DE102010037943A1

DE102010037943A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen einer Wand und einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel

Info

Publication number: DE102010037943A1
Application number: DE102010037943A
Authority: DE
Inventors: Tibor Herglotz; Ingo Steinfeld; Wolfgang Staude
Original assignee: Staude Kunststofftechnik GmbH; Dr Hanh GmbH and Co KG
Current assignee: Dr Hanh GmbH and Co KG
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2012-04-05

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen einer Wand (W) und einem um eine Scharnierachse (S) scharniergelenkig an dieser Wand (W) befestigten Flügel (F), bei dem an eine an der Wand (W) oder an dem Flügel (F) angeordnete erste Signalübertragungsspule (28, 34) eine durch das zu übertragende Signal modulierte Trägerspannung angelegt wird, um durch induktive Ankopplung in einer an dem Flügel (F) oder an der Wand (W) angeordneten zweiten Signalübertragungsspule (28, 34) eine durch das übertragene Signal modulierte Sekundärspannung zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen einer Wand und einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel.
Bänder, die zur scharniergelenkigen Verbindung eines Flügels an einer Wand dienen, sind bereits seit langem, beispielsweise aus der DE 93 02 652 U1 bekannt. Sie haben sich in unterschiedlichen technischen Ausgestaltungen vielfach bewährt und finden auch bei Türen für Objekte wie Häuser, Geschäfte oder auch bei Fluchttüren Verwendung. Insbesondere bei vergleichsweise schweren Flügeln, wie beispielsweise Haus- oder Wohnungstüren, sind die Bänder häufig als sogenannte „dreiteilige Bänder” ausgebildet. Bei diesen umfasst das üblicherweise am Rahmen befestigte Rahmenbandteil zwei in Richtung der Scharnierachse voneinander beabstandete, zwischen sich einen Abstandsraum belassende Rahmenscharnierteile. Das Flügelbandteil umfasst ein Flügelscharnierteil, welches in den Abstandsraum zu den Rahmenscharnierteilen fluchtend eingreift. Die Scharnierteile werden von einem die Scharnierachse definierenden Bandbolzen durchsetzt.
Insbesondere die vergleichsweise schweren Türen weisen in zunehmendem Maße die Sicherheit oder den Komfort verbessernde Einrichtungen auf, deren jeweils aktueller Betriebszustand durch eine außerhalb der Tür angeordnete Überwachungseinrichtung stets aktuell überwacht wird und welche Betriebszustandsänderungen oder eventuell von Sensoren empfangene Signale an die Überwachungseinrichtung senden.
Beispielhaft sei hier eine in einem Gebäude installierte Einbruchmeldezentrale genannt, die mit an der Tür vorgesehenen Einrichtungen beispielsweise zur Öffnungs-, Durchbruch-, Verschluss-, Sabotage- oder Motorschlossüberwachung kommuniziert.
Zur bidirektionalen Übertragung von entsprechenden Signalen zwischen der Überwachungseinrichtung und den an der Tür befindlichen Einrichtungen finden im Stand der Technik vieladrige Kabel Verwendung, die zwischen dem Flügel und dem Rahmen flexibel verlegt sind und häufig zum Schutz von einem flexiblen Metallschlauch umgeben sind.
Diese Kabelübergänge beeinträchtigen das optische Erscheinungsbild erheblich und können beim Schließen des Flügels eingeklemmt werden, was zu Beschädigungen oder sogar zu Zerstörungen der Kabel führen kann. Darüber hinaus stellen die Kabelübergänge hinsichtlich möglicher Manipulationen Schwachstellen dar, weswegen zusätzliche Sicherheits- bzw. Überwachungsmaßnahmen hinsichtlich eines möglichen Durchtrennens der Kabel getroffen werden müssen.
Aus der DE 10 2004 017 341 A1 ist ein Band mit einem eingebauten Trafo für eine kontaktlose Energieübertragung bekannt. Dieses Band umfasst eine in einem Rahmenbandteil angeordnete Primärspule und eine in einem Flügelbandteil angeordnete Sekundärspule. Der magnetischen Ankopplung der Sekundärspule an die Primärspule, die in Richtung der Scharnierachse voneinander beabstandet sind, dient ein beide Spulen durchsetzender Eisenkern, der zugleich den Bandbolzen bildet. Versuche haben gezeigt, dass mit dem aus der DE 10 2004 017 341 A1 bekannten Band geringe elektrische Leistungen von der Primär- auf die Sekundärseite übertragen werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontaktlosen Signalübertragung zwischen einer Wand und einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren und die in Anspruch 14 wiedergegebene Vorrichtung gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Signalübertragung zwischen einer Wand und einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel sieht vor, an eine an der Wand oder an dem Flügel angeordnete erste Spule eine durch das zu übertragende Signal modulierte Trägerspannung anzulegen, um durch induktive Ankopplung in einer an dem Flügel oder an der Wand angeordneten zweiten Spule einen durch das übertragene Signal modulierte Sekundärspannung zu erzeugen. Da die Signalübertragung bidirektional, d. h. sowohl von der Wand zum Flügel, als auch vom Flügel zur Wand erfolgen soll, kann – je nach Übertragungsrichtung – sowohl die an der Wand angeordnete, als auch die an dem Flügel angeordnete Spule als erste Spule dienen. Dementsprechend fungiert die jeweils andere Spule dann als zweite Spule.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Signalübertragung ohne einen Kabelübergang zwischen Wand bzw. Rahmen und Flügel erfolgt. Es müssen lediglich die erste und zweite Spule in eine zueinander um die Scharnierachse verschwenkbare Anordnung gebracht werden, die eine induktive Ankopplung der beiden Spulen sicherstellt, so dass die in der ersten Spule anliegende, durch das zu übertragende Signal modulierte Trägerspannung in der zweiten Spule eine Sekundärspannung induziert, die durch Demodulation eine Signalwiedergabe ermöglicht.
Die Modulation der Trägerspannung ist in sämtlichen, für eine Signalübertragung bekannten Weisen, insbesondere Frequenz- oder Amplitudenmodulation, denkbar.
Besonders bevorzugt ist es jedoch, die Trägerspannung durch das Signal Amplituden zu modulieren, da auf diese Weise eine Übertragung auch digitaler Signale bidirektional auf einfache Weise möglich ist.
Die Trägerspannung ist vorzugsweise eine sinusförmige Wechselspannung mit einer Trägerfrequenz von mindestens 20 kHz. Es hat sich gezeigt, dass derartige Trägerspannungen einerseits eine zur Signalübertragung zwischen Wand und Flügel im Regelfall ausreichende induktive Ankopplung der ersten und zweiten Spulen gewährleisten, andererseits auch die Übertragung digitaler (binärer) Datenpakete durch Amplitudenmodulation mit Zykluszeiten < 150 ms in Übertragungsraten von 9600 baud ermöglichen.
Versuche haben gezeigt, dass zur Signalübertragung mit Hilfe der Frequenz- oder Amplitudenmodulation Trägerfrequenzen von etwa 100 kHz besonders geeignet sind.
Zum Schutze von Personen gegen Elektrisierung, ohne dass es hierzu besonderer Sicherheitsmaßnahmen bedarf, beträgt die Trägerspannung maximal effektiv 48 V.
Die Signalübertragung erfolgt – wie bereits weiter oben erwähnt – vorzugsweise bidirektional, d. h. sowohl die an der Wand angeordnete, als auch die an dem Flügel angeordnete Spule kann als Primärspule dienen, die mit der signalmodulierten Trägerspannung beaufschlagt wird.
Um zu vermeiden, dass es bei der bidirektionalen Übertragung zur Beeinflussung von übertragenen Datenpaketen kommt, werden vorzugsweise Signalpakete mit einer Länge von maximal 50 ms übertragen.
Die in dem Flügel angeordneten, zu überwachenden oder anzusteuernden Einrichtungen benötigen regelmäßig elektrische Leistung, die von einem an der Wand befindlichen Netzanschluss oder einer geeigneten Einrichtung bereitgestellt wird. Die Übertragung von dieser elektrischen Leistung von der Wand zu dem Flügel erfolgt vorzugsweise, indem die elektrische Leistung in einer Primärspannung mit einer Primärfrequenz bereitgestellt wird, die geeignet ist, eine an der Wand vorgesehene Primärspule zu beaufschlagen, um durch induktive Ankopplung in einer an dem Flügel vorgesehenen Sekundärspule eine Sekundär-Leistungspannung zu erzeugen.
Grundsätzlich ist es möglich, die an der Wand angeordnete Spule, die der Signalübertragung dient, auch als Primärspule und die an dem Flügel angeordnete, der Signalübertragung dienende Spule dementsprechend als Sekundärspule zu nutzen. Versuche haben jedoch gezeigt, dass insbesondere die Notwendigkeit der bidirektionalen Signalübertragung Probleme bei der gleichzeitigen Leistungsübertragung mit denselben Spulen bereiten kann. Auch können die flügelseitigen Einrichtungen Störimpulse oder Phasenverschiebungen bewirken, die zu einer Störung der Signalübertragung führen können. Es ist daher bevorzugt, für die Übertragung der wandseitig bereitgestellten elektrischen Leistung zum Betrieb der an dem Flügel vorgesehenen Einrichtungen von der ersten und der zweiten Spule verschiedene Primär- und Sekundärspulen zu verwenden.
Bei der Primärspannung handelt es sich vorzugsweise um eine sinusförmige Wechselspannung mit einer Frequenz von mindestens 20 kHz, vorzugsweise etwa 75 kHz. Versuche haben gezeigt, dass Primärspannungen dieser Frequenz bei einer Verwendung von Spulen einer Größe, die in Scharnierteilen eines eingangs genannten Bandes untergebracht werden können, eine elektrische Leistungsübertragung von 10 W und darüber bei einer Primärspannung von maximal 48 V ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen einer Wand und einem um eine Scharnierachse scharniergelenkig an dieser Wand befestigten Flügel umfasst ein an der Wand befestigbares Wandteil, ein an dem Flügel befestigbares Flügelteil, eine an dem Wandteil vorgesehene erste Spule und eine an dem Flügel vorgesehene zweite Spule. Die erste und zweite Spule befinden sich in induktiver Wirkverbindung. Wandseitig ist eine Primärelektronik vorgesehen, die mit der ersten Spule wirkverbunden, d. h. im Regelfalle galvanisch kontaktiert ist. Die Primärelektronik umfasst mittel zur Beaufschlagung der ersten Spule mit einer Trägerspannung und Mittel zur Modulation der Trägerspannung durch zu übertragende Signale. An dem Flügel ist eine Sekundärelektronik vorgesehen, die mit der zweiten Spule wirkverbunden, im Regelfall galvanisch kontaktiert ist und Mittel zur Demodulation der Signale von der in der zweiten Spule induzierten Spannung umfasst. Mit dieser Vorrichtung können Signale von der Wand zum Flügel übertragen werden.
Um die wünschenswerte bidirektionale Signalübertragung, d. h. auch die Übertragung von Signalen von dem Flügel zur Wand zu ermöglichen, weist die Sekundärelektronik vorzugsweise Mittel zur Beaufschlagung der zweiten Spule mit einer Trägerspannung und Mittel zur Modulation der Trägerspannung durch zu übertragende Signale auf, und die Primärelektronik dementsprechend Mittel zur Demodulation der Signale von einer in der ersten Spule induzierten Spannung.
Die ersten und zweiten Spulen sind vorzugsweise baugleich ausgebildet. Dies erspart Produktions- und Lagerhaltungskosten und vereinfacht die Konzeption der Primär- und Sekundärelektronik.
Die erste und zweite Spule sind vorzugsweise für Trägerfrequenzen von zumindest 20 kHz, vorzugsweise von etwa 100 kHz ausgebildet, damit derartige Spulen eine im wesentlichen unverfälschte Transformation von Signalen bei Spulenabmessungen, die die Unterbringung in Scharnierteilen von eingangs genannten Bändern erlaubt, ermöglichen.
Um ausschließen zu können, dass sich Personen bei technischen Fehlern oder auch aufgrund von Unachtsamkeiten bei Installation und Wartung elektrisieren können, sind die ersten und zweiten Spulen vorzugsweise für Trägerfrequenzspannungen von bis zu 48 V effektiv geeignet ausgebildet.
Für den Einsatz in einem eingangs genannten, dreiteiligen Band besonders geeignete erste und zweite Spulen weisen jeweils eine Spulenwicklung mit 10 bis 1000 Windungen eines Spulendrahtes eines Durchmessers zwischen 0,1 und 2,0 mm aus Kupfermaterial auf. Diese Spulen haben – fertig vergossen – einen Außendurchmesser von etwa 25 mm und einen Innendurchmesser von etwa 8 mm.
Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn sie zusätzlich eine an der Wand vorgesehene Primärspule und eine mit der Primärspule in induktiver Wirkverbindung befindliche Sekundärspule umfasst, wobei die Primärspule und die Sekundärspule derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine an der Primärspule angelegte Primärspannung in der Sekundärspule eine elektrische Spannung mit einer Leistung induziert, die zum Betrieb von elektrischen Verbrauchern, die an dem Flügel vorgesehen sind, geeignet ist. Bei der Konzeption der Primär- und Sekundärspule ist dann nicht mehr auf deren Eignung auf möglichst unverfälschte Transformation von Signalen zu achten, sondern sie können auf eine möglichst verlustarme Energieübertragung optimiert werden.
Die derart weitergebildete Vorrichtung, die sowohl zur Leistungs- als auch zur Signalübertragung dient, kann zwei Bandanordnungen umfassen. In der einen Bandanordnung sind dann die erste und zweite Spule angeordnet, in der anderen Bandanordnung dann die Primär- und Sekundärspule.
Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Vorrichtung eine Bandanordnung umfasst, die einen ersten Bandlappen mit zwei in Richtung der Scharnierachse voneinander beabstandeten ersten Scharnierteilen und einen zweiten Bandlappen mit einem in den Abstandsraum zwischen den beiden ersten Scharnierteilen eingreifendes zweites Scharnierteil sowie einen die Scharnierteile zumindest teilweise durchsetzenden, die Scharnierachse definierenden Bandbolzen aufweist. Die erste Signalübertragungsspule ist an dem einen der ersten Scharnierteile und die zweite Signalübertragungsspule an der diesem ersten Scharnierteil zugewandten Seite des zweiten Scharnierteils angeordnet. Die Primärspule ist an dem anderen der ersten Scharnierteile und die Sekundärspule an der diesem anderen ersten Scharnierteil zugewandten Seite des zweiten Scharnierteils angeordnet. Bei dieser „dreiteiligen” Bandanordnung kann somit sowohl das der Signalübertragung, als auch das der Leistungsübertragung dienende Spulenpaar in dem Band angeordnet werden. Dabei ist es von Vorteil, dass das der Signalübertragung dienende Spulenpaar regelmäßig kleinere Abmessungen als das der Leistungsübertragung dienende Spulenpaar aufweisen kann, so dass die Scharnierteile in den Bereichen, in denen die Signalübertragungsspulen eingesetzt sind, mechanisch stabiler und zur Übertragung mechanischer Kräfte zwischen dem Flügel und der Wand geeignet ausgebildet werden können, falls dies für die jeweilige Anwendung vorteilhaft oder notwendig erscheint.
Versuche haben gezeigt, dass mit Spulen als Primär- und Sekundärspulen, die zehn bis einhundert Windungen eines Spulendrahts von 0,5 mm und 2,0 mm Durchmesser aus Kupfermaterial aufweisen, Leistungen von bis zu 10 W bei einer Primärspannung von maximal 48 V effektiv erzielbar sind. Diese Spulen weisen im vergossenen Zustand einen Außendurchmesser von 25 mm und einen Innendurchmesser von 8 mm auf.
Zum Zwecke einer möglichst guten induktiven Ankopplung sind die Signalübertragungsspulen einerseits und die Primär- und die Sekundärspule andererseits mit den zugewandten Stirnseiten zumindest nahezu aneinanderliegend angeordnet. Zur Verbesserung der induktiven Ankopplung kann der Bandbolzen in den Bereichen, in denen er radial von den Signalübertragungsspulen und insbesondere in den Bereichen, in denen er von der Primär- und der Sekundärspule umgeben ist, eine ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material umfassende Hülse aufweisen. Sowohl die Wandstärke der Hülse, als auch ihre Materialzusammensetzung kann im Sinne einer Optimierung der Signal- oder Leistungsübertragung an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst werden.
Versuche haben gezeigt, dass bei Trägerspannungsfrequenzen und Leistungsspannungsfrequenzen von etwa 20 bis 150 kHz ein von einem Kunststoffmaterial gebundenes Pulver auf Basis von Mangan-Zink-Ferrit gute Ergebnisse liefert.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Darstellung eines Längsschnitts durch die Scharnierachse S eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, der zugleich die Funktion eines herkömmlichen Bandes zukommt;
2 das Flügelbandteil dieses Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Einzelteildarstellung, die auch Wiedergaben der in dem Rahmenbandteil vorgesehenen Spulen umfasst sowie
3 ein Blockschaltbild dieser Vorrichtung.
Die in der Zeichnung als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung ist als sogenanntes dreiteiliges Band ausgebildet. Es umfasst ein Rahmenbandteil 1, welches ein Bandteil 2 der Vorrichtung 100 bildet und welches der Festlegung an einer feststehenden Wand W bzw. an einem feststehenden Rahmen dient. Das Rahmenbandteil 1 weist zwei Scharnierteile 3, 4 auf, die in Längsrichtung einer Scharnierachse S voneinander um einen Abstandsraum 5 voneinander beabstandet sind.
Zwischen dem oberen Scharnierteil 3 und dem unteren Scharnierteil 4 ist in dem Abstandsraum 5 das Scharnierteil 6 eines Flügelbandteils 7 angeordnet, welches bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ein an dem Flügel F befestigbares Flügelteil 8 bildet.
Die Scharnierachse S wird definiert durch einen die Scharnierteile 3, 4 und 6 in Bolzenaufnahmen 9, 10 und 11 durchsetzenden Bandbolzen 12. Er ist in den Bandbolzenaufnahmen 9, 11 der Scharnierteile 3, 4 des Rahmendbandteils 1 in bekannter Weise senkrecht zur Scharnierachse S justierbar mit Hilfe von Lagerbuchsen 13, 14 gelagert, die aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sind.
Der Lagerung des Bandbolzens 12 in der Bandbolzenaufnahme 10 des Flügelscharnierteils 6 dient eine Lagerbuchse 15, die wiederum aus einem Kunststoff-Lagerwerkstoff gefertigt ist.
Die Lagerbuchse 13 des oberen Rahmenscharnierteils 3 weist in ihrem zum Flügelscharnierteil 6 hin weisenden Bereich eine um die Scharnierachse S rotationssymmetrische Ausnehmung 16 auf, in welche eine elektrische Primärspule 17 eingesetzt ist. Sie ist mit Hilfe zweier elektrischer Anschlusskabel 18 mit einer Leistungsspannungsversorgung 19 (s. 3) verbunden.
Die Lagerbuchse 15 des Flügelscharnierteils 6 umfasst auf der der Primärspule 17 zugewandten Seite ebenfalls eine Ausnehmung 20, in die eine Sekundärspule 21 eingepasst ist, welche in einer der Primärspule 17 entsprechenden Weise aufgebaut ist.
Die Sekundärspule 21 ist in Richtung der Scharnierachse S verschiebbar in der Ausnehmung 20 gelagert und stützt sich über ein Federelement 22 am Boden 23 der Ausnehmung 20 ab, so dass die einander zugewandten Stirnseiten 24, 25 der Primär- und der Sekundärspule 17, 21 aneinanderliegen.
Die Primär- und Sekundarspulen 17, 21 weisen einen Außendurchmesser auf, der nahezu dem Innendurchmesser der Bolzenaufnahmen 13, 15 entspricht. Hierdurch wird die durch die Abmessungen des oberen Rahmenscharnierteils 3 und des Flügelscharnierteils 6 vorgegebene Querschnittsfläche von der Primär- und der Sekundärspule 17, 21 bestmöglich ausgenutzt, um so die induktiv von der Primärspule 17 in die Sekundärspule 21 übertragbare, elektrische Leistung zu maximieren.
Zum Zwecke der Verbesserung der Ankopplung von Primär- und Sekundärspule 17, 21 weist der Bandbolzen 12 über die Länge, über die er von Primär- und Sekundärspule 17, 21 überdeckt ist, eine Einschnürung 26 auf. In dieser Einschnürung ist ein Mangan-Zink-Ferrit-Pulver eingebracht und mit Hilfe eines Kunststoffmaterials ortsfest zu einer Hülse 41 gebunden.
In dem der Sekundärspule 21 gegenüberliegenden Bereich des Flügelscharnierteils 6 ist in die Lagerbuchse 15 eine weitere, zur Scharnierachse S symmetrische Ausnehmung 27 eingearbeitet. Sie dient der Aufnahme einer Signalübertragungsspule 28, die auch als „zweite Spule” bezeichnet ist. Die Signalübertragungsspule 28 ist wiederum in Richtung der Scharnierachse S verschiebbar in der Ausnehmung 27 aufgenommen und stützt sich an deren Boden 29 mit Hilfe eines Federelements 30 ab.
Mit der dem Federelement 30 gegenüberliegenden Stirnseite 31 liegt die Signalübertragungsspule 28 an einer Stirnseite 32 einer weiteren, in einer entsprechenden Ausnehmung 33 gelagerten Signalübertragungsspule 34, auch „erste Spule” genannt, an. Die Signalübertragungsspule 34 ist mit Hilfe von Anschlusskabeln 35 mit einer Primärelektronik 36 verbunden (s. 3).
Zwischen dem unteren Rahmenscharnierteil 4 und dem Flügelscharnierteil 6 sind Gleitscheiben 37, 38 vorgesehen, um den durch eine Schwenkbetätigung des Bandes hervorgerufenen Verschleiß zu verringern.
Wie insbesondere in 1 erkennbar ist, weisen die Signalübertragungsspulen 28, 34 deutlich geringere Abmessungen als die Primär- und Sekundärspulen 17, 21 auf, da für die Signalübertragung geringere Spulenvolumina ausreichend sind. Auch ist die im Überdeckungsbereich der Signalübertragungsspulen 28, 34 wiederum in einer Einschnürung 40 des Bandbolzens 12 vorgesehene Hülse 39 aus einem in ein Kunststoffmaterial eingebetteten Mangan-Zink-Ferrit-Pulver mit einer erheblich geringeren Wandstärke als die Hülse 41 ausgestattet, so dass insgesamt der Bereich der Signalübertragungsspulen zur Übertragung größerer mechanischer Kräfte zwischen Wand- bzw. Rahmen und Flügel als der Bereich der Primär- und Sekundärspulen 17, 21 geeignet ist.
Wird nun über die Anschlusskabel 18 eine vorzugsweise sinusförmige Wechselspannung an die Primärspule 17 angelegt, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 12 V effektiv beträgt und eine Frequenz von 50 kHz aufweist, so wird in der Sekundärspule 24 – von Übertragungsverlusten und Phasenverschiebungen abgesehen – etwa eine entsprechende Sekundärspannung induziert, die mit Hilfe von Kabeln 42 einer Sekundärelektronik 43 (s. 3) zugeführt wird. Ebenso wird eine über die Kabel 35 der Signalübertragungsspule 34 zugeführte Trägerspannung, die ebenfalls 12 V effektiv beträgt und eine Trägerfrequenz von 100 kHz aufweist und mit von der Primärelektronik 36 auf die Sekundärelektronik 43 zu übertragenden Signalen moduliert ist, in der Signalübertragungsspule 34 eine im wesentlichen entsprechende Sekundärspannung induzieren, die über Kabel 44 abgegriffen und der Sekundärelektronik 43 zwecks Demodulation übermittelt werden kann.
Sowohl die Primärelektronik 36, als auch die Sekundärelektronik 43 sind für den Modulations- als auch den Demodulationsbetrieb ausgestaltet. So können – wie in 3 am Beispiel einer Einbruchmeldezentrale dargestellt über die Primär- und Sekundärspulen 17, 19 die an einem Türflügel befindliche Sekundärelektronik mit der benötigten elektrischen Leistung, wie beispielsweise auch Motorschlösser und ähnliches versorgt werden, wobei die in der Sekundärspule 24 induzierte Spannung sekundärseitig auf die benötigten Spannungswerte transformiert wird. Ferner werden über die Signalübertragungsspulen 28, 34 modulierte Signale unter Verwendung beispielsweise von Protokollen, die dem RS 485 Standard entsprechen, zur Abfrage beispielsweise einer Öffnungs-, Durchbruchs-, Verschluss- oder Sabotageüberwachung induktiv über die Signalübertragungsspule 34 der Sekundär-Elektronik übermittelt, dort demoduliert und den entsprechenden Überwachungseinrichtungen zugeführt, worauf diese den jeweiligen Funktionszustand wiedergebende Signale nach Modulation durch die Sekundärelektronik, Übertragung mit Hilfe der Signalübertragungsspulen 28, 34 und Demodulation durch die Primärelektronik 36 der Einbruchmeldezentrale zugeführt werden.
Ferner können zwischen der Primär- und der Sekundärelektronik periodisch in kurzen Zeitabständen bestimmte Signalfolgen ausgetauscht werden, die den ordnungsgemäßen Betriebszustand sowohl der Primär- als auch der Sekundärelektronik charakterisieren. Die Einbruchmeldezentrale kann dann derart konfiguriert werden, dass ein Alarm ausgelöst wird, sollten Unregelmäßigkeiten in diesen periodischen Signalfolgen auf Fehlfunktionen hinweisen.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
1: Rahmenbandteil
2: Bandteil
3: Scharnierteil
4: Scharnierteil
5: Abstandsraum
6: Scharnierteil
7: Flügelbandteil
8: Flügelteil
9: Bolzeaufnahme
10: Bolzenaufnahme
11: Bolzenaufnahme
12: Wandbolzen
13: Lagerbuchse
14: Lagerbuchse
15: Lagerbuchse
16: Ausnehmung
17: Primärspule
18: Anschlusskabel
19: Leistungsspannungsversorgung
20: Ausnehmung
21: Sekundärspule
22: Federelement
23: Boden
24: Stirnseite
25: Stirnseite
26: Einschnürung
27: Ausnehmung
28: Signalübertragungsspule
29: Boden
30: Federelement
31: Stirnseite
32: Stirnseite
33: Ausnehmung
34: Signalübertragungsspule
35: Anschlusskabel
36: Primärelektronik
37: Gleitscheibe
38: Gleitscheibe
39: Hülse
40: Einschnürung
41: Hülse
42: Kabel
43: Sekundärelektronik
44: Kabel
F: Flügel
S: Scharnierachse
W: Wand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 9302652 U1 [0002]
DE 102004017341 A1 [0007, 0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

RS 485 Standard [0052]

Claims

Verfahren zur Signalübertragung zwischen einer Wand (W) und einem um eine Scharnierachse (S) scharniergelenkig an dieser Wand (W) befestigten Flügel (F), bei dem an eine an der Wand (W) oder an dem Flügel (F) angeordnete erste Signalübertragungsspule (28, 34) eine durch das zu übertragende Signal modulierte Trägerspannung angelegt wird, um durch induktive Ankopplung in einer an dem Flügel (F) oder an der Wand (W) angeordneten zweiten Signalübertragungsspule (28, 34) eine durch das übertragene Signal modulierte Sekundärspannung zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerspannung durch das Signal frequenz- und/oder phasenmoduliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerspannung durch das Signal amplitudenmoduliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerspannung eine sinusförmige Wechselspannung mit einer Trägerfrequenz von mindestens 20 kHz ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfrequenz etwa 100 kHz beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfrequenz maximal 12 V effektiv beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalübertragung bidirektional erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Signalpakete mit einer Länge von maximal 40 ms übertragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Wand (W) zu dem Flügel (F) eine wandseitig bereitgestellte elektrische Leistung übertragen wird, in dem die elektrische Leistung in einer Primärspannung mit einer Primärfrequenz bereitgestellt wird, die geeignet ist, eine an der Wand (W) vorgesehene Primärspule (17) zu beaufschlagen, um durch induktive Ankopplung in einer an dem Flügel (F) vorgesehenen Sekundärspule (21) eine Sekundär-Leistungsspannung zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Primär- und Sekundärspulen (17, 21) um die Signalübertragungsspulen (28, 34) handelt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Primär- und Sekundärspulen (17, 21) um von den Signalübertragungsspulen (28, 34) verschiedene Spulen handelt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspannung eine vorzugsweise sinusförmige Wechselspannung mit einer Frequenz von mindestens 20 kHz ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz etwa 50 kHz beträgt.
Vorrichtung zur Signalübertragung zwischen einer Wand (W) und einem um eine Scharnierachse (S) scharniergelenkig an dieser Wand (W) befestigten Flügel (F), mit einem an der Wand (W) befestigten Wandteil (2), mit einem an dem Flügel (F) befestigten Flügelteil (8), mit einer an dem Wandteil (2) vorgesehenen ersten Signalübertragungsspule (28), mit einer an dem Flügelteil (8) vorgesehenen zweiten Signalübertragungsspule (34), wobei sich die Signalübertragungsspulen (28, 34) in induktiver Wirkverbindung befinden, mit einer wandseitig vorgesehenen Primärelektronik (36), die mit der ersten Signalübertragungsspule (28) wirkverbunden ist und Mittel zur Beaufschlagung der ersten Signalübertragungsspule (28) mit einer Trägerspannung und Mittel zur Modulation der Trägerspannung durch zu übertragende Signale umfasst, und mit einer an dem Flügel (F) vorgesehenen Sekundärelektronik (43), die mit der zweiten Signalübertragungsspule (34) wirkverbunden ist und Mittel zur Demodulation von einer in der zweiten Signalübertragungsspule (34) induzierten Spannung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärelektronik (43) Mittel zur Beaufschlagung der zweiten Signalübertragungsspule (34) mit einer Trägerspannung und Mittel zur Modulation der Trägerspannung durch zu übertragende Signale umfasst, und dass die Primärelektronik (36) Mittel zur Demodulation der Signale von einer in der ersten Signalübertragungsspule (28) induzierten Spannung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Signalübertragungsspulen (28, 34) baugleich sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Signalübertragungsspulen (28, 34) für Trägerfrequenzen von zumindest 20 kHz geeignet ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Signalübertragungsspulen (28, 34) für Trägerfrequenzen von etwa 100 kHz ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Signalübertragungsspulen (28, 34) für Trägerfrequenzspannungen von bis zu 12 V geeignet ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Signalübertragungsspulen (28, 34) jeweils eine Spulenwicklung mit zehn bis eintausend Windungen eines Spulendrahtes mit Durchmessern zwischen 0,1 mm und 2,0 mm aus einem Kupfermaterial aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine an der Wand (W) vorgesehene Primärspule (17) und eine mit der Primärspule (17) in induktiver Wirkverbindung befindliche Sekundärspule (21) umfasst, wobei die Primärspule (17) und die Sekundärspule (21) in der Art ausgebildet und angeordnet sind, dass eine an der Primärspule (17) angelegte Primärspannung in der Sekundärspule (21) eine elektrische Spannung mit einer Leistung induziert, die zum Betrieb von elektrischen Verbrauchern, die an dem Flügel (F) vorgesehen sind, geeignet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Bandanordnungen umfasst, wobei in einer ersten und zweiten Signalübertragungsspule, in der anderen die Primär- und Sekundärspulen zur Leistungsübertragung vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Bandanordnung umfasst, die einen ersten Bandlappen mit zwei in Richtung der Scharnierachse (S) voneinander beabstandeten ersten Scharnierteilen (2, 3) und einen zweiten Bandlappen mit einem in den Abstandsraum (5) zwischen den beiden ersten Scharnierteilen (3, 4) eingreifendes zweites Scharnierteil (6) sowie einen die Scharnierteile (3, 4, 6) zumindest teilweise durchsetzenden, die Scharnierachse (S) definierenden Bandbolzen (12) aufweist, wobei die zweite Signalübertragungsspule (34) an dem einen ersten Scharnierteil (4) und die erste Signalübertragungsspule (28) an der diesem ersten Scharnierteil zugewandten Seite des zweiten Scharnierteils (6) angeordnet ist, wobei die Primärspule (17) an dem anderen der ersten Scharnierteile (3) und die Sekundärspule (21) an der diesem anderen ersten Scharnierteil (3) zugewandten Seite des zweiten Scharnierteils (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär- und die Sekundärspulen (17, 21) maximal für Wechselspannungen von effektiv 48 V und Frequenzen von maximal 100 kHz geeignet ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär- und die Sekundärspulen (17, 21) Spulenwicklungen mit zehn bis einhundert Windungen eines Spulendrahtes von 0,5 mm bis 2,0 mm Durchmesser aus einem Kupfermaterial aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Signalübertragungsspulen (28, 34) einerseits und die Primär- und die Sekundärspulen (17, 21) andererseits mit den zugewandten Stirnseiten (24, 25; 31, 32) zumindest nahezu aneinanderliegend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Bandbolzen (12) in den Bereichen, in denen er radial von den ersten und zweiten Signalübertragungsspulen (28, 34) und insbesondere in den Bereichen, in denen er von den Primär- und Sekundärspulen (17, 21) umgeben ist, eine ein ferrimagnetisches oder ferromagnetisches Material umfassende Hülse (39, 41) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (39, 41) eine von einem Kunststoffmaterial gebundenes Mangan-Zink-Ferrit-Pulver umfasst.