專利名稱：多模式免手動自動龍頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及自動龍頭的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種自動龍頭，該自動龍 頭使用接近和接觸傳感器以與響應(yīng)于各種動作的邏輯相關(guān)聯(lián)，從而提供容易和直觀操作。
背景技術(shù)：
由于種種原因，自動龍頭己經(jīng)非常普及。因為只有當(dāng)需要時水才流動，它們節(jié)省水。 例如，具有常規(guī)的水槽龍頭，當(dāng)用戶洗他們的手時，用戶會開啟水并且讓它連續(xù)地流動， 而不是開啟水來弄濕它們的手，然后關(guān)閉它以涂肥皂，然后再開啟水以沖洗。在公眾浴室 中，在用戶離開的時候切斷水的功能不僅能夠節(jié)省水，而且能夠有助于防止損壞。
一個自動龍頭的早期的版本為簡單的彈簧控制龍頭，其在柄被釋放后立即或者不久之 后返回到"關(guān)閉"位置。前者因為用戶每次只能洗一只手而不能令人滿意，同時后者被證 明是機械性地不可靠。
較佳的方案是免手動(hands-free)龍頭。這些龍頭使用接近探測器和電源以激活水流， 因此能夠被操作而不需要柄。除了有助于節(jié)約水并且防止損壞，免手動龍頭還具有另外的 優(yōu)點，它的一些優(yōu)點已經(jīng)開始使得它們在家或者公眾浴室中流行。例如，不需要觸摸龍頭 激活它；使用常規(guī)的龍頭時，臟手的用戶可能需要在洗了他們的手后清洗龍頭。無接觸操 作也更衛(wèi)生，特別是在公共設(shè)施中。免手動龍頭還為殘疾人或者老年人、或者那些需要被 照顧的人提供優(yōu)越的方便性。
典型地，這些龍頭使用接近探測器，例如光電二極管對形式的主動的(active)紅外線 ("IR")探測器，以探測用戶的手(或者放置在水槽中用于清洗的其他物體)。IR光的脈 沖通過一個二極管發(fā)射，而另一個用來探測被發(fā)射的光通過龍頭前的物體的反射。不同設(shè) 計使得光電二極管位于噴口上的不同位置，包括將它們放置在噴口的頭部，遠離噴口朝下 靠近它的底座，或者甚至位于完全地從噴口分離。同樣地，不同設(shè)計為了探測物體的接近 使用了不同的物理機制，例如靠近龍頭的超聲波信號或者磁導(dǎo)率的變化。
屬于菲利佩的美國專利No.5，566,702，屬于文森特的美國專利No.6,273,394，和屬于哈姆佩爾特的美國專利No.6，363，549中均揭示了免手動龍頭完全示例，它們的全部內(nèi)容在這 里通過引用被結(jié)合。
盡管免手動龍頭具有諸多優(yōu)點，依賴它們怎樣被使用， 一些任務(wù)可能通過直接控制水 流動的開始和停止能夠更好地被完成。例如，如果用戶希望用水裝滿盆來清洗一些東西， 可能需要使得免手動龍頭失效，因為這需要用戶將它們的手持續(xù)地保持在傳感器的檢測區(qū) 域。特別是在使用廚房水槽龍頭時，可能在多個不同任務(wù)中使用，例如清洗盤子和用具。 由于其尺寸，廚房水槽是經(jīng)常裝滿桶、鍋等的水槽。因此，需要廚房龍頭能夠提供水的節(jié) 省，而其也不會千涉想要連續(xù)水流的其他任務(wù)。
這些控制方法中的每一個具有用于特定的預(yù)定任務(wù)的優(yōu)點。因此，需要龍頭提供常規(guī) 的、觸摸控制、和免手動操作方式，從而用戶能夠使用非常適合于即將到來的任務(wù)的控制 方式。本發(fā)明致力于滿足這樣和其他的需要。

發(fā)明內(nèi)容
在示例性實施例中，本發(fā)明提供一種免手動龍頭，包含接近傳感器，柄，和邏輯控制 器。邏輯控制器包含手動模式，其中接近接近傳感器是未激活的，并且其中定位柄來回切 換水流的打開和關(guān)閉。邏輯控制器還包含免手動模式，其中水流響應(yīng)于接近傳感器來回切 換打開和關(guān)閉。模式控制器使得龍頭在免手動模式和手動模式之間來回切換。柄包含觸摸 控制器，該觸摸控制器響應(yīng)于用戶與柄的不足以改變柄的位置的接觸控制激活通過龍頭的 水流。
在進一步示例性實施例中，本發(fā)明提供一種免手動龍頭，包含接近傳感器和邏輯控制 器。該邏輯控制器包含手動模式，其中接近傳感器為未激活的，并且水流通過柄的定位被 來回切換開啟和關(guān)閉；免操作模式，其中水流響應(yīng)于接近傳感器被來回切換開啟和關(guān)閉； 和柄。柄包含第一觸摸控制器，當(dāng)用戶觸摸其時將龍頭設(shè)置為免手動模式；第二觸摸控制 器，當(dāng)用戶觸摸其時在兔手動模式和手動模式之間來回切換龍頭；及模式指示器，顯示龍 頭當(dāng)前處于哪種模式。水流具有通過柄的位置確定的溫度及流速。
在另一個示例性實施例中，本發(fā)明提供一種免手動廚房式龍頭。
在進一步示例性實施例中，本發(fā)明提供一種廚房式龍頭，具有觸摸控制器，該觸摸控 制器響應(yīng)于用戶對柄的接觸控制激活水流通過龍頭，其中該接觸不足以改變柄的位置。
在又一個示例性實施例中，本發(fā)明提供一種免手動龍頭，包含手控閥；與手控閥串聯(lián)的電氣可操作的閥；及邏輯控制器，包含手動模式和免手動模式，該邏輯控制器使得電氣 可操作的閥打開和關(guān)閉。當(dāng)龍頭探測水不流過龍頭并且電氣可操作的閥打開時，龍頭進入 手動模式。
在進一步示例性實施例中，本發(fā)明提供一種龍頭，包含下拉噴口，其中拉出該下拉噴 口激活水流。
在另一個示例性實施例中，龍頭包括噴口，柄，和可操作地耦接到噴口和柄中的至少 一個的觸摸控制器。接近傳感器被設(shè)置并且包括激活和未激活狀態(tài)。邏輯控制器被可操作 地耦接到觸摸控制器和接近傳感器。邏輯控制器包括第一模式，其中接近傳感器為未激活 的，和第二模式，其中接近傳感器是激活的。模式指示器被構(gòu)造為提供第一模式和第二模 式中的至少一個的可視指示。
根據(jù)另一個示例性實施例，龍頭包括噴口，柄，和可操作地耦接到噴口和柄中的至少 一個的觸摸控制器。接近傳感器被設(shè)置并且包括激活狀態(tài)和未激活狀態(tài)。邏輯控制器被可 操作地耦接到觸摸控制器和接近傳感器。邏輯控制器包括第一模式，其中接近傳感器為未 激活，和第二模式，其中接近傳感器是激活的。邏輯控制器進一步包括模式控制器，該模 式控制器在第一模式和第二模式改變龍頭，并且響應(yīng)噴口和柄的大致同時的觸摸。
在進一歩示例性實施例中，龍頭包括噴口，柄，可操作地耦接到噴口和柄中的至少一 個的觸摸控制器，和具有激活狀態(tài)和未激活狀態(tài)的接近傳感器。邏輯控制器被可操作地耦 接到觸摸控制器和接近傳感器。邏輯控制器包括第一模式，其中接近傳感器是未激活的， 和第二模式，其中接近傳感器是激活的。聲音裝置被構(gòu)造為提供第一模式和第二模式之間 的轉(zhuǎn)換的聽覺指示。
在本發(fā)明的另一個實施例中，為使用單孔安裝龍頭設(shè)置電容傳感器。在單孔安裝龍頭 中，噴口和手控閥柄被耦接到連接到單一安裝孔的龍頭主體座(hub)。電容傳感器可以被 耦接到新的龍頭或者改裝到現(xiàn)有龍頭上，而不會影響龍頭的工業(yè)設(shè)計或者不需要重新設(shè)計 該龍頭。
在說明的實施例中，電容傳感器被電氣連接到龍頭主體座。由于柄和座之間的金屬與 金屬接觸，手動控制閥的柄被電氣耦接到龍頭主體座。然而，該噴口被耦接到具有絕緣體 或者阻抗耦合結(jié)構(gòu)(coupling)的龍頭主體座。因此，該噴口被電容地耦接到龍頭主體座。 當(dāng)柄被用戶抓住時與噴口被抓住時相比探測到更大的電容差異。因此，控制器能夠確定用 戶觸摸龍頭的何處(即，柄或者噴口)，和觸摸了多久，以在不同的模式中控制龍頭的操作。在進一步示例性實施例中，手動控制閥的柄通過使用絕緣體被電容地耦接到該座。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，基于下面的執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的示例性實施例的示例 的詳細描述，本發(fā)明的附加的特征和優(yōu)點將變得顯而易見。


盡管本發(fā)明的特征將在權(quán)利要求中被具體地指出，本發(fā)明本身，以及其可以制造和使 用的方式，能夠通過參照以下與形成說明書的一部分的附圖的描述更好地理解。
圖1是示例性實施例的電子龍頭系統(tǒng)的前視圖，該電子龍頭系統(tǒng)包括闊體裝配件，該 閥體裝配件具有從其延伸到控制器裝配件的電纜，和噴口裝配件，該噴口裝配件具有從其 延伸到控制器裝配件的電纜；
圖2是說明圖1的電子龍頭系統(tǒng)的方框圖3是圖1的噴口裝配件的上、前側(cè)立體圖4A和4B是用于根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例龍頭的邏輯控制器的圖表； 圖5是說明本發(fā)明的另一個實施例的具有示意性部分的方框圖，其設(shè)置有用于單孔安 裝龍頭的電容傳感器
圖6是來自圖5的實施例的電容傳感器的輸出的示例； 圖7是示例性實施例的單孔安裝龍頭的分解立體圖； 圖8是圖7的龍頭沿著線8-8的局部剖視圖； 圖9是圖7的龍頭的部分分解立體圖10是沿著線10-10的圖7的龍頭的柄耦合結(jié)構(gòu)的局部剖視圖； 圖11是圖10的接觸裝配件的立體圖12是耦接到圖7的噴口的噴頭的具有局部剖視圖的側(cè)視圖13是另一個示例性實施例的噴口耦合結(jié)構(gòu)的分解立體圖14是沿著線14-14的圖13的噴口耦合結(jié)構(gòu)的局部剖視圖15是用于與圖13的噴口耦合結(jié)構(gòu)結(jié)合的柄耦合結(jié)構(gòu)的部分分解立體圖16是圖15的柄耦合結(jié)構(gòu)的剖視圖；和
圖n是進一步示例性實施例的噴口耦合結(jié)構(gòu)的后視圖。
具體實施例方式
為了促進對本發(fā)明的原理的理解，下面將參照較優(yōu)實施方式，并且對相同部件的描述 將使用專用術(shù)語。然而這并不能理解為對本發(fā)明想要的范圍的限定。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說，能夠很容易地想到對本發(fā)明的變換和進一步變型，以及這里描述的本發(fā)明的原理的 進一步應(yīng)用，都在本發(fā)明所要保護的范圍和考慮的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的示例性實施例提供一種廚房式龍頭，能夠放置于至少兩種模式，以提供能夠 容易且便于使用的水高效操作。在免手動模式中，水響應(yīng)于當(dāng)一些東西在噴口下方存在時 進行探測的接近傳感器而被激活，從而提供最高效的水操作，同時還保持容易且方便的操 作和使用。對于其他應(yīng)用，例如充滿水槽以清洗盤子，或者充滿鍋、瓶子、或者其他這樣 的物品，龍頭能夠在手控模式下操作，其中水通過手控柄和常規(guī)龍頭一樣被控制。當(dāng)龍頭 被手控地關(guān)閉且不使用時，龍頭回到手動模式，且接近探測器為未激活，從而限制電力消 耗，從而可使用電池對龍頭供電。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例廚房式龍頭的透視圖，概括地以標號100指示。需
要了解的是廚房式龍頭和廁所式龍頭通過各種特征被區(qū)分，例如它們的尺寸，噴口旋轉(zhuǎn)的 能力，和經(jīng)常手動控制。這些特征與它們被使用的不同應(yīng)用有關(guān)。廚房式龍頭通常被使用 更長時間，并且用于清洗和充滿各種物體，而廁所式龍頭被主要地用于清洗用戶的手和臉。 廚房式龍頭典型地具有更長且更高的噴口，從而便于在它們的下方放置物體，例如盤子、
鍋、桶等等。廚房式龍頭在水槽的臺面上方典型地上升至少6英寸，并且可以上升超過l 英尺。此外，廚房式龍頭典型地在水平平面旋轉(zhuǎn)，從而它們能夠被直接進入典型的廚房水 槽中的一對盆中的一個。另一方面，廁所式龍頭通常被固定，因為即使浴室與超過一個水 槽盆被典型地配備，對每個配備有分離的龍頭。此外，廚房式龍頭通常通過控制熱水和冷 水供應(yīng)的單手控柄進行控制，因為這樣能夠更加容易地操作且一只手能夠同時拿一些東 西。廁所式龍頭更經(jīng)常地具有分離的熱水和冷水柄，部分地出于美學(xué)原因。盡管對于這些 一般規(guī)則中的每一個有例外情況，實際上廚房式龍頭和廁所式龍頭被用戶容易地區(qū)別。 同時本發(fā)明的多模式操作對于廚房水槽尤其有用，本發(fā)明也可以被用于廁所式龍頭。 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例龍頭包含與促動器驅(qū)動閥串聯(lián)的手動控制閥，示例性地， 促動器驅(qū)動閥可以是磁性自鎖導(dǎo)向控制電磁閥(magnetically latching pilot-controlled solenoid valve)。因此，當(dāng)電磁閥被打開，龍頭能夠在手動控制模式下以常規(guī)方式被操作。 相反地，當(dāng)手動控制閥被設(shè)置為選擇水溫和流速，電磁閥能夠被觸摸控制，或者當(dāng)物體(例如用戶的手)在檢測區(qū)域內(nèi)時通過接近傳感器被激活以來回切換水流開啟和關(guān)閉。接近探 測器和用于龍頭響應(yīng)于接近探測器的邏輯控制器的有益的構(gòu)造在2004年1月12日提交的， 名稱為"用于自動住宅龍頭的控制裝置"的美國專利申請系列No.10/755,582中有詳細的描 述，其全部內(nèi)容在這里通過引用被結(jié)合。
需要了解的是接近傳感器是檢測物體接近的任何形式的裝置，包括，例如本領(lǐng)域熟知 的典型的紅外線或者超聲傳感器。與此相反，觸摸或者接觸傳感器檢測物體的接觸。
磁性自鎖電磁線圈(Magnetically latching solenoids)包含至少一個永久磁鐵。當(dāng)銜鐵 離開閥座時，其被充分地從向銜鐵施加很小的力的至少一個永久磁鐵遠離。然而，當(dāng)電源 的脈沖施加到電磁鐵線圈，銜鐵被移到鎖定位置，充分地靠近適當(dāng)保持銜鐵的至少一個永 久磁鐵。銜鐵保持安放在鎖定位置，直到電脈沖被施加于產(chǎn)生相對強的相反磁場的電磁鐵 線圈，這中和了自鎖磁場，并且允許彈簧驅(qū)動銜鐵回到未鎖定位置。因此，磁性自鎖電磁 線圈，不同于典型的電磁線圈，不需要電力來保持銜鐵在各個位置，但是需要電力在兩個 方向上促動銜鐵。雖然該較優(yōu)實施方式使用磁性自鎖電磁閥，需要了解的是任何適當(dāng)?shù)碾?氣可操作閥可被用于與手控閥串聯(lián)。例如，任何形式的電磁閥能被使用。
說明性地，電氣可操作閥相對緩慢地打開和關(guān)閉，以降低壓力尖峰，通常所說的"水錘 "和不希望的潑濺。另一方面，該閥不能打開或者關(guān)閉過于緩慢而使用戶急躁。已經(jīng)確定至 少0.5秒的閥打開或者關(guān)閉時間能夠充分地抑制水錘和潑濺。
最初參照圖1和2，示例性電子龍頭系統(tǒng)100被顯示流體地耦接到熱水源101A和冷水 源101B。龍頭系統(tǒng)100包括噴口裝配件102和安裝到水槽臺面105的閥體裝配件104。如 這里和2006年1月5日提交的名稱為"用于控制龍頭的位置-檢測探測器設(shè)備"的美國專 利申請系列No.ll/326,989中詳細描述的，噴口裝配件102說明性地包括多個電子傳感器， 上述文獻的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本文中。更具體地，噴口裝配件102說明性地包括傳 感器裝配件103，傳感器裝配件103具有通常在噴口裝配件102的上部106中以探測物體， 例如用戶的手，的存在的紅外傳感器103A。傳感器裝配件103進一步說明性地包括位于上 部106的霍爾效應(yīng)傳感器(Hall effect sensor)以探測拉出或者下拉噴頭108被從上部106 空間隔離的時間，例如當(dāng)用戶將水流指引到水槽盆109內(nèi)的希望的物體上的時間。傳感器 裝配件103另外說明性地包括觸摸控制器，例如電容觸摸傳感器103B，其中來自噴口裝配 件102的流體流動可以通過用戶觸摸噴口裝配件102被激活。另外的傳感器或者電子裝置 可以被定位在噴口裝配件102內(nèi)或者附接于噴口裝配件102。由于電子設(shè)備(例如描述的傳感器)通常地存在在上部106內(nèi)，噴口控制電纜120被 包容在噴口裝配件102的釋放噴口 110內(nèi)，并且提供傳感器裝配件103和控制器116之間 的電氣連通。說明性地，控制器116包括可操作地耦接到邏輯控制器119的電池室117。 控制器116的其他細節(jié)在一個或多個相關(guān)申請中被提供，包括2006年1月4日提交的名稱 為"電池箱裝配件"的美國專利申請系列No.11/324,901，該在先申請的內(nèi)容通過引用在這 里被結(jié)合。
閥體裝配件104也說明性地包括多個傳感器，在一個或多個相關(guān)申請中也有詳細的描 述，包括2006年1月5日提交的名稱為"閥體裝配件與電子開關(guān)"的美國專利申請系列 No.11/326,986，該在先申請的內(nèi)容在這里通過引用被結(jié)合。閥體裝配件104說明性地包括 常規(guī)的手控閥構(gòu)件(例如混合球閥或者盤)以響應(yīng)于柄118的手動操作來手動控制水的流 動和溫度，柄118被支撐用于相對于保持器114移動?；魻栃?yīng)傳感器104A說明性地定 位在保持器114內(nèi)，以探測手控閥構(gòu)件的位置，由此探測柄118。閥體裝配件104進一步 說明性地包括電容觸摸傳感器104B，其中來自噴口裝配件102的流體流動通過用戶觸摸閥 體裝配件104被激活。另外的傳感器或者電子裝置可以被定位在閥體裝配件104內(nèi)或者附 接于閥體裝配件104。由于電子設(shè)備(例如描述的傳感器)通常地存在于保持器114內(nèi)， 閥控制電纜130被包容在保持器114內(nèi)并且提供與控制器116的電氣連通。
進一步參照圖2，龍頭系統(tǒng)100與熱水源101A和冷水源101B流體連通。閥體裝配件 104說明性地混合來自熱水源101的熱水和來自冷水源101的冷水，以通過混合水導(dǎo)管131 提供混合水到促動器驅(qū)動閥132。說明性地，促動器驅(qū)動閥132包含常規(guī)的磁性自鎖電磁 閥，例如可以從意大利的R.P.E.獲得的形式。促動器驅(qū)動閥132由控制器116通過電纜128 控制，這樣，控制提供給噴口 102的混合水流動。如圖1和2所示，閥104和132被串聯(lián) 排列并且通過混合水導(dǎo)管131流體地聯(lián)接。噴口裝配件102構(gòu)造為分配通過噴頭108進入 常規(guī)的水槽盆109的混合水。
如圖1和2所示，當(dāng)促動器驅(qū)動閥132被打開時，龍頭系統(tǒng)100可以常規(guī)的方式操作， 即，在手動控制模式通過柄118和閥體裝配件104的手控閥構(gòu)件的操作。相反地，當(dāng)人工 控制的閥體裝配件104被設(shè)置為選擇水溫和流速，促動器驅(qū)動閥132能夠被觸摸控制，或 者當(dāng)物體(例如用戶的手)在檢測區(qū)域內(nèi)時通過接近傳感器被激活，以來回切換水流的打 開和關(guān)閉。
在示例性實施例中，促動器驅(qū)動閥132通過控制單元119內(nèi)的實現(xiàn)龍頭裝配件100的邏輯控制的電子電路而被控制。該邏輯控制器包括至少兩個功能模式手動模式，其中促 動器驅(qū)動閥132保持打開，和免手動模式，其中促動器驅(qū)動閥132響應(yīng)于來自接近傳感器 的信號來回切換。因此，在手動模式中，龍頭裝配件100通過柄118的位置以類似于常規(guī) 龍頭的方式被控制，而在免手動模式中，該流動響應(yīng)于接近傳感器被來回切換打開和關(guān)閉 (同時流動的溫度和速度仍然由柄118的位置控制)。邏輯控制器還可以包括進一步功能模 式觸摸模式，從而輕敲柄118和噴口 IIO中的一個的將來回切換水流開啟和關(guān)閉。如這 里進一步的詳細描述，輕敲說明性地解釋為由用戶觸摸小于大致350毫秒并且大于大致50 毫秒的持續(xù)時間。接著，抓住定義為用戶觸摸超過大致350毫秒的持續(xù)時間。在觸摸模式 的一個示例性實施例中，輕敲柄118和噴口 110或者抓住柄118激活促動器驅(qū)動閥132， 且單獨抓住噴口 IIO沒有效果。
說明性地，龍頭裝配件100被設(shè)置為通過用戶交互作用在免手動模式操作，例如，通 過從按鈕的輸入，通過來自結(jié)合進例如噴口裝配件102的龍頭裝配件100的一部分的應(yīng)變 儀或者壓電傳感器輸入，或者通過來自電容性的觸摸按鈕或者其他的電容性的觸摸探測器 的輸入。需要了解的是觸摸控制，無論是否通過能夠響應(yīng)用戶和柄118之間的接觸的應(yīng)變 儀或者電容性的觸摸傳感器實現(xiàn)，都不足以改變柄118的位置。
電容式觸摸控制器103B可以被結(jié)合進龍頭裝配件100的噴口裝配件102，根據(jù)名稱為 "用于自動的住宅龍頭的電容式觸摸開啟/關(guān)閉控制"的美國專利No.6,962,168的教導(dǎo)，該 在先申請的內(nèi)容通過引用在這里被結(jié)合。在某些示例性實施例中，相同的模式選擇器可用 于使龍頭裝配件100從免手動模式返回到手動模式。在這些示例性實施例的某些中，如這 里詳述的，觸摸傳感器104B也被結(jié)合進柄118。在這樣的示例性實施例中，兩個觸摸控制 器能夠獨立地操作(即通過觸摸任一個觸摸控制器改變模式)，或者一起操作，從而只有 當(dāng)兩個觸摸控制器被同時觸摸時模式被改變。
更具體地，在一個示例性實施例中，邏輯控制器的模式可以同時地抓住噴口 IIO和輕 敲柄118被改變。在示例性實施例中，通過同時地抓住噴口 110和輕敲柄118兩次，模式 從免手動開啟(即，接近傳感器激活)到免手動關(guān)閉(即，接近傳感器未激活)來回切換， 以降低非有意的模式改變。如上詳述，通過用戶的接觸比350毫秒持續(xù)更長的時間限定抓 住，而輕敲定義為用戶的接觸持續(xù)小于大致350毫秒。這樣，350毫秒的閾值允許邏輯控 制器區(qū)別用戶的這兩種接觸。然而，在其他的實施例中，這些值可以是不同的，例如，其 可以等于250毫秒。在某些替換實施例中， 一旦放置在免手動模式，能夠通過將手控龍頭控制柄118返回 到關(guān)閉位置，將龍頭裝配件100簡單地回到手動模式。此外，在某些示例性實施例中，在 一段時間之后，例如2Q分鐘，龍頭裝配件100會回到手動模式而無需用戶干涉。該超時
特征在通過電池提供電力的應(yīng)用中可能非常有用，因為其保護了電池壽命。在一個示例性
實施例中， 一旦免手動模式被激活，促動器驅(qū)動閥132被關(guān)閉，水流停止。該狀態(tài)是免手 動備用狀態(tài)，其中水流將通過接近探測器被激活。手控閥柄118較好地保持在打開位置。 換句話說，手控閥主體裝配件104保持打開，從而流動僅僅由促動器驅(qū)動閥132停止。
在免手動備用狀態(tài)中，定位于傳感器的觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的物體導(dǎo)致龍頭裝配件100進入免 手動激活狀態(tài)，其中促動器驅(qū)動閥132被打開，因此允許水流動。只要物體被探測在傳感 器的觸發(fā)區(qū)域內(nèi)，龍頭裝配件100保持在免手動激活模式，并且促動器驅(qū)動閥132保持打 開。當(dāng)傳感器的觸發(fā)區(qū)域內(nèi)不再探測到物體，龍頭裝配件100回到免手動備用狀態(tài)，并且 促動器驅(qū)動閥132關(guān)閉。
需要了解的是在用戶企圖調(diào)整流速或溫度時水流是重要的。更具體地，用戶在調(diào)整這 些特性的同時遵守這些特性，實際上實現(xiàn)了反饋環(huán)。因此，流動特性的調(diào)整是另一個情況， 其中水流較好地被激活而不需要用戶將他或者她的手或者其他物體放置在觸發(fā)區(qū)域中。因 此，在示例性實施例中，當(dāng)龍頭裝配件100出于待用的免手動模式時，龍頭裝配件100切 換到激活的免手動模式，并且促動器驅(qū)動閥132被打開，而無論何時手動控制柄118被角蟲 摸。
在某些替換實施例中，當(dāng)柄118在免手動模式中被觸摸時，龍頭裝配件100切換到手 動模式，這當(dāng)然也會導(dǎo)致水流的激活(除非柄被關(guān)閉)，以及接近傳感器的未激活。如果 用戶希望然后返回到免手動模式，他或她可能以通常的方法重新激活，例如通過觸摸控制。
在示例性實施例中，當(dāng)手控閥主體裝配件104被打開并且釋放時，龍頭裝配件100不 立即進入免手動模式。作為替代，龍頭裝配件100進入"準免手動"狀態(tài)，其中龍頭裝配 件100連續(xù)地被手動控制，并且促動器驅(qū)動閥132保持打開。只要接近傳感器在該傳感器 的觸發(fā)區(qū)域內(nèi)沒有探測到物體的存在，該準免手動狀態(tài)持續(xù)。這允許龍頭裝配件100在最 初操作時起正常的手控閥作用，而在觸發(fā)區(qū)域內(nèi)檢測出物體存在時，自動地切換模式到免 手動。該準免手動模式的優(yōu)點是龍頭裝配件100能夠作為常規(guī)的手控龍頭被操作，而不需 要手動地選擇手動模式。這是有價值的，例如，在例如得到一杯水或者當(dāng)客人使用龍頭裝 配件IOO時的單次使用行為中。在這些實施例中，當(dāng)用戶最初打開龍頭裝配件100并且調(diào)整水溫或者流速，然后釋放柄118，水不立即切斷，從而用戶不能將該龍頭裝配件IOO作 為手控龍頭進行操作。在用戶調(diào)整流動并且將物體放置在龍頭裝配件的檢測區(qū)域內(nèi)之后， 龍頭裝配件IOO將進入免手動模式。
因為龍頭裝配件100響應(yīng)于其各種輸入裝置的行為是其所處模式的功能，說明性地， 龍頭裝配件100包括多種低功率模式指示器134以識別其當(dāng)前模式。適當(dāng)?shù)闹甘酒靼?LED (發(fā)光二極管)，LCD (液晶顯示器)，或者磁性地自鎖機械指示器。在某些實施例中， 模式指示器134可以是簡單的單字節(jié)指示器(例如單LED),其在龍頭裝配件100處于免 手動模式時被激活。替換地，模式指示器134可以包括對每個可能模式分離的字節(jié)顯示器。 在其他的實施例中，模式指示器134可以一些其他方式指示模式，例如多顏色LED,其中 一個顏色指示免手動模式，且一個或多個其他顏色指示其他的模式。進一步，作為這里詳 述的，模式之間的轉(zhuǎn)換可以通過聲音輸出被說明性地指示。
說明性地，模式指示器134包含與燈管(未顯示)配合的反射器，其構(gòu)造為以2006 年1月4日提交的名稱為"用于電子龍頭的噴口裝配件"的美國專利申請系列No.11/325，128 中詳細描述的方式幫助來自LED的光導(dǎo)向向前投影的透鏡，該在先申請的內(nèi)容通過引用結(jié) 合在這里。模式指示器134可操作地耦接到邏輯控制器119。邏輯控制器119提供用于工 作方式指示器134的多個不同的操作狀態(tài)。在第一操作狀態(tài)中，說明性地為缺省狀態(tài)，模 式指示器134提供藍光以指示接近傳感器被激活從而提供免手動操作，且提供紅燈以指示 低電池狀態(tài)。在第二操作狀態(tài)中，其是免手動灌水狀態(tài)，當(dāng)接近傳感器被激活時模式指示 器134提供閃動的藍光，當(dāng)水由于免手動激活而流動時提供無間斷的藍光，且當(dāng)水由于觸 摸激活而流動時提供絳紅色。在第三操作狀態(tài)，所有的模式指示功能被禁止，除了紅燈能 夠指示電量低。在第四操作狀態(tài)中，其是調(diào)試狀態(tài)，當(dāng)接近傳感器被激活時模式指示器134 提供無間斷的藍光，當(dāng)噴口觸摸被檢測到時提供閃動的絳紅色，當(dāng)閥觸摸被檢測到時提供 無間斷的絳紅色，當(dāng)促動器驅(qū)動閥132被激活時提供無間斷的紅色，且當(dāng)這里描述的下拉 傳感器被激活時提供閃動的紅光。在第五操作狀態(tài)中，其是顯示艙狀態(tài)，每當(dāng)水應(yīng)該流動 時，模式指示器134提供無間斷的藍光。
如上所述，可以提供聲音輸出以指示模式之間的轉(zhuǎn)換。更具體地，音頻設(shè)備，說明性 地為揚聲器136，被可操作地耦接到邏輯控制器119，并且構(gòu)造為提供模式之間轉(zhuǎn)換的聽覺 指示。在一個示例性實施例中，當(dāng)邏輯控制器119從免手動關(guān)閉模式(g卩，接近傳感器未 激活)轉(zhuǎn)換到免手動開啟模式(即，接近傳感器被激活)時，揚聲器136提供升調(diào)。類似地，當(dāng)邏輯控制器119從免手動開啟模式轉(zhuǎn)換到免手動關(guān)閉模式時，聲音揚聲器136提供 降調(diào)。
揚聲器136還可以提供用于其他的系統(tǒng)狀態(tài)的音響指示。例如，揚聲器136可以提供 用于低電池狀態(tài)的聲音音調(diào)。揚聲器136還可以在系統(tǒng)的首次起動提供不同的音調(diào)。
當(dāng)用戶結(jié)束使用龍頭裝配件100，龍頭裝配件100說明性地斷電并且回到原始狀態(tài)。 斷電提供電量節(jié)省，這能夠更加便利于從電池電源操作龍頭裝配件100。使龍頭裝配件100 返回到原始狀態(tài)是有用的，因為當(dāng)用戶首先在操作的特定階段開始使用龍頭裝配件100， 其給出可預(yù)測的行為。較好地，原始狀態(tài)是手動模式，因為龍頭裝配件100的下一個用戶 可能不熟悉免手動操作。說明性地，用戶能夠使龍頭裝配件100斷電，并且簡單地通過使 手控柄118返回到關(guān)閉位置使其返回到手控、原始模式，因為這對于用戶是反向并且直觀 的作用。
結(jié)果，示例性實施例龍頭裝配件100構(gòu)造為檢測柄118是否處于關(guān)閉位置。需要了解 的是，這能夠通過閥體裝配件104中探測手控閥構(gòu)件何時被關(guān)閉的傳感器直接地完成，例 如通過在柄118中包括小磁鐵，及適當(dāng)?shù)囟ㄎ换魻栃?yīng)傳感器。替換地，手柄位置能夠被 間接地觀察，例如通過測量手控閥上方和下方的水壓力，或者使用商業(yè)的流量傳感器。然 而，需要了解的是這個結(jié)論(柄118處于關(guān)閉位置)僅僅在電氣可操作閥被打開才有效。 需要了解的是，因為促動器驅(qū)動閥132被電氣地控制，很容易通過控制器116追蹤。因此， 在該示例性實施例中，當(dāng)促動器驅(qū)動閥132被打開且水不流過龍頭裝配件100時，龍頭裝 配件100返回到手動模式。
說明性地，龍頭裝配件100還包括"看門狗"計時器，其在某個時間段之后自動地關(guān) 閉促動器驅(qū)動閥132，以防止溢流或者涌出。在特定的示例性實施例中， 一旦在傳感器的 觸發(fā)區(qū)域中不再檢測到有物體，恢復(fù)正常操作。在某些其他示例性實施例中， 一旦手控閥 主體裝配件104被關(guān)閉，恢復(fù)正常操作。在其他示例性實施例中，無論怎樣都恢復(fù)正常操 作。在這些包括免手動模式指示器134的示例性實施例中，指示器閃光，或者被控制以指 示超時狀態(tài)。
除了如上所述的種節(jié)省電力的方式，示例性實施例還包括輸出機構(gòu)，當(dāng)電池電量低時 其警告用戶。需要了解的是，可以使用任何適當(dāng)?shù)妮敵鰴C構(gòu)，且說明性地模式指示器134 和聲音揚聲器136被使用。
圖4A和4B是說明用于根據(jù)本發(fā)明的較優(yōu)實施方式的龍頭的邏輯控制器119的流禾呈圖。當(dāng)手控柄118被用來打開手控閥104，邏輯控制器119在200開始每個使用期間。此 時，龍頭處于手動模式(通過模式指示器134顯示，在那些模式傳感器不簡單地激活以指 示免手動模式的實施例中)。在214，包括噴口處的觸摸傳感器和按鈕的模式選擇器被監(jiān)控 是否有來自用戶的進入免手動模式的指令。在218，確定免手動模式是否已經(jīng)啟用。如果 沒有，邏輯控制器119返回200。如果在218確定免手動模式已經(jīng)啟用，在222流量傳感 器被監(jiān)控以確定手控閥是否被打開。在226，確定手控閥104是否被打開。如果沒有，邏 輯控制器119返回2M。如果在226確定手控閥104被打開，在230免手動模式被激活。
在230，通過對接近傳感器加電激活免手動模式，初始化和關(guān)閉電氣可操作閥132 (從 而切斷水流)，激活模式指示器134以顯示免手動模式，并且初始化免手動計時器。此時， 龍頭處于免手動備用狀態(tài)。
在234，模式選擇器被監(jiān)控用于指令以返回手動模式。在238，確定手動模式是否已 經(jīng)啟用。如果這樣，在242確定電氣可操作的閥132是否被打開。如果在238確定手動模 式?jīng)]有啟用，在246手控手柄位置被檢測，并且在254確定手控閥104是否被打開。如果 沒有，在242確定電氣可操作的閥132是否被打開。
如果在242確定電氣可操作的閥132被關(guān)閉("否"結(jié)果)，在262電磁線圈被打開， 并且模式指示器134被設(shè)置不再顯示免手動模式。如果在242確定電氣可操作的閥132被 打開，或者在其在262被打開之后，然后在266接近傳感器被斷電并且免手動和看門狗計 時器被復(fù)位。此時龍頭處于手動模式，并且邏輯控制器119回到200。
如果在254確定手控閥104被打開，然后在258接近傳感器被監(jiān)控。在272確定接近 探測器是否探測到應(yīng)該激活水流的物體。如果沒有，在276確定電磁線圈是否被關(guān)閉。如 果在276確定電磁線圈被關(guān)閉，在278確定免手動計時器是否已經(jīng)終止。如果在278免手 動計時器已經(jīng)終止，邏輯控制器119回到234;否則其前進到280，那里電磁線圈被關(guān)閉， 并且模式指示器134被激活以指示超時狀態(tài)，其后邏輯控制器119轉(zhuǎn)到266。如果在276 確定電磁線圈不關(guān)閉，然后在282電磁線圈被關(guān)閉，看門狗計時器被復(fù)位，并且免手動計 時器開始，并且然后邏輯控制器119回到234。
如果在272確定已經(jīng)探測到物體且需要水開始流動，然后在284確定電氣可操作的閩 132是否被打開。如果沒有，在286，電磁線圈被打開，看門狗計時器開始，并且免手動 計時器被重新開始。然后，在288手控閥被檢測。在2卯，確定手控閥104是否被打開。 如果這樣的話，邏輯控制器回到234。否則，在292模式指示器被激活以指示龍頭不再處于免手動模式，并且然后邏輯控制器119轉(zhuǎn)到266。
如果在284確定電氣可操作閥132打開，然后在294手控閥被檢測。在296確定手控 閥104是否打開。如果沒有，邏輯控制器119前進到292。如果在296確定手控閥104打 開，然后在298確定看門狗計時器是否已經(jīng)終止。如果沒有，邏輯控制器119回到234， 但是如果這樣，邏輯控制器前進到280。
在示例性實施例中，龍頭的噴口是"下拉"噴口。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解的是下拉 噴口是包括將其連接到閥門裝配件的可伸長的軟管(hose)的噴口，從而允許噴口從其安 置位置拉出，其能夠與灌溉用軟管相類似地使用，以根據(jù)用戶希望來導(dǎo)引水。在較優(yōu)實施 方式中，當(dāng)下拉噴口被延伸，電氣可操作的閥被自動地打開，從而通過手控柄控制水流。 在特定實施例中，受到龍頭返回到手動模式的影響。盡管在某特定其他實施例中，當(dāng)噴口 被縮回，龍頭回復(fù)免手動操作(假設(shè)當(dāng)噴口被延伸時其正處于免手動模式)。因此，在這 些實施例中，當(dāng)噴口被延伸，龍頭有效地進入另一個模式。注意的是，盡管該模式不需要 通過模式指示器與免手動模式相區(qū)分，因為延伸的噴口將明顯且直觀地理解其所處的模 式。較好地，電氣可操作閥能夠通過在延伸噴口模式期間通過輕敲控制來回切換。
在該示例性實施例中，自動龍頭使用霍爾效應(yīng)傳感器探測下拉噴口已經(jīng)被拉下。然而， 需要了解的是任何合適的檢測下拉噴口已經(jīng)被延伸的方法都可以被使用。
本發(fā)明的另一個實施例在圖5和6中被說明。在該實施例中，設(shè)置傳感器，說明性地 為電容傳感器，以用于單孔安裝龍頭301。同時電容傳感器在該實施例中被顯示用于與電 容耦合結(jié)構(gòu)連接，電阻傳感器也可以用于與電阻耦合結(jié)構(gòu)連接，如下進一步詳述。在圖5 的說明性實施例中，振蕩器集成電路，例如555計時器300，被用作電容傳感器。計時器 300可以是IMC7555CBAZ芯片?？梢岳斫獾氖瞧渌愋偷碾娙輦鞲衅饕部梢耘c本發(fā)明一 起使用。計時器300的插腳在圖5中顯示。
在說明性實施例中，計時器300的腳1耦接到接地和電池電源接地，如塊302描述的。 計時器300的輸出耦接到控制器304，該控制器304與上面討論的控制器116類似。計時 器300的腳2通過lnF電容器306耦接到電極308。電極308耦接到龍頭主體座310。應(yīng) 該了解的是龍頭主體座310本身可以包含電極308。如進一步的詳細描述，龍頭主體座310 也電氣耦接到手控閥柄312，例如通過柄312和座310之間的金屬與金屬接觸。手控閥柄 312以常規(guī)的方式可移動地耦接到龍頭主體座310，以控制水流。因為手控閥柄312和龍 頭主體座310被電氣連接，電極308也可以耦接到手控閥柄312，如果想要的話。此外，電極308可以包含手控閥柄312本身。
如下詳述，噴口 314通過絕緣體316被電容地耦接到龍頭主體座310。在一個實施例 中，例如廚房龍頭，噴口 314相對于龍頭主體座310可旋轉(zhuǎn)。在其他的實施例中，噴口314 可以相對于龍頭主體座310固定。噴口 314可以包括拉出或者下拉噴頭318，其與噴口 314 電氣隔離。
龍頭主體座310提供相對于接地的充足的電容以用于計時器300振動。如下詳述，手 控閥柄312電氣連接到龍頭主體座310。噴口314通過絕緣體316電容地耦接到主體座310， 以提供大致100pF的電容。當(dāng)手控閥柄312通過用戶的手被觸摸時，對地的電容被直接耦 合。因此當(dāng)柄312被用戶觸摸時與噴口314被觸摸時相比，電容傳感器300探測到大的電 容差異。這導(dǎo)致當(dāng)手控閥柄312被用戶的手觸摸時有大的頻率偏移。然而，當(dāng)相同的用戶 觸摸噴口314，該頻率偏移大致上較低。例如，該頻率偏移可以低50%以上。通過測量與 原始頻率相比的頻率偏移，控制器304能夠探測龍頭301哪里被觸摸，和龍頭301被觸摸 多久，以使得控制器作出水激活的決定，如這里所討論的。
圖6說明來自計時器300的腳3的輸出信號，其提供給控制器304?？刂破?04能夠 確定手控閥柄312是被輕敲(持續(xù)時間短的，較低頻率)還是被抓住(持續(xù)時間長，較低 頻率)和噴口314是被輕敲(持續(xù)時間短，較高頻率)還是被抓住(持續(xù)時間長，較高頻 率)。在不同模式下，控制器304可以使用該信息以控制龍頭301的操作，并且更具體地 電氣可操作閥307的操作。圖5和6的實施例也可以被用于接近傳感器(未顯示)，如果 想要的話，作為免手動模式。
圖7顯示示例性單孔安裝龍頭301，包括具有由導(dǎo)電材料形成的底座309的龍頭主體 座310，該導(dǎo)電材料說明性地為銅或者鍍絡(luò)處理的鋅。該座310也包括向上延伸的內(nèi)座或 者由導(dǎo)電材料形成的構(gòu)件320，該導(dǎo)電材料說明性地為銅。內(nèi)部構(gòu)件320被說明性地螺紋 耦接到底座309。底座309通過安裝裝配件311耦接到水槽臺面313。該安裝裝配件311 包括上下構(gòu)件315和317，其夾緊龍頭301到水槽板313。上下構(gòu)件315和317說明性地 利用電氣隔離材料，例如熱塑性塑料，使水槽板313與龍頭301電氣隔離。
螺帽319螺紋地結(jié)合耦接到底座309的桿321，以朝向水槽板313移動下構(gòu)件317。 傳感器300被說明性地電氣耦接到螺帽319，隨后其通過桿321被電氣耦接到底座309。 內(nèi)部構(gòu)件320被說明性地同心接收在噴口 314的下端322內(nèi)。噴口 314也由導(dǎo)電的材料形 成，并且被說明性地由具有鍍鉻或者PVD處理的外表面的黃銅管機械成形或者液壓成形。進一步參照圖7和8，絕緣體316說明性地包含大致上圓柱形的套筒324，該套筒32 具有在座310的內(nèi)部構(gòu)件320的外表面328和噴口 314的內(nèi)表面330之間限定環(huán)形空間或 者間隙326的側(cè)壁325。套筒324的上端包括定位環(huán)332，且套筒324的下端包括絕緣凸 緣334。套筒324由電氣絕緣材料形成，當(dāng)其限定大約0.05英寸的間隙326時說明性地具 有大約3.5到4.0之間的電容率或者介電常數(shù)，以限定下面將詳述的想要的電容值。在一 個示例性實施例中，套筒324由熱塑性塑料形成，且更具體地由聚對苯二甲酸丁二醇酯 (polybutyleneterephthalate) (PBT)形成，例如CelenexPBT2002。套筒324的側(cè)壁325防 止噴口 314與座310的內(nèi)部構(gòu)件320電接觸，同時凸緣334防止噴口 314與座310的底座 309的上端335電接觸。
套筒324的側(cè)壁325包括下切口或者環(huán)形槽336，其接收形成在內(nèi)部構(gòu)件320的外表 面上的環(huán)形突起或者脊338。在一個示例性實施例中，脊338進入凹槽336以將內(nèi)部構(gòu)件 320聯(lián)接到套筒324，并且防止其豎直分解。
套筒324的凸緣334提供空間或者間隙340，其大約0.035英寸以消除水滴越過基底 309的上端和噴口 314的下端的現(xiàn)象。凸緣334和噴口 314之間的上空間342a，及凸緣334 和底座309之間的下空間342b產(chǎn)生消除水滴的毛細管作用。
摩擦墊片344定位在中間絕緣體套筒324及噴口 314，以防止它們之間不希望的移動 或者"搖晃"。摩擦墊片344接收在套筒324的環(huán)形槽345內(nèi)，并且說明性地由不導(dǎo)電材 料形成，例如模制熱塑性塑料。在一個實施例中，墊片344由CdenexPBT2002形成。
如上詳述，為了區(qū)分觸摸，噴口 314被電容地耦接到龍頭座310。噴口314和座310 之間的空間產(chǎn)生它們之間的電容耦合。該電容耦合允許區(qū)分與噴口 314的接觸和與座310 的接觸。
現(xiàn)在參照圖9和10，柄312包括可操作地耦接到手控閥盒348的柄主體346。柄主體 346說明性地由電氣導(dǎo)電的材料形成，例如鍍鉻或者PVD加工的表面的鋅的模鑄件。閥盒 348可以具有常規(guī)設(shè)計，并且說明性地包括可操作地耦接到閥構(gòu)件(未顯示)以控制通過 其的熱水和冷水的流動的閥桿350。在該示例性實施例中，閥盒348包括接收閥構(gòu)件的塑 料殼體352，其說明性地為陶瓷盤，并且因此其是非導(dǎo)電的。桿350說明性地由主體346 的接收腔351接收，并且通過一套螺釘354固定到接收腔351。塞子355覆蓋用于設(shè)定螺 釘354的開口。桿350說明性地由導(dǎo)電材料形成，說明性地為金屬。
用戶輸入構(gòu)件，說明性地為柄片357，被可操作地耦接到柄主體。在一個示例性實施例中，緊固件，例如螺釘359，將柄片357聯(lián)接到柄主體386。
閥盒348被接收在形成在座310的底座309內(nèi)的閥接收腔356內(nèi)。閥帽螺帽358將閥 盒348固定在接收腔356內(nèi)。更具體地，外螺紋360接合接收腔356的內(nèi)螺紋362。閥帽 螺帽358說明性地由導(dǎo)電材料形成，例如銅。閥帽364接收閥帽螺帽358，并且說明性地 由導(dǎo)電材料形成，例如具有鍍鉻或者PVD加工的外表面的銅。閥帽364說明性地包括與 閥帽螺帽358的外螺紋368接合的內(nèi)螺紋366。密封件，例如0環(huán)370，被接收在閥帽螺 帽358和閥帽364之間。
熱水和冷水進水管363a和363b被流體地耦接到手控閥盒348。從閥盒348輸出的混 合水被提供給出水管365，該出水管365被流體地耦接到電氣可操作閥307。
參照圖9-11，接觸裝配件372提供柄312和座310的底座309之間的電氣連接。更具 體地，接觸裝配件372在閥帽螺帽358和柄312被壓縮。接觸裝配件372包括支撐374， 該支撐374包括環(huán)形圈或者板376和第一和第二對、直徑相反的、放射狀地向外延伸的片 378和380。支撐374由導(dǎo)電材料形成，說明性地為不銹鋼。第一對片378包括向下延伸 的腿382，其接觸閥帽螺帽358。第二對片380同樣地包括向下延伸的腿384，其接觸閥帽 螺帽358，并且還包括與閥帽364接觸的彈簧偏置的爪386。
接觸裝配件372進一步包括彈性接觸構(gòu)件，說明性地為耦接到支撐374并且從支撐374 向外延伸的錐形彈簧388。彈簧388包括導(dǎo)電導(dǎo)線390，且說明性地由不銹鋼形成。閥桿 350被同心地接收在彈簧388內(nèi)，從而導(dǎo)線390不會干涉它的移動。彈簧388提供閥帽358、 閥帽364和柄312的主體346之間的電氣連通，同時允許桿350相對于閥帽螺帽358移動。
如上所述，下拉噴頭或者桿318被可釋放地耦接到噴口 314的排出端392(圖7和12)。 噴頭318說明性地包括電鍍金屬主體393。在一個示例性實施例中，磁性耦合器394將噴 頭318聯(lián)接到噴口 314。已知的，柔性管或者軟管396被流體地耦接到噴頭318并且被接 收在噴口 314內(nèi)。軟管396有選擇地從手控閥盒348和電氣可操作閥307提供水到噴頭318 的排出口 398。
噴口部分400包括支撐磁鐵406的主體404。類似地，磁性的耦合器394包括噴口部 分400和噴頭部402。噴頭部402包括支撐磁鐵410的主體408。主體408說明性地包括 放射狀地向外延伸的絕緣凸緣410，該絕緣法蘭使得噴頭主體393和噴口 314電氣絕緣。 這樣，用戶與噴頭318的接觸不會被傳感器300檢測，或者導(dǎo)致名義上的輸出信號偏移， 并且防止電氣可操作閥307的不希望的操作。在替換的實施例中，直接電(direct electrical)聯(lián)接或者阻抗聯(lián)接可以被設(shè)置在噴頭318和噴口 314之間，從而用戶與噴頭318的接觸可 以通過傳感器300檢測，以提供額外的功能。
現(xiàn)在參照圖13-16,顯示了進一步示例性實施例的單孔安裝龍頭501。龍頭501的許多 組件與上述的龍頭301相類似。這樣，相似的組件將使用相同的參考標號標示。
在龍頭501中，絕緣體316'已經(jīng)從中間座310鄰噴口 314移動到中間柄片357和柄主 體346。座310'的內(nèi)部構(gòu)件420被說明性地同心地接收在噴口314的下端322內(nèi)。內(nèi)部構(gòu) 件420包括構(gòu)造為與座底座309的上端電氣接觸的下接觸環(huán)422。接觸夾子424被接收在 環(huán)形槽426內(nèi)，該環(huán)形槽426形成在內(nèi)部構(gòu)件420的上端內(nèi)。接觸夾子424由導(dǎo)電材料形 成，說明性地為彈簧鋼，并且便于座310'和噴口 314之間的電氣接觸。
如這里進一步的詳述，電容耦合結(jié)構(gòu)提供接觸或者觸摸噴口 314與接觸或者觸摸柄 312'之間的觸摸區(qū)分。如圖15和16的示例性實施例中所示，絕緣體316'為定位在柄片357 和主體346中間的適配器(adaptor) 502的形式。適配器502包括從接收構(gòu)件506的相對 側(cè)延伸的弓形臂504。接收構(gòu)件506包括接收柄片357的內(nèi)桿510的腔508。螺帽512螺 紋地接合內(nèi)桿510，以將柄312固定到適配器5Q2。接著，適配器502通過常規(guī)的緊固件， 例如螺釘514，被固定到柄主體346。適配器502由電氣絕緣材料形成，說明性地?zé)崴苄?塑料聚酰胺，例如DuPont Zytell 77G33 。
接收構(gòu)件506包括圓柱形壁515,其限定柄312'和主體346之間的電容聯(lián)接。龍頭501 的座310'作為電極并且通過接觸裝配件372使柄主體346通電。柄主體346通過適配器502 和鄰近的空隙的介電特性被電容地耦接到柄312。
在進一步示例性實施例中，適配器502可以由導(dǎo)電材料形成，從而起到電阻的作用。 這樣，適配器502將降低柄312和柄主體346之間的總阻抗(total impedence)。這樣的配 置將提供頻率偏移的改變或者電容改變，從而觸摸到柄312上可以與觸摸在座310或者柄 主體346上相區(qū)分開。在另一個示例性實施例中，如圖17所示，適配器502可以起到絕 緣體的作用，且電阻導(dǎo)線518電阻地耦接柄片357和主體346，以區(qū)分觸摸。說明性地， 電阻器導(dǎo)線518是具有1.5千歐姆(kilohm)電阻的24A WG導(dǎo)線。第一環(huán)終端520耦接 到螺釘514a，且第二環(huán)終端522耦接到柄片357的桿510。
參照圖9-11，在另一個示例性實施例中，接觸裝配件372可以由導(dǎo)電材料形成，且起 到電阻的作用。例如，支撐374可以由摻雜有塑料的碳形成，從而柄312電阻地耦接到座 310。在另一示例性實施例中，有或者沒有電阻的導(dǎo)線可以將閥帽螺帽358耦接到柄主體346。
在本申請中，術(shù)語"阻抗耦合結(jié)構(gòu)"用來描述電容耦合結(jié)構(gòu)或者電阻耦合結(jié)構(gòu)中的一 種，如這里詳述的。在說明性實施例中，阻抗耦合結(jié)構(gòu)的阻抗被選擇為與人體的特征阻抗 相匹配或者相近似。說明性地，人體的特征阻抗大約為與大約100pF的電容串聯(lián)的1.5K 歐姆電阻。因此，通過如上所述的選擇電介質(zhì)材料的種類、電介體的厚度、和空隙的控制， 電容耦合結(jié)構(gòu)設(shè)定為大約100pF。該電阻聯(lián)接設(shè)定為大約1.5K歐姆。通過與人體特征阻抗 相匹配或者近似，當(dāng)龍頭組件被觸摸時，阻抗耦合結(jié)構(gòu)導(dǎo)致表示為振幅改變的頻率偏移減 小大約一半。這樣的頻率偏移的下降允許控制器確定例如是噴口還是座被觸摸，或者是柄 還是座被觸摸。
雖然在附圖和之前的描述中已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明，而這樣的描述在特征方面應(yīng)該認 為是示例性地且非限制性地。已經(jīng)顯示和說明了本發(fā)明的較優(yōu)實施方式，以及被認為有助 于進一步說明該較優(yōu)實施方式的替換的實施例。應(yīng)該了解的是對之前描述的修改和變化并 不會脫離后附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種龍頭，其特征在于，包含龍頭主體座；可動地耦接到所述龍頭主體座以控制手控閥的手控閥柄，該手控閥柄電氣耦接到所述龍頭主體座；噴口，該噴口通過絕緣體耦接到所述龍頭主體座以使該噴口與所述龍頭主體座電氣絕緣；電容傳感器，該電容傳感器具有耦接到所述龍頭主體座和所述手控閥柄中的至少一個的電極；和控制器，該控制器耦接到所述電容傳感器，該控制器基于來自所述電容傳感器的輸出信號確定所述手控閥柄和所述噴口中的哪個被用戶觸摸。
2. 如權(quán)利要求1所述的龍頭，其特征在于，其中所述電容傳感器是具有耦接到所述 電極的輸入端和耦接到所述控制器的輸出端的振蕩器。
3. 如權(quán)利要求1所述的龍頭，其特征在于，其中所述控制器使用來自所述電容傳感 器的輸出信號來區(qū)分什么時候所述手控閥柄被用戶輕敲，什么時候所述手控閥柄被用戶抓 住，什么時候所述噴口被用戶輕敲，以及什么時候所述噴口被用戶抓住，以便在不同模式 下控制所述龍頭的操作。
4. 如權(quán)利要求l所述的龍頭，其特征在于，其中該龍頭包含單孔安裝龍頭。
5. 如權(quán)利要求1所述的龍頭，其特征在于，當(dāng)所述手控閥柄被用戶觸摸時通過所述 控制器檢測第一輸出信號變化，并且當(dāng)所述噴口被用戶觸摸時通過所述控制器檢測第二輸 出信號變化，所述第一輸出信號變化大于所述第二輸出信號變化。
6. 如權(quán)利要求1所述的龍頭，其特征在于，其中接觸裝配件使所述手控閥柄電氣耦 接到所述龍頭主體座，該接觸裝配件包括支撐和可動地耦接到該支撐以隨著所述閥柄一起 運動的彈性接觸構(gòu)件。
7. 如權(quán)利要求6所述的龍頭，其特征在于，其中所述手控閥包括可動的閥桿，所述 彈性接觸構(gòu)件包括接收所述閥桿的彈簧。
8. 如權(quán)利要求1所述的龍頭，其特征在于，其中所述絕緣體限定所述座與所述噴口 之間的電容耦合結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述的龍頭，其特征在于，其中所述絕緣體包括定位在所述噴口的 下端和所述座的上端之間、放射狀地向外延伸的凸緣，以減少在所述噴口的下端和所述座的上端之間提供電橋的水滴的影響。
10. —種龍頭，其特征在于，包含 龍頭主體座；由所述座支撐的手控閥，該閥包括可動的閥桿；手控閥柄，該手控閥柄由所述座可動地支撐并且可操作地耦接到所述閥桿以控制 所述手控閥，該手控閥柄包括用戶輸入構(gòu)件； 由所述座支撐的噴口；和定位在所述柄的所述用戶輸入構(gòu)件和所述噴口之間的電容耦合結(jié)構(gòu)。
11. 如權(quán)利要求10所述的龍頭，其特征在于，進一步包含 耦接到所述座的電容傳感器；和控制器，該控制器可操作地耦接到所述電容傳感器，該控制器基于來自所述電容 傳感器的輸出信號確定所述手控閥柄的用戶輸入構(gòu)件和所述噴口中的哪個被用戶觸摸。
12. 如權(quán)利要求10所述的龍頭，其特征在于，其中所述電容耦合結(jié)構(gòu)由定位在所述座 和所述噴口之間的絕緣體限定。
13. 如權(quán)利要求12所述的龍頭，其特征在于，其中所述座包括底座和同心地接收在所 述噴口內(nèi)的向上延伸的內(nèi)部構(gòu)件，且所述絕緣體包括定位在所述內(nèi)部構(gòu)件和所述噴口之間 的側(cè)壁。
14. 如權(quán)利要求12所述的龍頭，其特征在于，其中所述絕緣體包括定位在所述噴口的 下端和所述座的上端之間、放射狀地向外延伸的凸緣，以減少在所述噴口的下端和所述座 的上端之間提供電橋的水滴的影響。
15. 如權(quán)利要求10所述的龍頭，其特征在于，其中所述電容耦合結(jié)構(gòu)由定位在所述座 和所述柄的用戶輸入構(gòu)件之間的絕緣體限定。
16. 如權(quán)利要求10所述的龍頭，其特征在于，其中所述電容傳感器是具有耦接到所述 電極的輸入端和耦接到所述控制器的輸出端的振蕩器。
17. 如權(quán)利要求10所述的龍頭，其特征在于，其中所述控制器使用來自所述電容傳感 器的輸出信號來區(qū)分什么時候所述柄的輸入構(gòu)件被用戶輕敲，什么時候所述柄的輸入構(gòu)件 被用戶抓住，什么時候所述噴口被用戶輕敲，以及什么時候所述噴口被用戶抓住，以便在 不同模式下控制所述龍頭的操作。
18. 如權(quán)利要求10所述的龍頭，其特征在于，其中所述龍頭包含單孔安裝龍頭。
19. 如權(quán)利要求10所述的龍頭，其特征在于，當(dāng)所述柄的輸入構(gòu)件被用戶觸摸時通過所述控制器檢測第一輸出信號變化，并且當(dāng)所述噴口被用戶觸摸時通過所述控制器檢測第 二輸出信號變化，所述第一輸出信號變化大于所述第二輸出信號變化。
20. 如權(quán)利要求10所述的龍頭，其特征在于，其中接觸裝配件使所述手控閥柄電氣耦 接到所述龍頭主體座，該接觸裝配件包括支撐和可動地耦接到該支撐以與所述閥柄一起運 動的彈性接觸構(gòu)件。
21. 如權(quán)利要求20所述的龍頭，其特征在于，其中所述彈性接觸構(gòu)件包括接收所述閥 桿的彈簧。
22. —種龍頭，其特征在于，包含 第一組件；第二組件；所述第一組件和所述第二組件之間的阻抗耦合結(jié)構(gòu)； 耦接到所述第一組件的傳感器；和可操作地耦接到該傳感器的控制器，該控制器基于所述傳感器的輸出信號確定所 述第一組件和所述第二組件中的哪個被用戶觸摸。
23. 如權(quán)利要求22所述的龍頭，其特征在于，其中所述第一組件包含龍頭主體座，所 述第二組件包含通過絕緣體耦接到所述龍頭主體座的噴口。
24. 如權(quán)利要求22所述的龍頭，其特征在于，其中所述第一組件包含龍頭主體座，所 述第二組件包含可動地耦接到所述龍頭主體座以控制手控閥的手控閥柄。
25. 如權(quán)利要求22所述的龍頭，其特征在于，其中所述阻抗耦合結(jié)構(gòu)是電容耦合結(jié)構(gòu)。
26. 如權(quán)利要求25所述的龍頭，其特征在于，其中所述電容耦合結(jié)構(gòu)具有大約100pF 的電容。
27. 如權(quán)利要求22所述的龍頭，其特征在于，其中所述阻抗耦合結(jié)構(gòu)是電阻耦合結(jié)構(gòu)。
28. 如權(quán)利要求27所述的龍頭，其特征在于，其中所述電阻耦合結(jié)構(gòu)具有大約1.5千 歐姆的電阻。
29. —種龍頭，包含 噴口；柄；可操作地耦接到所述噴口和所述柄中的至少一個的觸摸控制器； 接近傳感器，該接近傳感器具有能起作用的狀態(tài)和不起作用的狀態(tài)；和 邏輯控制器，該邏輯控制器可操作地耦接到所述觸摸控制器和所述接近傳感器，該邏輯控制器包括.-第一模式，其中所述接近傳感器不起作用； 第二模式，其中所述接近傳感器能起作用；和模式控制器，該模式控制器響應(yīng)于基本上同時抓住所述噴口和輕敲所述柄而使 所述龍頭在所述第一模式和所述第二模式之間變化。
30. 如權(quán)利要求29所述的龍頭，其特征在于，其中 抓住所述噴口包含大于大致350毫秒的觸摸；和 輕敲所述柄包含小于大致350毫秒的至少一次觸摸。
31. 如權(quán)利要求29所述的龍頭，其特征在于，其中輕敲柄包含兩次連續(xù)的觸摸。
32. 如權(quán)利要求29所述的龍頭，其特征在于，其中所述觸摸控制器包含電氣耦接到所 述噴口和所述柄兩者的單個傳感器。
33. 如權(quán)利要求29所述的龍頭，其特征在于，其中所述觸摸控制器包含電氣耦接到所 述噴口的第一傳感器和電氣耦接到所述柄的第二傳感器。
34. 如權(quán)利要求29所述的龍頭，其特征在于，進一步包含構(gòu)造為提供所述第一模式和 所述第二模式中的至少一個的可視指示的模式指示器。
35. 如權(quán)利要求29所述的龍頭，其特征在于，其中所述第一模式是手動模式，從而通 過定位所述柄來切換水流的開啟和關(guān)閉。
36. 如權(quán)利要求29所述的龍頭，其特征在于，其中所述第二模式是免手動模式，從而 通過所述接近傳感器狀態(tài)的改變來切換水流的開啟和關(guān)閉。
37. 如權(quán)利要求29所述的龍頭，其特征在于，其中所述第一模式是觸摸模式，從而通 過輕敲所述柄和所述噴口中的一個來切換水流的開啟和關(guān)閉。
38. —種龍頭，包含 噴口；柄；可操作地耦接到所述噴口和所述柄中的至少一個的觸摸控制器； 接近傳感器，該接近傳感器具有能起作用的狀態(tài)和不起作用的狀態(tài)； 邏輯控制器，該邏輯控制器可操作地耦接到所述觸摸控制器和所述接近傳感器， 該邏輯控制器包括第一模式，其中接近傳感器不起作用；第二模式，其中接近傳感器能起作用；和聲音裝置，該聲音裝置構(gòu)造為當(dāng)所述邏輯控制器從所述第一模式轉(zhuǎn)換到所述第二 模式時提供升調(diào)和降調(diào)中的一個，并且該聲音裝置在所述邏輯控制器從所述第二模式轉(zhuǎn)換 到所述第一模式時提供升調(diào)和降調(diào)中的另一個。
39. 如權(quán)利要求38所述的龍頭，其特征在于，其中所述聲音裝置包含可操作地耦接到 所述邏輯控制器的揚聲器。
40. 如權(quán)利要求38所述的龍頭，其特征在于，進一步包含構(gòu)造為提供所述第一模式和 所述第二模式中的至少一個的可視指示的模式指示器。
41. 如權(quán)利要求38所述的龍頭，其特征在于，其中所述第一模式是手動模式，從而通 過定位所述柄來切換水流的開啟和關(guān)閉。
42. 如權(quán)利要求38所述的龍頭，其特征在于，其中所述第二模式是免手動模式，從而 通過所述接近傳感器狀態(tài)的改變來切換水流的開啟和關(guān)閉。
43. 如權(quán)利要求38所述的龍頭，其特征在于，其中所述第一模式是觸摸模式，從而通 過輕敲所述柄和所述噴口中的一個來切換水流的開啟和關(guān)閉。
44. 如權(quán)利要求43所述的龍頭，其特征在于，其中輕敲包含小于大致350毫秒的觸摸。
45. —種方法，包含 確定人體的特性阻抗；用阻抗耦合結(jié)構(gòu)將第一龍頭組件耦接到第二龍頭組件，其中該阻抗耦合結(jié)構(gòu)具有被選 擇為與人體的特性阻抗近似的阻抗；將傳感器耦接到所述第一龍頭組件；和基于來自所述傳感器的輸出信號，確定所述第一龍頭組件和所述第二龍頭組件中的哪 一個被用戶觸摸。
46. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，其中所述阻抗耦合結(jié)構(gòu)是電容耦合結(jié)構(gòu)。
47. 如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，其中所述電容耦合結(jié)構(gòu)具有大約100pF 的電容。
48. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，其中所述阻抗耦合結(jié)構(gòu)是電阻耦合結(jié)構(gòu)。
49. 如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，其中所述電阻耦合結(jié)構(gòu)具有大約1.5千 歐姆的電阻。
50. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，其中所述傳感器是電容傳感器。
全文摘要
一種免手動龍頭，包含接近傳感器，邏輯控制器，柄，噴口，和可操作地耦接到噴口和柄中的至少一個的觸摸控制器。
文檔編號F16K31/02GK101563561SQ200780046594
公開日2009年10月21日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者加里·R·馬蒂, 帕特里克·B·約特, 戴維·M·布爾克, 托德·赫芬頓, 羅伯特·W·羅登貝克 申請人:印第安納馬斯科公司