesborrowed parts of the sensor system and other parts of the C ₁ between the antenna 14 and the body of a

Finheit Elemente des auf Kapazitätsänderungen 40 Benutzers gebildet. Das Auftreten irgendeiner anderenFinheit elements of the 40 user's capacity changes made. Anyone else's appearance

ansprechenden Schaltkreise"· bilden. bedeutenden Kapazität zwischen der Fühlereinrichtungresponsive circuits "· form. significant capacitance between the sensing device

In Fig. 1 wird die Einheit von einem Gehäuse 10 14 und Erde wird durch die Einfügung einer Abmit einer unteren Kante 12 umschlossen. Die Fühler- schirmung 16 zwischen der Fuhlereinrkhlung 14 und einrichtung 14 ist der vorderen inneren Oberfläche des der geerdeten Befestigungsplatte 30 verhindert. Auf Gehäuses 10 angepaßt. Ein elektrisch leitender Ring 15. 45 diese Weise werden die beiden Kapazitäten C, und C, der einen Vorsprung 17 aufweist, ist in dem Gehäuse 10 gebildet. Die Widerstandselemente R₁, A₂ und R₃ des angeordnet, wobei er den Rand de.; Fühlers 14 um- Oszillatorkreises sind bestimmte punktförmig verschließt, tine Abschirmung 16 besitzt Aufhänge- teilte Widerstände. Die durch den Oszillatorkreis erhaken 18 und ein isolierendes Band 20, das entlang zeigten Impulse können einem Verstärker zugeführt der unteren Kante und den Seitenkanten der Ab- 50 werden, dessen Ausgangssignal den Schaltkreis beschirmung verläuft. Ein Federkontakt 19 erstreckt tätigt, der die Inbetriebsetzung unJ Außerbetriebsich von der Abschirmung 16 nach oben, um einen setzung einer Belastung steuert, die bei der vorlicgenelektrischen Kontakt mit dem Vorsprung 17 des den Erfindung ein Spülventil enthält,
leitenden Ringes 15 herzustellen. Das Koaxialkabel 22, Jedes elektrische Feld, das sich in dem Gehäuse IO das sich von der Abschirmung 16 aus erstreckt, ent- 55 zwischen der Fühlereinrichtung 14 und den geerdeten hält einen äußeren Leiter 24, einen inneren Leiter 26 Elementen in der sanitären Einrichtung, auf der die und einen elektrisch isolierender Überzug 27. Die Einheit angeordnet ist, ausbilden könnte, wird durch Abschirmung 16 ist elektrisch mit dem äußeren den leitenden Ring 15 unterbunden, der nähei" bei Leiter 24 verbunden. Die Fühlereinrichtung 14 ist diesen Elementen ist als die Fühlereinrichtung 14. elektrisch mit dem inneren Leiter 26 durch eine ⁶° Hieraus resultie.t ein relativ geringer Wert von C₁, Feder 28 verbunden. Die Befestigungsplatte 30 besitzt wenn kein Signal abgegeben wird. Besonders bei dem einen Rückenteil 32, zv/ei Seitenteile 34 und 36. Ein in der Zusatzpatenanmeldung P 18 02 734.4-31 gezeig-Behälter 40 für die elektronischen Schaltelemente und ten Ausführungsbeispiel liegt der Wert von C₁, wenn das Spülventil 42 sind an dem Rückenteil 32 befestigt. kein Signal abgegeben wird, zwischen 15 und 17 Piko-An jedem der Seitenteile 34 und 36 sind Befestigungs- 65 farad, während dieser Wert bei dem vorliegenden in ansätze 44 und 46 angebracht, an denen die Abschir- F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nur zwischen mung 16 aufgehängt wird. Durch die Befestigungs- 4 und 5 Pikofarad beträgt. Es wurde gefunden, daß ansätze 44 und 46 wird die Abschirmung 16 von der die Stabilität des in F i g. 2 gezeigten Oszillatorschalt-In Fig. 1, the unit is enclosed by a housing 10, 14 and ground by the insertion of a bottom edge 12. The sensor shielding 16 between the sensor unit 14 and device 14 is prevented from the front inner surface of the grounded mounting plate 30. Adapted to housing 10. An electrically conductive ring 15, 45 in this way, the two capacitances C 1 and C, which has a projection 17, is formed in the housing 10. The resistance elements R ₁ , A ₂ and R _{3 of} the arranged, he being the edge de .; The sensor 14 around the oscillator circuit is closed at certain points, while the shield 16 has resistors divided by suspension. The hooked through the oscillator circuit 18 and an insulating tape 20, the pulses pointed along can be fed to an amplifier the lower edge and the side edges of the Ab- 50, the output of which runs the circuit shielding. A spring contact 19 extends actuates, which controls the start-up and shut-down of the shield 16 upwards in order to set a load which, in the case of electrical contact with the projection 17 of the invention, contains a flush valve,
conductive ring 15 to produce. The coaxial cable 22, any electric field that extends in the housing IO extending from the shield 16, between the sensing device 14 and the grounded holds an outer conductor 24, an inner conductor 26 elements in the sanitary facility which could form an electrically insulating coating 27. The unit is arranged, is electrically connected to the outer conductive ring 15 by shielding 16, which is connected near conductor 24. The sensor device 14 is these elements as the sensor device 14. Electrically connected to the inner conductor 26 by a ⁶ ° This results in a relatively low value of C ₁ , spring 28. The fastening plate 30 has when no signal is emitted and 36. A container 40 shown in the additional patent application P 18 02 734.4-31 for the electronic switching elements and th embodiment is the value of C ₁ when the flush valve 42 are attached to the back part 32. no signal is emitted, between 15 and 17 picos. On each of the side parts 34 and 36, fastening 65 farads are attached, while this value is attached to the present one in attachments 44 and 46, on which the shielding F i g. The embodiment shown in FIG. 1 is only suspended between mung 16. By fixing it is 4 and 5 picofarads. It has been found that lugs 44 and 46 will provide the shield 16 from which the stability of the device shown in FIG. 2 oscillator switching

kreises erhöht wird, wenn der Wert, den die Kapazität C₁ besitzt, wenn kein Signal abgegeben wird, vermindert wird, d. h., daß die Funktion dieses Schaltkreises in geringerem Maße durch Veränderungen der Werte der anderen Schaltkreiselemente betroffen wird Auch wird hierdurch ein besseres Verhältnis zwischen der Kapazität, die besteht, wenn ein Signal abgegeben wird, und der Restkapazität erreicht und die Empfindlichkeit gesteigert.circuit is increased when the value that the capacitance C ₁ has when no signal is output, is reduced, that is, the function of this circuit is affected to a lesser extent by changes in the values of the other circuit elements. This also results in a better ratio between the capacity that exists when a signal is given and the remaining capacity is reached and the sensitivity is increased.

Der leitende Ring 15 ist so geformt, daß er der inneren Form des Gehäuses 10 folgt, und ist so nahe wie praktisch möglich bei der Fördereinrichtung 14 angeordnet, um diese wirksamer abzuschirmen. Die Gefahr des Überspringens der Elektrizität zwischen der Fühlereinrichtung 14 und dem leitenden Ring 15 über die innere Oberfläche des Gehäuses 10 bringt eine Beschränkung in bezug auf den möglichen S minimalen Abstand mit sich. The conductive ring 15 is shaped to follow the internal shape of the housing 10 and is positioned as close as practical to the conveyor 14 to more effectively shield it. The risk of the electricity jumping between the sensing device 14 and the conductive ring 15 over the inner surface of the housing 10 imposes a limitation on the possible S minimum distance.

Es wurde gefunden, daß die Kapazität gegen Erde der zweiten Platte der Kapazität C₄ einen wesentlich geringeren Einfluß auf die Funktion des Schaltkreises hat als die Veränderungen der Kapazität gegen Erde ίο der ersten gemeinsamen Platte. Daher ist es auch wünschenswert, den in Fig. 1 und 2 gezeigten leitenden Ring 15 so breit wie praktisch möglich zu machen, um seine Abschirmwirkung zu verbessern. It has been found that the capacitance to earth of the second plate of the capacitance C _{4 has} a significantly smaller influence on the function of the circuit than the changes in the capacitance to earth ίο of the first common plate. Therefore, it is also desirable to make the conductive ring 15 shown in Figs. 1 and 2 as wide as practical in order to improve its shielding effect.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Sensor system for a circuit responsive to changes in capacitance, in particular for use in controlling the flushing process of sanitary facilities, with an electrically conductive sensor device which forms both a first plate of a first capacitance and a first plate of a second capacitance, the second plate of the first capacitance is formed by an object that comes into a predetermined area located in the vicinity of the sensor, and a second plate of the second capacitance has an electrically conductive element having a larger diameter, which is arranged in the vicinity of the sensor device that it electrically shields the sensor device against earthed parts arranged in the vicinity, according to one of claims 1 to 3 or 7 of the additional patent 1 802734, characterized in that around the periphery of the sensor device (14) at a small distance of this arranged electrically conductive ring or w. Frame part (15) is used as the _{electrically conductive element (15) forming a second plate of the second capacitance (C 2} ) or as part of the same.

2. sensor system. ^ Ch claim 1, characterized in that that the electrically conductive ring or Ra 'menteil (15) on the inner peripheral surface of the is arranged for receiving the capacitively responsive circuit serving housing (10).

3. Sensor system according to claim 1 or 2, characterized by an electrically conductive shielding element (16) which is spatially arranged and shaped with respect to the sensor device (14) so that it is at least one surface of the sensor device (14) of grounded components in electrically shielding in the vicinity of the sensor device (14), this shielding element (16) forming _{a second plate of the second capacitance (C 2).}

4. Sensor system according to claim 3, characterized in that a coaxial cable (22) with an inner (26) and an outer conductor (24) is provided, that the inner conductor is electrically connected to the sensor device (14) and d ^ .: outer conductor is electrically connected to the shielding element (16) so that the coaxial cable _{bi'det a portion of the second capacitance (C 1} ) and is used to connect the sensor device (14) and the shielding element (16) to the circuit responsive to changes in capacitance .

5. Sensor system according to claim 4, characterized by an adjustable capacitance (A ₂ C ₂ ) which is electrically connected between the inner (26) and the outer conductor (24) of the coaxial cable (22) and a proportion of the second capacitance (C _a ) forms.

6. Sensor system according to one of claims 1 to 5, characterized by a housing (10) for Inclusion of the circuit responsive to changes in capacitance, which is set up to to be placed adjacent to a sanitary facility and made of a material which sine has a significantly higher dielectric constant than air, the sensor device (14) and the electrically conductive ring or frame part (15) on the front inner surface of the housing (10) are arranged.

7. Sensor system according to claim 6, characterized in that a fastening member is provided dr.3 is opposite to each other ·! Side parts (34, 36) and projections (44, 46) extending from the front upper area of the side part "(34, 36)» us extend inwards, and that the shielding element (16) is substantially L-shaped is formed and an insulating strip (20) along the lower horizontal and the vertical Has edges and two hooks (18) with which the projections (44, 46) are engaged can be to the shielding element (16) between substantially the entire front Surface of the attachment member and the rear surface of the sensing device (14) and electrically isolating the shielding element from the mounting member (30) so that the Housing (10) rests against the upper outer surface of the sanitary facility and that the sensor device (14) is mounted against the front inner surface (54) of the housing (10).