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Die
Erfindung betrifft einen Positionsmelder für die Steuerung von bewegbaren
Elementen, insbesondere der Antriebswellen von Tor-, Rollladen-, Markisen-
und ähnlichen
Antrieben, der als Drehpotentiometer mit geschlossenem ringförmigen Potentiometerwiderstand
ausgebildet beim Überfahren
von an vorgegebenen Drehwinkelpunkten angeordneten Anschlüssen durch
den Potentiometerschleifkontakt ein von der jeweiligen Stellung
der Antriebswelle abhängiges
und zur Abschaltung des Antriebes geeignetes Signal erzeugend und über eine
Auswerteeinheit der Elektroniksteuerung zuleitend ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zur Steuerung von bewegbaren Elementen, insbesondere
der Antriebswellen von Tor- und ähnlichen
Antrieben, wobei der Drehwinkel eines Schleifkontaktes eines Drehpotentiometers
mit geschlossenem ringförmigen
Potentiometerwiderstand durch Anlegung und Messung einer Spannung
an Anschlüssen
am Potentiometerwiderstand ermittelt und dann in einer Auswerteeinheit
und einer Elektroniksteuerung verwendet wird.
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Ein
Positionsmelder in Form eines Drehpotentiometers mit geschlossenem
ringförmigen
Potentiometerwiderstand ist aus der
DE 195 22 622 A1 grundsätzlich bekannt. Bei diesem
Positionsmelder handelt es sich um eine Weiterentwicklung eines
aus der
DE 38 01 245
A1 bekannten Torantriebes, bei dem die jeweilige Bewegungsstellung
eines Tores über
eine entsprechende Positionsabgabevorrichtung, als einen Positionsmelder
während
der Bewegung zwischen den beiden Endstellungen die tatsächliche
Stellung des Tores überprüft wird.
Das von dem Positionsmelder abgegebene Signal wird der Elektroniksteuerung
zugeleitet und zur Korrektur verwendet. Da dabei immer wieder neue
Messfehler auftreten können,
ist nach der
DE 195
22 622 A1 eine Positionsangabevorrichtung vorgeschlagen
worden, wobei der Positionsmelder jeweils Signalmaxima und/oder
-minima als virtuelle Referenzpunkte abgibt, sodass die Position
des Tores über
die Zählung der
Maxima und Minima relativ genau ermittelt und überwacht werden kann. Problem
ist, dass bei diesen potentiometrischen Drehwinkelgebern mit einem
geschlossenen 360°-Potentiometerwiderstand
und den beiden Anschlüssen
nach einem Stillstand des Torantriebes und nach dem Wiedereinschalten
der Spannungsversorgung nicht klar ist, ob sich der Schleifkontakt
auf der linken oder rechten Seite des 0°-Anschlusses befindet, da auf beiden
Seiten, also beispielsweise bei 45° und bei 315° der gleiche Spannungswert ermittelt
wird. Problematisch ist außerdem,
dass im Bereich der Spannungseinspeisung bei 0° und bei 180° die Steigung der zu messenden Spannung
so flach ist, dass eine zuverlässige
Auswertung überhaupt
nicht möglich
ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Positionsmelder
und ein Verfahren zur Ermittlung des Drehwinkels eines Potentiometerschleifkontaktes
zu schaffen, über
die die genaue Lage des Schleifkontaktes ermittelt und ein immer
sicher arbeitender Positionsmelder erreicht wird.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
dass zusätzlich
zu den Anschlüssen
bei 0° und
180° auch
Anschlüsse
bei 90° und
bei 270° vorgesehen
und den Anschlüssen
Schalter zugeordnet sind, die eine wechselweise Messung der Spannung über die
jeweils gegenüberliegenden
Anschlüsse
ermöglichend
ausgebildet sind.
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Aufgrund
der zusätzlichen
Anschlüsse
und Schalter kann durch Schließen
und Öffnen
der entsprechenden Schalter eine zweite Messung vorgenommen werden,
mit deren Hilfe der Drehwinkel der Achse des Absolutwertgebers,
d. h. die Lage des Potentiometerschleifkontaktes genau bestimmt
werden kann. Der so bestimmte Wert kann dann der Auswerteeinheit
zugeleitet und dazu ausgenutzt werden, die notwendige Korrektur
in der weiterverarbeitenden Elektroniksteuerung vorzunehmen, sodass
dann eine genaue Ermittlung des Standes bzw. der Lage des jeweiligen
Tores oder Torblattes möglich
ist. Da die Korrektur, wenn sie denn notwendig ist, zu Beginn des
Bewegungsablaufes des Torblattes erfolgt, ist eine jeweils genaue
Ermittlung der Position über
den gesamten Ablauf zwischen den beiden Endpunkten möglich, da
wie bisher kontinuierlich die Signalspitzen und Signalminima ermittelt
und dadurch die jeweilige Position des Torblattes festgehalten wird.
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Nach
einer zweckmäßigen Weiterbildung
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalter der Anschlüsse bei
0° und 180° und die
weiteren Schalter der Anschlüsse
bei 90° und
270° jeweils
gemeinsam schaltend ausgebildet sind, sodass die Aufnahme der Messung
kurzfristig erfolgen kann und sichere Messwerte ergebend.
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Eine
weitere zweckmäßige Ausbildung
ist die, bei der zusätzlich
zu den Anschlüssen
bei 0° und 180°, sowie 90° und 270° weitere
Anschlüsse
mit Schaltern bei 45° und
225° bzw.
bei 135° und
315° vorgesehen
sind, sodass letztlich sogar Zwischenwerte genau ermittelt und die
Feineinstellung der Elektroniksteuerung damit noch verbessert wird.
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Auch
die Auswerteeinheit sollte auf die verbesserten Messergebnisse eingestellt
sein, was gemäß der Erfindung
dadurch erfolgt, dass die Auswerteeinheit die bei Öffnen der
Schalter an den Anschlüssen
jeweils gemessenen Spannungswerte zur Ermittlung des Drehwinkels
der Achse des Absolutwertgebers getrennt ausnutzend ausgebildet
und entsprechend mit der Elektroniksteuerung verbunden ist. Der
entsprechend ermittelte Wert dient zunächst einmal dazu, in der Auswerteeinheit
weiter verarbeitet zu werden, sodass die genaue Anfangsposition des
Torblattes ermittelt und dann, falls notwendig und gewünscht, der
weiterverarbeitenden Elektroniksteuerung zugeleitet wird. Die Weiterleitung
wird in der Regel nur für
die Anfangsposition und nicht für
Zwischenpositionen notwendig sein, sodass während des Öffnens oder Schließen des
Tores die entsprechenden Messwerte von der Auswerteeinheit nicht an
die Elektroniksteuerung weiterzuführen sind.
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Aufwendige
Umrechnungen bezüglich
der Bewegung des Torblattes erübrigen
sich, wenn das Signal direkt abhängig
von der jeweiligen Stellung der Antriebswelle des bewegbaren Elementes
erzeugbar ist. Damit entfällt
die Notwendigkeit einer Übersetzung
zwischen der Bewegung des Torblattes beispielsweise bzw. einer Antriebswelle
und der entsprechenden Welle des Positionsmelders.
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Verfahrensmäßig wird
die Aufgabe dadurch gelöst,
dass bei der Messung des Drehwinkels die Spannung wechselweise an
den Anschlüssen
bei 0° und
180° und
dann an den weiteren Anschlüssen
bei 90° und
270° gemessen
wird. Aufgrund dieser Messung der anfallenden Spannung kann genau
festgestellt werden, ob der Potentiometerschleifkontakt auf der
linken oder auf der rechten Seite des oberen Schalters sich befindet
oder an welcher Stelle auch immer, sodass eine genaue Ausgangsposition
des Torblattes beispielsweise festgelegt werden kann, die die Ausgangsstellung
bedeutet, um dann über
die weitere Ermittlung der jeweiligen Umdrehungen auch genau vorgeben
zu können,
wann das Torblatt seine Endstellung erreicht, sodass Schäden am Torblatt selber
bzw. an anderen Teilen des Torantriebes sicher vermieden werden.
Darüber
sind Fehlmessungen dadurch verhindert, dass die Steigung der zu messenden
Spannung immer so ist, dass eine zuverlässige Auswertung der gemessenen
Spannungswerte gegeben ist.
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Nach
einer zweckmäßigen Weiterbildung des
Verfahrens ist vorgesehen, dass die Anschlüsse bei 0° und bei 180° einerseits und die weiteren
Anschlüsse
bei 90° und
270° gleichzeitig
geschlossen oder geöffnet
werden, sodass jeweils genaue Messungen durchgeführt werden können und
das in sehr kurzen Zeittakten.
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Schließlich sieht
die Erfindung vor, dass der sich durch wechselweise Messung an den
unterschiedlichen Anschlüssen
ergebende Wert über
die Auswerteeinheit weiterverarbeitet und als absoluter Drehwinkel
an die weiterverarbeitende Elektroniksteuerung weitergegeben wird,
um so den genauen Ausgangspunkt der Torbewegung immer vorzugeben bzw.
jeweils korrigiert beim Einleiten des Bewegungsvorganges zur Verfügung steht.
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Die
Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die bisher
beim Einsatz von potentiometrischen Drehwinkelgebern mit einem geschlossenen
360°-Potentiometerwiderstand
und bei gegenüberliegenden
Anschlüssen
sich ergebenden Probleme wirksam behoben sind. Die an vier unterschiedlichen
Stellen über
den Umfang des Potentiometerwiderstandes angeordneten Anschlüsse ermöglichen die
Anlegung einer Spannung an unterschiedlichen Punkten des Potentiometerwiderstandes,
sodass die Lage des Potentiometerschleifkontaktes genau ermittelt
werden kann. Dies bedeutet, dass unabhängig von der jeweiligen Position
dieses Potentiometerschleifkontaktes nun beim Beginn des Anhebens
eines Torblattes oder beim Absenken mit den fortlaufenden Umdrehungen
der Antriebswelle genau nachgehalten werden kann, in welcher Position
sich beispielsweise die Unterkante des Torblattes befindet. Dementsprechend
kann auch genau eingestellt und vorgegeben werden, wann die Endposition
erreicht ist, sodass irgendwelche Schäden nicht auftreten können, wobei
immer eine zuverlässige
Auswertung der gemessen Spannung möglich ist, weil die Spannung
nicht nur in den unteren und oberen Punkten gemessen werden, sondern
auch dazwischen und damit an Punkten der Kurve, wo ein Pluswert
abgegriffen werden kann.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
ist. Es zeigen:
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1 ein
Schaltungsschema des Drehpotentiometers,
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2 den
Verlauf der Signalspannung zwischen den einzelnen Anschlüssen und
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3 eine
schematische Wiedergabe eine Torantriebes.
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1 zeigt
das einem weiter hinten noch erläuterten
Antrieb 1 zugeordnete Drehpotentiometer 3, also
einen entsprechenden Positionsmelder. Das Drehpotentiometer 3 ist
mit einem geschlossenen Potentiometerwiderstand 4 in Ringform
ausgeführt. An
diesem Potentiometerwiderstand 4 sind bei 0° und bei
180° Anschlüsse 6 und 8 vorgesehen,
die jeweils einen Schalter 7 bzw. 9 aufweisen.
Der Potentiometerschleifkontakt ist mit dem Bezugszeichen 10 versehen.
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Die
Achse 26 des Absolutwertgebers 25, d. h. also
des Potentiometerschleifkontaktes 10 ist mit der Auswerteeinheit 11 und
diese mit der Elektroniksteuerung 12 verbunden. Angedeutet
ist, dass durch Öffnen
der Schalter 7 und 9 die Spannung U1 gemessen
und das entsprechende Signal der Auswerteeinheit 11 zugeleitet
werden soll. Dann werden die Schalter 7, 9 geschlossen
und die Schalter 16, 18 der zusätzlichen
Anschlüsse 15, 17 geöffnet, sodass
nun die Spannung U2 gemessen und ein entsprechendes Signal der Auswerteeinheit 11 zugeleitet
werden kann. Nach Durchführung
dieser zweiten Messung werden die Schalter 16, 18 wieder
geschlossen, wobei über
die beiden Messungen der genaue Drehwinkel der Achse 26 des
Absolutwertgebers 25 bestimmt werden kann. Der so bestimmte
Wert wird von der Auswerteeinheit 11 weiterverarbeitet
bzw. wird als absoluter Drehwinkel an die weiterverarbeitende Elektroniksteuerung 12 weitergegeben.
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2 mit
den dort wiedergegebenen Kurven zeigt den Spannungsverlauf am Drehpotentiometer 3,
wenn die Schalter 7, 9 geschlossen und die Schalter 16, 18 geöffnet sind.
Die darunter wiedergegebene Kurve zeigt den Spannungsverlauf am
Drehpotentiometer 3, wenn die Schalter 16, 18 geschlossen
und die Schalter 7, 9 geöffnet sind. Der Verlauf der
Kurven macht deutlich, dass über
eine entsprechende Ausbildung des Positionsmelders und eine entsprechende Schaltung
die Möglichkeit
gegeben ist, die benötigten
Messwerte immer in einem Bereich zu ermitteln, wo die Spannung eben
nicht 0 oder in der Größenordnung
von 0 ist. Genaue Messwerte können
so in jeder Position ermittelt werden.
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Zurück zu 1 gehend
kann festgestellt werden, dass eine noch genauere Ermittlung von Messwerten
möglich
ist, wenn jeweils zwischen den genannten Anschlüssen 6 und 8 sowie 15 und 17 weitere
Anschlüsse 20, 21 bzw. 23, 24 angeordnet werden,
die mit vergleichbaren Schaltern ausgerüstet sind, sodass auch Zwischenmesswerte
zu ermitteln sind.
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3 schließlich zeigt
einen vereinfacht wiedergegebenen Antrieb 1 mit angedeuteter
Antriebswelle 2 für
einen Torverschluss. Im oberen Bereich ist der Positionsmelder bzw.
das Drehpotentiometer 3 mit dem ringförmigen Potentiometerwiderstand 4 und Anschlüssen 5 für die Verbindung
mit der Elektroniksteuerung 12 angeordnet. Das Drehpotentiometer 3 ist über eine
Welle 29 mit einem Übertragungsrad 27 verbunden,
das über
ein Überträgerband 28 an
die Antriebswelle 2 angeschlossen ist. Auf diese Weise ist
eine direkte Übertragung
der Bewegung der Antriebswelle 2 auf das Drehpotentiometer 3 möglich.
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Alle
genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden,
werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.