DE102008022276A1

DE102008022276A1 - Sensorsystem bestehend aus einem elektronischen Kompass und einen Rotationssensor zur Bestimmung des Verschluss- und Verriegelungszustandes

Info

Publication number: DE102008022276A1
Application number: DE200810022276
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Hennig Holm De
Priority date: 2008-05-06
Filing date: 2008-05-06
Publication date: 2009-11-12

Abstract

Sensorsystem, basierend auf einem Magnetometer und einem Rotationssensor, welches in eine Tür oder ein Fenster integriert wird und die Sensorausrichtung in Abweichung zur Ausrichtung des Erdmagnetfeldes erfassen kann. Die Abweichung gegenüber der jeweiligen Messebene erlaubt zusammen mit der Rotationsmessung eine Analyse des Verschluss- und des Verriegelungszustandes einer Tür bzw. eines Fensters. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit besteht das System vorteilhafterweise aus einer Anordnung von mehreren versetzt ausgerichteten Magnetometern. Werden die mit einem derartigen Sensorsystem ausgestatteten Türen und Fenster in ein gebäudeweites Netzwerk integriert, so ist eine Aussage über den Verschluss- und Verriegelungszustand der gesamten Liegenschaft von einer zentralen Leitstelle aus möglich.

Description

Beim Betrieb von Zutrittskontroll- bzw. Einbruchsalarmsystemen in weitläufigen Gebäuden wird von Kundenseite häufig die Forderung an eine automatische Rückmeldung über den Verschluss- und Verriegelungszustand der Türen und Fenster geäußert („Nachtwächterfunktion”).
Es bietet sich somit an, diese sensorische Funktion in vernetzte Komponenten, wie etwa elektronische Schließzylinder oder solarbetriebene Glasbruchsensoren zu integrieren.
Die bisherigen Lösungsansätze zur Erfassung der Verschluss- und Verriegelungsstellung von Türen und Fenstern sehen die Verwendung von magnetischen oder taktilen Schließkontakten vor. Diese erfordern jedoch einen gewissen baulichen Aufwand und belasten darüber hinaus die Architektur des Gebäudes. Magnetische oder taktile Kontakte können mit Hilfe von Kältespray relativ einfach überlistet werden.
Ein anderer Lösungsansatz besteht in der Integration optischer Sensoren beispielsweise in das Stulpblech eines Einsteckschlosses. Auch diese Sensoren sind durch Abdeckungen oder Verspiegelungen leicht zu manipulieren.
Das geschilderte Problem soll mit Hilfe des vorstehend erläuterten Sensorsystems gelöst werden. Jedes Gebäude gibt für den Verschlusszustand der Türen und Fenster eine feste Ausrichtung im Verhältnis zur Ausrichtung des Erdmagnetfeldes vor. Es definiert somit eine Messebene für das jeweilige Bauelement.
Ein Öffnen der Tür oder des Fensters führt zu einer Abweichung der Sensorausrichtung im Verhältnis zur Messebene. Hochauflösende Magnetometer sind in der Lage Richtungsabweichungen entlang des Erdmagnetfeldes von nur 0,1 Grads zu detektieren. Magnetometer ermitteln die Himmelsrichtung als Gradzahl zwischen 0 und 360 Grad anhand von Spannungsdifferenzen bzw. Signallängen.
Zusammen mit einem in den Verriegelungsmechanismus integrierten Drehraten- oder Bewegungssensor kann neben dem Verschlusszustand auch die Verriegelung der Tür bzw. des Fensters überprüft werden.
Im Falle der Überwachung einer Tür wird das System in das bewegliche Türblatt, den Türbeschlag, das Einsteckschloß oder den Schließzylinder integriert. In einer vorteilhaften Ausführung sind mehrere Magnetometer, sowie der Rotationssensor in einen drahtlos kommunizierenden elektronischen Zylinder baulich kompakt integriert. Gleiches gilt im Falle einer Fensterüberwachung. Das System wir in die Verriegelungsmechanik, im Beschlag, im Griff oder im Rahmen integriert. Wahlweise kann es auch in ein auf das Fensterglas aufgesetztes Gehäuse verbaut werden.
Sensoren zur Verschlusskontrolle von Türen und Fenstern sind aus verschiedenen am Markt erhältlichen Produkten bekannt. Neben dem bereits eingangs geschilderten Problem des baulichen Aufwandes oder der geringen Einbruchssicherheit ist insbesondere die begrenzte Aussagekraft der gemessenen Signale nachteilig. Häufig werden zusätzliche Verriegelungssensoren notwendig.
Das Funktionsprinzip der Erfindung besteht in der Realisierung eines elektronischen Kompasses, welcher in der Lage ist, ein stellungsinduziertes Magnetfeld gegenüber dem Erdmagnetfeld zu charakterisieren. Die entlang des Erdmagnetfeldes definierte Messebene wird genutzt um eine je nach Öffnungswinkel der Tür bzw. des Fensters unterschiedliche Signalcharakteristik zu erhalten. Durch einen Vergleich mit einer in einer elektronischen Bibliothek abgespeicherten Sammlung empirisch ermittelter Werte kann das jeweils gemessene Signal einer spezifischen Stellung der Tür bzw. des Fensters zugeordnet werden.
Hochauflösende Magnetometer können Gradschritte von bis zu 0,1 Grad detektieren. Kostengünstige Systeme bieten Auflösungsschritte von 1 bis 2 Grad. Auch mit dieser etwas gröberen Auflösung kann eine angelehnte Tür gegenüber einer in das Schließblech eingerasteten Tür hinreichend differenziert werden. Gleiches gilt für verriegelte und unverriegelte Fensterflügel. Manipulationsversuche durch starke Permanentmagneten werden durch die Sensoren erkannt und angezeigt.
Der Signalabstand, welcher sich somit zwischen zwei unterschiedlichen Verschlusspositionen einer Tür bzw. eines Fensters ergibt, kann nun genutzt werden um eine Authentifizierung des korrekten Gebäudeverschlusses zu einem bestimmten Zeitpunkt von einer zentralen Leitstelle aus vorzunehmen.
Sowohl die Magnetometer wie auch die Drehraten – bzw. Bewegungssensoren sind als integrierte Halbleiter-Bausteine erhältlich.
Abbildungen: Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 näher beschrieben. Es zeigen:
1 das erfindungsgemäße Sensorsystem bestehend aus einem oder mehreren versetzt ausgerichteten Magnetometern und einem bzw. mehreren Drehraten- bzw. Bewegungssensoren
2 das erfindungsgemäße Sensorsystem bestehend aus einem oder mehreren versetzt ausgerichteten Magnetometern und einem bzw. mehreren Drehraten- bzw. Bewegungssensor, integriert in ein Türblatt bzw. einen Fensterflügel
3 die Abweichung der Sensorausrichtung gegenüber einer Messebene, welche sich wiederum am Erdmagnetfeld orientiert
4 eine logische Verknüpfung der Daten aus den Magnetometern und Rotationssensoren zur Verifizierung des Verschluss- und Verriegelungszustandes
In 1 findet sich ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensorsystems (A) in Aufsicht und Schnitt. Hierbei sind die Magnetometer (B) in x-, y- und z-Achse ausgerichtet und die Rotationssensoren (C) in x- und y-Achse ausgerichtet.
In 2 findet sich ein Ausführungsbeispiel, bei dem das System (A) in ein Türblatt (B) bzw. einen Fensterflügel (C) integriert ist. Hierbei kann die bauliche Ausführung wahlweise eine Platzierung im Schließzylinder (D), Einsteckschloß (E), Türbeschlag (F) oder auf dem Türblatt (G) vorsehen. Bei einer Fensteranwendung wäre eine Platzierung im Verriegelungsmechanismus (H), dem Griff (I), dem Fensterrahmen (J) oder in einem auf dem Glas angebrachten Sensorgehäuse (K) möglich.
In 3 findet sich eine Darstellung der zu erwartenden Abweichung der Sensorausrichtung (A) gegenüber der Messebene (B).
In 4 findet sich die Darstellung einer logischen Verknüpfen der Signale des Magnetometer-Systems (A) mit einem in die Verschlussmechanik integrierten Drehraten- bzw. Bewegungssensors (B), zur Überprüfung des geschlossenen und verriegelten Zustandes.

Claims

Sensorsystem für bewegliche Bauelemente, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Magnetometer in einem beweglichen Bauelement integriert oder auf diesem platziert sind, dergestalt, dass eine Abweichung der Ausrichtung des Bauelementes gegenüber einer nach Himmelsrichtung fest definierten Messebene erkannt und somit eine Aussage über den Verschlusszustand bzw. den Öffnungsgrad des Bauelements ermöglicht wird.
Sensorsystem für bewegliche Türblätter, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Magnetometer in einem mit dem Türblatt verbundenen Schließzylinder, Einsteckschloß oder Türbeschlag integriert oder auf bzw. im Türblatt selbst platziert sind, dergestalt, dass eine Abweichung der Ausrichtung des Türblattes gegenüber einer nach Himmelsrichtung fest definierten Messebene erkannt und somit eine Aussage über den Verschlusszustand bzw. den Öffnungsgrad der Tür ermöglicht wird.
Sensorsystem für bewegliche Türblätter, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Magnetometer sowie ein oder mehrere Drehraten- bzw. Bewegungssensoren in einem mit dem Türblatt verbundenen Schließzylinder, Einsteckschloß oder Türbeschlag integriert oder auf bzw. im Türblatt selbst platziert sind, dergestalt, dass eine Abweichung der Ausrichtung des Türblattes gegenüber einer nach Himmelsrichtung fest definierten Messebene erkannt und mit Informationen über die Rotationsrichtung, den Rotationswinkel und die Rotationszyklen der Verriegelungsmechanik logisch verknüpft wird, dergestalt dass eine Aussagen über den Verschluss- und Verrieglungszustand der Tür gemacht werden kann.
Sensorsystem für bewegliche Fensterflügel, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Magnetometer in einer mit dem Fensterflügel verbundenen Verschlussmechanik, Verriegelungsgriff, Fensterbeschlag oder einem auf dem Fensterglas angebrachten Sensorgehäuse integriert oder im bzw. am Fensterrahmen selbst platziert sind, dergestalt, dass eine Abweichung der Ausrichtung des Fensterflügels gegenüber einer nach Himmelsrichtung fest definierten Messebene erkannt und somit eine Aussage über den Verschlusszustand bzw. den Öffnungsgrad des Fensters ermöglicht wird.
Sensorsystem für bewegliche Fensterflügel, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Magnetometer sowie ein oder mehrere Drehraten- bzw. Bewegungssensoren in einer mit dem Fensterflügel verbundenen Verschlussmechanik, Verriegelungsgriff, Fensterbeschlag oder einem auf dem Fensterglas angebrachten Sensorgehäuse integriert oder im bzw. am Fensterrahmen selbst platziert sind, dergestalt, dass eine Abweichung der Ausrichtung des Fensterflügels gegenüber einer nach Himmelsrichtung fest definierten Messebene erkannt und mit Informationen über die Rotationsrichtung, den Rotationswinkel und die Rotationszyklen der Verrieglungsmechanik logisch verknüpft wird, dergestalt, dass eine Aussage über den Verschluss- und Verriegelungszustand des Fensters gemacht werden kann.
Sensorsystem für einen elektronischen Schließzylinder, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzylinder in DIN-Normen oder vergleichbaren Abmessungen ausgeführt ist und das ein oder mehrere Magnetometer sowie ein oder mehrere Drehraten- bzw. Bewegungssensoren in das Gehäuse des Zylinders, seinen Zylinderkern oder den dazugehörigen Türbeschlag integriert sind, dergestalt, dass eine Aussage über den Verschluss- und Verriegelungszustand des Fensters gemacht werden kann.