DE10300828C5

DE10300828C5 - Ansteuerung für einen mit Gleichstrom betriebenen Türöffner und Verfahren zur Ansteuerung eines mit Gleichstrom betriebenen Türöffners

Info

Publication number: DE10300828C5
Application number: DE10300828A
Authority: DE
Inventors: Jörg Bärenfänger; Wolfgang Nerger
Original assignee: Dorma Deutschland GmbH
Current assignee: Dormakaba Deutschland GmbH
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-01-11
Also published as: EP1437463A2; PL364336A1; EP1437463A3; ATE469281T1; DE502004011193D1; ES2345546T3; EP1437463B2; EP1437463B1; DE10300828A1; DE10300828B4; ES2345546T5

Abstract

Ansteuerelektronik für einen mit Gleichstrom betriebenen Türöffner (TÖ) mit einer Bestromungsvorrichtung, die eine an den Türöffner (TÖ) angelegte Gleichspannung während eines bestimmten Zeitabschnittes einer Bestromung des Türöffners (TÖ) gepulst, und sonst unverändert an den Türöffner (TÖ) weiterleitet, aufweisend:
eine Zeitsteuervorrichtung (2), die den Anfang und die Dauer des bestimmten Zeitabschnitts bestimmt,
wobei die Zeitsteuervorrichtung (2) ein erstes Zeitglied umfasst, das den Anfang des bestimmten Zeitabschnittes nach einer Zuführung einer Versorgungsspannung (U_BT) für den Türöffner (TÖ) festlegt,
wobei die Zeitsteuervorrichtung (2) ein zweites Zeitglied umfasst, das die Dauer des bestimmten Zeitabschnittes festlegt, und
wobei der bestimmte Zeitabschnitt mit der gepulsten Gleichspannung erst beginnt nachdem ein weiterer bestimmter Zeitabschnitt verstrichen ist, in dem ein Benutzer eine Tür, deren Türöffner nicht verklemmt ist, bereits passiert hätte.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerelektronik für einen mit Gleichstrom betriebenen Türöffner.
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.
Stand der Technik
Die DE 196 04 644 C2 beschreibt eine Schließvorrichtung für eine Tür mit Schwenkfalle, Sperrhebel und elektrisch betätigtem Blockierhebel, bei der die Blockier- und Freigabestellung von außen mittels Codeeingabeeinrichtung angesteuert werden kann. Die Verwendung einer Öffnungssteuerungselektronik wird hier ohne nähere Details erwähnt.
Die DE 101 16 571 A1 beschreibt einen Arbeitsstromtüröffner, der im Wesentlichen aus einem Verriegelungselement und einer durch einen Elektromagneten entriegelbaren Falle besteht, wobei der Elektromagnet durch Wechselstrom oder einem periodisch unterbrochenem Gleichstrom bestromt wird.
Aufgabenstellung
Es ist daher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Ansteuerung für einen Türöffner bereitzustellen, die eine Geräuschbelästigung vermeidet.
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.
Erfindungsgemäß wird die mögliche Vorlast bei mit Gleichstrom betriebenen Türöffnern erhöht, ohne dass ein entsprechend einer Wechselstrombestromung entstehender Brummton auftritt.
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.
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.
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.
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.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Bestromungsvorrichtung ein Transistor, vorzugsweise ein MOSFET.
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.
In diesem Fall umfasst die Oszillatorvorrichtung in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen als Oszillator geschalteten Schmitt-Trigger.
Vorteilhafterweise 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.
Vorteilhafterweise 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.
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.
In einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ansteuerelektronik einen Spannungsregler zur Versorgung der Ansteuerelektronik aus einer Versorgungsspannung für den Türöffner auf. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Ansteuerelektronik, deren Zeitkonstanten 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.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten und vorteilhaften Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
Es versteht sich, dass die Ansteuerelektronik auch direkt an eine vorhandene Versorgungsspannung (Gleichspannung) angeschlossen werden kann.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:
1: Ein Blockschaltbild einer Ansteuerung eines Türöffners;
2: eine Türöffneransteuerung nach einer beispielhaften bevorzugten Ausgestaltung der Erfin dung; und
3: den Verlauf einer an die in der 1 gezeigten Türöffneransteuerung angelegten Eingangsspannung und der von dieser erzeugten Ausgangsspannung, wobei dieser Verlauf nicht unter den Schutzumfang des Anspruches 1 fällt.
Ausführungsbeispiel
In der Figur wird die prinzipielle Ansteuerung eines Türöffners TÖ dargestellt. Ein Netzteil 1 versorgt eine Türöffneransteuerung mit der notwendigen Vorsorgungsspannung über eine Verbindung 5. 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.
In der 2 wird ein Ausführungsbeispiel der Prinzipschaltung nach 1 wiedergegeben.
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 U_BT 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 U_BT des Türöffners liegt.
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.
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 U_BT des Türöffners angelegt ist.
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 U_BA 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.
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.
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 U_BA 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.
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.
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 Betrie bes des Türöffners TÖ mit einer nachfolgenden Dauerbestromung erfolgt.
Die Versorgungsspannung U_BA der Ansteuerelektronik wird z. B. von einem Spannungsregeler erzeugt, der aus einer zwischen der Versorgungsspannung U_BT des Türöffners TÖ und Masse geschalteten Reihenschaltung eines Widerstandes R₆ und einer Zenerdiode ZD_F, wobei die Anode der Zenerdiode ZD1 an Masse liegt, einem NPN-Transistor T₂, dessen Kollektor an der Versorgungsspannung U_BT 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 U_BT der Ansteuerelektronik liegt in diesem Fall an dem Emitter des NPN-Transistors T₂ an. Der Spannungsregeler kann als zu der Ansteuerelektronik zugehörig betrachtet werden.
Liegt also die Versorgungsspannung U_BT des Türöffners TÖ an der erfindungsgemäßen Ansteuerelektronik an, so erfolgt automatisch die erfindungsgemäße Bestromung des Türöffners TÖ über den Schalttransistor, hier den MOSFET T₁.
Die 3 zeigt im oberen Teil einen beispielhaften Verlauf einer Eingangsspannung der Ansteuerelektronik, hier die Versorgungsspannung U_BT 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.
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.

1: Netzteil
2: Zeitglied
3: Oszillator
4: Endstufe
5: Verbindung
6: Verbindung
7: Verbindung
8: Verbindung
9: Verbindung
C₁: Kondensator
C₂: Kondensator
C₃: Kondensator
Ca: Kondensator
R₁: 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
U_BA: Versorgungsspannung der Ansteuerelektronik
U_BT: Versorgungsspannung des Türöffners
TÖ: Türöffner

Claims

Ansteuerelektronik für einen mit Gleichstrom betriebenen Türöffner (TÖ) mit einer Bestromungsvorrichtung, die eine an den Türöffner (TÖ) angelegte Gleichspannung während eines bestimmten Zeitabschnittes einer Bestromung des Türöffners (TÖ) gepulst, und sonst unverändert an den Türöffner (TÖ) weiterleitet, aufweisend: eine Zeitsteuervorrichtung (2), die den Anfang und die Dauer des bestimmten Zeitabschnitts bestimmt, wobei die Zeitsteuervorrichtung (2) ein erstes Zeitglied umfasst, das den Anfang des bestimmten Zeitabschnittes nach einer Zuführung einer Versorgungsspannung (U_BT) für den Türöffner (TÖ) festlegt, wobei die Zeitsteuervorrichtung (2) ein zweites Zeitglied umfasst, das die Dauer des bestimmten Zeitabschnittes festlegt, und wobei der bestimmte Zeitabschnitt mit der gepulsten Gleichspannung erst beginnt nachdem ein weiterer bestimmter Zeitabschnitt verstrichen ist, in dem ein Benutzer eine Tür, deren Türöffner nicht verklemmt ist, bereits passiert hätte.
Ansteuerelektronik Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Zeitabschnitt variabel und/oder einstellbar ist und vorzugsweise etwa zwischen 0,2 Sekunden und 10 Sekunden, vorzugsweise etwa zwischen 0,2 Sekunden und 5 Sekunden, weiter vorzugsweise etwa 1,5 Sekunden andauert.
Ansteuerelektronik nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulsen der Gleichspannung etwa mit einer Frequenz zwischen 10 Hz und 200 Hz, vorzugsweise etwa zwischen 10 Hz und 100 Hz, weiter vorzugsweise etwa von 50 Hz oder 60 Hz erfolgt.
Ansteuerelektronik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromungsvorrichtung ein Transistor, vorzugsweise ein MOSFET ist.
Ansteuerelektronik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Oszillatorvorrichtung (3), die die Bestromungsvorrichtung während des bestimmten Zeitabschnitts so ansteuert, dass an den Türöffner (TÖ) eine gepulste Versorgungsspannung angelegt wird.
Ansteuerelektronik nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillatorvorrichtung (3) einen als Oszillator geschalteten Schmitt-Trigger (S₃) umfasst.
Ansteuerelektronik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zeitglied einen Schmitt-Trigger (S₁) umfasst, an dessen Eingang ein gegen eine Versorgungsspannung (U_BA) für die Ansteuerelektronik geschalteter Kondensator (C₁) und ein gegen Masse geschalteter Widerstand (R₁) angeschlossen sind.
Ansteuerelektronik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zeitglied einen Schmitt-Trigger (S₂) umfasst, an dessen Eingang ein gegen die Versorgungsspannung (U_BA) für die Ansteuer elektronik geschalteter Widerstand (R₃) und ein gegen Masse geschalteter Kondensator (C₂) angeschlossen sind.
Ansteuerelektronik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Spannungsregler (1) zur Versorgung der Ansteuerelektronik aus einer Versorgungsspannung (U_BT) für den Türöffner (TÖ).