-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Hausinstallation
für die drahtgebundene Fernsteuerung der Antriebsanordnung
einer Verdunkelungsvorrichtung bzw. Sicherungsvorrichtung gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Steuerung einer Antriebsanordnung
für eine Verdunkelungsvorrichtung bzw. Sicherungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.
-
Das
in Rede stehende Steuergerät findet im Rahmen der Hausinstallation
in erster Linie für die drahtgebundene Fernsteuerung von
Rohrmotoranordnungen Anwendung. Dieser Anwendungsfall steht vorliegend
im Vordergrund, was nicht beschränkend zu verstehen ist.
-
Das
bekannte Steuergerät (Produktbeschreibung „Troll” der
Rademacher Geräte-Elektronik GmbH & Co. KG, 2009) dient unter anderem
der angesprochenen drahtgebundenen Fernsteuerung von Rohrmotoranordnungen.
Mit „drahtgebundener Fernsteuerung” ist vorliegend
gemeint, dass die Verbindung zwischen dem Steuergerät und
der Antriebsanordnung drahtgebunden ist. Dies schließt
nicht aus, dass das Steuergerät selbst über eine
Funkfernsteuerung fernsteuerbar ist.
-
Das
bekannte Steuergerät ist ausgelegt für den Betrieb
eines asynchron-Antriebsmotors mit Netzwechselspannung. Hierfür
ist der Antriebsmotor in üblicher Weise mit einem Betriebskondensator
zur Erzeugung von Hauptphase und Hilfsphase ausgestattet.
-
Das
Steuergerät ist an die Netzwechselspannung angeschlossen
und weist eine elektronische Umschalteinheit auf, mit der sich der
Phasenleiter L1 der Netzwechselspannung je nach gewünschter
Verstellrichtung auf eine der beiden Phasenklemmen des Antriebsmotors
durchschalten lässt. Damit lassen sich insbesondere Rohrmotoren,
die keine eigene Elektronik aufweisen und letztlich endschaltergesteuert
sind, auf für den Benutzer komfortable Weise steuern.
-
Das
bekannte Steuergerät überzeugt durch seinen einfachen
Aufbau und die daraus resultierende Robustheit. Der aus dem grundsätzlichen
Aufbau heraus erzielbare Funktionsumfang ist mit dem bekannten Steuergerät
aber bei weitem nicht ausgeschöpft.
-
Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, das bekannte Steuergerät
derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dessen Funktionsumfang
erweitert wird.
-
Das
obige Problem wird bei einem Steuergerät gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils von Anspruch 1 gelöst.
-
Eine
an sich bekannte Überlegung besteht hier zunächst
darin, dass aus der Hilfsphasenspannung grundsätzlich ein
Drehmomentwert für das vom Antriebsmotor abgegebene Drehmoment
ermittelt werden kann, der im Hinblick auf das Auslösen
einer Kollisionsroutine überwacht werden kann. Alle Spannungsangaben
beziehen sich vorliegend auf die jeweilige Spannung gegenüber
dem Neutralleiter.
-
Wesentlich
für die vorschlagsgemäße Lösung
ist nun die Erkenntnis, dass an der Umschalteinheit alle für
die Ermittlung des Drehmomentwerts erforderlichen Informationen,
nämlich die Informationen über die Hilfsphasenspannung,
systemimmanent vorliegen. Entsprechend wird vorgeschlagen, dass
die Umschalteinheit eine elektronische Auswerteeinheit aufweist,
die aus der Hilfsphasenspannung einen obigen Drehmomentwert ermittelt
und bei Abweichung von einem vorbestimmten Verhalten des Drehmomentwerts
eine Kollisionsroutine auslöst, die vorzugsweise eine Abschaltung
des Antriebsmotors im Kollisionsfall bewirkt. Gegebenenfalls kann
in diese Ermittlung auch die Hauptphasenspannung eingehen, die regelmäßig
ebenfalls an der Umschalteinheit verfügbar ist.
-
Mit
der vorschlagsgemäßen Lösung lässt sich
insbesondere bei Rohrmotoren, die keine eigene Elektronik aufweisen
und endschaltergesteuert sind, auf einfache Weise eine Drehmomentüberwachung realisieren.
Besonders vorteilhaft dabei ist die Tatsache, dass eine Nachrüstung
bereits installierter Rohrmotoren mit der Zusatzfunktion der Drehmomentüberwachung
bei minimalem Aufwand möglich ist.
-
Es
sind verschiedene Varianten für die Ermittlung des Drehmomentwerts
denkbar. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass der Drehmomentwert regelmäßig
nicht das absolute Drehmoment repräsentiert, sondern lediglich
ein Maß für das Drehmoment darstellt.
-
Bei
der Ermittlung des Drehmomentwerts ist vor allem darauf zu achten,
dass regelmäßig auftretende Störungen
der Netzwechselspannung nicht zu einem ungewünschten Auslösen
der Kollisionsroutine führen. Hier hat sich die Lösung
gemäß Anspruch 3 als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Bei der Ermittlung des Drehmomentwerts werden hier nicht die Zeitwerte
der Hauptphasenspannung und der Hilfsphasenspannung als solche herangezogen,
sondern periodisch ein erster Flächenwert über
eine Halbwelle der Hauptphasenspannung und ein zweiter Flächenwert über
die dazugehörige, phasenverschobene Halbwelle der Hilfsphasenspannung.
Die Flächenwerte stellen dabei ein Maß für
die Fläche der jeweiligen Halbwellen bereit. Grundsätzlich
lässt sich so aus jedem Paar von Flächenwerten
ein entsprechender Drehmomentwert und im Ergebnis eine Folge von Drehmomentwerten
erzeugen. Es ist offensichtlich, dass damit der Einfluss von Störungen
durch Rauschen auf den resultierenden Drehmomentwert reduziert ist.
-
Die
obige Nutzung von Flächenwerten für die Ermittlung
des Drehmomentwerts ist Gegenstand einer eigenständigen
Lehre gemäß Anspruch 11. Diese weitere Lehre betrifft
die Steuerung einer Antriebsanordnung, wobei es auf die Eignung
zur Hausinstallation sowie die Existenz einer Umschalteinheit nicht notwendigerweise
ankommt. Alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen
Steuergerät gelten insoweit auch für die Steuerung
nach dieser weiteren Lehre.
-
Besonders
interessant für beide vorschlagsgemäßen
Lehren sind die Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen
4 bis 7, die verschiedene Varianten der Ermittlung und Berücksichtigung
des Drehmomentwerts betreffen.
-
Bei
der besonders bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch
4 ist eine Normierung der Differenz aus beiden Flächenwerten
auf den ersten, der Hauptphasenspannung zugeordneten Flächenwert vorgesehen.
Damit lassen sich Störungen, die sich durch einen Faktor
der nominellen Netzwechselspannung beschreiben lassen, gewissermaßen „wegkürzen”.
-
Die
weiter bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen
5 und 6 betreffen die Nutzung eines insbesondere gleitenden Mittelwerts
des Drehmomentwerts, um das Auslösen der Kollisionsroutine durch
eine dynamische Kollisionssituation (Anspruch 5) und durch eine
sich vergleichsweise langsam entwickelnde Kollisionssituation (Anspruch
6) zuverlässig zu gewährleisten.
-
Eine
dynamische Kollisionssituation besteht beispielsweise beim plötzlichen
Blockieren eines Rolladens durch ein Hindernis. Eine sich langsam entwickelnde
Kollisionssituation geht dagegen beispielsweise auf ein zunehmendes
Verklemmen des Rolladens durch eine Verschmutzung der zugeordneten
Führungen zurück. Beide Fälle lassen
sich mit der vorschlagsgemäßen Lösung
zuverlässig erfassen.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
-
1 ein
vorschlagsgemäßes Steuergerät zur Hausinstallation,
das einer Rohrmotoranordnung zugeordnet ist, im installierten Zustand,
-
2 die
Anordnung gemäß 1 in einem nur
die für die vorschlagsgemäße Lösung
wesentlichen Komponenten darstellenden Blockschaltbild und
-
3 einen
beispielhaften zeitlichen Verlauf der Hauptphasenspannung (oben)
und der Hilfsphasenspannung (unten) der Anordnung gemäß 1.
-
Das
in den 1 und 2 dargestellte Steuergerät 1 ist
für die Hausinstallation vorgesehen. Das Steuergerät 1 wird
regelmäßig in Aufputzmontage oder in Unterputzmontage
installiert.
-
Mittels
des Steuergeräts 1 ist über Verbindungsleitungen 2 die
drahtgebundene Fernsteuerung der Antriebsanordnung 3 einer
nicht dargestellten Verdunkelungsvorrichtung bzw. Sicherungsvorrichtung
vorgesehen. Eine solche Verdunkelungsvorrichtung bzw. Sicherungsvorrichtung
ist regelmäßig mit einem verstellbaren Verschlusselement
ausgestattet, das mittels der Antriebsanordnung 3 ver stellbar
ist. Beispiele für ein solches verstellbares Verschlusselement
sind Rolläden, Jalousien, Fensterläden, Markisen,
Rolltore oder Rollvorhänge. Andere Anwendungsfelder für
die vorschlagsgemäße Lösung sind denkbar.
-
Für
die Ausgestaltung der Antriebsanordnung 3 sind ebenfalls
zahlreiche Ausgestaltungen denkbar. In besonders bevorzugter Ausgestaltung handelt
es sich bei der Antriebsanordnung 3 um eine Rohrmotoranordnung 2.
-
Die
Antriebsanordnung 3 weist einen Asynchron-Antriebsmotor 4 auf,
der an Netzwechselspannung betreibbar ist und der hierfür
mit einem Betriebskondensator 5 zur Erzeugung von Haupt-
und Hilfsphase ausgestattet ist.
-
In
dem dargestellten installierten Zustand ist das Steuergerät 1 hier
und vorzugsweise mit der Netzwechselspannung verbunden, während
der Antriebsmotor 4 jedenfalls mit seinen beiden Phasenklemmen 6, 7 mit
dem Steuergerät 1 verbunden ist.
-
Die
bevorzugte Verbindung des Steuergeräts 1 mit Netzwechselspannung,
also mit Phase L1 und Neutralleiter N, ist unter anderem die Spannungsversorgung
der noch zu erläuternden Elektronik des Steuergeräts 1 gewährleistet.
-
Das
Steuergerät 1 weist ein Gehäuse 8 und in
dem Gehäuse 8 eine elektronische Umschalteinheit 9 auf.
Zur Einstellung der einen oder der anderen Drehrichtung des Antriebsmotors 4 schaltet
die Umschalteinheit 9 den Phasenleiter L1 der Netzwechselspannung
auf eine der beiden Phasenklemmen 6, 7 des Antriebsmotors 4 durch.
Bis hierhin entspricht der Aufbau des Steuergeräts 1 dem
vorbekannten Stand der Technik.
-
Wesentlich
ist nun, dass die Umschalteinheit 9 eine elektronische
Auswerteeinheit 10 aufweist, die aus der Hilfsphasenspannung
UHilfs und vorzugsweise zusätzlich
der Hauptphasenspannung UHaupt einen Drehmomentwert
für das vom Antriebsmotor 4 abgebebene Drehmoment
ermittelt. Wesentlich ist weiter, dass die Auswerteeinheit 10 bei
Abweichung von einem vorbestimmten Verhalten des Drehmomentwerts
eine Kollisionsroutine auslöst. Dabei entspricht die Hauptphasenspannung
UHaupt stets der Spannung der zum Antriebsmotor 3 durchgeschalteten
Phase L1 auf der einen Seite 6, 7 des Betriebskondensators 5 und
die Hilfsphasenspannung UHilfs der Spannung auf
der der Hauptphase gegenüberliegenden, anderen Seite 7, 6 des
Betriebskondensators 5.
-
Das
Durchlaufen der Kollisionsroutine bewirkt vorzugsweise jedenfalls
ein Abschalten des Antriebsmotors 4 und gegebenenfalls
eine zumindest geringfügige Rückstellung des Antriebsmotors 4.
Es sind unterschiedliche Möglichkeiten für die
Reaktion auf eine eventuell ermittelte Kollision denkbar. Dies hängt
insbesondere davon ab, welche Art der Kollision vorliegt. Die Erfassung
unterschiedlicher Arten von Kollisionen wird weiter unten noch erläutert.
-
Eine
bevorzugte Variante zur Ermittlung des Drehmomentwerts wird im Folgenden
anhand der Darstellung in 3 erläutert.
-
Zunächst
einmal ermittelt die Auswerteeinheit 10 periodisch einen
ersten Flächenwert An über eine
Halbwelle der Hauptphasenspannung UHaupt und einen
zweiten Flächenwert an über
die dazugehörige, phasenverschobene Halbwelle der Hilfsphasenspannung
UHilf. Hier und vorzugsweise handelt es
sich bei den Halbwellen ausschließlich um die oberen Halbwellen
der jeweiligen Spannung. Die Flächenwerte An und
an sind in 3 dargestellt,
wobei der Index „n” zur Klarstellung eine fortlaufende
Nummerierung der hintereinander auftretenden Halbwellen repräsentiert.
-
Aus
den beiden Flächenwerten An und
an wird vorschlagsgemäß der
aktuelle Drehmomentwert ermittelt. Hier und vorzugsweise erfolgt
die Ermittlung des Drehmomentwerts periodisch, insbesondere zu jeder
positiven oder negativen Halbwelle der Haupt- und Hilfsphasenspannung,
so dass sich entsprechend eine Folge von Drehmomentwerten ergibt.
-
Aus
der Darstellung in 3 ergibt sich unmittelbar, dass
kleinere dynamische Störungen durch die Ermittlung des
Flächenwerts nur noch in relativ geringem Umfange in die
Berechnung des Drehmomentwerts eingehen.
-
Im
Einzelnen ist es vorzugsweise so, dass die Auswerteeinheit 10 den
ersten Flächenwert An von dem zweiten
Flächenwert an subtrahiert und
diese Differenz zu Ermittlung des Drehmomentwerts auf den ersten
Flächenwert An normiert. Das bedeutet nichts
anderes, als dass diese Differenz durch den ersten Flächenwert An dividiert wird. Wie weiter oben erläutert
wurde, lassen sich damit bestimmte Störungen in der Netzwechselspannung
aus dem Drehmomentwert beseitigen. Dies zusammen mit der Nutzung
der obigen Flächenwerte (An, an) hat in Versuchen zu ganz besonders störungsresistenten
Anordnungen geführt.
-
Weiter
vorzugsweise weist die Auswerteeinheit 10 einen gegebenenfalls
mehrstufigen, vorzugsweise zweistufigen Filter zur Erzeugung eines
insbesondere gleitenden Mittelwerts des Drehmomentwerts auf. Hierdurch
wird eine weitere Glättung des Mittelwerts erreicht.
-
Interessant
ist nun die Überlegung, dass die Auswerteeinheit 10 bei
einer vorbestimmten Abweichung des jeweils aktuellen Drehmomentwerts
von dem erzeugten Mittelwert die Kollisionsroutine auslöst.
Die Kollisionsroutine wird also ausgelöst, wenn der Drehmomentwert
eine Abweichung von dem Mittelwert aufweist, die eine bestimmte
Grenzabweichung überschreitet. Solche Drehmomentwerte werden
auch als „Ausreißer” bezeichnet. Hiermit
lassen sich die oben beschriebenen, dynamischen Kollisionssituationen
schnell erfassen.
-
Es
kann aber auch vorkommen, dass eine Kollision gewissermaßen
schleichend auftritt. Dies ist, wie ebenfalls erläutert,
beispielsweise das zunehmende Verklemmen eines Rolladens in der
zugeordneten seitlichen Führung. Eine solche schleichende Kollision
lässt sich vorzugsweise dadurch erkennen, dass die Auswerteeinheit 10 bei
einer vorbestimmten Änderung des Mittelwerts die Kollisionsroutine
auflöst. Gegebenenfalls kann diese vorbestimmte Änderung
auch auf einen vorbestimmten Zeitraum bezogen sein, also die Steigerung
des Mittelwerts über der Zeit betreffen.
-
Regelmäßig
ist die Amplitude der Hilfsphasenspannung höher als die
Amplitude der Hauptphasenspannung. Mit zunehmendem Drehmoment sinkt die
Hilfsphasenspannung ab. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist
es entsprechend vorgesehen, dass die Auswerteeinheit 10 bei
einem Absinken des zweiten Flächenwerts an unter
den ersten Flächenwert An die Kollisionsroutine
auslöst. Das Auslösen der Kollisionsroutine geht
also auf einen Vergleich der Hilfsphasenspannung mit der Hauptphasenspannung
zurück.
-
Es
wurde schon darauf hingewiesen, dass das Steuergerät 1 in
Aufputzmontage und in Unterputzmontage installierbar ist. Im letztgenannten
Fall ist es vorzugsweise so, dass das Steuergerät 1 in
einer Norm-Unterputzdose installierbar ist, wobei die Abmessungen
des Gehäuses 8 in besonders bevorzugter Ausgestaltung
der deutschen Industrienorm DIN49075 entsprechen.
-
Das
Steuergerät 1 kann eine Bedieneinheit 11 mit
einem Tastenfeld und/oder einem Display aufweisen, über
die die Rohrmotoranordnung oder dergleichen bedienbar ist. Ferner
ist die Umschalteinheit 9 vorzugsweise mit einer Elektronik
ausgestattet, die Automatikfunktionen wie eine Zeitsteuerung, eine Helligkeitssteuerung
oder dergleichen bereitstellt.
-
Eine
weitere Steigerung des Bedienkomforts lässt sich dadurch
erreichen, dass die Umschalteinheit 9 ein nicht dargestelltes,
elektronisches Funkmodul zur Kommunikation mit einer Funkfernsteuerung aufweist.
Das Steuergerät 1 kann auch dafür ausgelegt
sein, mit anderen Steuergeräten zu kommunizieren.
-
Nach
einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung
zukommt, wird eine Steuerung einer Antriebsanordnung 3,
insbesondere einer Rohrmotoranordnung 3, für eine
Verdunkelungsvorrichtung bzw. Sicherungsvorrichtung beansprucht.
-
Die
Antriebsanordnung nach dieser weiteren Lehre weist einen an Netzwechselspannung
betreibbaren Asynchron-Antriebsmotor 4 mit Betriebskondensator 5 zur
Erzeugung von Haupt- und Hilfsphase auf, wobei eine elektronische
Auswerteeinheit 10 vorgesehen ist, die aus der Hilfsphasenspannung UHilfs und gegebenenfalls der Hauptphasenspannung UHaupt einen Drehmomentwert für das
vom Antriebsmotor 4 abgegebene Drehmoment ermittelt und
bei Abweichung von einem vorbestimmten Verhalten des Drehmomentwerts
eine Kollisionsroutine auslöst. Ein Gehäuse 8 und
eine Umschalteinheit 9 können grundsätzlich
vorgesehen sein, ist für diese weitere Lehre aber nicht
ausschlaggebend.
-
Wesentlich
ist nach dieser weiteren Lehre, dass die Auswerteeinheit 10 periodisch
einen ersten Flächenwert An über
eine Halbwelle der Hauptphasenspannung UHaupt und
einen zweiten Flächenwert an über
die dazugehörige, phasenver schobene Halbwelle der Hilfsphasenspannung
UHilfs ermittelt und aus den beiden Flächenwerten
An, an den Drehmomentwert
ermittelt.
-
Abgesehen
von dem nicht notwendigerweise vorgesehenen Gehäuse 8 und
der nicht notwendigerweise vorgesehenen Umschalteinheit 9 entspricht die
Steuerung hinsichtlich ihres Aufbaus exakt dem vorschlagsgemäßen
Steuergerät 1. Auf alle Ausführungen
zu dem Steuergerät 1 darf insoweit verwiesen werden.
-
Bei
der Ausgestaltung der Antriebsanordnung 3 als Rohrmotoranordnung 3 ist
es vorzugsweise vorgesehen, dass die Steuerung in die Rohrmotoranordnung 3 integriert
ist. Grundsätzlich ist hier aber auch eine drahtgebundene
Fernbedienung der Rohrmotoranordnung denkbar.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-