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Dokumentenidentifikation DE60030100T2 15.03.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001169522
Titel VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ENTLÜFTUNG VON TOILETTEN MITTELS EINES RADARSYSTEMS
Anmelder Kohler Co., Kohler, Wis., US
Erfinder DENZIN, W., Peter, Glenbeulah, WI 53023, US;
MERRITT, J., Michael, Sheboygan, WI 53081, US;
HEINZMANN, Judson, Fred, Los Altos, CA 94024, US;
PETRICH, Kyle L., Kowloon, Hong Kong, CN;
SCHLEE, Jennifer A., La Honda, CA 94020, US;
LARKIN, F., John, Santa Clara, CA 95050, US;
LINCICUM, Erik C., La Honda, CA 94020, US;
SORENSEN, O., Peter, Santa Barbara, CA 93101, US
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60030100
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.04.2000
EP-Aktenzeichen 009218249
WO-Anmeldetag 06.04.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/US00/09237
WO-Veröffentlichungsnummer 2000061883
WO-Veröffentlichungsdatum 19.10.2000
EP-Offenlegungsdatum 09.01.2002
EP date of grant 16.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.03.2007
IPC-Hauptklasse E03D 9/052(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen für die Toilettenentlüftung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Toilettenentlüftungsvorrichtung, die in einem Tank einer Toilette angeordnet ist und einen Radarsensor aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Eine Vielfalt von Vorrichtungen werden verwendet, um Gerüche aus der Luft in Toiletten und Badezimmern zu entfernen oder zu vermindern. Deckenventilatoren sind ein Beispiel für solche Vorrichtungen. Andere Beispiele umfassen Luftfiltervorrichtungen, die Gerüche aus der Umgebung einer Toilette einschließlich der Schüssel der Toilette entfernen. Einige Vorrichtungen beruhen auf der Verwendung eines elektrisch betriebenen Ventilators bzw. Gebläses oder einer Absaugvorrichtung zum Entfernen der Luft. Für gewöhnlich ist der kontinuierliche Betrieb des Gebläses oder der Absaugvorrichtung wegen der Abnutzung des Motors oder anderer mechanischer und elektrischer Bauteile des Gebläses oder der Absaugvorrichtung und/oder wegen des kontinuierlichen Verbrauchs von Elektrizität nicht wünschenswert.

Einige herkömmliche Luftfiltervorrichtungen sind für eine Anordnung ausserhalb der Toilette oder für eine Anbringung an der Toilette ausgelegt. Ein Nachteil dieser Vorrichtungen ist es, dass die Vorrichtung exponiert ist und möglicherweise ästhetisch nicht ansprechend ist und/oder unbefugten Eingriffen ausgesetzt ist. Andere herkömmliche Luftfiltervorrichtungen sind für einen Betrieb in der Toilette ausgelegt, jedoch erfordern viele dieser Vorrichtungen eine (häufig umfangreiche) Modifikation der Toilette und/oder eine speziell konstruierte Toilette. Beispielsweise kann die Vorrichtung ein Abdichten des Toilettentanks, die Anbringung von zusätzlichen Schläuchen oder Rohrleitungen an der Toilette, und/oder die Ausbildung von Sensorfenstern im Tank oder in einem anderen Teil der Toilette erfordern. Diese Vorrichtungen sind für gewöhnlich nicht unproblematisch bzw. nicht für die Nachrüstung bereits vorhandener Toiletten geeignet.

Es wurde eine Anzahl von Luftfiltervorrichtungen entwickelt, die Schalter zum Ein- und Ausschalten des Gebläses oder der Absaugvorrichtung verwenden. Manuelle Schalter können von einem Anwender betätigt werden, sind aber für gewöhnlich unpraktisch. In Folge dessen wurden Vorrichtungen mit automatischen Schaltern entwickelt. Ein herkömmlicher Schaltertyp ist ein Druckschalter. Der Schalter kann z.B. unter dem Toilettensitz angeordnet sein. Der Schalter wird betätigt, wenn ein Anwender auf der Toilette sitzt, und frei gegeben, wenn der Anwender aufsteht. Ein Nachteil dieses Typs von Druckschalter ist es, dass er exponiert ist und beschädigt, mutwillig demoliert, oder durch Schmutz, Staub oder andere Verunreinigungen defekt werden kann.

Ein weiterer Typ eines herkömmlichen Schalters ist ein Infrarotsensor. Infrarotlicht wird von einer Infrarotquelle wie etwa einer lichtemittierenden Diode (LED) abgegeben und von einem Anwender auf eine Infraroterfassungseinrichtung wie etwa eine Fotozelle reflektiert. Die Anwendung einer Infraroterfassung weist mehrere Beschränkungen auf. Zuerst einmal kann Infrarotstrahlung die meisten Materialien wegen ihrer kurzen Wellenlänge nicht durchdringen. Daher sind Infrarotsender und -erfassungseinrichtungen für gewöhnlich entweder exponiert angeordnet oder hinter einem Fenster aus einem Material, das für Infrarotstrahlung transparent ist. Zusätzlich können Infrarotsensoren unbeabsichtigt oder absichtlich durch das Vorhandensein eines Materials wie etwa Papier, Staub oder Stoff gegenüber dem Sender oder der Erfassungseinrichtung blockiert werden.

Ein weiterer Nachteil einer Infraroterfassung ist es, dass das Reflexionsvermögen von Gegenständen wie etwa Kleidung stark verschieden sein kann. Daher muss die Infraroterfassungseinrichtung für eine breite Variation der Stärke von reflektierten Signalen empfindlich sein. Es besteht die Gefahr, dass die Erfassungseinrichtung einen Anwender mit Kleidung oder anderen Artikeln, die Infrarotstrahlung absorbieren oder nur schwach reflektieren, nicht erfassen kann. Des Weiteren unterscheiden herkömmliche Infrarotsensoren nicht hinsichtlich der Entfernung eines Objektes von dem Sensor. Daher unterscheidet ein Infrarotsensor möglicherweise nicht zwischen einer Person, die eine Toilette benutzt, und einer Person, die in der Nähe der Toilette steht. Diese Nachteile von Infraroterfassungseinrichtungen können ein fehlerhaftes Ansprechen durch die Toilettenentlüftungsvorrichtung (z.B. einen kontinuierlichen oder intermittierenden Betrieb des Gebläses oder der Absaugvorrichtung) verursachen.

Die EP 0550388 beschreibt eine Vorrichtung zum Beseitigen von unangenehmen Toilettengerüchen direkt aus dem Wasserklosett. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung zum Absaugen von unangenehmen Gerüchen unmittelbar aus der Schüssel des Wasserklosetts auf.

Die US 5606747 beschreibt ein Toilettenschüssel-Absaugsystem zur Verwendung in einem Toilettentank. Ein Gebläse ist im Inneren des Tanks angeordnet und mit einem Filter verbunden, der aus dem Tank abgegebene und aus der Toilettenschüssel stammende Gerüche ausfiltert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen für die Toilettenentlüftung unter Verwendung eines Radarsensors, um den Betrieb der Vorrichtung im Ansprechen auf die Gegenwart und gegebenenfalls die Abwesenheit eines Anwenders zu steuern. Eine Ausführungsform ist eine Toilettenentlüftungsvorrichtung für die Anordnung innerhalb einer Toilette, z.B. im Tank einer Toilette. Die Toilettenentlüftungsvorrichtung weist ein Gehäuse auf, das eine Lufteinlassöffnung und eine Luftauslassöffnung definiert. Im Inneren des Gehäuses befinden sich eine Luftbewegungseinrichtung zum Einsaugen von Luft in die Vorrichtung, ein Filter zum Entfernen von schlecht riechenden Elementen in der Luft, und ein Radarsensor zum Aktivieren der Luftbewegungseinrichtung im Ansprechen auf die Gegenwart eines Anwenders sowie gegebenenfalls zum Deaktivieren der Luftbewegungseinrichtung, wenn der Anwender weg geht. Die Toilettenentlüftungsvorrichtung ist dazu konfiguriert und ausgelegt, unter Verwendung der Luftbewegungseinrichtung Luft aus der Toilette, durch die Lufteinlassöffnung, in Kontakt mit dem Filter, und aus der Luftauslassöffnung hinaus abzuziehen. Bei einem Betriebsmodus ist die Toilettenentlüftungsvorrichtung über der Überlaufleitung der Toilette angeordnet, um Luft aus der Schüssel der Toilette, durch die Überlaufleitung, und in die Toilettenentlüftungsvorrichtung abzuziehen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine Toilettenentlüftungsvorrichtung mit einem Gehäuse, das eine Lufteinlassöffnung und eine Luftauslassöffnung definiert, einer Luftbewegungseinrichtung, und einem Radarsensor. Die Luftbewegungseinrichtung und der Radarsensor sind elektrisch gekoppelt, um die Luftbewegungseinrichtung im Ansprechen auf die Erfassung eines Anwenders zu aktivieren. Sowohl die Luftbewegungseinrichtung als auch der Radarsensor sind in dem Gehäuse angeordnet. Der Radarsensor weist auf: einen Sender zum Abgeben von RF-Energieimpulsen, einen torgesteuerten Empfänger zum Empfangen von Reflexionen der RF-Energieimpulse, und einen Prozessor zum Bestimmen, ob ein Anwender zugegen ist, im Ansprechen auf die von dem Empfänger empfangenen Reflexionen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Entfernen von schlecht riechenden Elementen unter Verwendung einer Toilettenentlüftungsvorrichtung, die in einer Toilette, z.B. in dem Tank einer Toilette, angeordnet ist. Ein Radarsensor fühlt, ob sich eine Person in der Nähe der Toilette befindet. Wenn sich eine Person in der Nähe der Toilette befindet, wird eine Luftbewegungseinrichtung eingeschaltet, um Luft aus einer Schüssel der Toilette in die Toilettenentlüftungsvorrichtung einzuziehen. Schlecht riechende Elemente in der Luft werden dann unter Verwendung eines Filters entfernt. Der Radarsensor, die Luftbewegungseinrichtung und der Filter sind sämtlich in der Toilettenentlüftungsvorrichtung angeordnet.

Die oben stehende Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung soll nicht jede offenbarte Ausführungsform oder jede Ausführung der vorliegenden Erfindung beschreiben. Die Figuren und die nachfolgende detaillierte Beschreibung geben insbesondere Beispiele für diese Ausführungsformen an.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung wird durch die Erwägung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ermöglicht. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Toilettenentlüftungsvorrichtung, die im Tank einer Toilette angeordnet ist;

2 eine schematische Querschnittansicht der Toilettenentlüftungsvorrichtung von 1;

3 eine perspektivische Ansicht eines unteren Teils des Gehäuses der Toilettenentlüftungsvorrichtung von 1;

4 eine perspektivische Ansicht eines oberen Teils des Gehäuses der Toilettenentlüftungsvorrichtung von 1;

5A eine perspektivische Ansicht einer Basis des oberen Teils des Gehäuses von 4;

5B eine perspektivische Draufsicht auf eine Abdeckplatte des oberen Teils des Gehäuses von 4;

5C eine perspektivische Draufsicht auf einen Deckel des oberen Teils des Gehäuses von 4;

5D eine perspektivische Unteransicht der Abdeckplatte von 5B;

6 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radarsensors;

7 ein schematisches Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radarsensors;

8 schematische Zeitdiagramme für den Betrieb einer Ausführungsform eines gepulsten Radarsensors gemäß der Erfindung;

9 schematische Zeitdiagramme für den Betrieb einer anderen Ausführungsform eines gepulsten Radarsensors gemäß der Erfindung;

10 ein Schemadiagramm des Betriebs eines gepulsten Radarsensors;

11 ein schematisches Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radarsensors;

12 schematische Zeitdiagramme für den Betrieb einer wieder anderen Ausführungsform eines gepulsten Radarsensors gemäß der Erfindung;

13 ein schematisches Blockdiagramm für eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radarsensors; und

14 eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Toilettenentlüftungsvorrichtung.

Obgleich die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, sind konkrete Details in der Zeichnung beispielhaft gezeigt und werden ausführlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden sein, dass es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die im Besonderen beschriebenen Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung soll im Gegenteil alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die gemäß der Definition durch die beigefügten Ansprüche innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung liegen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung auf Vorrichtungen zur Toilettenentlüftung anwendbar ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf Vorrichtungen zur Toilettenentlüftung gerichtet, die einen Radarsensor verwenden. Auch wenn die vorliegende Erfindung nicht dahin gehend eingeschränkt ist, so ergibt sich doch ein Verständnis verschiedener Aspekte der Erfindung durch eine Erörterung der Beispiele, die nachfolgend gegeben wird.

Eine Toilettenentlüftungsvorrichtung weist ein Gehäuse mit einer Lufteinlassöffnung und einer Luftauslassöffnung, einer Luftbewegungseinrichtung, einem Filter und einem Radarsensor zum Betätigen der Luftbewegungseinrichtung auf. Bevorzugt sind alle diese Bauteile so in dem Gehäuse angeordnet, dass sie eine einzelne, integrierte Einheit zur Verfügung stellen. Die Toilettenentlüftungsvorrichtung zieht unter Verwendung der Luftbewegungseinrichtung Luft über die Lufteinlassöffnung in das Gehäuse. Die Luft wird durch den Filter und aus der Luftauslassöffnung hinaus gerichtet. Der Radarsensor schaltet die Luftbewegungseinrichtung ein, wenn ein Anwender erfasst wird, und schaltet gegebenenfalls die Luftbewegungseinrichtung ab, wenn kein Anwender erfasst wird. Als Alternative kann die Vorrichtung so konfiguriert sein, dass die Luftbewegungseinrichtung nach einem ausgewählten Zeitbetrag (z.B. 5 Minuten, 10 Minuten oder 15 Minuten) abschaltet.

Bei zumindest einigen Ausführungsformen sind alle Bauteile der Toilettenentlüftungsvorrichtung im Inneren der Toilette angeordnet. Beispielsweise kann die Toilettenentlüftungsvorrichtung vollständig im Inneren des Aufbaus der Toilette, z.B. im Tank der Toilette, angeordnet sein (falls die Toilette einen Tank aufweist). Da das Material der Toilette (z.B. Porzellan) für gewöhnlich keine Radarsignale blockiert, kann der Radarsensor unauffällig im Tank oder in einem anderen Teil der Toilette angeordnet sein. Es ist nicht nötig, Fenster im Tank oder in einem anderen Teil der Toilette auszubilden, wie es für einen in der Toilette angeordneten Infrarotsensor erforderlich wäre. Zumindest in einigen Fällen kann die Toilettenentlüftungsvorrichtung verwendet werden, um eine bereits vorhandene Toilette ohne zusätzliche Modifikation der Toilette nachzurüsten.

1 veranschaulicht eine Ausführungsform einer im Tank einer Toilette angeordneten Toilettenentlüftungsvorrichtung 100, und 2 veranschaulicht schematisch einen Querschnitt der Toilettenentlüftungsvorrichtung 100. Obgleich die Toilettenentlüftungsvorrichtung in Bezug auf eine Vorrichtung für die Anordnung im Tank der Toilette veranschaulicht und beschrieben wird, sollte es verständlich sein, dass die Toilettenentlüftungsvorrichtung für eine Anordnung an einer anderen Stelle in der Toilette, z.B. in der Basis der Toilette oder ausserhalb der Toilette, modifiziert werden kann.

Die Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 weist ein Gehäuse 102, eine Lufteinlassöffnung 104, eine Luftauslassöffnung 106, eine Luftbewegungseinrichtung 108, einen Filter 110 und einen (auf einer Platine angeordneten) Radarsensor 112 auf. Diese Ausführungsform der Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 kann über einer Überlaufleitung 154 im Tank 152 der Toilette 150 angeordnet sein. Bei einem Betriebsbeispiel wird Luft von der Luftbewegungseinrichtung 108 aus einer Schüssel 156 der Toilette 150, durch eine oder mehr Einfassungsrandöffnungen 158 in der Unterseite des Schüsseleinfassungsrandes 160, entlang der Spülleitung 162, durch die Überlaufleitung 154, und in die Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 gezogen.

Die Einfassungsrandöffnungen 158, die Spülleitung 162 und die Überlaufleitung 154 sind bei vielen Varianten von Toiletten herkömmliche Elemente. Wenn ein Anwender die Toilette spült, wird die Klappe 166 angehoben, um eine Öffnung 168 in die Spülleitung 162 freizugeben, die es ermöglicht, dass Wasser aus dem Tank 152 durch die Spülleitung 162 und die Einfassungsrandöffnungen 158 fließt, um die Schüssel 156 zu spülen und die Spültätigkeit zum Entfernen von Unrat zu ermöglichen. Die veranschaulichte Toilette weist Einfassungsrandöffnungen auf, bei denen es sich um Löcher oder Öffnungen in einer Einfassungsrandleitung der Toilette handelt. Andere Toiletten haben an Stelle von Löchern oder Öffnungen einen Einfassungsrand mit Schlitzen. Die Überlaufleitung 154 wird dazu verwendet, Wasser aus dem Tank 152 zu entfernen, wenn der Wasserpegel über die Oberseite der Überlaufleitung ansteigt. Die Toilette weist für gewöhnlich auch ein Nachfüllrohr 170 auf, das mit einer Wasserquelle 172 gekoppelt ist. Ein Ende des Nachfüllrohres 170 ist in oder über der Überlaufleitung 154 angeordnet, um die Schüssel 156 über die Überlaufleitung 154 nach dem Spülen nachzufüllen, während sich der Tank 152wieder füllt. Die Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 kann eine Öffnung 114 in dem Gehäuse 102 für das Nachfüllrohr 170 aufweisen.

Es dürfte verständlich sein, dass die Toilettenentlüftungsvorrichtung für die Verwendung mit einer Vielfalt von Toiletten, die nicht alle diese Bauteile aufweisen, oder Toiletten, die zusätzlich Bauteile enthalten, geeignet sein und ausgelegt werden kann. Beispielsweise kann die Toilettenentlüftungsvorrichtung in Toiletten verwendet werden, die keine Tanks aufweisen. Die Toilettenentlüftungsvorrichtung kann in dem glas- bzw. porzellanartigen Material der Toilette angeordnet und mit der Schüssel gekoppelt sein, z.B. durch eine Leitung, durch die Wasser in die Schüssel eingeführt wird und/oder eine Leitung, die speziell dazu vorgesehen ist, um die Schüssel der Toilette und die Toilettenentlüftungsvorrichtung zu verbinden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Toilettenentlüftungsvorrichtung ausserhalb der Toilette angeordnet sein, wobei die Lufteinlassöffnung der Vorrichtung aus der Schüssel der Toilette heraus mit einer im Aufbau der Toilette ausgebildeten Leitung gekoppelt ist. In einigen Fällen kann die Toilettenentlüftungsvorrichtung hinter oder an einer Toilettenwand angeordnet sein. Ein Rohr, ein Schlauch oder eine Röhre verbindet die Toilette mit der Vorrichtung.

Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist das Gehäuse 102 der Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 für gewöhnlich unter Verwendung eines Plastikmaterials wie etwa Polypropylen gefertigt. Das Plastikmaterial ist für gewöhnlich gegen eine Verschlechterung in Luft und Wasser beständig und bevorzugt gegen eine Verschlechterung durch Chemikalien aus Reinigungsprodukten für die Verwendung im Tank beständig. Das Gehäuse 102 kann als ein Einzelteil oder als mehrere Teile ausgebildet sein. 3 und 4 veranschaulichen eine Ausführungsform eines geeigneten Gehäuses 102, das mit einem unteren Teil 116 (3) und einem oberen Teil 118 ausgebildet ist (4). Bei der veranschaulichten Ausführungsform weist der untere Teil 116 die Lufteinlassöffnung 104, die Nachfüllrohröffnung 114, und gegebenenfalls ein Nachfüllrohr 170 auf. Bei der in 3 veranschaulichten Ausführungsform weist der untere Teil 116 des Gehäuses 102 ferner einen Kanal 124 auf, durch den Luft aus der Lufteinlassöffnung 104 auf die Luftbewegungseinrichtung gerichtet wird, wie nachfolgend beschrieben ist.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die Lufteinlassöffnung 104 für gewöhnlich größer bemessen als die Überlaufleitung 154. Der Vorteil dieser Anordnung ist es, dass die Überlaufleitung 154 (wie auch die zugeordnete Spülleitung 162 und die Einfassungsrandöffnungen 158) verwendet werden kann, um Luft aus der Schüssel 156 abzuziehen, dass aber Wasser immer noch leicht in die Überlaufleitung 154 fließen kann, wenn der Wasserpegel im Tank 152 zu hoch ansteigt. Wenn die Lufteinlassöffnung 104 kleiner ist, kann das Einlaufen von Wasser in die Überlaufleitung 154 behindert werden. Ein weiterer Vorteil ist es, dass die breite Lufteinlassöffnung 104 die Wahrscheinlichkeit verringert, dass Wasser zusammen mit der Luft (z.B. durch Saugwirkung) in den Bereich der Luftbewegungseinrichtung 108 und/oder des Filters 110 hochgezogen wird. Bei einigen Ausführungsformen können zusätzliche Öffnungen im unteren Teil 116 des Gehäuses ausgebildet sein, um es zu ermöglichen, dass Luft und/oder Wasser in das bzw. aus dem Gehäuse fließen. Zumindest in einigen Fällen kann das Wasser im Tank 152 in die Lufteinlassöffnung 104 der Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 aufsteigen. Dies kann das Abziehen von Luft aus der Schüssel 156 über die Überlaufleitung 154 anstatt aus dem Tank 152 erleichtern.

Wieder ein anderer Vorteil der großen Lufteinlassöffnung ist es, dass die Öffnung eine Vielfalt von bereits vorhandenen Überlaufleitungen und Positionen der Überlaufleitung in Bezug auf die anderen Gegenstände im Tank ermöglichen kann. Dies erleichtert die Verwendung der Fluidströmungsvorrichtung bei der Nachrüstung bereits vorhandener Toiletten. Es dürfte jedoch verständlich sein, dass bei einigen Ausführungsformen die Lufteinlassöffnung kleiner sein kann, insbesondere wenn die Toilettenentlüftungsvorrichtung mit der Toilette durch eine speziell für die Vorrichtung vorgesehene Leitung verbunden ist, und/oder die Toilette von einem der Toilettentypen ist, die keinen Tank verwenden.

3 veranschaulicht auch eine Hängeanordnung 120 für die Anbringung der Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 am Tank 152. Die Hängeanordnung 120 kann Haken 122 oder andere Bauteile wie etwa Befestigungselemente, Schrauben, Anordnungen mit Muttern und Schraubbolzen und dergleichen verwenden, um die Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 aufzuhängen, zu befestigen, oder anderweitig am Tank 152 anzubringen. Die Hängeanordnung 120 kann ein integraler Teil des Gehäuses 102 sein (z.B. der untere Teil 116 oder ein anderer Teil des Gehäuses), oder die Hängeanordnung 120 kann dazu konfiguriert sein, die Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 im Tank 152 der Toilette 150 anzubringen, zu umfangen, zu stützen, zu verbinden, zu befestigen, oder anderweitig zu halten. Die Hängeanordnung 120 kann einstellbare Bauteile aufweisen, damit die Position der Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 so eingestellt werden kann, dass sie an bereits vorhandene Bauelemente in der Toilette angepasst ist. Beispielsweise kann die Hängeanordnung 120 zum Einstellen einer erhöhten oder abgesenkten Position der Toilettenentlüftungsvorrichtung in der Toilette und/oder zum Einstellen des Abstands zwischen der Toilettenentlüftungsvorrichtung und Seitenwänden des Tanks konfiguriert sein. Eine einstellbare Hängeanordnung kann das Nachrüsten einer Vielfalt von verschiedenen, bereits vorhandenen Toiletten mit Toilettenentlüftungsvorrichtungen erleichtern. Zusätzlich oder als Alternative kann die Toilettenentlüftungsvorrichtung mit der Überlaufklappe z.B. durch eine Schraube, einen Clip, einen Schraubbolzen oder eine andere Befestigungseinrichtung gekoppelt sein.

Der obere Teil 118 des Gehäuses 102 kann als ein einzelnes Teil oder als mehrere Teile ausgebildet sein. 5A bis 5D veranschaulichen eine Ausführungsform des oberen Teils 118 des Gehäuses. Diese Ausführungsform weist eine Basis 126 (5A), eine Abdeckplatte 128 (5B und 5D) und einen Deckel 130 (5C) auf. Die Basis 126 ist so konfiguriert, dass sie mit dem unteren Teil 116 des Gehäuses 102 zusammenpasst. Die Abdeckplatte 128 passt in den Deckel 130, und die Basis 126 und der Deckel 130 sind so konfiguriert, dass sie sich ineinander fügen.

Die Basis 126, die Platte 128, der Deckel 130 und der untere Teil 116 können jegliche von einer Vielfalt von Befestigungselemente wie etwa Clips, einander formschlüssig haltende Teile und dergleichen, und/oder Elemente für das Zusammenwirken mit Befestigungselementen wie etwa Klebemitteln, Schrauben, Nägeln, Muttern und Schraubbolzen, Nieten, Klammern, und dergleichen zum Befestigen oder anderweitigen Zusammenhalten der Basis 126, der Abdeckplatte 128, des Deckels 130 und des unteren Teils 116 aufweisen. Bevorzugt sind die Basis 126, die Abdeckplatte 128, der Deckel 130 und der untere Teil 116 dicht zusammen gehalten, um das Eindringen von Luft aus dem Tank in die Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 (ausser durch die Lufteinlassöffnung) zu verhindern oder zu vermindern. Dies kann auch das Einfließen von Wasser in den oberen Teil 118 des Gehäuses 102 und eine mögliche Beschädigung der Luftbewegungseinrichtung und des Radarsensors verhindern.

Die Basis 126 und Deckel 130 definieren einen Luftaustrittkanal 142, der sich von der Luftbewegungseinrichtung zu der Luftauslassöffnung 106 erstreckt. Der Filter ist innerhalb dieses Luftaustrittkanals 142 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 102 so konfiguriert sein, dass der Filter durch teilweises oder vollständiges Zerlegen der Vorrichtung und/oder ohne Zerlegen oder mit nur teilweisem Zerlegen durch die Luftauslassöffnung herausgenommen werden kann. Dadurch kann der Filter gewechselt werden.

Die Basis 126 und/oder der Deckel 130 können auch Rippen 134 aufweisen, bei denen der Filter (nicht gezeigt) angeordnet ist. Die Rippen können z.B. eine Umlenkeinrichtung zum Richten einer Luftströmung in den Filter darstellen. Die Rippen können auch eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse 102 und dem Filter bilden.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist der Radarsensor in einer Kammer 148 im Deckel 130 über der Luftbewegungseinrichtung angeordnet. Der Radarsensor ist für gewöhnlich auf einer in dieser Kammer 148 angeordneten Platine vorgesehen. Es dürfte verständlich sein, dass der Radarsensor in anderen Teilen des Gehäuses 102 oder bei einigen Ausführungsformen separat vom Gehäuse angeordnet und mit der Luftbewegungseinrichtung durch eine Kabelschnur, Drähte oder andere Verbindungselemente verbunden sein kann.

Der Radarsensor kann vom Rest des Innenraums des oberen Teils 118 des Gehäuses 102 durch die Abdeckplatte 128 getrennt sein, die den Radarsensor zumindest teilweise vor Luft und Wasser in der Toilettenentlüftungsvorrichtung schützt und/oder die Luftbewegungsvorrichtung hält. Die Abdeckplatte 138 kann so konfiguriert sein, dass sie es ermöglicht, dass sich Drähte, Leitungen oder andere Verbindungselemente zwischen dem Radarsensor und der Luftbewegungseinrichtung erstrecken. 5D veranschaulicht eine Unterseite der Abdeckplatte 128 mit einem Zapfen 132, auf dem die Luftbewegungseinrichtung (in der veranschaulichten Ausführungsform ein Gebläse) montiert ist.

Der Radarsensor und/oder die Luftbewegungseinrichtung können unter Verwendung von einer oder mehr Batterien oder mit Wechselstrom aus einer Steckdose betrieben werden. Falls die Luftbewegungseinrichtung und/oder der Radarsensor unter Verwendung einer Wechselstromquelle betrieben werden, können die Basis 126 und/oder der Deckel 130 auch eine Öffnung 136 aufweisen, durch die sich eine Kabelschnur 138 mit einem Stecker und gegebenenfalls mit einem Spannungs- oder Stromregler 140 erstrecken kann (vgl. 4).

Die veranschaulichte Ausführungsform weist eine Gebläse als die Luftbewegungseinrichtung auf. Um eine Luftströmung zu erleichtern, kann die Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 so ausgebildet sein, dass der Luftaustrittkanal 142 asymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Gebläse angeordnet ist. Diese Konfiguration ermöglicht es dem Gebläse 108, wenn es in die richtige Richtung gedreht ist, die Luft durch den Luftaustrittkanal 142 hinaus zu richten, ohne wesentliche Luftmengen zurück in den Luftaustrittkanal zu ziehen. Im Betrieb und unter Bezugnahme auf die 1, 2, 3, 4 und 5A bis 5D strömt Luft von der Lufteinlassöffnung 104 den Kanal 124 entlang und in den oberen Teil 118 des Gehäuses 102. Die Luft wird durch die Drehung des Gebläses um den Mittelpunkt des Gebläses gerichtet, bis sie durch die Luftaustrittkanal 142, an dem Filter 110 vorbei, und aus der Luftauslassöffnung 106 in den Tank 152 austritt. Bei dieser Ausführungsform bläst das Gebläse Luft durch den Filter 110 und aus der Luftauslassöffnung hinaus. Bei anderen Ausführungsformen kann der Filter im Inneren der Vorrichtung angeordnet sein, so dass Luft durch den Filter zum Gebläse hin und aus der Luftauslassöffnung hinaus gezogen wird.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform wird die Richtung der Luftströmung durch die Luftbewegungseinrichtung (z.B. das Gebläse) umgekehrt. Die Luft bewegt sich in einer Richtung den Kanal 124 entlang und wird dann entlang des Luftaustrittkanals 142 in die entgegengesetzte Richtung gerichtet. Dies ist ein Beispiel für eine "Knick"-Luftströmung. Andere Ausführungsformen müssen diesen besonderen Typ einer Luftströmung nicht aufweisen. Ein Vorteil einer "Knick"-Luftströmung ist es, dass die Toilettenentlüftungsvorrichtung mit einem relativ schmalen Profil ausgebildet werden kann, das eine Anordnung in Toilettentanks mit nur einem kleinen Freiraum zwischen der Oberseite des Tanks und dem normalen Pegel oder dem Überlaufwasserpegel ermöglicht.

Eine Vielfalt von verschiedenen Luftbewegungseinrichtungen kann verwendet werden, darunter Gebläse, Blasbälge (die beispielsweise durch piezoelektrische Vorrichtungen auseinander- und zusammengezogen werden), und Absaugvorrichtungen. Die veranschaulichte Ausführungsform weist ein Gebläse auf. Geeignete Gebläse umfassen z.B. bürstenlose DC-Gebläse, AC-Gebläse mit Bürsten, Zentrifugalgebläse, drehzahlvariable Gebläse, und axial montierte Gebläse.

Die Luftbewegungseinrichtung ist elektrisch mit dem Radarsensor gekoppelt, so dass die Luftbewegungseinrichtung gemäß der Anweisung durch die von dem Radarsensor empfangenen Signale ein- und gegebenenfalls ausgeschaltet werden kann. Optional kann auch ein manueller Schalter mit der Luftbewegungseinrichtung gekoppelt sein, so dass ein Anwender die Luftbewegungseinrichtung manuell ein- und ausschalten kann. Dieser manuelle Schalter kann an dem Gehäuse angeordnet sein, oder er kann sich von dem Gehäuse erstrecken, so dass er z.B. auf der Aussenseite des Tanks 152 der Toilette 150 oder an dem oder in der Nähe des Toilettensitzes angeordnet ist.

Eine Vielfalt von verschieden Filtern kann verwendet werden. Üblicherweise enthält der Filter 110 ein aktives Material, das zumindest einen Teil der schlecht riechenden Elemente aus der in die Toilettenentlüftungsvorrichtung 100 eingezogenen Luft adsorbiert, absorbiert, oder durch Umsetzung entfernt. Dieses aktive Material kann den Aufbau des Filters bilden, und/oder der Filter kann ein Trägermaterial enthalten, auf oder in dem das aktive Material haftend angebracht, adsorbiert, eingebettet oder anderweitig angeordnet ist. Das aktive Material kann Chemikalien wie z.B. Methylmercaptan und Wasserstoffsulfid entfernen, adsorbieren oder absorbieren. Üblicherweise weist der Filter makroskopische Luftkanäle auf, und/oder der Filter besteht aus einem porösen Material, um den Durchtritt der Luft durch den Filter zu ermöglichen, aber die Luft dennoch mit dem aktiven Material des Filters in Kontakt zu bringen. Beispiele für geeignete aktive Materialien umfassen Aktivkohle und katalytisch aktive Metalloxide. Geeignete Filter umfassen z.B. extrudierte Würfel aus porösem Filtermaterial, Filter mit wabenförmigen Kanälen, und auf einem Gitter angeordnetes Filtermaterial. Ein geeigneter Filter ist das Modell Nr. AKH12WLC 60/0560/40, Kobe Steel, Ltd., Fujisawa, Japan.

14 veranschaulicht ein weiteres Beispiel einer Toilettenentlüftungsvorrichtung. Die Toilettenentlüftungsvorrichtung 400 weist ein unteres Gehäuse mit einem Sockelteil 416 auf, an dem ein Schnorchelteil 417 angebracht ist, das über die Überlaufleitung der Toilette passt, so dass es die Lufteinlassöffnung 404 bildet. Eine Basis 418 eines oberen Teils des Gehäuses passt mit dem Sockelteil 416 des unteren Gehäuses zusammen und enthält eine Luftöffnung 407, durch die Luft von der Luftbewegungseinrichtung 408 angesaugt werden kann. Ein Filter 410 fügt sich auch in die Basis 418 ein, um Luft zu filtern, die von der Luftbewegungseinrichtung 408 durch einen Luftaustrittkanal 411 geblasen wird. Nach dem Filtern tritt die Luft durch die Luftauslassöffnung 406 aus. Der Radarsensor 412 ist auf einer Seite des Luftaustrittkanals 411 angeordnet. Der Deckel 430 ist auf die Basis 418 aufgesetzt und trennt – abgesehen von Verbindungen mit der Luftbewegungseinrichtung 408 – auf bevorzugte Weise den Radarsensor 412 vom Rest der Toilettenentlüftungsvorrichtung 400 ab, um Schäden am Radarsensor 412 in Folge von Wasser in der Toilettenentlüftungsvorrichtung 400 zu verringern oder zu verhindern.

Radarsensoren

Ein Radarsensor 112 ist eine nützliche Vorrichtung zum Erfassen einer Einzelperson und/oder von Aktionen einer Einzelperson in einem Sensorfeld. Radarsensoren können in der Toilette z.B. in einem Toilettentank und ohne ein besonderes Fenster angeordnet sein, und können betrieben werden, ohne dem Äusseren der Toilette ausgesetzt zu sein. Dies ermöglicht eine praktische, unauffällige Anordnung des Toilettenentlüftungssystems und kann zumindest in einigen Fällen ein Nachrüsten bereits vorhandener Toiletten ermöglichen, wobei es kaum oder gar nicht nötig ist, die bereits vorhandene Toilette Bauelemente zu verändern.

6 veranschaulicht schematisch eine Radarerfassung. Im Allgemeinen wird eine Radarerfassung bewerkstelligt, indem ein Radarsignal von einem Sender 192 übertragen wird, und Reflexionen des übertragenen Radarsignals an einem Empfänger 194 empfangen werden. Die Reflexionen entstehen durch die Wechselwirkung des Radarsignals mit einem Objekt wie etwa einem Anwender 196. Die Stärke des reflektierten Signals hängt zum Teil von dem Reflexionsvermögen und der Größe des Objektes sowie von der Distanz zu dem Objekt ab. Die von dem Empfänger 194 empfangenen Reflexionen werden dann an eine Erfassungsschaltungsanordnung 197 geliefert, die z.B. das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Anwenders feststellt und über eine Steuerschaltungsanordnung 198 eine Vorrichtung wie etwa eine Luftbewegungseinrichtung 199 betätigt.

Eine Vielfalt von Radarsendern kann verwendet werden. Ein Typ von Radarsender strahlt kontinuierlich ein elektromagnetisches Signal ab, häufig auf einer einzigen Frequenz. Ein Verfahren für das Erhalten von Informationen aus diesem Signal ist es, die Frequenz des reflektierten Signals zu messen. Wenn sich das Objekt, welches das Signal reflektiert, in Bewegung befindet, kann die Frequenz des reflektierten Signals eine Dopplerverschiebung aufweisen und Bewegungs- und Richtungsinformationen zur Verfügung stellen. Beispielsweise verursacht ein Objekt, das sich von dem Radarsensor weg bewegt, eine Verringerung der Frequenz des reflektierten Signals, und ein Objekt, das sich auf den Sensor zu bewegt, verursacht eine Erhöhung der Frequenz des reflektierten Signals. Es dürfte verständlich sein, dass es andere CW ("Continuous-Wave")-Radarsysteme und -verfahren gibt, die verwendet werden können, um Anwesenheits-, Positions-, Bewegungs- und Richtungsinformationen in Bezug auf eine Einzelperson in dem Radarsensorfeld zu erhalten. Diese Radarsysteme und -verfahren können auch in den Vorrichtungen der Erfindung verwendet werden.

Ein anderer Typ eines geeigneten Radarsystems ist ein gepulstes Radar, bei dem Impulse von elektromagnetischer Energie von einem Sender abgegeben und reflektierte Impulse von einem Empfänger empfangen werden. Eine gepulste Radarkonfiguration ist schematisch in 7 dargestellt. Dieses Radarsystem weist einen Impulsgenerator 50 auf, der Impulse mit einer Pulsrate ("Pulse Repetition Frequency"; PRF) erzeugt, einen Sender 52, der ein Radarsignal im Ansprechen auf die Impulse überträgt, eine optionale Sender-Verzögerungsschaltung 53 zum Verzögern des Radarsignals, einen Empfänger 54 zum Empfangen des reflektierten Radarsignals, eine optionale Empfänger-Verzögerungsschaltung 56, um den Empfänger nach einer Verzögerung auf Durchlass zu steuern, und eine Signalverarbeitungs-Schaltungsanordnung 58 für den Erhalt der gewünschten Anwesenheits-, Positions-, Bewegungs- und/oder Richtungsinformationen aus dem reflektierten Radarsignal.

Bei einem Typ eines gepulsten Radars wird ein Burst von elektromagnetischer Energie mit einer bestimmten RF-Frequenz ausgegeben, wobei die Länge des Bursts mehrfachen HF-Energieoszillationen auf der Radarfrequenz entspricht. Ein Beispiel für ein Radarsystem unter Verwendung von RF-Frequenz-Radarbursts ist in dem US-Patent Nr. 5,521,600 ausführlich beschrieben. Bei diesem besonderen Radarsystem werden die Sende- und Empfangssignale vor der Signalverarbeitung im Empfänger 54 gemischt.

Ein Zeitdiagramm für dieses besondere Radarsystem ist in der 8 gezeigt, die den übertragenen RF-Burst 60, das Empfänger-Torsteuersignal 62, und das Sender- und Empfänger-Mischsignal 64 veranschaulicht. Die Erfassungsschwelle 66 der Schaltung kann auf einen ausreichend hohen Wert eingestellt werden, damit nur ein Sender- und Empfänger-Mischsignal eine Erfassung auslöst. Dieses Radarsystem besitzt einen maximalen Erfassungsbereich. Erfassbare Signale ergeben sich nur aus Objekten, die sich nahe genug am Sender und Empfänger befinden, so dass zumindest ein Teil eines übertragenen Bursts bis zu dem Objekt gelangt und innerhalb der zeitlichen Dauer des Bursts an den Empfänger zurück reflektiert wird. Das Sensorfeld dieses Radarsystems deckt den Bereich innerhalb des maximalen Bereichs des Radarsystems ab. Jegliches Objekt innerhalb dieses Sensorfeld kann Gegenstand einer Erfassung sein.

Ein anderer Typ eines gepulsten Radarsystems ist ein Ultrabreitband ("Ultra-WideBand"; UWB)-Radar, welches das Aussenden von Impulsen mit Impulslängen im Nano- oder Sub-Nanosekundenbereich aufweist. Beispiele für UWB-Radarsysteme sind in den US-Patenten Nr. 5,361,070 und 5,519,400 zu finden. Diese UWB-Radarsysteme sind in 7 ebenfalls schematisch dargestellt. Bei UWB-Radarsystemen ist jedoch die Zeitsteuerung des Sendeimpulses 68 und der Empfänger-Torsteuerung 70, die in 9 veranschaulicht ist, von den obenstehend beschriebenen RF-Burst-Radarsystemen wesentlich verschieden. Sendeimpulse werden von dem Sender 52 mit einer Pulsrate (PRF) ausgegeben, die für gewöhnlich von dem Impulsgenerator 50 bestimmt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann die Pulsrate durch eine Geräuschquelle moduliert sein, so dass Sendeimpulse in zufällig variierenden Intervallen mit einer durchschnittlichen Intervalllänge ausgegeben weiden, die gleich dem Kehrwert der Pulsrate ist. Der Empfänger 54 wird nach einem Verzögerungszeitraum (D), der die Differenz zwischen den von der Empfänger-Verzögerungsschaltung 56 und der Sender-Verzögerungsschaltung 53 gelieferten Verzögerungen ist, auf Durchlass gesteuert. Bei UWB-Radarsystemen besitzen die Sendeimpulse eine kurze Impulsbreite (PW), für gewöhnlich z.B. 10 Nanosekunden oder weniger. Der Empfänger wird für gewöhnlich nach dem Senderimpulszeitraum auf Durchlass gesteuert, anders als bei den vorausgehend beschriebenen RF-Burst-Radarsystemen, bei denen der Empfänger während des Senderimpulszeitraums auf Durchlass gesteuert ist.

Bei UWB-Systemen definieren der Verzögerungszeitraum und die Länge der Empfängertorsteuerung und der Senderimpulse eine Erfassungsschale 72, die in 10 veranschaulicht ist. Die Erfassungsschale definiert das wirksame Sensorfeld des UWB-Radarsystems. Der Abstand zwischen dem Radarsender/-empfänger und der Erfassungsschale wird durch den Verzögerungszeitraum bestimmt; je länger der Verzögerungszeitraum, desto weiter aussen befindet sich die Schale. Die Breite 73 der Schale hängt von der Sendeimpulsbreite (PW) und von der Empfänger-Gatebreite (GW) ab. Längere Impulsbreiten oder Gatebreiten entsprechen einer Schale 74 mit einer größeren Breite 75. Bei Verwendung von UWB-Radarsystemen können Charakteristiken eines Objekts 76 in der Schale wie etwa das Vorhandensein, die Position, die Bewegung und die Bewegungsrichtung eines Objekts bestimmt werden.

Bei einigen Ausführungsformen werden zwei oder mehr Torsteuerimpulse mit verschiedenen Verzögerungszeiten verwendet. Die Torsteuerimpulse können bei jedem Taktimpuls oder nach einem Block von Taktimpulsen variieren (z.B. wird ein Torsteuerimpuls auf vierzig Taktimpulse verwendet, woraufhin der Zweite bei den nächsten vierzig Taktimpulsen verwendet wird). Bei anderen Ausführungsformen kann ein Controller in Abhängigkeit von Umständen wie etwa der Erfassung eines Anwenders zwischen den zwei oder mehr Torsteuerimpulsen umschalten. Beispielsweise kann ein erster Torsteuerimpuls verwendet werden, um eine Erfassungsschale zu erzeugen, die sich über eine bestimmte Distanz von der Vorrichtung erstreckt. Die Erfassung des Anwenders kann die Luftbewegungseinrichtung der Toilettenentlüftungsvorrichtung starten. Sobald ein Anwender erfasst wird, kann ein zweiter Torsteuerimpuls verwendet werden, der eine Erfassungsschale erzeugt, welche näher oder weiter entfernt als die erste Schale ist. Sobald ein Anwender diese zweite Erfassungsschale verlässt, kann die Luftbewegungseinrichtung deaktiviert werden. Der Controller nimmt dann wieder den Betrieb unter Verwendung des ersten Torsteuerimpulses als Vorbereitung für einen anderen Anwender auf. Bei wieder anderen Ausführungsformen wird mehr als ein Torsteuerimpuls pro Sendeimpuls geliefert, wodurch mehrere Erfassungsschalen erzeugt werden.

Eine potenziell nützliche Eigenschaft einiger UWB-Sender ist es, dass die Senderantenne nach dem Ende der Impulse häufig nachschwingt (d.h. weiter sendet). Dieses Nachschwingen erzeugt mehrere Schalen innerhalb der anfänglichen Erfassungsschale 72, wodurch die Erfassung von Objekten zwischen der Erfassungsschale 72 und dem Radarsender/-empfänger ermöglicht wird.

Bei sowohl dem RF-Burst- als auch dem UWB-Radarsystem stellen Verzögerungsschaltungen 53, 56 einen festgelegten oder variablen Verzögerungszeitraum zur Verfügung. Eine variable Verzögerungsschaltung kann kontinuierlich variabel sein oder diskrete Werte besitzen. Beispielsweise kann ein kontinuierlich variables Potentiometer verwendet werden, um einen kontinuierlich variablen Verzögerungszeitraum zur Verfügung zu stellen. Als Alternative kann ein Mehrpolschalter verwendet werden, um zwischen Widerständen umzuschalten, die verschiedene Werte besitzen, um mehrere diskrete Verzögerungszeiträume zur Verfügung zu stellen. Bei einigen Ausführungsformen können Verzögerungsschaltungen 53, 56 einfach ein Leiter wie etwa ein Draht oder eine Übertragungsleitung zwischen dem Impulsgenerator 50 und entweder dem Sender 52 oder dem Empfänger 54 sein, wobei der Verzögerungszeitraum dem Zeitbetrag entspricht, den ein Impuls für das Laufen zwischen den zwei Bauteilen benötigt. Bei anderen Ausführungsformen sind die Verzögerungsschaltungen 53, 56 Impulsverzögerungsgeneratoren (PDG) oder Impulsverzögerungsleitungen (PDL).

Wegen ihrer Vielseitigkeit können Radarsysteme verschiedene Charakteristiken einer Einzelperson in einem Radarsensorfeld (d.h. innerhalb des Erfassungsbereichs des Radars) erfassen. Beispielsweise kann das Vorhandensein einer Einzelperson aus der Stärke des Rückkehrsignals erfasst werden. Dieses Rückkehrsignal kann mit einem Hintergrundsignal verglichen werden, das in Abwesenheit der Einzelperson erhalten und durch die Erfassungseinrichtung gespeichert wurde.

Ein anderer Typ einer Anwesenheits-Erfassungseinrichtung weist einen Sender und einen Empfänger auf, die durch einen Raumbereich voneinander getrennt sind. Der Empfänger ist nur während eines Zeitraums, der ausreicht, um ein von dem Sender direkt übertragenes Signal zu empfangen, auf Durchlass gesteuert. Falls das Signal reflektiert oder blockiert wird, trifft es entweder nicht am Empfänger ein oder trifft ein, nachdem der Empfänger auf Nichtdurchlass gesteuert wurde. Dieser Typ einer Erfassungseinrichtung kann beispielsweise als "Stolperdraht" verwendet werden, der es erfasst, wenn sich eine Einzelperson oder ein Teil einer Einzelperson zwischen den Sender und den Empfänger geschoben hat. Die Anwesenheit einer Einzelperson wird angezeigt, wenn das während des Durchlasszeitraums empfangene Signal abgeschwächt ist oder fehlt.

Die Position der Einzelperson in dem Sensorfeld kann z.B. durch Wobbeln über eine Serie von zunehmend längeren oder späteren Empfänger-Torsteuerimpulsen bestimmt werden. Die Erfassung eines reflektierten Signals gibt, gegebenenfalls nach Subtraktion eines Hintergrundsignals, den Abstand der Einzelperson von dem Radarsystem an.

Eine Bewegung einer Einzelperson kann durch eine Vielfalt von Verfahren einschließlich des vorausgehend beschriebenen Doppler-Radarsystems bestimmt werden. Ein alternatives Verfahren für die Bewegungserfassung ist in den US-Patenten Nr. 5,361,070 und 5,519,400 beschrieben, bei denen ein Empfangssignal bandpassgefiltert wird, um nur diejenigen Signale zu belassen, die der Bewegung eines Menschen durch das Sensorfeld zugeordnet werden können. Beispielsweise kann das Bandpassfilter um 0,1 bis 100 Hz zentriert sein.

Das US-Patent Nr. 5,519,400 beschreibt auch ein Verfahren für die Bestimmung der Richtung der Bewegung eines Einzelperson. Dieses Verfahren umfasst die Modulation des Verzögerungszeitraums um 1/4 der Mittenfrequenz des Sendeimpulses, um eine Quadraturinformation zu erhalten, die verwendet werden kann, um die Richtung der Bewegung eines Objektes in dem Sensorfeld (z.B. auf die Erfassungseinrichtung zu und von ihr weg) zu bestimmen.

Ein anderes Verfahren zur Erfassung einer Bewegungsrichtung ist es, aufeinander folgende Signale oder über aufeinander folgende Zeiträume erhaltene Signale zu vergleichen. Bei vielen Radarsystemen nimmt die Stärke des reflektierten Signals zu, wenn eine Einzelperson näher kommt. Wenn sich die Einzelperson weiter weg bewegt, nimmt das Signal für gewöhnlich ab. Der Vergleich von aufeinander folgenden Signalen kann dann verwendet werden, um die allgemeine Richtung der Bewegung zu bestimmen, entweder auf die Radarerfassungseinrichtung zu oder von ihr weg.

Eine oder mehr Charakteristiken einer Einzelperson in dem Sensorfeld, wie etwa Anwesenheit, Position, Bewegung, oder Bewegungsrichtung, können gleichzeitig oder sequentiell von einem oder mehr Sensoren erfasst werden. Diese Informationen können in die Steuerschaltungsanordnung eingekoppelt werden, die eine angemessene Vorgehensweise bestimmt. Ein Mikroprozessor kann verwendet werden, um die Luftbewegungseinrichtung auf der Grundlage dieser mehreren Informationsteile zu steuern. Als Alternative kann eine nicht so aufwendige Schaltungsanordnung wie etwa ein Komparator verwendet werden, um eine Charakteristik wie etwa die Anwesenheit oder eine Bewegung des Anwenders in dem Sensorfeld zu bestimmen. Es dürfte verständlich sein, dass auch andere Verfahren verwendet werden können, um die Anwesenheit, Position, Bewegung und Bewegungsrichtung einer Einzelperson in einem Radarsensorfeld zu bestimmen.

Eine Ausführungsform eines geeigneten Radarsensors ist in 11 schematisch veranschaulicht. Der Radarsensor 200 weist einen Impulsoszillator 204, eine optionale Sender-Verzögerungsleitung 206, einen Sender-Impulsgenerator 208, einen RF-Oszillator 210, eine Senderantenne 212, eine Empfänger-Verzögerungsleitung 214, einen Empfänger-Impulsgenerator 216, einen Abtaster 218, eine Empfängerantenne 220, eine oder mehr Verstärkerstufen 222, einen Komparator 224 (oder eine andere Verarbeitungsschaltungsanordnung) und einen optionalen Zeitgeber 226 auf. Der Radarsensor 200 ist mit der Luftbewegungseinrichtung 230 der Toilettenentlüftungsvorrichtung gekoppelt.

Der Impulsoszillator 204 liefert eine Serie von Signalen mit einer Pulsrate (PRF). Optional kann der Impulsoszillator – wie oben beschrieben – mit einem Rauschgenerator gekoppelt sein, um die Oszillationsfrequenz zu variieren. Der Impulsoszillator kann auf einer Frequenz in dem Bereich von z.B. 0,3 bis 20 MHz oder 0,5 bis 5 MHz arbeiten. Höhere oder niedrigere Oszillatorraten können in Abhängigkeit von Faktoren wie z.B. dem Anwendungsfall und dem angestrebten Leistungsverbrauch verwendet werden. In einigen Fällen kann der Impulsoszillator einstellbar sein (z.B. eine einstellbare Komponente wie etwa ein Potentiometer oder einen einstellbaren Kondensator aufweisen, oder durch Einstellen der Positionen von Bauteilen relativ zueinander), so dass die PRF über einen Bereich verändert werden kann. Dies kann in Situationen nützlich sein, in denen mehr als eine Toilette mit einer Toilettenentlüftungsvorrichtung vorhanden ist. Jede Vorrichtung kann eine verschiedene PRF verwenden, so dass die Radarsignale von einer Vorrichtung nicht ständig zu den Signalen beitragen, die an dem Empfänger einer anderen Vorrichtung erhalten werden.

Die Impulssignale von dem Impulsoszillator 204 werden entlang einer optionalen Sender-Verzögerungsleitung 206 an einen Sender-Impulsgenerator 208 geliefert, der einen Impuls mit einer bestimmten Impulslänge erzeugt. Die optionale Sender-Verzögerungsleitung 206 kann den Sendeimpulsen eine ausgewählte Verzögerung zur Verfügung stellen, um eine ausgewählte Differenz der Verzögerungen zwischen den Sender- und Empfängerimpulsen zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Sender-Verzögerungsleitung 206 dazu verwendet, eine Verzögerung von beispielsweise einem Viertel der Wellenlänge einer RF-Oszillatorfrequenz zur Verfügung zu stellen, um eine Quadraturerfassung zu ermöglichen, wie nachfolgend beschrieben wird.

Der Sender-Impulsgenerator 208 liefert bei jedem Impuls von dem Impulsoszillator 204 einen Impuls mit einer bestimmten Impulslänge. Als Alternative kann der Sender-Impulsoszillator 204 Impulse mit der Impulslänge zur Verfügung stellen, so dass ein separater Impulsgenerator nicht benötigt wird. Die Breite des Impulses bestimmt zumindest teilweise die Breite der Erfassungsschale, wie obenstehend beschrieben wurde. Die Impulsbreite kann in dem Bereich z.B. von 1 bis 20 Nanosekunden liegen, aber es können auch längere oder kürzere Impulsbreiten verwendet weiden.

Der Impuls wird an einen RF-Oszillator 210 geliefert, der mit einer bestimmten RF-Frequenz arbeitet, um einen RF-Energieimpuls auf der RF-Frequenz zu erzeugen. Der RF-Energieimpuls besitzt die von dem Sender-Impulsgenerator 208 gelieferte Impulsbreite und eine Impulsrate, die von dem Impulsoszillator 204 bestimmt wird. Die RF-Frequenz kann in dem Bereich von z.B. 1 bis 100 GHz, 2 bis 25 GHz, oder 3 bis 8 GHz liegen, jedoch können auch höhere oder tiefere RF-Frequenzen verwendet werden. Zumindest bei einigen Ausführungsformen kann die RF-Frequenz variabel sein, so dass verschiedene Radarsensoren auf verschiedene Frequenzen eingestellt werden können, um eine Interferenz zwischen benachbarten Sensoren zu verringern.

Die RF-Energieimpulse werden für die Abstrahlung in den Raum an eine Senderantenne 212 geliefert, wie obenstehend beschrieben wurde. Die kurze Dauer der Impulse resultiert für gewöhnlich in der Abstrahlung eines Ultrabreitband (UWB)-Signals. Zusätzlich kann die Senderantenne 212 nachschwingen, wodurch mehrere Erfassungsschalen für jeden Impuls zur Verfügung gestellt werden. Zumindest bei einigen Ausführungsformen ist die Antenne als eine metallische Leiterbahn auf einer Platine ausgebildet. Diese Konfiguration besitzt den Vorteil, dass sie weniger Raum als andere Antennenkonfigurationen einnimmt. Es sollte jedoch verständlich sein, dass andere Antennenkonfigurationen verwendet werden können, falls dies gewünscht oder nötig ist. Die Antenne kann richtungsorientiert sein (d.h. eine Richtungsabhängigkeit von der Stärke des von der Antenne abgestrahlten Signals aufweisen). Wenn eine Richtantenne verwendet wird, ist die bevorzugte Richtung für gewöhnlich zur Vorderseite der Toilette hin.

Der Impulsoszillator 204 liefert zusätzlich zum Erzeugen von Impulsen für den Sender auch Impulse, um den Empfänger auf Durchlass zu steuern. Die Verwendung des gleichen Impulsoszillators 204 für den Sender- und Empfängerteil des Radarsensors 200 erleichtert die Taktung zwischen diesen beiden Teilen des Radarsensors. Impulse vom Impulsoszillator 204 werden an eine Empfänger-Verzögerungsleitung 214 gesendet, welche die Impulse um einen gewünschten Zeitraum verzögert, um zumindest teilweise den Abstand der Erfassungsschale von dem Radarsensor zu bestimmen, wie obenstehend beschrieben wurde. Die Empfänger-Verzögerungsleitung 214 kann in der Lage sein, nur eine Verzögerung oder zwei oder mehr verschiedene Verzögerungen zur Verfügung zu stellen, die je nach Eignung gewählt werden können, um verschiedene Radarbereiche zur Verfügung zu stellen. Die Empfängerverzögerung kann in dem Bereich von z.B. 10 bis 100 Picosekunden gewählt werden. Die Empfängerverzögerung kann ausgewählt werden, um eine Erfassungsschale in einem Abstand innerhalb eines Bereichs von z.B. Null bis 6 Fuß oder 1 bis 2 Fuß zur Verfügung zu stellen. Zumindest bei einigen Ausführungsformen kann die Empfängerverzögerung variabel sein (z.B. eine variable Komponente wie etwa ein Potentiometer enthalten), so dass eine Empfängerverzögerung ausgewählt werden kann.

Nach ihrer Verzögerung werden die Impulse an einen Empfänger-Impulsgenerator 216 geliefert, der einen Empfängerimpuls mit einer bestimmten Impulsbreite erzeugt. Die Breite dieses Impulses sowie die Breite des Senderimpulses bestimmen zumindest teilweise eine Breite der Erfassungsschale, wie obenstehend beschrieben wurde. Der Empfänger ist nur während des Empfängerimpulses auf Durchlass gesteuert, um Radarsignale zu empfangen. Die Impulsbreite des Empfängerimpulses liegt für gewöhnlich in einem Bereich von Null bis zur Hälfte der RF-Zykluszeit (z.B. Null bis 86 Picosekunden bei einer Sendefrequenz von 5,8 GHz), und häufig von einem Viertel bis zur Hälfte der RF-Zykluszeit (z.B. 43 bis 86 Picosekunden bei einer Sendefrequenz von 5,8 GHz). Es können jedoch auch längere Impulsbreiten verwendet werden. Der Zeitraum, in dem der Empfänger auf Durchlass gesteuert ist (d.h. die Impulsbreite des Empfängerimpulses), wird vorliegend als die "Durchlasszeitdauer" bezeichnet.

Der Abtaster 218 ist dazu ausgelegt, die Empfängersignale von der Empfängerantenne 220 nur während des Empfängerimpulses zu erhalten und dieses Signal an die Verstärkerstufe(n) 222 zu liefern. Beispiele für geeignete Abtaster umfassen Einfachdioden- oder Doppeldiodenabtaster. Die Diode oder Dioden können z.B. während des Zeitraums des Empfängerimpulses in Vorwärtsrichtung und ansonsten in Rückwärtsrichtung vorgespannt sein. Dioden können gegen Wärme empfindlich sein, die in der Toilettenentlüftungsvorrichtung erzeugt wird. In einigen Fällen kann/können die Diode(n) unter einer Schutzabdeckung vorgesehen sein, um die Temperaturabhängigkeit der Diode(n) des Abtasters 218 zu verringern, so dass Schwankungen der Aussentemperatur nur einen geringen oder reduzierten Einfluss auf die Diode(n) besitzen. In anderen Fällen können die Dioden vorgespannt sein, um Variationen in Folge von Temperaturschwankungen zu verringern.

Das Empfängersignal wird von dem Abtaster 218 an eine oder mehr Verstärkerstufen 222 geliefert. Mehrere Verstärkerstufen können verwendet werden, um gleichzeitige Ausgänge von mehreren Sender- und Empfänger-Verzögerungsleitungsanordnungen zur Verfügung zu stellen.

Nach seiner Verstärkung wird das Signal verarbeitet, um die Abwesenheit oder Gegenwart eines Anwenders zu bestimmen. In einigen Fällen wird die Abwesenheit oder Gegenwart eines Anwenders durch die Stärke der Reflexionen bei oder nahe 0 Hz bestimmt. In anderen Fällen wird die Abwesenheit oder Gegenwart eines Anwenders durch Bewegungen bei ca. 0,2 bis 20 Hz bestimmt. Dies ermöglicht eine Eliminierung des DC-Signals.

Die Verarbeitung des Signals kann unter Verwendung einer Verarbeitungsschaltungsanordnung wie etwa eines Mikroprozessors oder einer anderen Schaltungsanordnung oder eines sonstigen Bauelementes bewerkstelligt werden, die als Ausgang eine Angabe der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Anwenders und/oder der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Bewegung des Anwenders zur Verfügung stellen können. Ein Beispiel für einen geeigneten und relativ einfachen Prozessor umfasst einen Komparator, der die Stärke eines Signals (z.B. die Amplitude eines DC-Signals oder einen Spitze-zu-Spitze-, Spitzen-, oder Effektivwert ("Root Mean Square") eines AC-Signals bei einer Frequenz oder über einen Frequenzbereich) mit einem Schwellwert vergleicht. In einigen Fällen kann der Komparator bestimmen, ob das Signal innerhalb oder ausserhalb eines bestimmen Bereichs liegt. Beispielsweise kann ein Signal, das eine Spitzenspannung ausserhalb eines Bereichs von ±50 mV erzeugt, einen Anwender anzeigen.

Die Signale vom Komparator 224 können direkt zum Ein- und Ausschalten der Luftbewegungseinrichtung 230 verwendet werden. Als Alternative können die Signale vom Komparator 224 an einen optionalen Zeitgeber 226 geliefert werden. Der Zeitgeber 226 kann so konfiguriert sein, dass das Signal vom Komparator 224 die Gegenwart eines Anwenders über einen Erfassungszeitraum angeben muss, bevor die Luftbewegungseinrichtung 230 eingeschaltet wird. Beispielsweise kann der Zeitgeber 226 einen Kondensator aufweisen, der durch das Signal vom Komparator aufgeladen wird. Die Luftbewegungseinrichtung schaltet sich ein, wenn der Kondensator auf einen bestimmten Pegel aufgeladen ist. Beispiele für geeignete Erfassungszeiträume umfassen drei Sekunden, fünf Sekunden oder zehn Sekunden, sind aber nicht hierauf beschränkt.

Der Zeitgeber 226 kann auch steuern, wann die Luftbewegungseinrichtung ausgeschaltet wird. Der Zeitgeber 226 kann so konfiguriert sein, dass das Signal vom Komparator 224 die Abwesenheit eines Anwenders für einen erfassungslosen Zeitraum angeben muss, bevor die Luftbewegungseinrichtung 230 ausgeschaltet wird. Geeignete Beispiele für einen erfassungslosen Zeitraums umfassen zehn Sekunden, dreißig Sekunden und eine Minute, sind aber nicht hierauf beschränkt. Eine Alternative zur Erfassung der Abwesenheit eines Anwenders ist es, die Luftbewegungseinrichtung für einen festgelegten Zeitraum (z.B. fünf, zehn oder fünfzehn Minuten) zu betreiben, nachdem die Luftbewegungseinrichtung eingeschaltet wurde. Nach dem festgelegten Betriebszeitraum wird die Luftbewegungseinrichtung ausgeschaltet. Der Radarsensor kann während des Zeitraums, in dem die Luftbewegungseinrichtung eingeschaltet ist, aktiv bleiben, oder der Sensor kann inaktiv gehalten werden, bis die Luftbewegungseinrichtung sich ausschaltet.

Der Erfassungszeitraum und der erfassungslose Zeitraum brauchen nicht gleich lang zu sein. Zumindest in einigen Fällen ist der erfassungslose Zeitraum länger als der Erfassungszeitraum, so dass ein großes, beständiges Signal erforderlich ist, um die Luftbewegungseinrichtung einzuschalten, aber nur kleine (sogar unregelmäßige) Signale benötigt werden, um die Luftbewegungseinrichtung eingeschaltet zu halten. Bei einer Ausführungsform wird der Zeitgeber auf den voll ausgeschalteten Zustand zurückgesetzt (wird z.B. der Kondensator schnell entladen), wenn die Luftbewegungseinrichtung ausgeschaltet wird, um ein erneutes Starten der Luftbewegungseinrichtung unter Verwendung eines relativ schwachen Signals zu verhindern.

Die Luftbewegungseinrichtung 230 ist mit dem Radarsensor 200 gekoppelt und wird von ihm gesteuert. In einigen Fällen ist die Luftbewegungseinrichtung 230 auch mit einem Regler (nicht gezeigt) gekoppelt, um Variationen in der AC- oder DC-Spannung und daraus folgende Variationen der Drehzahl der Luftbewegungseinrichtung zu reduzieren.

Niedrigleistungs-Radarsensor

Ein Radarsensor zur Verwendung mit einer Toilettenentlüftungsvorrichtung kann unter Verwendung von entweder Wechsel- oder Gleichstromleistung arbeiten. Obgleich der Radarsensor in vielen Fällen unter Verwendung einer verfügbaren Wechselstromleistung aus einer Steckdose arbeiten kann, kann es praktisch sein, statt dessen Batteriestrom zu verwenden. Beispielsweise können Radarsensoren nicht problemlos oder ästhetisch ansprechend mit einer Steckdose verbunden werden. In solchen Fällen kann ein batteriebetriebener Radarsensor wünschenswert sein. Es ist jedoch auch wünschenswert, dass die Lebenszeit der Batterien in dem Sensor in der Größenordnung von Monaten oder Jahren liegt. Daher ist die Entwicklung von Niedrigleistungs-Radarsensoren wünschenswert.

Häufig verbrauchen gepulste Sensoren weniger Leistung als kontinuierlich arbeitende. Darüber hinaus wird um so weniger Leistung für den Betrieb des Sensors benötigt, je weniger Impulse pro Zeiteinheit abgegeben werden. Die Empfindlichkeit verringert sich jedoch häufig mit einer Verringerung der Impulsrate. Ausserdem hat es sich herausgestellt, dass eine Verringerung der Impulsrate auch die Impedanz eines Abtasters in dem Empfänger erhöhen kann. Dies kann der Bandbreite des Sensors Beschränkungen auferlegen, da selbst kleine Beträge einer Streukapazität dazu führen können, dass der Frequenzgang des Empfängers bei sehr niedrigen Frequenzen abfällt. Zusätzlich kann eine hohe Ausgangsimpedanz genau definierte Anforderungen an darauf folgende Verstärkerstufen stellen und einen für das Einkoppeln von Rauschen stark empfänglichen Punkt in der Schaltung schaffen.

Ein beispielhafter Niedrigleistungs-Radarsensor arbeitet, indem er Radarimpulse zur Verfügung stellt, die zeitlich nicht gleichförmig verteilt sind. Im Betrieb wird ein Burst 390 von Impulsen 394 in dem Sender initiiert, wie in 12 gezeigt ist. Zwischen jedem Burst liegt eine Periode 392 einer Ruhezeit, in der der Sender keine HF-Energie überträgt. Beispielsweise kann ein Burst von RF-Impulsen mit einer Dauer von 1 bis 100 Mikrosekunden alle 0,1 bis 5 Millisekunden erfolgen. Die RF-Impulse können z.B. mit einer Rate von 0,5 bis 20 MHz innerhalb des Bursts mit einer RF-Frequenz in einem Bereich von z.B. 1 bis 100 GHz zur Verfügung gestellt weiden. Auf diese Weise gibt es eine relativ hohe Impulsrate während des Burstzeitraums, aber mit einer insgesamt geringen Leistung, da sich die Bursts nur für 5% oder weniger des Zeitraums zwischen Bursts ereignen. Dennoch kann die Empfindlichkeit dieses Radarsensors annähernd die Gleiche wie bei einem Radarsensor mit der gleichen Anzahl von zeitlich gleichförmig verteilten Impulsen sein, wobei die Impedanz des Abtasters während des Burstzeitraums viel geringer sein kann. Bei einigen Ausführungsformen kann der Burstzeitraum jedoch 10%, 25%, 50% oder mehr der Zeit zwischen Bursts betragen.

Ein beispielhafter Niedrigleistungs-Radarsensor 300 ist in 13 veranschaulicht. Der Radarsensor 300 weist einen Burstinitiator 302 auf, der den Beginn des Bursts auslöst und optional das Ende des Bursts auslösen kann. Eine Burstrate ist als die Rate definiert, mit der Bursts geliefert werden. Die Burstbreite ist die zeitliche Länge des Bursts. Die Zeit zwischen Bursts ist der Ruhezeitraum. Für viele Anwendungen kann die Burstrate in einem Bereich von z.B. 200 Hz bis 10 kHz und oft von z.B. 500 Hz bis 2 kHz liegen. Die Burstbreite kann in einem Bereich von z.B. 1 bis 200 Mikrosekunden und oft von z.B. 5 bis 100 Mikrosekunden liegen. Es können jedoch höhere oder niedrigere Burstraten und längere oder kürzere Burstbreiten verwendet werden. Die bestimmte Burstrate und Burstbreite können von Faktoren wie etwa dem Anwendungsfall und dem angestrebten Leistungsverbrauch abhängen. Ein beispielhafter Burst 390 ist in 12 veranschaulicht.

Der Burst startet einen Impulsoszillator 304, der die Triggersignale für jeden Impuls zur Verfügung stellt. Der Impulsoszillator kann auf einer Frequenz in dem Bereich von z.B. 0,5 bis 20 MHz oder 2 bis 10 MHz arbeiten, um z.B. 5 bis 2000 Impulse pro Burst zu liefern. Höhere oder niedrigere Oszillatorraten und eine größere oder kleinere Anzahl von Impulsen pro Burst können je nach Faktoren wie z.B. dem Anwendungsfall und dem angestrebten Leistungsverbrauch verwendet werden.

Diese Triggersignale werden entlang einer optionalen Sender-Verzögerungsleitung 306 an einen Impulsgenerator 308 geliefert, der einen Impuls mit einer gewünschten Impulslänge erzeugt. Die optionale Sender-Verzögerungsleitung 306 kann die Sendeimpulse mit einer gewünschten Verzögerung versehen, um eine gewünschte Differenz der Verzögerungen zwischen den Sender- und Empfängerimpulsen zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Sender-Verzögerungsleitung 306 verwendet, um eine Verzögerung von z.B. dem Viertel einer Wellenlänge einer RF-Oszillatorfrequenz zur Verfügung zu stellen, um eine Quadraturerfassung zu ermöglichen, wie im Nachfolgenden beschrieben ist.

Der Impulsgenerator liefert bei jedem Impuls von dem Impulsoszillator einen Impuls mit einer gewünschten Impulslänge. Die Breite des Impulses bestimmt zumindest teilweise die Breite der Erfassungsschale, wie obenstehend beschrieben wurde. Die Impulsbreite kann in dem Bereich von z.B. 1 bis 20 Nanosekunden liegen, jedoch können größere oder kleinere Impulsbreiten verwendet werden. Ein Beispiel für die Impulse 394 von dem Impulsoszillator wird in 12 gegeben.

Der Impuls wird dann an einen RF-Oszillator 310 geliefert, der mit einer bestimmten RF-Frequenz arbeitet, um einen HF-Energieimpuls mit der RF-Frequenz und mit einer Impulsbreite, die von dem Impulsgenerator 308 mit einer Impulsrate zur Verfügung gestellt wird, die von dem Impulsoszillator 304 bestimmt wird, während eines Burstzeitraums zu erzeugen, der von dem Burstinitiator 302 eingeleitet wird. Die RF-Frequenz kann z.B. in dem Bereich von 1 bis 100 GHz oder 2 bis 25 GHz liegen, aber es können auch höhere oder niedrigere RF-Frequenzen verwendet werden.

Die HF-Energieimpulse werden an eine RF-Antenne 312 geliefert, damit sie in den Raum abgestrahlt werden, wie obenstehend beschrieben wurde. Die kurze Zeitdauer der Impulse resultiert für gewöhnlich in der Abstrahlung eines Ultrabreitband (UWB)-Signals. Zusätzlich kann die RF-Antenne 312 nachschwingen, wodurch mehrere Erfassungsschalen für jeden Impuls zur Verfügung gestellt werden.

Zusätzlich zu der Erzeugung von Impulsen für den Sender liefert der Impulsoszillator 304 auch Impulse für eine Torsteuerung des Empfängers. Impulse von dem Impulsoszillator 304 werden an die Empfänger-Verzögerungsleitung 314 gesendet, welche die Impulse um einen Zeitraum verzögert, um zumindest teilweise den Abstand der Erfassungsschale von dem Radarsensor zu bestimmen, wie obenstehend beschrieben wurde. Die Empfänger-Verzögerungsleitung 314 kann in der Lage sein, nur eine Verzögerung oder eine Mehrzahl von Verzögerungen zur Verfügung zu stellen, die auf geeignete Weise gewählt werden können, um verschiedene Radarbereiche zur Verfügung zu stellen.

Nach ihrer Verzögerung werden die Impulse an einen Empfänger-Impulsgenerator 316 gelegt, der einen Empfängerimpuls mit einer gewünschten Impulsbreite erzeugt. Die Breite dieses Impulses wie auch die Breite des Senderimpulses bestimmen zumindest teilweise eine Breite der Erfassungsschale, wie obenstehend beschrieben wurde. Der Empfänger ist nur während des Empfängerimpulses auf Durchlass gesteuert, um Radarsignale zu empfangen. Die Impulsbreite des Empfängerimpulses liegt für gewöhnlich in einem Bereich von Null bis zur Hälfte der RF-Zykluszeit (z.B. Null bis 86 Picosekunden bei einer Sendefrequenz von 5,8 GHz), und häufig von einem Viertel bis zu der Hälfte der RF-Zykluszeit (z.B. 43 bis 86 Picosekunden bei einer Sendefrequenz von 5,8 GHz). Es können aber auch längere Impulsbreiten verwendet werden. Die Empfängerimpulse 396 werden nur während des Bursts 390 erzeugt, wie in 12 veranschaulicht ist. Die Empfängerimpulse 396 können, müssen aber nicht mit den Senderimpulsen 394 überlappen.

Die Empfängersignale werden über die Empfängerantenne 320 empfangen, aber diese Signale werden von dem Abtaster 318 nur während der Empfängerimpulse abgetastet. Der Abtaster 318 kann z.B. ein Einfachdioden- oder Doppeldiodenabtaster sein, wie obenstehend für den Radarsensor 200 beschrieben wurde.

Der Abtaster 318 liefert diese Signale an ein Abtast- und Halteelement 321. Üblicherweise weist das Abtast- und Halteelement 321 ein mit dem Burstinitiator 302 gekoppeltes Gate auf, das zwischen Bursts geöffnet sein kann, um die restliche Schaltung abzukoppeln.

Der Rest des Radarsensors, darunter die Verstärkerstufen 322, der Prozessor 324 und der optionale Zeitgeber 326, sowie die Verbindung der Luftbewegungseinrichtung 330, sind wie oben in Bezug auf den Radarsensor 200 beschrieben. Zusätzliche Beispiele und die Erörterung von geeigneten Radarsensoren und insbesondere Niedrigleistungs-Radarsensoren werden in der US-Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen Nr. 09/118,050 gegeben.

Die vorliegende Erfindung sollte nicht als auf die obenstehend beschriebenen konkreten Beispiele beschränkt aufgefasst werden, sondern sollte so verstanden werden, dass sie alle Aspekte der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen abdeckt. Verschiedene Modifikationen, äquivalente Verfahren, sowie zahlreiche Aufbauten, auf welche die vorliegende Erfindung anwendbar sein kann, sind für den Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung richtet, bei einer Befassung mit der vorliegenden Beschreibung einfach ersichtlich.


Anspruch[de]
Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) für die Anordnung in einer Toilette (150), wobei die Toilettenentlüftungsvorrichtung aufweist:

(a) ein Gehäuse (102), das eine Lufteinlassöffnung (104) und eine Luftauslassöffnung (106) definiert, wobei das Gehäuse dazu konfiguriert und ausgelegt ist, in einer Toilette (150) angeordnet zu werden;

(b) eine in dem Gehäuse (102) angeordnete Luftbewegungseinrichtung (108);

(c) einen in dem Gehäuse angeordneten Filter (110) zum Entfernen von schlecht riechenden Elementen aus der Luft; und

(d) einen in dem Gehäuse (102) angeordneten Radarsensor (112), der elektrisch mit der Luftbewegungseinrichtung (108) gekoppelt ist, zum Aktivieren der Luftbewegungseinrichtung im Ansprechen auf die Gegenwart eines Anwenders;

(e) wobei die Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) dazu konfiguriert und ausgelegt ist, unter Verwendung der Luftbewegungseinrichtung (108) Luft aus der Toilette (150), durch die Lufteinlassöffnung (104), in Kontakt mit dem Filter (110), und aus der Luftauslassöffnung (106) hinaus abzuziehen;

dadurch gekennzeichnet,

dass die Toilettenentlüftungsvorrichtung ferner aufweist:

(f) eine Hängeanordnung (120), die mit dem Gehäuse (102) der Toilettenentlüftungsvorrichtung gekoppelt ist, zum Aufhängen der Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) an einer Seitenwand eines Tanks (152) der Toilette.
Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Radarsensor (112) einen gepulsten RF-Sender (192) aufweist, der RF-Energieimpulse abgibt. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei der Radarsensor (112) einen torgesteuerten Empfänger (194) aufweist, der Reflexionen der RF-Energie nur während einem Durchlasszeitraum nach jedem Impuls aus dem gepulsten RF-Sender empfängt. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Radarsensor aufweist:

(i) einen Sender (192) zum Abgeben von RF-Energie,

(ii) einen Empfänger (194) zum Empfangen von Reflexionen der von dem Sender abgegebenen RF-Energie, und

(iii) eine Verarbeitungsschaltungsanordnung (197) zum Erfassen eines Anwenders auf der Grundlage der von dem Empfänger (194) empfangenen Reflexionen.
Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung (197) einen Mikroprozessor aufweist. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei die Verarbeitungsschaltungsanordnung (197) einen Komparator aufweist. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei der Radarsensor ferner einen Zeitgeber aufweist, der dazu konfiguriert und ausgelegt ist, die Luftbewegungseinrichtung (108) zu aktivieren, wenn der Prozessor einen Anwender über einen Erfassungszeitraum erfasst. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei der Zeitgeber dazu konfiguriert und ausgelegt ist, die Luftbewegungseinrichtung (108) zu deaktivieren, wenn der Prozessor für einen erfassungslosen Zeitraum keinen Anwender erfasst. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei der erfassungslose Zeitraum länger als der Erfassungszeitraum ist. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei der Zeitgeber einen Kondensator aufweist, und der Erfassungszeitraum eine zum Aufladen des Kondensators auf einen Erfassungspegel benötigte Zeitraum umfasst. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Radarsensor dazu konfiguriert und ausgelegt ist, die Gegenwart eines Anwenders durch Bewegungserfassung des Anwenders zu erfassen. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Hängeanordnung dazu konfiguriert und ausgelegt ist, die Toilettenentlüftungsvorrichtung auf justierbare Weise in dem Tank der Toilette zu positionieren. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung so konfiguriert und ausgelegt ist, dass die Luftbewegungsvorrichtung (105) Luft durch den Filter (110) bläst. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Radarsensor (200) eine Platine sowie mindestens eine als Leiterbahn auf der Platine angeordnete Antenne (212) aufweist. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Radarsensor über der Luftbewegungsvorrichtung (108) angeordnet ist. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Toilettenentlüftungsvorrichtung an einer Überlaufleitung der Toilette angeordnet ist. Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Radarsensor (200) aufweist:

(i) einen Sender (208) zum Abgeben von RF-Energieimpulsen,

(ii) einen torgesteuerten Empfänger (214) zum Empfangen von Reflexionen der RF-Energieimpulse, wobei der torgesteuerte Empfänger für die Reflexionen nur während eines Zeitraums nach jedem RF-Energieimpuls empfänglich ist, in der der Empfänger auf Durchlass gesteuert ist, und

(iii) einen Prozessor (224) zum Bestimmen, im Ansprechen auf die von dem Empfänger empfangenen Reflexionen, ob ein Anwender zugegen ist.
Toilettenentlüftungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Toilettenentlüftungsvorrichtung dazu konfiguriert und ausgelegt ist, über einer Überlaufleitung (154) der Toilette (150) angeordnet zu werden, und unter Verwendung der Luftbewegungseinrichtung (108) Luft aus einer Schüssel (156) der Toilette, durch die Überlaufleitung, in die Lufteinlassöffnung (104) des Gehäuses, durch den Filter (110), und aus der Luftauslassöffnung (106) des Gehäuses hinaus abzuziehen.






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