专利名称：带有纸感应系统的自动分配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分配器，其包括由马达驱动的供给装置，用于分
配储存在所述分配器内的一部分薄片产品；还包括分配出口， 一旦控 制装置发出的供给指令，通过该出口供给所述薄片产品；以及撕下装 置，所述部分薄片产品靠住该撕下装置而被牵引，从而允许所述薄片 部分从薄片产品供应的其余部分被撕下而取下，其中所述分配器包括 薄片感应装置，其用于检测薄片在所述分配器的靠近所述分配出口的 特定区域中的出现，所述薄片感应装置连接到所述控制装置，其中所 述薄片感应装置以第一扫描间隔在所述特定区域重复地扫描薄片产品 的出现或所述薄片产品的中断。
本发明在优选形式中还涉及电动类型的自动纸巾分配器(优选地 为存储在分配器壳体内圆柱形供应辊上的纸巾)，优选地为电池供电型 (但也可为AC供电或组合的AC和DC电源供电)。这种分配器可具 有IR传感器系统或另一传感器系统，用于在检测到可能/潜在的用户 出现时，控制例如纸片的产品(例如手巾纸)的分配，其中优选地无 需用户实际接触分配器(或传感器)来启动分配操作。
背景技术：
从US2003/0169046 Al知道前述类型的分配器。
该文件公开了两组传感器(IR发射器和接收器对)形式的薄片(纸 片)感应装置，二者位于分配器的出料槽中，以隔离其与外界红外线 (IR)，所述传感器能够检测待分配的纸片的前边缘，然后当用户出 现时按需分配纸。在所谓"悬挂纸巾"模式("薄片悬挂"模式)中， 薄片材料可在检测到材料缺少时被分配，因为这表示纸巾已经被撕走。 在两种情形中，当供给机构开始操作后，传感器记录一片薄片材料的
位置，从而在第一预定时间段内检测到前边缘。在检测后，能够在第 二预定时间段内分配另一预定量的材料。在持续预定的第二时间间隔 的供给循环末期，已经分配了所需长度的纸巾长度，以供用户握住并 撕下。当预定长度的纸巾被非规则地撕下时，其中一个传感器将不会 被覆盖，而另一个被覆盖，在此情形中，控制系统检测撕下状态并在 检测到另 一用户时允许发出新纸巾。
从而，尽管前述分配器提供了用于检测非规则撕下薄片的装置，
然而，其依赖于下列事实在原定将被撕下的时间或之后，即马达操 作的分配已经停止之后，薄片被非规则地撕下。还依赖于下列事实 此时(马达供给已经停止之后)，至少其中一个传感器仍然未被覆盖。 然而，已经认识到，急躁的用户可能在其还在供给时就撕下薄片， 使得当预定长度的薄片的其余部分(还未被撕下的部分)继续通过出 料槽供出时，其余部分将覆盖两个传感器。在前述设备中，这种情形 当然将使得一定量的薄片仍然出现在出口处从而由两个传感器检测 到，使得系统记录纸巾还未被撕下。这可妨碍分配新的一片纸巾，直 到堵塞传感器的这片纸巾被取下。而且，当传感器在出料槽中时，其 设计为不允许人的手指接触，由于所出现的过早撕下，分配器可能仍 然不能操作，因为没有其它传感器设置在出料槽外侧以确定是否未出 现足够长度的纸片。
发明内容
本发明致力于克服前述问题，使得控制装置将会识别所述过早撕下。
通过阅读本说明书，所克服的其它问题也将很明显。 本发明的主要目的通过具有权利要求1中限定特征的分配器实
现。本发明的一些优选特征在从属权利要求中限定。 通过阅读本说明书，本发明的其它特征将很明显。 独立权利要求的特征形成了一种分配器，其中用于特别是纸的薄
片产品的感应装置在驱动供给装置(例如供给辊)的马达的整个操作
期间大体上连续地扫描，从而在马达运转期间无论何时感应装置检测 到薄片产品的断开(即无论何时检测到没有薄片产品)，薄片感应装置 将信号发出到控制装置，以表示薄片产品已经撕下。从而，无论马达 是否持续运行直到预定长度的薄片产品应该被分配的时间末期，或马 达是否在检测到断开后立即停止，控制装置将记录薄片已经被撕下。
以此方式，在例如由用户感应装置检测到出现用户时的下一时机， 控制装置在能够发出薄片供给指令的状态(即发出指令，该指令将启 动驱动马达电路从而启动预定长度的另一部分薄片产品的分配)的位
置，无需超过(forego)当薄片产品已经完全分配但未撕下时防止分 配的优点。
术语"撕下装置"在此用于表示一种装置，所述薄片产品的一部 分能够靠住该装置而牵引，使得所述薄片断裂，从而能够取下该薄片。 通常，这样的撕下装置可为具有锯齿状边缘的金属板形式。然而，边 缘无需形成锯齿。同样，其它撕下装置也可使用，例如一系列塑料的 尖锐区域等或简单地单个连续的尖锐边缘。其它可能性也可预见到并 且对于本领域技术人员将是明显的。
"扫描"在此表示例如红外线(IR)信号的发射，并且检测装置 的启动能够检测例如所反射的IR等信号。然而，不需要使用所反射 的信号(例如反射的IR信号)，因为发射器和接收器能够放置成彼此 相对，其中作为接收器的传感器能够设置成当在发射器和接收器之间 没有薄片产品挡住时直接接收所发射信号(例如IR)，并且当薄片产 品挡在发射器和接收器之间时不接收来自于发射器的信号(或者仅接 受来自于发射器的相当小的信号)。如果IR用作所发射的信号，其可 以是连续或脉沖化的，其中如果使用脉冲化的，脉冲频率可设定为仅 覆盖小的频率范围(例如定中心于在例如15kHz的中心频率两侧例如 达到3或4kHz)，从而使得IR信号检测更能与所接收的环境IR区别 开。
在这个扫描期间(即包括发射用来由用于所发射的信号的接收器 接收的某种类型的信号的单个扫描)，该(脉沖化的)IR将会发射一
段短暂的时间，通常仅有几毫秒，例如1到2毫秒。当"扫描间隔" 在这里被提及时，是指在单个扫描之间的时间间隔，即第一发射信号 和第二发射信号之间的间隔。
这里所提及的薄片产品中检测到的"断开"表示在扫描时间段期 间没有检测到薄片产品。感应装置从而设置为检测薄片产品的出现， 直到该产品提供服务的这个时间，从而相对于其它薄片产品产生一个 间隙或开口。
在这里还提及到分配器的"特定区域"。这种特定区域在其位置方 面是指相对于一部分分配器的一个固定区域，所述特定区域是这样一 个区域，其中，跨过该区域或经过该区域，薄片产品经过其由供给装 置从存储在分配器中的产品供应器朝向分配出口分配。在使用一对辊 当驱动其中 一个辊时促使薄片产品通过其间辊隙供给的分配器中，特 定区域将在这些辊之间的辊隙之后合适地开始。同样，当在分配器中 设置有撕下边缘或撕下装置时，特定区域合适地紧挨着撕下边缘或撕 下装置位于其之后(下游)，其中所分配的薄片产品可靠住该撕下边缘 或撕下装置而由用户牵引，使得所分配的薄片产品从产品供应器的其 余部分取下。"紧挨着位于其之后，，在这里是指特定区域的开始部非常 接近撕下装置撕下边缘的位置，例如一个通常小于2cm的量，通常小 于lcm。
这里使用术语"上游"或"下游"，这是表示供应薄片产品的方向 中的位置(即从分配器外壳内侧经过分配出口到分配器外壳外侧)。
当感应装置在所述马达驱动供给装置(通常供给辊)朝向分配出 口供给薄片产品的时间内操作以第 一扫描间隔执行扫描时，第 一扫描 间隔优选地设定为短于靠住撕下装置撕下一片薄片材料所花费的时 间。达到50ms的值是最合适于该任务的，即使更长的时间间隔也能 够使用。然而，更合适地，20ms或更短可用于大多数意图分配短于 40cm宽的薄片产品分配器。低于10ms的值对于非常快速的撕下速度 是更优选的，并且3ms的间隔是更为优选的。尽管还能使用更短的时 间间隔，但是这将使用更多电力，如果使用电池操作的分配器，这将
是相当显著的。
在分配器或传感器等上的任何位置相对于分配器在其正常使用并 且不颠倒安装的位置限定。从而，分配器的下部将位于底部。同样， 分配器的横向是大体上的水平方向。
当使用竖直方向或平面时，这通常用来表示大体上竖直的方向。 当分配器安装在完全竖直的墙壁上时，竖直方向从而是完全竖直的方 向。然而，如果墙壁略微倾斜几度，相对于分配器所表示的竖直方向 也将竖直倾斜同样量，并且与墙壁倾斜方向相同。
在用户感应装置的术语中，优选类型是无接触型的传感器系统(经
常被称为"自动"或"无接触"传感器系统)，例如IR传感器系统， 尽管其它无接触型的感应装置例如电容型的也可使用。
现在将参照本发明的 一些非限制性的实施例并借助附图，更详细 地解释本发明，其中
图1示出薄片材料分配器的侧视示意图，示出了第一用户感应系 统检测区域的示意图，其中分配器的侧面板已经取下，以示出纸巻和 纸传输机构的概略细节，其中还取下了薄片感应装置以更清楚；
图2是与图1中的分配器类似的分配器出口附近的薄片感应装置 的侧视剖面图，其中用户感应系统(图1中示出)被取下，带有薄片 感应装置；
图3是示出薄片材料相对于薄片感应装置的位置的示意图，表示 出薄片材料断开；
图4示出类似于图3的视图，其中在供给末期薄片材料已经停止 在没有检测到断开的位置；
图5示出类似于图2的视图，但是没有出现薄片产品，但是在分 配器的一个区域上具有下层条带材料，其覆盖出口附近的特定区域；
图6示出所发射的信号幅度与时间的曲线图7示出所接收的信号水平与时间的曲线图，由于在用户感应系
统中的所发射的IR脉沖，出现了一系列所接收的IR反射；
图8示出分配器实施例的基本系统元件的框图9示出用于实现MCIJ中微处理器唤醒功能的RC电路，从而 执行扫描；以及
图IO示出图9中示出的RC电路的替代形式。
具体实施例方式
图1以侧视图示出分配器1，其中分配器1在其后侧附连到墙壁 W(用于附连的装置未示出，但是可以是任何合适的类型，例如螺钉、 粘合剂或其它附连装置)，其中分配器的后表面定位于抵靠着通常竖直 的所述墙壁W。
分配器1包括壳体2，其中设置有产品供应件，在此情形中为纸 巻3的供应件。紙巻3适当地是一巻连续的不穿孔的纸，但是也可包 括穿孔纸。薄片供给装置4 (例如纸传输机构)也位于壳体2中，优 选地其形式为具有其自身外壳15的模块化驱动盒，当壳体2打开时， 该外壳15优选地能够作为单独的单元从壳体2取下。
图1示意性地示出纸巻3和在马达M转动时将薄片材料7从纸巻 朝向释放出口 (见下面的进一步描述)8供给薄片材料的薄片供给装 置4。薄片材料巻3和薄片供给装置4以相当简化的形式示出，其中 还包括与反作用辊6接合的驱动辊5，其中一部分薄片产品(例如纸) 7示出为位于所述辊5、 6之间，所述薄片产品7的前边缘准备在形成 于壳体2下侧的释放出口 8分配。
驱动辊5示意性地示出为连接到由电池B供电的电驱动马达M。 通常为变速箱的传动装置可包括在马达驱动轴和驱动辊5之间。合适 的电池可在全新时供应6V的总电压。马达M的操作促使驱动辊5转 动，从而通过将纸夹在辊5和6的辊隙之间而从纸巻3拉出纸片7。 在致动时，马达转动，从而从巻3抽出(纸)薄片，该马达还转动从 而允许纸朝向释放出口 8移动。也可使用其它形式的用于从纸巻抽出 纸并分配纸的薄片供给装置。然而，对于理解本发明，这样的薄片(纸
片)供给装置的细节不重要。这种设备也是本领域中众所周知的。
从前文还应该理解的是，可将驱动辊5和反作用辊6的功能交换， 使得反作用辊6能够是可操作地连接到驱动马达的驱动辊(从而图2 中示出的驱动辊5仅用作反作用辊与辊6接触，通常例如纸或纸巾材 料的片状材料位于二者间的辊隙中)。
尽管通过使用以巻筒中连续纸片的形式的纸来进行解释操作原 理，应该理解的是分配器可用于从产品供应件分配其它薄片产品，例 如手风琴模式的连续纸。替代的薄片产品可由所述设备分配。还可能 的是，其它分配设备可紧随该分配器(例如每5或10分钟或者分配一 定数量的纸巾后启动一次的空气清新器)。
马达M在没有纸要分配时不动(不工作)。马达M在供给装置4 (由控制装置)触发时旋转，以通过释放出口 8分配纸。马达M的操 作由主控制单元形式的控制装置控制(见图8),该主控制单元连接到 用户感应系统，该用户感应系统例如包括传感器9-13，其两个传感 器10、 12可以是发射器，优选地为IR发射器，而三个传感器9、 11 和13可以是接收器，优选地为IR接收器。这些(IR)发射器和接收 器是本领域众所周知的，并且通常包括二极管结构。
发射器和接收器被示出(图1)为放置在释放出口 8的最后侧。 传感器的其它布置方式也是可能的，例如所有传感器放置在该出口的 向前侧，优选地沿着释放出口排成笔直的一行。这些传感器能够替代 地放置在释放出口的任一侧(例如发射器在一侧而接收器在另 一侧)， 并且同样沿着释放出口延伸。然而，释放出口也能够放置在其它地方。
当检测到可能的用户在检测区域中(例如用户未接触分配器或传 感器)已达足够长时间时，从而使得分配器确定用户已经存在，并且 当某种条件满足时，分配器l分配薄片材料。在此情形中，分配通过 薄片产品7的前部自动地穿过释放出口 8 (即横向延伸的开口，通常 在壳体的下部，并且优选地向下供给)而实现。
这允许用户抓住薄片产品7并将其拉出而靠着释放出口 8附近的 撕下装置16，例如图1中示出的尖锐的切割边，从而撕下(和/或割开)
并取下薄片材料7的一部分24。撕下装置16的位置可以变化。其还 可在释放出口 8的相对侧(即更靠近分配器前方的一侧)。
在无接触型用户感应系统的一个实例中，用户检测区域14在图1 中以侧视图示出。然而，用户检测区域将大体上为一个空间(从前方 观察时延伸过该设备的横向)，并且在所示出的实例中向释放出口的下 前方倾斜，相对于纵轴线Y成角度X。，优选地介于20°到30°之间。 为了形成这种空间，可使用一组至少两个发射器和三个接收器，沿着 释放出口的横向范围设置。
然而，这里所描述的本发明不依赖于所包括的任何特定的用户检 测系统，即使使用用于用户感应和薄片材料感应的同样类型的感应装 置是有利的，因为能够减小电路部件的总体个数。有利地，用户感应 系统可包括主动IR检测系统(即至少一个IR发射器和至少一个IR 接收器)，并且所述薄片感应装置还可包括具有至少一个IR发射器和 至少 一个IR接收器的主动IR检测系统。当这种系统分别用于薄片感 应系统和用户感应装置时，如果从(纸)薄片感应装置发射的IR未 干扰到来自于用户感应装置发射的IR，反之亦然，这仍然有利的。这 例如可通过各个装置的发射器和接收器的相对定位而实现，并且/或者 通过对不同装置提供不同的脉沖化的IR频率(即在发射和接收期间)， 其中脉冲化的IR用于任一装置中。
参照图2，分配器1的释放部分2设置有释放出口 8，释放出口8 设置在壳体的一个壁表面19以及壁部分20之间，其中撕下装置16 在该壁表面上，薄片感应装置的传感器17、 18定位在该壁部分中。这 些传感器可部分地或者全部地相对于壳体部分20(或者由壳体部分20 支承的支撑单元)下凹，使得IR由例如可以是IR发射器的传感器17 (这里是以截头圆锥型的形式)指向到专门的区域21 (见图3)。传感 器18可以是IR接收器。从发射器17发射的IR信号在没有纸时(图 3)不会朝向接收器18反射回，因为例如为壳体面板的表面的专门区 域21设置为不将IR反射回到接收器18。这可以通过表面19的特定 角度实现，从而将IR反射远离接收器18，以及/或者通过使用IR非
反射表面，例如矩形或其它成形条带的黑或暗色材料23的形式的暗或 黑色表面(用在薄片材料是浅色薄片材料的情形中，例如白色、灰白 或灰色薄片材料)。替代地，所述区域可被涂覆或刷成提供IR未反射 表面。
然而，当薄片产品(例如纸)出现在表面21的主要部分上时，会 有IR的反射返回到接收器18。所接收的IR的量转换成所接收的信号 值(例如电压)，并且将该值与阈值相比较。当超过阈值时，其通知控 制装置已出现纸。为此目的合适地设定阈值，并且该阔值还能够单独 地(手动或自动地)调节以考虑各种类型和颜色的薄片产品(特别是 纸)。当接收器18没有接收到信号或接收的信号非常弱时，信号值将 不会超过阈值，从而控制装置设定为假定在薄片感应装置检测区域中 没有纸出现(即薄片产品7不位于特定区域21的前方)。
包括传感器17、 18的薄片感应装置以扫描间隔进行扫描。这种扫 描能够以第 一 扫描间隔和至少第二扫描间隔进行。第 一 扫描间隔明显 短于第二扫描间隔。在第一扫描间隔时，薄片感应装置将通过合适的 控制电路和软件重复地进行第一扫描(即扫描是以介于每个单独的扫 描之间的时间等于所述第一扫描间隔的方式重复地进行的)。在单个扫 描期间，发射能够由接收器检测的信号。在IR发射器的情形中，其 发射IR，并且IR接收器启动为接收IR。该信号发射一段非常短的时 间(例如l-2ms)，并且其以每个扫描间隔重复地发射。第一扫描间 隔可达50ms，尽管更好的结果在间隔低于20ms时实现。更优选地， 扫描间隔小于或等于5ms,最优选地小于或等于3ms。在约3ms的短 的第一扫描间隔时，IR接收器还可经常打开，用于在IR发射器打开 和关闭时检测IR，即使如果需要希望IR接收器能够与IR发射器同 步打开和关闭。
第一扫描间隔用于在驱动供给装置马达M期间以虚拟连续的方 式检测薄片产品的存在。换言之，第一扫描间隔将短到允许虛拟连续 的扫描。第一扫描间隔将优选地选择为短于用户以预计最大的撕下速 度撕掉薄片产品所需的时间，从而3ms的值对于此扫描间隔是最优选
的，从而允许检测到纸的任何断开性(即使在用户快速撕下的时候)。 第 一扫描间隔由控制装置应用于薄片感应装置，从而以所述第一 扫描间隔重复地扫描。该第一扫描间隔在控制装置接收到使得驱动供
给装置的马达M启动的薄片供给指令时使用。在各个扫描之间保持第 一扫描间隔，直到马达M停止操作(即从马达开始操作到马达停止操 作以分配一定量的薄片材料)。 一旦马达在使用所述第 一扫描间隔的所 述分配操作末期停止运行时，优选地使用该第二扫描，第二扫描间隔 明显长于所述第一扫描间隔，例如为其5到50倍长，例如在扫描之间 具有0.17s的第二扫描间隔。
在第 一扫描间隔或第二扫描间隔的扫描操作期间，无论何时检测 到纸的断开，将导致位于低于预定阈值的信号由控制装置接收到(如 上所述)。
在正常情形中，用户将等待直到马达M停止并且将握住这一片薄 片材料7并将其靠在撕下装置6上撕下，使得所分配的材料24能够从 分配器l中的其余材料上取下。取下所分配的薄片材料然后将使得薄 片感应装置检测到断开(例如图3中示出的位置)。
然而，根据本发明，即使在分配期间薄片被撕掉(马达M工作)， 薄片中的断开将仍然被检测到，因为在其经过传感器17、 18时，断开 被记录，即使薄片材料在此后连续分配而经过特定区域(即到达图4 所示的位置)，由于在薄片材料的前边缘(被撕下的边缘)经过传感器 时，检测到断开，即使在进一步分配薄片材料又一次基本上覆盖该特 定区域(还是如图4所示)。从而，通过以(较短的)第一扫描间隔扫 描，信号被发送到控制装置，指示出现了断开。短扫描间隔从而允许 短暂的断开都能够检测到。
在这些情形中，控制标记能够由软件设定在控制装置存储器中， 表示纸已经被撕下，而不论纸在此后在分配动作末期是否出现在特定 区域前方，在没有这些装置时，该控制标记将表示薄片材料出现，并 且将需要在继续另 一分配循环之前被撕下。
由此，即使可覆盖特定区域21并且接收来自从薄片产品7的很强
的IR反射(即，所接收的IR值产生一个大于设定阈值的信号值)， 分配器操作为就像在出口 8处没有薄片产品出现并等待被撕下 一样。 从而，当另一片薄片产品将要分配时(例如由用户感应系统检测的用 户的出现所控制的那样)，这将不会由传感器17、 18阻止发出信号表 明仍然存在薄片产品等待用户撕下(由于在马达M已经停止分配薄片 产品的操作之后所使用的第二扫描间隔)。
在附图所示出的装置中，由发射器17发射的IR所得到的特定区 域21以及IR被从其上反射的另一区域22未完全重叠。然而，这些 区域能够制成为重叠。当存在重叠的小区域时从而检查小的特定区域 时，断开能够更容易地检测，由此任何断开都将在所接收的IR的值 上产生较大的变化。
为了提高精确度，与传感器17和18类似的其它薄片传感器(未 示出)能够放置在出口附近的其它位置，例如额外地或者替代地放置 在纸分配时露出纸的出口 8的端部。然而，大体上位于释放出口8的 横向中心处的位置被发现是优选的，因为在撕下后薄片的断开在其宽 度中心处总是最容易检测到。这可以是由于有时撕下的所分配的薄片 的横向端部并不是以容易被检测的方式撕下，而中心部分总是被撕下。
分配器优选地设置成在分配每次开启时(即每个分配循环)递送 预定长度的薄片材料。这可由多种装置来测量，例如用于在预定时间 后启动并停止马达M的计时装置，或者通过检测马达转动量并在需要 时停止马达等。在分配器控制装置中能设定预定长度，优选地设定例 如可通过可变电阻进行调节，该可变电阻例如可由能够接触到分配器 内部的服务员接触到。然而，为了在断开已经被检测到时将一小段尽 可能短的薄片产品悬挂在分配器上(在纸巻分配器的情形中，悬挂的 薄片可能是卫生方面的问题)，在本发明的一个实施例中，在马达运转 期间，除了在控制装置中记录薄片已经撕下外(如上所述)，断开的检 测可在控制装置中额外产生一个信号，该信号将立即发送从而立即停 止马达M的运转。否则马达M将持续分配预定长度的薄片产品，如 上所述。然而，由于薄片产品被记录为已经撕下，这将不会让用户不
方便，因为重新启动分配以发出另一薄片材料是可能的。而且，在断 开被检测到时，马达的停止具有对用户的自我学习的功能，该用户随 后将经常发现在预定长度已经完全分配之前(纸)薄片的早期撕下将 仅带给他/她短时间的延迟，因为仅需要重新启动分配器发出更多的薄 片产品。
而且时间控制能够内置在控制装置中，以避免供给装置4重新启 动，直到已经过去预定时间，例如2到5秒之间的时间。这有助于防 止分配器无意中使用，否则这将导致所有的纸巾材料将会在相当短的 时间内用光。
撕下装置6放置在特定区域21的上游，在分配期间纸将经过该区 域，例如如图2所示。撕下装置16和特定区域21之间在薄片材料7 的供给方向上的距离可合适地为1到4厘米的大小，优选地小于3厘 米。
如上所述，控制装置可包括例如存储器或寄存器，其中能够记录 前一分配动作的状态。该状态例如可为"撕下，，或"未撕下"。该存储 器能够在每一分配循环中在其某一位置被简单地写入(即供给马达启 动到供给马达停止)是否记录断开。这能够通过一发生断开就在存储 器或寄存器中设定一个标记而实现。在检测到断开时，无论是在分配 循环期间或之后，控制装置都将具有"撕下"状态。分配器的另一次 启动将允许新的一片薄片产品通过出口 8分配。如果在分配循环(即 马达运转期间的时间)期间或之后被检测到没有断开，控制装置将具 有"未撕下"的状态，控制装置然后控制马达，使得薄片材料的已经 被分配而不是被槲下的部分必须在另一薄片材料分配之前被撕下。
当控制装置中的状态是"未撕下"时，即使当用户出现并已经启 动分配器(例如通过由用户感应系统检测到)时，该控制装置还是保 持不发送薄片供给指令的情形(即控制状态)。为了检查薄片部分是否 已经撕下或不是在分配循环已经完成(即在马达停止运转的时间段内) 并且为了省电， 一个或(如果需要)多个其它单个薄片感应扫描以大 大长于第一扫描间隔的第二扫描间隔进行，直到此时部分24被撕下。
在长时间段(例如超过300秒)之后，第二扫描间隔可增加到三倍的 扫描间隔。
分配器还可包括重置装置，该重置装置在预定时间(例如10分钟) 后可重置存储器，使得从存储器删除前一扫描的结果，在前一扫描中 纸被认为已经分配但还未撕下。由此，当用户通过由用户感应装置检 测而再次启动分配器时，另一薄片材料将被分配，就像没有纸出现在 出口处一样。这还对于薄片感应装置出现错误感应的情形提供了故障
保护设置。
当具有执行扫描功能以检查用户的出现的用户感应装置(下面将 详述)时，用于薄片扫描装置的第二扫描间隔(长于第一扫描间隔) 的计时能够合适地形成为与用户感应装置中在没有检测到用户时所使 用的扫描间隔相同(即如下所述的扫描间隔tl)。替代地，其可以是 该扫描间隔的多倍或者是其一部分。例如，在用户感应装置中0.17s 的合适值用于扫描用户可能出现的时间，纸片感应装置的第二扫描间 隔可设定为0.17s或两倍于该时间或其另外的多倍时间。这可使用计 时电路(例如如下参照图9或图IO解释的RC电路)以及软件编程来 实现。
在IR薄片感应装置中进行一个或多个单个扫描的方法可与下面 与IR用户感应装置进行扫描有关的描述相同。
当用户身体的一部分进入检测区域14时(图1),包括i.a.传感器 9-13的用户感应系统发送信号到控制装置MCU，指示用户出现，这 将促使马达M转动而分配一部分薄片产品。
早前提到的用户感应装置的发射器10、12设置为经过控制装置以 例如约15kHz士0.5。/。的窄频波段发射脉冲化的IR,所述发射器可以是 上述控制装置的一部分并且可包括本领域公知的控制电路。发射器9、 11、 13 (也在前面提到)设置为检测从物体(静止或运动的)反射回 而朝向接收器的发射的IR。这种物体可认为是背景或认为是如下所述 的可能的用户。
图6示出了用户感应装置以第一用户扫描速率、第二用户扫描速
率和第三用户扫描速率进行的一系列单个扫描(即脉沖化的IR发射)， 其中第一用户扫描速率具有介于单个扫描之间的时间tl (即扫描间隔 tl)，第二用户扫描速率具有介于单个扫描之间的时间t2(即扫描间隔 t2)， t2短于tl，第三用户扫描速率具有扫描间隔t3， t3大于tl和t2。 扫描间隔被测量为从一个单个所发射的扫描脉沖的开始到发射下一个 单个扫描脉沖的时间的时间。这里每个单个扫描以示例性方式示出为 具有相同的脉冲强度。示出另一时间t4，其为预定时间或由时间tl隔 开的预定数目的脉冲(即以第一用户扫描速率)，该时间t4需要在控 制装置将扫描速率改变到具有时间间隔t3的第三、最低用户扫描速率 之前流逝。每个脉沖的脉冲宽度优选地大致恒定。
用户扫描间隔tl以恒定大小设定在0.15到l.O秒之间，优选地， 介于0.15到0.4秒之间，即使得每个单个用户扫描脉冲由相等的时间 tl隔开。时间tl能够变化。 一种优化设备的节省电池电力以及节约分 发的反应时间的合适速率已经被发现为约tl-0.17秒。第二用户扫描 速率总是快于第一用户扫描速率，并且t2设定为优选地介于0.05到 0.2秒之间，优选地扫描之间介于0.08和0.12秒之间。然而，时间t2 能够变化成另一合适值，但是优选地介于tl的30%到70%之间。时 间t3可设定为例如介于0.3和0.6秒之间，尽管更长的时间t3也是可 能的，例如l秒或更长。然而，对于发射电路时间触发而言(特别是 通过利用使用RC时间常数的RC触发电路促使到微处理器的电流放 电以用于初始化计时操作)，最合适的t3是设定为tl的长度的两倍。 从而在tl为0.17秒的情形中，t3可设定为0.34秒。初始时间tl能够 变化，例如通过从设备外部操作的可变电阻，尽管通常这将是工厂设 定从而避免时间tl的意外变化，这在某种情形中是不合适的。
时间t4例如可以介于30秒到10分钟之间，并且还可在设备中设 定为可变化的。合适的值可以是约300秒，尽管还可以更多，此处希 望进一步节省电力。
尽管未示出，明显的是，取决于操作条件，另外的时间段也可在 设备中设定为具有中间的时间段(即tl和t2值之间的中间值，或t2
和t3之间的中间值等)或者甚至更大的时间段，尽管三种不同的用户 扫描速率的使用已经被示出为考虑了最经常的情形，在反应时间和节 电方面具有良好的性 能。
如图6可见，在所示出的实施方式中，在四个时间间隔tl的扫描 Sl-S4之后，第一用户扫描速率变化为具有间隔t2的第二较快的用户 扫描速率，并且继续以第二扫描间隔运行两个另外的扫描S5和S6。
图7示出在相应于发射扫描脉沖Sl-S7所产生的所接收的信号 Rl-R7的可能接收的信号大小的样本。
背景IR大小约为Q0。
当Sl发射并且没有用户出现时，在Rl接收的背景大小将约为 Q0。同样，在扫描S2接收的IR大小也接近于Q0,从而促使第一扫 描速率不发生改变。在扫描S3接收的信号R3位于背景大小之上，但 是仅仅是在边上(例如小于预定值，在背景IR大小之上例如小于 10%)，从而第一扫描速率得以维持。这种Q0上下的小变化(位于预 定大小之下)能够发生，因为在湿度大小的临时变化或人员相对于分 配器移动较长距离，或者漂移IR由于分配器周围的光照条件或温度 条件中的变化。
在扫描S4，所接收的信号大小在背景IR之上达到/超过了预定值 的10%，于是传感器装置及其控制假定已出现用户并且需要薄片材 料。在认为用户希望分配一片薄片材料(例如纸巾)时，为了能够更 快反应，扫描速率可增加到第二用户扫描速率。
如果在另一扫描S5时接收的大小R5也满足在背景IR之上等于 或超过预定大小的标准(例如根据在前扫描所使用的标准，大于或等 于背景IR之上的10%)，传感器系统通过计数器(例如在存储器或另 一形式的寄存器中)记录大于预订大小的单个检测，然后发出间隔t2 的另 一扫描S6以检测所接收的IR是否仍然大于或等于背景IR Q0的 10%。如图5所示，这是扫描S6的情形，并且传感器系统控制(包括 优选形式的软件和微处理器)然后立即将一输出发出到马达M，以启 动马达转动，从而分配一产品(例如从巻3分配一部分纸片7)。在此 情形中，例如当两个连续的扫描大于预定大小时，系统因而确定用户
在一区域中，需要分配薄片材料。马达M从而启动以驱动供给装置分 配薄片产品7使其通过释放出口 8，如前所述，在此期间薄片感应装 置如前所述以第 一扫描速率运行。
优选地，允许三个连续的用户扫描中任何两个扫描大于预定大小， 尽管要分配的扫描的数目能够是例如四个连续扫描或者甚至其它组合 中的任何两个。
在图6中示出的情形中，在纸巾或其它薄片产品7已经分配后， 系统从第二用户扫描速率改变到第一用户扫描速率，从而节电。扫描 S7从而在扫描S6之后以时间tl发射。然而如果需要，第二用户扫描
速率能够长时间维持。
在图7中示出的情形中(对应于图6的发射)，其中用户已经撕下 一片从分配器分配的纸从而在R7接收的IR射线的大小低于预定大小 (例如大于或等于Q0的10%)。预定大小的10%可以变化。例如， 背景大小至少的预定大小能够在背景IR之上达到90%或以上，甚至 达到95%或以上。与任何不希望接收的IR相比(脉冲宽度例如为12 到18kHz)，这允许例如与从用户的手的反射更大的差别。
在一段不操作的时间t4之后，可使用具有扫描间隔t3的扫描速率。
1R的背景大小可随着时间变化。为了在用户感应装置中考虑这一 点，接收到信号的最近记录的IR的运动平均R能够用于连续地改变 大小Q0。例如，四个(或多于或少于四个)最近接收的IR信号能够 例如通过将四个最近接收的信号大小的和除以4而用于形成背景信号 大小的平均值。当接收到每个新值IR时，四个值中最老的值从计算 中去除(例如通过从控制电路的最近的值的寄存器或存储器中将其去 除)并基于最近的值计算最新的平均值。
通过使用背景IR大小的移动平均值，获得的另一优点是，当刚 刚抽出纸巾或其它产品的用户将其手停留在分配出口处时，所接收的 IR大小保持较高。然而，为了防止用户由此促使释放大量产品一一例
如纸巾材料，当用户的手相对静止时会将用户的手认为是背景IR，从 而不会出现分配动作。为了分配另一薄片材料(例如纸)，用户从而必 须将其手从分配器传感器移开，以允许读取"真实的"背景IR (即手 没有出现而太靠近该设备的背景IR)。仅在用户的手朝向用户感应装 置的传感器重新运动时，才能再次分配薄片材料。
还将理解的是，当分配器的电池已经放电一段时间时，供应给传 感器的电能也将受到影响，这可能会造成效率低的操作。为了防止这 种情况发生从而确保直到所有电能接近耗完时稳定的电压都可供应到 用户感应装置和/或薄片感应装置中的传感器，可釆用恒定电流吸收 器。提供电压稳定性的这种恒定电流吸收器在电子领域是公知的，从 而被认为是在这里无需进一步介绍，然而应该理解的是，它们在如上 所述的这种分配器中的感应电路中的应用是非常有利的。使恒定电流 吸收器运行所需要的额外能量的大小是可忽略不计的，从而这种设备 的使用在电池的连续操作时间方面几乎没有影响。
供应给用户感应装置的发射器的能量可以通过自动控制而变化， 尤其是为了实现优化的大小以考虑背景条件，从而提供可靠和快速的 感应并提供不使用不必要能量的分配。
图8示出可用于本发明的分配器的一个实施例的基本系统的框 图，其中以虚线示出的部分包括基本部件，所述基本部件将感应信号 发送到包含微处理器的主控单元(MCU)的A/D调制器，用于IR信 号调制、IR发射和IR接收。这能够用于用户感应装置和薄片感应装 置。
框101和102分别代表IR发射器和接收器，大体上相当于前述 发射器IO、 12和接收器9、 11和13。薄片感应装置的发射器17和接 收器18能够设置为以与发射器10、 12和接收器9、 11和13相同的方 式安装在控制电路中，因为这些也是IR发射器和接收器。手符号代 表发射器101而来的IR射线由用户的手反射回到接收器102。这对于 薄片感应装置是同样的，由此薄片将来自于发射器17的IR反射回到 接收器18。
单元103是光电转换器，用于在接收的IR信号经过过滤和放大 单元104之前将其转换，在过滤和放大单元处，通带过滤和放大电路 操作为绕中心频率在受限的带宽内放大所接收的信号，从而抑制其它 相关IR频率。该信号然后经过信号整流单元105，因为IR信号是AC 信号。从单元105,信号传送到MCU的A/D模块中。然而，脉冲化 的IR的使用并不是绝对必需的，特别是对于薄片感应装置而言。
PWM(脉沖宽度模块)模块106的输出由MCU控制，使得来自 于PWM的方波信号能够使其占空比受到MCU的变化，从而调节到 达发射器电路的DC电压，从而调节所发射的IR信号的功率。PWM106 连接到D/A转换器107并连接到IR发射器驱动电路单元109，该IR 发射器驱动电路单元包括前述恒定电流吸收器。来自于相位频率检测 模块108的信号也供给到同一 IR发射器驱动电路单元中，该相位频 率检测模块发出15kHz (±0.5%)沖击调制信号(或合适考虑的另一 频率的调制信号)，从而通过发射器驱动电路109驱动发射器101以发 射短间隔的调制IR信号(例如每个信号发射lms)。在这点上，应该 注意的是，在调制信号发射之前，MCU应该首先已经使得用于已接 收的信号的过滤和放大电路单元104在发射调制脉冲之前运行一段短 时间例如2.5ms，从而可靠地检测来自于已发射的IR信号的反射IR。 如前所述，对于纸感应装置，由于在马达运行期间所使用的非常短的 扫描间隔，接收器电流必需设定为恒定。
当IR扫描脉冲发射时，由于单元104已经在运行，并且由于过 滤和放大单元绕所发射的脉沖的中心频率中心定位，无需以任何程度 同步所发射的脉冲和所接收的脉冲的计时。
来自于单元109的信号供给到IR发射器开/关控制单元110。MCU 的输入/输出模块118也装进单元110中从而按需打开和关闭，以通过 发射器101执行IR扫描。
为了驱动微处理器(即将其唤醒从而以上述某一速率执行用户扫 描或薄片感应扫描)，RC唤醒电路115可装进MCU并装进唤醒检测 单元114。对于薄片感应装置在马达运转期间，MCU能够优选地保持经常唤醒，因为薄片扫描间隔非常短。单元117是外部中断检测单元。 单元119的供给来自于输入/输出模块118，该单元119可i人为是 马达驱动电路，其在由于确定用户出现于分配区域14中而使得传感器 系统(其优选地包括MCU和软件)已经检测到应该分配薄片产品时 驱动马达M。
另一外围单元111、 112分别是纸感应装置(其操作在上面参照图 2到5时描述更详细)和低电力检测电路(即用于检测电池电力)。对 此的连接未示出，但是将与用于用户感应装置的那些相类似。单元116 代表电池电力，其用于驱动MCU以及其它外围设备和马达M。单元 120可以是马达超载电路，其在薄片产品卡在分配器中或者分配器中 没有薄片产品时切断马达的电力。单元121是薄片产品长度控制单元 (其自身例如可通过可变电阻的手动操作而调节为可变化的)，其操作 为每次分配预定、恒定长度的薄片产品，马达制造为供给一定长度的 薄片产品7穿过释放出口 8。该单元121还可包括低电力补偿模块， 通过该模块，马达在低电力时还能够转动一段较长时间，以分配同样 长度的薄片产品，虽然该单元可简单地作为脉冲位置控制系统，由此 马达M的转动被以一系列脉冲计数并且其转动仅在精确数目的脉冲 已经达到时才停止。这种脉沖位置控制系统能够包括例如固定定位的 光断路器，其能够检测固定到该马达驱动轴的相应的有槽单元中(或 替代地可操作地连接到驱动马达的驱动辊5上)的槽。单元122可以 是薄片产品少的检测电路，单元123可用于表示壳体是否打开或关闭。 这可例如用于当壳体关闭时，例如在重新填充一新巻例如纸后，提供 第一部分薄片产品从巻3自动供给地通过释放出口，使得填充分配器 的人员确认该设备在已经关闭后正确地分配。
尽管未示出， 一组警报或状态指示灯可例如与多个单元例如单元 111、 112、 120- 123相联，以向潜在用户或分配器服务员或维修员指 示特定状况(例如若分配器马达卡住或分配器需要重新填充纸等)。
图9示出RC控制电路的一个实施例，其能够用于给MCU中的 微处理器的定时唤醒。这种电路的原理是公知的，并且在本申请中，
电阻Re的合适值为820千欧，电容的为0.33微法。尽管在图7中未 专门示出，RC唤醒电路使用MCU的输入/输出单元118，以提供微处 理器的定时唤醒功能，从而以预定时间间隔(例如tl、 t2或t3)进行 扫描。当输入/输出处存在高到低的压降时，由于RC电路，MCU将 "觉醒"并执行扫描。导致执行用户感应扫描的所述觉醒还需要支撑 软件。同样地，时间tl和/或t2和/或t3的长度能够合适地形成为RC 电路时间常数的倍数，由此来自于RC电路的输入能够在软件中用于 确定是否需要在每个间隔扫描。在这点上，应该注意的是，RC电路 在输入处承受压降(通过在从电池电压供应装置经过二极管后MCU 供应电压源所需要的VDD)。当电池(或电池组)的电压降4氐时，然 后在图9的电路中的RC时间常数会增大，从而起初设定的tl、 t2和 t3将随着电池耗尽而变化。例如，对于6V的电池水平，通过将时间 tl设定在0.17s的优选水平，耗尽水平为4.2V的压降将会将时间tl 增加到0.22s。从而，这里所使用的tl、 t2和t3等的值应该理解为就 好像具有完全充电的电源那样。同样地，用在薄片感应装置中的第一 扫描间隔和第二扫描间隔也是根据电池满电力的情况确定的值。
图IO示出调制RC电路，其优点在于与图9中示出的电路相比使 用较小的电流。图10中，三个双极晶体管用于使MCU休眠期间电流 最小。
通过图9中的电路，调制包括使用两个输入/输出端口 PA7 (图中 右侧)和PB7 (图中左侧)到MCU。该电路的重要方面在于已经串 联地添加有两个晶体管Q2和Q3， 二者一起调制RC充电特性。MCU PA7针脚然后给出更陡峭的充电曲线。用于唤醒MCU的延迟时间常 数由R4和Cl确定，在所示的实例中分别给定为820千欧和0.68jiF 的值。当然，也可选择其它值用于其它时间常数。
端口 PA7处的快速电压变化通过在Q2和Q3中转换后实现，该 快速电压变化最小化了从逻辑高电压到逻辑低电压的跃迁。与图8中 所示的电路相比，在同样的RC时间常数的情形下，如图9中所示的 这种电路在休眠周期期间能够实现约40%的电力节省。从而图9的
RC定时电路特别有利，节省的电力最多。
权利要求
1.一种分配器(1)，其包括由马达(M)驱动的供给装置(4)，用于分配存储在所述分配器内的薄片产品(7)的一部分(24)；还包括分配出口(8)，当控制装置(MCU)发出供给指令时，通过该分配出口供给所述薄片产品(7)；并且包括撕下装置(16)，所述薄片产品的一个区域靠住该撕下装置而被拉出，从而允许所述薄片部分(24)被撕下并从薄片产品(7)的供应件的其余部分取下，其中所述分配器(1)包括薄片感应装置(17、18)，其用于检测薄片产品(7)在所述分配器的靠近所述分配出口(8)的特定区域(21)前面出现，所述薄片感应装置(17、18)连接到所述控制装置(MCU)，其中所述薄片感应装置设置成在所述马达(M)的整个运转期间直到所述马达(M)停止运转以第一扫描间隔在所述特定区域重复扫描所述薄片产品(7)的出现或所述薄片产品(7)的断开，其中所述薄片感应系统设置成在所述马达的所述整个运转期间，只要所述薄片感应装置检测到薄片产品(7)的断开就发送信号到所述控制装置(MCU)，以指示所述薄片产品(7)已经撕下。
2、 如权利要求1所述的分配器，其中所述特定区域(21)设置在 所述撕下装置(16)的下游。
3、 如权利要求1或2所述的分配器，其中所述控制装置(MCU) 设置成操作所述马达，从而在所述马达的所述整个运行期间，至少在 没有检测到所述薄片产品(7)的断开时，由所述供给装置(4)供给 预定长度的薄片产品。
4、 如前述权利要求中任一项所述的分配器，其中所述薄片感应装 置(17， 18)包括至少一个IR发射器(17)以及至少一个IR接收器(18)，所述IR接收器布置为接收由所述IR发射器(17)发射以及 由挡住IR路径的薄片产品(7)反射到所述特定区域(21)的IR。
5、 如前述权利要求中任一项所述的分配器，其中所述特定区域 (21)位于所述分配器壳体(1)的表面(19)上。
6、 如权利要求5所述的分配器，其中相对于所述薄片产品(7) 的颜色，较暗的区域(23)布置在所述分配器壳体的所迷表面(19) 上。
7、 如权利要求6所述的分配器，其中所述较暗的区域(23)是覆 盖所述分配器壳体的所述表面(19)的至少一部分的黑色区域。
8、 如前述权利要求中任一项所迷的分配器，还包括连接到所述控 制装置(MCU)的用户感应装置(9-13)，当检测到用户存在时，所 述用户感应装置(9-13)向所述控制装置(MCU)提供一个信号， 以允许所述控制装置(MCU)发出薄片供给指令。
9、 如权利要求8所述的分配器，其中所述控制装置(MCU)包 括存储器，用于存储在所述马达(M)操作期间来自于由所述薄片感 应装置(17， 18)所执行的前一扫描的信息。
10、 如权利要求9所述的分配器，其中所述控制装置(MCU)布 置成在所述马达(M)运行期间当在所述前一扫描中检测到断开时发 出薄片供给指令，并且所述控制装置布置成如果在所述前一扫描中未 检测到断开就维持控制状态不发出薄片供给指令，直到在所述马达(M)不运行的时间期间另 一单个扫描检测到断开的时间。
11、 如权利要求IO所述的分配器，其中所述控制装置设置为，在 所述马达不运行的时间期间，当在前一扫描未检测到断开时，由所述 纸感应装置在所述前一扫描之后以第二扫描间隔进行第二单个扫描， 其中所述第二扫描间隔长于在所述马达(M)运行期间所进行的所述 第 一 扫描间隔，并且如果在所述第二单个扫描期间检测到薄片产品(7)，就以所述第二扫描间隔重复地进行另一单个扫描，直到未检测 到薄片产品(7)。
12、 如权利要求ll所述的分配器，其中当超出预定数目的第二扫 描间隔时，所述第二扫描间隔增加到较长的第三扫描间隔。
13、 如前述权利要求中任一项所述的分配器，其中所述第一扫描 间隔小于或等于20ms,优选地小于或等于10ms，更优选地小于或等 于5ms。
14、 如前述权利要求中任一项所述的分配器，其中所述第一扫描 间隔小于或等于3ms。
15、 如权利要求7所述或权利要求8- 12中任一项引用权利要求 7时所述的分配器，其中所述第二扫描间隔与微处理器唤醒电路所确 定的扫描间隔相等，该微处理器唤醒电路用于确定检测用户的出现的 扫描间隔，由此所述薄片感应装置中的所述扫描间隔与用于检测用户 的扫描相同并且二者同时执行。
16、 如前述权利要求中任一项所述的分配器，其中所述控制系统 (MCU )设置为将指令信号供应到所述供给装置(5， 6 )的驱动马达，以在检测到薄片产品(7)的断开时，停止所述驱动马达(M)。
17、 如前述权利要求中任一项所述的分配器，其中所述控制系统 (MCU)设置为在所述马达(M)的运转停止时，停止所述薄片感应装置(17, 18)以所述第一扫描间隔进行扫描。
全文摘要
本发明涉及一种分配器(1)，用于分配存储在分配器中的一部分薄片产品(7)，其中所分配的薄片部分(24)将要通过将该薄片部分(24)从其余产品供应器上撕下而取下。该分配器包括一系统，该系统检测薄片产品在分配出口的一区域(21)中的出现。当检测到潜在用户时，该感应系统在认为薄片部分已经被撕下的条件下促使纸分配。该系统包括用于检测薄片产品(7)中的断开的装置(17，18)。
文档编号A47K10/24GK101370415SQ200580052300
公开日2009年2月18日 申请日期2005年12月14日 优先权日2005年12月14日
发明者航 吴, 莫建邻, 莫经伦 申请人:Sca卫生产品股份公司