DE102021203025A1 - Door lock system, door and method for controlling a door lock system - Google Patents
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Abstract
Ein Türschlosssystem für eine Tür umfasst ein Drückersperrschloss, das mit einem Türdrücker verbindbar ist, einen Motor zum mechanischen Koppeln und Entkoppeln des Drückersperrschlosses und wenigstens einer Drückerhälfte des Türdrückers, eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Motors und einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie und zum Bereitstellen der elektrischen Energie für den Motor, um im Falle eines Stromausfalls die Drückerhälfte mit dem Drückersperrschloss zu koppeln.A door lock system for a door includes a handle lock that can be connected to a door handle, a motor for mechanically coupling and decoupling the handle lock and at least one handle half of the door handle, a control device for controlling the motor, and an energy store for storing electrical energy and for providing the electrical energy for the motor in order to couple the handle half with the handle lock in the event of a power failure.
Description
Die Erfindung betrifft ein Türschlosssystem, das ein mit einem Türdrücker verbindbares Drückersperrschloss umfasst. Die Erfindung betrifft ferner eine Tür mit einem derartigen Türschlosssystem und ein Verfahren zum Steuern eines derartigen Türschlosssystems.The invention relates to a door lock system that includes a lever lock that can be connected to a door handle. The invention also relates to a door with such a door lock system and a method for controlling such a door lock system.
Türschlosssysteme mit insbesondere elektromagnetischen Drückersperrschlössern sind grundsätzlich bekannt und arbeiten entweder nach einem Ruhestromprinzip oder nach einem Arbeitsstromprinzip. Bei dem Ruhestromprinzip wird eine Drückerhälfte eines Türdrückers eingekuppelt, wenn ein angeschlossener Elektromagnet nicht bestromt wird. Bei dem Arbeitsstromprinzip wird die Drückerhälfte eines Türdrückers eingekuppelt, wenn der Elektromagneten bestromt wird.Door lock systems with, in particular, electromagnetic latch locks are known in principle and work either according to a closed-circuit principle or according to an open-circuit principle. With the closed-circuit principle, one half of a door handle is engaged when a connected electromagnet is not energized. With the working current principle, the lever handle half of a door handle is engaged when the electromagnet is energized.
Allerdings müssen bei elektromechanischen Drückersperrschlössern selbst bei einem Ruhestromprinzip eine Steuerung und der Elektromagnet permanent mit Energie versorgt werden. Dies verursacht einen hohen Dauer-Haltestrom, der beispielsweise etwa 100 mA betragen kann. Der Leistungsteil der Steuerung verursacht dabei eine Verlustleistung, obwohl er bei Stillstand der Tür nicht benötigt wird. Bei einer Leistungsaufnahme der Steuerung und des Magneten von 2,4 W resultiert daraus beispielsweise bei einem achtstündigen Ruhestrombetrieb pro Tag ein unnötiger Energieverbrauch von 70 kWh pro Jahr.However, in the case of electromechanical lever locks, even with a quiescent current principle, a controller and the electromagnet must be permanently supplied with energy. This causes a high continuous holding current, which can be about 100 mA, for example. The power part of the control causes a power loss, although it is not required when the door is stationary. With a power consumption of the controller and the magnet of 2.4 W, for example, eight hours of quiescent current operation per day results in unnecessary energy consumption of 70 kWh per year.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsaufnahme eines Türschlosssystems mit einem Drückersperrschloss zu reduzieren.The object of the present invention is to reduce the power consumption of a door lock system with a lever lock.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und sind in der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims and are specified in the description and the drawings.
Das erfindungsgemäße Türschlosssystem für eine Tür umfasst ein Drückersperrschloss, das mit einem Türdrücker verbindbar ist, einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, zum mechanischen Koppeln und Entkoppeln des Drückersperrschlosses und wenigstens einer Drückerhälfte des Türdrückers, eine Steuereinrichtung, beispielsweise einen Mikrocontroller, zum Ansteuern des Motors und einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie und zum Bereitstellen der elektrischen Energie für den Motor, um im Falle eines Stromausfalls die Drückerhälfte mit dem Drückersperrschloss zu koppeln.The door lock system according to the invention for a door comprises a handle lock that can be connected to a door handle, a motor, in particular an electric motor, for mechanically coupling and decoupling the handle lock and at least one half of the door handle, a control device, for example a microcontroller, for controlling the motor and an energy store for storing electrical energy and for providing the electrical energy for the motor in order to couple the handle half to the handle lock in the event of a power failure.
Die Steuereinrichtung steuert folglich den Motor, sodass mittels des Motors die wenigstens eine Drückerhälfte mechanisch gekoppelt oder entkoppelt wird. Grundsätzlich sind bei dem Türschlosssystem zwei Betriebsprinzipien möglich, nämlich ein Arbeitsstromprinzip und ein Ruhestromprinzip. Bei dem Arbeitsstromprinzip wird die Drückerhälfte gekoppelt, wenn Spannung an einem dafür vorgesehenen Freigabeeingang des Motors anliegt. Bei dem Ruhestromprinzip wird die Drückerhälfte gekoppelt, wenn die Spannungsversorgung an dem Freigabeeingang entfernt wird.The control device consequently controls the motor, so that the at least one half of the handle is mechanically coupled or decoupled by means of the motor. In principle, two operating principles are possible with the door lock system, namely an open-circuit principle and a closed-circuit principle. With the working current principle, the handle half is coupled when voltage is present at a release input provided for this purpose on the motor. With the quiescent current principle, the pusher half is coupled when the voltage supply to the release input is removed.
Der Türdrücker, der auch als Türgriff bezeichnet werden kann, kann zwei Drückerhälften aufweisen. Beispielsweise kann jede Drückerhälfte als Türklinke oder als Türknauf ausgebildet sein. Bei der zu koppelnden beziehungsweise zu entkoppelnden Drückerhälfte kann es sich insbesondere um die an der Außenseite der Tür angebrachte Drückerhälfte handeln, sodass ein Zugang zum Gebäude durch Koppeln der Drückerhälfte ermöglicht wird.The door handle, which can also be referred to as a door handle, can have two handle halves. For example, each handle half can be designed as a door handle or as a door knob. The handle half to be coupled or uncoupled can in particular be the handle half attached to the outside of the door, so that access to the building is made possible by coupling the handle half.
Folglich ist die zu koppelnde beziehungsweise zu entkoppelnde Drückerhälfte im stromlosen Zustand gekoppelt (Ruhestromprinzip) beziehungsweise entkoppelt (Arbeitsstromprinzip). Somit muss die Drückerhälfte bei Anwendung des Arbeitsstromprinzips im Falle eines Stromausfalls noch durch den Motor gekoppelt werden, um einen Zugang zum Gebäude weiter zu ermöglichen. Um diesen Vorgang bei Stromausfall zu ermöglichen, wird die dafür notwendige elektrische Energie durch den Energiespeicher vorgehalten und im Bedarfsfall für den Motor und die Steuereinrichtung bereitgestellt.Consequently, the handle half to be coupled or decoupled is coupled (closed-circuit principle) or decoupled (open-circuit principle) in the currentless state. Thus, when using the working current principle, the handle half must still be coupled by the motor in the event of a power failure in order to continue to allow access to the building. In order to enable this process in the event of a power failure, the electrical energy required for this is held available by the energy store and made available for the motor and the control device if required.
Das erfindungsgemäße Türschlosssystem ermöglicht somit, dass der Motor und die Steuereinrichtung auch bei einem Stromausfall mit Energie versorgt sind. Entsprechend ist in diesem Fall ein Neustart der Steuereinrichtung entbehrlich. Dadurch, dass keine dauerhafte Bestromung eines Elektromagneten erforderlich ist, kann die Leistungsaufnahme im Betrieb signifikant reduziert werden, wobei auch ein Dauerlauf, das heißt beispielsweise ein permanentes Koppeln der Drückerhälfte im Tagesbetrieb, ohne Weiteres möglich ist.The door lock system according to the invention thus makes it possible for the motor and the control device to be supplied with energy even in the event of a power failure. Accordingly, a restart of the control device is not necessary in this case. Because an electromagnet does not have to be permanently energized, the power consumption during operation can be significantly reduced, with continuous operation, that is, for example, permanent coupling of the half of the handle during day-to-day operation, being easily possible.
Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung einen Stromeingang auf und ist ausgebildet, einen Stromausfall an dem Stromeingang zu erkennen. Der Stromeingang ist dabei vorzugsweise an die Stromversorgung des Motors angeschlossen und kann mit einem Spannungssensor versehen sein, sodass, wenn keine Spannung mehr anliegt, ein Stromausfall und eine unterbrochene Stromversorgung des Motors erkannt wird.The control device preferably has a power input and is designed to detect a power failure at the power input. The current input is preferably connected to the power supply of the motor and can be provided with a voltage sensor, so that when there is no longer any voltage present, a power failure and an interrupted power supply to the motor are detected.
Die Steuereinrichtung ist insbesondere ausgebildet, bei Erkennen eines Stromausfalls den Motor anzusteuern, um die Drückerhälfte mit dem Drückersperrschloss zu koppeln. Somit bleibt ein Zugang zum Gebäude trotz Stromausfall möglich. Die für das Ansteuern nötige Energieversorgung wird durch den Energiespeicher gewährleistet.The control device is designed in particular to detect a power failure Drive the motor to couple the handle half with the handle lock. This means that access to the building remains possible despite a power failure. The energy supply required for activation is ensured by the energy store.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei Erkennen eines Stromausfalls eventuell mit dem Türschlosssystem verbundene Peripherievorrichtungen abzuschalten, um den Energiebedarf auf das für die grundlegende Funktion nötige Maß zu reduzieren. Bei den mit dem Türschlosssystem verbundenen Peripherievorrichtungen kann es sich um Stromverbraucher aller Art, beispielsweise um einen Bustreiber, handeln.In an advantageous embodiment, the control device is designed to switch off any peripheral devices connected to the door lock system when a power failure is detected, in order to reduce the energy requirement to the level required for the basic function. The peripheral devices connected to the door lock system can be any type of power consumer, for example a bus driver.
Das Türschlosssystem kann einen Aufwärtswandler zum Erhöhen einer von einem Eingangsnetzteil bereitgestellten Eingangsspannung auf eine für den Motor geeignete Spannung aufweisen. Beispielsweise kann die Eingangsspannung 12 V (Gleichspannung) betragen, wobei der Motor auf eine Spannung von 24 V angewiesen sein kann. Der Motor und der Energiespeicher sind dem Aufwärtswandler entsprechend nachgelagert, um jeweils mit für den Motor geeigneter Spannung versorgt zu werden. Auch die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dem Aufwärtswandler nachgelagert, um an dem Stromeingang die Stromversorgung des Motors überwachen zu können.The door lock system may include a step-up converter for boosting an input voltage provided by an input power supply to a voltage suitable for the motor. For example, the input voltage may be 12V (DC) and the motor may be dependent on a voltage of 24V. The motor and the energy store are downstream of the step-up converter so that they can each be supplied with a voltage that is suitable for the motor. The control device is also preferably located downstream of the step-up converter in order to be able to monitor the power supply of the motor at the current input.
Vorzugsweise weist das Türschlosssystem wenigstens einen Abwärtswandler zum Absenken einer Spannung auf eine für die Steuereinrichtung geeignete Spannung auf. Das Türschlosssystem kann ferner auch mehrere in Reihe geschaltete Abwärtswandler aufweisen, um eine Schrittweise Absenkung zu erzielen. Die Abwärtswandler können als Spannungsregler ausgebildet sein, die die für den Motor geeignete Spannung (beispielsweise 24 V) auf eine für die Steuereinrichtung geeignete Spannung (beispielsweise 3,3 V) absenken. Die Abwärtswandler können insbesondere dem Energiespeicher nachgelagert sein.The door lock system preferably has at least one step-down converter for lowering a voltage to a voltage suitable for the control device. Furthermore, the door lock system can also have several step-down converters connected in series in order to achieve a stepping down. The step-down converters can be designed as voltage regulators, which lower the voltage suitable for the motor (for example 24 V) to a voltage suitable for the control device (for example 3.3 V). In particular, the step-down converters can be located downstream of the energy store.
Die Steuereinrichtung kann mit wenigstens einem Bussystem zur Datenkommunikation mit einem Zutrittskontrollsystem und/oder zum Einstellen eines Betriebsmodus des Türschlosssystems und/oder zum Parametrieren des Türschlosssystems verbindbar sein. Bei dem Bussystem kann es sich insbesondere um einen CAN-Bus oder um ST220/RS485 handeln. Beispielsweise kann das Bussystem zum Parametrieren des Türschlosssystems genutzt werden, wodurch dieses beispielsweise auf das Arbeitsstromprinzip oder auf das Ruhestromprinzip eingestellt werden kann. Zudem kann das Türschlosssystem mittels des Bussystems mit einem Zutrittskontrollsystem verbunden werden.The control device can be connected to at least one bus system for data communication with an access control system and/or for setting an operating mode of the door lock system and/or for parameterizing the door lock system. The bus system can in particular be a CAN bus or an ST220/RS485. For example, the bus system can be used to parameterize the door lock system, as a result of which it can be set, for example, to the open-circuit principle or to the closed-circuit principle. In addition, the door lock system can be connected to an access control system using the bus system.
Insbesondere kann das Drückersperrschloss als selbstverriegelndes Antipanik-Drückersperrschloss ausgebildet sein.In particular, the handle lock can be designed as a self-locking anti-panic handle lock.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Steuern eines Türschlosssystems, das ein Drückersperrschloss, welches mit einem Türdrücker verbindbar ist, einen Motor zum mechanischen Koppeln und Entkoppeln wenigstens einer Drückerhälfte des Türdrückers und des Drückersperrschlosses und einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Überwachen einer Stromversorgung, um einen Stromausfall zu erkennen, und, bei Erkennen des Stromausfalls,
- Bereitstellen der in dem Energiespeicher gespeicherten elektrischen Energie für den Motor und Ansteuern des Motors, um die Drückerhälfte mit dem Drückersperrschloss zu koppeln.
- monitoring a power supply to detect a power failure and, upon detection of the power failure,
- Providing the electrical energy stored in the energy store for the motor and driving the motor in order to couple the handle half to the handle lock.
Durch das Verfahren wird sichergestellt, dass eine Energieversorgung des Motors und der Steuereinrichtung auch bei einem Stromausfall besteht. Zudem kann gegenüber Lösungen, die auf der Verwendung eines Elektromagneten basieren, die Leistungsaufnahme im Betrieb signifikant reduziert werden.The method ensures that the motor and the control device are supplied with energy even in the event of a power failure. In addition, compared to solutions based on the use of an electromagnet, the power consumption during operation can be significantly reduced.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Abschaltens von mit dem Türschlosssystem verbundenen Peripherievorrichtungen bei Erkennen des Stromausfalls, um den Energiebedarf auf das für die grundlegende Funktion nötige Maß zu reduzieren.The method preferably also includes a step of switching off peripheral devices connected to the door lock system when the power failure is detected, in order to reduce the energy requirement to the level required for the basic function.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer vorteilhaften Ausführungsform beispielhaft erläutert. In den Zeichnungen, die die Ausführungsform schematisch veranschaulichen, zeigt
-
1 eine Seitenansicht einer Tür mit einem Türdrücker und einem Türschloss und -
2 eine schematische Darstellung der Systemstruktur eines Türschlosssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a side view of a door with a door handle and a door lock and -
2 a schematic representation of the system structure of a door lock system according to an embodiment.
Die Tür 10 ist ferner mit einem Türschlosssystem 11 versehen, welches ein mit dem Türdrücker 15 verbundenes Drückersperrschloss 13 aufweist.The
Die Systemstruktur des in
Der Motor 21 dient zum mechanischen Koppeln und Entkoppeln des Drückersperrschlosses 13 und wenigstens einer der Drückerhälften 17, 19 des Türdrückers 15, insbesondere der zweiten Drückerhälfte 19, und ist über eine Motorbrücke 22, die von der Steuereinrichtung 23 bereitgestellte Steuersignale in eine für den Motor 21 geeignete Form umwandelt, mit der Steuereinrichtung 23 verbunden.The
Der Energiespeicher 25 speichert elektrische Energie und stellt diese im Falle eines Stromausfalls für den Motor 21, aber auch für die Steuereinrichtung 23 bereit.The
Zur Stromversorgung des Türschlosssystems 11 ist dieses mit einem Eingangsnetzteil 31 versehen, welches beispielsweise eine Stromversorgung bei 12 V (Gleichspannung) bereitstellt. Dem Eingangsnetzteil 31 ist ein Aufwärtswandler 29 („Step-Up-Converter“) nachgeschaltet, um die Spannung auf eine Versorgungsspannung für den Motor 21, beispielsweise auf 24 V (Gleichspannung), zu erhöhen.To power the
Dem Aufwärtswandler 29 nachgeschaltet wird eine Leitung zu einem Stromeingang 27 der Steuereinrichtung 23 weggeführt, damit die Steuereinrichtung 23 in die Lage versetzt wird, einen Stromausfall zu erkennen. Ferner ist der Energiespeicher 25 dem Aufwärtswandler 29 nachgeschaltet und speichert somit elektrische Energie bei einer für den Motor 21 geeigneten Spannung (Versorgungsspannung), um diesen im Falle eines Stromausfalls mit Energie versorgen zu können.A line is routed downstream of the step-up
Die Bereitstellung einer für die Steuereinrichtung 23 geeigneten Versorgungsspannung geschieht im vorliegenden Beispiel mittels zweier in Reihe geschalteter Abwärtswandler 33, 35. Allerdings können auch je nach den im Einzelfall vorliegenden Spannungsunterschieden nur ein Abwärtswandler oder mehr als zwei Abwärtswandler vorgesehen werden. Dies kann beispielsweise zweckmäßig sein, wenn eine Stromversorgung für mehrere Komponenten auf unterschiedlichen Spannungsebenen bereitgestellt werden muss. Beispielsweise können der Motor 21, die Steuereinrichtung 23 und ein Bussystem 37, 41 auf eine Stromversorgung bei drei verschiedenen Betriebsspannungen angewiesen sein, sodass ein mehrstufiges Abwärtswandeln der Spannung erforderlich ist.In the present example, a supply voltage suitable for the
Die Abwärtswandler 33, 35 sind im vorliegenden Beispiel als vorgeschalteter 5 V-Regler (Abwärtswandler 33) und als nachgeschalteter 3,3 V-Regler (Abwärtswandler 35) ausgebildet, welche die Spannung im vorliegenden Fall von der für den Motor 21 geeigneten Spannung von 24 V auf eine für die Steuereinrichtung 23 geeignete Spannung von 3,3 V abwärts wandeln.In the present example, the step-down
Die Steuereinrichtung 23 ist ferner mit zwei Bussystemen 37, 41 verbunden. Ein im vorliegenden Beispiel als CAN-Bus (Controller Area Network) ausgebildetes Bussystem 37 dient beispielsweise zur Datenkommunikation mit einem Zutrittskontrollsystem mittels eines entsprechenden Treibers 39.The
Ein weiteres Bussystem 41 kann, wie im vorliegenden Beispiel, als RS485-Bus ausgebildet sein und ebenfalls zur Datenkommunikation mittels eines Treibers 43 ausgebildet sein, wobei beispielsweise ein separates, nicht zur Erfindung gehörendes Parametriergerät (nicht dargestellt) an einen entsprechenden Stecker des Türschlosssystems 11 angeschlossen werden kann. Das Bussystem 41 kann insbesondere zur Einstellung eines Betriebsmodus (Arbeitsstromprinzip oder Ruhestromprinzip) und/oder zur Parametrierung des Türschlosssystems 11 verwendet werden.Another
Im Betrieb überwacht die Steuereinrichtung 23 an dem Stromeingang 27 beispielsweise mittels eines Spannungssensors, ob eine Stromversorgung durch das Eingangsnetzteil 31 vorliegt. Wenn die Steuereinrichtung 23 eine unterbrochene Stromversorgung detektiert, erkennt diese einen Stromausfall und steuert den Motor 21 an, um die zweite Drückerhälfte 19 mit dem Drückersperrschloss 13 zu koppeln. Somit ist ein Zutritt zum Gebäude weiterhin möglich. Um das Koppeln vornehmen zu können, wird der Motor 21 mit der in dem Energiespeicher 25 gespeicherten elektrischen Energie versorgt. Zur Reduzierung des Energiebedarfs des Gesamtsystems in diesem Notbetrieb bis zur Wiederherstellung der regulären Stromversorgung auf das unbedingt notwendige Maß schaltet die Steuereinrichtung 23 gleichzeitig eventuell mit dem Türschlosssystem 11 verbundene Peripheriegeräte (nicht dargestellt) ab.During operation, the
Mit dem Türschlosssystem 11 ist aufgrund der Verwendung des Motors zum Koppeln und Entkoppeln der Drückerhälfte 19 eine Dauerbestromung entbehrlich, sodass die Leistungsaufnahme im Regelbetrieb deutlich reduziert wird. Im Falle eines Stromausfalls ist durch das Bereitstellen des Energiespeichers 25 dennoch ein Koppeln der Drückerhälfte 19 möglich.Due to the use of the motor for coupling and decoupling the handle half 19, the
Bezugszeichenlistereference list
- 1010
- Türdoor
- 1111
- Türschlosssystemdoor lock system
- 1313
- Drückersperrschlosshandle lock
- 1515
- Türdrückerdoor handle
- 1717
- erste Drückerhälftefirst half of the handle
- 1919
- zweite Drückerhälftesecond pusher half
- 2121
- Motorengine
- 2222
- Motorbrückeengine bridge
- 2323
- Steuereinrichtungcontrol device
- 2525
- Energiespeicherenergy storage
- 2727
- Stromeingangpower input
- 2929
- Aufwärtswandlerboost converter
- 3131
- Eingangsnetzteilinput power supply
- 3333
- Abwärtswandlerbuck converter
- 3535
- Abwärtswandlerbuck converter
- 3737
- Bussystembus system
- 3939
- Treiberdriver
- 4141
- Bussystembus system
- 4343
- Treiberdriver
Claims (11)
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- 2021-03-26 DE DE102021203025.4A patent/DE102021203025A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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