非接觸電容感應式的液體供給裝置的製作方法
2023-10-09 13:41:54 2
專利名稱：非接觸電容感應式的液體供給裝置的製作方法
技術領域：
非接觸電容感應式的液體供給裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種液體供給裝置，尤其涉及一種非接觸電容感應式的液體供給直O背景技術[0002]請參見圖1，為現有技術的-中國臺灣專利M383379，其揭露一種給皂機感應器改良。該給皂機感應器通過一紅外線發射器43以發射信號，以及一紅外線接收器44接收回饋信號，用以感測使用者的手，能將準確率提高，可以降低環境因素的影響，同時自動給皂機100的反應速度也能獲得提高。其中，該給皂機感應器是利用改良紅外線發射器43與紅外線接收器44的設置，往中央內聚傾斜一預定角度，同時往前傾斜一預定角度而設置，能將感測範圍改變，直接感測自動給皂機100出皂部位的下方，符合自動給皂機100的使用狀態與特性，讓使用者可以輕鬆使用。此外，通過紅外線發射器43與紅外線接收器44的斜向設置，改變感測範圍，能遠離出皂部位而設置，可以降低感應器4沾到皂液的機率。再者，此種模塊化感應器4的設置，更新與維修時，能十分的方便，裝置與拆卸簡單。[0003]此現有技術的自動給皂機100是通過紅外線方式，做為給皂機感應的信號發射與接收，因此，具有以下的缺失仍有待改進[0004]1、紅外線模塊長時間的感應信號持續檢測，因此耗能，針對市場上紅外線相關應用的給皂機產品進行量測，當裝置待命時其消耗電流平均高於210uA ；[0005]2、感應距離需要考慮其發射接收設計的角度來決定，且必須設計相應複雜的機體結構以供組配，因此生產成本相對較高；及[0006]3、紅外線感應器會因陽光照射、電器出風、日照直射以及鏡面反射…等環境因素， 而使感應器容易導致產生誤動作。[0007]因此，如何設計出一種具有結構精簡、生產成本低廉、有效降低現有紅外線液體供給裝置的耗能、提高感應準確性與靈敏度…等相關優點的液體供給裝置，乃為本實用新型所欲行克服並加以解決的一大課題。[0008]所以，本實用新型提出一種非接觸電容感應式的液體供給裝置，利用感測該液體供給裝置的一感測區的電容值大小，以達到以非接觸式感應控制的液體供給功能，藉此改善現有紅外線液體供給裝置的結構複雜、高耗能、低感應準確性與靈敏度…等相關缺失。實用新型內容[0009]本實用新型的一目的在於提供一種非接觸電容感應式的液體供給裝置，以非接觸式的電容感應技術，達到以非接觸的感應方式，即能控制液體的供給。[0010]本實用新型的另一目的在於提供一種非接觸電容感應式的液體供給裝置，以克服上述現有技術的相關問題。[0011]為了實現上述目的，本實用新型提供一種非接觸電容感應式的液體供給裝置，包含有一感測區，一電容感測單元，以及一控制單元，其中[0012]感測區，為供手部鄰近或伸入的區域；電容感測單元，鄰近設置於該感測區，以感測該感測區內的電容值，並產生一電容感測信號；及控制單元，電性連接該電容感測單元，包含有一比較單元，一驅動信號產生單元， 以及一液體供給單元，其中比較單元，比較該電容感測信號與一電容臨界信號；驅動信號產生單元，電性連接該比較單元，並藉以產生一驅動信號；及液體供給單元，電性連接該驅動信號產生單元，並依該驅動信號產生單元的驅動信號作動來供輸液體。上述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其中，該電容感測單元所輸出的該電容感測信號為一電壓信號。上述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其中，該控制單元還包含一顯示信號產生單元；該顯示信號產生單元，電性連接該比較單元；當該電容感測信號大於該電容臨界信號，該控制單元控制該顯示信號產生單元產生一顯示信號；並且，該液體供給裝置還包含一顯示單元；該顯示單元，電性連接該控制單元的該顯示信號產生單元，通過接收該顯示信號以顯示該液體供給裝置的操作狀態。上述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其中，該顯示單元至少為一發光二極體、或液晶面板、或聲音裝置。上述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其中，該液體供給裝置還包含一耦合元件，該耦合元件設置在該電容感測單元外側周緣，以提高該電容感測單元感測該感測區內電容值的敏感度。上述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其中，該耦合元件為一導電介質。上述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其中，該耦合元件為一呈繞設在該電容感測單元外側周緣的U字形的架構，或為一呈繞設在該電容感測單元外側周緣接近封合的架構，或為一呈設置在該電容感測單元外側周緣的一側邊的設置結構。上述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其中，該控制單元為一微處理器、或一微控制器、或一可程序邏輯門陣列、或一具有可程序化的集成電路、或一應用特定集成電路元件。上述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其中，該液體供給單元為一馬達。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。
圖1為現有技術的給皂機感應器改良的立體圖；圖2為本實用新型非接觸電容感應式的液體供給裝置的電路方框示意圖；圖3為本實用新型非接觸電容感應式的液體供給裝置的一較佳實施例的方框示意圖；圖4A為本實用新型一耦合元件設置於一電容感測單元的一第一實施例的示意圖；[0031]圖4B為本實用新型該耦合元件設置於該電容感測單元的一第二實施例的示意圖；[0032]圖4C為本實用新型該耦合元件設置於該電容感測單元的一第三實施例的示意圖；及[0033]圖5A、圖5B為本實用新型非接觸電容感應式的液體供給裝置操作時的波形示意圖。[0034]其中，附圖標記現有技術[0035]100自動給皂機[0036]4感應器[0037]43紅外線發射器[0038]44紅外線接收器[0039]本實用新型[0040]10電容感測單元[0041]20控制單元[0042]202比較單元[0043]204驅動信號產生單元[0044]206顯示信號產生單元[0045]30液體供給單元[0046]40顯示單元[0047]50電容傳感器[0048]60單晶片微控制器[0049]602PWM產生單元[0050]604比較單元[0051]606計數單元[0052]70功能驅動輸出單元[0053]702LED控制單元[0054]704馬達控制單元[0055]706馬達定位單元[0056]80PWM耦合元件[0057]90參考電壓控制單元[0058]Vcs電容感測信號[0059]Vct電容臨界信號[0060]Vdr驅動信號[0061]Vds顯示信號[0062]1 抗高頻噪聲電阻[0063]Cd落地電容具體實施方式
茲有關本實用新型的技術內容及詳細說明，配合附圖說明如下請參見圖2，為本實用新型非接觸電容感應式的液體供給裝置的電路方框示意圖。 該非接觸電容感應式的液體供給裝置，包含一感測區、一電容感測單元10、一控制單元20 以及一液體供給單元30。該感測區可供手部鄰近或伸入的區域。該電容感測單元10鄰近設置於該感測區，以感測該感測區內的電容值，並產生一電容感測信號Vcs，其中，該電容感測信號Vcs可為一電壓信號，但不以此為限。該控制單元20電性連接該電容感測單元10。 其中，該控制單元20為一微處理器(CPU)、或一微控制器(MCU)、或一可程序邏輯門陣列 (FPGA或CPLD)、或一具有可程序化的集成電路(IC)、或一應用特定集成電路元件(ASIC)。 該控制單元20包含一比較單元202與一驅動信號產生單元204。該比較單元202比較該電容感測信號Vcs與一電容臨界信號Vet。該驅動信號產生單元204電性連接該比較單元 202。該液體供給單元30電性連接該控制單元20的該驅動信號產生單元204。當該電容感測信號Vcs大於該電容臨界信號Vct，該控制單元20控制該驅動信號產生單元204產生一驅動信號Vdr，以驅動該液體供給單元30，進而提供一液體的輸出。其中，該液體供給單元 30為一馬達(motor)。並且，該液體為清潔皂液、或藥用酒精、或芳香劑，但不以此為限。因此，本實用新型的該液體供給裝置利用該電容感測單元10感測該感測區內的電容值大小， 以判斷是否控制該馬達提供清潔皂液、或藥用酒精或芳香劑的噴出。此外，該控制單元20還包含一顯示信號產生單元206。該顯示信號產生單元206 電性連接該比較單元202。該液體供給裝置還包含一顯示單元40，其中，該顯示單元40至少為一發光二極體(light-emitting diode)、或一液晶面板(LCD panel)、或一聲音裝置。 該顯示單元40電性連接該控制單元20的該顯示信號產生單元206，以顯示該液體供給裝置的操作狀態。亦即，當該電容感測信號Vcs大於該電容臨界信號Vct，該控制單元20控制該顯示信號產生單元206產生一顯示信號Vds，並且，該顯示信號Vds致能該顯示單元40， 以表示該液體供給裝置為提供清潔皂液、或藥用酒精或芳香劑噴出的操作狀態。反之，當該電容感測信號Vcs不大於該電容臨界信號Vct，該顯示信號產生單元206則不產生該顯示信號Vds，因此，該顯示單元40則為非致能狀態，以表示該液體供給裝置是非為提供清潔皂液、或藥用酒精或芳香劑噴出的操作狀態。至於該非接觸電容感應式的液體供給裝置的詳細操作原理與動作，請參見下文所描述。為方便說明，在本實施例中，是以人體的手部(手掌或手指)以非接觸感應的方式操作該液體供給裝置，並且，該液體供給裝置是以一給皂裝置為例說明。當使用者未操作該給皂裝置時，鄰近設置於該感測區的該電容感測單元10所持續感測到該感測區的電容值視為一固定的電容值(或受周邊環境影響變動極小的電容值)。因為，該電容感測單元10所產生該電容感測信號Vcs的大小是該電容感測單元10所感測該感測區內的電容值有關，因此，該電容感測信號Vcs的大小可視為一固定的電壓值。當使用者操作該給皂裝置時，由於使用者手部進到該感測區，因此，該電容感測單元10感測到該感測區內的電容值則發生變化。由於感測區內可視為具有平板的電容效應， 因此，當手部進到該感測區時，由於介電常數發生改變(增加)以及平板間距發生改變(減少)，因此，該電容感測單元10感測到該感測區內的電容值則增大。故此，該電容感測單元 10所產生該電容感測信號Vcs的大小也隨之增大。在此操作下，該控制單元20的該比較
6單元202比較該電容感測信號Vcs與該電容臨界信號Vct時，該電容感測信號Vcs則大於該電容臨界信號Vct，因此，該控制單元20則控制該驅動信號產生單元204產生一驅動信號Vdr，以驅動該給皂裝置提供清潔皂液噴出的操作狀態。值得一提，前述該電容臨界信號 Vct的大小設定是根據該給皂裝置在無感應操作時的參考。此外，該控制單元20同時控制該顯示信號產生單元206產生該顯示信號Vds，並且，該顯示信號Vds致能該顯示單元40， 以表示該給皂裝置為提供清潔皂液噴出的操作狀態。[0069]此外，該液體供給裝置還包含一耦合元件80 (請參見圖幻，該耦合元件80可為一導電介質。該耦合元件80設置在該電容感測單元10外側周緣，以提高該電容感測單元10 感測該感測區內電容值的敏感度。亦即，使用者操作該給皂裝置時，只要在適度的感應範圍內，該液體供給裝置即可提供清潔皂液噴出的操作。[0070]以下，將以一較佳實施例說明本實用新型非接觸電容感應式的液體供給裝置的實際應用。配合圖3，為本實用新型非接觸電容感應式的液體供給裝置的一較佳實施例的方框示意圖。如圖所示，該非接觸電容感應式的液體供給裝置主要包含一電容傳感器50、一單晶片微控制器(microcontroller) 60與一功能驅動輸出單元70。該單晶片微控制器60包含一比較單元604、一計數單元606以及一 PWM產生單元602。該功能驅動輸出單元70包含一 LED控制單元702、一馬達控制單元704以及一馬達定位單元706。此外，該非接觸電容感應式的液體供給裝置還包含一參考電壓控制單元90，該參考電壓控制單元90提供充放電比較的區間。利用該比較單元604的輸出反饋，對該電容傳感器50進行充放電。此外， 在該比較單元604的一反相輸入端串接一抗高頻噪聲電阻to，再連接到該電容傳感器50。 再者，也在該電容傳感器50與該比較單元604之間連接一落地電容Cd，以進行變動率的調整。另外，在該電容傳感器50外側周緣設置一 PWM耦合元件80，可為一銅箔，以對該PWM產生單元602所產生的PWM信號提供信號的加強，以提高該非接觸電容感應式的液體供給裝置的感應靈敏度與感應距離。值得一提，在本實用新型中，該PWM耦合元件80具有不同的實施例，請配合參見圖4A 圖4C，分別為本實用新型該PWM耦合元件設置於該電容感測單元的一第一實施例、第二實施例以及第三實施例的示意圖。如圖4A所示，該PWM耦合元件80 為繞設在該電容傳感器50外側周緣的U字型的架構，亦即，該PWM耦合元件80為三邊架構繞設在該電容傳感器50外側周緣。此外，如圖4B所示，該PWM耦合元件80為繞設在該電容傳感器50外側周緣的大致封合的架構，亦即，該PWM耦合元件80實質上是封合繞設在該電容傳感器50外側周緣，僅需保留該PWM耦合元件80與該電容傳感器50布線的空間(間隙)即可。再者，如圖4C所示，該PWM耦合元件80是為設置在該電容傳感器50外側周緣的一側邊的架構，亦即，該PWM耦合元件80可為一小片段的架構，與該電容傳感器50配合使用，以對該PWM產生單元602所產生的PWM信號提供信號的加強，以提高該非接觸電容感應式的液體供給裝置的感應靈敏度與感應距離。[0071]配合參見圖5A、圖5B，為本實用新型非接觸電容感應式的液體供給裝置操作時的波形示意圖。如圖所示，圖5B為手部未鄰近或伸入感測區的電壓波形示意圖；而圖5A為手部鄰近或伸入感測區時的電壓波形示意圖。由圖5A、圖5B可明顯看出，在該非接觸電容感應式的液體供給裝置尚未被操作使用時，該電容傳感器50感測該感測區內的電容值，並通過該PWM產生單元602將所輸出的PWM信號通過該PWM耦合元件80耦合至該電容傳感器 50上，此時，電壓波形如圖5B所示。一旦手部鄰近或伸入感測區，使得該非接觸電容感應式的液體供給裝置操作使用時(圖5A)，由於電路等效電容改變，使用該計數單元606所計數的數值低於PWM信號的初始值，因此電壓頻率則減小，此時，電壓波形圖5A所示。故此，該單晶片微控制器60可根據因電路等效電容改變而造成電壓頻率的變化情形，以判斷該非接觸電容感應式的液體供給裝置操作情況。[0072]綜上所述，本實用新型具有以下的優點[0073]1、利用感測該液體供給裝置的一感測區的電容值大小，以達到非接觸電容感應式的功能；[0074]2、通過非接觸電容感應式的操作，以降低該液體供給裝置的耗能、提供感應的準確性與靈敏度，經實際測量可得知本實用新型待命時的消耗電流約僅為30UA，相較於紅外線模塊而言將可大幅省電(耗能僅約為紅外線模塊的14% )；及[0075]3、通過非接觸電容感應式的操作，可以簡化裝置機構的設計，進而藉以降低該液體供給裝置的製造成本與達到節能減碳的友善環境訴求。[0076]當然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本實用新型所附的權利要求的保護範圍。
權利要求1.一種非接觸電容感應式的液體供給裝置，其特徵在於，包含有一感測區，一電容感測單元，以及一控制單元，其中感測區，為供手部鄰近或伸入的區域；電容感測單元，鄰近設置於該感測區，以感測該感測區內的電容值，並產生一電容感測信號；及控制單元，電性連接該電容感測單元，包含有一比較單元，一驅動信號產生單元，以及一液體供給單元，其中比較單元，比較該電容感測信號與一電容臨界信號；驅動信號產生單元，電性連接該比較單元，並藉以產生一驅動信號；及液體供給單元，電性連接該驅動信號產生單元，並依該驅動信號產生單元的驅動信號作動來供輸液體。
2.根據權利要求1所述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其特徵在於，該電容感測單元所輸出的該電容感測信號為一電壓信號。
3.根據權利要求1所述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其特徵在於，該控制單元還包含一顯示信號產生單元；該顯示信號產生單元，電性連接該比較單元；當該電容感測信號大於該電容臨界信號，該控制單元控制該顯示信號產生單元產生一顯示信號；並且， 該液體供給裝置還包含一顯示單元；該顯示單元，電性連接該控制單元的該顯示信號產生單元，通過接收該顯示信號以顯示該液體供給裝置的操作狀態。
4.根據權利要求3所述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其特徵在於，該顯示單元至少為一發光二極體、或液晶面板、或聲音裝置。
5.根據權利要求1所述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其特徵在於，該液體供給裝置還包含一耦合元件，該耦合元件設置在該電容感測單元外側周緣，以提高該電容感測單元感測該感測區內電容值的敏感度。
6.根據權利要求5所述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其特徵在於，該耦合元件為一導電介質。
7.根據權利要求5所述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其特徵在於，該耦合元件為一呈繞設在該電容感測單元外側周緣的U字形的架構，或為一呈繞設在該電容感測單元外側周緣接近封合的架構，或為一呈設置在該電容感測單元外側周緣的一側邊的設置結構。
8.根據權利要求1所述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其特徵在於，該控制單元為一微處理器、或一微控制器、或一可程序邏輯門陣列、或一具有可程序化的集成電路、 或一應用特定集成電路元件。
9.根據權利要求1所述的非接觸電容感應式的液體供給裝置，其特徵在於，該液體供給單元為一馬達。
專利摘要一種非接觸電容感應式的液體供給裝置，包含一感測區、一電容感測單元、一控制單元以及一液體供給單元。該電容感測單元鄰近設置於該感測區，以感測該感測區內的電容值，並產生一電容感測信號。該控制單元電性連接該電容感測單元，包含一比較單元與一驅動信號產生單元。該液體供給單元電性連接該控制單元的該驅動信號產生單元。當該電容感測信號大於一電容臨界信號，該控制單元控制該驅動信號產生單元產生一驅動信號，以驅動該液體供給單元，進而提供一液體的輸出。
文檔編號G06F3/044GK202235069SQ20112033176
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者楊春田, 陳宏賓, 黃正宏 申請人:十速科技股份有限公司