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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Schrankschlosses einer zentralen Schließanlage mit schlossseitiger Energiegewinnung. Sie betrifft auch ein kabelloses Schrankschloss einer zentralen Schließanlage mit elektromechanischer Verriegelung bzw. Verriegelungsansteuerung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. Die Erfindung betrifft auch ein kabelloses Schrankschloss in Alleinstellung, ohne dass dieses Teil einer zentralen Schließanlage ist.
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Eine Schließanlage mit programmierbaren Schlüsseln einer zentralen Schließanlage ist beispielsweise mit dem Gegenstand der
EP0 911 466 B2 bekannt geworden.
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Bei dieser bekannten Schließanlage besteht jedoch der Nachteil, dass Kabelverbindungen von einer Zentrale zu den jeweiligen Schrankschlössern einer Vielfachschließanlage notwendig sind, was mit einem hohen Installations- und Unterhaltsaufwand verbunden ist. Wegen der Kabelanbindung ist es schwierig, eine solche Schließanlage zu ändern, umzusetzen oder eine Anschluss- oder Erweiterungsinstallation vorzunehmen. In diesem Fall muss die gesamte Verkabelung geändert werden.
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Bei kabelgebundenen Schrankschlössern einer zentralen Schließanlage ist deshalb immer ein Steuergerät als übergeordnete Instanz notwendig, um eine Verwaltung der einzelnen Schrankschlösser zu gewährleisten.
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Es sind ferner kabellose Schrankschlösser mit einer im Schrankschloss eingebauten, stationären Batterie bekannt, die keine Kabelverbindung zu einem Server benötigen. Für diesen Fall wird die Berechtigung für die Öffnung oder Schließung des Schrankschlosses auf einen als RFID-Tag ausgebildeten mobilen Datenträger geschrieben. Der mobile Datenträger ist als ein RFID-Tag ausgebildet, sodass über die Abfrage im Feld eines schlossseitigen Readers der Zustand bzw die eindeutige Kennung des mobilen, passiven Tags ermittelt wird und von der Schlossseite über eine Funkkommunikation einem entfernt angeordneten Server mitgeteilt wird.
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Nachteil eines solchen kabellosen Schrankschlosses mit einem als Tag ausgebildeten mobilen Datenträger ist jedoch, dass stets eine stationäre Batterie im Schrankschloss angeordnet werden muss, und die Batterie-Auswechselintervalle relativ kurz sind. Bei hochwertigen Lithium-Batterien beträgt die Auswechselungszeit in der Regel ca. 2 Jahre.
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Damit besteht der Nachteil, dass nach spätestens 2 Jahren teure und hochwertige Batterien entsorgt werden müssen, was mit einem erheblichen Kostenaufwand und mit einem Schaden für die Umwelt verbunden ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein kabelloses Schrankschloss zur eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die notwendigen Serviceintervalle für die Auswechselung der Batterien wesentlich verlängert werden oder sogar eine komplette Wartungsfreiheit der Schrankschlösser erreicht wird.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Es wird ein energie-autarkes Schrankschloss vorgeschlagen, das entweder vollkommen auf eine eingebaute Batterie verzichten kann oder das lediglich eine Stützbatterie benötigt, deren Auswechslung erst nach 10 oder mehr Jahren notwendig ist.
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Nach dem Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der Benutzer selbst eine mechanische Energie bei der Betätigung des Schrankschlosses in das Schrankschloss einbringt, die in elektrische Energie umgewandelt wird. Diese wird zur Versorgung der Schlosssteuerung und gegebenenfalls zusätzlich zur elektromechanischen Betätigung des Verriegelungszapfens, der die Verriegelung des Schließriegels ausführt, genutzt.
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Nach dieser technischen Lehre ist demnach vorgesehen, dass vorzugsweise allein die mechanische Energie, die vom Benutzer zwecks Öffnung oder Schließung durch Betätigung eines Druck- oder Drehknopfes in das Schloss eingetragen wird, zur autarken Energieversorgung mindestens der Schlosssteuerung genutzt wird. In einer erweiterten Anwendung kann neben der Energieversorgung der Schlosssteuerung auch die Energieversorgung der Verriegelung vorgesehen sein.
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Die vom Benutzer erzeugte kinetische Energie (Bewegungsenergie) ist die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Bewegung enthält. Sie entspricht der Arbeit, die aufgewendet werden muss, um das Objekt aus der Ruhe in die momentane Bewegung zu versetzen. Sie hängt von der Masse m und von der Geschwindigkeit v des bewegten Körpers ab.
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Ein solches Betätigungselement ist zum Beispiel als linear bewegbarer Betätigungsknopf ausgebildet, bei dessen Betätigung eine bestimmte kinetische Energie erzeugt wird, die von einem geeigneten mechanischen Getriebe auf einen Generator übertragen wird, der seinerseits die kinetische Energie in eine Spannung und einen begleitenden Strom umsetzt, der zur Spannungsversorgung der gesamten elektronischen Schaltung des Schlosssystems und gegebenenfalls auch zur Spannungsversorgung des Verschiebeantriebes für den Antrieb des Verriegelungselementes für die Arretierung oder Freigabe des Schließriegels oder alternativ direkt auch für den Verschiebeantrieb des Schließriegels genutzt wird.
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In einer zweiten Ausführungsform ist das Betätigungselement als Drehknopf ausgebildet, wobei eine Winkelumdrehung des Drehknopfes eine rotative Energie erzeugt, die auf ein Getriebe wirkt, das den vorher genannten Generator ansteuert, der seinerseits die Energie wiederum in eine Spannung und einen begleitenden Strom umsetzt.
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Die vom Benutzer aufzubringende kinetische Energie ist demnach mit der ohnedies vom Benutzer aufzubringenden Betätigungsenergie für die Betätigung des erfindungsgemäßen Schrankschlosses gekoppelt.
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Will beispielsweise der Benutzer den Schrank schließen, wird das Betätigungselement mechanisch betätigt (entweder über den Druck- oder über den Drehknopf), und diese mechanische Bewegung wird über das Getriebe auf den Generator geleitet.
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Umgekehrt wird vorzugsweise auch die mechanische Betätigung beim Öffnen des Schlosses genutzt, wobei eine mechanische Energie vonseiten des Benutzers auf das Schloss eingetragen wird, weil er den Druck- oder Drehknopf betätigt, um das Schloss zu öffnen oder die Schranktür bewegt.
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Erfindungsgemäß wird demnach der Betätigungsmechanismus zum Schließen oder Öffnen des Schranks, aber auch die Schranktür selbst, mit geeigneten Einrichtungen zur Energiegewinnung gekoppelt.
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In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Energie nicht bei der Betätigung des Drehknopfes in eine elektrische Energie umgesetzt wird, sondern dass eine solche Umsetzung im Scharnierbereich stattfindet.
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In diesem Fall wird der Generator bzw. das Getriebe, welches auf den Generator arbeitet, mit der Winkelbewegung des Scharniers gekoppelt, um so die mechanische Scharnierschwenkbewegung in eine elektrische Energie im Generator umzusetzen.
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In der Ausbildung des hier verwendeten Generators gibt es verschiedene Ausführungen. In einer ersten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der Generator als Lineargenerator ausgebildet ist, was bedeutet, dass eine lineare mechanische Verschiebung eines Ankers oder dergleichen zur Erzeugung einer Spannung führt.
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In einer zweiten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der Generator rotativ arbeitet, das heißt, ein rotatives mechanisches Getriebe setzt die Drehbewegung eines Abtriebritzels in eine zugeordnete Drehbewegung eines Generators um, wobei bevorzugt das Getriebe als Übersetzungsgetriebe ausgebildet ist. Eine sehr langsame oder über einen kurzen Weg gehende mechanische Betätigung führt zu einer schnell drehenden Bewegung des Getriebes und einem dementsprechend hohen Energieeintrag in den Generator, der dadurch mit hohem Wirkungsgrad arbeitet.
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In einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Getriebe mit einem Schwungrad gekoppelt ist, was bedeutet, dass die vom Benutzer eingetragene mechanische Energie über ein Schwungrad auf das Getriebe und den Generator eingetragen wird, was wiederum mit dem Vorteil verbunden ist, dass das Schwungrad eine Nachlaufzeit hat und hierdurch eine noch wirksamere Ansteuerung des Generators mit einem besseren Wirkungsgrad erzielt wird.
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Vorteil der Erfindung ist, dass mit der technischen Lehre nach der Erfindung die Serviceintervalle wesentlich verlängert werden. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass lediglich noch eine Stützbatterie im Schrankschloss eingebaut ist. Damit ist gewährleistet, dass die Lebensdauer einer solchen Batterie im Bereich zwischen 5 bis 10 Jahren verlängert wurde.
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Es kann sogar – in einer anderen Ausgestaltung – auf eine solche Stützbatterie verzichtet werden. Damit wird der wesentliche Vorteil erreicht, dass erhebliche Mengen von Sondermüll (Altbatterien) bei Betrieb von großen Schrankanlagen eingespart werden. Ebenso entfällt der umständliche Batteriewechsel, womit Kosten (Material und Arbeitszeit) eingespart und die Schrankschließanlagen wirtschaftlicher und umweltschonender betrieben werden können.
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Die erzeugte elektrische Energie wird entweder in einem Akku gespeichert oder zeitnah (Zwischenspeicherung: Kondensator, Supercap, Goldcap, etc.) von der elektrischen Steuerung verbraucht.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die elektrische Energie direkt bei der Betätigung oder der gewünschten Benutzung des Schlosses erzeugt wird und somit nur bei Bedarf zur Verfügung steht. Damit wird gerade bei kleineren Anlagen das Problem der Speicherung der elektrischen Energie umgangen.
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In Form des unabhängigen Anspruches 4 wird im Übrigen noch beansprucht, dass der Eintrag der Energie nicht durch eine mechanische Betätigung des Benutzers erfolgt, sondern durch elektromagnetische Wellen oder durch Lichtwellen (Anspruch 5).
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Hierzu ist in einer ersten Ausführungsform vorgesehen, dass die Energie eines elektromagnetischen Feldes, zum Beispiel eines RFID-Feldes, auf eine Induktionsspule oder eine Antenne im Schrankschloss einwirkt und aus dem empfangenen Antennenstrom ein Energiewandler die HF-Spannung in eine Gleichspannung umsetzt und in einen hierzu geeigneten Stromspeicher einleitet.
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In einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die energiereichen Wellen als Licht-Wellen (das heißt also Tageslicht oder UV-Strahlen) in Fotovoltaik-Zellen eingeleitet werden, die auf einen Energiewandler arbeiten, der seinerseits die umgewandelte Energie an einen Stromspeicher liefert.
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Die Erfindung ist also nicht auf die mechanische Betätigung zur Erzeugung der für die Betätigung des Schlosses notwendigen Energie beschränkt, sondern es können auch drahtlose Energiefelder ausgenutzt werden, insbesondere also Funkfelder oder auch Lichtwellen.
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Es versteht sich von selbst, dass sämtliche oben genannten Energiegewinnungsmethoden in Alleinstellung, jedoch auch in jeder beliebigen Kombination oder Zusammensetzung untereinander Schutz genießen sollen. Aus diesem Grund können die Patentansprüche jede beliebige Kombination aller oder einzelner Energiegewinnungsverfahren beinhalten.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
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1: schematisiertes Funktionsschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung
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1A: perspektivische Darstellung eines Betätigungselementes in Form eines Druckknopfes
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1B: Vorderansicht eines zur Betätigung des Schrankschlosses verwendeten Drehknopfes
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2: eine erste Ausführungsform zur Erzeugung von Strom aus einer mechanischen Betätigung
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3: eine zweite Ausführungsform zur Erzeugung von Strom aus einer mechanischen Betätigung
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4: eine erste Ausführungsform zur Erzeugung von Strom aus Funkwellen
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5: eine zweite Ausführungsform zur Erzeugung von Strom aus Lichtwellen
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6: das Spannungszeitdiagramm bei einer mechanischen Betätigung des Betätigungselementes am Ausgang des Generators
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7: die Funktionsblöcke, die während der Betätigungszeit in der Steuerung (Mikrocontroller) des Schrankschlosses ablaufen
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8: ein Ablaufdiagramm eines kompletten Schließvorganges
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9: ein Detail der Betätigung des Verriegelungszapfens nach 1 mit Darstellung weiterer Einzelheiten
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10: ein Ablaufdiagramm in der Mikrocontroller-Steuerung zur Sicherstellung der Energieversorgung
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Im Funktionsschaltbild nach 1 ist eine erste Ausführungsform gezeichnet, wobei allgemein ein Betätigungselement 1 dargestellt ist. Gemäß der 1A kann das Betätigungselement 1 als Druckknopf ausgebildet sein, der in Pfeilrichtung 2 in die Schlossplatte eines Schrankschlosses eingedrückt wird. Aus der erzeugten mechanischen Bewegung wird elektrische Energie gewonnen.
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Die 1B zeigt, dass statt eines Druckknopfes nach 1A auch ein Drehknopf 59 verwendet werden kann, der beispielsweise in Pfeilrichtung 3 gedreht wird und die über einen Drehwinkel 60 erzeugte rotative mechanische Energie, wird zur Erzeugung von elektrischem Strom im Generator 8 verwendet.
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Allgemein zeigt die 1, dass das Betätigungselement 1 gegen einen Kraftspeicher 4 wirkt, wobei der Kraftspeicher gegenüber einer ortsfesten Abstützung 5 abgestützt ist.
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Im Sinne der 3 ist auch vorgesehen, dass in Verbindung mit dem Kraftspeicher 4 ein Piezowandler 32 angeordnet ist, der durch die mechanische Betätigung des Betätigungselementes 1 den Stromspeicher ansteuert, der im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Gleichrichter 11 und einem Akku bzw. gleichwertigen Energiespeicher 12 besteht.
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Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist weiterhin dargestellt, dass die mechanische Verschiebung oder Verdrehung des Betätigungselementes 1 über einen mechanischen Betätigungsweg 6 auf ein Übersetzungsgetriebe 7 eingeleitet wird, das eine Übersetzung der mechanischen Bewegung in eine schnelle Dreh- oder eine Schiebebewegung ausführt.
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Der Ausgang dieses Getriebes 7 ist mit einem Generator 8 gekoppelt, der auch als Dynamo bezeichnet werden kann. Es kann sich hierbei um einen Linear-Dynamo oder um einen drehend angetriebenen Dynamo handeln.
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Statt der Einleitung einer mechanischen Energie über ein Getriebe 7 auf einen Generator 8 kann auch eine hydraulische Energie genutzt werden. In diesem Fall wirkt die Verschiebung des Betätigungselementes 1 auf einen Kolben, der eine geeignete Hydraulikflüssigkeit verdichtet, die über ein rotativ angetriebenes Element eine Drehbewegung erzeugt, die mit dem Generator 8 gekoppelt ist, der einen Strom erzeugt.
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Am Ausgang des Generators 8 wird der erzeugte Strom über die elektrische Leitung 9 auf einen geeigneten Energiespeicher 10 eingeleitet. In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält dieser Energiespeicher 10 einen Gleichrichter 11 und einen Akku 12. Der Akku muss nicht notwendigerweise aus einer Speicherbatterie bestehen. Er kann auch als Speicherkondensator ausgebildet sein.
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Über die Leitung 64 wird der am Ausgang des Energiespeichers 10 erzeugte Strom auf eine Spannungsregelung 13 geleitet. Die Spannungsregelung 13 hat die Aufgabe, die gespeicherte elektrische Energie im Energiespeicher 10 an den Spannungs- und Strombedarf der Steuerung 20 mit dem Mikrocontroller anzupassen.
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Es kann auch eine zeitweilige Umschaltung vorgesehen sein, das heißt, die Spannungsregelung 13 führt der Steuerung 20 nur dann Strom zu, wenn sich herausstellt, dass die Stromversorgung für die Steuerung 20 und für die Ansteuerung des Bewegungsantriebes für den Verriegelungszapfen 24 ausreicht.
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Zu diesem Zweck ist an der Spannungsregelung 13 über die Leitung 15 eine Quellenumschaltung 14 angeschlossen. Diese enthält (schematisiert gezeichnet) einen Schalter 17, an dessen Eingang eine Batterie 16 angeschlossen ist. Statt der Batterie kann auch ein anderer Stromspeicher verwendet werden. Es handelt sich um eine stationäre (Stütz-)Batterie 16, deren Lebensdauer damit entscheidend verlängert wird.
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Wenn nämlich in der Spannungsregelung 13 festgestellt wird, dass die im Energiespeicher 10 gespeicherte Energie für die Bereitsstellung des notwendigen Strom- und Spannungsbedarfs für die Stromversorgung der Steuerung 20 nicht ausreicht, wird der Schalter 17 betätigt und die Batterie 16 wird kurzzeitig über die Leitung 18 auf den Eingang der Steuerung 20, nämlich auf die Leitung 19 geschaltet.
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Hierdurch ergibt sich die hohe Funktionsfähigkeit der Erfindung, denn es ist gezeigt, dass die Batterie 16 entweder nie oder nur sporadisch verwendet werden muss und nur für den Fall, dass die mechanische Betätigungsenergie vom Betätigungselement 1 nicht ausreichen sollte.
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Die Steuerung 20 wirkt über die Leitung 21 auf den Verschiebeantrieb eines Verriegelungselementes 22. Der Verschiebungsantrieb ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Ankerspule 23 schematisiert dargestellt. Es kann jeder beliebige Verschiebungsantrieb verwendet werden, und statt einer Ankerspule können auch andere lineare oder rotativ betätigte elektromechanische Betätigungselemente verwendet werden. Durch die Stromversorgung der Ankerspule 23 soll der Verriegelungszapfen 24 in eine Arretierausnehmung 25 eines Schließriegels 26 eingerückt oder aus dieser Arretierausnehmung 25 ausgerückt werden. Dies ist in 9 näher dargestellt.
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Die 9 zeigt verkürzt und schematisiert, dass die mechanische Betätigungsenergie für die Betätigung des Betätigungselementes 1 über eine nicht näher dargestellte mechanische Umlenkung 28 auf den Schließriegel 26 wirkt, der die eigentliche Schließfunktion zwischen der Schranktür und dem Korpus ausführt. Zu diesem Zweck ist im Korpus des Schrankes eine Zuhaltung 27 vorgesehen, in die der Schließriegel 26 im Schließzustand eingerückt ist.
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Im Öffnungszustand ist der Schließriegel 26 durch die mechanische Betätigung des Betätigungselementes 1 aus der Zuhaltung 27 herausgezogen, sodass die Schranktür geöffnet ist.
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Um eine Arretierung des Schließriegels 26 zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verriegelungszapfen 24, der in 1 schematisiert dargestellt ist, in eine zugeordnete Arretierausnehmung 25 am Schließriegel 26 einfahrbar ist. Eine mechanische Betätigung des Betätigungselementes 1 zum Ausrücken des Schließriegels 26 aus seiner Zuhaltung 27 im Schrank führt deshalb zu keinem Ergebnis, weil der Schließriegel 26 durch den Verriegelungszapfen 24 blockiert ist.
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In einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, den Veriegelungszapfen 24 selbst als Schließriegel 26 auszubilden.
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Demzufolge kommt es darauf an, dass die Steuerung 20 über den Verschiebeantrieb 22 erst den Verriegelungszapfen 24 außer Eingriff mit der Arretierausnehmung 25 im Schließriegel 26 bringt, damit dieser überhaupt mechanisch durch Betätigung des Betätigungselementes 1 (das auch als Drehknopf 59 ausgebildet sein kann) betätigt werden kann. Der Verriegelungszapfen 24 wird in den Pfeilrichtungen 29 ein- und ausgerückt.
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Bei freigegebenen Verriegelungszapfen 24 wird der Schließriegel 26 in der Öffnungsstellung betätigt, und damit wird mechanische Energie erzeugt, die über den Generator 8 zu einer Stromversorgung der Steuerung 20 und des Verriegelungselementes 22 führt.
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Die 2 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel das bereits schon prinzipiell in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, dass die mechanische Betätigung des Betätigungselementes 1 über ein Schwungradgetriebe 30, welches noch eine zusätzliche mechanische Energie erzeugt, auf einen Dynamo 31 geleitet wird.
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Die 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel, dass eine mechanische Betätigung des Betätigungselementes 1 auf einen Piezowandler 32 geleitet wird. In der Beschreibung der 1 wurde darauf hingewiesen, dass der Piezowandler anstelle oder zusammen mit dem Kraftspeicher 4 verwendet werden kann. Er kann auch an einer anderen Stelle angeordnet sein, wo die erzeugte kinematische Energie zu einer Druckausübung auf den Piezowandler 32 umgewandelt wird.
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Auch hier leitet der Piezowandler seine erzeugte elektrische Energie in den Stromspeicher 11, 12, sodass die erforderliche Energie am Ausgang 33 zur Verfügung steht.
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Die 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel, dass nicht nur eine mechanische Betätigung zur Energieerzeugung verwendet wird. Es kann zusätzlich allein oder in Kombination mit der mechanischen Betätigung die Energie eines HF-Feldes 34 genutzt werden. Die von mindestens einer zentralen Funkantenne im Bereich der Schließanlage oder einem Handgerät erzeugten Funkwellen werden auf eine schlossseitige Antenne 35 eingeleitet, die zum Beispiel als Induktionsspule ausgebildet ist, wobei die HF-Energie in einem Energiewandler 36 in einen Gleichstrom umgewandelt wird, der dem Stromspeicher 11, 12 zugeleitet wird.
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Die 5 zeigt schließlich, dass alternativ oder kumulativ zur mechanischen Betätigung auch Fotovoltaik-Zellen 39 verwendet werden, die Lichtwellen 37 auffangen und eine Stromwandlung ausführen. Der hieraus gewonnene Strom wird einem Laderegler 38 zugeführt, der den Strom dem Stromspeicher 11, 12 zuführt.
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Die 6 zeigt einen Betätigungsimpuls, und zwar als Leistungsverlauf 40, über die Betätigungszeit am Ausgang des Generators 8.
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Der Energieinhalt 41, der sich aus der Integration dieser Leistungs-Zeitkurve ergibt, ist die verfügbare Energie, die zur Ansteuerung der gesamten elektronischen Schaltung zur Verfügung steht.
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Die 7 zeigt, dass im zentralen Mikrocontroller (Steuerung 20) während der mechanischen Betätigungszeit mit der Verarbeitung einer Reihe von Funktionsblöcken begonnen wird. Im Funktionsblock 42 erfolgt zunächst die Initialisierung der gesamten Schaltung, und hieran schließt sich der Funktionsblock 43 an, der vonseiten des Schrankschlosses aus den Befehl gibt, die Karte, die an das Schrankschloss in einem bestimmten Abstand gehalten wird, auszulesen. Zu diesem Zweck wird im Schrankschloss über eine nicht näher dargestellte Antenne ein Reader-Feld erzeugt, und mit dem im mobilen Datenträger eingebauten passiven Tag wird die Kennung des mobilen Datenträgers ausgelesen, sodass das Schrankschloss die Berechtigung des mobilen Datenträgers erkennt und entsprechend weiter verfahren werden kann.
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Anstatt eines RFID-Feldes, welches vom Schrankschloss erzeugt wird, kann auch ein NFC-Feld verwendet werden. An den Vorgang des Auslesens der Karte schließt sich der Funktionsblock 44 an, der einen Prüfzyklus im Mikrocontroller beinhaltet, mit dem geprüft wird, ob es sich um ein für diese Schrankanlage zulässigen Karte handelt. Dies geschieht durch auslesen eines ensprechenden Speicherblocks auf der Karte Ebenso kann mit diesem Verfahren festgestellt werden ob es sich um eine Spezialkarte (z. B. Servicecard) für diese Schrankanlage handelt.
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Der Begriff „Karte” im Rahmen der vorliegenden Erfindungsbeschreibung wird synonym für den Begriff „RFID-TAG” verwendet, der in der Karte eingebaut ist. Es handelt sich vorzugsweise um einen passiven RFID-Tag.
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Im Funktionsblock 45 sendet das Schrankschloss einen Funkimpuls (der die entsprechenden Daten von Schloss und Karte enthält) an eine entfernte Zentrale, und die Zentrale wird damit abgefragt, ob die Karte berechtigt ist, das Schloss zu betätigen.
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Im Funktionsblock 46 wartet der Mikrocontroller in der Schranksteuerung auf den Empfang eines Funkimpluses und die Freigabe des Schlosses von seiten der Zentrale. Im Funktionsblock 47 wird der Freigabeimpuls über die Funkkommunikationsstelle von der Zentrale aus an den Mikrocontroller des Schrankes gesendet, von diesem empfangen und ausgewertet.
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Daraufhin wird im Funktionsblock 48 der elektromechanisch angetriebene Schließmechanismus betätigt. Wie bereits schon in der vorherigen Beschreibung angegeben, ist eine Ankerspule 23 lediglich als Ausführungsbeispiel angegeben, die den als Anker ausgebildeten Verriegelungszapfen 24 verschiebt.
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In einer anderen Ausgestaltung kann jedoch der Verschiebungsantrieb auch als Linearmotor oder als Drehmotor ausgebildet sein. Ebenso kann es sich um einen hydraulisch angetriebenen Motor handeln. Es ist auch eine elektromechanische Ansteuerung (Ventil) eines hydraulischen Verriegelungsmechanismus möglich.
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In einer anderen Ausgestaltung ist auch nur eine elektromechanische Ansteuerung (Ventil) eines hydraulischen Verriegelungsmechanismus möglich.
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Nach erfolgter Betätigung des Verriegelungszapfens 24 erfolgt im Funktionsblock 49 über die Funkkommunikationsschnittstelle eine Rückmeldung an die Zentrale, und im Funktionsblock 50 wird die gesamte Schaltung stromlos gesetzt, das heißt, sie wird in einen stromlosen Auszustand geschaltet.
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Die 8 zeigt die vorher beschriebenen Betätigungen in Form der Funktionsblöcke 42–50 als Ablaufdiagramm.
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Ausgehend von der Betätigung der Taste bei Position 51 wird die mechanische Energie auf einem Schwungrad-Dynamo bei Position 52 eingeleitet, und bei Position 53 erfolgt die Erzeugung der elektrischen Energie und deren Eintrag in einen Stromspeicher zusammen mit einer Spannungsregelung.
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Die am Ausgang 33 erzeugte Energie wird der Steuerung 20 für den Mikrocontroller zugeführt, der die vorstehend beschriebenen Funktionsblöcke ausführt.
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Bei einer Funkabfrage beim Server wird in den Funktionsblöcken 45–47 geprüft, ob der Server geantwortet hat. Falls die Antwort im Entscheidungsblock 54 NEIN ist, wird unmittelbar die gesamte Stromversorgung abgeschaltet und in einen Schlafzustand im Funktionsblock 50 geschaltet. Ist jedoch die Server-Antwort positiv, wird in die Betätigung der Verriegelung in den Funktionsblock 48 verzweigt.
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Der Verriegelung im Funktionsblock 48 folgt eine Überprüfung des Verriegelungszustandes (Entscheidungsblock 55), und diesem entsprechend erfolgt eine Rückmeldung 57 an den Server über die Funkkommunikationsstelle, und danach erfolgt der Schlafzustand der Schaltung im Funktionsblock 50.
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Es wird die Verriegelungsbetätigung abgefragt. Nach dem Einsprungpunkt 63 folgt ein Entscheidungsblock 55, der eine Abfrage durchführt, ob die Betätigung der Verriegelung erfolgreich war oder nicht. War sie erfolgreich, erfolgt die Rückmeldung 57 an den Server.
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War sie jedoch nicht erfolgreich, erfolgt eine Meldung 56 (Meldung Fehler) an den Server Nach dem Senden der Meldung „Fehler” im Zweig 58 an den Server wird in den Schlafmodus 50 übergegangen. Es ist nicht lösungsnotwendig, den Zweig 58 als Funkkommunikation auszubilden. Die 10 zeigt den Einschub des Ablaufdiagramms am Einsprungpunkt 63. Im Entscheidungsblock 54 wurde geprüft und in Abhängigkeit davon wird am Einsprungpunkt 65 angenommen, dass eine Betätigung des Schlossmechanismus gewünscht ist.
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Bei Position 66 wird die Spannung am Alternativspeicher 16 gemessen, um festzustellen, dass, falls die Spannung, die vom Generator 8 und von dem Energiespeicher 10 stammt, nicht ausreicht, der Alternativspeicher 16 noch genügend Energie aufweist, um dafür zu sorgen, dass die Energie vom Energiespeicher 16 genommen wird. In 1 ist eine Quellenumschaltung 14 gezeigt. Die 10 zeigt das Blockschaltbild der Quellenumschaltung.
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Wird bei 67 festgestellt, dass die Spannung des alternativen Speichers 16 ausreicht, wird auf den JA-Zweig und auf den Funktionsblock 48 verzweigt. Damit wird die Verriegelung betätigt, und im Überwachungsblock 61 wird die Verriegelung überwacht. Es wird geprüft, ob der Verriegelungsstrom unzulässig hoch ist, weil beispielsweise der Verriegelungszapfen 24 blockiert ist. Es wird ferner geprüft, ob die Schließ- oder Öffnungszeit des Verriegelungszapfens 24 eine unzulässig hohe Zeit überschreitet, wodurch ein Fehlzustand festgestellt wird.
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Im Falle einer solchen Fehlfunktion wird auf die Störung 62 verzweigt, und im Fall der Normalfunktion wird auf den Einsprungpunkt 63 verzweigt.
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Wird jedoch festgestellt, dass die Spannung am Alternativspeicher 16 nicht ausreicht, wird vom Entscheidungsblock 67 auf eine Warnmeldung 56 verzweigt, und über den Zweig 58 wird die Warnmeldung an einen Server 68 geleitet. Wird in der Verriegelungsüberwachung 61 die zulässige Zeit oder der maximal zulässige Verriegelungsstrom überschritten, so wird ebenfalls eine Störmeldung 62 über den Zweig 58, der gegebenenfalls als Funkstrecke 58 ausgebildet ist, an den Server 68 gesendet.
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Zu 8 wird noch hinzugefügt, dass bei einer Funkabfrage am Server in den Funktionsblöcken 45–47 festgestellt wird, dass der Funkweg 58 gestört ist. Die Schlosssteuerung empfängt dann keine Antwort vom Server. Für diesen Fall wird keine Funktion im Schließsystem ausgelöst, wenn ein Sperrzustand des Schließsystems gewünscht ist.
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Wenn hingegen das Schließsystem des Schlosses geöffnet werden soll, wird auf die zuletzt gespeicherte interne ID-Nummer des mobilen Datenträgers zurückgegriffen und bei Übereinstimmung geöffnet. Das heißt, dass auch bei einer Störung der Funkkommunikation mit dem Server das Schloss noch einmal geöffnet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungselement
- 2
- Pfeilrichtung
- 3
- Pfeilrichtung
- 4
- Kraftspeicher
- 5
- Abstützung
- 6
- Betätigungsweg
- 7
- Getriebe
- 8
- Generator
- 9
- Leitung
- 10
- Energiespeicher
- 11
- Gleichrichter
- 12
- Akku
- 13
- Spannungsregelung
- 14
- Quellenumschaltung
- 15
- Leitung
- 16
- Batterie
- 17
- Schalter
- 18
- Leitung
- 19
- Leitung
- 20
- Steuerung
- 21
- Leitung
- 22
- Verriegelungselement
- 23
- Ankerspule
- 24
- Verriegelungszapfen
- 25
- Arretierausnehmung
- 26
- Schließriegel
- 27
- Zuhaltung (Schrank)
- 28
- mechanische Umlenkung
- 29
- Pfeilrichtung
- 30
- Schwungradgetriebe
- 31
- Dynamo
- 32
- Piezowandler
- 33
- Ausgang
- 34
- HF-Feld
- 35
- Antenne (oder Spule)
- 36
- Energiewandler
- 37
- Lichtwelle
- 38
- Laderegler
- 39
- Fotovoltaik-Zelle
- 40
- Spannungsverlauf
- 41
- Energieinhalt
- 42
- Funktionsblock
- 43
- Funktionsblock
- 44
- Funktionsblock
- 45
- Funktionsblock
- 46
- Funktionsblock
- 47
- Funktionsblock
- 48
- Funktionsblock
- 49
- Funktionsblock
- 50
- Funktionsblock
- 51
- Position
- 52
- Position
- 53
- Position
- 54
- Entscheidungsblock
- 55
- Entscheidungsblock
- 56
- Meldung
- 57
- Rückmeldung
- 58
- Zweig (ggfs. als Funkweg ausgebildet)
- 59
- Drehknopf
- 60
- Drehwinkel
- 61
- Überwachungsblock
- 62
- Störungsblock
- 63
- Einsprungspunkt
- 64
- Leitung
- 65
- Position
- 66
- Position
- 67
- Entscheidungsblock
- 68
- Server
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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