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Die Erfindung betrifft einen Zwischenstecker zur Zustandserkennung von Antrieben, insbesondere von Garagentorantrieben, der einen Anschluss für eine Steuereinheit eines Antriebs, einen Stromeingang und einen Stromausgang hat.
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Zur Steuerung und Erkennung des Zustands von Antrieben, insbesondere von zwischen zwei Endstufen steuerbaren Garagentorantrieben, werden häufig Zwischenstecker herangezogen, die zwischen einer Stromquelle und einem Antrieb angebracht und über einen zusätzlichen Anschluss mit der Steuereinheit des Antriebs verbunden werden. Solche Zwischenstecker sind in der Lage Funkbefehle zu empfangen und über die angeschlossene Steuereinheit entsprechende Antriebsvorgänge auszulösen.
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DE 25 23 091 B2 offenbart eine Steuereinrichtung für Antriebsmotoren von Garagentoren in Abhängigkeit von einer Stromüberwachung. Hiernach kann beispielsweise durch die Verwendung von Überstromrelais das Erreichen einer Endstellung eines Garagentores erkannt und anschließend ein Antriebsvorgang in die entgegengesetzte Richtung ausgelöst werden.
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Aus
EP 1 932 994 A1 ist auch ein Antriebssystem bekannt, an welches mittels eines Zwischensteckers zusätzliche Steuerelemente drahtlos angeschlossen werden können. Solche Steuerungselemente können beispielsweise Sensoren wie Lichtschranken umfassen, die Daten aufzeichnen und durch eine Verbindung mit Kommunikationsgeräten ausgelesen werden können.
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EP 2 098 930 B1 offenbart eine als Zwischenstecker ausgestaltbare Überwachungseinheit, welche Prozess- und Steuerungsdaten eines Antriebssystems überwacht und zur Erkennung sicherheitsrelevanter Zustände eingerichtet ist. Hierzu ist ein zusätzlicher Anschluss an einen Prozesskanal und Parameterkanal eines Antriebssystems oder einer Sensoreinheit erforderlich.
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Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Zwischenstecker zur Steuerung und Zustandserkennung von Antrieben zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Zwischenstecker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei dem gattungsgemäßen Zwischenstecker wird vorgeschlagen, dass der Zwischenstecker eine Messeinheit hat, die zur Messung der elektrischen Leistung und/oder des elektrischen Stroms an dem Stromausgang des Zwischensteckers eingerichtet ist und eine Auswerteeinheit hat, die zur Ermittlung eines Zustands des Antriebs aus der gemessenen elektrischen Leistung und/oder dem gemessenen elektrischen Strom eingerichtet ist.
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Durch die Messeinheit wird bevorzugt der fließende Strom in dem Zwischenstecker gemessen. Die Messergebnisse werden zur Bestimmung des Zustands des Antriebs von der Auswerteeinheit ausgewertet. Anders als herkömmliche Zwischenstecker wird der Zustand des Antriebs nicht anhand des Antriebs mit von dem Antrieb bereitgestellten Sensorsignalen oder durch einen zusätzlichen Datenkanal zur Steuereinheit des Antriebs bestimmt, sondern direkt am Zwischenstecker durch Messung der Leistung, und/oder des Stroms am Stromausgang des Zwischensteckers.
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So kann z.B. der zur Versorgung des Antriebs bereitgestellte Strom über einen Shunt-Widerstand als Spannung abgegriffen und gemessen werden. Denkbar ist auch, dass aus einem gemessenen Strom- und Spannungsverlauf der Leistungsverlauf bestimmt und zur Zustandsermittlung herangezogen wird.
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Der Zustand des Antriebs wechselt z.B. bei Garagentorsystemen üblicherweise zwischen „Offen“ und „Geschlossen“ durch die jeweiligen Antriebsvorgänge des Öffnens oder Schließens. Aber es sind auch weitere Zustände, wie beispielsweise Lüftungspositionen mit 1/3, 1/2 oder 2/3 Öffnung, denkbar. Zwischenpositionen treten ebenfalls auf, wenn die Fahrt durch einen Befehl, wie z.B. die erneute Betätigung der Fernbedienung des Antriebs oder durch die Erkennung von Hindernissen im Fahrweg gestoppt wird.
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Zur Erkennung der Zustände des Antriebs sind häufig magnetische bzw. optische Abtastungen mittels Sensoren wie beispielsweise Lichtschranken oder die Messung des Motorstroms am Antrieb selbst erforderlich. Die Erfindung ermöglicht hingegen eine Zustandserkennung des Antriebs ohne das Erfordernis einer zusätzlichen Abtastung oder Messung am Antrieb.
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Der Stromeingang ist insbesondere eine Schnittstelle zwischen einer elektrischen Verbindungsquelle und dem Zwischenstecker. Der Stromeingang kann beispielsweise zur Verbindung mit einer haushaltsüblichen 230V Netzsteckdose eingerichtet sein.
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Der Stromausgang ist insbesondere eine Schnittstelle zwischen dem Zwischenstecker und einem nachgeschalteten Gerät zu dessen Versorgung mit elektrischem Strom. Der Stromausgang kann beispielsweise zu einer Verbindung mit einem Netzstecker eines Gerätes, beispielsweise dem eines Antriebs, eingerichtet sein.
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Erkennbare Zustände eines Antriebs können z.B. bei Garagentorantrieben neben offen und geschlossen, auch Lüftungspositionen mit z.B. 1/3, 1/2, 2/3 Öffnungsgrad, aber insbesondere auch andere Zustandsformen wie z.B. Betriebszustand, Ruhezustand, Normalzustand, Fehlerzustand, blockierter Zustand, wartungsbedürftiger Zustand, defekter Zustand, Testzustand, Lernzustand, Kalibrierungszustand, energiesparender Zustand, Beschleunigungszustand, Bremszustand, abgeriegelter Zustand, in Bewegung, in Aufwärtsbewegung, in Abwärtsbewegung, in Seitwärtsbewegung, in Drehbewegung, Stillstand, usw. sein.
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Im ersten Schritt kann bevorzugt eine Messung des, zwischen dem Stromeingang und Stromausgang der Erfindung durch einen Shunt-Widerstand fließenden Stroms anhand der über den Shunt- Widerstand abfallenden Spannung beim Betrieb des Antriebs durchgeführt werden. Im zweiten Schritt erfolgt eine Auswertung der Messergebnisse, wodurch der exakte Zustand des Antriebs ermittelt wird. Der Begriff exakt kann auch als Annäherungswert verstanden werden, der den Zustand des Antriebs unter Vorbehalt geringfügiger Abweichung wiedergibt.
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Der Zwischenstecker kann eine durchgeschliffene Netzsteckdose mit einem Netzstecker am Stromeingang und einer Netzsteckdose am Stromausgang sein.
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So kann der ursprüngliche Stromanschluss des Antriebssystems mit dem Zwischenstecker verbunden werden, ohne dass zusätzliche Netzsteckdosen blockiert werden. Außerdem wird hierdurch eine hohe Kompatibilität zu haushaltsüblichen Stromanschlüssen und Antriebssystemen gewährleistet und so die Möglichkeit einer unkomplizierten Nachrüstung geschaffen.
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Der Zwischenstecker kann als Funk-Schaltaktor mit einer Funkempfangseinheit ausgestaltet und über ein potentialfreies Relais mittels eines Funkbefehls schaltbar sein.
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So kann der Zwischenstecker mit mobilen Endgeräten, wie beispielsweise einer Fernbedienungen oder einem Handy gekoppelt und mittels Funksignal angesteuert werden, um entsprechende Antriebsvorgänge zu initiieren. Eine solche Fernsteuerung bietet einen großen Komfortvorteil gegenüber einer händischen Bedienung am Zwischenstecker oder dem Antriebssystem selbst.
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Der Anschluss für die Steuereinheit des Antriebs kann eine Anschlussklemme haben. Damit lässt sich eine lösbare Verbindung des Zwischensteckers mit der Messeinheit mit einer Steuerleitung realisieren.
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Dies gewährleistet eine hohe Kompatibilität zu gängigen Steuereinheiten von Antriebssystemen und setzt keinen BUS-Anschluss zum Datenaustausch an der Steuereinheit des Antriebs voraus.
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Der Zwischenstecker kann eine Kommunikationseinheit haben, die zur Übermittlung eines durch die Auswerteeinheit ermittelten Zustands des Antriebs an ein Empfangsgerät eingerichtet ist.
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So können die Zustände des Antriebs, wie beispielsweise geschlossen oder offen bei einem Garagentor, an externe Geräte wie Computer oder Smartphones übermittelt und angezeigt werden.
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Der Antrieb kann in Abhängigkeit von dem an das Empfangsgerät übermittelten Zustand des Antriebs, über die Zwischenstecker steuerbar sein.
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Dies ermöglicht eine effiziente und statusorientierte Steuerung des Antriebs aus der Ferne.
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Die Messeinheit kann zu einer Messung einer Laufzeit eines im Antrieb durchgeführten Antriebsvorgangs eingerichtet sein. Die Laufzeit kann aus dem gemessenen Leistungsverlauf und/oder Stromverlauf bestimmt werden.
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Die Erfassung der Laufzeit der Antriebsvorgänge liefert einen zusätzlichen Kontrollwert und vermindert damit Fehler bei der Zustandserkennung, z.B. bei abgebrochenen Vorgängen durch versehentlich doppelte Betätigung oder Hindernisse in der Fahrbahn des Antriebs.
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Der Antrieb kann anhand der von der Messeinheit gemessenen Laufzeit eines Antriebsvorgangs des Antriebs über den Zwischenstecker an vordefinierten Zwischenpositionen ansteuerbar sein.
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Anhand einer Messung der Laufzeit eines in der Ausführung befindlichen Antriebsvorgangs, wie z.B. das Öffnen oder Schließen eines Garagentors, wird ein Anhalten an einem bestimmten Zeitmarker ermöglicht. Zeitmarker können insbesondere bestimmte Zeitpunkte bzw. Zeitabschnitte der Laufzeit eines Antriebsvorgangs sein, die sich beliebig festlegen und über einen Vergleich mit der tatsächlichen Laufzeit eines Antriebsvorgangs ansteuern lassen. So können sämtliche denkbaren Positionen zwischen geöffnet und geschlossen z.B. eines Garagentores sowie beispielsweise 1/3, 1/2 oder 2/3 Öffnung angepeilt werden. Diese Zustände können z.B. vorab in einem Empfangsgerät festgelegt und über einen Funkbefehl an den Zwischenstecker angesteuert werden.
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Der Zwischenstecker kann eine Speichereinheit aufweisen, die zur Abspeicherung der von der Messeinheit gemessenen Stromversorgung des Antriebs bei der Durchführung von Antriebsvorgängen in Stromprofilen eingerichtet ist.
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Unter dem Begriff der Stromprofile wird z.B. der messbare Verlauf des Stromflusses an der Stromausgangsklemme in Abhängigkeit von der Zeit durch den Zwischenstecker zum Antrieb bei der Durchführung bestimmter Antriebsvorgänge verstanden. Anhand der Stromprofile können der übliche Energiebedarf der verschiedenen Antriebsvorgänge ermittelt werden. Die Stromprofile können so zum Beispiel Optimierungspotenziale aufzeigen und zur Reduzierung des Energieverbrauchs herangezogen werden. In entsprechender Weise können auch Leistungsprofile aus der Messung von Strom und Spannung an dem Zwischenstecker erfasst und ausgewertet werden.
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Die Auswerteeinheit kann zum Abgleich der Leistungsversorgung bzw. Stromversorgung des Antriebs bei der Durchführung von Antriebsvorgängen mit den abgespeicherten Leistungs- und/oder Stromprofilen eingerichtet sein.
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Bei Abweichungen der Leistungs- bzw. Stromversorgung des Antriebs von den üblichen Leistungs- bzw. Stromprofilen, können Unregelmäßigkeiten, Störungen und Ausfälle detektiert werden. Dies erlaubt abgebrochene Antriebsvorgänge zu erkennen, fortzuführen und den gewünschten Zustand des Antriebs zu erreichen. Ferner könnten Servicemeldungen z.B. bei defekten Leuchtmitteln übermittelt werden.
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Bezüglich der Begriffe Strom und Spannung ist zu beachten, dass diese sich gegenseitig bedingen und in Abhängigkeit voneinander zu betrachten sind. Die Bezugsgrößen lassen sich ineinander umrechnen und können gleichermaßen zur Zustandserkennung herangezogen werden. Eine Einschränkung des Schutzbereichs der Erfindung nur auf Strom oder Spannung wird damit explizit nicht vorgenommen.
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Insbesondere kann die Messeinheit zur Messung der verbrauchten elektrischen Energie aus dem zeitlichen Verlauf von Strom und Spannung, die dem Antrieb zur Verfügung gestellt wurden, eingerichtet sein.
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Die Ermittlung des Zustandes des Antriebs kann aus der gemessenen elektrischen Energie erfolgen.
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Damit lassen sich handelsübliche Funkzwischenstecker mit Energiemessfunktion verwenden, die um eine Auswertesoftware zur Ermittlung des Zustands eines Antriebs aus dem Energieverlauf ergänzt werden.
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Der unbestimmte Begriff „ein“ ist als solcher und nicht als Zahlwort zu verstehen. So ist auch denkbar, dass der erfindungsgemäße Zwischenstecker eine Mehrzahl von Mess-, Auswerte-, Speicher- und/oder Kommunikationseinheiten sowie Anschlüsse haben kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den bei gefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 - einen Zwischenstecker in einer ersten Ausführungsform;
- 2 - einen Zwischenstecker nach 1 in einem ersten Anwendungsbeispiel;
- 3 - einen Zwischenstecker nach 1 in einem zweiten Anwendungsbeispiel;
- 4 - Beispielhafte Stromprofile bei der Durchführung von Antriebsvorgängen.
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1 zeigt einen Zwischenstecker in einer ersten Ausführungsform. Der Zwischenstecker 1 weist einen Anschluss 2a auf, der in der Form einer Anschlussklemme ausgestaltet ist. Der Anschluss 2a kann zur Verbindung mit Anschlüssen anderer Geräte genutzt werden, um Signale, wie z.B. Steuerungsbefehle, zu übermitteln.
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Weiterhin sind ein Stromeingang 3 und ein Stromausgang 4 zu erkennen, die in Form einer durchgeschliffenen Netzsteckdose 9 miteinander verbunden sind. Der Stromeingang 3 kann zur Verbindung des Zwischensteckers mit einer Stromquelle genutzt werden. Die durchgeschliffene Netzsteckdose 9 ermöglicht an dem Stromausgang 4 einen Anschluss von Netzsteckern anderer Geräte bzw. Antriebssystemen und deren Versorgung mit Strom.
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Unter einer durchgeschliffenen Netzsteckdose 9 ist insbesondere zu verstehen, dass der phasenführende Anschluss des Netzsteckers am Stromausgang 4 und der Nullleiter-Anschluss des Netzsteckers am Stromeingang 3 mit dem entsprechendem Anschluss der Netzsteckdose am Stromausgang 4 verbunden sind. Diese Verbindung kann schaltbar über z.B. ein Schaltkreis, Schütz oder eine Elektronik erfolgen, so dass die Verbindung zwischen Stromeingang 3 und Stromausgang 4 abschaltbar und ggf. dimmbar ist.
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Zwischen dem Stromeingang 3 und dem Stromausgang 4 befindet sich eine Messeinheit 5. Die Messeinheit 5 kann zur Messung des zwischen dem Stromeingang 3 und dem Stromausgang 4 fließenden Stroms, der am Stromausgang 4 zwischen den dortigen Anschlussleitungen abfallenden Spannung und/oder dem Zeitraum oder Zeitverlauf der anliegenden Spannung bzw. des Stroms eingerichtet sein. Durch Erfassung des Strom- und Spannungsverlaufs kann die momentane Leistung und der Leistungsverlauf bzw. die vom Antrieb verbrauchte Energie ermittelt werden.
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Erkennbar sind zudem eine Auswerteeinheit 6, eine Kommunikationseinheit 7 und eine Speichereinheit 8, die im Gehäuse des Zwischensteckers untergebracht sind. Die Auswerteeinheit 6 kann zur Auswertung der Messergebnisse und zur Bestimmung eines Zustands eingerichtet sein. Die Zustandserkennung erfolgt somit im Zwischenstecker selbst.
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Erkennbare Zustände eines Antriebs können z.B. bei Garagentorantrieben neben offen und geschlossen, auch Lüftungspositionen mit z.B. 1/3, 1/2, 2/3 Öffnungsgrad, aber insbesondere auch andere Zustandsformen wie z.B. Betriebszustand, Ruhezustand, Normalzustand, Fehlerzustand, blockierter Zustand, wartungsbedürftiger Zustand, defekter Zustand, Testzustand, Lernzustand, Kalibrierungszustand, energiesparender Zustand, Beschleunigungszustand, Bremszustand, abgeriegelter Zustand, in Bewegung, in Aufwärtsbewegung, in Abwärtsbewegung, in Seitwärtsbewegung, in Drehbewegung, Stillstand, usw. sein.
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Die Ergebnisse können anschließend mittels der Kommunikationseinheit 7 an externe Geräte übermittelt oder mittels der Speichereinheit 8 lokal gespeichert werden. Voreilhaft ist, wenn die Kommunikationseinheit 7 als Funkkommunikationseinheit mit einem Transceiver zum drahtlosen Empfangen und Senden von Daten ausgestattet ist.
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2 zeigt einen Zwischenstecker 1 in einer möglichen Montageposition. Der Stromeingang 3 des Zwischensteckers 1 wird in eine Netzsteckdose 3a eingesteckt. So kann der Zwischenstecker 1 mit elektrischer Energie versorgt werden.
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In den Stromausgang 4 des Zwischensteckers 1 wird ein Netzstecker 4a eines Antriebs 10 eingesteckt. So kann der Antrieb 10 über den Zwischenstecker 1 mit elektrischen Strom versorgt werden. Der Anschluss 2a des Zwischensteckers 1 ist mit einem Anschluss 2b der Steuereinheit 11 des Antriebs 10 verbunden. So können vom Zwischenstecker 1 z.B. Steuersignale an die Steuereinheit 11 des Antriebs übermittelt werden.
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3 zeigt ein Einsatzbeispiel eines Zwischensteckers 1 zur Steuerung eines Antriebs 10 eines Garagentores 12. Der Zwischenstecker 1 ist dem Antriebs 10 des Garagentores 12 an der Netzsteckdose 3a vorgeschaltet und über den Anschluss 2a mit der Steuereinheit 11 des Antriebs 10 verbunden. Dies gewährleistet die Möglichkeit einer unkomplizierten Nachrüstung des Zwischenschalters 1 an dem Antrieb 10. Die Zustandserkennung des Antriebs 10 bzw. Garagentors 12 erfolgt dann anhand der Stromaufnahme bzw. des entsprechenden Spannungsverlaufs direkt im Zwischenstecker 1. Die Notwendigkeit einer zusätzlichen Messung am Anschluss 2b der Steuereinheit 11 des Antriebs 10 entfällt damit zur Zustandserkennung. So lassen auch Antriebsvorgänge, die nicht über den Zwischenstecker 1, sondern über eine händische Betätigung am Antriebs 10, oder einer Nutzung der Originalfernbedienung des Antriebs 10, ausgelöst werden, zur Zustandserkennung erfassen. Unabhängig davon können Empfangsgeräte 7a Funkbefehle an den Zwischenschalter 1 senden und so mittelbar einen Öffnungs- oder Schließvorgang des Garagentors 12 unter Einsatz des Antriebs 10 auslösen.
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4 zeigt mögliche Stromprofile 13a und 13b, die von der Messeinheit 5 des Zwischensteckers 10 gemessen und in der Speichereinheit 8 gespeichert werden können. Das Stromprofil 13a veranschaulicht den gemessenen Strom im Zwischenstecker 1 bei einem normal bzw. störungsfrei ablaufendem Öffnungs- oder Schließvorgangs des Garagentores 12. Der Stromverlauf von Öffnungs- und Schließvorgängen sollte sich im Normalbetrieb jeweils identisch bzw. ähnlich gestalten. Dies ermöglicht einen Abgleich der gespeicherten Stromprofile mit den Messergebnissen weiterer Antriebsvorgänge.
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Das Stromprofil 13b zeigt exemplarisch einen gemessenen Strom im Zwischenstecker 1 eines abgebrochenen bzw. gestörten Antriebsprozesses. Ein Abgleich mit gespeicherten Stromprofilen von Öffnungs- und Schließvorgängen, zum Beispiel dem Stromprofil 13a, kann, unter Berücksichtigung des entsprechenden Antriebsbefehls, Unregelmäßigkeiten und/oder Abweichungen bezüglich der Ausführung der Antriebsvorgänge ergeben. So lassen sich etwa Fehler, Störungen oder Doppelbetätigungen des Antriebssystems feststellen, um abgebrochene Antriebsvorgänge fortzufahren bzw. abzuschließen. Die graphisch dargestellten Stromverläufe dienen ausschließlich der Verbildlichung und können je nach Antriebssystem, Laufzeit, Netzspannung, etc. variieren und sich in der graphischen Darstellung unterscheiden. Vergleichbare Profile ergeben sich bei der Erfassung der vom Strom- und Spannungsverlauf abhängigen Leistung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zwischenstecker
- 2a
- Anschluss am Zwischenstecker
- 2b
- Anschluss an der Steuereinheit
- 3
- Stromeingang
- 3a
- Netzsteckdose
- 4
- Stromausgang
- 4a
- Netzstecker
- 5
- Messeinheit
- 6
- Auswerteeinheit
- 7
- Kommunikationseinheit
- 7a
- Endgerät
- 8
- Speichereinheit
- 9
- Durchgeschliffene Netzsteckdose
- 10
- Antrieb
- 11
- Steuereinheit
- 12
- Garagentor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2523091 B2 [0003]
- EP 1932994 A1 [0004]
- EP 2098930 B1 [0005]
