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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Energieversorgung. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die als Teil der Anordnung gezeigt ist. Die Vorrichtung ist zweiteilig. Selbige kann beispielsweise als ein elektronisches Türschloss ausgebildet sein. Ein solches Türschloss, bestehend aus Schloss (für Türblatt) und aus Schließblech (für Türzarge). Lösungsgemäß kann vorgesehen sein, dass insbesondere bei geschlossener Tür die elektrische Versorgung des Türschlosses bzw. des darin integrierten elektrischen Verbrauchers erfolgt (z.B. durch Nachladen eines Speichers/Akkus). Der oder die Verbraucher benötigen beispielsweise die elektrische Energie zur Kommunikation innerhalb einer Heimautomation, aber vielmehr auch zum Betrieb der sog. Aktoren. Der Vorteil der Lösung kann in dem Verzicht auf den herkömmlichen Batteriebetrieb gesehen werden, der u.a. technisch bedingt hinsichtlich der Betriebsdauer eingeschränkt ist und der aufgrund von Temperaturen im Außenbereich an Grenzen hinsichtlich der Zuverlässigkeit stößt.
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Die Anordnung sowie die Vorrichtung kann beispielsweise in einer Heimautomation zu Anwendung kommen. Eine Heimautomation weist eine Zentrale (engl. „controller“) auf und mehrere sog. Geräte (engl. „device“), genau genommen mindestens eine erste Zentrale und mindestens ein Gerät. Im Fall mehrerer Zentralen (physisch), bilden diese untereinander ein hierarchisches System aus, das als eine Zentrale (logisch/funktional) gesehen werden kann. Ein wesentliches Merkmal der Heimautomation ist die drahtlose Kopplung zwischen Zentrale und Gerät(en), was die Installation in einer Wohnung, in einem Gebäude oder dergleichen deutlich vereinfacht. Zu den Geräten zählen gemäß ihrer Funktion sog. Sensoren und sog. Aktoren.
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Sensoren einer Heimautomation sind vorgesehen, um verschiedenste Umgebungsparameter zu erfassen wie beispielsweise Bewegung, Windgeschwindigkeit/-richtung, Temperatur uvm. Ferner lassen sich mittels vielfältiger Aktoren beispielsweise Rollläden an Fenstern sowie Thermostatventile an Heizkörpern öffnen und schließen. Die hierfür erforderliche Logik stellt üblicherweise eine Zentrale bereit. Bei der nachfolgend aufgezeigten Vorrichtung handelt es sich gemäß den genannten Komponenten einer Heimautomation primär um einen Aktor der ggf. mind. einen Sensor aufweisen kann.
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Heimautomation wird auch als Haussteuerung (engl. „SmartHome“) bezeichnet. Kopplungen zwischen den aufgezeigten Komponenten (Zentrale(n), Aktor(en), Sensor(en)) sind zwar üblicherweise als drahtlose Verbindungen ausgeführt, können in Ausnahefällen auch drahtgebunden sein. Die Komponenten können ferner für einen autonomen Betrieb eingerichtet sein und sowohl die Mittel zur drahtlosen Kommunikation sowie eine autonome Energieversorgung aufweisen (z.B. Batterie o.ä.). Ferner weisen solche Komponenten minimal Bedienelemente auf; wie beispielsweise lediglich einen Taster.
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Die Daten, die die Sensoren mittels der drahtlosen Kommunikation der Zentrale bereitstellen, werden hier zunächst als Messdaten bezeichnet. Grundsätzlich kommunizieren die Komponenten mittels sogenannter Transportdaten gemäß einem Transportprotokoll. Die Messdaten sind demnach in den Transportdaten enthalten. Ferner sind in den Transportdaten sogenannte Anweisungen enthalten. Es ist vorgesehen, dass die Anweisungen gemäß dem Transportprotokoll (Spezifikation) den Komponenten insofern bekannt sind, dass solche Anweisungen eine technische Reaktion auf der Gegenseite bewirken können. Mit anderen Worten handelt es sich bei Transportprotokoll um eine datentechnische Schnittstelle, die vordefinierte Anweisungen umfasst sowie unbestimmte Informationen enthalten kann. Zu diesen unbestimmten Informationen zählen unter anderen die Messdaten, weil in den Messdaten beliebige Daten enthalten sein können, der Größe und dem Umfang nach.
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Besagte Komponenten können platzsparend ausgebildet sein. Aus der
WO 2015/040144 A1 ist beispielsweise ein Detektor bekannt, der signalisiert ob ein Fenster geöffnet oder geschlossen ist. Der Detektor ist derart flach ausgeführt, dass sich dieser zwischen Fenster und dessen Rahmen anordnen lässt.
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Es sind diverse Komponenten bekannt, die unterschiedliche Funktionen von Detektoren und/oder Sensoren aufweisen. Mit diesen Funktionen lassen sich Zustände wie Dämmerung/Licht, Temperatur, Wind (-stärke/-richtung), Bewegung usw. detektieren. Ferner kann eine Komponente als Aktor fungieren und beispielweise einen Schalter in einer Steckdose betätigen. Ein Aktor kann auch ein Leuchtmittel sein, dass so eingestellt wird, dass es in einer eingestellten Farbe, Helligkeit und/oder mit einer Farbtemperatur leuchtet.
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Die drahtlose Kommunikation bietet die Möglichkeit der flexiblen Ortswahl bei der Installation der Komponenten. Die drahtlose Kommunikation kann für kurze Distanzen ausgebildet sein (bis ca. 30 m im Innenbereich). Es sind Lösungen bekannt, die mittels WLAN (IEEE 802.11) kommunizieren. Andere nutzen DECT oder ITU-T G.9959. Mittels der Kommunikation lässt sich eine Komponente mit einer Zentrale koppeln. Mit anderen Worten wird bei der Heimautomation ein Netzwerk ausgebildet.
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In der Zentrale fließen die Informationen und/oder Daten zusammen, die die Komponenten bereitstellen. In selbiger lassen sich verschiedene Auswertungen vornehmen und Szenarien anlegen, mittels derer Aktoren betätigt werden z.B. für das Betätigen von Rollläden, Verschattungen, Berieselungen, Beleuchtungen, Heizungen usw. Mit anderen Worten stellt die Zentrale einen überwiegenden Teil der Logik bereit, die für die Heimautomation benötigt wird. Die Sensoren liefern Eingangswerte und die Aktoren reagieren auf Kommandos.
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Bezüglich der Kommunikation, dem Liefern von Eingangswerten und dem Ausgeben von Kommandos haben sich bereits technische Lösungen etabliert, die hier unter dem Begriff des Protokolls oder des Übertragungsprotokolls zusammengefasst werden. Solche Protokolle heißen z.B. „REST-API“, „ZigBee“ und „Z-Wave ®“. Der Fachwelt der Heimautomation sind diese Begriffe geläufig. Für den Anwender der Heimautomation ist lediglich beachtlich, dass er -dem Protokoll nach- zu seiner Zentrale passende Komponenten verwendet. Der Vorteil der genannten Protokolle ist, dass diese eine Art Norm oder Standard vorgeben, sodass es für die Zentrale nur maßgeblich ist, dass eine Komponente den Standard unterstützt oder nicht. Es sind zentrale Einheiten bekannt, die mehrere Standards unterstützen können.
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Auf der Seite der Zentrale stellt das Protokoll eine Schnittstelle (API=engl. „application interface“) für angrenzende Software bereit. So lassen sich mittels dieser Schnittstelle und Programmierwerkzeugen Funktionen schaffen, die der Zentrale ein logisches Verhalten verleihen. Dieses logische Verhalten ist zumeist so angelegt, dass einem Bediener zwar weitestgehend entgegengekommen wird, dieser aber die entscheidenden Einstellungen noch selbst vornehmen oder ändern kann. Zu diesem Zweck wird dem Bediener üblicherweise eine Bedienoberfläche bereitgestellt.
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Bezüglich der entscheidenden Einstellungen folgen nunmehr Beispiele. Im ersten Fall soll auf die Dämmerung reagiert werden mittels eines Dämmerungssensors (Sensor) und mindestens eines Rollladens (Aktor). Die Komponenten sind Bestandteile der Heimautomation und ließen sich mittels der Bedienoberfläche koppeln. Allerdings ist die Frage, in welchem Zustand der Dämmerung (Helligkeit) der Rollladen schließen oder öffnen soll. Möglicherweise soll das abends und morgens unterschiedlich sein. D.h., dass der Bediener letztlich in der Lage ist oder sein sollte hier eine Feinabstimmung vorzunehmen, auf die es ankommt, damit seinen Bedürfnissen entsprochen wird. In einem anderen Fall geht es um eines elektrisches Heizgerät, das mittels eines Temperatursensors gesteuert werden soll. Hier könnte eine schaltbare Steckdose zum Einsatz kommen. Neben der Einstellung der Umschalttemperaturen (z.B. zwei aufgrund der zu bevorzugenden Schalt-Hysterese) kann der Bediener möglicherweise das Schaltverhalten wählen, ggf. aus vorgegebenen. In einem letzten Fall soll in eine Steuerung der untertägige Stand und Neigungswinkel der Sonne einfließen, der sich unter Hinzunahme von Datum, Uhrzeit und ggf. des Standortes bestimmen lässt. Aus den Beispielen lässt sich entnehmen, dass Schwellwerte eine Rolle spielen, aber auch Funktionen die eine Logik bereitstellen (z.B. Schalthysterese, Kalender) und die ggf. auf Datenbanken oder auf Schnittstellen im Internet zurückgreifen können.
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Bezüglich der Aktoren (z.B. schaltbare Steckdosen) ist bereits ein breites Spektrum bekannt. Bei Aktoren ist regelmäßig von einer eingerichteten Energieversorgung (z.B. Netzteil) auszugehen, weil ein Aktor im Normalfall eine Leistung erbringt (verschiedenster Art). Im Fall eines Rollladens kann z.B. ein elektrischer Motor vorgesehen sein. Bekannt sind für die Heimautomation ferner Komponenten, die für das Öffnen/Schließen von Türschlössern ausgebildet sind. Die Rede ist von sog. elektronischen Türschlössern, die drahtlos z.B. über WLAN oder dergleichen geöffnet (ggf. geschlossen) werden können. Hierzu ist ein zusätzliches Mittel vorgesehen (Mobiltelefon oder Dergleichen), das für die Ansteuerung des Türschlosses sorgt, wonach selbiges aktiv wird.
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Derartiges ist aus der
WO 2017/071712 A1 bekannt. Diese Lösung betrifft eine Steuereinheit zum Nachrüsten von elektromechanischen oder magnetischen Türschlössern. Die Steuereinheit umfasst ein Gehäuse mit einem elektrischen Ausgangsanschluss, der mit den elektrischen Anschlüssen eines standardmäßigen elektromechanischen Türschlosses verbunden ist, um einen zusätzliche Möglichkeit zu haben, das Schloss zu kontrollieren. Insbesondere empfängt die externe Steuereinheit Sperrbefehle von einer mobilen Vorrichtung, beispielsweise einem Telefon, um das Türschloss zu sperren oder zu entriegeln.
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Wie bereits erwähnt, ist im Normalfall bei Aktoren der Energiebedarf deutlich höher als bei Sensoren, weswegen eine elektrische Versorgung mittels eines Netzteils grundsätzlich bevorzugt wird. Es gibt allerdings auch solche Aktoren, die sich selbst bewegen oder von denen zumindest ein Teil bewegt wird, mithin selbige nicht lagestabil sind. Dem kommen Aktoren hinzu, die verwendungsgemäß in der Ortslage verändern werden, mithin selbige nicht ortsfest sind. Das o.g. Türschloss ist ein solches Beispiel, aber auch ein Stellventil (z.B. an Heizkörpern). In der Konsequenz sind Aktoren, die nicht lagestabil/ortsfest sind, zumeist mit Batterien oder dergleichen zur Energieversorgung ausgestattet. Das ist mitunter ein schlechter Kompromiss, der darin zu sehen ist, dass die Batterien irgendwann aber zumeist zügig aufgebraucht sind und daher ausgewechselt werden müssen. Das kann dann aufwändig und kostspielig sein, sofern es sich um sehr viele Aktoren handelt oder einfach nur um eine große Menge elektronischer Türschlösser wie z.B. in einem Hotel. Die nächste Frage ist dann, wie viele Batterien bei einem Wechsel benötigt werden und welche Bauform.
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In der
WO 2017/114534 A1 ist eine Lösung gezeigt mit einem Aktor, der weder ortsfest noch lagestabil ist. Die Rede ist von einer elektromechanischen Türschlossbetätigungsvorrichtung und einem Verfahren zum Betreiben einer Türschlossbetätigungsvorrichtung, die zum Betätigen eines Türschlosses in einem Türblatt konfiguriert ist, wobei das Türschloss einen durch Drehen angetriebenen Riegel umfasst sowie einen Verbinder. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, in dem ein Motor zum Antreiben einer Drehverbinder-Aufnahme vorgesehen ist, die den Steckverbinder aufnimmt und dreht. Die Vorrichtung umfasst auch einen Drehgriff, der mechanisch mit der Drehverbinder-Aufnahme verbunden ist, um die Drehung der Drehverbinder-Aufnahme durch manuelle Drehung des Griffs zu erzwingen. Der Motor ist selektiv von dem Verbinder-Empfänger zum manuellen Antreiben des Verbinder-Empfängers durch den Griff abschaltbar, ohne den Motor zurückzudrehen.
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Das technische Problem der Energieübertragung durch bewegte Oberflächen hindurch wird beispielsweise in
EP 3 275 795 A2 angesprochen. Es geht in dem Fall um einen Rollkörper zur zeitweiligen Aufnahme von Gütern oder Waren zum Zwecke der Lagerung und/oder des Transports, der eine einen Innenraum umschließende Hülle aufweist, wobei im Innenraum ein Nutzvolumen zur Aufnahme der Güter vorgesehen ist. Eine autonome Arbeitsweise wird dadurch ermöglicht, dass im Innenraum zusätzlich ein Energiespeicher und ein Energieverbraucher angeordnet sind, und dass der Energiespeicher mit dem Energieverbraucher zur Abgabe von Energie verbindbar ist.
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Soweit bislang überwiegend von Batterien die Rede war, sind darüber hinaus wiederaufladbare Akkumulatoren (kurz: Akkus) notorisch bekannt und insbesondere auch solche, die gleiche Bauformen wie die der Batterien aufweisen. Mit anderen Worten kann anstelle einer herkömmlichen 1,5V-Batterie (Bauform AA) ein 1,2V-Akku (Bauform AA) zum Einsatz kommen. Sofern in einem Türschloss oder in einem anderen Aktor Batterien durch Akkus ersetzt werden können, bedarf es zunächst einer Ladeschaltung, was technisch lösbar ist, aber auch einer Kopplung derart, dass Energie zumindest an die Ladeschaltung übertragbar ist, um die Akkus zu laden. Aufgezeigtermaßen sind die nicht lagestabilen und/oder die nicht ortstabilen Geräte der Heimautomation insbesondere die Aktoren für drahtgebundene Kopplungen nicht geeignet (Netzteil o.ä.).
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Es kann als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden, die im Stand der Technik identifizierte Lücke zu schließen beziehungsweise die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
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Es wird eine Anordnung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7. In den abhängigen Ansprüchen sind Ausführungsformen der aufgezeigten Ausgestaltungen dargestellt.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist eine Anordnung vorgeschlagen zur Energieversorgung, die Anordnung aufweisend einen feststehenden Teil und einen beweglichen Teil, wobei beide Teile, nämlich feststehender Teil und beweglicher Teil, mittels mindestens einer mechanischen Kopplung relativ zueinander beweglich gekoppelt sind. Eingerichtet ist mindestens eine offene Lage des beweglichen Teiles zum feststehenden Teil sowie eine geschlossene Lage. Die Anordnung weist ferner ein Mittel zur elektrisches Kopplung auf mit einem ersten Koppelelement und einem zweiten Koppelelement. Das erste Koppelelement ist mit dem feststehenden Teil mechanisch gekoppelt und mit einer elektrischen Quelle elektrisch gekoppelt, wobei das zweite Koppelelement mit dem beweglichen Teil mechanisch gekoppelt ist und mit einem elektrischen Verbraucher elektrisch gekoppelt ist. Lediglich in der geschlossenen Lage ist das erste Koppelelement zu dem zweiten Koppelelement derart positioniert und in Folge dessen derart elektrisch koppelt, dass die Quelle mit dem Verbraucher elektrisch gekoppelt ist zum Versorgen des Verbrauches mit elektrischer Energie. Mit anderen Worten kann es mit der aufgezeigten Lösung erreicht werden, dass in einer vorbestimmten Lage des ansonsten beweglichen Aktors selbiger bzw. dessen Akkus aufgeladen werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung ist die elektrische Kopplung kontaktlos eingerichtet zum elektrischen Koppeln entweder mittels einer induktiven oder mittels einer kapazitiven Kopplung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung weist das erste Koppelelement sowie das zweite Koppelelement mindestens eine Spule auf zur induktiven Kopplung, die jeweilige Spule aufweisend eine Spulenachse, nämlich eine erste Spulenachse beziehungsweise eine zweite Spulenachse.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung ist das elektrische Koppelelement derart eingerichtet, dass das erste Koppelelement relativ zu dem zweiten Koppelelement in der geschlossenen Lage derart angeordnet ist, dass die erste Spulenachse und die zweite Spulenachse im Wesentlichen gleich bezüglich Lage und Richtung angelegt sind als eine gemeinsame Spulenachse; wie in der 6 gezeigt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung weist selbige eine Schließrichtung derart auf, dass in dieser der bewegliche Teil zu dem feststehenden Teil relativ beweglich angelegt ist und dass insbesondere in dieser Schließrichtung vorgesehen ist, dass aus einer der offenen Lagen, insbesondere aus einer letzten offenen Lage, zumindest eine geschlossene Lage eingenommen wird, wobei die gemeinsame Spulenachse entweder in der Schließrichtung, oder quer zur Schließrichtung oder winklig zur Schließrichtung angelegt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung ist selbige ausgebildet zum Betreiben in einer Heimautomation, wobei der Verbraucher eingerichtet ist, als ein Sensor und/oder ein Aktor der Heimautomation zu fungieren, und demnach eingerichtet ist zum drahtlosen Koppeln mit einer Zentrale der Heimautomation.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist eine Vorrichtung einer Anordnung zur Energieversorgung vorgeschlagen, die Anordnung gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche. Die Vorrichtung aufweisend ein erstes Teil sowie ein zweites Teil. Der erste Teil aufweisend ein erstes Koppelelement der Anordnung sowie eingerichtet zum mechanischen Koppeln mit einem feststehenden Teil und ferner eingerichtet zum elektrischen Koppeln mit einer elektrischen Quelle. Der zweite Teil aufweisend ein zweites Koppelelement der Anordnung sowie eingerichtet zum mechanischen Koppeln mit einem beweglichen Teil und ferner eingerichtet zum elektrischen Koppeln mit einem elektrischen Verbraucher zum elektrischen Versorgen des selbigen. Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung weist der Verbraucher einen elektrischen Energiespeicher auf zum Speichern von elektrischer Energie und zum elektrischen Versorgen einer zum Korrespondieren mit einer Zentrale einer Heimautomation eingerichteten Elektronik und/oder zum Betreiben eines Antriebes mittels der Elektronik.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist der erste Teil ausgebildet als Schließblech aufweisend das erste Koppelelement. Der zweite Teil ist ausgebildet als Schloss aufweisend das zweite Koppelelement. Der zweite Teil weist ferner auf einen Verbraucher dessen Antrieb zum Drehen der Nuss des Schlosses eingerichtet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist selbige ausgebildet zum Betreiben in einer Heimautomation, wobei der Verbraucher eingerichtet ist, als ein Sensor und/oder ein Aktor der Heimautomation zu fungieren, und demnach eingerichtet ist zum drahtlosen Koppeln mit einer Zentrale der Heimautomation.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist insbesondere das Schloss ausgebildet für eine Verwendung im Außenbereich, insbesondere für eine Verwendung in einer Umgebung mit Temperaturen unter 0°C.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die elektrische Kopplung in Schließblech und Schloss derart angelegt, dass selbige zwischen Falle und Riegel in der Stulpe des Schlosses angeordnet ist.
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Begrifflich ist hier unter einem Türschloss zu verstehen, dass es die Teile umfasst die sowohl für Türblatt als auch für Türzarge vorgesehen sind, nämlich Schloss und Schließblech. Funktionsgleiche Abwandlungen sollen miterfasst sein (Gartentore u.ä.). Die Begriffe Falle, Riegel und Stulpe sind in Verbindung mit Schlössern hinlänglich bekannt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist eine Heimautomation eine Zentrale auf und mindestens ein dezentrales Gerät, nämlich mindestens einen Sensor und/oder Aktor. Die Zentrale ist gebildet aus mindestens einer zentralen Einheit. Die mindestens eine zentrale Einheit ist zur drahtlosen Verbindung eingerichtet. Eine oder mehrere zentrale Einheiten bilden die Zentrale. Das mindestens eine dezentrale Gerät ist zur drahtlosen Verbindung eingerichtet und ist mithin der Sensor und/oder Aktor. Das dezentrales Gerät und die Zentrale ist jeweils eingerichtet zur Datenübertragung mittels der drahtlosen Verbindung. Mittels der drahtlosen Verbindung ist mindestens ein Netzwerk mit einem Übertragungsprotokoll ausgebildet. Das kann eines der oben gennannten Übertragungsprotokolle sein.
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Die drahtlose Verbindung kann derart ausgebildet sein, dass die Zentrale mit dem Gerät unmittelbar kommuniziert oder mittelbar über ein zusätzliches Gerät. Somit lassen sich direkte Verbindungswege ggf. verkürzen.
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Die Datenübertragung weist mindestens eine Schnittstelle für dezentrale Geräte mit unterschiedlicher Funktion auf, wobei vorgesehen ist, dass die Schnittstelle sowohl von dem dezentralen Gerät als auch von der Zentrale unterstützt wird. Die Zentrale weist eine Informationsverarbeitung auf. Die Informationsverarbeitung ist eingerichtet, Daten der Datenübertragung zu verwenden und/oder bereitzustellen. Die Informationsverarbeitung ist eingerichtet, die Daten mittels mindestens einem gespeicherten Regelwerk zu verwenden und/oder bereitzustellen.
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Die Daten können Zustände (Informationen) und/oder Anweisungen (Befehle) enthalten. Zustände sind variabel. Befehle sind vorbestimmt u.a. um Reaktionen des Gerätes auszulösen.
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Die Zentrale kann eingerichtet sein, eine Bedieneroberfläche bereitzustellen. Die Bedieneroberfläche kann eingerichtet sein, ein Regelwerk zu erstellen, zu ändern, zu speichern und/oder zu löschen. Ferner kann die Bedieneroberfläche eingerichtet sein, die mindestens eine drahtlose Verbindung einzurichten, zu ändern, zu speichern und/oder zu entfernen.
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Die zentrale Einheit sowie das Gerät weisen mindestens eine erste Elektronik zum Betreiben der drahtlosen Verbindung auf. Die erste Elektronik ist eingerichtet, die drahtlose Verbindung herzustellen und mit mindestens einem Übertragungsprotokoll zu betreiben. Die zentrale Einheit sowie das Gerät weisen mindestens eine zweite Elektronik auf zur Informationsverarbeitung. Die zweite Elektronik des Gerätes kann Aus- und Eingänge aufweisen, die gekoppelt sind mit Messmitteln und/oder mit Betriebsmitteln. Messmittel sind solche, die Umgebungsparameter erfassen und in ein dementsprechendes elektrisches Signal liefern können. Betriebsmittel sind solche, die ein elektrische Signal derart verarbeiten können, dass eine Wirkung hervorgerufen wird, die mit dem Verbrauch von elektrischer Leistung einhergeht. Die erste Elektronik und die zweite Elektronik können zumindest teilweise in Form einer integrierten Schaltung oder eines solchen Schaltkreises ausgebildet sein. Dabei kann es sich um eine integrierte Schaltung handelt, die die erste und die zweite Elektronik zumindest teilweise aufweist.
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Messmittel sind eingerichtet, das die Zustände repräsentierende elektrisches Signal bereitzustellen. Betriebsmittel sind eingerichtet, das die Befehle repräsentierende elektrisches Signal zu verarbeiten.
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Eine Heimautomation kann ferner auch derart eingerichtet sein, dass ein mobiles Gerät (z.B. sog. (engl.) „Smartphone“) die Zentrale mittels Software bereitstellt und ein elektronisches Türschloss als Aktor fungiert. Denkbar ist, dass beide z.B. über WLAN gekoppelt sind. Häufig ist eine Zentrale als eigenständiges Gerät ausgeführt (Box o.ä.). Gängig ist auch, dass eine Zentrale in ein Gerät integriert ist, z.B. in eine Empfangseinrichtung -TV/STB (engl. „set-tob-box“) -. Es kann von Vorteil sein, dass die vorgeschlagen Lösung in einer Heimautomation zum Einsatz kommt. Beachtlich ist der Verbraucher, der für den autonomen Betrieb vorgesehen ist, sowie insbesondere die Energieversorgung dieses Verbrauchers.
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Hinsichtlich der Energieversorgung ist der Verbrauch des elektrischen Verbrauchers über eine Zeitdauer maßgeblich. D.h. es ist zunächst eine Frage der elektrischen Leistungsaufnahme eines Verbrauchers und ferner eine Frage der Häufigkeit der Aktionen eines Verbrauchers. Elektrische Motoren (z.B. in Türschlössern) sind solche mit einer vergleichsweise hohen Leistungsaufnahme gemessen an dem Energievorrat (Batterie). Für Verbraucher, die z.B. mechanische Arbeit verrichten oder die Wärme erzeugen können, bietet sich die aufgezeigte Lösung an. Mit anderen Worten kann der Vorteil der Lösung darin gesehen werden, dem zeitlichen elektrischen Verbrauch des Verbrauches über einen nachladbaren Energiespeicher sicherzustellen, wobei das Nachladen des Energiespeichers unterbrochen wird, wenn der Verbraucher aus einer „Normallage“ heraus in eine andere Lage bewegt wird und später diese Normallage erneut einnimmt.
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Zu herkömmlichen batteriebetriebenen elektronischen Türschlössern ist bekannt, dass sich diese, sofern z.B. mit drei AA Batterien ausgestattet, zwei bis drei Jahre betreiben lassen bei ca. 10 Betätigungen (Öffnen/Schließen) pro Tag. Diese Angaben sind für den Innenbereich gemacht und stellen eine theoretische Angabe dar. In der Praxis ist zumeist häufiger ein Auswechseln der Batterien erforderlich und das hoher Wahrscheinlichkeit dann, wenn die Zahl von 10 Betätigungen pro Tag überschritten wird. Problematisch ist bei einem batteriebetriebenen elektronischen Türschloss der Zustand mit entladenen Batterien, weil dann das Türschloss nicht mehr reagiert, d.h. die Tür lässt sich nicht mehr öffnen. Dieser Zustand kann sich ohne Vorankündigung einstellen. Das kann bei einem Türschloss in einem Hotel für den Hotelgast ein Problem sein, wenn er (evtl. unter Zeitdruck) das Türschloss zu seinem Hotelzimmer nicht öffnen kann. In einem solchen Fall muss regelmäßig das Servicepersonal mit einem Notprogramm eingreifen, was Zeit kostet und Aufwand verursacht.
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Hier soll es um Verbraucher gehen, die einen gleich hohen oder höheren Energiebedarf haben als die genannten batteriebetriebenen elektronischen Türschlösser.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen erläutert. Hierzu zeigen:
- 1 Anordnung in offener Lage; geradlinige Relativbewegung
- 2 Anordnung in geschlossener Lage; geradlinige Relativbewegung
- 3 Anordnung in offener Lage; krummlinige Relativbewegung (Schwenken)
- 4 Anordnung in offener Lage; krummlinige Relativbewegung (Schwenken)
- 5 Anordnung in geschlossener Lage; elektrische Kopplung mit Justiermittel
- 6 Elektrische Kopplung; Induktive Kopplung mit Spulen
- 7 Heimautomation
- 8 Aktor mit Akku, Elektronik und Antrieb
- 9 Schloss/Stulpe und Schließblech; Kopplung zwischen Falle und Riegel
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In der 1 ist ein erstes Anwendungsbeispiel der Anordnung 1 gezeigt. Die Anordnung 1 weist einen feststehenden Teil 2 und einen beweglichen Teil 3 auf. In beide Teile sind Koppelelemente integriert, nämlich ein erstes Koppelelement 4 in dem feststehenden Teil 2 bzw. ein zweites Koppelelement 5 in dem beweglichen Teil 3. Das erste Koppelelement 4 und das zweite Koppelelement 5 bilden die elektrische Kopplung 6 aus. Aufgabe der elektrischen Kopplung 6 ist die Übertragung von elektrischer Energie, die über den feststehenden Teil 2 zu dem beweglichen Teil 3 übertragen wird.
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Hierzu stellt eine elektrische Quelle 8 elektrische Energie bereit, die über eine erste Leitung 41 dem ersten Koppelelement 4 bereitgestellt wird. Sofern eine Übertragung der elektrischen Energie an das zweite Koppelelement 5 stattfindet, stellt das zweite Koppelelement 5 die elektrische Energie über eine zweite Leitung 51 einem Verbraucher 7 bereit. Dafür, dass eine Übertragung der elektrischen Energie stattfinden kann, ist es notwendig, dass das erste Koppelelement 4 und das zweite Koppelelement 5 korrespondierend angeordnet sind. D.h. beide Koppelelemente befinden sich unmittelbar in räumlicher Nähe. Dabei können selbige kontaktieren oder in einem Abstand zueinander angeordnet sein, getrennt durch einen Spalt von wenigen Millimetern. Technisch geht es darum, eine drahtlose Energieübertragung auszubilden. Das ist beispielsweise mit den Mitteln einer kapazitiven Kopplung oder einer induktiven Kopplung realisierbar.
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Es ist vorgesehen, dass der bewegliche Teil 3 gegenüber dem feststehenden Teil 2 relativ bewegbar ist. Eine derartige Relativbewegung ist dadurch bestimmt, dass der feststehende Teil 2 mit dem beweglichen Teil 3 mechanisch gekoppelt ist mittels einer mechanischen Kopplung 9. In dem gezeigten Beispiel ist die mechanische Kopplung 9 ein Schiebegelenk, mittels dem der bewegliche Teil 3 geradlinig bewegbar ist in einer Schließrichtung 64. Sofern der bewegliche Teil 3 in der Schließrichtung 64 bewegt wird, kann er bezüglich des feststehenden Teils 2 unterschiedliche Lagen oder Positionen einnehmen. Vorgesehen ist mindestens eine offene Lage 61 und mindestens eine geschlossene Lage 62 oder 63. In der geschlossenen Lage 62 oder 63 befinden sich die beiden Koppelelemente unmittelbar in räumlicher Nähe. Das heißt in der geschlossenen Lage 62 und 63 ist es möglich, dass mittels der elektrischen Kopplung 6, nämlich mittels des ersten Koppelelements 4 und dem zweiten Koppelelement 5, elektrische Energie übertragen werden kann. Dementgegen ist Derartiges in der offenen Lage 61 nicht möglich. Der Grund hierfür ist, dass das erste Koppelelement 4 und das zweite Koppelelement 5 zueinander zu weit entfernt sind, d.h. sie befinden sich nun nicht mehr in räumlicher Nähe, d.h. in einer offenen Lage 61.
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Wie bereits angesprochen wird die Relativbewegung mittels der mechanischen Kopplung 9 (oder auch Gelenk) bestimmt, was bedeutet, dass die mechanische Kopplung 9 dafür sorgt, dass der feststehende Teil 2 zu dem beweglichen Teile 3 regelmäßig aus der offenen Lage 61 die gleiche geschlossene Lage 62 oder 63 einnimmt. Hiermit wird sichergestellt, dass es wiederkehrend zu einer elektrischen Kopplung 6 kommt, sodass zumindest in Abständen der Verbraucher 7 mit elektrischer Energie versorgt wird. D.h. zwischen dem, dass der elektrische Verbraucher 7 mit Energie versorgt wird oder nicht können zeitliche Abstände liegen, nämlich die, in denen sich der bewegliche Teil 3 in einer offenen Lage befindet. Die mechanische Kopplung 9 ist in dem Beispiel als ein Schiebegelenk 91 ausgeführt, das aus Rollen 91 gebildet ist, die sich auf einer Bahn bewegen können. In einer konkreten Ausführung dieses Beispiels kann es sich unter anderem um ein Schiebetor handeln. D.h. der bewegliche Teil 3 kann in der Schieberichtung 64 bewegt werden zum einen in eine offene Lage 61. Dann wäre das Tor zumindest teilweise geöffnet. Umgekehrt kann in der Schieberichtung 64 der bewegliche Teil 3 bewegt werden in die geschlossene Lage 62 oder 63. Dann wird/ist das Tor geschlossen. Ab dem Moment, ab dem sich das Tor 3 in der geschlossenen Lage 62 befindet, ist die elektrische Kopplung 6 möglich, d.h. zwischen dem ersten Koppelelement 4 und dem zweiten Koppelelement 5 kann nunmehr elektrische Energie übertragen werden von der elektrischen Quelle 8 zu dem Verbraucher 7.
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In der 2 ist die zuletzt beschriebene Situation dargestellt, d.h. der bewegliche Teil 3 befindet sich in der geschlossenen Lage 62. Es ist hier vorgesehen, dass beide Koppelelemente 4 und 5 nicht kontaktieren. Das wäre allerdings in der geschlossenen Lage 63 möglich. Gezeigt werden soll, dass auch dann eine elektrische Übertragung erfolgen kann, wenn zwischen dem ersten Koppelelement 4 und dem zweiten Koppelelement 5 ein Spalt ausgebildet ist von wenigen Millimetern. Die Rede ist von wenigen Millimetern im einstelligen Bereich. Denkbar sind 0,5-5 mm.
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In dem in der 3 gewählten Beispiel ist als mechanische Kopplung 9 ein Drehgelenk 92 vorgesehen. Folglich ist der bewegliche Teil 3 um die Achse des Drehgelenks 9 schwenkbar. Diese Darstellung zielt auf die konkrete Anwendung bei herkömmlichen schwenkbaren Türen 3 hin. Gezeigt ist der bewegliche Teil 3 in einer offenen Lage 61. Hinsichtlich der übrigen Bezugszeichen wird auf die Beschreibung zu der 1 verwiesen.
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In der 4 wird das Anwendungsbeispiel aus 3 so gezeigt, dass zwar erneut ein Drehgelenk 92 zur Anwendung kommt, dass auch die Relativbewegung eine Schwenkbewegung um die Drehachse des Drehgelenks 92 ist, aber dass die Positionierung der Koppelelemente 4 und 5 zueinander unterschiedlich ausgeführt ist. Hinter den Varianten gemäß 3 und 4 steht der Gedanke, eine induktive Kopplung mittels Spulen einzusetzen. Die Übertragung elektrischer Energie mittels einer induktiven Kopplung kommt dann zustande, wenn sich die Spulen 42 und 52 in einer räumlichen Nähe zueinander befinden, und insbesondere dann, wenn die Spulenachsen 43 und 53 eine gemeinsame Achse ausbilden (vgl. 6). Rückblickend auf 3 nähern sich die Spulenachsen 43 und 53 beim Einnehmen der geschlossenen Lage 62 oder 63 radial zueinander an. Im Gegensatz dazu kommt es gemäß dem Ausführungsbeispiel in der 4 zu einem axialen Annähern der Spulenachsen 43 und 53.
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Das in der 5 gezeigte Ausführungsbeispiel soll vorrangig dazu dienen, verschiedene Ausführungsformen dahingehend zu erörtern, wie das erste Koppelelement 4 und das zweite Koppelelement 5 an den miteinander korrespondierenden Flächen ausgebildet sein kann. Hier können Formen zur Anwendung kommen, die zum einen die drahtlose beispielsweise induktive Kopplung möglichst verlustfrei bewerkstelligen und die zum zweiten eine möglichst präzise Positionierung der korrespondierenden Flächen zueinander unterstützen. Denkbar sind mittels Form- und/oder Kraftschluss die besagten Flächen zueinander in Position zu bringen. Hierzu sind beispielsweise schwimmende und/oder selbstfindende Lagerungen der Koppelelemente denkbar. So kann beispielsweise mittels linsenförmigen Kontaktflächen und einer gefederten Lagerung bewirkt werden, dass die Kontaktflächen mechanisch kontaktieren. Möglich sind ferner Stifte und dergleichen.
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Anhand der 6 soll die Ausführungsform der induktiven Kopplung erörtert werden. Eine solche induktive Kopplung wird regelmäßig mittels Spulen realisiert. Gezeigt ist, dass das erste Koppelelement 4 eine erste Spule 42 mit einer ersten Leitung 41 aufweist. Ferner ist gezeigt, dass das zweite Koppelelement 5 eine zweite Spule 52 mit einer zweiten Leitung 51 aufweist. Beide Spulen haben jeweils eine Spulenachse, nämlich die erste Spule 42 eine erste Spulenachse 43 bzw. die zweite Spule 52 eine zweite Spulenachse 53. Die beiden Spulen 42 und 52 sind vorgesehen, um die elektrische Kopplung 6 herzustellen. Dafür, dass das gelingt, ist entscheidend, dass die geschlossene Lage 62 (Anfang) und/oder die geschlossene Lage 63 (Ende) eingenommen ist/wird. Es versteht sich, dass jede geschlossene Lage zwischen 62 und 63 als eine solche anzusehen ist, in der die elektrische Kopplung 6 hergestellt werden kann. Im Fall der geschlossenen Lage 63 kontaktiert das erste Koppelelement 4 das zweite Koppelelement 5 mechanisch, während das in der anderen geschlossenen Lage 62 zwar nicht der Fall ist, aber die elektrische Kopplung 6 noch möglich ist.
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An der Stelle soll noch kurz auf die Möglichkeit einer kapazitiven Kopplung eingegangen werden, die grundsätzlich auch denkbar ist. Bei der kapazitiven Kopplung wird die Energie zwischen zwei (Kondensator-)platten übertragen. Es würde ggf. darum gehen, anstatt der beiden Spulen die beiden Platten zueinander zu positionieren.
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In der 7 ist schematisch eine Heimautomation 10 gezeigt. Diese weist eine Zentrale 12 mit einer Informationsverarbeitung 11 auf. Ferner sind Bestandteile/Geräte der Heimautomation 10 wie Sensoren 13 und Aktoren 14 gezeigt. Zwischen einem Sensor 15 und der Zentrale 12 ist jeweils eine Datenübertragung 19 vorgesehen, gleichermaßen zwischen dem Aktor 16 und der Zentrale 12. Für jede der beiden Datenübertragungen 17 und 18 wird üblicherweise eine drahtlose Verbindung 19 hergestellt. Zu den Aktoren 14 gehört auch der Aktor 7, der bislang als Verbraucher 7 in Erscheinung getreten ist. Mit anderen Worten kann der Verbraucher 7 ein Aktor 7 in einer Heimautomation 10 sein.
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Anhand der 8 wird nunmehr näher auf den Verbraucher bzw. Aktor 7 eingegangen. Der Verbraucher 7 weist einen Energiespeicher/Akku 71, eine Elektronik 72 zur Datenverarbeitung/Übertragung auf und ferner einen Antrieb/Motor 73. Es ist vorgesehen, dass der Energiespeicher 71 mittels der zweiten Leitung 51 mit dem zweiten Koppelelement 51 elektrisch verbunden ist. Die Elektronik 72 wird mittels des Energiespeichers 71 elektrisch versorgt. Insofern ist die Elektronik 72 auch in der Lage mit einer Zentrale 12 eine drahtlose Verbindung 19 herzustellen. Soweit die Elektronik 72 von der Zentrale 12 Anweisungen erhält, den Antrieb 73 in Gang zu setzen, sorgt die Elektronik 72 dafür, dass aus dem Energiespeicher 71 dem Antrieb 73 die dafür erforderliche elektrische Energie zugeführt wird. Der Motor 73 seinerseits kann dazu eingerichtet sein, die Nuss 35 oder einen Schließzylinder 35 eines Schlosses 31 zu drehen. Zusammengefasst ist der Verbraucher 7 in der Lage zunächst elektrische Energie zu speichern die selbiger über die zweite Leitung 51 zugeführt bekommt. Ferner kann der Verbraucher 7 die elektrische Energie nutzen, um auf Anweisung von einer Zentrale 12 ein elektronisches Türschloss 31 zu öffnen/schließen.
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Mit der 9 soll ein Ausführungsbeispiel gezeigt werden, in dem die elektrische Kopplung 6 in ein elektronisches Türschloss (21,31) integriert ist. Für die Montage in dem feststehenden Teil 2 ist ein Schließblech 21 vorgesehen. Ferner ist für die Montage in dem beweglichen Teil 3 das Schloss 31 vorgesehen. Das Schließblech 21 weist einen ersten Durchbruch 22 für die Falle 32 des Schlosses 31 auf. Zudem ist in dem Schließblech 21 ein zweiter Durchbruch 23 für den Riegel 33 des Schlosses 31 eingerichtet. Zwischen dem ersten Durchbruch 22 und dem zweiten Durchbruch 23 ist das erste Koppelelement 4 eingerichtet. Selbiges weist eine erste Leitung 41 auf zum elektrischen verbinden mit einer elektrischen Quelle 8.
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Das Schloss 31 weist die genannte Falle 32 und den Riegel 33 auf, die beide in die Stulpe 34 Schlosses 31 integriert sind. Integriert ist ferner das zweite Koppelelement 5, das eingerichtet ist mit dem ersten Koppelelement 4 des Schließbleches 21 zu korrespondieren bzw. die elektrische Kopplung 6 herzustellen. Ein Verbraucher 7 (vgl. 8) kann entweder in dem Schloss 31 integriert sein oder zumindest in der Nähe des Schlosses eingerichtet sein. Wesentlich ist, dass der Antrieb 73 mit der Nuss 35 (ggf. Schließzylinder 35) mechanisch gekoppelt werden kann. Der Verbraucher 7 ist mittels der zweiten Leitung 51 mit dem zweiten Koppelelement 5 elektrisch verbunden. Ferner ist der Verbraucher 7 eingerichtet eine Nuss 35 oder einen Schließzylinder 35 zu drehen. Der Verbraucher 7 ist eingerichtet eine drahtlose Verbindung 19 mit der Zentrale 12 der Heimautomation 10 herzustellen.
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Die Darstellung zeigt das Schließblech 21 und die Stulpe 34 des Schlosses 31 in einer Ansicht derart, dass beide, sofern sie an einer Spiegelachse 36 gespiegelt werden, gegeneinanderstehen würden. Das meint, dass die entsprechenden Durchbrüche 22 und 23 der Falle 32 bzw. dem Riegel 33 passend gegenüberstehen. Derartiges wäre auch bei dem ersten Koppelelement 4 und dem zweiten Koppelelement 5 derart der Fall, dass sich deren korrespondierenden Flächen gegenüberstehen.
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Der Einsatz eines solchen Schlossen bietet sich unter anderem dort an, wo beispielsweise ein elektrischer Türöffner vorhanden ist. Solche elektrischen Türöffner werden regelmäßig mit Niedrigspannung betrieben. D.h. auf Knopfdruck wird der Türöffner mit einer Spannung versorgt, wobei sich die Tür öffnen lässt. Türöffner sind häufig in Bürogebäuden und in Mehrfamilienhäusern zu finden. Die vorhandene Leitung zum Versorgen des Türöffners ließe sich als erste Leitung 41 nutzen.
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Die technische Lösung lässt mit anderen Worten wie folgt beschreiben. Es geht nachfolgend um induktives Laden/Versorgen von elektrischen Türmechanismen/Fenstermechanismen. Mit der voranschreitenden Verbreitung von bspw. elektrischen Türschlössern stellt sich die Frage nach einer effizienten und geeigneten Energieversorgung. Gegenwärtig wird dies meist mit Batterien umgesetzt. Hierbei bestehen allerdings Nachteile, wie z.B. Batterielebensdauer, Temperaturfestigkeit bei Einsatz im Außenbereich etc. Eine Versorgung durch Netzspannung unterstützt durch einen Akku wäre eine geeignetere Energieversorgung. Da Türschlösser allerdings im Allgemeinen im Türblatt eingebaut sind, welches auf Grund seines Verwendungszwecks beweglich gelagert ist, ist die Verlegung eines Kabels zur Energieversorgung durch die Türzarge oder durch das Türblatt eher ungeeignet, da größerer Montageaufwand, Kabelknickschutz in der Türzarge usw. erforderlich sind. Vorgeschlagen werden soll stattdessen eine induktive Lösung, mittels der kontaktfrei Energie von der Türzarge auf das im Türblatt befindliche Türschloss übertragen wird.
Die induktive Lösung kann als Nachrüstlösung (z.B. Klebebefestigung für Türzarge (Senderseite) und Türblatt (Empfängerseite) umgesetzt werden, als auch bereits integriert in Türrahmen und Türblatt („Erstausrüsterlösung“).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung / Vorrichtung
- 2
- feststehender Teil / erstes Teil
- 3
- beweglicher Teil / zweites Teil
- 4
- erstes Koppelelement
- 41
- erste Leitung
- 42
- erste Spule
- 43
- Spulenachse (erste Spule)
- 5
- zweites Koppelelement
- 51
- zweite Leitung
- 52
- zweite Spule
- 53
- Spulenachse (zweite Spule)
- 6
- elektrische Kopplung
- 61
- offene Lage
- 62
- geschlossene Lage (Anfang)
- 63
- geschlossene Lage (Ende)
- 64
- Schließrichtung
- 7
- elektrische Senke / Verbraucher / Aktor /
- 8
- elektrische Quelle
- 9
- mechanische Kopplung / Gelenk
- 91
- Schiebegelenk / Rolle / Rad
- 92
- Drehgelenk
- 10
- Heimautomation
- 11
- Informationsverarbeitung
- 12
- Zentrale
- 13
- Sensoren
- 14
- Aktoren
- 15
- Sensor
- 16
- Aktor
- 17
- Datenübertragung (Sensor-Zentrale)
- 18
- Datenübertragung (Aktor-Zentrale)
- 19
- drahtlose Verbindung
- 71
- Energiespeicher / Akku
- 72
- Elektronik (Datenverarbeitung- /-übertragung)
- 73
- Antrieb / Motor
- 21
- Schließblech (auch Türschild) für Zarge
- 22
- erster Durchbruch (für Falle)
- 23
- zweiter Durchbruch (für Riegel)
- 31
- Schloss
- 32
- Falle
- 33
- Riegel
- 34
- Stulpe
- 35
- Nuss / Schließzylinder
- 36
- Spiegelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/040144 A1 [0006]
- WO 2017/071712 A1 [0014]
- WO 2017/114534 A1 [0016]
- EP 3275795 A2 [0017]