DE102004037933B3 - Garagentorantrieb und Verfahren zum Betrieb eines solchen Garagentorantriebes - Google Patents

Garagentorantrieb und Verfahren zum Betrieb eines solchen Garagentorantriebes Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Garagentorantrieb, im Wesentlichen bestehend aus einem mit Netzspannung betriebenen Elektromotor, der durch eine Steuer- und Regelschaltung betrieben wird, und einer Steuereinheit, bestehend im Wesentlichenn aus einem Empfänger für eine drahtlose Kommunikation mit einem vorzugsweise als Handsender ausgestatteten Funkfernsteuersender, einem Laderegler für einen elektrisch aufladbaren Energiespeicher sowie einem Wechselrichter und einer netzunabhängigen Stromerzeugungseinrichtung, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Garagentorantriebes.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Garagentorantrieb und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Garagentorantriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
  • In der DE 196 49 054 A1 wird eine Versorgungs- und Steuereinheit für Garagen beschrieben bei der ein Garagenhof bestehend aus mehreren Garagen mit einer zentralen Versorgungs- und Steuereinheit in Wirkverbindung steht. Die Versorgungs- und Steuereinheit weist dabei ein stromerzeugendes Mittel in Form eines Solarpaneels auf. Die durch Photovoltaik erzeugte elektrische Energie wird in einem Akku gespeichert und über wenigstens einen stationären Sender in Verbindung mit einem Funkempfänger dem angewählten Garagentorantrieb der gewünschten Einzelgarage zugeführt.
  • Einen tragbaren 12VDC/230VAC Batterie-Energiespeicher, der einen integrierten Wechselrichter und eine Wiederaufladeregeleinrichtung für Solar- und Windgeneratoren aufweist, ist der DE 299 09 348 U1 zu entnehmen.
  • Sollen elektrotechnische Geräte oder Anlagen, insbesondere ein Garagentorantrieb betrieben werden, so ist ein Netzanschluss eines Stromnetzes in der Regel unumgänglich. Soll die nicht vorhandene Netzspannung ersetzt werden, so muss nach einer alternativen Stromer zeugung gesucht werden. Als Mittel der Wahl stehen Photovoltaikanlagen, Windräder mit einem Generator oder auch in bestimmten Gebieten die Wasserkraft zur Verfügung. Als sicherstes Mittel ist noch in unseren Breiten die Photovoltaik anzusehen, da ein solches Solarpaneel auch Strom dann erzeugt, wenn nicht unbedingt die Sonne scheint. Der Nachteil bei solchen Anlagen ist aber, dass ein Solarpaneel in einer notwendigen Größe, um z.B. einen Garagentorantrieb mit einer Spannung von 230V zu betreiben, sehr teuer ist, und ein solchen Antrieb auch nur dann funktionieren wird, wenn in einem bestimmten Maße Tageslicht vorhanden ist oder der Antriebsmotor speziell für eine niedrige Versorgungsspannung ausgelegt ist. Ein weiterer Nachteil ist der hohe Stromverbrauch des Garagentorantriebes, dass gilt insbesondere auch für den Standby-Betrieb. Ferner ist ein Umbau bestehender Garagentorantriebe auf eine niedrige Versorgungsspannung meistens gar nicht möglich oder sehr Aufwendig und teuer.
    •
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen handelsüblichen Garagentorantrieb, ausgelegt für einen Netzanschluss z.B. 230V, auch dann kostengünstig betreiben zu können, wenn keine Netzspannung vorhanden ist. Ferner soll eine solche Anlage auch mit einem geringen Leistungsverbrauch auskommen.
  • Die Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruches 1 in Verbindung mit einem Verfahren gemäß der Lehre nach Patentanspruch 9 gelöst.
  • Um keinen besonderen Antriebsmotor für einen Garagentorantrieb zu verwenden, weil diese im Gegensatz zu Motoren, die an der Netzspannung betrieben werden können, sehr teuer sind, wird bei dem er findungsgemäßen Garagentorantrieb weiterhin ein handelsüblicher Garagentorantrieb verwendet, wobei die Versorgungsspannung durch eine netzunabhängige Stromerzeugungseinrichtung erzeugt wird.
  • Da jedoch die netzunabhängige Stromerzeugungseinrichtung zum einen nicht die notwendige Leistung liefert und zum anderen auch nicht die Höhe der Spannung (Netzspannungsniveau) erreicht, sind weitere erfinderische Schritte notwendig, die nachfolgend erläutert werden.
  • Neben einer bekannten Steuer- und Regelschaltung für den Garagentorantrieb ist eine Steuereinheit vorhanden. Diese Steuereinheit besteht im Wesentlichen aus einem Empfänger für eine drahtlose Kommunikation mit einem vorzugsweise als Handsender ausgestatteten Funksteuersender, einem Laderegler für einen elektrisch aufladbaren Energiespeicher und einem Wechselrichter. Es ist auch möglich, dass bei einer Nachrüstung der Steuereinheit und der Stromerzeugungseinrichtung auch der Empfänger, der bereits in dem handelsüblichen Garagentorantrieb integriert ist, verwendet werden kann. In einem solchen Falle müssen nur zusätzliche Verbindungen zwischen der Steuereinheit und dem Garagentorantrieb hergestellt werden.
  • Da der Empfänger nur eine geringe Stromaufnahme im Standby-Betrieb hat und nicht mit Netzspannung betrieben wird, dieser aber ständig betriebbereit gehalten werden muss, kann eine problemlose Versorgung über jede der vor angesprochenen alternativen Stromerzeugungseinrichtungen und/oder einem Energiespeicher (Akku) sichergestellt werden. So kann auch nur ein Akku verwendet werden, der an einer anderen Stelle, wo ein Netzanschluss vorhanden ist, geladen wird.
  • Die Stromerzeugungseinheit ist direkt mit dem Laderegler elektrisch verbunden und versorgt direkt den aufladbaren Energiespeicher, so dass dieser ständig aufgeladen werden kann. Der Ausgang des Energiespeichers ist neben der Versorgung für den Empfänger noch direkt mit einer Zeitstufe, die durch den Empfänger angesteuert wird, verbunden. Durch eine für die Zeitstufe programmierbare Zeit wird die Anschaltzeit des Wechselrichters bestimmt. So ist sichergestellt, dass nur für einen kurzen Zeitraum, z.B. zum Öffnen oder Schließen des Garagentores oder für eine Beleuchtungseinrichtung in der Garage der Wechselrichter Energie aus dem Energiespeicher oder direkt aus der Stromerzeugungseinheit bezieht. Durch diese Schaltungsanordnung wird sichergestellt, dass nur geringe Energiemengen für den Betrieb eines handelsüblichen Garagentorantriebes benötigt werden.
  • In der Steuereinheit ist ferner eine Zeitverzögerung zur Anschaltung des Garagentorantriebes über den Empfänger vorhanden. Somit ist sichergestellt, dass der Elektromotor erst dann seinen Befehl zum Starten erhält, wenn an dem Ausgang des Wechselrichters die Netzspannung in voller Höhe vorhanden ist, da dieser erst eine bestimmte Zeit zum „Hochfahren" benötigt. So ist sichergestellt, dass der Startimpuls erst dann an den Garagentorantrieb gegeben wird, wenn am Ausgang des Wechselrichters die notwendige Netzspannung anliegt.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann statt einer externen Energieerzeugungseinrichtung eine Aufladung des Energiespeichers auch z.B. durch die Energiequelle eines in der Garage stehenden Fahrzeuges bewirkt werden, z.B. über die Steckdose eines Zigarettenanzünders.
  • Ferner ist es möglich eine zweite Steckdose, z.B. für einen Staubsauger an dem Garagentorantrieb zu installieren. Diese Steckdose kann auch über einen Handsender ein- und ausgeschaltet oder durch eine Zeitsteuerung eingeschaltet werden.
  • Ebenso kann natürlich die Leistung der Stromerzeugungseinheit und auch des Energiespeichers nachträglich in Stufen ausgebaut werden.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1: Ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Steuereinheit mit einer Stromerzeugungseinrichtung, einem Energiespeicher und einem Garagentorantrieb,
  • 2: ein Schaltbild der Steuereinheit.
  • In der 1 ist ein Handsender 2 dargestellt, der über eine mit 11 gekennzeichnete Antenne mit einer Steuereinheit 1 einer Funksteuereinrichtung kommuniziert. Die Steuereinheit 1 ist über eine elektrische Verbindung 6 mit einer Stromerzeugungseinrichtung 3 verbunden. Ferner ist über elektrische Verbindungen 7 und 8 ein Energiespeicher 4 in Form eines Akkumulators an der Steuereinheit 1 angeschlossen. Ein handelsüblicher Garagentorantrieb 5 mit einem Antriebsmotor, der mit Netzspannung 230V versorgt wird, ist über elektrische Verbindungen 9, 10 mit der Steuereinheit 1 verbunden.
  • Die Steuereinheit 1 wird mit ihren wesentlichen Komponenten in der 2 wiedergegeben. Die elektrische Verbindung 6, die von der Stromerzeugungseinrichtung kommt, geht direkt auf einen Laderegler 12, der mit seinem Ausgang den Energiespeicher 4 und über eine elektrische Verbindung 14 ständig einen Empfänger 13 mit der notwendigen Spannung versorgt. Der Empfänger 13 mit der Antenne 11 kommuniziert mit dem Handsender 2.
  • In den Zeiten in denen keine elektrische Energie, außer einen sehr geringen Stromverbrauch für den Empfänger 13, benötigt wird, wird somit ständig der Energiespeicher 4 aufgeladen.
  • Die elektrischen Verbindungen 7, 8 sind aber auch noch mit einer elektrischen Verbindung 17 verbunden, die unter Zwischenschaltung einer Zeitstufe 15 einen Wechselrichter 18 verbindet. Die Zeitstufe 15 wird über eine elektrische Verbindung 16 von dem Empfänger 13 gesteuert. Ferner geht eine weitere elektrische Verbindung 19 von dem Empfänger 13 zu einem Verzögerungsrelais 20, dessen Ausgang über die elektrische Verbindung 9 zu dem Garagentorantrieb 5 führt.
  • Wird nun, hervorgerufen durch ein Funksignal des Handsenders 2 mit dem richtigen Code, der Empfänger 13 über die Antenne 11 angesprochen, so bewirkt der Empfänger 13 zunächst, dass die Zeitstufe 15 aktiviert wird. Dadurch wird der Wechselrichter 18 mit der notwendigen Spannung entweder aus dem Energiespeicher 4 und/oder der Stromerzeugungseinrichtung 3 versorgt. Nach einem bestimmten Zeitraum ist der Wechselrichter 18 hochgefahren und an seinem Ausgang 10 und damit an dem Eingang des Garagentorantriebes 5 liegt die notwendige Netzspannung für einen Betrieb an. Der Antriebsmotor beginnt aber erst dann zu laufen, wenn das Verzögerungsrelais 20 den Eingang des Garagentorantriebes freischaltet, dass heißt einen Startimpuls abgibt.
  • Damit jedoch nicht unnötig Energie verbraucht wird, trennt nach einer einstellbaren Zeit die Zeitstufe 15 den Wechselrichter 18 wieder von seiner Energieversorgung. Durch die Erfindung wird deutlich, dass unter Einsatz der vorbeschriebenen Steuereinheit 1 jeder Garagentorantrieb mit einem 230V Motor verwendet werden kann.
    • 1
    Steuereinheit
    2
    Handsender
    3
    Stromerzeugungseinrichtung
    4
    Energiespeicher
    5
    Garagentorantrieb
    6
    elektrische Verbindung
    7
    elektrische Verbindung
    8
    elektrische Verbindung
    9
    elektrische Verbindung
    10
    elektrische Verbindung
    11
    Antenne
    12
    Laderegler
    13
    Empfänger
    14
    elektrische Verbindung
    15
    Zeitstufe
    16
    Ansteuerung
    17
    elektrische Verbindung
    18
    Wechselrichter
    19
    elektrische Verbindung
    20
    Verzögerungsrelais

Claims (9)

  1. Garagentorantrieb (5), im Wesentlichen bestehend aus einem mit Netzspannung betriebenen Elektromotor, der durch eine Steuer- und Regelschaltung betrieben wird, die von einer netzunabhängigen Stromerzeugungseinrichtung (3) gespeist wird, und einer Steuereinheit (1), bestehend im Wesentlichen aus einem Empfänger (13) für eine drahtlose Kommunikation mit einem vorzugsweise als Handsender (2) ausgestatteten Funkfernsteuersender, wobei der Empfänger (13) direkt ständig mit elektrischer Energie aus einem Energiespeicher (4) und/oder aus der Stromerzeugungseinrichtung (3) gespeist wird, einem Laderegler (12) für den elektrisch aufladbaren Energiespeicher (4), sowie einem Wechselrichter (18), der mit der Stromerzeugungseinrichtung (3) und dem Laderegler (12) unter Zwischenschaltung einer Zeitstufe (15) elektrisch verbunden ist.
  2. Garagentorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die netzunabhängige Stromerzeugungseinrichtung (3) ein Photovoltaikelement oder eine Windkraft- oder eine Wasserkraftanlage mit einem Generator zur Stromerzeugung ist.
  3. Garagentorantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerzeugungseinheit (3) über den Laderegler (12) mit dem aufladbaren Energiespeicher (4) elektrisch verbunden ist.
  4. Garagentorantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) ein Verzögerungsrelais (20) beinhaltet, das durch einen von dem Funkfernsteuersender (2) an den Empfänger (13) abgegebenen Befehl aktiviert wird, wobei dessen Ausgang (9) einen zeitverzögerten Startimpuls für die Steuer- und Regelschaltung (Garagentorantrieb) des Elektromotors liefert.
  5. Garagentorantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (4) unter Zwischenschaltung der schaltbaren Zeitstufe (15) mit dem Wechselrichter (18) verbunden ist.
  6. Garagentorantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitstufe (15) durch den Empfänger (13) gesteuert (aktiviert) wird.
  7. Garagentorantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltzeit der Zeitstufe (15) variabel einstellbar ist und nur für den eingestellten Zeitraum den Wechselrichter (18) mit elektrischer Energie versorgt.
  8. Garagentorantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (4) ein Akkumulator ist.
  9. Verfahren zum Betrieb eines Garagentorantriebes gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – durch den Funksteuersender (2) wird durch die Betätigung z.B. einer Taste "Garagentor AUF oder ZU" der Empfänger (13) in der Steuereinheit (1) durch einen bestimmten Code angesprochen und aktiviert, – der Empfänger (13) schaltet die Zeitstufe (15) für den vorbestimmten Zeitraum ein, – der Wechselrichter (18) wird mit der elektrischen Energie entweder aus dem Energiespeicher (4) oder/und der Stromerzeugungseinrichtung (3) gespeist, – zeitverzögert zu der Einschaltung der Zeitstufe (15) wird von dem Empfänger (13) die Aktivierung des Verzögerungsrelais (20) vorgenommen, oder – zeitgleich zu der Einschaltung der Zeitstufe (15) wird von dem Empfänger (13) wird die Aktivierung des Verzögerungsrelais (20) vorgenommen, – der Wechselrichter (18) fährt auf 230V hoch und versorgt die Steuer- und Regelschaltung des Elektromotors und diesen nur solange, bis das angeschlossene Garagentor geöffnet bzw. geschlossen ist, – nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraumes trennt die Zeitstufe (15) den Wechselrichter (18) wieder elektrisch von dem Energiespeicher (4) und/oder der Stromerzeugungseinrichtung (3), – der Laderegler (12) lädt weiter den Energiespeicher (4) auf.
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