專利名稱：具有電容式傳感系統(tǒng)的電子龍頭以及用于所述電子龍頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及電子龍頭。具體而言，本發(fā)明涉及用于運(yùn)行龍頭的電容式傳感系統(tǒng)以及方法。
背景技術(shù)：
電子龍頭通常用于控制流體流。一些電子龍頭包含接近傳感器，例如，主動(dòng)紅外(“IR”)接近檢測(cè)器或電容式接近傳感器，從而控制龍頭的運(yùn)行。此類接近傳感器用于檢測(cè)靠近龍頭的用戶的手，并響應(yīng)于對(duì)用戶的手的檢測(cè)而自動(dòng)地通過(guò)龍頭打開(kāi)流體。其他電子龍頭使用觸摸傳感器來(lái)控制龍頭。此類觸摸傳感器可包含電容式觸摸傳感器或位于龍頭的 噴口上或手柄上的其他類型的觸摸傳感器，從而控制龍頭的運(yùn)行。電子龍頭還可包含單獨(dú)的觸摸和接近傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明使用單個(gè)電容式傳感器來(lái)提供龍頭的觸摸和免觸(hands free )運(yùn)行模式。用戶可選擇性地啟動(dòng)免觸運(yùn)行模式，從而使得電容式傳感器在靠近龍頭的檢測(cè)區(qū)域中感測(cè)出用戶的手而無(wú)需用戶觸摸龍頭。當(dāng)免觸模式啟動(dòng)時(shí)，單個(gè)電容式傳感器在檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)出用戶的手并自動(dòng)開(kāi)啟流體流。還可選擇性地停用免觸模式。用于觸摸和接近傳感的所述電容式傳感器的使用消除了對(duì)IR檢測(cè)器以及其相關(guān)聯(lián)的IR檢測(cè)窗口的需要。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，使用電子龍頭的觸摸和免觸啟動(dòng)能提供對(duì)水流的可變控制，所述可變控制針對(duì)不同任務(wù)，例如，洗手、向水槽充水、打開(kāi)熱水以使冷水排出管路或類似任務(wù)。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，使用通過(guò)單根電線連接至噴口的電容式傳感電路來(lái)執(zhí)行觸摸和免觸檢測(cè)。用軟件對(duì)電子龍頭的控制器進(jìn)行編程以估算來(lái)自電容式傳感器的輸出信號(hào)，從而在接近傳感器啟動(dòng)時(shí)確定是否在檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)出用戶的手，并指示龍頭上被觸摸的部分以及持續(xù)的時(shí)間，以便按照下文所論述來(lái)運(yùn)行龍頭。在本發(fā)明的一個(gè)圖示實(shí)施例中，電子龍頭包括噴口，所述噴口具有被配置用于引導(dǎo)流體流通過(guò)所述噴口的通道，稱合到所述通道的電運(yùn)行(electricalIy operable)閥，以及耦合到龍頭的一部分的單個(gè)電容式傳感器。單個(gè)電容式傳感器為電子龍頭提供觸摸傳感器和接近傳感器。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，電容式傳感器包含耦合到噴口的電極。同樣在一個(gè)圖示實(shí)施例中，電子龍頭進(jìn)一步包括耦合到電容式傳感器的控制器。所述控制器被配置用于監(jiān)測(cè)來(lái)自電容式傳感器的輸出信號(hào)，從而檢測(cè)龍頭的一部分被用戶觸摸的時(shí)間，并檢測(cè)用戶的手位于靠近噴口的檢測(cè)區(qū)域中的時(shí)間。說(shuō)明性地，所述控制器被配置用于在第一運(yùn)行模式或第二運(yùn)行模式下運(yùn)行龍頭，在第一運(yùn)行模式下，接近傳感器是未啟動(dòng)的，在第二運(yùn)行模式下，接近傳感器是啟動(dòng)的。在本發(fā)明的另一個(gè)圖示實(shí)施例中，提供了用于控制電子龍頭中的流體流的一種方法，所述電子龍頭具有噴口、被配置用于引導(dǎo)流體流通過(guò)所述噴口的通道、耦合到所述通道的電運(yùn)行閥、與所述電運(yùn)行閥串聯(lián)的手動(dòng)閥以及被配置用于控制所述手動(dòng)閥的手動(dòng)手柄。圖示方法包括提供耦合到龍頭的一部分的單個(gè)電容式傳感器；監(jiān)測(cè)來(lái)自電容式傳感器的輸出信號(hào)，從而檢測(cè)用戶觸摸噴口和手動(dòng)閥手柄中的至少一個(gè)的時(shí)間，并檢測(cè)用戶的手位于靠近龍頭的檢測(cè)區(qū)域中的時(shí)間；以及響應(yīng)于監(jiān)測(cè)步驟而控制電運(yùn)行閥。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包含提供龍頭的第一運(yùn)行模式，在所述第一運(yùn)行模式中，接近傳感器是未啟動(dòng)的；提供龍頭的第二運(yùn)行模式，在所述第二運(yùn)行模式中，接近傳感器是啟動(dòng)的；以及在第一與第二運(yùn)行模式之間選擇性地進(jìn)行改變。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，在第一與第二運(yùn)行模式之間選擇性地進(jìn)行改變的步驟包括響應(yīng)于檢測(cè)出觸摸到噴口和手動(dòng)閥手柄中的至少一個(gè)的預(yù)定方式，在第一運(yùn)行模式與第二運(yùn)行模式之間切換龍頭。在另一個(gè)圖示實(shí)施例中，在第一與第二運(yùn)行模式之間選擇性地進(jìn)行改變的步驟包括致動(dòng)模式選擇器開(kāi)關(guān)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可通過(guò)考慮以下對(duì)說(shuō)明性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明來(lái)清楚地了解 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中所述說(shuō)明性實(shí)施例舉例說(shuō)明目前公認(rèn)的實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。


對(duì)附圖的詳細(xì)說(shuō)明尤其涉及以下附圖，其中圖I是電子龍頭的圖示實(shí)施例的方框圖；圖2和圖3是對(duì)電容式傳感系統(tǒng)的運(yùn)行以及對(duì)使用單個(gè)電容式傳感器以進(jìn)行觸摸和接近檢測(cè)的方法進(jìn)行說(shuō)明的流程圖；圖4和圖5圖示了示例性電容信號(hào)輸出，所述示例性電容信號(hào)輸出響應(yīng)用戶的手位于檢測(cè)區(qū)域之內(nèi)、用戶觸摸電子龍頭的噴口以及用戶觸摸電子龍頭的手柄；以及圖6是對(duì)龍頭的運(yùn)行進(jìn)行說(shuō)明的狀態(tài)圖，此時(shí)觸摸檢測(cè)和接近檢測(cè)模式均啟動(dòng)。
具體實(shí)施例方式為了提升對(duì)本發(fā)明的原理的理解，現(xiàn)參考附圖中圖示的實(shí)施例，所述實(shí)施例在下文中描述。下文中揭示的實(shí)施例并不意圖是詳盡的，或者并不意圖將本發(fā)明限制于以下詳細(xì)描述中揭示的確切形式。相反，所述實(shí)施例經(jīng)選擇和描述以使得所屬領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可使用他們的教示。因此，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明包含對(duì)所說(shuō)明的裝置和所描述的方法的任何更改和進(jìn)一步修改，并且本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員通常會(huì)想出針對(duì)本發(fā)明的原理的進(jìn)一步應(yīng)用。圖I是描繪本發(fā)明所說(shuō)明的實(shí)施例中的電子龍頭系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。系統(tǒng)10包含用于輸送水等流體的噴口 12以及用于在手動(dòng)模式下控制通過(guò)噴口 12的流體流的至少一個(gè)手動(dòng)閥手柄14。熱水源16和冷水源18耦合到閥體組裝件20。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，針對(duì)熱水源16和冷水源18設(shè)置了不同的手動(dòng)閥手柄14。在其他實(shí)施例中,例如，廚房實(shí)施例，單個(gè)手動(dòng)閥手柄14用于熱水和冷水的輸送。在這種廚房實(shí)施例中，手動(dòng)閥手柄14和噴口 12通常通過(guò)單孔安裝耦合到水池。閥體組裝件20的輸出耦合到致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)式閥(actuator drivenvalve) 22,所述致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)式閥22由接收自控制器24的輸入信號(hào)通過(guò)電子方法來(lái)控制。在一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)式閥22是電磁閥，例如，磁力閉鎖先導(dǎo)控制電磁閥(magnetically latching pilot-controlled solenoid valve)。在一個(gè)替代性實(shí)施例中，熱水源16和冷水源18可直接連接到致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)式閥22，從而得到無(wú)需任何手動(dòng)控制的完全自動(dòng)的龍頭。在又一個(gè)實(shí)施例中，控制器24對(duì)電子比例閥(未圖示)進(jìn)行控制，從而將流體從熱水源16和冷水源18提供至噴口 12。由于致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)式閥22由控制器24通過(guò)電子方法來(lái)控制，因此可使用來(lái)自電容式傳感器26的輸出來(lái)控制水流。如圖I中所示，當(dāng)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)式閥22打開(kāi)時(shí)，可用傳統(tǒng)方式來(lái)運(yùn)行龍頭系統(tǒng)10，即，通過(guò)運(yùn)行手柄14以及閥體組裝件20的手動(dòng)閥部件，在手動(dòng)控制模式下運(yùn)行龍頭系統(tǒng)10。反之，當(dāng)手動(dòng)控制的閥體組裝件20設(shè)置成選擇水溫和流速時(shí)，可使用觸摸傳感器來(lái)觸控致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)式閥22，或者，當(dāng)物體(例如，用戶的手)位于檢測(cè)區(qū)或區(qū)域27之內(nèi)時(shí)，可由接近傳感器啟動(dòng)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)式閥22，從而將水流切換成打開(kāi)和關(guān)閉。來(lái)自電容式傳感器26的輸出信號(hào)可用于控制致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)式閥22，從而控制從熱水源16和冷水源18到達(dá)噴口 12的水流。通過(guò)用電容式傳感器26感測(cè)電容的改變， 控制器24可做出邏輯決策，從而控制系統(tǒng)10的不同運(yùn)行模式，例如，在手動(dòng)運(yùn)行模式與免觸運(yùn)行模式之間改變，這在第7，537，023號(hào)美國(guó)專利、第11/641，574號(hào)美國(guó)申請(qǐng)案、第7，150，293號(hào)美國(guó)專利、第11/325，128號(hào)美國(guó)申請(qǐng)案以及第PCT/US2008/01288號(hào)和第PCT/US2008/013598號(hào)PCT國(guó)際申請(qǐng)案中描述，這些申請(qǐng)案和專利的揭示內(nèi)容均以引入方式明確并入本文中。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)用戶輸入確定來(lái)自熱水源16和冷水源18的流體的量，所述用戶輸入是，例如，所需流體溫度、所需流體流速、所需流體體積、基于任務(wù)的不同輸入、不同的得到認(rèn)可的表述和/或以上各者的組合。如上文所論述，系統(tǒng)10還可包含通過(guò)電子方法控制的混合閥，所述混合閥與熱水源16和冷水源18流體連通。通過(guò)電子方法控制的示例性的混合閥在第7，458，520號(hào)美國(guó)專利和第PCT/US2007/060512號(hào)PCT國(guó)際申請(qǐng)案中描述，所述申請(qǐng)案和專利的揭示內(nèi)容以引入的方式明確并入本文中?？刂破?4稱合到可以是建筑電源(building power supply)的電源21,并且/或者耦合到電池電源。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，電容式傳感器26的電極25耦合到噴口
12。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，電容式傳感器26可以是可從賽普拉斯半導(dǎo)體公司(CypressSemiconductor Corporation)買(mǎi)到的卡帕森斯電容式傳感器(CapSense capacitivesensor)或其他適合的電容式傳感器。來(lái)自電容式傳感器26的輸出稱合到控制器24。如上文所論述，電容式傳感器26和電極25被用于觸摸傳感器和免觸接近傳感器。在免觸運(yùn)行模式下，電容式傳感器26和控制器24能檢測(cè)出靠近噴口 12的檢測(cè)區(qū)域27之內(nèi)的用戶的手或其他物體。電子龍頭10的運(yùn)行者可使用耦合到控制器24的模式選擇器開(kāi)關(guān)28來(lái)選擇性地啟用或停用接近檢測(cè)器。龍頭10可包含指示器29，以便在電子龍頭處于免觸模式中時(shí)提供視覺(jué)或聲音指示。還可使用針對(duì)噴口 12和/或手柄14的一系列觸摸來(lái)啟用或停用免觸模式。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，噴口 12通過(guò)絕緣體15 f禹合到龍頭體套節(jié)(faucet body hub)
13。龍頭體套τ113可電f禹合到手動(dòng)閩手柄14。因此，嗔口 12電絕緣于龍頭體套T1 13和手柄14。在這個(gè)圖示實(shí)施例中，如(例如)第W02008/088534號(hào)PCT國(guó)際公開(kāi)案所說(shuō)明，電極25直接耦合到噴口 12并電容耦合到手柄14，這樣，根據(jù)電容式傳感器水平的差異，電容式傳感器26和控制器24可確定用戶是否觸摸噴口 12或手動(dòng)閥手柄14，所述公開(kāi)案的揭示內(nèi)容以引入方式并入本文中。在本發(fā)明的一個(gè)圖示實(shí)施例中，揭示了用于提供用于電子龍頭的觸摸和接近檢測(cè)的系統(tǒng)和方法，所述電子龍頭具有如圖2至圖4所示的單個(gè)電容式傳感器。按照?qǐng)D2和圖3中所示來(lái)運(yùn)行控制器24，從而控制電子龍頭10。運(yùn)行從方框30處開(kāi)始。如方框32中所示，控制器24選擇性地啟用或停用免觸模式。如上文所論述，通過(guò)使用耦合到控制器24的模式選擇器開(kāi)關(guān)28，選擇性地啟用或停用了免觸模式?；蛘撸脩艨赏ㄟ^(guò)使用觸摸噴口和/或手動(dòng)閥手柄14的預(yù)定方式來(lái)啟用或停用免觸運(yùn)行模式。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)握住噴口 12并快速地觸摸手柄14兩次來(lái)關(guān)閉免觸功能。通過(guò)重復(fù)此觸摸方式可重新打開(kāi)免觸模式。當(dāng)然，還可使用其他觸摸方式來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉免觸運(yùn)行模式。在方框34中，控制器24確定是否啟用了免觸功能。如果啟用了免觸功能，那么， 如方框36中所示，控制器對(duì)接近檢測(cè)的電容信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。換句話說(shuō)，控制器24監(jiān)測(cè)來(lái)自電容式傳感器26的輸出，從而確定用戶的手是否位于檢測(cè)區(qū)域27之內(nèi)。在方框38中，控制器24確定是否在檢測(cè)區(qū)域27中檢測(cè)出用戶的手。如果是，那么，如方框40中所示，控制器24發(fā)送信號(hào)以打開(kāi)閥22并通過(guò)噴口 12提供流體流。隨后，如方框42中所示，控制器24前進(jìn)至方框44，同時(shí)在方框38中繼續(xù)對(duì)免觸檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如果在方框38中沒(méi)有在檢測(cè)區(qū)域之內(nèi)檢測(cè)出用戶的手，那么，如果如方框41中所示閥22是打開(kāi)的，則控制器24關(guān)閉閥22，并且，如方框42中所示，控制器24前進(jìn)至圖3中的方框44。如果在方框34中免觸運(yùn)行模式是停用的，那么，如方框42中所示，控制器直接前進(jìn)至圖3中的方框44。從圖3中的方框44開(kāi)始，如方框46中所示，控制器24監(jiān)測(cè)來(lái)自電容式傳感器26的針對(duì)觸摸檢測(cè)的電容信號(hào)。如果可以應(yīng)用，那么，在方框48中，控制器24確定是否在噴口 12或手柄14上檢測(cè)出觸摸(輕敲或抓住)。如果未檢測(cè)出觸摸，那么，如方框54中所示，控制器24返回到圖2中的方框30，從而繼續(xù)監(jiān)測(cè)過(guò)程。如果在方框48中檢測(cè)出了觸摸，那么，在方框50中，控制器24確定觸摸位置和/或觸摸方式?？刂破?4對(duì)從電容式傳感器26接收的輸出電容信號(hào)進(jìn)行處理，從而根據(jù)信號(hào)特性確定噴口 12或手柄14是否被觸摸。然后，如方框52中所示，控制器24執(zhí)行基于檢測(cè)出的觸摸位置和/或觸摸方式的操作，所述操作參考圖6進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)觸摸(輕敲或抓住)噴口和/或手柄14的時(shí)間長(zhǎng)度以及觸摸的方式，可實(shí)施不同功能。通過(guò)用單個(gè)電容式傳感器提供兩種傳感方法，即，觸摸檢測(cè)和接近檢測(cè)，本發(fā)明減少了與提供傳感機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的組件計(jì)數(shù)和成本。輔助傳感器無(wú)需提供觸摸和接近傳感。用戶可將電子龍頭10安置在免觸模式，這樣用戶就不必觸摸噴口或手柄以啟動(dòng)龍頭。在免觸運(yùn)行模式下，電容式傳感器26在檢測(cè)區(qū)域27中會(huì)檢測(cè)出用戶的手，并且控制器24會(huì)致動(dòng)閥22以提供流體流直到用戶的手離開(kāi)檢測(cè)區(qū)域27為止。對(duì)于其他任務(wù)，例如，向水槽充水、使冷水排出熱水管路或其他功能，可使用不同的觸摸順序。觸摸持續(xù)時(shí)間和方式可控制流速、水溫、啟動(dòng)和停止特征，例如，免觸打開(kāi)和關(guān)閉，或設(shè)置其他程序特征。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，電容式傳感器26是如上文所論述的可從賽普拉斯半導(dǎo)體公司買(mǎi)到的卡帕森斯電容式傳感器。在這個(gè)圖實(shí)施例中，電容式傳感器26將電容轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)值。未處理的計(jì)數(shù)值稱作原始計(jì)數(shù)。處理原始計(jì)數(shù)信號(hào)能確定噴口 12是否被觸摸或者用戶的手是否在檢測(cè)區(qū)域27中。優(yōu)選地，使用至少為3:1的信噪比。圖4所示為來(lái)自電容式傳感器26的示例性輸出信號(hào)。如圖4中所示，控制器24建立了免觸閾 值水平66和噴口觸摸閾值水平70。當(dāng)用戶的手進(jìn)入檢測(cè)區(qū)27時(shí)，如圖4中的位置60處所示，電容信號(hào)的斜率逐漸改變。電容信號(hào)的邊緣部分60說(shuō)明了用戶的手位于檢測(cè)區(qū)域27之內(nèi)的影響，而電容信號(hào)在位置64處的負(fù)斜率說(shuō)明了用戶的手離開(kāi)檢測(cè)區(qū)域27。當(dāng)在邊緣位置60處檢測(cè)出斜率的改變并且電容信號(hào)上升至超過(guò)免觸閾值66時(shí)，例如，在信號(hào)的部分62期間，控制器24確定用戶的手位于檢測(cè)區(qū)域27之內(nèi)。如果免觸模式是啟動(dòng)或啟用的，那么，隨后，控制器24將向閥22提供信號(hào)以通過(guò)噴口 12提供流體流。說(shuō)明性地，在電容信號(hào)降低至閾值水平、位于位置64處之后，控制器24使流體流維持短暫的延遲時(shí)間(說(shuō)明性地，約2秒)。這樣，如果用戶的手輕微移動(dòng)或離開(kāi)檢測(cè)區(qū)域27極短的持續(xù)時(shí)間且隨后返回到檢測(cè)區(qū)域27中，就會(huì)減小脈動(dòng)的可能性。來(lái)自單個(gè)電容式傳感器26的同一輸出信號(hào)還可用于確定噴口 12或手柄14是否被觸摸。當(dāng)電極25耦合到噴口 12且噴口 12被觸摸時(shí)，如位置68處所示，電容信號(hào)中會(huì)產(chǎn)生很大的正斜率。在觸摸的時(shí)間段中，電容信號(hào)計(jì)數(shù)水平超過(guò)觸摸閾值70，這由電容信號(hào)的部分72展示。隨后，控制器24可檢測(cè)出位置74處的負(fù)斜率，所述負(fù)斜率指示觸摸已結(jié)束。根據(jù)電容信號(hào)的正斜率與負(fù)斜率之間的時(shí)間量，控制器24可區(qū)分針對(duì)噴口 12的“輕敲”與“抓住”。在一個(gè)圖示實(shí)施例中，接近檢測(cè)的免觸閾值66設(shè)置在約30-40計(jì)數(shù)。說(shuō)明性地，噴口觸摸檢測(cè)閾值70設(shè)置在約300-400計(jì)數(shù)。換句話說(shuō)，來(lái)自電容式傳感器26的電容信號(hào)針對(duì)噴口觸摸閾值70的幅值約為針對(duì)免觸閾值66的幅值的11倍。如果電容式傳感器26和電極25還用于檢測(cè)對(duì)手柄14的觸摸，則針對(duì)手柄觸摸提供另一個(gè)閾值水平。例如，如圖4和圖5中所示，手柄觸摸閾值可設(shè)置在水平76處。圖5圖示了用戶觸摸手柄14時(shí)的電容信號(hào)。雖然在位置78處檢測(cè)出很大的正斜率并且輸出信號(hào)在信號(hào)部分80處越過(guò)手柄觸摸閾值76,但是電容式傳感器輸出信號(hào)未達(dá)到噴口觸摸閾值70。位置82處的負(fù)斜率指示對(duì)手柄14的觸摸已經(jīng)結(jié)束。說(shuō)明性地，手柄觸摸閾值76設(shè)置在約130-150計(jì)數(shù)。本文中所述的計(jì)數(shù)值僅用于說(shuō)明，并且可根據(jù)應(yīng)用而變化。說(shuō)明性地，手柄觸摸閾值76約為噴口觸摸閾值70的35-45%，并且免觸閾值66約為噴口觸摸閾值70 的 5-10%ο本發(fā)明涉及電子龍頭中的單個(gè)電容式傳感器，所述電容式傳感器在“觸摸模式”或“接近模式”下運(yùn)行。在觸摸運(yùn)行模式下，當(dāng)用戶觸摸龍頭的噴口或手柄時(shí)，龍頭的運(yùn)行改變。在接近或“免觸”運(yùn)行模式下，當(dāng)人手放置在靠近龍頭的一部分的檢測(cè)區(qū)域中時(shí)，龍頭自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行。用戶可選擇停用接近運(yùn)行模式并且僅使用觸摸模式。單個(gè)電容式傳感器通過(guò)單根電線連接至龍頭，從而提供低成本的方式，即，在不向龍頭添加又一個(gè)傳感器的情況下提供觸摸和接近傳感。圖6是對(duì)龍頭10的運(yùn)行進(jìn)行說(shuō)明的狀態(tài)圖，此時(shí)觸摸運(yùn)行模式和接近(免觸)運(yùn)行模式均啟動(dòng)。如位置100處所示，水是關(guān)閉的，此時(shí)，如上文所論述，控制器24針對(duì)接近和觸摸檢測(cè)來(lái)監(jiān)測(cè)單個(gè)電容式傳感器26。如果控制器24在檢測(cè)區(qū)域27中檢測(cè)出用戶的手，那么，如位置102處所示，控制器24經(jīng)由免觸模式打開(kāi)水。如果用戶的手隨后從檢測(cè)區(qū)域27移開(kāi)，則關(guān)閉水。在位置102處，經(jīng)由免觸模式打開(kāi)了水，此時(shí)，只要檢測(cè)區(qū)域27中仍檢測(cè)出用戶的手，水就保持打開(kāi)?？刂破?4在檢測(cè)區(qū)域27中檢測(cè)出用戶的手之后，如果在噴口上檢測(cè)出輕敲并且在位置102處打開(kāi)水，那么隨后，如方框104中所示，控制器24確定距離開(kāi)始免觸模式的輕敲計(jì)時(shí)。檢測(cè)出用戶的手之后，免觸模式打開(kāi)水，如果在打開(kāi)水之后O. 5秒內(nèi)檢測(cè)出輕敲，那么，如方框106中所示，控制器24經(jīng)由觸摸模式使得水保持打開(kāi)。換句話說(shuō)，如果用戶的手穿過(guò)檢測(cè)區(qū)域27輕敲噴口，那么，輕敲噴口發(fā)生在完成檢測(cè)區(qū)域27之內(nèi)的免觸檢測(cè)之后O. 5秒內(nèi)，所述輕敲噴口指示在位置106處控制器24應(yīng)經(jīng)由觸摸模式打開(kāi)水。如果方框104中發(fā)生的輕敲的發(fā)生時(shí)間在檢測(cè)出免觸運(yùn)行模式之后O. 5秒后，那么，在方框100中，控制器24關(guān)閉水。當(dāng)在方框102中經(jīng)由免觸模式打開(kāi)水并且控制器24檢測(cè)出抓住噴口時(shí)，如方框108中所示，控制器24確定距離開(kāi)始免觸模式的抓住計(jì)時(shí)。如果檢測(cè)出抓住的時(shí)間在免觸模式起動(dòng)之后O. 5秒后，那么，在位置102處，經(jīng)由免觸模式使得水保持打開(kāi)。但是，如果抓住噴口的發(fā)生時(shí)間在免觸模式起動(dòng)之后O. 5秒內(nèi)，那么，在位置106處，經(jīng)由觸摸模式使得水保持打開(kāi)。如果需要，O. 5秒計(jì)時(shí)可設(shè)置成另一個(gè)預(yù)定時(shí)間。 當(dāng)在位置100處水關(guān)閉并且檢測(cè)出輕敲或抓住噴口 12時(shí)，在位置106處，經(jīng)由觸摸模式打開(kāi)水。只要沒(méi)有動(dòng)作發(fā)生、在檢測(cè)區(qū)域27中檢測(cè)出用戶的手或檢測(cè)出抓住噴口，便經(jīng)由觸摸模式使得水保持打開(kāi)。如果，在位置106處經(jīng)由觸摸模式打開(kāi)水，此時(shí)輕敲噴口，則水關(guān)閉。在本發(fā)明的一個(gè)圖示實(shí)施例中，根據(jù)如上文所論述的打開(kāi)水的方式，龍頭10以不同方式關(guān)閉水。如果通過(guò)觸摸(輕敲或抓住)龍頭10的一部分來(lái)打開(kāi)龍頭10，那么隨后，通過(guò)輕敲或通過(guò)一分鐘的逾期時(shí)間(timeout)來(lái)關(guān)閉龍頭10。如果在免觸模式下通過(guò)在檢測(cè)區(qū)域27中檢測(cè)出用戶的手來(lái)打開(kāi)龍頭10，那么，當(dāng)用戶的手從檢測(cè)區(qū)域27移開(kāi)時(shí)，龍頭10關(guān)閉，所用方式為，在檢測(cè)出免觸模式之后O. 5秒后用戶輕敲龍頭10，或逾期一分鐘的時(shí)間。因此，如果用戶意圖使用免觸模式打開(kāi)龍頭，但在檢測(cè)出免觸模式之后O. 5秒內(nèi)意外地或在無(wú)意中觸摸到龍頭10，那么隨后，當(dāng)用戶的手離開(kāi)檢測(cè)區(qū)域27時(shí)龍頭10將不會(huì)關(guān)閉。這可能使得用戶認(rèn)為龍頭10未正確運(yùn)行，未在免觸模式下關(guān)閉水。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在本發(fā)明的一個(gè)圖示實(shí)施例中，指示器29是燈，例如，LED?？刂破?4以有區(qū)別的方式照射指示燈29，從而在龍頭在免觸運(yùn)行模式下運(yùn)行時(shí)提供視覺(jué)指示。例如，當(dāng)龍頭10因檢測(cè)出觸摸而啟動(dòng)時(shí)，控制器24以不間斷的方式打開(kāi)指示燈29。當(dāng)龍頭10因免觸啟動(dòng)而打開(kāi)時(shí)，控制器24以閃爍方式打開(kāi)和關(guān)閉指示燈29。因此，用戶可根據(jù)指示器29的燈的形式來(lái)確定龍頭10的運(yùn)行模式。當(dāng)然，可使用其他類型的指示器29來(lái)區(qū)分免觸與觸摸運(yùn)行模式。盡管已將本發(fā)明描述成具有示例性設(shè)計(jì)和實(shí)施例，但是可在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)進(jìn)一步修改本發(fā)明。因此，本申請(qǐng)案意圖涵蓋使用本發(fā)明的一般原理的本發(fā)明的任何變化、用途或調(diào)適。此外，本申請(qǐng)案意圖涵蓋符合本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的已知或慣常做法的本發(fā)明的偏差。因此，盡管已參考特定圖示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是如隨附權(quán)利要求書(shū)中所述和定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)仍存在變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種電子龍頭,包括 噴口，所述噴口具有被配置用于引導(dǎo)流體流通過(guò)所述噴口的通道； 電運(yùn)行閥，所述電運(yùn)行閥耦合到所述通道；以及 單個(gè)電容式傳感器，所述單個(gè)電容式傳感器耦合到所述龍頭的一部分，所述單個(gè)電容式傳感器為所述電子龍頭提供觸摸傳感器和接近傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的龍頭，其中所述電容式傳感器包含耦合到所述噴口的電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的龍頭，進(jìn)一步包括耦合到所述電容式傳感器的控制器，所述控制器被配置用于監(jiān)測(cè)來(lái)自所述電容式傳感器的輸出信號(hào)，從而檢測(cè)所述龍頭的一部分被用戶觸摸的時(shí)間，并檢測(cè)用戶的手位于靠近所述噴口的檢測(cè)區(qū)域中的時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的龍頭，其中所述控制器被配置用于在第一運(yùn)行模式和第二運(yùn)行模式中的一個(gè)運(yùn)行模式下運(yùn)行所述龍頭，在所述第一運(yùn)行模式下，所述接近傳感器是未啟動(dòng)的，在所述第二運(yùn)行模式下，所述接近傳感器是啟動(dòng)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的龍頭，其中所述控制器響應(yīng)于觸摸所述龍頭的預(yù)定方式，在所述第一運(yùn)行模式與所述第二運(yùn)行模式之間切換所述龍頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的龍頭，進(jìn)一步包括與所述電運(yùn)行閥串聯(lián)布置的手動(dòng)閥，和被配置用于控制所述手動(dòng)閥的手動(dòng)手柄，并且，其中所述控制器響應(yīng)于對(duì)所述噴口和所述手柄的大體上同時(shí)的觸摸，在所述第一運(yùn)行模式與所述第二運(yùn)行模式之間切換所述龍頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的龍頭，進(jìn)一步包括模式選擇器開(kāi)關(guān)，所述模式選擇器開(kāi)關(guān)耦合到所述控制器，從而在所述第一運(yùn)行模式與所述第二運(yùn)行模式之間改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的龍頭，其中所述控制器還耦合到所述電運(yùn)行閥，從而響應(yīng)于來(lái)自所述電容式傳感器的所述輸出信號(hào)的改變來(lái)控制所述電運(yùn)行閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的龍頭，其中，當(dāng)所述龍頭處于所述第二運(yùn)行模式中時(shí)，響應(yīng)于在所述檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)出用戶的手，所述控制器將所述電運(yùn)行閥從關(guān)閉位置切換至打開(kāi)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的龍頭，進(jìn)一步包括與所述電運(yùn)行閥串聯(lián)的手動(dòng)閥，以及被配置用于控制所述手動(dòng)閥的手動(dòng)手柄。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的龍頭，其中所述控制器根據(jù)來(lái)自所述電容式傳感器的所述輸出信號(hào)的幅值來(lái)確定用戶觸摸了所述噴口和所述手動(dòng)閥手柄中的哪一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的龍頭，進(jìn)一步包括龍頭體套節(jié)，所述手動(dòng)閥手柄以可移動(dòng)方式耦合到所述龍頭體套節(jié)，從而控制所述手動(dòng)閥，所述手動(dòng)閥手柄電耦合到所述龍頭體套節(jié)，并且，其中所述噴口通過(guò)絕緣體耦合到所述龍頭體套節(jié)，以使所述噴口電絕緣于所述龍頭體套節(jié)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的龍頭，其中所述電容式傳感器包括耦合到所述噴口和所述手動(dòng)閥手柄中的一個(gè)的單個(gè)電極。
14.一種控制電子龍頭中的流體流的方法，所述電子龍頭具有噴口、被配置用于引導(dǎo)流體流通過(guò)所述噴口的通道、耦合到所述通道的電運(yùn)行閥、與所述電運(yùn)行閥串聯(lián)的手動(dòng)閥以及被配置用于控制所述手動(dòng)閥的手動(dòng)手柄，所述方法包括 提供耦合到所述龍頭的一部分的單個(gè)電容式傳感器； 監(jiān)測(cè)來(lái)自所述電容式傳感器的輸出信號(hào)，從而檢測(cè)用戶觸摸所述噴口和所述手動(dòng)閥手柄中的至少一個(gè)的時(shí)間，并檢測(cè)用戶的手位于靠近所述龍頭的檢測(cè)區(qū)域中的時(shí)間；以及 響應(yīng)于對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的步驟而控制所述電運(yùn)行閥。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括 提供所述龍頭的第一運(yùn)行模式，在所述第一運(yùn)行模式中，接近傳感器是未啟動(dòng)的； 提供所述龍頭的第二運(yùn)行模式，在所述第二運(yùn)行模式中，所述接近傳感器是啟動(dòng)的；以及 在第一與第二運(yùn)行模式之間選擇性地進(jìn)行改變。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在所述第一與第二運(yùn)行模式之間選擇性地進(jìn)行改變的步驟包括響應(yīng)于檢測(cè)出對(duì)所述噴口和所述手動(dòng)閥手柄中的至少一個(gè)進(jìn)行觸摸的預(yù)定方式，在所述第一運(yùn)行模式與所述第二運(yùn)行模式之間切換所述龍頭。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述預(yù)定方式包含對(duì)所述噴口和所述手動(dòng)閥手柄的實(shí)質(zhì)上同時(shí)的觸摸。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在所述第一與第二運(yùn)行模式之間選擇性地進(jìn)行改變的步驟包括致動(dòng)模式選擇器開(kāi)關(guān)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述監(jiān)測(cè)步驟包含對(duì)用戶輕敲所述噴口和所述手動(dòng)閥手柄中的一個(gè)、用戶抓住所述噴口以及用戶抓住所述手動(dòng)閥手柄進(jìn)行區(qū)分。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括在所述監(jiān)測(cè)步驟期間，響應(yīng)于檢測(cè)出用戶觸摸到所述噴口和所述手動(dòng)閥手柄中的一個(gè)，在打開(kāi)與關(guān)閉位置之間切換電子閥。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述電容式傳感器包括耦合到所述噴口和所述手動(dòng)閥手柄中的一個(gè)的電極。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述電極耦合到所述噴口，并且其中所述手動(dòng)閥手柄至少部分地由導(dǎo)電材料制成，并且進(jìn)一步包括位于所述噴口與所述手動(dòng)閥手柄之間的絕緣體，從而使導(dǎo)電手動(dòng)閥手柄電容耦合到所述電極。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述電極通過(guò)單根電線耦合到所述噴口和所述手動(dòng)閥手柄中的一個(gè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)所述龍頭處于所述第二運(yùn)行模式中時(shí)，響應(yīng)于在所述檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)出用戶的手，所述控制器將所述電運(yùn)行閥從關(guān)閉位置切換至打開(kāi)位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于檢測(cè)出所述用戶的手已從所述檢測(cè)區(qū)域移開(kāi)，將所述電運(yùn)行閥從所述打開(kāi)位置切換至所述關(guān)閉位置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括在檢測(cè)出所述用戶的手已從所述檢測(cè)區(qū)域移開(kāi)之后，延遲一段預(yù)定時(shí)間，再將所述電運(yùn)行閥從所述打開(kāi)位置切換至所述關(guān)閉位置，并且，如果隨后在所述預(yù)定時(shí)間之內(nèi)在所述檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)出所述用戶的手，則使閥維持在所述打開(kāi)位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述監(jiān)測(cè)步驟包含對(duì)用戶輕敲所述噴口和用戶抓住所述噴口進(jìn)行區(qū)分，并且，其中所述控制步驟包含經(jīng)由免觸運(yùn)行模式，響應(yīng)于檢測(cè)出用戶的手位于所述檢測(cè)區(qū)域中而通過(guò)所述噴口開(kāi)啟流體流；如果在免觸模式起動(dòng)之后，在小于預(yù)定時(shí)間的時(shí)間段內(nèi)檢測(cè)出輕敲所述噴口，則通過(guò)觸摸模式維持流體流；以及，如果在起動(dòng)所述免觸模式之后，在超出所述預(yù)定時(shí)間時(shí)檢測(cè)出輕敲所述噴口，則通過(guò)所述噴口中斷流體流。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述控制步驟進(jìn)一步包括如果在起動(dòng)所述免觸模式之后，在小于所述預(yù)定時(shí)間的時(shí)間段之內(nèi)檢測(cè)出抓住所述噴口，則經(jīng)由所述觸摸模式維持流體流通過(guò)所述噴口 ；以及，如果在起動(dòng)所述免觸模式之后，在超出所述預(yù)定時(shí)間時(shí)檢測(cè)出抓住所述噴口，則經(jīng)由所述免觸模式維持流體流。
29.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中監(jiān)測(cè)步驟包含對(duì)用戶輕敲噴口和用戶抓住噴口進(jìn)行區(qū)分，并且，其中所述控制步驟包含響應(yīng)于檢測(cè)出輕敲或抓住所述噴口，在觸摸運(yùn)行模式下通過(guò)所述噴口開(kāi)啟流體流；響應(yīng)于在所述檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)出所述用戶的手，或者響應(yīng)于抓住所述噴口，在觸摸模式下維持流體流通過(guò)所述噴口 ；以及響應(yīng)于檢測(cè)出隨后輕敲所述噴口，通過(guò)所述噴口中斷流體流。
30.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述控制步驟包含，經(jīng)由免觸運(yùn)行模式響應(yīng)于在所述檢測(cè)區(qū)域中檢測(cè)出用戶的手而通過(guò)所述噴口開(kāi)啟流體流，以及在觸摸運(yùn)行模式下響應(yīng)于檢測(cè)出輕敲或抓住所述噴口而通過(guò)所述噴口開(kāi)啟流體流；并且，其中所述方法進(jìn)一步包含，以第一和第二可區(qū)分方式致動(dòng)指示器，從而指示所述龍頭是在所述免觸運(yùn)行模式下運(yùn)行還是在所述觸摸運(yùn)行模式下運(yùn)行。
全文摘要
一種電子龍頭(10)包括噴口(12)，所述噴口(12)具有被配置用于引導(dǎo)流體流通過(guò)所述噴口的通道、耦合到所述通道的電運(yùn)行閥以及耦合到所述龍頭的一部分的單個(gè)電容式傳感器(26)。所述單個(gè)電容式傳感器為所述電子龍頭提供觸摸傳感器和接近傳感器。
文檔編號(hào)E03C1/05GK102844501SQ201180019576
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者J·D·薩瓦斯基, M·J·維羅斯 申請(qǐng)人:印地安納馬斯科公司