АВТОМАТИЧЕСКИЙ ДОЗАТОР
AUTOMATIC BATCHER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к дозатору, в частности, типа, включающего в себя систему дозированного отпуска с приводом от электродвигателя, комбинированную со схемой управления для опознавания присутствия возможного пользователя и управления работой упомянутого электродвигателя для осуществления отпуска дозированного материала. Более того, изобретение, даже еще более точно, относится к автоматическому дозатору полотенец (предпочтительно, бумажных полотенец, хранимых внутри корпуса дозатора) с электрическим приводом (в частности, действующего от аккумулятора, но также может быть питанием переменного тока (AC) или комбинацией питания переменного тока и постоянного тока (DC)), в котором бумажные листы, такие как бумажные полотенца для рук, дозируются, когда присутствие упомянутого возможного пользователя обнаружено удовлетворяющим условию нахождения в пределах заданной зоны, без физического контактирования пользователя с дозатором, требуемого для приведения в действие последовательности дозирования. Такие дозаторы часто указываются ссылкой как дозаторы, не требующие ручного манипулирования или бесконтактные дозаторы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ДЛЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Дозаторы вышеупомянутого типа известны, например, из US-A1-2003/0169046 и US-B1-6695246, а также US-A-60G9354.
Например, в дозаторе согласно US-B1-6695246 чувствительная схема управления использует либо пассивное ИК-излучение, то есть, детектирование отраженного внешнего ИК-излучения, или активное ИК-излучение (как испускание, так и детектирование ИК-излучения) для управления опознаванием присутствия возможного пользователя. В режиме активного ИК-излучения присутствие объекта (то есть, возможного пользователя) может обнаруживаться в пределах зоны обнаружения приблизительно от 12 до 24 см у дозатора и, по упомянутому обнаружению осуществляется управление электродвигателем для дозированной выдачи полотенца для рук пользователю. Зона детектирования удерживается небольшой, так что объекты, которые находятся снаружи зоны детектирования, не приводят к нежелательному или непреднамеренному дозированию. Когда в требуемой зоне, микропроцессор, управляющий работой электродвигателя, приводит в действие электродвигатель для дозирования полотенца, только когда два цикла сканирования принимаются схемой восприятия ИК-излучения. Микропроцессор может приводиться в действие, чтобы осуществлять сканирования на приблизительно 7 Гц (то есть 1 цикл сканирования каждые 0,14 секунд) посредством использования вибратора для включения и выключения питания для микропроцессора. В качестве альтернативы, он может быть настроен, чтобы работать на другой частоте. Когда электродвигатель является работающим, микропроцессор остается постоянно включенным.
US-A1-0169046 раскрывает дозатор, в котором сенсорная ИК-система упоминается в качестве альтернативы емкостному детектированию для ближнего обнаружения. В примере опознавания емкостного типа датчик емкостного типа присоединен к микропроцессору. Не даны никакие подробности ни в отношении того, где сенсорная ИК-система при наличии была бы расположена, ни как она была бы скомпонована для работы. Дополнительная сенсорная система включена в состав для детектирования бумажного полотна в выпускном желобе. Дополнительная сенсорная система для бумаги использует микропроцессор для подачи импульсов включения/выключения питания на фотодатчики. Дополнительно, может использоваться сторожевой таймер, который прекращает работу функции подачи импульсов и возобновляет ее вновь, когда он периодически переводит в активное состояние микропроцессор из режима бездействия.
US-A-6069354 раскрывает дозатор, использующий активное ИК-излучение, который формирует прямоугольное колебание при приблизительно 1,2 кГц, с тем чтобы испускать модулированный ИК-сигнал, который детектируется согласно отражению от возможного пользователя на ИК-детектор. Этот документ предполагает использование сенсорной системы, настроенной для опознавания пользователя, удаленного на между приблизительно 1,25 см и приблизительно 30 см от дозатора.
Вышеупомянутые документы все используют сенсорные системы, которые, когда действующие, работают при определенной частоте сканирования (частоте повторения) для приведения в действие электродвигателя, чтобы дозировать отрезок полотенца.
Вышеупомянутые дозаторы работают, используя частоту сканирования (количество циклов сканирования в секунду), которая постоянна, когда устройство является действующим. Эта частота сохраняется довольно высокой, так что, когда пользователь находится в зоне обнаружения, дозатор не будет слишком медлить для дозирования. Высокая частота сканирования, однако, означает, что энергия расходуется на высоком уровне, поскольку ИК-излучателям и детекторам необходимо активироваться очень часто, а таковые потребляют энергию, когда активны. Использование более низкой частоты сканирования, конечно, сберегало бы энергию, но время на дозирование полотенца, в таком случае, могло бы быть более длительным, а когда пользователь быстро перемещает его/ее руки к дозатору после мытья, это может давать пользователю ощущение, что устройство не является обнаруживающим его/ее надлежащим образом, если полотенце не дозируется незамедлительно.
Настоящее изобретение имеет в качестве одной из своих целей обеспечение низкого энергопотребления сенсорной системой в периоды, когда возможный/потенциальный пользователь (то есть объект, предполагаемый пользователем, требующим дозирования изделия, такого как отрезок полотенца для рук или туалетной бумаги) не расположен достаточно близко к дозатору и одновременно обеспечение относительно быстрого времени реакции, когда возможный/потенциальный пользователь достаточно близок к дозатору и нуждается, чтобы дозировалось полотенце. Низкое энергопотребление особенно важно в дозаторах, которые являются полностью работающими от аккумулятора, от одного или более заменяемых аккумуляторов, особенно таких аккумуляторных систем, которые работают без возможности подзарядки системой перезарядки на солнечных элементах или другим типом системы перезарядки, в то время как дозаторы этого типа предполагаются работающими в течение длительного времени (например, времени, достаточного для дозирования 60 или более рулонов бумаги, не требуя замены аккумуляторов).
Дополнительная цель изобретения состоит в том, чтобы, кроме того, предоставить возможность дополнительного сбережения энергии, когда нет возможных пользователей поблизости от дозатора.
Кроме того, дополнительные цели изобретения будут очевидны по прочтению этого описания изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основная цель изобретения достигается обеспечением дозатора, обладающего признаками, определенными в пункте 1 формулы изобретения. Некоторые предпочтительные признаки изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Дополнительные предпочтительные признаки изобретения будут очевидны читателю этого описания изобретения.
Изобретение основано на концепции, что частота сканирования, то есть количество циклов сканирования, выполняемых за секунду, предусмотрена изменяемой в зависимости от местоположения пользователя относительно дозатора, из условия, чтобы дозатор работал на первой частоте сканирования (то есть, выполнял последовательность сканирования приведением в действие схем ИК-излучателя и приемника и испусканием одиночных импульсов сканирования при первом количестве одиночных циклов сканирования в секунду), когда не обнаружено никакого возможного/потенциального пользователя. Система затем повышает частоту сканирования, когда пользователь регистрируется близкорасположенным к дозатору (то есть, проник в первую зону обнаружения). Эта переменная частота сканирования предоставляет возможность использоваться очень низкой мощности, когда никакие пользователи не являются в достаточной мере близкорасположенными к дозатору, и использовать более высокий уровень мощности, только когда требуется, так что пользователем испытывается быстрое время реакции для дозирования изделия.
Изобретение таким образом предлагает сенсорную систему, которая создает первую зону обнаружения, которая при проникновении возможного пользователя инициирует изменение частоты сканирования с первой более низкой частоты сканирования до второй более высокой частоты сканирования.
Первая зона обнаружения может изменяться по размеру, с тем чтобы обнаруживать пользователя на изменяющихся расстояниях. Например, вынесенный датчик, связанный либо проводным соединением с дозатором, либо беспроводной линией (например, ИК или радио) связи с дозатором, может использоваться для обнаружения пользователя, проникающего в туалетную комнату, и таким образом может инициировать изменение первой частоты сканирования до второй частоты сканирования. Такой «вынесенный» датчик мог бы, если требуется, в качестве альтернативы, устанавливаться на передней облицовочной части дозатора и может быть выполненным с возможностью работать при очень низкой частоте сканирования, обусловленной расстоянием входа в туалетную комнату от местоположения дозатора, из условия, чтобы к тому времени, когда возможный пользователь желает использовать дозатор и, соответственно, переместился ближе к дозатору, дозатор уже был работающим на более высокой второй частоте сканирования, предоставляющей возможность быстрого обнаружения активной сенсорной ИК-системой дозатора, определенной в формуле изобретения.
В качестве альтернативы, тот же самый набор датчиков, которые используются для побуждения дозатора дозировать изделие, также может использоваться для обнаружения пользователя, проникающего в первую зону обнаружения, и для включения в состав системы управления, которая изменяет частоту сканирования с первой более низкой частоты сканирования до второй более высокой частоты сканирования. Этим способом пользователь, подходящий к дозатору (например, на от 40 до 50 см или, может быть, еще дальше от дозатора), будет приводить сенсорную систему в действие для изменения частоты сканирования до более высокой частоты сканирования, и, по мере того, как пользователь продолжает перемещать его руки и/или тело ближе к выпускному отверстию дозатора, пользователь будет обнаруживаться в качестве находящегося в «зоне дозирования» и, соответственно, заставлять дозатор дозировать изделие (например, бумажное полотенце для рук).
Если требуется, может использоваться более чем две частоты сканирования. Например, может использоваться первая медленная частота сканирования (такая как 1 или 2 раза в секунду), сопровождаемая более высокой второй частотой сканирования (например, при с 3 до 6 разах в секунду), сопровождаемые дополнительной более высокой частотой (например, с 7 до 12 раз в секунду), в силу чего частота сканирования изменяется с одной частоты до следующей, по мере того как пользователь обнаруживается перемещающимся ближе к дозатору. Это может выполняться, например, последовательностью разных датчиков, каждый из которых обнаруживает на разных расстояниях, или, например, посредством использования такого же набора датчиков для обнаружения повышенного отражения ИК-сигнала от пользователя по мере того, как пользователь подходит ближе к дозатору.
Когда пользователь перемещается прочь от дозатора, частота сканирования, в таком случае, может вновь снижаться до более низкой частоты, тем самым потребляя меньше энергии на работу датчиков.
Как будет очевидно, даже при относительно небольших расстояниях для первой зоны обнаружения (например, вплоть до приблизительно 50 см от дозатора, например, в направлении от 30° до 60° наклонного вперед и вниз) будет понятно, что система обладает дополнительными преимуществами значительного сбережения энергии по-прежнему, наряду с предоставлением возможности хорошего времени реакции для дозирования полотенца. Это происходит потому, что пользователь предполагает, что следует перемещать его/ее руки относительно близко к устройству для того, чтобы происходило дозирование, а это занимает порядка между четвертью и половиной секунды при нормальных скоростях перемещения рук (между 0,2 м/с и 0,5 м/с), к тому времени дозатор уже может быть сделан сканирующим при второй более высокой частоте (или даже еще более высокой частоте) и таким образом способным осуществлять дозирование очень близко к моменту времени, когда руки находятся в «предполагаемом» положении для дозирования (то есть, положении, в котором пользователь мог бы ожидать, чтобы дозировалось полотенце, типично, каких-нибудь от 15 до 25 см от выпускного отверстия дозатора).
Подобным образом является предпочтительным, чтобы при использовании сенсорной ИК-системы сенсорная система предпочтительно должна была способна справляться с исключительными аномалиями краткосрочных отражений высокого ИК-излучения, которые иногда возникают, не осуществляя дозирование полотенца, так что она является подходящей для восприятия двух или более следующих друг за другом циклов сканирования или, например, предварительно определенного количества циклов сканирования за некоторое количество следующих друг за другом циклов сканирования (например, двух из трех следующих друг за другом циклов сканирования), каждый существует при предварительно определенном уровне ИК-излучения выше уровня фонового ИК-излучения до дозирования изделия.
Преимущественное использование может состоять из изменяющейся частоты сканирования посредством установления первой частоты сканирования, например между 0,15 и 0,25 секунд между циклами сканирования (то есть частоты сканирования, когда возможный пользователь находится вне первой зоны обнаружения) или даже продолжительнее (такой как между 0,25 секундами и 0,5 секундами), и второй частоты сканирования, порядка приблизительно от 0,08 до 0,12 секунд, между циклами сканирования, и требования только двух следующих друг за другом циклов сканирования (или, например, двух из трех следующих друг за другом циклов сканирования), предусматривающих уровень отраженного ИК-излучения выше уровня фонового ИК-излучения, для приведения в действие дозирования. Такое дозирование будет восприниматься пользователем в качестве почти незамедлительного, тем не менее значительное количество энергии, используемой сенсорной системой, может сберегаться благодаря низкой начальной частоте сканирования, которая расходует меньшую энергию.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение далее будет пояснено более подробно со ссылкой на некоторые неограничивающие варианты его осуществления и с помощью прилагаемых чертежей, на которых:
фиг.1 показывает схематический вид спереди дозатора бумажных полотенец с рулоном бумаги и механизмом транспортировки бумаги в скрытом виде, изображающий схематически вид первой зоны обнаружения,
фиг.2 показывает вид сбоку компоновки по фиг.1, в соответствии с которым боковая панель дозатора была снята, чтобы схематически показать рулон бумаги и упрощенные схематические детали механизма транспортировки бумаги,
фиг.3 показывает дополнительный вариант осуществления изобретения с дополнительным датчиком, способным обнаруживать пользователя на удаленном расстоянии от дозатора,
фиг.4 показывает примерный график амплитуды излучательной способности импульсов сканирования в зависимости от времени,
фиг.5 показывает график уровня принятого сигнала в зависимости от времени для последовательности принятых отражений ИК-излучения, происходящих вследствие испущенных импульсов ИК-излучения по фиг.4,
фиг.6 показывает схематическое представление основных элементов системы по варианту осуществления дозатора согласно изобретению,
фиг.7 показывает RC-цепь, используемую для осуществления перевода в активное состояние микропроцессора в MCU, с тем чтобы выполнять цикл сканирования, и
фиг.8 показывает альтернативный вариант RC-цепи, изображенной на фиг.7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 и 2 показывают дозатор 1 на видах спереди и сбоку соответственно, в соответствии с чем фиг.2 показывает дозатор 1, прикрепленный на его задней стороне к стене (средство крепления не показано, но может быть любого подходящего типа, такого как винты, клей, клейкая лента или другие средства крепления).
Дозатор 1 содержит корпус 2, в пределах которого расположен запас изделия, в этом случае запас бумаги в рулоне 3. Рулон соответственно является рулоном непрерывной неперфорированной бумаги, но также может содержать перфорированную бумагу в некоторых случаях. Также расположенным в корпусе 2 является механизм 4 транспортировки бумаги, предпочтительно в виде модульной приводной кассеты со своим собственным кожухом 15, которая предпочтительно может выниматься в виде единого узла из корпуса 2, когда корпус открыт.
Фиг.1 показывает рулон 3 бумаги и механизм 4 транспортировки в качестве простых блоков ради упрощения. Подобным образом фиг.2 показывает рулон 3 бумаги и механизм 4 транспортировки в очень упрощенной форме, в силу чего механизм транспортировки включает в себя приводной валик 5, сцепленный с опорным валиком 6, в силу чего участок бумажного листа 7 показан расположенным между упомянутыми валиками 5, 6 с ведущей кромкой упомянутого бумажного листа 7, готовой для дозирования, в выпускном отверстии 8, сформированном в корпусе 2 на его нижней стороне.
Приводной валик 5 схематично показан присоединенным к приводному электродвигателю M, питаемому аккумуляторами B. Зубчатая передача, типично, в редукторе может быть включена между приводным валом электродвигателя и приводным валиком 5. Подходящие аккумуляторы могут подавать напряжение в 6В, когда новые, и типично четыре аккумулятора в 1,5 В являются подходящими для этой цели. Примерными из подходящих типов являются аккумуляторы MN1300 Duracell, в силу чего каждый аккумулятор имеет емкость в 13А·ч и может работать от целиком заряженного до полностью разряженного в диапазоне от 1,5В до 0,8В. Работа электродвигателя M заставляет приводной валик 5 вращаться и в силу этого протягивать бумажный лист 7 из рулона 3 бумаги посредством защемления бумаги в зоне контакта валиков 5 и 6. При приведении в действие электродвигатель вращается, тем самым извлекая бумажный лист из рулона 3, который также вращается, с тем чтобы предоставить бумаге возможность перемещаться по направлению к выпускному отверстию 8. Другие разновидности приводных механизмов для извлечения бумаги из рулона также могут использоваться. Детали механизма транспортировки бумаги или другого механизма транспортировки изделий, однако, не важны для понимания изобретения. Такие устройства также хорошо известны в данной области техники сами по себе.
Также будет априори понятно, что приводной валик 5 и опорный валик 6 могут иметь свои функции взаимно переставленными, из условия, чтобы опорный валик 6 был бы приводным валиком, который работоспособным образом присоединен к приводному электродвигателю (и таким образом приводной валик 5, изображенный на фиг.2, действует только в качестве опорного валика в соприкосновении с валиком 6, обычно с бумагой или полотенцем в зоне контакта между ними).
Хотя принцип работы пояснен с использованием бумаги в виде непрерывного бумажного листа в рулоне, должно быть понятно, что дозатор может использоваться для дозирования других изделий из запаса изделий, например, такого как непрерывный кусок бумаги в виде гармошки. Альтернативные изделия могут дозироваться устройством при надлежащем его переконструировании. Также возможно, что другие устройства дозирования могут функционировать с дозатором. Например, дозатор дополнительно может включать в себя освежитель воздуха, который приводится в действие, например, каждые 5 или 10 минут (или другое подходящее время) или один раз после определенного количества дозированных полотенец. Этот снабженный дополнительными признаками дозатор может управляться схемой управления дозатором (будет описана ниже) или отдельной схемой управления (не описанной в материалах настоящей заявки).
Электродвигатель M находится в состоянии покоя и без энергии, поданной на него, когда бумага совсем не должна дозироваться. Электродвигатель M вращается, когда бумага должна дозироваться через выпускное отверстие 8. Работа электродвигателя M управляется главным устройством управления (не показано на фиг.1 и 2, но описано позже), присоединенным к сенсорной системе, содержащей чувствительные элементы 9-13, из которых чувствительные элементы 10 и 12 являются излучателями, предпочтительно ИК-излучателями, а чувствительные элементы 9, 11 и 13 являются ИК-приемниками. Такие ИК-излучатели и приемники хорошо известны в данной области техники и типично содержат диодные структуры. Подходящие ИК-излучатели и приемники, например, изготовлены компанией Lite-ON Electronics Inc. под типовым номером LTE-3279K для ИК-излучателей и под типовым номером LTR-323DB для приемников. Другие типы ИК-излучателей и приемников, конечно, также могут использоваться. В показанном варианте осуществления изобретения чувствительные элементы: ИК-излучатели 10, 12 и ИК-приемники 9, 11, 13, показаны распределенными приблизительно с равномерным интервалом непрерывно в поперечном направлении X-X корпуса (в целом параллельном рулону 3 хранения изделий). Интервал надлежащим образом может быть интервалом около 5 см между следующими друг за другом излучателем и приемником, из условия, чтобы расстояние между чувствительными элементами 9 и 10, 10 и 11, 11 и 12, 12 и 13 все были приблизительно равными.
К тому же излучатели и приемники показаны (см. фиг.2) размещенными на противоположных сторонах выпускного отверстия 8. Другие компоновки чувствительных элементов также возможны, такие как где все чувствительные элементы размещены на передней стороне выпуска в прямом ряду (то есть, в месте, где сенсоры 10 и 12 показаны размещенными на фиг.2). Чувствительные элементы также могли бы размещаться на задней стороне выпуска в прямом ряду (например, где показаны размещенными чувствительные элементы 9, 11 и 13). Компоновка чувствительных элементов последовательно, в порядке приемник/излучатель/приемник/излучатель/приемник, предоставляет возможность преимущественной формы зоны обнаружения, которая, по форме, до некоторой степени подобна языку (см. фиг.1). Лежащая в основе форма языка может до некоторой степени изменяться, например, в зависимости от мощности, приложенной к излучателям, а также их относительной степени выступания из своего корпуса.
Дозатор 1 при обнаружении возможного пользователя (последовательность операций обнаружения дополнительно описывается ниже) без какого бы то ни было соприкосновения пользователя с дозатором или чувствительными элементами в течение достаточного времени в первой зоне обнаружения таким образом заставляет дозатор определять, что пользователь присутствует в зоне дозирования и, соответственно, осуществлять дозирование изделия. Дозирование, в этом случае, осуществляется с передней порцией бумаги 7, высвобождаемой автоматически. Это предоставляет пользователю возможность захватывать бумагу 7 и тянуть ее к режущей кромке, такой как режущая кромка 16, показанная на фиг.2, приближенная к выпускному отверстию 8, с тем чтобы удалить оборванный/отрезанный кусок бумаги. Местоположение режущей кромки, конечно, может изменяться, например, чтобы быть на уровне или вплоть до 1 см ниже и напротив валика 5.
Первая зона 14 обнаружения, как показано на фиг.1 и 2, показана в качестве до некоторой степени языкоподобной и наклонена вниз и вперед от выпускного отверстия под углом x°, предпочтительно между от 20° до 30° относительно вертикальной оси Y, например 27,5°. Как будет более подробно пояснено ниже, когда часть тела возможного пользователя проникает в эту первую зону 14 обнаружения, сенсорная система обнаруживает присутствие пользователя и побуждает сенсорную систему осуществлять изменение с первой частоты сканирования на вторую частоту сканирования, которая выше, чем первая частота сканирования. Сенсорная система, в таком случае, также заставляет электродвигатель M вращаться при расценивании пользователя (благодаря принимаемым сигналам) в качестве являющегося присутствующим в зоне дозирования. Определение пользователя, находящегося в позиции, требующей дозирования полотенца, пояснено ниже.
Несмотря на то что предпочтительная форма компоновки излучателей/приемников является преимущественной, также может применяться использование только одного излучателя и одного приемника или более чем 2 излучателей и 3 приемников. Конфигурация или поле, охватываемое чувствительными элементами, однако, будет соответственно изменяться, а 2 излучателя и три чувствительных элемента были найдены преимущественными по балансу между полученной областью охвата и требуемым энергопотреблением.
В альтернативном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, дополнительный чувствительный элемент 19, вынесенный из корпуса 2 дозатора и при функционировании присоединенный беспроводным или проводным соединением 20 к сенсорной системе (схематично показанной под 22) и ее системе управления в корпусе дозатора, может использоваться для формирования первой зоны 18 обнаружения, которая дальше от дозатора, чем зона 17 обнаружения (зона 17 обнаружения в этом случае подобна по форме первой зоне 14 обнаружения на фиг.1 и 2). В качестве альтернативы или дополнительно, добавочный чувствительный элемент может быть размещен на передней части, например, передней поверхности, корпуса дозатора и быть обращенным по ходу движения от любой стены или тому подобного, на которой смонтирован дозатор, чтобы предоставить возможность большей дальности обнаружения спереди дозатора, такой как чувствительный элемент 21, показанный схематично, который также присоединен к сенсорной системе 22. Чувствительный элемент 19 и/или 21, например, может быть выполнен с возможностью обнаруживать присутствие возможных пользователей вплоть до расстояния, большего, чем первая зона обнаружения, например расстояния в более чем 50 см, предпочтительно более чем 100 см, более предпочтительно более чем 200 см, а еще более предпочтительно более чем 300 см, или даже дальше от корпуса 2 дозатора.
Излучатели 10, 12 сенсорной системы скомпонованы с помощью подходящей схемы управления, которая может управлять схемой, как по сути известно в данной области техники, чтобы испускать импульсное ИК-излучение в узкой полосе частот приблизительно 15 кГц. Однако могла бы быть выбрана другая частота ИК-излучения. Приемники (чувствительные элементы) 9, 11, 13 выполнены с возможностью детектировать испускаемое ИК-излучение, которое отражается от объектов (неподвижных или движущихся) обратно на приемники. Для того чтобы детектировать ИК-излучение, которое берет начало главным образом и почти полностью от испускаемого ИК-излучения, даже вплоть до условий очень яркого освещения (10000 люкс или более), предпочтительнее чем от всех источников и частот ИК-излучения, обусловленных фоновыми воздействиями, ИК-приемникам необходимо настраиваться на частоту излучателей. Таким образом, ИК-приемники снабжены схемой обнаружения, которая подавляет ИК-излучение вне ожидаемого частотного диапазона отраженных волн и усиливает ИК-излучение на уровне диапазона 15 кГц. В этом отношении, несмотря на то, что диапазон обнаружения частот как выше, так и ниже диапазона полосы испускаемых частот между с 2 до 10 кГц (может действовать в большинстве ситуаций) может быть найдено более подходящим использовать частотный диапазон (полосу частот), которая лежит около 3 кГц или выше, а также ниже центральной частоты испускаемого ИК-излучения. Таким образом, приемники настраиваются (или, другими словами, «синхронизируются») по испускаемому ИК-излучению (на центральной частоте в 15 кГц), предоставляя возможность детектироваться ИК-излучению в диапазоне от 12 до 18 кГц (например, посредством использования проходного полосового фильтра, настроенного на с 12 до 18 кГц). Частоты вне такой полосы таким образом подавляются в большой степени, тогда как частоты в пределах полосы от 12 до 18 кГц усиливаются с максимальным усилением, находящимся на центральной частоте в 15 кГц, например, вплоть до приблизительно 53 дБ.
Посредством работы с модулированной частотой в излучателях и приемниках воздействия, например, яркого солнечного света, которые в противном случае могут вызывать насыщенность принятого ИК-сигнала в сравнении с любым отраженным сигналом, по существу, устраняются с предоставлением возможности устройству работать в условиях освещения фоновой подсветки вплоть до приблизительно 10000 люкс.
Фиг.4 показывает последовательность отдельных циклов сканирования (то есть испускание импульсного ИК-излучения) на первой частоте сканирования, имеющей время между отдельными циклами сканирования t1, второй частоте сканирования, имеющей время между отдельными циклами сканирования t2, которое короче, чем t1 (то есть является большей частотой сканирования, чем t1), и третьей частоте сканирования, имеющей время между отдельными циклами сканирования t3, где t3 больше, чем t1 и t2. Время между отдельными циклами сканирования измеряется в качестве времени между началом одного одиночного цикла сканирования до момента времени запуска следующего отдельного цикла сканирования. Каждый из отдельных циклов сканирования здесь показан в качестве имеющего одну и ту же интенсивность импульса (то есть, никакая регулировка не производится между отдельными циклами сканирования для учета предыдущих принятых отраженных сканирований, которая может иметь результатом разную излучательную мощность, подаваемую на ИК-излучатели). Показано дополнительное время t4, которое является предварительно определенным временным интервалом или предварительно определенным количеством импульсов, разведенных на время t1 (первая частота сканирования), которому необходимо истекать до того, как система изменит частоту сканирования до третьей самой медленной частоты сканирования с временным интервалом t3. Длительность импульса каждого отдельного импульса обычно постоянна.
Время t1 установлено на постоянном уровне, чтобы находиться между от 0,15 до 1,0 секунды, предпочтительно от 0,15 до 0,4 секунды, то есть из условия, чтобы отдельный импульс сканирования отделялся равным временем t1. Время t1, однако, может изменяться, а точно подходящая частота для оптимизации устройства ради сбережения мощности аккумулятора и время реакции до дозирования были найдены находящимся около t1=0,17 секунд. Вторая частота сканирования является всегда более быстрой, чем первая частота сканирования, а t2 установлено, чтобы предпочтительно находиться между от 0,05 до 0,2 секунд, предпочтительно между от 0,08 и 0,12 секунд, между циклами сканирования. Время t2, однако, может изменяться, чтобы быть другим подходящим значением, но предпочтительно находится между от 30% до 70% t1. Время t3 может быть установлено примерно между 0,3 и 0,6 секундами, хотя также возможно более длительное время t3, такое как 1 секунда или даже продолжительнее. Однако запуск времени работы излучательной схемы (в частности, посредством использования запускающей RC-цепи, использующей постоянную времени RC, чтобы вызывать разряд тока по отношению к микропроцессору для инициирования операции синхронизации) является наиболее подходящим, если t3 установлено, чтобы удваивать продолжительность t1. Таким образом, t3 может быть установлено в 0,34 секунды в случае, когда t1 составляет 0,17 секунд. Начальный момент t1 может быть сделан изменяемым, например, посредством переменного резистора, управляемого снаружи устройства, хотя, типично, это может быть заводской настройкой, с тем чтобы избежать непреднамеренного изменения времени t1, каковое является неподобающим в определенных ситуациях.
Время t4, типично, может выбираться, чтобы быть порядка между от 30 секунд до 10 минут, а также может настраиваться переменным образом в устройстве в зависимости от типа использования и окружающей среды, которая обычно встречается там, где должно располагаться устройство. Однако подходящее значение для оптимизированной работы было найдено являющимся приблизительно 300 секундами, хотя также может быть большим там, где требуется сберегать дополнительную энергию.
Хотя не показано, будет очевидно, что дополнительные временные периоды также могут устанавливаться в устройстве с промежуточными временными периодами (то есть промежуточными между значениями t1 и значениями t2 или промежуточными между t2 и t3 и т.д.) или даже большими временными периодами, в зависимости от рабочих условий, хотя было показано использование трех разных частот сканирования, чтобы учесть большинство ситуаций с хорошими эксплуатационными показателями, исходя из времени реакции и сбережения энергии. Например, дополнительный временной период, более продолжительный, чем t4, например 30 минут, происходящий во время действия циклов сканирования с интервалом t3, мог бы использоваться с тем, чтобы изменять временной период между циклами сканирования, чтобы был более длительным, чем t3 (например, 10 секунд между отдельными циклами сканирования). Такая ситуация может быть полезной, когда дозатор не может использоваться жестко в течение периодов ночного времени. Причина для этого станет яснее по прочтению последующего описания работы.
Как может быть видно на фиг.4, после четырех циклов S1-S4 сканирования с временным интервалом t1 частота сканирования изменяется до второй более быстрой частоты сканирования с интервалом t2 и остается на второй частоте сканирования в течение двух дальнейших циклов сканирования S5 и S6. Причина для этого изменения будет пояснена ниже со ссылкой на фиг.5.
Фиг.5 показывает пример возможного уровня (принимаемой интенсивности сигнала) принятых сигналов R1-R7, вызванных в ответ на испускание импульсов S1-S7 сканирования.
Приблизительный уровень фонового ИК-излучения указан в качестве принимаемого уровня сигнала Q0. Этот уровень Q0, конечно, может изменяться, и, как дополнительно показано ниже, это, однако, может быть учтено. Для простоты пояснения, однако, в последующем примере допущено, что Q0 остается, по существу, постоянным.
Когда испускается S1 и нет объекта, который не учтен в последнем фоновом значении принятого сигнала, фоновый уровень, принятый в R1, будет приблизительно на уровне Q0. Подобным образом, в следующем цикле S2 сканирования уровень принимаемого ИК-излучения, также близок к Q0 и в силу этого не вызывает изменения первой частоты сканирования. В цикле S3 сканирования уровень R3 принятого сигнала, однако, находится выше фонового уровня, но всего лишь в самой минимальной степени (например, менее чем на предварительно определенное значение, например менее чем на 10%, выше уровня фонового ИК-излучения), и в силу этого сохраняется первая частота сканирования. Такие небольшие изменения (ниже предварительно определенного уровня) выше или ниже Q0 могут происходить вследствие временных изменений уровней влажности или лиц, перемещающихся на большем расстоянии от дозатора, либо паразитного ИК-излучения, обусловленного изменениями условий солнечного света или температурных условий вокруг дозатора.
В цикле S4 сканирования уровень принятого сигнала достиг или превысил предварительно определенное значение, например на 10% выше фонового ИК-излучения, а сенсорная система и ее устройство управления таким образом предполагают, что вероятный пользователь (например, руки или все тело пользователя) перемещаются ближе к дозатору, для того чтобы извлечь изделие, такое как бумажное полотенце. Для того чтобы быть способным быстрее реагировать, когда предполагается, что пользователь желает, чтобы дозировалось полотенце (то есть когда уровень принятого сигнала достиг или превзошел предварительно определенное значение, например, на 10% выше фонового ИК-излучения), частота сканирования соответственно возрастает до второй частоты сканирования и таким образом выдает следующий импульс сканирования с более коротким временем t2 после предыдущего импульса.
Если уровень R5 сигнала, принятый в следующем цикле S5 сканирования, также удовлетворяет критериям существования при или более чем предварительно определенном уровне выше фонового ИК-излучения (например, при или более чем 10% выше фонового ИК-излучения в соответствии с критериями, используемыми для предыдущих циклов сканирования), сенсорная система регистрирует посредством счетчика (например, в памяти или другом виде регистра) одиночное детектирование выше предварительно определенного уровня, а затем выдает дополнительный цикл S6 сканирования с интервалом t2, чтобы проверить, находится ли принятое ИК-излучение по-прежнему на или выше уровня, например на 10% большего, чем Q0 фонового ИК-излучения. Как показано на фиг.5, это имеет место для цикла S6 сканирования, и устройство управления сенсорной системы (содержащее как программное обеспечение, так и микропроцессор в предпочтительной форме) затем немедленно выдает выходной сигнал на электродвигатель M, чтобы начать вращение электродвигателя, для того чтобы осуществить дозирование изделия (например, порции бумаги 7 из рулона 3). В этом случае, когда два следующих друг за другом цикла сканирования находятся выше предварительно определенного уровня, система соответственно определила, что возможный пользователь находится в зоне, требуя, чтобы дозировался продукт, и таким образом определяет, что пользователь находится в зоне «дозирования».
В случае, где только один набор чувствительных элементов используется для обнаружения присутствия пользователя в первой зоне обнаружения (например, вариант осуществления по фиг.1 и 2), зона обнаружения и зона дозирования будут одной и той же физической зоной, но он является всего лишь сенсорной системой управления, которая логически определяет, что пользователь проник в зону дозирования.
Однако в варианте осуществления изобретения по фиг.3, где используется дополнительный чувствительный элемент 3 и/или 21, уровень R4 сигнала будет опознаваться в зоне 18 и таким образом будет вызывать изменение первой частоты сканирования до второй частоты сканирования уже до того, как пользователь проник в зону 17, которая, в случае по фиг.9, была бы зоной дозирования, которая отлична от первой зоны 18 обнаружения. Зоны 17 и 18, конечно, могли бы перекрываться в меньшей или большей степени, но зона 18 в таком случае всегда имеет по меньшей мере ее часть, которая скомпонована, чтобы проходить дальше от дозатора, чем зона 17. В таком случае, однако, для второй частоты сканирования уместно поддерживаться в течение времени, подходящего, чтобы пользователь физически проник в зону 17 (например, времени для перемещения к раковине, мытья рук, а затем использования полотенца). Такое подходящее время, например, может устанавливаться между 1 и 10 минутами, в течение какового времени поддерживается вторая частота сканирования в ожидании приема отраженных ИК-сигналов R, которые удовлетворяют критериям, по которым должно дозироваться изделие.
В дополнительной ситуации, не показан где уровень при R5 ниже предварительно определенного уровня (например, на 10% выше фонового ИК-излучения), система может быть запрограммирована выдавать дополнительный цикл сканирования и снова проверять, находится ли уровень принятого сигнала на или выше предварительно определенного уровня, с тем чтобы указывать, что пользователь присутствует и желает получить полотенце. Таким образом, предпочтительнее, чем неизменное требование двух следующих друг за другом циклов сканирования для выработки двух принятых сигналов, имеющих интенсивность принятого сигнала выше предварительно определенного уровня, было найдено предпочтительным предоставлять любым двум или трем следующим друг за другом циклам сканирования возможность быть выше предварительно определенного уровня. Конечно, также существуют дополнительные возможности, в силу которых количеством циклов сканирования для предоставления возможности дозирования полотенца были бы любые два из четырех следующих друг за другом циклов сканирования, или любые три из четырех следующих друг за другом циклов сканирования, или дополнительные комбинации. Однако при t1, установленном в 0,17 секунд, а t2 - в 0,1 секунды, было найдено подходящим предоставлять любым двум из трех следующих друг за другом циклов сканирования возможность запускать дозирование изделия, так как это дает очень надежные результаты.
В случае, показанном на фиг.4, после того, как полотенце или другое изделие было дозировано (высвобождено), система изменяет частоту сканирования обратно до первой частоты сканирования, с тем чтобы сберегать энергию, и таким образом цикл S7 сканирования испускается при времени t1 после цикла S6 сканирования. Понятно, что это сберегает энергию как можно своевременно. Однако вторая частота сканирования может сохраняться дольше, если требуется (ситуация не изображена на фиг.4), так что, когда пользователь снова желает получить второе или дополнительное изделие (например, дополнительное полотенце), снова перемещая свои руки к выпускному отверстию дозатора, снова быстро происходит дозирование.
В случае, показанном на фиг.5, показан случай, соответствующий фиг.4, где пользователь, например, оторвал кусок бумаги, который был дозирован из дозатора, и таким образом уровень ИК-излучения, принятый на R7, переместился обратно ниже предварительно определенного уровня (например, ниже предварительно определенного уровня в 10% или в большей степени выше Q0).
Предварительно определенный уровень выше фонового уровня, при котором устройство управления сенсорной системы заставляет происходить высвобождение изделия, был описан выше в качестве существующего на 10% выше фонового для двух из трех следующих друг за другом циклов сканирования. Однако практические испытания показали, что более подходящий уровень находится при или свыше 12% большем чем фоновое ИК-излучение и даже более предпочтительно при или свыше 15% большем чем фоновое ИК-излучение. Это предназначено например, для учета изменяющихся условий освещения, которые могут возникать, когда пользователь находится вплотную к дозатору, но фактически не желает его использовать.
Однако при испытании также было обнаружено, что повышение отраженного ИК-излучения, которое принимается, предоставляет возможность использоваться совершенно разным пороговым значениям в тех случаях, когда требуется. Таким образом, сенсорные схемы, например, могут настраиваться из условия, чтобы предварительно определенный уровень выше фонового уровня составлял вплоть до 90% или более, даже вплоть до 95% или более, выше фонового ИК-излучения перед тем, как происходит дозирование. Это, например, предоставляет возможность гораздо лучшего различения отражения от рук пользователя по сравнению с любым нежелательным принимаемым ИК-излучением при ширине полосы частотного спектра импульса от 12 до 18 кГц (например, в случае условий очень яркого освещения). В то же время близость, при которой возникает такой высокий уровень, обычно является меньшей, чем, когда используется предварительно определенный уровень, до тех пор, пока слегка не повышен ток в излучателях.
В некоторых случаях, пользователи могут перемещать свои руки очень быстро к дозатору и могут раздражаться вынуждением ожидать в течение некоторого времени, большего, чем точно необходимо, чтобы первая частота сканирования заменялась на вторую частоту сканирования, и ожидать дополнительные 0,2 секунды (при использовании t2=0,1), даже если это, в большинстве случаев, незначительное время. Дополнительный блок управления ручной коррекцией таким образом может быть включен в состав, в котором любой одиночный принятый сигнал сканирования при или выше на 30% (или более высокую величину, такую как выше 95%, в случае, описанном в предыдущем параграфе) по сравнению с фоновым уровнем может использоваться для вызова немедленного дозирования изделия, без требования следующих друг за другом циклов сканирования при или выше предварительно определенного уровня, даже в режиме первой (более низкой) частоты сканирования. Это также может делаться применяющимся в режиме второй частоты сканирования.
После периода бездействия в течение длительного временного периода t4, во время которого сенсорная система была сканирующей на первой частоте, системе может быть предоставлена возможность допускать, что нет возможных пользователей поблизости дозатора. В таком случае даже время t1 может считаться слишком коротким, чтобы предоставлять возможность оптимального сбережения энергии, и таким образом система может изменять частоту сканирования до третьей частоты сканирования, более низкой, чем первая частота сканирования, во время которой импульс сканирования выдается только однажды после истечения времени t3. Однако в таком случае, когда принимается один ИК-сигнал, который находится на или выше предварительно определенного уровня (например, на 15% или больше выше фонового уровня), тогда система должна изменять частоту сканирования прямо до второй более высокой частоты сканирования, предпочтительнее чем сначала перенимая исходную первую частоту сканирования. Однако в таком случае уместно требовать по меньшей мере двух циклов сканирования, но предпочтительно большего количество циклов сканирования для вызова дозирования изделия. Например, когда туалетная комната, где размещен дозатор, погружается в темноту, а затем, позже, в некоторый момент времени включаются лампы, принимаемые уровни ИК-излучения могут приниматься во внимание, чтобы определять, что присутствует пользователь. Чтобы избежать дозирования изделия в таком случае, может быть уместным позволять системе иметь в распоряжении время для учета уровней фонового ИК-излучения до предоставления возможности осуществлять дозирование.
В показателях фонового уровня ИК-излучения, как упомянуто выше, таковой будет изменяться со временем. Подобным образом, присутствию неподвижных объектов (например, мыльниц, других контейнеров или других неподвижных объектов) в пределах области дозатора необходимо учитываться в качестве фонового ИК-излучения. Для того чтобы сделать это, было найдено надлежащим получать скользящее среднее самых последних по времени зарегистрированных принятых ИК-сигналов R, с тем чтобы изменять уровень Q0 на непрерывной основе.
Например, четыре (либо больше или меньше, чем четыре) самых последних по времени принятых значений ИК-сигнала могут использоваться для формирования среднего значения уровня фонового сигнала, например, посредством деления суммы четырех самых последних принятых уровней сигнала на четыре. По мере того как принимается каждое новое значение ИК-излучения, самое старое значение из четырех значений вымещается из расчета (например, удалением его из регистра или накопителя самых последних значений в схеме управления) и расчетом нового среднего значения на основании самых последних значений. Расчет скользящего среднего и средство, требуемое для этого, в обоих аппаратных средствах и/или программном обеспечении для самого последнего по времени зарегистрированного набора значений очень хорошо известны в области электроники и таким образом здесь считаются не требующими дальнейшего пояснения.
Посредством использования такого скользящего среднего уровня фонового ИК-излучения получено дополнительное преимущество, что, когда пользователь, который только что извлек полотенце или другое изделие, удерживает его/ее руки у выпускного отверстия дозирования, уровень принимаемого ИК-излучения будет оставаться высоким. Однако для недопущения пользователя, вызывающего таким образом высвобождение большого количества изделия, например материала бумажных полотенец, руки пользователя будут рассматриваться в качестве являющихся фоновым ИК-излучением, когда они относительно неподвижны, и таким образом дозирование не будет происходить. Для дозирования дополнительного изделия (например, бумаги) пользователь поэтому должен удалять его/ее руки от чувствительного элемента дозатора, чтобы предоставить возможность считывания «истинного» фонового ИК-излучения (то есть, фонового ИК-излучения без рук пользователя, присутствующих слишком близко к устройству). Только при возобновленном движении рук пользователя по направлению к чувствительным элементам дозатора может вызываться дозирование изделия для возникновения вновь.
Кроме того, еще дополнительное средство, посредством которого может предотвращаться неправильное использование дозатора при излишнем повторном извлечении полотенец, состоит в организации или даже в качестве альтернативы вышеприведенному скользящему среднему регулируемого минимального времени истечения между дозированием полотенец (например, времени между 2 и 10 секундами). Однако этот признак обычно не требуется, поскольку в большинстве случаев присущее время истечения для системы на определение пользователя в качестве присутствующего в зоне дозирования и на проворачивание электродвигателя для дозирования полотенца будет достаточным для предотвращения такого неправильного использования.
Также будет приниматься во внимание, что, по мере того, как аккумуляторы дозатора разряжаются со временем, мощность, подаваемая на чувствительные элементы, также может подвергаться влиянию, каковое может служить причиной менее эффективной работы. Чтобы предотвратить возникновение этого и таким образом гарантировать, что постоянное напряжение имеется в распоряжении для подачи на чувствительные элементы (до времени, близкого к полному разряду аккумуляторов), может применяться постоянная нагрузка по току. Такие постоянные нагрузки по току для обеспечения стабильности напряжения хорошо известны сами по себе в данной области техники электроники, и таким образом здесь считаются не требующими дополнительного описания, хотя может быть понятно, что их использование в сенсорной схеме для такого дозатора, как описанный в материалах настоящей заявки, является особенно полезным. Количество добавочной энергии, требуемой для управления постоянной нагрузки по току, является незначительным, и, соответственно, использование такого устройства едва заметно в пригодном для эксплуатации времени действия аккумулятора.
Мощность, подаваемая на излучатели, дополнительно может быть выполнена с возможностью изменяться посредством автоматического управления соответственно между величиной с 0,001 мА·с до 0,1 мА·с (при использовании аккумуляторной сборки в 6В), для того чтобы учитывать принимаемую интенсивность отраженного сигнала из предыдущих циклов сканирования и чтобы регулировать уровень испускаемого ИК-излучения до более подходящего уровня. Это может достигаться изменением тока в излучателях, например, между 1 мА и 100 мА (то есть возможностью 100-кратного изменения). Это может делаться посредством использования модуля 106 (будет описан позже) ШИМ (широтно-импульсного модулятора, PWM), в силу чего прямоугольный ШИМ-сигнал преобразуется в напряжение постоянного тока (DC), имеющее выходную мощность, пропорциональную коэффициенту заполнения ШИМ, и в силу чего MCU изменяет коэффициент заполнения ШИМ, чтобы регулировать напряжение постоянного тока в схемах излучателей и, соответственно, мощность испускаемого ИК-сигнала на основании входных данных об интенсивности сигнала, принятых сенсорами и отправленных в MCU. Например, если интенсивность отраженного сигнала очень низка в последних нескольких циклах сканирования (например, пяти циклах сканирования), когда происходило дозирование, это может быть, так как типичная яркость рук пользователя низка, а уровни фонового освещения относительно высоки. Это может вызывать повышение уровней принятого сигнала только едва выше предварительно определенного уровня по сравнению с фоновым ИК-излучением, пока руки пользователя не расположены очень близко к чувствительным элементам, каковое может приводить к затруднению при детектировании в некоторых условиях. В таком случае, может быть надлежащим увеличивать мощность, подаваемую на ИК-излучатели, с тем чтобы принимать легче воспринимаемое изменение сигнала. Подобным образом, если типичная яркость рук пользователя высока, а уровни фонового ИК-излучения низки, может быть надлежащим понижать мощность, подаваемую на ИК-излучатели, в то время как принимается легко воспринимаемое изменение уровня сигнала (то есть уровень отраженного ИК-излучения во время дозирования по сравнению с уровнем фонового ИК-излучения). Этим способом мощность, подаваемая на излучатели, кроме того, еще дополнительно оптимизируется, чтобы учитывать такие условия, наряду с обеспечением надежного и быстрого опознавания и дозирования. Таким образом, кроме условий очень высокого освещения, только очень низкая мощность может использоваться в отношении сенсоров. Таким образом, также будет понятно, что дозатор может быть оптимизирован из условия, чтобы первая зона обнаружения, в которой присутствие возможного пользователя вызывает изменение с первой до второй частоты сканирования, выбиралась находящейся между приблизительно 20 и 60 см, предпочтительно между 25 см и 50 см, от выпускного отверстия. Будет очевидно, что дополнительные повышения мощности в отношении излучателей будут повышать дальность обнаружения, но энергопотребление будет возрастать в гораздо большей степени, и ложные обнаружения также могут происходить чаще. Дальность вплоть до 50 см от дозатора для предоставления возможности обнаружения пользователя является предпочтительным максимумом.
Альтернативный, возможно, более простой способ, который может использоваться для изменения тока ИК-излучателя, предпочтительнее, чем посредством сравнения (как выше) значений уровней отражения с общим фоновым, состоит в том, чтобы устанавливать так называемое «стандартное значение» или «пороговое значение» в схеме управления, которое является значением ожидаемой интенсивности детектируемого сигнала, принимаемой в нормальных рабочих условиях. Подаваемый ток может составлять, например, 5 мА. Если это стандартное значение названо A1, то во время работы схема управления (ее MCU) может делаться рассчитывающим уровень ИК-излучения, A2, по предварительно определенному количеству самых последних по времени принятых значений ИК-излучения (то есть скользящему среднему самых последних значений). Если A2 > A1 (то есть уровень A2 сигнала скользящего среднего детектированного отражения выше сохраненного уровня A1 стандартного сигнала), ток, подаваемый на излучатель, может снижаться предпочтительно по шагам приращения. Подобным образом, в случае, если A2 > A1, то ток, подаваемый в излучатели, может повышаться предпочтительно с определенным шагом приращения.
В дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения дозатор может быть выполнен с возможностью иметь в распоряжении два режима работы, один, являющийся режимом опознавания, описанным ранее, в силу которого является действующим активное восприятие ИК-излучения, другой, являющийся режимом “вывешивания” полотенца, например, в силу которого каждый раз, когда бумажное полотенце дозируется и к тому же снимается (например, обрывается), новое бумажное полотенце высвобождается из дозатора. Для этой цели, например, режущая кромка 16, как показано на фиг.2, могла бы устанавливаться из условия, чтобы применение нажима на режущую кромку (часто указываемую ссылкой как режущий механизм) заставляет приводиться в действие переключатель для запуска электродвигателя M, чтобы выдавать новый кусок полотенца, готового быть оторванным. Устройство также может включать в себя ручной переключатель, так что этот режим вывешивания полотенца может устанавливаться вручную пользователем или автоматически таймером, например, с известными временными периодами, когда дозатор нормально будет в постоянном использовании, а использование активной сенсорной ИК-системы является временно излишним.
Режим “вывешивания” полотенца, например, также может быть пригодным в условиях чрезмерно высокого фонового ИК-излучения, когда сенсорная система полностью насыщена и таким образом не может детектировать отличие в повышенном уровне ИК-излучения от пользователя по сравнению с фоновыми уровнями или в моменты времени, близкие к полному разряду аккумулятора, когда энергопотребление активной сенсорной ИК-системы является неподобающе высоким для оставшейся энергии. Автоматическое переключение в этот режим и отключение активного опознавания ИК-излучения в моменты времени очень высокого фонового ИК-излучения (например, при или выше 10000 люкс) и полного разряда аккумуляторов таким образом может обладать преимуществами.
Фиг.6 показывает структурную схему базовой системы по одному из вариантов осуществления дозатора согласно изобретению, в которой часть, показанная пунктирной линией, включает в себя основные компоненты для модуляции ИК-сигнала, испускания ИК-излучения и приема ИК-излучения, используемых для передачи сигнала опознавания в (аналого/цифровую) A/D-модуляцию главного устройства управления (MCU), каковое устройство содержит микропроцессор.
Прямоугольник 101 и 102 обозначает ИК-излучатель(и) и приемник(и) соответственно, в целом соответствующие ранее описанным излучателям 10, 12 и 9, 11, 13. Эти ИК-излучатели и приемники предпочтительно являются фотодиодами. Рука пользователя, показанная за пределами пунктирных линий, указывает, что ИК-излучение, испускаемое излучателем(ями) 101, отражается рукой обратно в приемник(и) 102. Узел 103 является фотоэлектрическим преобразователем для преобразования принятого ИК-сигнала перед тем, как он пропускается в узел 104 фильтрации и усиления, где схемы проходного полосового фильтра и усиления действуют для усиления принятого сигнала около центральной частоты в ограниченной ширине полосы и тем самым для соразмерного подавления других частот ИК-излучения. Сигнал затем пропускается в узел 105 выпрямления сигнала, поскольку ИК-сигнал является сигналом переменного тока. Из узла 105 сигнал проходит в A/D-модуль MCU.
Для испускания ИК-сигнала аналоговый широтно-импульсный модуль 106 используется, чтобы управлять мощностью испускания ИК-излучения. Выходной сигнал модуля 106 ШИМ управляется посредством MCU из условия, чтобы сигнал прямоугольной формы из ШИМ мог иметь свой коэффициент заполнения изменяемым посредством MCU для регулирования напряжения постоянного тока в схемах излучателей и таким образом мощности испускаемого ИК-сигнала. ШИМ 106 присоединен к D/A-преобразователю 107 и к узлу 109 схемы возбуждения ИК-излучателя, который включает в себя постоянную нагрузку по току, упомянутую ранее. В ту же самую схему возбуждения ИК-излучателей также подается сигнал из модуля 108 фазочастотного детектирования, который выдает импульсный модулированный сигнал 15 кГц (±0,5%) (или другую частоту модулированного сигнала, которая считается уместной), с тем чтобы возбуждать излучатели 101 через схему 109 возбуждения излучателей для испускания модулированных ИК-сигналов в течение коротких интервалов (например, каждый сигнал испускается в течение приблизительно 1 мс). В этом отношении должно быть отмечено, что перед тем, как испускается модулированный сигнал, MCU, прежде всего, уже должен ввести в работу узел 104 схемы фильтра и усиления для принятого сигнала на короткий период, например 2,5 мс, до испускания модулированного импульса, с тем чтобы предоставить схеме приемника возможность осуществлять стабилизацию, для того чтобы надежно детектировать отраженное ИК-излучение у испускаемого ИК-сигнала. Поскольку узел 104 уже в работе, когда испускается импульс сканирования ИК-излучения, и поскольку фильтры и узел усиления центрированы по центральной частоте испускаемого импульса, нет необходимости синхронизировать временную привязку испускаемого импульса и принимаемого импульса до какой бы то ни было дополнительной степени.
Сигнал из узла 109 поставляет информацию в узел 110 управления включением/выключением ИК-излучателя. Модуль 118 ввода/вывода MCU также поставляет сигнал в узел 110, чтобы включаться и выключаться, по необходимости, чтобы тем самым выполнять цикл сканирования ИК-излучения посредством излучателя 101.
Для того чтобы приводить в действие микропроцессор (то есть, переводить его в активное состояние для выполнения цикла сканирования с определенной частотой), RC-цепь 115 запуска подает сигнал на MCU, в узел 114 обнаружения перевода в активное состояние. Узел 117 является узлом обнаружения внешнего прерывания.
Из модуля 118 ввода/вывода происходит передача в узел 119, который может рассматриваться в качестве схемы управления электродвигателем, которая приводит в действие электродвигатель M, когда сенсорная система (которая предпочтительно включает в себя MCU и программное обеспечение) обнаружила, что изделие должно дозироваться вследствие определения присутствия пользователя в зоне дозирования.
Дополнительными периферийными узлами 111, 112 соответственно являются узел схемы опознавания бумаги и схема детектирования малой мощности (то есть для детектирования аккумуляторов, близких к полному разряду). Узел 116 указывает мощность аккумулятора, которая используется для приведения в действие MCU, а также всех других внешних устройств и электродвигателя. Узел 120 может быть схемой перегрузки электродвигателя, которая отсекает питание на электродвигатель, например, когда бумага становится застрявшей в дозаторе или когда в дозаторе нет бумаги. Узел 121 является узлом контроля длины бумаги, который действует из условия, чтобы постоянная длина бумаги (которая сама по себе является настраиваемой переменным образом посредством ручной операции, например, с переменным резистором или тому подобным), каждый раз, когда электродвигатель делается работающим для дозирования некоторой длины бумажного листа 7 через выпускное отверстие 8. Этот узел 121 также может включать в себя модуль компенсации малой мощности, посредством которого электродвигатель при малой мощности делается вращающимся в течение более длительного периода времени, для того чтобы дозировать идентичную длину бумажного листа, хотя узел может быть просто системой импульсного управления положением, посредством которой вращение электродвигателя отсчитывается по последовательности импульсов и вращение останавливается, только когда достигнуто точное количество импульсов. Такая система импульсного управления положением, например, могла бы включать в себя жестко расположенный фотопрерыватель, который может детектировать щели в соответствующем разрезном узле, прикрепленном к приводному валу электродвигателя (или, в качестве альтернативы, на приводном валике 5, работоспособным образом присоединенном к приводному электродвигателю). Узел 122 может быть схемой детектирования недостаточной бумаги, а узел 123 может быть узлом, используемым для указания, открыт или закрыт корпус. Это, например, может использоваться для обеспечения автоматической подачи первой порции бумаги из рулона бумаги через выпускное отверстие, когда корпус закрыт, например, после повторного заполнения новым рулоном бумаги, так что лицо, повторно заполняющее дозатор, уверено, что устройство является дозирующим надлежащим образом после того, как было закрыто.
Хотя здесь не показано, последовательность ламп предупреждения или индикации состояния может быть ассоциативно связана, например, с различными узлами, такими как узлы 111, 112, со 120 по 123, чтобы указывать конкретные условия потенциальному пользователю либо обслуживающему дозатор лицу или ремонтному рабочему (например, если заклинен электродвигатель дозатора или дозатор нуждается в повторном заполнении бумагой, или тому подобное).
Фиг.7 показывает один из вариантов осуществления RC-цепи управления, которая может использоваться для предоставления синхронизированного перевода в активное состояние микропроцессора в MCU. Принцип такой схемы широко известен, и в настоящем случае подходящим значением для резистора Re является 820 кОм, а для конденсатора 0,33 микрофарад. Хотя не показано конкретно на фиг.6, RC-цепь перевода в активное состояние использует узел 118 ввода/вывода MCU для обеспечения функции синхронизированного перевода в активное состояние микропроцессора, так что цикл сканирования происходит в предписанный временной интервал (например, t1, t2 или t3). Когда есть падение с высокого до низкого напряжения на входе/выходе в результате RC-цепи, MCU будет «переходить в активное состояние» и выполнять цикл сканирования. Этот переход в активное состояние, ведущий к выполнению цикла сканирования, также требует программной поддержки. Подобным образом, продолжительность времени t1, и/или t2, и/или t3 может выполняться надлежащим образом в качестве кратного количества постоянной времени RC-цепи, в силу чего входной сигнал из RC-цепи может использоваться в программном обеспечении для определения, требуется или нет цикл сканирования в каждом интервале. В этом отношении будет отмечено, что RC-цепь подвергается изменениям напряжения на входе (через VDD, который является источником напряжения питания MCU, полученным после прохождения через диод из аккумуляторного источника напряжения). Так как напряжение аккумулятора (или аккумуляторов) падает, то будет увеличение постоянной времени RC в схеме по фиг.7, и таким образом промежутки t1, t2 и t3 времени, установленные первоначально, будут изменяться по мере того, как аккумуляторы становятся более истощенными. Например, при промежутке t1 времени, установленном на предварительно определенном уровне в 0,17 секунд для уровня аккумулятора в 6 В, падение до уровня полного разряда в 4,2 В будет увеличивать промежуток t1 времени до 0,22 с. Таким образом, значения t1, t2, t3 и т. д., в качестве используемых в материалах настоящей заявки должны пониматься как являющиеся значениями при полностью разряженном аккумуляторном источнике.
Фиг.8 показывает модифицированную RC-цепь, которая обладает преимуществом использования меньшего тока, чем схема, показанная на фиг.7. На фиг.8, три биполярных транзистора используются для минимизации тока, используемого, когда MCU является бездействующим.
При нормальных условиях цифровая схема внутри MCU действует в логическом состоянии высокого напряжения и логическом состоянии низкого напряжения, в котором ток нагрузки очень низок. Однако, когда RS-цепь перевода в активное состояние присоединена, как на фиг.7 (в силу чего указание «к MCU» предполагает присоединение к порту ввода/вывода MCU), это создает скачкообразное изменение напряжения на порте ввода/вывода MCU, которое является пропорционально увеличивающимся скачкообразным изменением напряжения вследствие процесса заряда и разряда в RC-цепи. Это создает относительно длительный период работы для цифровой схемы в MCU, в свою очередь, имеющий результатом внутренне более высокий расход энергии во внутренних цепях ИС (интегральной схемы, IC), чем наличествующее во время нормальных условий работы. Это имеет результатом до некоторой степени более высокое энергопотребление для MCU во время его цикла «отключения» (то есть цикла «бездействия» MCU).
Согласно схеме по фиг.8 модификация включает в себя использование двух портов PA7 (с правой стороны на фигуре) и PB7 (с левой стороны на фигуре) ввода/вывода у MCU. Важный аспект этой схемы состоит в том, что два транзистора Q2 и Q3 были добавлены в каскад, которые вместе модифицируют характеристики разряда RC. Вывод PA7 MCU, в таком случае, дает более крутую кривую разряда. Постоянная времени задержки для перевода MCU в активное состояние определяется согласно R4 и C1, которым были заданы значения 820 кОм и 0,68 мкФ соответственно в показанном примере. Конечно, могут выбираться другие значения для других постоянных времени.
Быстрое скачкообразное изменение напряжения на порте PA7 достигается после преобразования на Q2 и Q3, которое минимизирует время, требуемое для перехода с логического уровня высокого напряжения на логический уровень низкого напряжения. Такая схема, как на фиг.8, может достигать понижения мощности приблизительно на 40% во время цикла бездействия по сравнению с цепями схемы 7 для приблизительно одинаковых постоянных времени RC. Таким образом, RC-цепь синхронизации по фиг.8 особенно полезна в тех случаях, когда должна сберегаться максимальная энергия.