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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Türöffner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1. Derartige Türöffner werden
im Allgemeinen mit Gleichstrom betrieben.
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Türöffner der
bekannten Art werden für
unterschiedlichste Anschlussspannungen geliefert, da je nach verwendeter
Wicklung für
den Elektromagneten eine andere Anschlussspannung notwendig ist. Dieses
setzt eine Vielfalt von entsprechenden Türöffnern voraus, da für den Hersteller
bei der Herstellung noch nicht die vor Ort vorliegenden Spannungsverhältnisse
bekannt sind.
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Aus
den vorgenannten Gründen
sind deshalb im Markt Türöffner vorhanden,
die mit mehreren Wicklungen ausgestattet sind. Dieses verteuert
das Produkt und durch die Variantenvielfalt wird die Lagerhaltung
enorm ausgeweitet und unübersichtlich.
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Aus
der
DE 41 38 078 A1 ist
ein Ausgangssicherheitssystem bekannt geworden, das mit einem Spannungswahlschalter
ausgestattet ist, an dem am In-stallationsort dann auf die dort
vorgefundene Spannungshöhe
mechanisch eingestellt wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Türöffner der vorgenannten Art
so weiterzubilden, dass die gesamte Bandbreite der Anschlussspannungen an
dem Türöffner verarbeitet
werden kann, darüber hinaus
soll auf eine mechanische Umschaltung verzichtet werden, um Anschlussfehler
zu vermeiden.
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Gelöst wird
die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche ergeben
eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird der elektrische Türöffner mit einer elektronisch
geregelten oder gesteuerten Einrichtung versehen, die die Wicklung
des Elektromagneten, der nur eine Wicklung aufweist, stets mit der
richtigen Spannungshöhe
versieht. Dieses wird auch dann erreicht, wenn eine wesentlich höhere Eingangsspannung
als die Sollspannung vorhanden ist. Eine solche Vorrichtung kann
vorzugsweise innerhalb der Anschlussklemme integriert werden und
vereinfacht den Anschluss eines derartigen Türöffners entsprechend, so dass
auch bei einer falschen Auswahl der Wicklung stets der Türöffner mit der
richtigen Sollspannung versorgt wird.
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Dabei
kann die Einrichtung durch eine Schaltungsanordnung mit einer Strom-
oder Spannungsregelung realisiert werden. Eine derartige Strom- oder Spannungsregelung
erfolgt automatisch, so dass die Wicklung des Elektromagneten nur
für die
kleinste zur Verfügung
stehende Versorgungsspannung ausgelegt sein braucht.
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So
kommen als Schaltungsanordnung ein Schaltregler oder ein Stromregler
oder eine Transistorschaltung zur Anwendung. Dieses kann bei einem Stromregler
auch ein stromgeregelter Pulsweiten-Modulations-Regler sein.
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Mit
einer solchen Ansteuerelektronik können verschiedene gravierende
Nachteile, die sonst bei entsprechenden Elektromagneten auftreten,
eliminiert werden. So wird beim Anziehen zur Überwindung des Luftspaltes
zwischen dem Anker und dem Kern des Elektromagneten ein deutlich
höherer Strom
benötigt
als der spätere
Haltestrom, wenn nämlich
der Magnetkreis geschlossen ist. Auch die verwendete Schaltungsanordnung
ist in der Lage, diesen Strom nach dem Anzug des Ankers herabzusenken,
wo durch gleichzeitig unnötige
Erwärmung bzw.
Verlustleistung durch den Elektromagneten ver-mieden wird.
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Ein
weiterer Nachteil liegt darin, dass bei herkömmlichen ungeregelten Ansteuerungen
die Wicklung auf die jeweilige Betriebsspannung ausgelegt wird.
Diese Wicklung mit ihrem Innenwiderstand bestimmt den Strom, der
durch ihr hindurchfließt.
Eine Lösung
kann hierbei sein, dass durch eine Transistorschaltung ein Stromabsenken
durch eine entsprechende RC-Beschaltung
bis hin zu integrierten Ansteuerungen mit Pulsweiten-Modulation erfolgt.
Mit einer solchen Schaltung kann durch eine entsprechende Verringerung
des Tastverhältnisses
der Haltestrom gegenüber
dem Anzugsstrom sowie der Gesamtstromaufnahme ge-senkt werden. Dabei
hängt der
resultierende Strom jedoch nach wie vor von der Betriebsspannung
ab. In der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung wird die Pulsweiten-Modulations-Ansteuerung
in Abhängigkeit
von der Versorgungsspannung geregelt. Somit können durch eine entsprechende
stromgeregelte Pulsweiten-Modulations-Schaltung mit Stromabsenkung
die vorgenannten Probleme für
eine Wicklung eines elektrischen Türöffners berücksichtigt werden. In diesem
Falle wird das Verhalten der Induktivität, nämlich Strom zu speichern, ausgenutzt.
Gleichzeitig wird dieser Strom gemessen und als Regelgröße herangezogen.
Das Tastverhältnis
der Pulsweiten-Modulation wird dabei abhängig von den Wicklungsparametern,
wie Induktivität
und Innenwiderstand, sowie der Versorgungsspannung geregelt. So
lässt sich
mit einer solchen Schaltungsanordnung ein und dieselbe Wicklung,
z. B. für
6 und 45 V, einsetzen, dadurch dass der Wicklungsstrom nicht mehr
von der Versorgungsspannung abhängt.
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Ferner
beinhaltet eine solche Schaltungsanordnung auch Diagnosefunktionen,
die einen Wicklungsdefekt, Kabelbruch oder Übertemperatur durch eine Anzeige,
die an der Außenseite
des Türöffners vorhanden
sein kann, signalisiert.
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Darüber hinaus
kann der Türöffner mit
einer Ansteuerung innerhalb der Schaltungsanordnung für die Wicklung
versehen sein, die eine an den Türöffner angelegte
Gleichspannung zumindest während eines
bestimmten Zeitabschnittes der Bestromung des Türöffners pulst. Vorzugsweise
liegt dieser Zeitabschnitt am Anfang der Bestromung.
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Der
Zeitabschnitt ist dabei variabel und/oder einstellbar, vorzugsweise
etwa zwischen 0,2 Sekunden und 10 Sekunden. Das Pulsen der Gleichspannung
wird mit einer Frequenz bis ca. 200 Hertz vorgenommen.
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Durch
eine derartige Maßnahme
wird der lästige
Brummton, der bei wechselstrombetriebenen Türöffnern entsteht, unterbunden.
Bei gleichstrombetriebenen Türöffnern führt schon
eine sehr geringe Vorlast auf die Türöffnerfalle dazu, dass sich
der Türöffner verklemmt
und die Tür
nicht frei geschaltet wird. Dieses kann schon durch eine Türdichtung
hervorgerufen werden. Die vorbeschriebene Möglichkeit der Bestromung durch
einen Pulsbetrieb unterbindet eine derartige nachteilige Verhaltensweise
des Türöffners.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an schematisch dargestellten möglichen
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
Ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Schaltungsanordnung für
einen Türöffner,
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2:
eine zweite Ausführungsvariante
einer Schaltungsanordnung für
einen Türöffner mit
einer gepulsten Versorgungsspannung,
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3:
eine dritte Ausführungsvariante
mit einer Stromregelung sowie mit einer Störungsanzeige.
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Das
in der 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Schaltung
ist innerhalb des Türöffners integriert
bzw. vorzugsweise innerhalb einer Anschlussklemme 1. Zur
besseren Anschaulichkeit wird jedoch bei der nachfolgenden Beschreibung
auf die Ausführung
der Darstellung Bezug genommen.
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Von
der Klemme 1 gehen Verbindungen 2, 3 zu
einem Brückengleichrichter 4.
Hier wird die üblicherweise
vorhandene Wechselspannung, die aus einem in der Hausinstallation
vorhandenen Transformator angeliefert wird, gleichgerichtet. Ein
Pluspol des Gleichrichters 4 wird mit 6 bezeichnet
und eine Masseleitung mit 5. Über den Ausgang des Brückengleichrichters 4 ist
parallel dazu eine Induktivität
zur Glättung
des Gleichstromes geschaltet.
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Eine
Schaltungsanordnung, die als Strom- oder Spannungsregelung ausgeführt sein
kann, wird mit 15 bezeichnet. Über die Verbindungen 11, 13 wird die
Schaltungsanordnung 15, die vorzugsweise mindestens einen
Mikrocontroller beinhaltet, mit Versorgungsspannung versorgt. Über eine
Verbindung 14 wird die Schaltungsanordnung 15 geerdet
und über eine
Verbindung 12 wird ein Abschlusswiderstand 9 gegen
Masse geschaltet. Eine Wicklung 7, die als Induktivität in dem
Schaltbild der 1 dargestellt ist, gibt die
Spule des Elektromagneten innerhalb des Türöffners wieder. Diese Wicklung 7 ist
einseitig an die Versorgungsspannung der Leitung 6 angeschlossen.
Mit dem anderen Ende der Wicklung wird eine Verbindung 8 zu
der Schaltungsanordnung 15 hergestellt. Die Schaltungsanordnung 15 mit
ihrem Mikrocontroller ist in der Lage, die ankommende Eingangsspannung
entsprechend so herabzusetzen, dass die Wicklung 7 nur
die Spannungshöhe
und den Strom erhält,
der notwendig ist. Hierbei ist berücksichtigt, dass zum Anfang
des Betätigens
des Ankers des Elektromagneten ein höherer Strom notwendig ist, der
jedoch sofort, nachdem der Magnetkreis sich geschlossen hat und
nur noch der Haltestrom benötigt wird,
reduziert wird.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 2 ist analog zu dem Ausführungsbeispiel der 1 aufgebaut,
jedoch sind hier entsprechende Unterschiede. Die Versorgungsspannung,
die über
die Verbindung 6 und einer Verbindung 24 über einen
Vorwiderstand 21 und einer Verbindung 25 zu einer
Zenerdiode 23 geführt
wird, hat gleichzeitig nach dem Widerstand 21 eine Verbindung 20,
die zu einer Schaltungsanordnung 26 führt. Parallel zu der Zenerdiode 23 ist über eine
Verbindung 31 ein Siebkondensator 30 und ein Kondensator 32 an
der Verbindung 5 angeschlossen. Die Zenerdiode 23 ist
mit ihrer Anode ebenfalls an der Verbindung 5 angeschlossen.
Ein Aus-gang der Schaltungsanordnung 26 wird über eine
Verbindung 17 ebenfalls mit der Verbindung 5 verbunden.
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Über die
Verbindung 28 geht ein geregelter Spulenstromausgang der
Schaltungsanordnung 26 an einen Triac 28, der
als Stromregler fungiert. Der Emitter des Triacs 33 geht über einen
Widerstand 29 gegen Masse (Verbindung 5). Der
Widerstand 29 ist zur Stromeinstellung. Der Ausgang des
Triacs 33 geht über
eine Verbindung 8 an die Wicklung 7 und an eine
Anode einer Diode 27. Die Kathode der Anode 27 liegt
ebenso, wie das andere Ende der Wicklung 7 an der Verbindung 6 und
damit am Pluspol der Versorgungsspannung 6'. Die Diode 27 ist eine
Freilaufdiode für
die beim Abschalten der Wicklung 7 entstehende Gegen-EMK.
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Aufgrund
der Programmierung der Schaltungsanordnung 26 ist diese
in der Lage, zu Beginn der Bestromung der Wicklung 7, eine
gepulste Versorgung durchzuführen,
um die vorerwähnten
Nachteile des Klebens des Verriegelungsstückes zu unterbinden. Nach Ablauf
der einstellbaren Zeit wird die Wicklung 7 ausschließlich mit
Gleichspannung versorgt.
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Das
Ausführungsbeispiel
der 3 stellt eine weitere Variante einer Schaltungsanordnung
für die
Versorgung der Wicklung 7 des Türöffners dar. Ein Mikrocontroller 19 wird
hier über
die Verbindung 20, wie bereits in dem Ausführungsbeispiel
der 2, durch die Versorgungsspannung von der Verbindung 6 über die
Verbindung 24 und dem Vorwiderstand 21 mit davor
liegender Zenerdiode 23, dessen Kathode über eine
Verbindung 25 an den Vorwiderstand 21 angeschlossen
wird und dessen Anode wieder liegt, verbunden Parallel zur Zenerdiode 23 ist
ein Kondensator 22 geschaltet. Ein Ausgang 18 des
Mikrocontrollers 19 führt
zu einer Schaltungsanordnung 34, die z.B. eine Spulenstromregelung
durchführt. Die
Schaltungsanordnung 34 beinhaltet auch den Anschluss einer
LED 16. Die LED 16 dient dafür, um eventuelle Störungen,
die durch einen falschen Stromfluss innerhalb der Wicklung 7 hervorgerufen werden,
anzuzeigen. Versorgt wird die Schaltungsanordnung 34 der
Spannung über
die Verbindung 13. Gegen Masse ist die Schal-tungsanordnung 34 über die
Verbindung 14 geschaltet. Die Verbindung 8 verbindet
wieder einseitig die Wicklung 7 des Türöffners, wobei die andere Seite
der Wicklung 7 an der Versorgungsspannung liegt.
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Die
Schaltungsanordnungen 15, 19, 26, 34 können als
hoch integrierte Schaltungen mit entsprechenden Mikroprozessoren
und Speichern für
Programme ausgestattet sein. Es ist jedoch auch möglich, hier
teilweise einen diskreten Aufbau vorzunehmen. Wie die Beschreibung
der vorhergehenden Ausführungsbeispiele
zeigt, wird die Strom- oder Spannungsregelung automatisch durchgeführt.
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Soll
bei der 3 das Pulsen der Versorgungsspannung
zum Beginn der Ansteuerrung der Wicklung 7 nicht gewünscht werden,
so kann die Schaltungsanordnung 19 herausgenommen werden und
die Verbindung zwischen den Verbindungen 18, 20 wird
durch eine Brücke
hergestellt. Somit zeigt sich, dass auch noch zu einem späteren Zeitpunkt, aufgrund
der optionalen Möglichkeit
der Türöffner, nachgerüstet werden
kann.
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- 1
- Klemme
- 2
- Verbindung
- 3
- Verbindung
- 4
- Brückengleichrichter
- 5
- Masseleitung
- 6
- Plusleitung
- 7
- Wicklung
Türöffner
- 8
- Ansteuerung
- 9
- Abschlusswiderstand
- 10
- Kondensator
- 11
- Verbindung
- 12
- Verbindung
- 13
- Verbindung
- 14
- Verbindung
- 15
- Schaltungsanordnung
- 16
- LED
(Störung)
- 17
- Verbindung
- 18
- Verbindung
- 19
- Schaltungsanordnung
- 20
- Verbindung
- 21
- Vorwiderstand
- 22
- Kondensator
- 23
- Zenerdiode
- 24
- Verbindung
- 25
- Verbindung
- 26
- Schaltungsanordnung
- 27
- Freilaufdiode
- 28
- Verbindung
- 29
- Widerstand
- 30
- Kondensator
- 31
- Verbindung
- 32
- Kondensator
- 33
- Triac
- 34
- Schaltungsanordnung