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Die Erfindung betrifft eine Ansteuerelektronik für einen
mit Gleichstrom betriebenen Türöffner, eine Versorgungseinheit
für einen
mit Gleichstrom betriebenen Türöffner und
ein Verfahren zum Ansteuern eines mit Gleichstrom betriebenen Türöffners.
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Allgemein können elektrische Türöffner mit Gleichstrom
oder mit Wechselstrom angesteuert werden. Bei einer Ansteuerung
mit Wechselstrom entsteht ein Brummton, der als störend empfunden
wird, insbesondere wenn die angesteuerte Tür für eine längere Zeit, z. B. mehrere Stunden,
entriegelt werden soll. Bei einer Ansteuerung mit Gleichstrom führt schon
eine sehr geringe Vorlast auf die Türöffner-Falle dazu, dass sich
der Türöffner verklemmt
und die Tür
nicht freigegeben wird. Schon die durch eine Türdichtung hervorgerufene Vorlast
kann ausreichen, den Türöffner zu
verklemmen, was dazu führt,
dass die Tür
nicht geöffnet
wird.
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Es ist daher die der Erfindung zugrunde
liegende Aufgabe, eine Ansteuerung für einen Türöffner bereitzustellen, bei
dem die zuvor beschriebenen Nachteile nicht existieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Ansteuerelektronik für
einen mit Gleichstrom betriebenen Türöffner nach dem Patentanspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den diesen nachgeordneten
Unteransprüchen.
Weiter wird diese Aufgabe durch eine im Patentanspruch 15 definierte
Versorgungseinheit für
einen mit Gleichstrom be triebenen Türöffner und ein Verfahren zum Ansteuern
eines mit Gleichstrom betriebenen Türöffners gelöst, wie es im Patentanspruch
16 angegeben ist. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den diesen nachgeordneten Unteransprüchen angegeben.
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Eine Ansteuerelektronik für einen
mit Gleichstrom betriebenen Türöffner weist
erfindungsgemäß eine Bestromungsvorrichtung
auf, die eine an den Türöffner angelegte
Gleichspannung zumindest während
eines bestimmten Zeitabschnittes der Bestromung des Türöffners pulst
oder pulsen kann.
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Dementsprechend weist ein erfindungsgemäßes Verfahren
zum Ansteuern eines mit Gleichstrom betriebenen Türöffners ein
zumindest während eines
bestimmten Zeitabschnittes der Bestromung des Türöffners erfolgendes oder mögliches
Pulsen einer an den Türöffner angelegten
Gleichspannung auf.
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Damit wird erfindungsgemäß die mögliche Vorlast
bei mit Gleichstrom betriebenen Türöffnern erhöht, ohne dass ein entsprechend
einer Wechselstrombestromung entstehender Brummton auftritt.
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Nach der Erfindung liegt der bestimmte
Zeitabschnitt vorteilhafter Weise am Anfang der Bestromung.
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Alternativ oder zusätzlich dauert
der bestimmte Zeitabschnitt nach der Erfindung vorteilhaft etwa
zwischen 0,2 Sekunden und 10 Sekunden, vorzugsweise etwa zwischen
0,2 Sekunden und 5 Sekunden, weiter vorzugsweise etwa 1,5 Sekunden
an.
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Insbesondere bietet eine Kombination
dieser beiden vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung den Vorteil,
dass der Türöffner auch
bei einer erhöhten
Vorlast sofort sicher öffnet,
wonach die Vorlast nicht mehr berücksichtigt zu werden braucht
und durch den Gleichstrombetrieb ein sehr ruhiger Betrieb erreicht
wird.
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Die gepulste Bestromung kann jedoch
erfindungsgemäß z. B.
auch erst dann erfolgen, wenn die Ansteuerelektronik ein Blockieren
des Türöffners festgestellt
hat, wodurch erfindungsgemäß ein Gleichstrombetrieb
ohne Pulsen erfolgen kann, wenn dieser zum Öffnen der Tür ausreicht.
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Es ist aber auch möglich, dass
ein gepulster Betrieb immer erfolgt, jedoch nicht direkt am Anfang der
Bestromung, sondern erst nachdem ein bestimmter Zeitabschnitt verstrichen
ist, in dem ein Benutzer eine Tür,
deren Türöffner nicht
verklemmt ist, bereits passiert hätte. Auf diese Weise wird der
durchschnittliche Benutzer, der keine zu frühe Vorspannung auf die Tür ausübt, nicht
mit dem durch das Pulsen der Gleichspannung eventuell entstehenden
kurzen Brummgeräusche
belästigt,
da dieses erst erfolgt, nachdem die Tür passiert wurde. Weiterhin
wird aber auch dem eiligen Benutzer, der schon zu früh eine Vorspannung
auf die Tür
ausgeübt
hat, eine erneute Anforderung einer Öffnung der Tür erspart.
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Erfindungsgemäß erfolgt das Pulsen der Gleichspannung
vorteilhafter Weise mit einer Frequenz etwa zwischen 10 Hz und 200
Hz, vorzugsweise etwa zwischen 10 Hz und 100 Hz, weiter vorzugsweise
etwa von 50 Hz oder 60 Hz. Diese Frequenzen sichern, dass der erfindungsgemäß angesteuerte Türöffner nicht
verklemmt und insbesondere bietet die weiter vorzugsweise Ausführungsform
den Vorteil, dass ein Benutzer kein ihm ungewohntes Brummen oder
Pfeifen hört,
sondern einen dem üblichen Netzbrummen
entsprechenden Ton.
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Vorteilhafter Weise wird erfindungsgemäß eine zugeführte Versorgungsspannung
für den
Türöffner während eines
bestimmten Zeitabschnittes gepulst und sonst unverändert an
den Türöffner weitergeleitet,
insbesondere durch die Bestromungsvorrichtung. In dieser vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung kann die Ansteuerelektronik nach der
Erfindung einfach zwischen eine herkömmliche Stromversorgung und
einen herkömmlichen
Türöffner geschaltet
werden und wird durch die herkömmliche Ansteuerung
aktiviert, wonach die erfindungsgemäßen Vorteile ohne weiteres
Dazutun erreicht werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung ist die Bestromungsvorrichtung ein Transistor, vorzugsweise
ein MOSFET.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung weist die Ansteuerelektronik eine Oszillatorvorrichtung
auf, die die Bestromungsvorrichtung während eines bestimmten Zeitabschnittes
so ansteuert, dass an den Türöffner eine
gepulste Versorgungsspannung angelegt wird.
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In diesem Fall umfasst die Oszillatorvorrichtung
in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen
als Oszillator geschalteten Schmitt-Trigger.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung weist die Ansteuerelektronik eine Zeitsteuervorrichtung
auf, die den Anfang und die Dauer des bestimmten Zeitabschnittes
bestimmt.
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In diesem Fall umfasst die Zeitsteuervorrichtung
in einer ersten weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ein erstes Zeitglied, das den Anfang des bestimmten Zeitabschnittes
nach Zuführung einer
Versorgungsspannung für
den Türöffner festlegt.
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In diesem Fall umfasst das erste
Zeitglied in einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
einen Schmitt-Trigger, an dessen Eingang ein gegen die Versorgungsspannung
für den
Türöffner geschalteter
Kondensator und ein gegen Masse geschalteter Widerstand angeschlossen
sind.
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In diesem Fall umfasst die Zeitsteuervorrichtung
in einer zweiten weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ein zweites Zeitglied, das die Dauer des bestimmten Zeitabschnittes
festlegt.
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In diesem Fall umfasst das zweite
Zeitglied in einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
einen Schmitt-Trigger, an dessen Eingang ein gegen die Versorgungsspannung
für den
Türöffner geschalteter
Widerstand und ein gegen Masse geschalteter Kondensator angeschlossen
sind.
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Bei einer solchen Ausführung aller
drei zuvor angesprochenen Baugruppen mit Schmitt-Triggern wird eine
vorteilhafte Hintereinanderschaltung der drei Baugruppen möglich, wie
sie nachfolgend noch detailliert beschrieben wird. Weiter ist ein
sehr kompakter Aufbau möglich.
Bei einem selbstsperrenden MOSFET als Bestromungsvorrichtung sind
die Schmitt-Trigger
vorteilhafter Weise als invertierende Schmitt-Trigger ausgeführt.
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In einer noch weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung weist die Ansteuerelektronik einen Spannungsregeler
zur Versorgung der Ansteuerelektronik aus einer Versorgungsspannung
für den Türöffner auf.
In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Ansteuerelektronik, deren
Zeitkon stanten sich in der Regel aus der daran angelegten Versorgungsspannung
ergeben, für
mit den unterschiedlichsten Spannungen arbeitende Türöffner eingesetzt
werden, ohne dass Änderungen
oder Anpassungen notwendig sind.
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Eine erfindungsgemäße Versorgungseinheit für einen
mit Gleichstrom betriebenen Türöffner weist eine
Ansteuerelektronik nach der Erfindung auf.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten
und vorteilhaften Ausführungsformen
und Ausgestaltungen der Erfindung können in beliebiger Weise miteinander
kombiniert werden.
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Es versteht sich, dass die Ansteuerelektronik auch
direkt an eine vorhandene Versorgungsspannung (Gleichspannung) angeschlossen
werden kann.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand
der Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1:
Ein Blockschaltbild einer Ansteuerung eines Türöffners;
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2:
eine Türöffneransteuerung
nach einer beispielhaften bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung;
und
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3:
den Verlauf einer an die in der 1 gezeigten
Türöffneransteuerung
angelegten Eingangsspannung und der von dieser erzeugten Ausgangsspannung.
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In der Figur wird die prinzipielle
Ansteuerung eines Türöffners TÖ dargestellt.
Ein Netzteil 1 versorgt eine Türöftneransteuerung mit der notwendigen Vorsorgungsspannung über eine
Verbindung r. Die Verbindung 5 geht dabei an ein
Zeitglied 2, dessen Ausgangssignale über eine Verbindung 6 an
einem Oszillator 3 gehen. Der Oszillator 3 steuert über eine Verbindung 7 eine
Endstufe 4 an, deren Ausgangssignal über eine Verbindung 9 dem
Türöffner TÖ zugeführt wird.
Von der Endstufe 4 wird über eine Verbindung 8 eine
Rückkoppelung
zu dem Zeitglied 2 geschaltet.
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In der 2 wird
ein Ausführungsbeispiel der
Prinzipschaltung nach 1 wiedergegeben.
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Eine in der 2 gezeigte Türöffneransteuerung nach einer
beispielhaften bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist einen
selbstsperrenden N-Kanal MOSFET T1 in Source-Schaltung
auf, dessen Source an Masse liegt, über den ein Türöffner TÖ bestromt
wird, der zwischen dem Drain-Anschluss des MOSFETs T1 und
einer positiven Versorgungsspannung UBT des
Türöffners liegt.
Parallel zu dem Türöffner TÖ ist eine
Diode D3 geschaltet, deren Anode an dem
Drain-Anschluss des MOSFETs T1 liegt und
deren Kathode an der positiven Versorgungsspannung UBT des
Türöffners liegt.
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Das Gate des MOSFETs T1 wird über eine Parallelschaltung
eines Widerstandes R5 und eines Kondensators
C4 von dem Ausgang eines Oszillators angesteuert,
der aus einem invertierenden Schmitt-Trigger S3 besteht,
zwischen dessen Eingang und Masse ein Kondensator C3 geschaltet
und zwischen dessen Eingang und Ausgang ein Widerstand R4 geschaltet ist, wobei der Ausgang des dritten
invertierenden Schmitt-Triggers S3 gleichzeitig der
Ausgang des Oszillators ist.
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In dieser Konfiguration schwingt
der Oszillator bei dem Anlegen einer Versorgungsspannung an den
invertierenden Schmitt-Trigger S3 mit einer
durch den Widerstand R4 und den Kondensator
C3 sowie die Hysterese und die Schwellenspannungen
des invertierenden Schmitt-Triggers S3 bestimmten
Frequenz und steuert so den MOSFET T1 so
an, dass dieser den Türöffner TÖ gepulst
bestromt, wenn eine positive Versorgungsspannung UBT des
Türöffners angelegt
ist.
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Der Eingang des invertierenden Schmitt-Triggers
S3 ist über
eine Diode D2, deren Anode mit dem Eingang
des invertierenden Schmitt-Triggers S3 verbunden
ist, mit einem zweiten Zeitglied verbunden, dessen Ausgang der Ausgang eines
invertierenden Schmitt-Triggers S2 ist,
zwischen dessen Eingang und Masse ein Kondensator C2 geschaltet
ist, aufgrund der höheren
Speicherleistung vorzugsweise ein Elektrolytkondensator, und zwischen
dessen Eingang und der Versorgungsspannung UBA der
Ansteuerelektronik ein Widerstand R3 geschaltet
ist. Das zweite Zeitglied bestimmt die Dauer der gepulsten Bestromung
des Türöffners TÖ, da der
Ausgang des invertierenden Schmitt-Triggers S2 den
Eingang des invertierenden Schmitt-Triggers S3 auf
Masse zieht, wenn der Kondensator C2 über den
Widerstand R3 über die Schwelleneinschaltspannung
des invertierenden Schmitt-Triggers S2 aufgeladen
ist.
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In dieser Konfiguration ist die Dauer
der gepulsten Bestromung durch den Widerstand R3 und den
Kondensator C2 sowie die Schwellenspannungen
des invertierenden Schmitt-Triggers S2 bestimmt.
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Der Eingang des invertierenden Schmitt-Triggers
S2 ist über
eine Reihenschaltung einer Diode D1 und
eines Widerstandes R2, deren Anode mit dem
Eingang des invertierenden Schmitt-Triggers S2 verbunden
ist, mit einem ersten Zeitglied verbunden, dessen Ausgang der Ausgang
eines ersten invertierenden Schmitt-Triggers S1 ist,
zwischen dessen Eingang und Masse ein Widerstand R1 geschaltet
ist und zwischen dessen Eingang und der Versorgungsspannung UBA der Ansteuerelektronik ein Kondensator
C1 geschaltet ist. Das erste Zeitglied bestimmt
den Anfang der gepulsten Bestromung des Türöffners TÖ, da der Ausgang des invertierenden Schmitt-Triggers
S1 den Eingang des invertierenden Schmitt-Triggers S2 auf Masse zieht und so den Kondensator
C2 entlädt
bzw. entladen hält,
bis der Kondensator C1 über den Widerstand R1 soweit aufgeladen ist, dass die über dem
Widerstand R1 abfallende Spannung unter
die Schwellenausschaltspannung des invertierenden Schmitt-Triggers
S1 abgesunken ist.
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In dieser Konfiguration ist der Anfang
der gepulsten Bestromung durch den Widerstand R1 und den
Kondensator C1 sowie die Schwellenspannungen
des invertierenden Schmitt-Triggers S1 bestimmt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das erste Zeitglied so eingestellt, dass der Kondensator C2 des zweiten Zeitgliedes möglichst
schnell entladen und direkt danach zum Aufladen über den Widerstand R3 freigegeben wird, wodurch ein gepulster
Betrieb des Türöffners TÖ am Anfang
des Betriebes des Türöffners TÖ mit einer
nachfolgenden Dauerbestromung erfolgt.
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Die Versorgungsspannung UBA der Ansteuerelektronik wird z. B. von
einem Spannungsregeler erzeugt, der aus einer zwischen der Versorgungsspannung
UBT des Türöffners TÖ und Masse geschalteten Reihenschaltung
eines Widerstandes R6 und einer Zenerdiode
ZD1, wobei die Anode der Zenerdiode ZD1
an Masse liegt, einem NPN-Transistor T2,
dessen Kollektor an der Versorgungsspannung UBT des
Türöffners TÖ liegt und
dessen Basis an dem Verbindungspunkt des Widerstandes R6 und
der Zenerdiode ZD1 liegt, und einem Widerstand
R7 besteht, der zwischen den Emitter des
NPN-Transistors T2 und Masse geschaltet
ist. Die Versorgungsspannung UBT der Ansteuerelektronik
liegt in diesem Fall an dem Emitter des NPN-Transistors T2 an. Der Spannungsregeler kann als zu der
Ansteuerelektronik zugehörig
betrachtet werden.
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Liegt also die Versorgungsspannung
UBT des Türöffners TÖ an der erfindungsgemäßen Ansteuerelektronik
an, so erfolgt automatisch die erfindungsgemäße Bestromung des Türöffners TÖ über den Schalttransistor,
hier den MOSFET T1.
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Die 3 zeigt
im oberen Teil einen beispielhaften Verlauf einer Eingangsspannung
der Ansteuerelektronik, hier die Versorgungsspannung UBT des Türöffners TÖ, und im
unteren Teil den Verlauf der korrespondierenden Ausgangsspannung
der Ansteuerelektronik, d. h. der am Türöffner TÖ tatsächlich anliegenden Spannung,
mit einem gepulsten Betrieb am Anfang.
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Die erfindungsgemäße Ansteuerelektronik ist vom
Bauraumbedarf klein gehalten und kann mit einem Netzteil zusammengefasst
sein. Vorteilhafter Weise wird die Eingangs- und Ausgangsspannung durch
aufsteckbare Anschlussklemmen an eine die Ansteuerelektronik enthaltende
Platine angelegt, die bevorzugt verpolungssicher ausgelegt sind.
Aufgrund der benötigten
Leistungen sollten Drähte
von einem Durchmesser bis 0,8 mm anschließbar sein. Die Schaltung ist
weiter vorzugsweise gegen Verpolung und Vertauschen der Ein- und
Ausgangsspannung gesichert.
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- 1
- Netzteil
- 2
- Zeitglied
- 3
- Oszillator
- 4
- Endstufe
- 5
- Verbindung
- 6
- Verbindung
- 7
- Verbindung
- 8
- Verbindung
- 9
- Verbindung
- C1
- Kondensator
- C2
- Kondensator
- C3
- Kondensator
- C4
- Kondensator
- R,
- Widerstand
- R2
- Widerstand
- R3
- Widerstand
- R4
- Widerstand
- R5
- Widerstand
- R6
- Widerstand
- R7
- Widerstand
- D1
- Diode
- D2
- Diode
- D3
- Diode
- ZD1
- Zenerdiode
- S1
- invertierender
Schmitt-Trigger
- S2
- invertierender
Schmitt-Trigger
- S3
- invertierender
Schmitt-Trigger
- T1
- MOSFET
- T2
- NPN-Transistor
- UBA
- Versorgungsspannung
der Ansteuerelektronik
- UBT
- Versorgungsspannung
des Türöffners
- TÖ
- Türöffner