用于水龙头和盥洗室冲水器的无源传感器以及控制算法制造技术

一种光学系统，包括一个或几个对环境（房间）光灵敏的无源光检测器，该无源光检测器用于控制例如自动水龙头（９、９Ａ、１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）或自动盥洗室冲水器（１００，１００Ａ）的运行。无源光传感器向包括电子控制器（２５０）和流量开关（３８，１４０）的水流控制器提供信号，并且只需要很小电量来感测盥洗室设施的使用者，因此使电池能够工作多年。为了根据环境光来控制自动龙头或自动盥洗室冲水器的运行，该控制器执行了新的算法（３００，６００，９００或１３００）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新颖的光传感器。尤其涉及用于控制自动水龙头和盥洗室冲水器的运行的新颖光传感器，特别涉及用于给在这种水龙头和冲水器中使用的电子装置提供信号的新颖的流量控制传感器。
技术介绍
自动水龙头和盥洗室冲水器已被使用了多年。自动水龙头通常包括检测一个目标的出现的光学或其它检测器，以及根据来自传感器的信号打开和关闭水流的自动阀门。自动水龙头可以包括一个连接到冷水源和热水源的混水阀门，用于在通水之后提供适当的冷热水输送混合比。使用自动龙头既节水又便于洗手，并因此很卫生。类似地，自动盥洗室冲水器包括一个传感器和连接到水源的冲水阀门，以便在致动之后冲洗马桶或小便池。自动盥洗室冲水器的使用通常改进了公共设施的清洁度。在自动龙头中，光学或其它传感器提供控制信号和控制器，该控制器在检测到位于目标区域中的一个目标时，提供打开水流的信号。在自动盥洗室冲水器中，当使用者离开该目标区域之后，光学或其它传感器把控制信号提供给控制器。如果该目标传感器能够合理地进行识别，则这种系统会工作得最好。例如，自动龙头将响应使用者的手，而将不会响应安装该水龙头的洗手盆或扔进该洗手盆的纸巾。在使得系统在这两者之间进行区别的方法当中，已经知道的方法是以排除该洗手盆的位置的方式来限制该目标区域。然而，外套或其它物体仍然能够提供对该水龙头的错误触发。类似地，由于盥洗室门或者是别的类似物的移动，也能够引发自动冲水器的错误启动。光传感器包括一个光源(通常是红外发射器)和对该光源的IR波长敏感的光检测器。对于水龙头来说，可以将该发射器和该检测器(即接收器)安装在水龙头喷口的靠近其出水口的位置、或者安装在水龙头喷口的靠近其基座的位置上。对于冲水器来说，可以将该发射器和该检测器安装在该冲水器主体或盥洗室墙壁上。可选地，在这些部件上可以只安装光学透镜(而不是发射器和接收器)。该透镜与一个或几个光纤耦合，用于把光从光源传输到该光检测器。该光纤在安装于水龙头下方的发射器和接收器之间传输光。在该光传感器中，发射器的功率和/或接收器灵敏度受到限制，以便限制传感器的范围，进而消除来自该洗手盆、盥洗室墙壁或其它安装物体的反射。具体地说，发射光束应该投射在一个有效目标上，通常是衣服、或人手的皮肤，并且随后由该接收器检测反射光束。这种传感器依靠的是一个目标表面的反射性，及其发射/接收能力。时常引起问题的原因是高反射性的门和墙壁、镜子、高反射性的洗手盆、洗手盆的不同形状、洗手盆中的水、织物的颜色和粗糙/光洁表面、路过而非使用该设施的使用者的移动。虽然镜子、门、墙壁和洗手盆可以把比直角入射的粗糙表面更多的能量反射回到该接收器，但它们不是有效目标。比如各种织物之类的有效目标，其反射会随着它们的颜色和表面光洁度而变。某些种类的织物吸收和散射太多的入射光束的能量，以致于很少的反射光被送回到该接收器。大量的光学或其它类型的传感器是由电池供电。根据这种设计，发射器(或接收器)会消费大量电能并因此随着时间而耗尽该电池(或者需要大量电池)。更换电池的成本不只是电池本身的成本，而更重要的是人工费用，而对于有经验的人员来说该费用是相当高的。目前仍然需要供自动龙头或自动盥洗室冲水器使用的能够长期操作而无须更换标准电池的光传感器。仍然需要供自动龙头或自动盥洗室冲水器使用的可靠传感器。
技术实现思路
本专利技术涉及新的光传感器和用于感测光辐射的新方法。该新的光传感器和新的光传感方法被用于，例如，控制自动水龙头和冲水器的运行。该新的传感器和流量控制器(包括电子控制器和阀门)仅需要少量电能来感测盥洗室设施的使用者，并因此能够使电池工作多年。无源光传感器包括对周围环境(房间)光线敏感的光检测器，用于控制自动龙头或自动盥洗室冲水器的运行。根据本专利技术的一个方面，用于控制电子水龙头或盥洗室冲水器的阀门的光传感器包括光学部件，该光学部件位于光输入端口并被布置成部分地限定检测场。该光传感器还包括光检测器和控制电路。该光检测器被光耦合到光学部件和输入端口，其中该光检测器被构造成用来检测环境光。该控制电路被构造成用于控制流量开关的打开和关闭。该控制电路还被构造成用于接收来自光检测器的对应被检测光的信号。根据另一方面，用于控制电子水龙头或盥洗室冲水器的阀门的系统包括第一光检测器、第二光检测器以及控制电路。该第一检测器被光学地耦合到第一输入端口，并且被构造成检测从第一视场(即第一检测场)到达第一检测器的环境光。该第二光检测器被光学地耦合到第二输入端口，并且被构造成用于检测从第二视场(即第二检测场)到达第二检测器的环境光。该控制电路控制流量开关的打开和关闭，其中该控制电路被构造成用于接收来自第一光检测器的数据，该数据与来自第一视场的被检测到的环境光相对应；以及接收来自第二光检测器的数据，该数据与来自第二视场的被检测到的环境光相对应。该控制电路被构造成根据环境光的背景光亮级和使用者引起的光亮级来确定该流量开关的打开和关闭。此方面的优选实施例包括一个或多个下述特征该控制电路还被构造成用于通过执行检测算法来控制打开和关闭，该算法借助于对由于使用者在至少一个视场内出现所引起的环境光的增强或减弱的检测。该检测算法对因使用者的出现而引起的视场内环境光增强的检测进行处理。该检测算法对因使用者的出现而引起的视场内环境光减弱的检测进行处理。该检测算法对因使用者的出现而引起的在一个视场内环境光增强的检测，以及在另一个视场内环境光减弱的检测进行处理。该系统还包括位于与光检测器之一相关联的输入端口之一处的光学部件，其中该光学部件被布置成部分地限定光检测器的视场。该系统可以包括位于与光检测器相关联的输入端口处的两个光学部件，其中该光学部件被布置成部分地限定光检测器的视场。该光学部件可以包括光纤、透镜、针孔、狭缝或镜子。根据此方面，该系统可以控制被设置在电子水龙头内的流量开关。可选地，该系统可以控制被设置在盥洗室冲水器系统内的流量开关。该光检测器可以包括光电二极管或光敏电阻。如此构造该光学部件和光学输入端口，使得光检测器接收在1lux到1000lux范围内的光。根据又一方面，用于控制电子水龙头或盥洗室冲水器的阀门的系统包括光检测器和控制电路。该光检测器被光学地耦合到输入端口，并且被构造成检测由视场达到检测器的环境光。该控制电路控制流量开关的打开和关闭，其中该控制电路被构造成用来接收来自光检测器的与被检测的环境光相对应的信号，还用来根据经过几个时间间隔测量得到的环境光的亮度检测值来确定流量开关的打开和关闭。该控制电路还被构造成用于通过执行检测算法来控制打开和关闭，该算法借助于对由于使用者在视场内出现所引起的环境光增强或减弱的检测。该方面的优选实施例包括一个或多个下述特征检测算法包括从背景数据到目标数据转换的计算。该计算由微分自光传感器接收来的光学数据来执行。该计算是通过对来自光检测器的光学数据应用随机算法来执行的。该随机算法包括卡尔曼滤波器。可选地，该计算是利用对接收自光检测器的光学数据应用预测算法来执行的。该预测算法包括雅可比算法。该控制电路根据预先检测到的光量周期地对检测器进行采样。该检测电路被构造成根据环境光的背景亮度以及环境光的当前亮度，连同任何所检测到的光量变化的稳定性一起来确定流量开关的打开和关闭。该控制电路利用环境光的变化来检测使用者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制电子水龙头阀门或盥洗室冲水器的阀门的系统，包括：　　　　第一光检测器，其被光学地耦合到第一输入端口并且被构造成用于检测由第一视场到达所述第一检测器的环境光；　　　　第二光检测器，其被光学地耦合到第二输入端口并且被构造成用于检测由第二视场到达所述第二检测器的环境光；　　　　用于控制流量开关的打开和关闭的控制电路，所述控制电路被构造成用于接收来自所述第一光检测器、与来自所述第一视场的被检测的环境光相对应的第一数据，以及用于接收来自所述第二光检测器、与来自所述第二视场的被检测的环境光相对应的第二数据；所述控制电路被构造成根据所述环境光的背景亮度和使用者引起的光亮度来确定所述流量开关的打开和关闭。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳坦E帕森斯，法提赫古勒尔，张岳，莫小雄，凯赫伯特，伍海鸥，
申请(专利权)人：阿利查尔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]