DE102005038517A1 - Vorrichtung zum Steuern eines Wechselspannungs-Elektromotors, insbesondere eines Rohrmotors für Rolladen - Google Patents

Vorrichtung zum Steuern eines Wechselspannungs-Elektromotors, insbesondere eines Rohrmotors für Rolladen Download PDF

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0851Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load for motors actuating a movable member between two end positions, e.g. detecting an end position or obstruction by overload signal

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  • Operating, Guiding And Securing Of Roll- Type Closing Members (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Steuern eines Wechselspannungs-Elektromotors (2), der eine erste Motorwicklung (4) mit einem ersten Wicklungsanschluss (6) aufweist und eine zweite Motorwicklung (8) mit einem zweiten Wicklungsanschluss (10) aufweist, wobei die Vorrichtung (1) eine Schalteinheit (12) aufweist, mittels der eine Betriebsspannung (14) für den Motor (2) entweder auf den ersten Wicklungsanschluss (6) oder auf den zweiten Wicklungsanschluss (10) durchschaltbar ist, und wobei der erste und der zweite Wicklungsanschluss (6, 10) mit einem Zweipol (20) verbunden sind und wobei die Vorrichtung (1) eine die Schalteinheit (12) steuernde Auswerteeinheit (18) aufweist, die mit dem ersten und zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) verbunden ist und die dort anliegenden Signale (38, 40) unter Bildung eines Auswertesignals (48) dahingehend auswertet, dass beim Auftreten einer Abweichung von einem Nennbetriebsverhalten des Motors (2) die Schalteinheit (12) die bestehende Durchschaltung der Betriebsspannung (14) zum ersten und/oder zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) unterbricht, sowie ein zugehöriges Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Wechselspannungs-Elektromotors, insbesondere eines Wechselspannungs-Elektromotors für den Antrieb eines Rollladens, eines Fensters, einer Tür, eines Garagentors oder dergleichen, sowie ein zugehöriges Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung einsetzbar für die Steuerung eines Rohrmotors, wie er für den Betrieb von Rollladen eingesetzt werden kann.
  • Elektrisch angetriebene Rollladen und Schiebefenster bergen die Gefahr des Einklemmens von Personen oder Gegenständen. Bei elektrisch betriebenen Fenstern ist es daher üblich, diese nur im so genannten Totmannbetrieb anzusteuern, bei der eine Person per Tast- oder Schlüsseltastschalter den Elektromotor steuert und dabei Sichtkontakt zu der zu betreibenden Einrichtung hat. Wird die Einrichtung in einem Automatikmodus betrieben, ist eine Sicherheitsabschaltung erforderlich, die ein Einklemmen oder Einquetschen insbesondere einer Person oder auch von Gegenständen verhindert. Hierzu ist es bei Gleichspannungsmotoren üblich, die Ströme über einen Widerstand zu messen und bei Auftreten eines Überstromes, der ein Indiz für eine mögliche Blockade der zu betreibenden Einrichtung darstellt, den Motor abzuschalten.
  • Bei Wechselspannungs-Elektromotoren ist dieses Prinzip nicht einsetzbar, da die Änderung der Stromaufnahme im Falle einer Blockade oder einer sonstigen Abweichung von einem Nennbetriebsverhalten des Motors kaum messbar ist. Das Abweichen von dem Nennbetriebsverhalten des Motors kann nicht nur in einer Blockade der zu betätigenden Einrichtung bestehen, sondern beispielsweise auch durch eine sonstige Behinderung der zu betätigenden Einrichtung, etwa einem Verschmutzen oder Vereisen. Auch in diesem Fall soll eine sichere Abschaltung des Motors gewährleistet sein, um eine Beschädigung des Motors und/oder zu betätigenden Einrichtung zu verhindern.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein zugehöriges Betriebsverfahren bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll ein zuverlässiges Erkennen einer Abweichung von einem Nennbetriebsverhalten des Motors gewährleistet sein. In einer Ausführungsart sollen Veränderungen in dem Nennbetriebsverhalten des Motors, die für die Sicherheitsabschaltung irrelevant sind, beispielsweise eine erhöhte Reibung aufgrund von Verschleiß oder Temperaturänderungen, nicht zu einem Abschalten des Motors führen.
  • Das Problem ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung sowie durch das im nebengeordneten Anspruch bestimmte Verfahren gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
  • In einer Ausführungsart weist der Elektromotor zwei oder mehr Motorwicklungen auf, von denen mindestens zwei Motorwicklungen für den Betrieb in einem Linkslauf oder Rechtslauf jeweils gemeinsam bestromt werden. Der Links- bzw. Rechtslauf dient beispielsweise dem Aufrollen oder Abrollen eines Rollladens oder dem Öffnen oder Schließen einer Schiebetür oder eines Schiebefensters. Der Elektromotor wird beispielsweise aus dem einphasigen Niederspannungsnetz mit einer Spannungsebene von 230 V betrieben. Eine Schalteinheit der Vorrichtung, die beispielsweise ein Relais oder ein elektronisches Schaltelement aufweisen kann, schaltet die Phase in der Art eines Umschalters entweder auf den ersten Wicklungsanschluss der ersten Motorwicklung oder auf den zweiten Wicklungsanschluss der zweiten Motorwicklung. Die beiden Wicklungsanschlüsse sind mit einem Zweipol, insbesondere einem Kondensator, miteinander verbunden, sodass bei einem Aufschalten der Phase auf die erste Wicklung an der zweiten Wicklung ein phasenverschobenes Signal anliegt. Die beiden Wicklungen erzeugen dadurch ein Drehfeld, durch das der Motor in Gang gesetzt wird und die Phasenverschiebung zwischen erster und zweiter Wicklung bestimmt die Drehrichtung des Motors.
  • Die Vorrichtung weist weiterhin eine Auswerteeinheit auf, die mit dem ersten und zweiten Wicklungsanschluss verbunden ist und die dort anliegenden Signale dahingehend auswertet, dass beim Auftreten einer Abweichung vom Nennbetriebsverhalten des Motors, beispielsweise auch bei einem Vereisen von Rollladenlamellen, den Motor ausschaltet.
  • In einer Ausführungsart wertet die Auswerteeinheit hierzu die Amplitude und/oder die Phase der an den beiden Wicklungsanschlüssen anliegenden Signale aus. Vorzugsweise ermittelt die Auswerteeinheit im Wesentlichen die Phasen- und/oder Amplitudendifferenz, indem aus den an den beiden Wicklungsanschlüssen anliegenden Signalen jeweils ein Hilfssignal gebildet wird, beispielsweise ein binäres Signal mit Hilfe jeweils eines Komparators. Die beiden Hilfssignale werden miteinander logisch verknüpft, und aus dem durch die Verknüpfung entstehenden Signal lassen sich Rückschlüsse auf die Phasen- und/oder Amplitudendifferenz der an den beiden Wicklungsanschlüssen anliegenden Signale ziehen. Die ermittelte Phasen- und/oder Amplitudendifferenz kann mit einem Referenzwert verglichen werden, insbesondere kann geprüft werden, ob die ermittelte Phasen- und/oder Amplitudendifferenz innerhalb eines vorgebbaren Intervalls liegt.
  • Wird der Motor außerhalb des Nennbetriebs betrieben, beispielsweise blockiert, werden sich die komplexen Ersatzwiderstände der bestromten Motorwicklungen ändern. Da der Zweipol einen konstanten Wert aufweist und nur einer der beiden Wicklungsanschlüsse direkt an der Phase liegt, wird sich nun eine vom Nennbetrieb abweichende Phasen- und/oder Amplitudendifferenz zwischen den beiden Wicklungsanschlüssen einstellen.
  • In einer Ausführungsart umfasst die Auswertung auch eine Bildung von Mittelwerten von einer Anzahl n von aufeinanderfolgend ermittelten Phasen- und/oder Amplitudendifferenzen. Beispielsweise bei einem Betrieb mit einer Wechselspannung mit der Frequenz von 50 Hz kann die Phasen- und/oder Amplitudendifferenz 50x je Sekunde ermittelt werden. Selbst wenn jeweils zehn Phasen- und/oder Amplitudendifferenzwerte aufsummiert werden, um den Mittelwert zu bilden, stehen pro Sekunde noch fünf derartige Mittelwerte zur Verfügung, die eine ausreichend schnelle Abschaltung des Motors gewährleisten.
  • In einer Ausführungsart umfasst die Auswertung auch einen Vergleich des gebildeten Mittelwertes mit einem vorgebbaren Referenzwert, insbesondere eine Prüfung, ob der gebildete Mittelwert innerhalb eines vorgebbaren Intervalls liegt.
  • In einer Ausführungsart umfasst die Auswertung auch eine Ermittlung einer Differenz von zwei Mittelwerten. Hierzu können Mittelwerte in der Vorrichtung gespeichert werden, beispielsweise eine vorgebbare Anzahl von nacheinander gebildeten Mittelwerten in einem Speicherelement abgelegt werden. Die Auswertung kann auch einen Vergleich der ermittelten Differenz von zwei Mittelwerten mit einem vorgebbaren Referenzwert umfassen, insbesondere eine Prüfung, ob die ermittelte Differenz innerhalb eines vorgebbaren Intervalls liegt. Hierfür kann grundsätzlich auch die Differenz von zwei aufeinanderfolgend gebildeten Mittelwerten ermittelt werden. In einer Ausführungsart wird die Differenz von zwei nicht unmittelbar nacheinander gebildeten Mittelwerten ermittelt, wodurch insbesondere eine zwar noch verhältnismäßig langsame, aber bereits signifikante Abweichung vom Nennbetriebsverhalten festgestellt werden kann, die zu einem Abschalten des Motors führt.
  • Die vorstehend genannten Referenzwerte oder Intervalle können in Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall, insbesondere an die zu betreibende Einrichtung, fest eingestellt sein oder auch von außerhalb der Vorrichtung einstellbar sein. In einer Ausführungsart ermittelt die Vorrichtung selbst, insbesondere die Auswerteeinheit, die jeweils gültigen Referenzwerte bzw. Intervalle während des Betriebs des Elektromotors. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Referenzwert oder das Intervall abhängig von weiteren Parametern zu bestimmen, beispielsweise auch von Betriebsparametern wie etwa der Temperatur. Hierzu kann die Vorrichtung auch entsprechende Sensoren aufweisen, die mit der Auswerteeinheit verbunden sind.
  • Um zu verhindern, dass kurzzeitig auftretende Störspitzen zu einem ungerechtfertigten Abschalten des Motors führen können, kann vorgesehen sein, dass nicht bereits ein singulärer Wert der Phasen- und/oder Amplitudendifferenz, des Mittelwertes oder der Differenz von zwei Mittelwerten, der oberhalb eines Referenzwertes liegt oder außerhalb eines Intervalls liegt, zu einem Abschalten führt, sondern dass hierfür eine vorgebbare Anzahl von Fehlerwerten erforderlich ist. Hierzu kann die Vorrichtung einen Fehlerereigniszähler aufweisen, in dem die ermittelten Fehler aufsummiert werden. Erst bei Überschreiten einer vorgebbaren Schranke für den Zählerstand kommt es zu einem Abschalten des Motors.
  • Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Phasen- und/oder Amplitudendifferenz zwischen dem an dem ersten Wicklungsanschluss anliegenden Signal und dem an dem zweiten Wicklungsanschluss anliegenden Signal mit allen aus dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten zu ermitteln, beispielsweise mit einem Analog-Digital-Wandler, mit dem die beiden Signale abgetastet werden und anschließend die digitalen Signale weiterverarbeitet werden.
  • In einer Ausführungsart wandelt die Auswerteeinheit das an dem ersten Wicklungsanschluss anliegende Signal in ein erstes binäres Signal um und entsprechend das an dem zweiten Wicklungsanschluss anliegende Signal in ein zweites binäres Signal. Die Schaltschwellen zur Umwandlung können fest vorgegeben oder einstellbar sein. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise einen Optokoppler aufweisen, der auch zur galvanischen Trennung der Auswerteeinheit von den beiden Wicklungsanschlüssen dient.
  • In einer Ausführungsart weist die Vorrichtung ein Logikelement auf, mit dem die beiden binären Signale logisch miteinander verknüpfbar sind. Dadurch entsteht ein resultierendes binäres Signal, dessen Pulsdauer verhältnismäßig einfach, beispielsweise durch einen Mikrocontroller, ermittelt werden kann und anschließend mit einem Referenzwert verglichen werden kann. Auch dieser Referenzwert kann einstellbar sein, insbesondere während des Betriebs des Motors von der Vorrichtung aktualisierbar sein.
  • In einer Ausführungsart ist nach einem ersten Einbau der Vorrichtung bzw. des Motors und der zu betreibenden Einrichtung ein Selbstlernmodus vorgesehen, in dem unter optimalen Betriebsbedingungen die vorstehend genannten Referenzwerte oder Intervalle ermittelt und abgespeichert werden. Alternativ oder ergänzend kann aber auch der reguläre Betrieb des Motors insoweit als Selbstlernmodus eingesetzt werden, dass die vorstehend genannten Referenzwerte und Intervalle häufig, insbesondere periodisch, aktualisiert werden.
  • Wie vorstehend beispielhaft durch die Mittelwertbildung angegeben, kann die Auswerteeinheit eine Integrationsfunktion aufweisen, durch die der Einfluss von irrelevanten Änderungen und insbesondere kurzzeitigen Störgrößen auf die Auswertung reduziert ist. Umgekehrt kann die Auswerteeinheit eine Gradientenfunktion aufweisen, durch die der Einfluss von relevanten und sehr schnell auftretenden Änderungen der Signale auf das Auswertesignal akzentuiert ist. Dies kann auch dadurch erfolgen, dass die Differenz von aufeinanderfolgend ermittelten Phasen- und/oder Amplitudendifferenzen und/oder Mittelwerten berechnet wird, und bei Überschreiten eines Grenzwertes für die berechnete Differenz der Motor abgeschaltet wird.
  • In einer Ausführungsart weist die Vorrichtung eine Empfängereinheit auf, insbesondere einen Funkempfänger, und ist über eine zugehörige Sendereinheit, insbesondere einen Funksender, drahtlos fernsteuerbar. Hierzu kann beispielsweise ein Mikrocontroller, der Teil der Auswerteeinheit ist, eine Schnittstelle für die Empfängereinheit aufweisen, über welche der Mikrocontroller Steuersignale für den Motor empfangen kann. Durch den Einsatz einer Fernbedienung besteht die Möglichkeit, den Elektromotor zu betätigen, ohne dass ein Sichtkontakt zu der zu betreibenden Einrichtung besteht.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 zeigt in vergrößerter Darstellung ein Blockschaltbild der Auswerteeinheit, und zeigt den zugehörigen Signalverlauf
  • 3 zeigt den zugehörigen Signalverlauf.
  • Die 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einem angeschlossenen Wechselspannungs-Elektromotor 2, bei dem es sich um einen Rohrmotor für den Betrieb eines Rollladens handelt.
  • Der Motor 2 weist eine erste Motorwicklung 4 mit einem ersten Wicklungsanschluss 6 und eine zweite Motorwicklung 8 mit einem zweiten Wicklungsanschluss 10 auf. Die Vorrichtung 1 weist eine Schalteinheit 12 auf, mittels der die Betriebsspannung 14, im vorliegenden Fall 230V einphasige Wechselspannung, auf den Motor 2 durchgeschaltet werden kann. Hierzu sind in der Schalteinheit 12 zwei Schalter 16, 26 vorgesehen, die von der Auswerteeinheit 18 der Vorrichtung 1 gesteuert sind. Der Schalter 16 schaltet die Phase L der Betriebsspannung 14 auf den ersten Wicklungsanschluss 6 (wie dargestellt). Der Schalter 26 schaltet die Phase L der Betriebsspannung 14 auf den zweiten Wicklungsanschluss 10.
  • Die beiden Wicklungsanschlüsse 6, 10 sind über den Zweipol 20, im vorliegenden Fall einen geeignet dimensionierten Kondensator, miteinander verbunden.
  • In der dargestellten Schaltstellung des Schalters 16 liegt daher die Phase L der Betriebsspannung 14 an der ersten Motorwicklung 4 an, während an der zweiten Motorwicklung 8 eine gegenüber der Phase L entsprechend der Dimensionierung des Zweipols 20 phasenverschobene Spannung anliegt. Dadurch dreht der Motor 2 im Linkslauf, während bei geschlossenem Schalter 26 und offenem Schalter 16 der Motor 2 im Rechtslauf dreht. Weiterhin ist in den Zuleitungen zu der ersten und zweiten Motorwicklung 4, 8 jeweils ein Endschalter 22, 24 vorgesehen, die bei Erreichen der linken oder rechten Endposition des Motors 2 oder entsprechenden Endstellungen einer von dem Motor 2 betriebenen Einrichtung, beispielsweise eines Rollladens, öffnen und dadurch den Motorlauf unterbrechen.
  • Die Auswerteeinheit 18 ist über jeweils eine Verbindungsleitung mit dem ersten und zweiten Wicklungsanschluss 6, 10 verbunden. Die dort anliegenden Signale weisen auch im Nennbetrieb des Motors 2 eine Phasen- und/oder Amplitudendifferenz auf, die allerdings einen vorherbestimmbaren Wert besitzt. Die Auswerteeinheit 18 wertet nun die Signale an den beiden Wicklungsanschlüssen 6, 10 dahingehend aus, dass bei einer Abweichung von einem Nennbetriebsverhalten des Motors 2 die Schalteinheit 12 die Durchschaltung der Phase L zu dem Motor 2 unterbricht. Hierzu wird über die Schalter 16, 26 die Betriebsspannung 14 vom Motor 2 getrennt. Wenn die Auswerteeinheit 18 das Auftreten einer für eine Abweichung von dem Nennbetriebsverhalten des Motors 2 signifikanten Änderung der Phasen- und/oder Amplitudendifferenz der an den Motorwicklungen 4, 8 anliegenden Spannungen erkennt, werden über die Steuerleitungen 28, 30 die Schalter 26, 16 geöffnet und dadurch der Motor spannungsfrei geschaltet.
  • Über Steuerleitungen 28, 30 wirkt die Auswerteeinheit 18 auf die Schalter 26, 16 ein, beispielsweise infolge des Betätigens eines mit der Auswerteeinheit 18 oder der Vorrichtung 1 verbundenen Betätigungsschalters, oder infolge des drahtlosen Empfangs eines Steuersignals einer Fernsteuerung über die mit der Auswerteeinheit 18 verbundene Empfangseinheit 32.
  • Die 2 zeigt in vergrößerter Darstellung ein Blockschaltbild der Auswerteeinheit 18. Die 3 zeigt den zugehörigen Signalverlauf. An den Eingangsklemmen 34, 36 der Auswerteeinheit 18 werden die an den Wicklungsanschlüssen 6, 10 anliegenden Signale 38, 40 zugeführt.
  • Die Auswerteeinheit 18 weist für jedes der Signale 38, 40 ein Element 42, 44 zur galvanischen Trennung auf, insbesondere jeweils einen Optokoppler. Die Trennelemente 42, 44 wandeln außerdem die analogen Signale 38, 40 in binäre Signale, wobei die Schaltschwellen zur Umwandlung fest vorgegeben sein können, beispielsweise durch die Spezifikation der Trennelemente 42, 44, oder auch einstellbar sein können. Beispielsweise können die Signale 38, 40 über einen Vorwiderstand oder vorzugsweise eine Reihe von mehreren Vorwiderständen, eine Leuchtdiode ansteuern, die zusammen mit einem Phototransistor den Optokoppler bildet. Erreichen die Signale 38, 40 eine hinreichend große Spannung so wird ein durch die Vorwiderstände begrenzter Strom die Leuchtdiode zum Leuchten bringen und den Phototransistor durchschalten, wodurch die Funktion eines Amplitudenkomparators gebildet ist.
  • Die binären Ausgangssignale der Trennelemente 42, 44 werden durch das nachgeschaltete Logikelement 46 miteinander verknüpft. Dadurch entsteht am Ausgang des Logikelements 46 das Auswertesignal 48, bei dem es sich ebenfalls grundsätzlich um ein binäres Signal handelt. Das Auswertesignal 48 ist immer dann HIGH, wenn keines der beiden an den Wicklungsanschlüssen 6, 10 anliegenden Signale 38, 40 zu einem HIGH am Ausgang der Trennelemente 42, 44 führt, d. h. wenn beide Signale 38, 40 jeweils zu einem LOW am Ausgang der Trennelemente 42, 44 führen. Das Auswertesignal 48 wird einem Mikrocontroller 50 zugeführt, der gemäß einem abgespeicherten und nachstehend beschriebenen Auswertealgorithmus die Steuerleitung 28 ansteuert und damit gegebenenfalls den Elektromotor ausschaltet.
  • Die Erfindung betrifft auch das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei der Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erfolgt zunächst eine Initialisierung insbesondere des Mikrocontrollers 50. Hierbei werden auch vorhandene Zähler zurückgesetzt, beispielsweise ein Zähler für die Bildung eines Mittelwerts von n aufeinanderfolgenden ermittelten Phasen- und/oder Amplitudendifferenzen.
  • Anschließend erfolgt das Ermitteln der Phasen- und/oder Amplitudendifferenz zwischen den Signalen 38, 40, die der Pulsbreite des Auswertesignals 48 entspricht. Diese Pulsbreite kann auf einfache Art und Weise durch den Mikrocontroller 50 ermittelt werden, beispielsweise indem das Auswertesignal eine Torzeit definiert, innerhalb der eine hochfrequente Schwingung gezählt wird. Jede ermittelte Phasen- und/oder Amplitudendifferenz wird mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen, insbesondere wird geprüft, ob die Phasen- und/oder Amplitudendifferenz einen Maximalwert überschreitet; ein solcher Maximalwert wird beispielsweise dann überschritten, wenn der Motor 2 eine Endlage erreicht hat oder wenn der Motor blockiert.
  • Anschließend wird der ermittelte Wert der Phasen- und/oder Amplitudendifferenz in einem Mittelwertspeicher aufaddiert und ein zugehöriger Mittelwertzähler um 1 erhöht. Solange der Mittelwertzähler einen vorgegebenen Grenzwertes noch nicht erreicht hat, beispielsweise den Grenzwert 10, erfolgt das Aufaddieren des nächsten Phasen- und/oder Amplitudendifferenzwertes in den Mittelwertspeicher. Bei Erreichen des vorgegebenen Grenzwertes für den Mittelwertzähler wird der Mittelwert der aufsummierten Werte der Phasen- und/oder Amplitudendifferenz gebildet und mit einem Referenzwert verglichen. Ist der Mittelwert gültig, d. h. befindet sich der Motor in einem zulässigen Betriebszustand, wird der Mittelwert abgespeichert, beispielsweise in einem Schieberegister oder FIFO-Speicher mit einer Speichertiefe von g Speicherplätzen, beispielsweise g = 4 Speicherplätzen.
  • Anschließend erfolgt eine Differenzbildung von zwei abgespeicherten Mittelwerten, vorzugsweise eine Differenzbildung des ersten und des letzten der abgespeicherten Mittelwerte, im oben genannte Beispiel etwa des ersten und des vierten Mittelwertes. Liegt diese Differenz unter einem vorgebbaren Grenzwert, stellt die Auswerteeinheit 18 fest, dass sich der Motor 2 in einem regulären Betriebszustand befindet.
  • Für den Fall, dass entweder der ermittelte Wert der Phasen- und/oder Amplitudendifferenz, oder der gebildete Mittelwert, oder die ermittelte Differenz von zwei Mittelwerten eine vorgegebene Schranke überschreitet, wird ein Fehlerereigniszähler um 1 erhöht. Wenn andererseits der Vergleich der ermittelten Differenz von zwei Mittelwerten unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt, kann der Fehlerereigniszähler um 1 vermindert werden, sofern der Wert des Fehlerereigniszählers größer 0 ist. In jedem Fall wird routinemäßig der Fehlerereigniszähler von dem Algorithmus abgefragt und beispielsweise dann, wenn ein zugehöriger Grenzwert überschritten ist, beispielsweise der Fehlerereigniszähler den Wert 3 übersteigt, der Motor 2 ausgeschaltet.
  • Auf diese Weise ist es möglich, dass relativ langsam stattfindende Veränderungen, die nicht signifikant sind für einen Störfall, von der Steuerung toleriert werden, ohne dass es zu einem Abschalten des Motors kommt. Außerdem führen kurzzeitige Störspitzen, die beispielsweise durch elektromagnetische Störquellen verursacht werden können, nicht zu einem Abschalten des Motors. So führt ein unruhiger Lauf der von dem Motor 2 betriebenen Einrichtung und damit verbundene relativ starke aber nur kurzzeitige Änderungen ebenso wenig zu einem Abschalten des Motors 2 wie insignifikante Langzeiteffekte, beispielsweise bedingt durch eine zunehmende Schwergängigkeit der vom Motor 2 betriebenen Einrichtung, etwa durch mechanische Abnutzung, Temperatur oder dergleichen. Ein Blockieren oder auch das Erreichen einer Endstellung ist von der Vorrichtung 1 zuverlässig erkennbar. Die Abschaltschwelle kann je nach Anwendungsfall eingestellt werden. Die Einstellung kann durch ein mechanisches oder elektronisches Potentiometer erfolgen, das an der Vorrichtung angeordnet ist oder über eine Verbindungsleitung mit der Vorrichtung verbunden ist. Die Einstellung kann auch softwaregesteuert durch Wahl entsprechender Referenzwerte oder Intervallgrenzen der Ablaufsteuerung erfolgen. Weiterhin kann die Einstellung auch über eine Fernsteuerung erfolgen, insbesondere über eine Master-Fernsteuerung, mittels der die entsprechenden Referenzwerte oder Intervallgrenzen, oder auch nur diesbezügliche Inkrement- oder Dekrementbefehle, drahtlos an die Vorrichtung übertragbar sind und dort gespeichert werden. Zur iterativen Annäherung an die geeigneten Werte können mit Hilfe von AUF/AB-Tasten an der Vorrichtung oder der Fernsteuerung die Referenzwerte oder die Intervallgrenzen schrittweise bis zum Auffinden der geeigneten Werte variiert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist auch, dass das Erreichen einer Endstellung sicher von der Vorrichtung 1, insbesondere von der Auswerteeinheit 18, erkennbar ist und daraufhin nicht nur der jeweilige Motor 2 durch Öffnen des weiteren Schalters 26 stromlos geschaltet wird, sondern und vor allem auch parallel geschaltete Motoren, deren Lebensdauer dadurch erhöht ist.

Claims (23)

  1. Vorrichtung (1) zum Steuern eines Wechselspannungs-Elektromotors (2), der eine erste Motorwicklung (4) mit einem ersten Wicklungsanschluss (6) aufweist und eine zweite Motorwicklung (8) mit einem zweiten Wicklungsanschluss (10) aufweist, wobei die Vorrichtung (1) eine Schalteinheit (12) aufweist, mittels der eine Betriebsspannung (14) für den Motor (2) entweder auf den ersten Wicklungsanschluss (6) oder auf den zweiten Wicklungsanschluss (10) durchschaltbar ist, und wobei der erste und der zweite Wicklungsanschluss (6, 10) mit einem Zweipol (20) verbunden sind, und wobei die Vorrichtung (1) eine die Schalteinheit (12) steuernde Auswerteeinheit (18) aufweist, die mit dem ersten und zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) verbunden ist und die dort anliegenden Signale (38, 40) unter Bildung eines Auswertesignals (48) dahingehend auswertet, dass beim Auftreten einer Abweichung von einem Nennbetriebsverhalten des Motors (2) die Schalteinheit (12) die bestehende Durchschaltung der Betriebsspannung (14) zum ersten und/oder zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) unterbricht.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (18) die Amplitude und/oder Phase der an dem ersten und zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) anliegenden Signale (38, 40) auswertet.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (18) die Phasen- und/oder Amplitudendifferenz zwischen dem an dem ersten Wicklungsanschluss (6) anliegenden Signal (40) und dem an dem zweiten Wicklungsanschluss (10) anliegenden Signal (38) ermittelt.
  4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung einen Vergleich der ermittelten Phasen- und/oder Amplitudendifferenz mit einem vorgebbaren Referenzwert umfasst, insbesondere eine Prüfung, ob die ermittelte Phasen- und/oder Amplitudendifferenz innerhalb eines vorgebbaren Intervalls liegt.
  5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung eine Bildung von Mittelwerten von einer vorgebbaren Anzahl n von aufeinanderfolgend ermittelten Phasen- und/oder Amplitudendifferenzen umfasst.
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung einen Vergleich des gebildeten Mittelwertes mit einem vorgebbaren Referenzwert umfasst, insbesondere eine Prüfung, ob der gebildete Mittelwert innerhalb eines vorgebbaren Intervalls liegt.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung eine Ermittlung einer Differenz von zwei Mittelwerten umfasst.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung einen Vergleich der ermittelten Differenz mit einem vorgebbaren Referenzwert umfasst, insbesondere eine Prüfung, ob die ermittelte Differenz innerhalb eines vorgebbaren Intervalls liegt.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (18) das an dem ersten Wicklungsanschluss (6) anliegende Signal (40) in ein erstes binäres Signal umwandelt und das an dem zweiten Wicklungsanschluss (10) anliegende Signal (38) in ein zweites binäres Signal umwandelt.
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschwellen zur Umwandlung des an dem ersten und/oder zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) anliegenden Signals (38, 40) in ein binäres Signal einstellbar sind.
  11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (18) das erste und zweite binäre Signal logisch miteinander verknüpft.
  12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit die Pulsdauer des aus der Verknüpfung resultierenden Signals ermittelt und mit einem Referenzwert vergleicht.
  13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Einstellelement aufweist, mit dem der Referenzwert einstellbar ist.
  14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Mikrocontroller (50) aufweist, mit dem die Vorrichtung (1) den Referenzwert initial und/oder regelmäßig in einem Selbstlernmodus ermittelt.
  15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (18) eine Integrationsfunktion aufweist, durch die der Einfluss von bezüglich der Abweichung vom Nennbetriebsverhalten des Motors (2) irrelevanten Änderungen der an dem ersten und/oder zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) anliegenden Signale (38, 40) reduziert ist.
  16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (18) eine Gradientenfunktion aufweist, durch die der Einfluss von bezüglich der Abweichung vom Nennbetriebsverhalten des Motors (2) relevanten Änderungen der an dem ersten und zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) anliegenden Signale (38, 40) akzentuiert ist.
  17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit von dem ersten und zweiten Wicklungsanschluss galvanisch getrennt ist.
  18. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zwischen der Verbindung mit dem ersten Wicklungsanschluss (6) und der Auswerteeinheit (18) und zwischen der Verbindung mit dem zweiten Wicklungsanschluss (10) und der Auswerteeinheit (18) jeweils einen Optokoppler aufweist.
  19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Elektromotor (2), insbesondere einen Rohrmotor, zum Aufwickeln oder Abrollen eines Rollladen steuert.
  20. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Linkslauf des Elektromotors (2) die Schalteinheit (12) den ersten Wicklungsanschluss (6) mit einer Phase (L) einer Wechselspannungsquelle verbindet und dass für einen Rechtslauf des Elektromotors (2) die Schalteinheit (12) den zweiten Wicklungsanschluss (10) mit der Phase (L) der Wechselspannungsquelle verbindet.
  21. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Zweipol (20) ein Kondensator ist.
  22. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Empfängereinheit (32) aufweist, insbesondere einen Funkempfänger, und über eine zugehörigen Sendereinheit, insbesondere einen Funksender, drahtlos fernsteuerbar ist.
  23. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (1) zum Steuern eines Wechselspannungs-Elektromotors (2), der eine erste Motorwicklung (4) mit einem ersten Wicklungsanschluss (6) aufweist und eine zweite Motorwicklung (8) mit einem zweiten Wicklungsanschluss (10) aufweist, wobei die Vorrichtung (1) eine Schalteinheit (12) aufweist, mittels der eine Betriebsspannung (14) für den Motor (2) entweder auf den ersten Wicklungsanschluss (6) oder auf den zweiten Wicklungsanschluss (10) durchgeschaltet wird, und wobei der erste und der zweite Wicklungsanschluss (6, 10) mit einem Zweipol (20) verbunden sind, und wobei die Vorrichtung (1) eine die Schalteinheit (12) steuernde Auswerteeinheit (18) aufweist, die mit dem ersten und zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) verbunden ist und die dort anliegenden Signale (38, 40) unter Bildung eines Auswertesignals (48) dahingehend auswertet, dass beim Auftreten einer Abweichung von einem Nennbetriebsverhalten des Motors (2) die Schalteinheit (12) die bestehende Durchschaltung der Betriebsspannung (14) zum ersten und/oder zweiten Wicklungsanschluss (6, 10) unterbricht.
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