Электронное раздаточное устройство для выдачи листовых изделий

Электронное раздаточное устройство для выдачи листовых изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Эта заявка претендует на преимущества дат подачи предварительной заявки на патент США № 60/774390, поданной 18 февраля 2006 г., и предварительной заявки на патент США № 60/802612, поданной 22 мая 2006 г., которые полностью включены в данный документ путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее описание изобретения, в общем, относится к раздаточным устройствам для листовых изделий, таких как раздаточные устройства для бумажных полотенец и, в частности, к электронным раздаточным устройствам для бесконтактной выдачи листовых изделий.

Раздаточные устройства для листовых изделий, такие как раздаточные устройства для бумажных полотенец, обычно устанавливаются в общественных туалетах рядом с раковинами для слива воды и в других местах, требующих обеспечения удобным и доступным осушающим средством. В последние годы в результате повышения информированности населения в области гигиены возросшей популярностью в общественных туалетах стали пользоваться раздаточные устройства для листовых изделий, позволяющие "оставлять руки свободными" или обеспечивающие "бесконтактную" выдачу. Например, раздаточные устройства для бумажных полотенец, оставляющие руки свободными, позволяют раздавать бумажные полотенца по мере необходимости и не требуют от пользователя касания поверхности механического устройства, которая может быть загрязнена людьми, ранее пользовавшимися механическим раздаточным устройством для полотенец, не вымыв свои руки или не вымыв свои руки хорошо.

Бесконтактная выдача позволяет также облегчить процесс выдачи для людей, страдающих артритом или другими заболеваниями, затрудняющими пользование механической выдачей. Кроме того, бесконтактная выдача позволяет облегчить процесс выдачи для людей, имеющих на своих руках краску, смазку или другие вещества. Эти люди с веществами на своих руках вынуждены были бы касаться поверхности механического устройства, которую затем необходимо было бы очищать.

Несмотря на удачный опыт использования бесконтактных раздаточных устройств при выдаче бумажных полотенец, существует необходимость в непрерывном усовершенствовании электронных бесконтактных раздаточных устройств.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном документе раскрывается усовершенствованное электронное бесконтактное раздаточное устройство для листовых изделий.

В одном варианте осуществления электронное раздаточное устройство для выдачи листовых изделий включает в себя инфракрасный датчик приближения, использующийся для обнаружения присутствия руки пользователя в заданном положении вблизи раздаточного устройства, и механизм подачи, конструкция которого позволяет ему входить в контакт с рулоном листового изделия для обеспечения возможности выдачи некоторого количества листового изделия из этого рулона. Инфракрасный датчик приближения имеет конструкцию с регулируемой чувствительностью для изменения дальности обнаружения инфракрасного датчика приближения. Механизм подачи имеет электродвигатель, включающийся в ответ на срабатывание инфракрасного датчика для приближения запуска механизма подачи.

В одном варианте осуществления электронное раздаточное устройство для выдачи листовых изделий включает в себя корпус, предназначенный для размещения в углублении стены, инфракрасный датчик приближения, использующийся для обнаружения присутствия руки пользователя в заданном положении вблизи раздаточного устройства, и механизм подачи, который размещен в корпусе, и конструкция которого позволяет ему входить в контакт с рулоном листового изделия для обеспечения возможности выдачи некоторого количества листового изделия из этого рулона. Механизм подачи имеет электродвигатель, включающийся в ответ на срабатывание инфракрасного датчика приближения для запуска механизма подачи.

В одном варианте осуществления электронное раздаточное устройство для выдачи листовых изделий включает в себя корпус, предназначенный для размещения в углублении стены, инфракрасный датчик приближения, использующийся для обнаружения присутствия руки пользователя в заданном положении вблизи раздаточного устройства, механизм подачи, конструкция которого позволяет ему входить в контакт с рулоном листового изделия для обеспечения возможности выдачи некоторого количества листового изделия из этого рулона, и подвижный рычаг уровня бумаги, который входит в контакт с рулоном листового изделия и перемещается в ответ на изменение диаметра рулона листового изделия. Инфракрасный датчик приближения имеет регулируемую чувствительность для изменения дальности обнаружения инфракрасного датчика приближения. Механизм подачи имеет электродвигатель, включающийся в результате срабатывания инфракрасного датчика приближения для запуска механизма подачи или в результате вытягивания листового изделия из раздаточного устройства.

Описанные выше и другие признаки иллюстрируются следующими фигурами и подробным описанием.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже приводятся типовые чертежи, на отдельных одинаковые элементы обозначены одними и теми же позициями:

фиг.1 - изометрический вид раздаточного устройства с закрытой крышкой, соответствующего варианту осуществления, без демонстрации внутренних механизмов;

фиг.2 - вид спереди раздаточного устройства с закрытой крышкой;

фиг.3 - вид справа раздаточного устройства с закрытой крышкой;

фиг.4 - изометрический вид раздаточного устройства с открытой крышкой, демонстрирующий узел механизма подачи бумаги, не заправленного бумагой;

фиг.5 - вид в перспективе раздаточного устройства без крышки, демонстрирующий узел механизма подачи бумаги с бумажными рулонами (с основным рулоном и неполным рулоном);

фиг.6 - вид справа раздаточного устройства с участками снятой крышки, соответствующего другому варианту осуществления;

фиг.7 - вид сбоку рычага уровня бумаги, соединенного с задней панелью раздаточного устройства, соответствующего примеру осуществления;

фиг.8 - изометрический вид рычага уровня бумаги;

фиг.9 - изометрический вид раздаточного устройства, соответствующего варианту осуществления, демонстрирующий структуру для соединения рычага уровня бумаги с задней панелью раздаточного устройства;

фиг.10 - вид задней стенки ИК окна с пространственным разделением деталей, демонстрирующий магнит и хомут;

фиг.11 - изометрический вид узла механизма подачи с пространственным разделением деталей для раздаточного устройства, соответствующего варианту осуществления, иллюстрирующий инфракрасный датчик в сборе;

фиг.12 - изометрический вид узла механизма подачи с пространственным разделением деталей для раздаточного устройства, соответствующего варианту осуществления, иллюстрирующий батарейный отсек со снятой крышкой шасси;

фиг.13 - изометрический вид узла механизма подачи для раздаточного устройства со снятой крышкой шасси, иллюстрирующий зубчатую передачу раздаточного устройства, соответствующего варианту осуществления;

фиг.14 - изометрический вид снизу узла механизма подачи в сборе, иллюстрирующий подвеску электродвигателя и печатную схемную плату блока микроконтроллера для раздаточного устройства, соответствующего варианту осуществления;

фиг.15A - схемы первой части печатной схемной платы блока микроконтроллера для раздаточного устройства, соответствующего варианту осуществления;

фиг.15B - схемы второй части печатной схемной платы блока микроконтроллера для раздаточного устройства;

фиг.15C - схемы третьей части печатной схемной платы блока микроконтроллера для раздаточного устройства;

фиг.16A - схематичная иллюстрация первой части схемной платы соединителя для раздаточного устройства;

фиг.16B - схематичная иллюстрация второй части схемной платы соединителя для раздаточного устройства;

фиг.17 - блок-схема, иллюстрирующая распределение входов/выходов (I/O) программируемого контроллера прерываний (PIC) для раздаточного устройства, соответствующего варианту осуществления; и

фиг.18 - вариант осуществления встроенного программного обеспечения для цикла пробуждения/ожидания в раздаточном устройстве, соответствующем варианту осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В данном документе раскрывается усовершенствованное электронное бесконтактное раздаточное устройство для листовых изделий. Ниже приводится подробное описание вариантов осуществления бесконтактного электронного раздаточного устройства, включающих в себя ряд усовершенствований, касающихся существующих бесконтактных электронных раздаточных устройств. Например, в одном варианте осуществления раздаточное устройство может быть размещено в углублении стены заподлицо с ее поверхностью, что позволяет ему занимать минимальное пространство. В других вариантах осуществления усовершенствования коснулись схем обнаружения по инфракрасному излучению, которые обеспечивают переменную чувствительность при обнаружении по инфракрасному излучению. Варианты осуществления проиллюстрировали также преимущественное использование минимального числа элементов как для механической конструкции, так и для электронного блока. Поэтому устройство имеет повышенную надежность и удобство использования, причем и то и другое содействует экономичности. Дополнительные усовершенствования и преимущества будут очевидны специалистам в данной области техники из следующего ниже описания.

Раздаточное устройство является электронным бесконтактным (оставляющим руки свободными) распределительным устройством для бумажных полотенец. Как подробно описывается ниже, работа, при которой руки остаются свободными, реализуется посредством двух возможных режимов (“режима свободного доступа” и “режима выдачи по требованию”). Описываемые электронные схемы размещены на печатной схемной плате(ах) или т.п., которые размещены внутри корпуса раздаточного устройства. Раздаточное устройство в предпочтительном варианте изобретения имеет ряд настроек переключателя конфигураций для задания характеристики в соответствии с требованиями заказчика. Эти настройки размещены внутри раздаточного устройства и не доступны обычному пользователю. Доступ обеспечивается при разблокировки открытия крышки (колпака) раздаточного устройства.

Все это описание сопровождается ссылками на варианты осуществления с использованием бумажных полотенец в качестве изделий, но при этом подразумевается, что данное описание изобретения может быть без труда использовано применительно и к другим листовым изделиям. Термин "листовые изделия" охватывает листы из натуральной и/или синтетической ткани или из бумаги. Листовые изделия могут включать в себя и тканые и нетканые изделия. Примеры листовых изделий включают в себя, но не являются ограничением салфетки и полотенца.

Как показано на фиг.1-5, электронное бесконтактное распределительное устройство для бумажных полотенец в целом иллюстрируется позицией 10. Раздаточное устройство 10 содержит корпус, включающий в себя заднюю панель 12 и крышку 14. Корпус имеет размер и форму, достаточные для размещения полного основного рулона бумажных полотенец и неполного рулона. Корпус может быть выполнен из любого соответствующего материала, такого как пластик и металлы, однако в одном варианте осуществления для задней панели 12 и/или крышки 14 использованы сталь или нержавеющая сталь. Корпус из стали или нержавеющей стали не позволяет использовать для бесконтактной выдачи датчик приближения емкостного типа, в вариантах же осуществления, раскрываемых в данном документе, используется инфракрасный (ИК) датчик приближения.

Термин инфракрасный (ИК) используется в данном документе для описания формы энергии светового излучения, которое имеет длину волны приблизительно 750-950 нанометров. Это световое излучение имеет длину волны, превышающую длину волны спектра излучения, воспринимаемого глазом человека, и может быть использовано в качестве средства связи. Как любое световое излучение, ИК излучение может отражаться объектами и управляться линзами. Кроме того, в отличие от радиочастот (РЧ), область распространения ИК излучения ограничивается одним помещением, но ИК излучение не воспринимается РЧ раздаточными устройствами типа портативных телефонов, беспроводных сетей, игрушек с дистанционным управлением и т.п.

В одном варианте осуществления, рассмотрение которого ведется с повторяющимися ссылками на компоненты, иллюстрированные на фиг.6, для облегчения обсуждения крышка 14 дополнительно содержит ИК окно 16, которое может быть окрашено в произвольный цвет. Например, ИК окно может быть окрашено в цвет, позволяющий отфильтровывать видимое световое излучение (например, световое излучение с длиной волны менее 650 нанометров). Положение ИК окна 16 выбрано так, чтобы совместить это ИК окно 16 с ИК излучателем 18 и ИК детектором 20, размещенными в корпусе так, что в процессе работы инфракрасное излучение от ИК излучателя 18 проходит через ИК окно 16 и отражается назад на ИК детектор 20 при использовании любого непрозрачного объекта, например, руки человека. В одном варианте осуществления для предотвращения нежелательных обнаружений максимальное обнаружение ИК излучения установлено путем регулирования тока, подаваемого на ИК излучатель 18, равным 4 дюймам. ИК окно 16 может быть размещено вблизи вытяжного отверстия 22, расположенного в крышке 14.

На фиг.4 представлен изометрический вид раздаточного устройства 10 с открытой крышкой 14, иллюстрирующий, таким образом, узел 24 механизма подачи бумаги. Узел 24 механизма подачи бумаги предпочтительно может быть выполнен как автономный, т.е. может быть узлом, который можно легко извлечь из раздаточного устройства 10. В одном варианте осуществления узел 24 механизма подачи бумаги доведен до размера, позволяющего размещать бумагу шириной 8,25 дюйма. Узел 24 механизма подачи бумаги содержит подающий ролик 26. Подающий ролик 26 служит для подачи бумажных полотенец 28 (основной рулон) и 30 (неполный рулон) (фиг.5), выдача которых осуществляется по произвольно изогнутым распределительным ребрам 32 распределительной полки 40. Произвольно изогнутые распределительные ребра 32 являются изогнутыми, имеют нижний участок контакта с выдаваемым бумажным полотенцем (не показанным). При попадании влаги на раздаточное устройство 10 изогнутые распределительные ребра 32 облегчают процесс выдачи бумажного полотенца в результате обеспечения низкого трения и удерживания выдаваемого полотенца на расстоянии от влажных поверхностей, с которыми это полотенце контактировало бы в противном случае.

Подающий ролик 26 обычно имеет такую же ширину, что и рулон бумаги, и включает в себя приводные ролики 34 и промежуточные диски 36 на приводной оси 38. Рабочие приводные ролики 34 имеют обычно ширину в дюйм или менее и между ними размещены промежуточные диски 36. В одном варианте осуществления промежуточные диски 36 имеют несколько меньший диаметр, чем приводные ролики 34. Данная конструкция приводных роликов 34 и промежуточных дисков 36 позволяет предотвратить образование складок на бумажном полотенце при прохождении через узел приводного механизма и снизить трение, которое предпочтительно снижает расход энергии, затрачиваемой на работу подающего ролика 26, по сравнению с конструкциями с подающими роликами, имеющими относительно большую поверхность контакта с бумажным полотенцем.

Фиг.1-5 также иллюстрируют вариант осуществления, в котором полотенечный кронштейн 42 и полотенечный кронштейн 44 физически соединены с задней панелью 12. Раздаточное устройство 10, в частности, предназначено для выдачи бумаги из непрерывного рулона. Раздаточное устройство 10 может располагать в себе два рулона бумаги - основным рулоном 28 и "неполным" рулоном 30. Полотенечные кронштейны 42 обеспечивают фиксацию основного рулона 28 в корпусе, а полотенечные кронштейны 44 - неполного рулона 30. В случае, когда диаметр основного рулона уменьшается приблизительно до 3,0 дюймов, он может быть вручную переставлен с держателя рулона в верхнем положении (снят с полотенечных кронштейнов 42) на держатель рулона в нижнем положении (зафиксирован на полотенечных кронштейнах 44).

В одном варианте осуществления крышка 14 может быть соединена с задней панелью 12 при помощи шарнира. Шарнир может быть установлен в верхней части крышки (т.е. в противоположном относительно распределительного отсека положении). В другом варианте изобретения шарнир может быть размещен в раздаточном устройстве 10 или с правой, или с левой стороны. В одном варианте осуществления, как показано на фиг.10, с задней стороны (т.е. со стороны, обращенной внутрь раздаточного устройства 10) ИК окна 16 с помощью хомута 62 может быть установлен магнит 60. ИК окно 16 может представлять собой быть формованный компонент, снабженный язычками 63, удерживаемыми хомутом 62 в контакте с магнитом 60, для его фиксации на месте. В процессе работы геркон на схемной плате (например, на схемной плате 46 инфракрасного датчика, показанной на фиг.6) может срабатывать под действием поля магнита 60, прикрепленного к подвешенной на шарнире крышке 14. Другими словами, геркон может быть использован в логике схемной платы 46 для определения положения, в котором находится крышка 14, - в закрытом или открытом. Использование магнита 60 и геркона обеспечивает возможность некоторой свободы и/или гибкости при проектировании с точки зрения способа открывания крышки 14, однако очевидно, что возможны и другие варианты осуществления, основанные на использовании механического замка в сочетании с механическим предельным переключателем на схемной плате, служащим для определения нахождения крышки 14 в закрытом или открытом положении.

Как показано на фиг.6-9, электронное бесконтактное распределительное устройство для бумажных полотенец в целом иллюстрируется позицией 100. В одном варианте осуществления раздаточное устройство 100 может включать в себя узел электронного датчика уровня бумаги, включающий в себя рычаг 70 уровня бумаги и концевой переключатель 74, подключенный к микропроцессорному блоку. Рычаг 70 уровня бумаги поворачивается вокруг оси, положение которой определяется полуосями 78, которые крепятся на задней панели 12 корпуса с помощью пары защелок 80. По меньшей мере, одна полуось 78 снабжена зацепом 76 для предотвращения самопроизвольного разъединения рычага 70 уровня от защелок 80. Под действием силы упругости, создаваемой пружиной 72, верхний конец рычага 70 уровня стремится сместиться в направлении удаления от задней панели 12 раздаточного устройства и войти в контакт с внешней поверхностью рулона 28 бумаги. Пружина 72 может быть пружиной кручения с парой прямых концов. Пружина 72 надевается на полуось 78, причем один ее конец вставляется в специальную защелку 82 (канал) на задней панели 12, а другой конец - в выступ 79 на рычаге 70 уровня.

Рычаг 70 уровня контактирует с рулоном 28 бумаги и поворачивается вокруг полуосей 78 по мере уменьшения диаметра рулона бумаги. В процессе работы рычаг 70 уровня поворачивается между положением, соответствующим полному рулону, и положением, соответствующим недостаточному количеству бумаги в рулоне. Выступ 79 рычага 70 уровня входит в контакт с концевым переключателем 74, и при уменьшении уровня бумаги происходит срабатывание концевого переключателя 74. Микропроцессор обнаруживает изменение состояния концевого переключателя 74, обусловленное состоянием недостаточного количества бумаги, и активирует СИД (светоизлучающий диод) или другое устройство визуальной сигнализации для указания на состояние недостаточного количества бумаги.

Рычаг 70 уровня находится в контакте с рулоном 28 бумаги и предпочтительно обеспечивает передачу силы торможения для регулирования свободного вращения рулона 28 бумаги в процессе вытягивания бумаги. В данном варианте рычаг 70 уровня минимизирует заедание бумаги при помощи предотвращения нерегулируемого извлечения бумаги из рулона.

На фиг.6, так же как и на фиг.15A-15C, схемная плата 46 раздаточного устройства 100 содержит, среди других деталей, ИК излучатель 18, ИК детектор 20 и ИК экран 52. ИК излучатель 18 и ИК детектор 20 разделены ИК экраном 52, который может содержать непрозрачный материал, чтобы предотвратить перекрестные наводки и/или помехи. ИК излучатель 18 и ИК приемник 20 могут быть дополнительно защищены бесцветными линзами 39, чтобы предотвратить повреждение ИК датчика в случае, когда крышка 14 раздаточного устройства находится в открытом положении. Для создания непрозрачного экрана между бесцветными линзами 39 и ИК окном 16, прикрепленным к крышке 14, вокруг бесцветных линз 39 может быть использовано дополнительное уплотнение 48. Уплотнение 48 может содержать материал, блокирующий прохождение света и обеспечивающий простоту изготовления такого уплотнения. Например, уплотнение 48 может содержать пенорезину.

В одном варианте осуществления в качестве ИК излучателя 18 используется ИК диод, являющийся активным элементом схемы. Между анодом ИК излучателя 18 и клеммой подачи напряжения питания установлен токоограничительный резистор. Напряжение питания может составлять 3,3 вольта (В), и его можно регулировать, чтобы предохранить ИК диод от отказа из-за перегрузки по току. Катод ИК излучателя 18 соединен с трехполюсным ползунковым переключателем и рядом резисторов. Переключение ползункового переключателя в различные положения обеспечивает выбор различных сочетаний из ряда резисторов, позволяющих повышать или снижать полное сопротивление ряда и увеличивать или уменьшать силу тока через диод ИК излучателя. Результатом такого увеличения или уменьшения является повышение или снижение интенсивности испускаемого ИК излучения и, следовательно, изменение максимального эффективного расстояния для энергии отраженного ИК излучения. Последовательность ИК импульсов может обеспечивать безошибочное обнаружение движения и фильтрацию помех от внешних раздаточных устройств типа люминесцентных ламп, портативных телефонов, камер и подобных устройств.

ИК детектор 20 схемы распознает присутствие энергии ИК излучения на заданной частоте. В одном варианте осуществления в случае обнаружения заданной частоты энергии ИК излучения ИК детектор 20 использует внутренний выход с открытым коллектором, обеспечивающий возбуждение базы NPN-транзистора для подачи активного сигнала (высокого уровня) и сигнализирующий микропроцессору об обнаружении активного ИК отражения. В случае отсутствия заданной частоты энергии ИК излучения или слишком низкой ее интенсивности выход датчика возвращается в неактивное состояние (низкого уровня).

ИК экран 52 направляет энергию ИК излучения в прямом направлении и защищает ИК детектор 20 от ложных запусков, которые могут быть обусловлены непосредственной близостью к ИК излучателю 18. ИК экран 52 позволяет также использовать линзы 39 в качестве защиты схем ИК датчика. В одном варианте осуществления ИК экран 52 проходит от поверхности печатной схемной платы (PBC) к задней поверхности крышки линз и выполнен из материала, который блокирует прохождение энергии ИК излучения. Например, в качестве экрана для ИК излучения может быть использован ряд различных черных пластиков (например, пенорезина).

Фиг.6 и фиг.11-14 иллюстрируют дополнительные признаки раздаточного устройства 100. В одном варианте осуществления конец бумаги 50 из рулона 28 подается из нижней части рулона и проходит между подающим роликом 26 и прижимным роликом 25. Прижимный ролик 25 снабжен пружиной, прижимающей его к подающему ролику 26, который, в свою очередь, подает бумагу. В процессе выдачи электродвигатель 29 приводит в движение зубчатую передачу 54, которая, в свою очередь, приводит в движение подающий ролик 26.

Возбуждение электродвигателя 29 может осуществляться, по меньшей мере, от одной батареи или источника переменного тока напряжением 100 В или 220 В, или от трансформатора, который работает от схемы переменного тока. Батареи могут быть неперезаряжающимися или перезаряжающимися. В одном варианте осуществления питание электродвигателя и любых других электрических компонентов в раздаточном устройстве 100 может обеспечиваться четырьмя батареями 33 на 1,5 вольта (постоянным током на 6 вольт). Батареи размещены в аккумуляторном отсеке 31. Питание от батарей 33 подается также на схемную плату 56 микропроцессора.

Питание и сигналы поступают с платы 56 микропроцессора на электродвигатель 29, печатную схемную плату 57 переключателя и схемную плату 46 инфракрасного датчика через жгуты проводов в соответствии со схемами и программным обеспечением. В одном варианте осуществления плата 56 микропроцессора содержит микропроцессор и четыре ползунковых переключателя 35 для определения длины листа, задержки листа, чувствительности датчика к активации и режима выдачи (свободного доступа или по требованию).

Механический концевой переключатель 58 планки для отрыва, который функционально связан с планкой 41 для отрыва, может также подавать сигналы на схемные платы 46, 57. В период работы действия пользователя обнаруживаются планкой 41 для отрыва. Эта зубчатая планка перфорирует лист бумаги, когда пользователь натягивает бумагу, чтобы оторвать лист. Планка 41 для отрыва установлена на оси поворота и при повороте входит в контакт (а затем выходит из контакта) с механизмом переключателя и, таким образом, информирует электронную схему о действиях пользователя. Задержка по времени между операциями подачи листов (настраиваемая) служит для обеспечения паузы между операциями выдачи.

В одном варианте осуществления схемные платы 56, 57 по отдельности или в комбинации могут содержать переключатель ручной подачи, СИД низкого напряжения на батарее, датчик на эффекте Холла для распознавания положения подающего ролика 26, магнитное герконовое реле для указания на положение крышки - закрытое/открытое, соответствующие электрические компоненты и схемы. Компоненты схемных плат 56, 57 могут быть объединены на одной плате или размещены на различных платах.

Фиг.15A-C и 16-17, снабженные повторяющимися ссылками на элементы, представленные на фиг.1-4 и 10, иллюстрируют конструкцию электронного аппаратного обеспечения, которая может быть реализована в виде одной или нескольких печатных схемных плат (PCB) (например, схемных плат 56 и 57). В одном варианте осуществления схемные платы 56 и 57 соединяются посредством угловых соединителей. На одной плате (например, на схемной плате 56) размещены блок микроконтроллера (БМК), а также настроечные переключатели, СИДы и т.п. Вторая PCB может быть использована для подачи питания, управления возбуждением электродвигателя, а также для выполнения других операций. Обе платы совместно используют один и тот же источник питания и соединены вместе для надежной работы.

В одном варианте осуществления БМК представляет собой микросхему PIC16F88. Ключевые признаки PIC16F88 включают в себя, но не являются ограничением, спящий режим с низким потреблением энергии, составляющим нановатты, встроенный аналого-цифровой преобразователь (ADC), встроенный генератор, пространство для хранения программ в виде ПЗУ емкостью 4 Кб. Для продления срока службы батарей 99% или более своего времени БМК находится в спящем режиме с низким потреблением энергии. При пробуждении, осуществляемом по сигналу встроенного программируемого таймера, БМК определяет необходимость выдачи бумаги или отсутствие такой необходимости. В случае необходимости выдачи листа БМК включает питание других схем для выполнения этой операции, контролирует выдачу и затем возвращается в спящий режим.

В одном варианте осуществления раздаточное устройство (10, 100, см. фиг.1-6) может иметь два режима работы: режим свободного доступа и режим выдачи по требованию. Ниже приводится подробное описание каждого режима работы.

В режиме свободного доступа при включении питания раздаточное устройство 10, 100 устанавливается в исходное состояние, соответствующее открытому положению крышки 14. После определения закрытого положения крышки 14 раздаточное устройство 10, 100 выжидает пять секунд и затем переходит к нормальной работе. Индикатор активности на светоизлучающем диоде (СИДе), видимый через ИК окно 16, испускает свет в течение заданной длительности задержки, и осуществляется выдача листа. СИД остается светящимся в течение длительности задержки подачи следующего листа, чтобы информировать пользователя о занятости устройства и отсутствии возможности реакции. После отрыва свисающего листа начинается отсчет настроенной задержки подачи следующего листа. По истечении этого периода времени цикл программы начинается снова, включается СИД и выдается следующий лист. В соответствии со своим названием режим свободного доступа предполагает свисание листа из раздаточного устройства.

В режиме выдачи по требованию при включении питания раздаточное устройство 10, 100 устанавливается в исходное состояние, соответствующее открытому положению крышки 14. После определения закрытого положения крышки 14 обеспечивается пятисекундная задержка. Затем БМК переходит в спящий режим с низким потреблением энергии. Каждые 100 миллисекунд (мс) БМК пробуждается и активирует ИК излучатель для испускания инфракрасного (ИК) луча в виде короткого (длительностью, составляющей микросекунды) импульса. Через ИК окно 16 ИК луч выходит из раздаточного устройства 10, 100. В случае, если рука (или подобный объект) располагается так, что луч отражается назад в раздаточное устройство 10, 100, то происходит обнаружение руки и осуществляется выдача листа. В случае, если обнаружения не происходит, БМК возвращается в спящий режим с низким потреблением энергии на следующие 100 мс.

После того как пользователь отрывает выданный лист, начинается отработка настроенной задержки подачи следующего листа. После отработки этой задержки вновь начинается последовательность пробуждения через 100 мс/испускания ИК луча. Эта пауза гарантирует минимальную задержку между возможностью обнаружения руки и подачи бумаги. Как и в режиме свободного доступа, СИД активности остается светящимся в течение этой паузы, чтобы информировать пользователя о занятости раздаточного устройства 10, 100. СИД активности может также светиться и после обнаружения руки, также как и период выдачи листа.

Для сбережения энергии испускание ИК луча осуществляется 10 раз в секунду (т.е. каждые 100 мс). Поэтому быстрый взмах рукой перед раздаточным устройством иногда может быть проигнорирован. Надежное обнаружение происходит в случае, когда пользователь удерживает руку перед IR окном 16 в неподвижном состоянии в течение более одной десятой секунды. Другим вариантом является раздаточное устройство 10, 100, по меньшей мере, в одном варианте осуществления активируемое не движением руки, а ее физическим присутствием (например, раздаточное устройство, которое обнаруживает присутствие руки человека или другого объекта).

В одном варианте осуществления ИК детектор 20 может быть настроен на обнаружение последовательности импульсов частотой 455 килогерц (кГц), и может потребоваться 6-10 импульсов для определения его реакции. После обнаружения ИК детектор 20 подключается своей выходной линией к БМК. Для предотвращения ложных обнаружений (например, беспорядочного окружающего освещения, отражений, электронных помех и т.п.) БМК осуществляет 8-кратную выборку выходных сигналов ИК детекторов. В случае положительности всех 8 проб (т.е. при достоверном обнаружении руки) встроенное программное обеспечение объявляет об обнаружении. В случае менее 8 положительных проб встроенное программное обеспечение объявляет о необнаружении. Этот процесс выборки осуществляется при каждом пробуждении БМК и генерировании ИК луча.

Исходное состояние для обоих режимов является одним и тем же. После включения питания (или любого восстановления) происходит обновление ключевых регистров настройки. В число этих регистров входят таймеры (для отработки периода сторожевого таймера, генерирования частоты ИК луча и т.п.), модуль аналого-цифрового преобразования (для осуществления выборки напряжения батареи), контакты входов/выходов портов (указание и запуск выходных состояний) и теневые регистры, обнуляемые для использования программы. В обоих режимах для сбережения энергии БМК переходит в режим низкого потребления энергии (спящий) настолько часто, насколько это является возможным. Каждые 100 мс раздаточное устройство пробуждается, выполняет необходимую текущую операцию и затем возвращается в спящий режим.

Кроме отключения питания БМК для сбережения энергии раздаточное устройство 10, 100 также отключает подачу питания и на другие электронные схемы в случае, если они не используются. В число этих схем входят датчик Холла (для определения частоты вращения электродвигателя/длины листов) и ИК передатчик/приемник (для работы в режиме выдачи по требованию). Более того, для сбережения энергии возможно выключение СИДов сбоев или их мигание со скважностью 10%. В одном варианте осуществления СИДы сбоев никогда в непрерывно включенном состоянии не находятся. СИДы состояния (типа СИДа активности) светятся непрерывно в период активности. Следует отметить, что при выдаче листов БМК находится во включенном состоянии 100% времени, чтобы контролировать длину листов. Практически никакого сбережения энергии не дает спящий режим во время выдачи листов, так как ток возбуждения электродвигателя в тысячу раз превышает ток, потребляемый микроконтроллером, по меньшей мере, в одном варианте осуществления.

Системные компоненты

Настройки мультиплексных переключателей входов/выходов

Вследствие ограниченного числа контактов входов/выходов на БМК некоторые входные сигналы подвергаются вместе мультиплексированию. На следующие три входных контакта БМК поступает более чем один сигнал:

RB5: L_LENGTH или DOOR_SENSE

RB6: L_DELAY или MODE

RB7: S_DELAY или LOW_PAPER_SENSE.

Эти сигналы подвергаются логическому сложению с помощью внешних диодов в аппаратном обеспечении. Сигналы не являются постоянно активными, так как это создавало бы электрические конфликты. Вместо этого для подпитки одной или другой пары линий используются две линии стробов, управление которыми осуществляется с помощью микроконтроллера. Информация о том, какая линия стробов является активной, позволяет встроенному программному обеспечению микроконтроллера задавать сигнал, который будет появляться на мультиплексном входном контакте. Например:

STROBE_1 выделяет DOOR_SENSE, MODE и LOW_PAPER_SENSE

STROBE_2 выделяет L_LENGTH, L_DELAY и S_DELAY.

Если микроконтроллер выделяет strobe_1, то значит на RB5 появится сигнал состояния DOOR_SENSE. Если микроконтроллер выделяет strobe_2, то значит на RB5 появится сигнал состояния L_LENGTH. Подпитка линий стробов осуществляется в разные моменты времени.

В результате осуществления логического сложения рядов на диодах и возбуждения с контакта порта микроконтроллера неизбежно возникает падение напряжения на диодах. Это означает, что пороговое напряжение логической '1' на входном контакте порта должно быть ниже напряжения питания на величину падения напряжения на одном диоде. PIC16F88 имеет два типа входных контактов - КМОП-схемы и триггера Шмитта. Для логического уровня '1' на входах триггера Шмитта используется напряжение 0,8×Vcc=2,64 В. Поэтому падение напряжения на любом диоде должно быть существенно меньше чем 3,3-2,64=0,66 В. Так как величина падения напряжения на диодах составляет порядка 0,6-0,7 В, то от использования входов триггера Шмитта для ввода сигналов, полученных в результате логического сложения на диодах, отказались. Вместо них были использованы входные контакты уровня КМОП/ТТЛ-логики, так как логический уровень '1' для нее составляет 1,6 В.

3,3В (питание)-0,6 (падение напряжения на диоде)=2,7В>1,6В (КМОП-логическая '1').

Подавление шумовых импульсных помех обеспечивается дребезгом на входных контактах переключателя во время каждого считывания. Выборка переключателей осуществляется каждые 5 секунд.

Длина листов

Данный ползунковый переключатель задает длину листов, выдаваемых: короткими, средними, длинными. Это относится и к режиму свободного доступа и к режиму выдачи по требованию.

Задержка

Данный ползунковый переключатель задает время задерж