(57)【要約】  本発明は、センサ検出システムを備えた電子装置に関する。この電子装置から所定の近距離における人の存在およびまたは動きを検出し、センサ検出システムは、この電子装置を制御するための電気出力信号を生成する。このセンサ検出システムは、少なくとも２つのセンサ（１，２）を備え、第１のセンサ１（１）は、存在および／または動きの巨視的なパラメータを監視するように設計され、第２のセンサ（２）は、存在および／または動きの詳細なパラメータを関しするように設計され、第２のセンサ（２）は、第１のセンサ（１）によって存在および／または動きの巨視的な検出がされた場合の第１のセンサ（１）の第１のセンサ信号に依存して、第２のセンサ（２）が動作状態にされ、存在および／または動きの詳細な検出がされた場合に第２のセンサ信号を生成するように、第１のセンサ（１）の後段に電気的に接続され、第２のセンサ信号は、センサ検出システムの出力信号となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ検出システムを備えた電子装置であって、前記電子装置から所定の近距離における人の存在およびまたは動きを検出し、前記センサ検出システムは、この電子装置を制御するための電気出力信号を生成する電子装置において、
前記センサ検出システムは、少なくとも２つのセンサ（１，２）を備え、
第１のセンサ（１）は、存在および／または動きの巨視的なパラメータを監視するように設計され、
第２のセンサ（２）は、存在および／または動きの詳細なパラメータを関しするように設計され、
前記第２のセンサ（２）は、前記第１のセンサ（１）によって存在および／または動きの巨視的な検出がされた場合の第１のセンサ（１）の第１のセンサ信号に依存して、前記第２のセンサ（２）が動作状態にされ、存在および／または動きの詳細な検出がされた場合に第２のセンサ信号を生成するように、前記第１のセンサ（１）の後段に電気的に接続され、
前記第２のセンサ信号は、前記センサ検出システムの出力信号となることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置において、
存在および／または動きの前記巨視的なパラメータは、前記電子装置が第１の分解能および／または感度に基づいた、対象物の存在であり、
存在および／または動きの前記詳細なパラメータは、第２の分解能および／または感度に基づく、前記電子装置に対する対象物の方向および／または距離の変化に関する動きのパターンであり、
前記第２の分解能および／または感度は、前記第１の分解能および／または感度より高いことを特徴とする電子装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子装置において、
前記センサ検出システムは、前記第１のセンサ（１）と前記第２のセンサ（２）との間に電気的に接続されて、前記第１のセンサ信号に依存して前記第２のセンサ（２）のオンオフをスイッチングする、センサ制御ユニット（４）を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子装置において、
前記第２のセンサ（２）によって生成される前記第２のセンサ信号は、前記第１のセンサ信号に対し直交していることを特徴とする電子装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の電子装置において、
前記供給機制御ユニット（４）は、第１のタイマーを備え、前記第２のセンサ（２）は、動作状態になってから、前記第１のタイマーの所定時間が経過した後に、自動的に動作停止されることを特徴とする電子装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電子装置において、
前記第１のタイマーの所定時間は、１日の時間および／または使用頻度で設定可能であることを特徴とする電子装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子装置において、
２つの前記センサ（１，２）のそれぞれは、対応する近傍の領域（８，９）を監視するように設計されていることを特徴とする電子装置。
【請求項８】
請求項7に記載の電子装置において、
前記近傍の領域（８，９）それぞれは、互いに区別できることを特徴とする電子装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子装置において、
前記電子装置は、衛生施設で使用される自動供給機システム（７）であって、衛生用品を所定の分量放出する供給手段（６）を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子装置において、
前記電子装置は、前記センサ検出システムの前記出力信号に依存して前記供給手段（６）を制御する、供給機制御ユニット（５）を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子装置において、
前記供給機制御ユニット（５）は、第２のタイマーを備え、前記供給手段（６）は、動作状態になってから、当該第２のタイマーの所定時間が経過した後に、自動的に動作停止されることを特徴とする電子装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電子装置において、
前記電子装置は、光、熱、流れ、移動、回転あるいは振動のエネルギー源の少なくとも１つを電気エネルギーに変換して前記電子装置に電力を供給する、エネルギー獲得システムを備えることを特徴とする電子装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電子装置において、
前記エネルギー獲得システムは、熱勾配を電気エネルギーに変換する 熱電素子（２２）を備えることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ検出システムを備えた電子装置に関する。この電子装置から所定の近距離における人の存在およびまたは動きを検出し、センサ検出システムは、この電子装置を制御するための電気出力信号を生成する。
【背景技術】
【０００２】
このような電子装置は、所定の量の衛生用品を供給する自動供給機の分野で広く利用されている。この自動供給機は、たとえば自動蛇口バルブ、トイレの水洗バルブ、小便器用水洗バルブ、自動洗剤供給器、タオル供給器等の人の存在を詳細に監視する装置に用いられる。
【０００３】
上記のような電子装置は、人が電子装置に近づいてきたこと、および人の体または端部がこの装置の近傍に来たことを迅速かつ信頼性よく判定する検出システムを備える必要がある。そこで、この検出器は、周辺環境条件の広い範囲に渡って動作しなければならない。この周辺環境条件には様々な人的条件、たとえば手の大きさ、皮膚の色、衣服の色あるいは皮膚の水分、セラミック、金属、陶磁器、プラスチック等の様々な容器構造、および様々な組織、反射、色、そして最後に衛生施設での様々な空調状態、すなわち広い範囲の温度および湿度がある。
【０００４】
このような詳細なセンシングに用いられる最適なセンシング技術は、一般的に大きなエネルギーを消費する。この結果、これらの技術は、外部の電力線もしくは定期的な交換が必要なバッテリを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上に鑑み、本発明の目的は、センシングの信頼性を維持しつつ、全体的な消費電力を低減したセンサ検出システムを有する上記のような電子装置を提供することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、この電子装置が外部電力線あるいはバッテリをまったく必要としない、自家動力式のシステムとして構成することができるような、全体的な消費電力を低減したセンサ検出システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的のため、本発明は上記のようなセンサ検出システムを有する電子装置を提供し、このセンサ検出システムは、少なくとも２つのセンサと、存在および／または動きの巨視的なパラメータを監視するように設計された第１のセンサと、存在および／または動きの詳細なパラメータを監視するように設計された第２のセンサとを備え、この第２のセンサは電気的に第１のセンサの後段に接続され、第１のセンサによる存在および／または動きの巨視的な検出に基づく第１のセンサの第１のセンサ信号に基づいて、第２のセンサが動作状態にされ、存在および／または動きの詳細な検出に基づく第２のセンサ信号が生成され、この第２のセンサ信号はセンサ検出システムの出力信号となるようになっている。
【０００８】
したがって、このような電子装置は、二重センサ検出システムとなり、１つの低電力センサは、この装置の領域での巨視的な動きを監視する。この低電力センサは、対象物を検出した場合に第２の高電力センサを起動するスイッチとして機能する。この高費電力センサは、詳細なパラメータ、たとえば人の手が、たとえば衛生用品の放出を開始する前に、電子装置の十分な近傍にあることを監視する。
【０００９】
したがって、第１のセンサは、常に検出対象物を検出できる状態であり、第２のセンサは、もし第１のセンサが所定の近傍での動きまたは出現を検出すると、検出状態となる。
このため、第1のセンサの動作は、センシング結果に関して第２のセンサより高い誤報の可能性と、低い信頼性とを有するが、結果的に第２のセンサより低消費電力となる。詳細かつ信頼性のあるセンシングのための大消費電力の第２のセンサは、決定的な結果が必要な場合にのみ、一時的に動作状態となり、システム全体の平均的消費電力は顕著に低減される。
これにより大幅に長いバッテリの寿命、あるいは代替としてシステム自体による電力の供給、すなわちシステムがエネルギー獲得システムを備えることが可能となる。さらに、これによりこのような電子装置の低コスト運転が可能となる。
【００１０】
好ましくは、存在および／または動きの巨視的パラメータは、第１の分解能および／または感度に基づく電子装置の近傍での対象物の出現であり、存在および／または動きの詳細なパラメータは、第２の分解能および／または感度に基づく電子装置に対する対象物の方向および／または距離の変化に関する動きのパターンであり、第２の分解能および／または感度は第１の分解能および／または感度より高い。
【００１１】
すなわち、第１のセンサは、第１の分解能および／または感度に基づく巨視的パラメータを監視しており、この際対象物の出現を検出するために、電子装置の近傍をスキャンする。たとえば、第１のセンサは、焦電効果に基づいて動作する受動的な赤外センサ（ＰＩＲ）で設計されてよく、この際センサ信号は近傍の温度変化によって発生される。このようなセンサは、センシング範囲の渡って良好な感度を持つので、このようなセンサは、センシング範囲を横切るあるいは通過する対象物の動きを検出するのに有用である。
【００１２】
しかしながら、第２のセンサは、第２の分解能および／または感度に基づいて、詳細な動きのパターンを検出するために設計されている。これは、これらの動きのパターンが、電子装置に対する対象物の方向または距離における変化の際に発生するからである。したがって、この第２のセンサは、その近傍内での対象物の出現のための所定の感度を備えるだけでなく、まず第一に、電子装置に対して対象物がどのように位置を変えるかをセンシングする。この第２のセンサは、赤外（ＩＲ）センサまたは、光バリヤ、光電反射バリヤ、あるいは光電池を用いた広く使用されているレーダーセンサで設計されてよい。
【００１３】
たとえば、もし人が電子装置に近づくと、この装置の近傍における人の出現に基づいて、第１のセンサが第１のセンサ信号を発生する。続いて、第２のセンサがまず動作状態となり、次に人の動きのパターンを検出する。もし人がその端部、たとえば手を電子装置の近傍に近づけると、第２のセンサは迅速にこの距離の変化を検出し、その結果これによって、たとえば石鹸、タオル、水等の衛生用品を供給する電子装置の供給手段を動作状態とする。
【００１４】
好ましくは、このセンサ検出システムは、第１のセンサと第２のセンサの間に電気的に接続されて、第１のセンサ信号に依存して第２のセンサのオンオフをスイッチングする、センサ制御ユニットを備える。このようなセンサ制御ユニットを用いることにより、第２のセンサは第１のセンサ信号に直接依存することがなくなるが、この第１のセンサ信号には間接的に依存することになる。すなわち、第１のセンサによる対象物のいかなる出現が検出されると、第１のセンサ信号はセンサ制御ユニットに伝送され、センサ制御ユニットは、第１のセンサ信号値を処理および／または増幅して第２のセンサをスイッチングする。
このセンサ制御ユニットが、第２のセンサのスイッチングのための、ヒステリシスを持ったシュミットトリガー機能を備えることは可能であり、また適切なものであるが、ただ第１のセンサ信号が明確に異なる値の間で変化する場合のみである。このシュミットトリガー機能は、第１のセンサ信号がある境界の間でセンシングの変動によって不安定になっていたとしても、第２のセンサは安定した状態のままであるという利点がある。
【００１５】
好ましくは、第２のセンサによって生成される第２のセンサ信号は、第１のセンサ信号に対し直交している。なお、ここでは、直交とはこれらの信号の任意の数学的な直交関係を意味する。たとえば、信号の直交性は、２つのセンサが直交するように設定することによって得られる。これは、第１と第２のセンサ信号の信号ベクトルが直交するように、すなわちこれらのスカラー積がゼロになるようにする。しかしながら、直交性は、これら２つのセンサ信号が、互いに相関の無い、すなわち時間に渡るこれらの積の積分がゼロになるような、異なる周波数を有することによっても得られる。これら２つのセンサ信号が互いに直交していることの利点は、これら２つのセンサの相互の影響が最小になるので、異なる信号パラメータが殆ど独立して２つのセンサによって観測されるということである。
【００１６】
好ましくは、センサ制御ユニットは、第１のタイマーを備え、第２のセンサは、動作状態になってから、この第１のセンサ信号が再び減衰するか否かに関わらず、この第１のタイマーの所定の時間経過後に、自動的に動作停止される。この特徴により、第２のセンサは短い所定の期間のみ動作状態となり、大消費電力の第２のセンサの電力消費は、顕著に低減される。しかしながら、第２のセンサ信号が所定の信号値を越えた後（オプションで所定時間後）に、自動的に動作停止されることも可能である。これによって、第２のセンサがそれぞれのパラメータ値を適切に検出したことが示される。
【００１７】
好ましくは、第１のタイマーの所定時間は、１日の時間および／または使用頻度で設定可能である。すなわち、センシング期間とこれに対応した電力消費は、電子装置とそのセンサ検出システムが使用される状況に合わせることができる。たとえば、もし電子装置が、一般用の衛生装置における供給機システムである場合は、多数の人が頻繁にこの電子装置を使っている時には、この所定時間は延長することができ、また少数の人がこの電子装置を使っている時には、短くすることができる。
【００１８】
好ましくは、これら２つのセンサのそれぞれは、対応する近傍の領域を監視するように設計されている。好ましくは、この近傍のそれぞれの領域は、互いに区別できる。それぞれのセンサは各々の領域をセンシングし、第１のセンサの領域は、たとえば第２の領域のセンサの領域よりも大きい。これは、第１の領域における対象物のいかなる出現または存在を検出するのに適しており、結果として小さな第２の領域での詳細なパラメータを第２のセンサで検出するのに適している。なお、したがって、ここでは、区別できるとは、近傍のこれら２つの領域が、それらの３次元空間における範囲と方向に関して異なることを意味する。しかしながら、近傍のこれら２つの領域は互いに似かよっていることも可能である。
【００１９】
好ましくは、本電子装置は、衛生施設で使用される自動供給機システムであって、衛生用品を所定の分量放出する供給手段を備えている。上述したように、このような自動供給機システムに合わせたセンサ検出システムの使用は一般的に行われている。
【００２０】
好ましくは、本電子装置は、センサ検出システムの出力信号に依存して供給手段を制御する、供給機制御ユニットを備える。この供給機制御ユニットは、たとえば、バルブ、ポンプ、あるいはモータローラ等の、衛生用品を供給するアクチュエータを制御するための、たとえばマイクロコントローラユニットを備える。
【００２１】
好ましくは、この供給機制御ユニットは、第２のタイマーを備え、上記の供給手段は、動作状態になってから、この第２のタイマーの所定時間が経過した後に、自動的に動作停止される。この第２のタイマーを用いることによって、供給機制御ユニットは供給手段によって放出される衛生用品の量を制御する。この第２のタイマーの時間が経過した後、供給機制御ユニットはアクチュエータを停止する、すなわちバルブ閉鎖あるいはポンプまたはモータローラを停止する。第２のセンサ信号が変化した場合に、供給手段が動作停止されることも可能である。これは、たとえば、人が石鹸供給機システムの注ぎ口の下に手を置いている限り、電子石鹸供給機システムが石鹸を放出するような状況に適しており、人が手をこの石鹸供給機システムから第２のセンサが注ぎ口の下から手を外すまで連続してセンシングする。しかしながら、この供給手段のタイマー制御された自動動作停止は、それぞれの衛生用品をコスト低減するように放出するという利点を有する。
【００２２】
好ましくは、本電子装置は、光、熱、流れ、移動、回転あるいは振動のエネルギー源の少なくとも１つを電気エネルギーに変換してこの電子装置に電力を供給する、エネルギー獲得システムを備える。第１のセンサによる検出があった場合のみ第２のセンサが動作状態となるので、この第２のセンサの大電力消費を遮断することで電力消費が低減されることから、本電子装置は自家動力式の装置として設計することができる。たとえば、電磁式発電機を用いて、小便器での水の流れを電気エネルギーに変換することができる。この電気エネルギーはさらに、電子装置とセンサ検出システムおよび供給手段あるいは供給機制御ユニット等の他の電子部品に電力を供給する。このように可能なエネルギー獲得装置の他に、上記のエネルギー源のいずれかを用いて本電子装置に電力を供給してもよい。
【００２３】
好ましくは、このエネルギー獲得システムは、熱勾配を電気エネルギーに変換する 熱電素子を備える。いわゆるゼーベック効果を用いて、この熱電素子は熱勾配に起因する電圧を発生する。これは比較的容易で効果的なエネルギー獲得方法であり、この電圧はシステム全体の電力供給に用いられる。
【００２４】
以下では、図に示されたいくつかの実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】供給機システムの斜視図である。
【図２】供給機システムに用いられる二重センサシステムの第１の実施形態の概略ブロック図である。
【図３】図２に示す実施形態の詳細を示す図である。
【図４】供給機システムに用いられる二重センサシステムのもう１つの実施形態の概略ブロック図である。
【図５】図４に示す実施形態の詳細を示す図である。
【００２６】
図１は、供給機システム７を示し、たとえば石鹸あるいはタオルの供給機であり、人が手をこの供給機システム７の放出部の下に置くと、所定の分量の石鹸あるいは所定の数のペーパータオルを放出する。この供給機システム７は、第１のセンサ１および第２のセンサ２の２つのセンサを備え、これら２つのセンサ１および２は、この供給機システム７に近づいてくる人の出現および動きを検出するように設計されている。
【００２７】
具体的には、第１のセンサ１は近傍の第１の領域８を監視し、これにより対象物がこの近傍の第１の領域８に出現したことをセンシングする。第１のセンサは、第１の分解能／およびまたは感度を有し、たとえば、受動的な赤外（ＰＩＲ）センサで設計されており、第１のセンサ１の近傍内の対象物の熱放射の変化による温度の変化を測定する。図１の実施形態によれば、第１のセンサ１は、近傍の第１の領域８内で、供給機システム７の正面に近づいてくる対象物の巨視的な動きを監視するように設定されている。
【００２８】
第２のセンサは近傍の第２の領域９を監視し、この近傍の第２の領域９内の対象物の方向および／または距離の変化に関して詳細な動きのパターンをセンシングするように設計されている。この第２のセンサ２は、たとえば、赤外（ＩＲ）、ＩＲグリッドあるいはレーダーのセンサで設計されており、第２の分解能および／または感度で動作する。したがって、この第２のセンサは特に詳細かつ微細なパラメータ、たとえば近傍の第２の領域９内で供給機システム７の放出部の近傍内に差し込まれた人の手の動きをセンシングするように設計されている。このような供給機システム７の基本的なアイデアに合わせて、第１のセンサ１は、その第１の分解能および／または感度によって、近傍の第１の領域８内で供給機システム７に近づいてくる人の巨視的な動きあるいは出現を監視する。第１のセンサ１は、常に動作状態にあるが、電力消費量は小さい。しかしながら、第２のセンサ２は、第１のセンサ１の分解能および／または感度よりも高い分解能および／または感度で、さらにより詳細な動きを監視する。たとえば、第２のセンサ２は人の手を検出し、これによって供給機システム７に近づいた人が近傍の第２の領域９内で、所定の分量の衛生用品が供給機システム７から放出されるように、供給機システム７の放出の下方に手を差し込みそうかどうかを検出する。このため、この第２のセンサ２は、第１のセンサ１よりもより多くのエネルギーを消費し、結局より多くの電力を消費する。
【００２９】
第１のセンサ１と異なり、第２のセンサ２は、常に動作状態にあるわけではなく、第１のセンサ１が近傍の第１の領域８内で対象物を検出した場合のみセンシングを行う。第１のセンサ１単体では、その位置およびセンシング動作から、供給機システム７の供給手段を動作状態にするための十分な結果をもたらさない。しかし、近傍の第２の領域９内で供給機システム７の下側の領域での詳細な動きを監視する、第２のセンサ２とその能力を用いることによって、対象物の出現だけでなく、詳細な動きを検出することができる。
【００３０】
上記のようないわゆる二重センサ検出システムは、常に動作状態にある第１のセンサ１と、第１のセンサ１によって存在および／または動きの巨視的検出があった場合にのみ動作状態となる第２のセンサ２とを備える。第１のセンサ１の動作は、誤報の確率が第２のセンサ２より高いが、第２のセンサ２より少ない電力を消費する。第２のセンサは、第１のセンサ１の肯定的検出があった場合にのみ動作状態となるので、この二重センサ検出システム全体の電力消費は顕著に低減され、これにかかわらず供給機システム７の安全かつ妥当な起動を保証するセンシング結果をもたらす。
【００３１】
二重センサ検出システムの機能が図２に示されている。第１のセンサ１は、その電源電圧ライン１４から電源が供給され、その近傍内に対象物の出現を検出した場合に、第１のセンサ信号ライン１１を介して、第１のセンサ信号値をセンサ制御ユニット４に送る。
この結果、センサ制御ユニット４は続けて、第２のセンサ２を、センサ制御ユニット４と第２のセンサ２との間に配設されたその電源電圧ライン１４を介して電源に接続することによって、第２のセンサ２を動作状態にする。この後、第２のセンサ２は供給機システム７の近傍内で詳細なパラメータを監視し、これにより手、指あるいは衣服の一部等の小さな対象物の詳細な動きのパターンを監視する。第２のセンサ２がこのような動きのパターンを検知した場合、この第２のセンサは、第２のセンサ信号ライン１２を介して、第２のセンサ信号値を供給機制御ユニット５に送る。本実施形態では、この供給機制御ユニットはマイクロコントローラとして設計されている。供給機制御ユニット５は、第２のセンサ信号値を加算、増幅および処理し、これによって供給機システム７の供給手段６を制御するアクチュエータ信号を生成する。このようにして、供給手段６、たとえば駆動されるバルブ、モータローラあるいはポンプは、第１のセンサ１および第２のセンサ２で検出された場合に動作状態となり、システム制御バス（ＳＭバス）１６を介して、供給機制御ユニット５によって制御される。
【００３２】
第１のセンサ１が、第１のステップで第１のセンサ信号を発生し、この結果第２のセンサ２が、これに続いて第２のステップで第２のセンサ信号を発生した場合、供給機制御ユニット５は、供給機システム７の衛生用品を放出するための供給手段６を動作状態にする。所定の時間が経過後あるいは妥当な結果がもたらされた後、第２のセンサ２は電源が遮断されるが、センサ制御ユニット４は、電源電圧ライン１４の遮断を行って、これによって第２のセンサ２を停止するという課せられた動作を完了する。この結果、第２のセンサ２は、もはや電力を消費せず、これによりセンサ制御ユニット４が再び第２のセンサ２を動作状態にするまで非動作状態となる。しかしながら、第１のセンサ１は動作状態のままであり、さらに近傍近くのセンシングを行う。
【００３３】
第２のセンサ２は、第１のセンサ１の後段に接続されるので、この第２のセンサ２は、供給機システム７の近傍で対象物が検出された際に、第１のセンサ１が第１のセンサ信号を発生した場合のみ、動作状態とされる。この対象物が供給機システム７から取り除かれると、第１のセンサ信号が所定の閾値以下に低下し、これにより第２のセンサ２は再び非動作状態とされる。しかしながら、この第２のセンサ２が、所定の時間経過後に自動的に非動作状態とされるように、第２のセンサ２をタイマー制御によって非動作状態とするようにすることも可能である。追加あるいはこの代替として、第２のセンサ信号が十分なパラメータ値が決定されたことを示す所定の信号値を越えた場合に、この第２のセンサ２が自動的に非動作状態とされるようにすることも可能である。これらの方法によって、供給機システム７の電力消費は顕著に低減される。
【００３４】
図３に示す実施形態によれば、センサ制御ユニット４は、スイッチング素子１０を用いて簡単に実現できる。このスイッチング素子は、この実施形態ではバイポーラトランジスタである。このトランジスタ１０のベースが第１のセンサ信号ライン１１に接続され、トランジスタ１０のエミッタが第２のセンサ２の電源電圧ライン１４に接続され、そしてトランジスタ１０のコレクタが電源電圧Ｖｃｃに接続されることによって、第１のセンサ１が第１のセンサ信号ライン１１に供給した場合にのみ、この第２のセンサ２は電源電圧Ｖｃｃのみに接続され、これにより、第２のセンサが動作状態とされる。この際第１のセンサ信号ラインはトランジスタ１０のベースを制御する。この状態で、トランジスタ１０のコレクタ−エミッタの経路は、コレクタ−エミッタ電流を発生し、電源電圧ライン１４を介して電気エネルギが第２のセンサに供給される。他の場合は、このトランジスタ１０のコレクタ−エミッタの経路は遮断されたままであり、センサ２は電源電圧Ｖｃｃから遮断される。この構成により、トランジスタ１０を制御する第１のセンサ信号ライン１１を介して、第１のセンサ１が第１の電流信号を発生する場合のみ、第２のセンサ２が動作状態とされる。
【００３５】
図４は、供給機システム７のもう１つの実施形態を示し、第１のセンサ１および第２のセンサ２と、追加で第１のセンサ１に並列に接続された第３のセンサとが設けられている。この第３のセンサ３は、第１のセンサ１と同様に常に動作状態にあり、第１のセンサ１の第１のセンサ信号と比較される第３のセンサ信号を生成するために、低消費電力でその近傍の領域をセンシングする。
第３のセンサ３は第１のセンサに並列に配設されるが、これは後段に接続された第２のセンサ２を妥当かつ真に決定的な状況でのみ動作状態とするために、誤報の確率を低減するという利点がある。
【００３６】
図４の実施形態によれば、第１のセンサ信号ライン１１および第３のセンサ信号ライン１３の第１のセンサ信号および第３のセンサ信号は、センサ制御ユニット４のスイッチング素子１０、すなわちバイポーラトランジスタの前段に接続された論理ＡＮＤゲート１５によって比較される。これより、第２のセンサ２は、第１のセンサ１および第３のセンサ３が第１および第３のセンサ信号を発生する場合にのみ動作状態にされるようになる。
【００３７】
たとえば、供給機システム７の近傍の近くが第１のセンサ１および第３のセンサ３で監視され、２つの独立したセンサ信号が生成されるように、この第３のセンサを幾何学的に直交して配設することが考えられる。これにより、第２のセンサ信号が第１のセンサ信号および／または第３のセンサ信号と直交するように設定することも可能である。なお、ここでは、直交とは信号の数学的な直交を意味し、これらの信号が相関なく、互いに独立していることを意味する。
【００３８】
第１および第３のセンサ信号がセンサ制御ユニット４のＡＮＤゲート１５で比較され、関連した信号値に対し肯定的に判定された後、第１のセンサ１および第３のセンサ３の後段に接続された第２のセンサ２が動作状態にされ、トランジスタ１０およびその電源電圧ライン１４を介して電源電圧Ｖｃｃに接続される。もしこの際に、第２のセンサ２が所定の振幅を有する肯定的な第２のセンサ信号を発生すると、この信号は第２のセンサ信号ライン１２を介して供給機制御ユニット５に伝送され、供給機制御ユニットは最終的にＳＭバス１６介した供給手段６への、起動信号を生成する。
【００３９】
図５は、図４による供給機システム７の供給手段６に関して、センサ検出システムの詳細な実施形態を示す。図５の実施形態では、第１、第２および第３のセンサ１，２および３は、図４を参照して説明したように、それぞれのセンサ信号値を発生して送信する。図５では、供給機制御ユニット５は、この時点でこで供給手段６を制御する。ここでこの供給手段６は、自動調温の混合バルブとして設計されている。したがって、供給手段６は、高温水ライン１７および冷水ライン１８を備え、これらは自動混合バルブ１９で混合される。高温水ライン１７および冷水ライン１８は、衛生施設での自動水栓システムの一部であってよい。この高温水ライン１７は、たとえば６５℃の温度の高温水を通水してよく、これによってレジオネラ菌に対する十分な対策が行われる。冷水ライン１８は、たとえば１０℃の温度の水を通水してよい。高温水ライン１７および冷水ライン１８は、自動混合バルブ１９で一緒に混合され、水の温度が調整されるので、やけどに対する高い安全性およびユーザへの高い快適性を提供する。最後に、この混合された水は、自動水栓バルブ２０によって放出され、人はこの混合された水で手を洗うことが可能である。
【００４０】
第１、第２および第３のセンサ１，２および３を備えるセンサ検出システムは、高性能な第２のセンサの動作状態が遮断されるので、その電力消費に関しては顕著に低減されるので、全体のシステムは自家動力システムとして設計することができる。すなわち、この供給機システムの電子部品に供給される電気エネルギーはこのシステム自体によって発生される。これは熱電素子２２を供給装置６の高温水と冷水との間に設けることによって達成され、具体的には高温水ライン１７と冷水ライン１８との間である。本実施形態でのこの熱電素子２２は、いわゆるゼーベック効果に基づいて動作する。すなわち、高温水ライン１７と冷水ライン１８の間の温度勾配のために、この温度差に比例した電圧が熱電素子２２の両端に生成される。この電圧はシステムに電力を供給する電気エネルギーとして働き、この際エネルギー獲得ライン１６ａを介して供給機制御ユニット５によって取得される。ここで、供給機制御ユニット５にエネルギー貯蔵装置、すなわち熱電素子で生成される電気エネルギーを貯蔵するための大容量のエネルギー貯蔵部を設けることが適切である。
【００４１】
この電気エネルギーは、さらに電源電圧Ｖｃｃとして電源電圧ライン１４を介して、第１第２，および第３のセンサ１，２，３に伝送される。自動混合バルブ１９と自動水栓バルブ２０、および２つの温度センサ２１等の他の部品には、ＳＭバス１６を介して電源が供給される。このＳＭバスは、電源電圧ラインの他に、供給機制御ユニット５から部品１９，２０，２１への制御信号の双方向伝送のための制御ラインを備える。温度センサ２１は、そのセンサ信号を供給機制御ユニット５に伝送し、供給機制御ユニットは、自動調温混合バルブ１９の高温水ライン１７および冷水ライン１８に対応した温度を表示する。これらの測定された温度値を用いて、供給機制御ユニット５は、自動混合バルブ１９の混合温度を制御する。
【００４２】
このようにして、供給機制御ユニット５は、自動混合バルブ１９がどの温度に高温水ライン１７および冷水ライン１８を混合するかを制御し、さらに自動水栓バルブ２０の開栓を制御する。この制御は、センサ信号に依存して行われ、特に、手を洗うための水栓の注ぎ口の下に保持した人の手の操作の動きに関連した、第２のセンサ２の第２のセンサ信号に依存している。
【００４３】
本発明の基本的なアイデアは、供給機システムの近傍での巨視的パラメータを監視する１つ以上の低電力センサと、供給機システムの放出部の近傍内での詳細なパラメータを監視する、後段に接続された高電力センサとを有する二重センサ検出システムの構成にある。低電力センサにより供給機システムの近くの対象物の出現が検出された場合のみ、高電力センサが動作状態とされることによって、全体の電力消費が顕著に低減される。この結果、外部の電力栓あるいはバッテリの使用を全く必要としない、必要とする電気エネルギーを獲得する自家動力でシステムを構成することができる。
【００４４】
本発明は、図１〜５に記載された実施形態に限定されない。以上より、複数個の低電力センサおよび複数個の後段に接続された高電力センサを備え、これらがそれぞれの分解能および／または感度に基づいてセンシングを行うセンサ検出システムが可能となる。供給機システムにおけるセンサの配設は、供給機システムの使用によるセンシング条件および環境条件に合わせることができる。供給機システムは、水栓、小便器、トイレ水栓バルブ、自動石鹸供給機或いはタオル供給機等の種々の供給手段を備えてよい。ここで、供給機システムは、種々のエネルギー獲得システムを備えてよく、これらは光、熱、流れ、移動、回転あるいは振動のエネルギー源の少なくとも１つを電気エネルギーに変換してこの電子装置に電力を供給する。図に示された実施形態は、実施形態の例であり、それぞれの実施形態の発明に限定することなく、本発明の原理を概略的に示すものである。
【符号の説明】
【００４５】
１    第１のセンサ
２    第２のセンサ
３    第２のセンサ
４    センサ制御ユニット
５    供給機制御ユニット
６    供給手段
７    供給機システム
８    近傍の第１の領域
９    近傍の第２の領域
１０    スイッチング素子
１１    第１のセンサ信号ライン
１２    第２のセンサ信号ライン
１３    第３のセンサ信号ライン
１４    電源電圧ライン
１５    ＡＮＤゲート
１６    システム制御バス
１６ａ  エネルギー獲得ライン
１７    高温水
１８    冷水
１９    自動混合バルブ
２０    自動水栓バルブ
２１    温度センサ
２２    熱電素子
Ｖｃｃ  電源電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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