DE112004002656T5

DE112004002656T5 - Barrier motion actuator with obstruction detection

Info

Publication number: DE112004002656T5
Application number: DE112004002656T
Authority: DE
Inventors: Robert Chicago Keller; Colin Buffalo Grove Willmott
Original assignee: Chamberlain Group Inc
Current assignee: Chamberlain Group Inc
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2006-11-30
Also published as: AU2004315814A1; GB0614432D0; WO2005078538A1; CA2553273A1; GB2424965A; GB2424965B

Abstract

Barrierenbewegungsbetätiger, umfassend:
einen Wechselstrommotor (106) mit einem drehbaren Rotor, der mit einer Barriere (24) verbunden ist, um diese zu bewegen;
eine Erfassungseinrichtung zum Erzeugen von Motorsignalen, die eine Betriebsvariable des Motors (106) repräsentieren;
einen Controller (70), um die Bewegung der Barriere durch Steuern der Erregung des Motors (106) zu steuern und der auf Änderungen in der erfassten Betriebsvariablen anspricht, die durch die Motorsignale zum Ändern der Erregung des Motors (106) repräsentiert wird, wobei
der Motor (106) so aufgebaut ist, dass er eine angehobene erfasste Betriebsvariablen-Drehmoment-Kennlinie aufweist, um das rasche Erfassen von Änderungen in einer Teilbewegung der Barriere (24) durch den Controller (70) aufgrund des Erfassens von Änderungen in der Betriebsvariablen zu verbessern.A barrier movement actuator comprising:
an AC motor (106) having a rotatable rotor connected to a barrier (24) to move it;
detecting means for generating motor signals representing an operating variable of the motor (106);
a controller (70) for controlling the movement of the barrier by controlling the excitation of the motor (106) and being responsive to changes in the sensed operating variable represented by the motor signals for changing the excitation of the motor (106)
the motor (106) is configured to have a raised sensed operating variable torque characteristic to rapidly detect changes in partial movement of the barrier (24) by the controller (70) due to detecting changes in the operating variables improve.

Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft Barrierenbewegungsbetätiger und insbesondere Barrierenbewegungsbetätiger mit verbesserten Eigenschaften zum Erfassen von Hemmnissen für die Bewegung der Barriere (Tor, Schranke, o.ä.).The The present invention relates to barrier movement actuators and in particular barrier movement actuator with improved properties for Detecting barriers to the movement of the barrier (gate, barrier, etc.).

Barrierenbewegungsbetätiger umfassen allgemein einen an eine Barriere gekoppelten Elektromotor und eine Steuerung bzw. einen Controller, der auf Benutzer-Eingabesignale anspricht zum selektiven Energiezuführen zum Motor zum Bewegen der Barriere. Der Controller kann auch ansprechen auf zusätzliche Eingabesignale wie z.B. jene von photo-optischen Sensoren, die eine Öffnung erfassen, über welche die Barriere sich bewegt, um die Energiezufuhr zum Motor zu steuern. Sollte beispielsweise ein photo-optischer Sensor ein in der Barrierenöffnung vorhandenes Hemmnis erfassen, kann der Controller ansprechen durch Stoppen und/oder Umkehren der Motorenerregung zum Stoppen und/oder Umkehren der Barrierenbewegung. Der Controller kann auch ansprechen auf Motorgeschwindigkeit repräsentierende Signale durch Steuern der Motorenerregung. Derartiges kann verwendet werden zum Stoppen und/oder Umkehren der Bewegung einer Barriere, wenn die Motorgeschwindigkeit, die die Bewegungsgeschwindigkeit der Barriere repräsentiert, unter einen vorbestimmten Betrag fällt, was auftreten könnte, wenn die Barriere ein Bewegungshemmnis kontaktiert hat.Barrier movement actuator include in general, a coupled to a barrier electric motor and a Controller or a controller responsive to user input signals responsive to selectively energizing the motor to move the barrier. The controller can also respond to additional Input signals such as e.g. those of photo-optical sensors that detect an opening over which the barrier moves to control the power supply to the motor. For example, should a photo-optical sensor exist in the barrier opening Detect inhibitor, the controller can respond by stopping and / or Reversing the motor excitation to stop and / or reverse the barrier movement. The controller may also respond to motor speed representing Signals by controlling the motor excitation. Such can be used are used to stop and / or reverse the movement of a barrier, when the engine speed, the moving speed represents the barrier, under falls a predetermined amount, what could happen if the barrier has contacted a movement inhibitor.

Das Erfassen des Kontaktes durch die Barriere mit einem Hindernis durch Fühlen der Laufgeschwindigkeit des Motors hat gewisse inhärente Schwierigkeiten. Die Barriere, das Barriereführungssystem und die Verbindung mit der Barriere und dem Motor haben alle ein Trägheitsmoment und zeigen alle einen gewissen Umfang an Flexibilität. Wenn die Vorderkante einer Barriere verlangsamt wird, ist Zeit erforderlich zum Überwinden der Trägheit der verschiedenen Teile und zum Verlangsamen der Barriere, um zurückgemeldet zu werden zu dem Motor über die flexible (federnde) Verbindung. Durch geeignete Entwurfs- und Aufbautechniken sind solche Systeme mit Erfolg erhalten worden für Ansprechzeiten und Kontaktdruck-Schwellwerte zum Erzielen sicheren Betriebs. Jedoch zum Erzielen noch sichereren Betriebs unter Einbezug niedriger Barrierenkontaktkräfte und schnellerer Ansprechzeiten werden neue Entwürfe benötigt.The Detecting the contact through the barrier with an obstacle through Feel The running speed of the engine has certain inherent difficulties. The barrier, the barrier system and the connection with the barrier and the engine all have one moment of inertia and all show a certain amount of flexibility. If the leading edge of a barrier is slowed down, time is required to overcome of inertia the various parts and slow down the barrier to get back to become the engine over the flexible (springy) connection. By suitable design and construction techniques For example, such systems have been successfully obtained for response times and contact pressure thresholds Achieve safe operation. However, to achieve even safer Operation involving low barrier contact forces and Faster response times, new designs are needed.

Motoren zur Verwendung mit Barrierenbewegungsbetätigern werden allgemein aufgebaut oder ausgewählt zum effizienten Betätigen und Zeigen eine Motordrehzahl-zu-Drehmoment-Kennlinie, die in 4 wiedergegeben ist. Die normalen Kräfte der Barriere ermöglichen im allgemeinen das Betreiben einer Motordrehzahl zwischen den mit A und B gekennzeichneten Markierungen der 4, was in einer relativ flachen Steigung der Geschwindigkeits-zu-Drehzahl-Kennlinie reguliert. Der "normale" Motor mit einer Kennlinie, wie in 4 gezeigt, zeigt eine Änderung der Motordrehzahl von näherungsweise 20 Umdrehungen pro Minute pro "inch-pound" (annähernd 0,113 Nm) des erforderlichen Motordrehmoments. Verbesserungen in Hinderniskontaktzeiten und die Reduzierung von Hinderniskontaktkräften sind schwierig mit einem Motor mit der Kennlinie der 4, weil die Änderung der Motordrehzahl gering ist für den Normalbereich der Hemmniskräfte. Es gibt einen Bedarf für einen Motor, der mit einer Drehmoment-zu-Geschwindigkeits-Charakteristik bzw. Kennlinie arbeitet, welche verbessert ist für schnelle Hinderniserkennung.Engines for use with barrier motion actuators are generally constructed or selected for efficient operation and display of engine speed-to-torque characteristics, which are disclosed in US Pat 4 is reproduced. The normal forces of the barrier generally allow the engine speed to be operated between the A and B markings of the engine 4 , which regulates in a relatively flat slope of the speed-to-speed characteristic. The "normal" engine with a characteristic, as in 4 shows a change in engine speed of approximately 20 revolutions per minute per inch-pound of engine torque required. Improvements in obstacle contact times and the reduction of obstacle contact forces are difficult with a motor having the characteristic of 4 because the change in the engine speed is small for the normal range of Hemmungskräfte. There is a need for a motor that operates with a torque-to-speed characteristic that is improved for fast obstacle detection.

Verbesserte Barrierenkontakt-Hinderniserkennung kann auch erreicht werden durch Verbesserungen dahingehend, wie erfasste Motorgeschwindigkeitsänderung interpretiert werden. Vorliegende Barrierenbewegungssysteme schließen Hinderniserkennungsfunktionen ein, welche momentan gemessene Motordrehzahl mit einem Hindernisanzeige-Schwellwert vergleichen. Der Hindernisanzeige-Schwellwert besteht allgemein aus einer erwarteten Motordrehzahl abzüglich einer Konstanten, die definiert, wie sehr zusätzliche Geschwindigkeitsreduzierung eher ein Hindernis repräsentiert als eine normale Variation der Betriebsgeschwindigkeit. In einigen Systemen wird eine mittlere Geschwindigkeit für die gesamte Bewegung zwischen den offenen und geschlossenen Positionen angenommen und wenn die Motorgeschwindigkeit unterhalb die normale Drehzahl abzüglich eines festen Schwellwerts abfällt, wird ein Hindernis angenommen. In anderen Systemen wird eine Geschwindigkeitshistorie bestimmt für das Türöffnen durch Aufzeichnung gemessener Geschwindigkeiten an einigen (vielen) Punkten entlang der Barrierenbewegung. Wenn die gemessene Geschwindigkeit unter die Geschwindigkeitshistorie für denselben Punkt auf dem Barrierenpfad abfällt abzüglich eines festen Schwellwerts, wird ein Hindernis angenommen. Verbesserungen werden bei der Hinderniserkennung benötigt zum Zulassen von Feinsteuerung von Geschwindigkeitsänderungen, die ein Hemmnis angeben.improved Barrier contact obstacle detection can also be achieved by Improvements in that as detected engine speed change be interpreted. Present barrier movement systems include obstacle detection functions on, which currently measured engine speed with an obstacle display threshold to compare. The obstacle display threshold is general from an expected engine speed minus a constant that defines how much extra Speed reduction rather represents an obstacle as a normal variation of operating speed. In some Systems will have a mean speed for the entire movement between accepted the open and closed positions and if the Engine speed below normal speed minus one fixed threshold drops an obstacle accepted. In other systems, a speed history becomes destined for that Door open by Record measured speeds at some (many) points along the barrier movement. When the measured speed below the speed history for the same point on the barrier path drops less a fixed threshold, an obstacle is assumed. improvements are required in obstacle detection to allow fine control of speed changes, which indicate an obstacle.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGDESCRIPTION THE DRAWING

Es zeigt:It shows:

1 ein Barrierenbewegungssystem mit einem Vertikalbewegungs-Garagentor verbunden; 1 a barrier movement system connected to a vertical movement garage door;

2 ein Blockdiagramm der Steuereinrichtung für einen Barrierenbewegungsbetätiger; 2 a block diagram of the control device for a barrier movement actuator;

3 eine Schaltung zum Erfassen von Motordrehzahl; 3 a circuit for detecting engine speed;

4 eine Grafik der Motordrehzahl für das erforderliche Motordrehmoment für vorliegende Induktions-Wechselstrommotoren; 4 a graph of engine speed for the required engine torque for present induction AC motors;

5 eine Grafik der Motordrehzahl über das erforderliche Motordrehmoment für verbesserten Wechselstrom-Induktionsmotorbetrieb; 5 a graph of engine speed versus required engine torque for improved AC induction motor operation;

6 ein Diagramm einer modifizierten Wechselspannung, die verwendet werden kann zur Energieversorgung von Wechselstrommotoren; 6 a diagram of a modified AC voltage that can be used to power AC motors;

7 eine Grafik zum Wiedergeben von Motordrehzahl und Hinderniserfassungsschwellwerten; 7 a graph for displaying engine speed and obstacle detection thresholds;

8A und B den Stator und die Feldwicklung eines Wechselstrominduktionsmotors; 8A and B, the stator and the field winding of an AC induction motor;

9A und B den Rotor eines Wechselstrominduktionsmotors; und 9A and B, the rotor of an AC induction motor; and

10 eine Grafik des Motordrehmoments über den Motorstrom für normale und einen verbesserten Induktions-Wechselstrommotor. 10 a graph of engine torque over the motor current for normal and an improved induction AC motor.

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

1 zeigt die Verwendung eines Barrierenbewegungsbetätigers 10 zur Vertikalbewegung eines Garagentors. Es sollte verstanden werden, dass ein Barrierenbewegungsbetätiger wie hier beschrieben und beansprucht, auch für die Bewegung anderer Arten von Barrieren, wie z.B. Toren, Fensterläden und ähnlichem verwendet werden kann. Ein Barrierenbewegungsbetätiger 10 schließt eine Haupteinheit 12 ein, die innerhalb einer Garage 14 montiert ist. Die Haupteinheit 12 ist an der Decke der Garage 14 montiert und schließt eine Schiene 18 ein, die sich davon erstreckt mit einer lösbar daran angebrachten Fördervorrichtung (Laufkatze etc.) 20 mit einem Arm 22, der sich zu einem Mehrsegment-Garagentor 24 erstreckt, das zur Bewegung entlang zweier Torschienen 26 und 28 angeordnet ist. Das System schließt eine Handsendeeinheit 30 ein, die eingerichtet ist zum Senden von Signalen zu einer an der Haupteinheit 12 angeordneten und mit einem Empfänger gekoppelten Antenne 32, wie später ersichtlich wird. Ein Schaltmodul 39 ist an einer Wand der Garage montiert. Das Schaltmodul 39 ist mit der Haupteinheit durch ein Leiterpaar 39a verbunden und schließt einen Befehlsschalter 39b ein. Ein optischer Sender 42 ist über eine Energie- und Signalleitung 44 mit der Haupteinheit verbunden. Ein optischer Detektor 46 ist über einen Draht 48 mit der Haupteinheit 12 verbunden. 1 shows the use of a barrier movement actuator 10 for the vertical movement of a garage door. It should be understood that a barrier movement actuator as described and claimed herein may also be used for the movement of other types of barriers such as gates, shutters, and the like. A barrier movement actuator 10 closes a main unit 12 one inside a garage 14 is mounted. The main unit 12 is on the ceiling of the garage 14 mounted and closes a rail 18 a extending therefrom with a releasably attached conveyor (trolley, etc.) 20 with one arm 22 that turns into a multi-segment garage door 24 extends that to move along two door rails 26 and 28 is arranged. The system closes a hand-held unit 30 on which is arranged to send signals to one on the main unit 12 arranged and coupled to a receiver antenna 32 as will be seen later. A switching module 39 is mounted on a wall of the garage. The switching module 39 is with the main unit through a pair of wires 39a connected and closes a command switch 39b one. An optical transmitter 42 is via an energy and signal line 44 connected to the main unit. An optical detector 46 is over a wire 48 with the main unit 12 connected.

Wie in 2 gezeigt, hat der Garagentorbetätiger 10, der die Haupteinheit 12 einschließt, einen Controller 70, welcher die Antenne 32 einschließt. Der Controller 70 schließt eine Energieversorgung 72 ein, welche Wechselstrom von einer Wechselstromquelle empfängt wie z.B. 110 Volt Wechselspannung an zwei Leitern 132 und 134 und setzt den Wechselstrom in Gleichstrom um, welcher entlang einer Leitung 74 zu einer Anzahl anderer Elemente in dem Controller 70 eingespeist wird. Der Controller 70 schließt einen Hochfrequenzempfänger 80 ein, gekoppelt über eine Leitung 82 zum Zuführen demodulierter Digitalsignale zu einem Mikrocontroller 84. Der Microcontroller 84 schließt einen nicht-flüchtigen Speicher ein, welcher nicht-flüchtige Speicher Einstellpunkte und andere kundenspezifische Digitaldaten bezüglich des Betriebs der Steuereinheit speichert. Ein Hindernisdetektor 90, der den Infrarotsender 42 und Detektor 46 umfasst, ist über einen Bus 92 (welcher Leitungen 44 und 48 umfasst) an den Microcontroller gekoppelt. Der Hindernisdetektorbus 92 schließt Leitungen 44 und 48 ein. Der Wandschalter 39 ist verbunden zum Zuführen von Signalen zu und wird gesteuert durch den Mikrocontroller. Der Microcontroller wird ansprechend auf Schalterschließvorgänge Signale über eine Relaislogikleitung 102 zu einem Relaislogikmodul 104 senden, welches Energie zu einem Wechselstrommotor 106 mit einer Zapfwelle 108 verbindet. Ein Tachometer 110 ist mit der Zapfwelle 108 verbunden und stellt ein Tachometersignal auf einer Tachometerleitung 112 für den Microcontroller 84 bereit. Das Tachometersignal ist indikativ in Bezug auf die Geschwindigkeit der Motordrehung. Das Tachometer 110 kann ein Unterbrecherrad einschließen, das durch 115 gekennzeichnet ist (3), verbunden zum Drehen mit der Motorwelle 108. Eine Lichtquelle 128 und ein Lichtempfänger 27 erfassen die Drehung der Welle durch Erfassen des aufeinander folgenden Vorübergehens einer Vielzahl von Lichtblockiervorrichtungen 117 und Melden an den Controller 84 über den Kommunikationspfad 112.As in 2 The garage door operator has shown 10 who is the main unit 12 includes a controller 70 which is the antenna 32 includes. The controller 70 closes a power supply 72 which receives alternating current from an ac source, such as 110 volts AC on two conductors 132 and 134 and converts the alternating current into direct current, which along a line 74 to a number of other elements in the controller 70 is fed. The controller 70 includes a high frequency receiver 80 a, coupled via a line 82 for supplying demodulated digital signals to a microcontroller 84 , The microcontroller 84 includes nonvolatile memory which stores nonvolatile memory setpoints and other custom digital data relating to the operation of the controller. An obstacle detector 90 , the infrared transmitter 42 and detector 46 includes is via a bus 92 (which lines 44 and 48 includes) coupled to the microcontroller. The obstacle detector bus 92 closes lines 44 and 48 one. The wall switch 39 is connected to supply signals and is controlled by the microcontroller. The microcontroller, in response to switch closure events, receives signals via a relay logic line 102 to a relay logic module 104 send what energy to an AC motor 106 with a PTO 108 combines. A speedometer 110 is with the PTO 108 connected and provides a tachometer signal on a tachometer line 112 for the microcontroller 84 ready. The tachometer signal is indicative of the speed of engine rotation. The speedometer 110 may include a breaker wheel that passes through 115 is characterized ( 3 ) connected to rotate with the motor shaft 108 , A light source 128 and a light receiver 27 detect the rotation of the shaft by detecting the successive passing of a plurality of light blocking devices 117 and report to the controller 84 over the communication path 112 ,

Der Microcontroller 84 kann dann die momentane Motordrehzahl durch Berechnen der Periode zwischen aufeinander folgenden Lichtblockaden bestimmen. Es sollte erwähnt werden, dass andere Vorrichtungen zur Erfassung der Drehzahl auch verwendet werden können wie z.B. ein tassenförmiger Unterbrecher mit gleich beabstandeten Aperturen dadurch zum aufeinander folgenden Blockieren und Durchlassen von Licht zwischen der Quelle 128 und dem Detektor 127. Die Signale am Leiter 112 von dem Tachometer 110 können auch verwendet werden zum Identifizieren der Position der Barriere, wenn verwendet mit einer Durchgangspunktanordnung oder einem Positionsdetektor, wie bei 120 gezeigt, welcher Betrieb im Stand der Technik bekannt ist.The microcontroller 84 can then determine the instantaneous engine speed by calculating the period between successive blocks of light. It should be noted that other speed sensing devices may also be used, such as a cup-shaped intermittent-aperture interrupter thereby for sequentially blocking and transmitting light between the source 128 and the detector 127 , The signals on the conductor 112 from the speedometer 110 can also be used to identify the position of the barrier when used with a pass-point arrangement or position detector, as in FIG 120 shown which operation is known in the art.

Der Barrierenbewegungsbetätiger der 1 beginnt die Barriere ansprechend darauf zu bewegen, dass ein Benutzer einen Knopf 39B der Wandsteuerung 39 drückt oder einen Sendeknopf des Senders 30 drückt. Wenn die Bewegung beginnt, ist die Barriere im allgemeinen in der offenen oder geschlossenen Position. Wenn ein Befehl zum Bewegen der Barriere empfangen wird, wird die Barriere in Richtung der anderen Grenze angetrieben. In der vorliegenden Ausführungsform verfolgt der Controller 110 die Position der Barriere ansprechend auf Signale vom Tachometer 110 und formuliert Betriebsabläufe basierend auf dieser erfassten Position. Der Controller kann auch ansprechen auf Signale von einem optischen Detektor 90, der ein mögliches Hemmnis wiedergibt durch Umkehren der Richtung einer sich abwärts bewegenden Barriere.The barrier movement actuator of the 1 the barrier starts to move in response to a user turning a button 39B the wall control 39 presses or a transmit button of the transmitter 30 suppressed. When the movement starts, that is Barrier generally in the open or closed position. When a command to move the barrier is received, the barrier is driven toward the other boundary. In the present embodiment, the controller keeps track 110 the position of the barrier in response to signals from the tachometer 110 and formulates operations based on this detected position. The controller can also respond to signals from an optical detector 90 which represents a potential obstacle by reversing the direction of a downward moving barrier.

Der Barrierenbewegungsbetätiger der 1 spricht auch an auf erfasste Information über die zum Bewegen der Barriere erforderlichen Kräfte zum Steuern fernerer Barrierenbewegung. Beispielsweise, wenn die Barriere bewegt wird, wird die Motordrehzahl kontinuierlich geprüft als eine Angabe der zum Bewegen erforderlichen Kraft. 4 ist eine Grafik eines normalen Motors und zeigt die Motordrehzahl gegenüber dem Motorausgangdrehmoment. Wenn die zum Bewegen der Tür erforderlichen Kräfte zunehmen, wird der Motor langsamer. Das Umgekehrte ist ebenfalls wahr. Die vorhersagbare Natur der Geschwindigkeitsänderung gegenüber angewendeten Kräften ermöglicht es, dass die Motordrehzahl verwendet wird als ein Indikator solcher Dinge wie dem Kontaktieren der Barriere mit einem Hemmnis.The barrier movement actuator of the 1 Also appeals to captured information about the forces needed to move the barrier to control further barrier movement. For example, when the barrier is moved, the engine speed is continuously checked as an indication of the force required to move. 4 is a graph of a normal engine and shows engine speed versus engine output torque. As the forces required to move the door increase, the engine slows down. The reverse is also true. The predictable nature of the speed change versus applied forces allows the engine speed to be used as an indicator of such things as contacting the barrier with an obstruction.

Barrierenbewegungsbetätiger sind konstruiert worden, welche ansprechen auf das Abfallen der Motordrehzahl unter einen festen Wert durch Annehmen, dass die Barriere in Kontakt gekommen ist mit einem Hemmnis und demgemäß Stoppen oder Umkehren der Bewegung der Barriere. Höherentwickelte Systeme sind entworfen worden, die gemessene Motordrehzahlen bei einer Anzahl von Barrierenpositionen aufzeichnen zum Einrichten von Hemmnisschwellwerthistorien für unterschiedliche Barrierenpositionen. 7 zeigt ein solches Schwellwertbildungssystem, in welchem sechs Schwellwerte, gekennzeichnet durch 50, 52, 54, 56, 58 und 60, gezeigt sind. Es sollte erwähnt werden, dass in 7 Motordrehzahl repräsentiert wird durch die Dauer zwischen aufeinander folgenden Lichtblockierungen von einem Unterbrecherrad und demnach höhere in der Grafik der 7 niedrigere Motordrehzahl repräsentieren. Während der Bewegung der Barriere werden eine Anzahl unterschiedlicher Motordrehzahlen als durch die gemessene Geschwindigkeitslinie repräsentiert erfasst. Interessante Zonen werden dann ausgewählt und ein die minimale Geschwindigkeit in jeder Zone repräsentierender Wert wird aufgezeichnet. In 7 wird die minimale Geschwindigkeit in einer ersten Zone wiedergegeben bei 51, eine zweite bei 53 und andere bei 55, 57, 59 und 61. Ein vorbestimmter Geschwindigkeitsdifferenzwert kann dann von jeder minimalen Geschwindigkeit subtrahiert werden zum Einrichten des Gesamtschwellwertes für die Zone. Die Bezugszeichen 50, 52, 54, 56, 58 und 60 repräsentieren die Schwellwerte pro Zone. Nachdem die Zonenschwellwerte gelernt worden sind (oder aktualisiert), wird jedes Mal, wenn die gemessene Drehzahl unter den Zonenschwellwert fällt, ein Hemmnis angenommen und die Barriere wird gestoppt oder umgekehrt.Barrier motion actuators have been designed which respond to the drop in engine speed below a fixed value by assuming that the barrier has come into contact with an obstruction and accordingly stopping or reversing the movement of the barrier. More sophisticated systems have been designed that record measured engine speeds at a number of barrier locations to establish inhibit threshold histories for different barrier locations. 7 shows such a threshold forming system, in which six thresholds, characterized by 50 . 52 . 54 . 56 . 58 and 60 are shown. It should be mentioned that in 7 Engine speed is represented by the duration between successive light blockages from a breaker wheel and thus higher in the graph of the engine 7 represent lower engine speed. During the movement of the barrier, a number of different engine speeds are detected as represented by the measured speed line. Interesting zones are then selected and a value representing the minimum velocity in each zone is recorded. In 7 the minimum speed is reproduced in a first zone 51 , a second at 53 and others at 55 . 57 . 59 and 61 , A predetermined speed difference value may then be subtracted from each minimum speed for establishing the total threshold for the zone. The reference numerals 50 . 52 . 54 . 56 . 58 and 60 represent the thresholds per zone. After the zone thresholds have been learned (or updated), an inhibitor is assumed each time the measured speed falls below the zone threshold and the barrier is stopped or vice versa.

Wie in 7 gezeigt, ist jeder minimale Schwellwert ein fester Wert, der sich von der minimalen Drehzahl in den Zonen wie repräsentiert. durch die Paare 50–51, 52–53, 54–55 und 56–57, unterscheidet. In der vorliegenden Ausgestaltungsform können spezielle Zonen konfiguriert werden als empfindlicher als andere Zonen. Beispielsweise ist die Perioden- bzw. Drehzahldifferenz zwischen 57 und 56 dieselbe wie die Perioden- bzw. Drehzahldifferenz zwischen allen anderen Paaren in Richtung der den offenen Zustand repräsentierenden linken Seite der Grafik. Daher sind alle Zonen von 56–57 nach links im wesentlichen von gleicher Empfindlichkeit. Die durch das Paar 58–59 repräsentierte Zone ist empfindlicher, weil eine geringere Drehzahldifferenz zwischen dem gemessenen Minimum und dem Schwellwert 58 vorliegt als zwischen den anderen Paaren links. Wie in 7 gesehen werden kann, ist die empfindlichste Zone in der Nähe der geschlossenen Position und in vorteilhafter Weise ist sie innerhalb von 18 Zoll (etwa 457,2 mm) in der geschlossenen Position angeordnet.As in 7 As shown, each minimum threshold is a fixed value that represents the minimum speed in the zones as. through the couples 50 - 51 . 52 - 53 . 54 - 55 and 56 - 57 differentiates. In the present embodiment, specific zones may be configured to be more sensitive than other zones. For example, the period or speed difference between 57 and 56 the same as the period difference between all other pairs in the direction of the open state representative left side of the graph. Therefore, all zones are from 56 - 57 to the left essentially of the same sensitivity. The by the couple 58 - 59 represented zone is more sensitive because a lower speed difference between the measured minimum and the threshold 58 exists as between the other pairs left. As in 7 can be seen, the most sensitive zone is near the closed position and advantageously it is located within 18 inches (about 457.2 mm) in the closed position.

Andere Verbesserungen bezüglich der Hemmniserfassung werden erzielt durch das hier offenbarte Barrierenbewegungssystem. 4 repräsentiert die Drehzahl zu Drehmomentkennlinie bzw. Charakteristik für einen normalen Motor. Wie aus der Neigung der Linie von A nach B, welche einen normalen Betriebsbereich repräsentiert, gesehen werden kann, führt der Anstieg des erforderlichen Drehmomentes von 1 ft. lb. (näherungsweise 1,356 Nm) zu einer Motordrehzahländerung von etwa 12–13 U/min. Dies ist eine relativ geringe Änderung, um schnell erfasst zu werden, insbesondere in der realen Umgebung, wie sie durch die gemessene Drehzahllinie von 7 repräsentiert wird. 5 repräsentiert eine Geschwindigkeit-zu-Drehmoment-Charakteristik bzw. Kennlinie eines Motors und seiner Antriebseinrichtung, welche verbessert ist zum Verbessern der Motordrehzahländerung. Die Neigung der Linie zwischen den Punkten A1 und B1 in 5 resultiert in einer Änderung der Drehzahl von näherungsweise 47 bis 48 U/min pro "inch-pound" (annähernd 0,113 Nm) des Drehmoments, hierdurch die Drehzahländerung leichter erfassbar machend.Other improvements in inhibitor detection are achieved by the barrier movement system disclosed herein. 4 represents the speed to torque characteristic for a normal motor. As can be seen from the slope of the line from A to B representing a normal operating range, the increase in required torque results in 1 ft. Lb. (approximately 1.356 Nm) to an engine speed change of about 12-13 rpm. This is a relatively small change to be detected quickly, especially in the real environment as measured by the measured speed line of 7 is represented. 5 represents a speed-to-torque characteristic of an engine and its drive, which is improved for improving engine speed variation. The slope of the line between points A1 and B1 in 5 results in a change in speed of approximately 47 to 48 rpm per inch-inch of torque, making the speed change more easily detectable.

Eine in 5 gezeigte Kennlinie kann erreicht werden durch Produzieren eines Motors mit den geeigneten Parametern und 8A und 8B sind Ansichten einer Feldwicklung/eines Stators eines Induktionsmotors. 9A und 9B geben den Induktionsrotor eines solchen Motors wieder. Der Rotor eines Wechselstrominduktionsmotors schließt eine Vielzahl von gemeinsam in einem Zylinder ausgebildete Eisenmetallrotorbleche ein, wie bei 62 wiedergegeben. Die Rotorbleche haben eine Vielzahl von regelmäßig beabstandeten Öffnungen, welche angeordnet sind, um sich von einem Ende des Rotorzylinders in einem Winkel zu erstrecken, wie durch 64 repräsentiert. Die Öffnungen sind angefüllt mit einem elektrisch leitenden Nichteisenmetall wie z.B. Aluminium. Schließlich sind Endringe 64 an den Enden der diagonalen leitenden Linien 64 von elektrischen Nichteisen-Leitern ausgebildet zum Bereitstellen leitender Pfade zwischen den Diagonalen 64. Bedingt durch einen durch den auf die Feldspule einwirkenden wechselstrominduzierten Strom werden in dem Rotor Magnetfelder produziert, die eine Drehung verursachen.An in 5 The characteristic curve shown can be achieved by producing a motor with the appropriate parameters and 8A and 8B are views of a field winding / stator ei an induction motor. 9A and 9B give the induction rotor of such a motor again. The rotor of an AC induction motor includes a plurality of ferrous metal rotor plates formed together in a cylinder as in FIG 62 played. The rotor laminations have a plurality of regularly spaced openings which are arranged to extend at an angle from one end of the rotor cylinder, such as through 64 represents. The openings are filled with an electrically conductive non-ferrous metal such as aluminum. Finally are end rings 64 at the ends of the diagonal conductive lines 64 formed by electrical non-ferrous conductors to provide conductive paths between the diagonals 64 , Due to an AC-induced current applied to the field coil, magnetic fields are produced in the rotor causing rotation.

Normalerweise werden Motoren entworfen zum Bereitstellen sehr niedriger Widerstände in den Querpfaden 64 und den Endringen 66, was in einer in 4 gezeigten Kennlinie resultiert. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die Widerstandswerte angehoben worden, was in einer verbesserten Kennlinie resultiert, wie in 5 gezeigt. In einer bevorzugten Ausführungsform wurde das Widerstandswertanheben hergestellt durch die Verwendung von geringeren Mengen von Nichteisenmetall als normal für die Leiter 64 und 66. Die Ergebnisses könnten auch erzielt werden durch Fertigen der Leiter 64 und 66 aus Nichteisenmaterial mit größerem spezifischem Widerstand.Normally, motors are designed to provide very low resistances in the transverse paths 64 and the end rings 66 what is in an in 4 shown characteristic results. In the present embodiment, however, the resistance values have been raised, resulting in an improved characteristic as in FIG 5 shown. In a preferred embodiment, the resistance increase was made by using smaller amounts of non-ferrous metal than normal for the conductors 64 and 66 , The results could also be achieved by making the ladder 64 and 66 made of non-ferrous material with a higher specific resistance.

In der obigen Diskussion wurde die verbesserte Kennlinie (5) erzielt während der Motorherstellung oder Auswahl. Eine solche kann auch erzielt werden durch selektives Koppeln ankommender Wechselstromenergie zu dem Motor 106. In 2 ist eine kommende Wechselstromenergie mit Leitern 132 und 134 verbunden, welche im Gegenzug verbunden sind mit der Energiesteuerschaltung 114. Ein Ausgang der Energiesteuerschaltung 114 wird verwendet, um den Motor mit Energie zu versorgen. Die Energiesteuerschaltung 114 blockiert selektiv Abschnitte jedes Zyklus der ankommenden sinusförmigen Wechselspannungswellenform, die in 6 gezeigt ist, zu dem Motor 106 über eine Relais-Logik 104. Die Wellenform der 6 wird erzielt durch einen "Lichtdimmer"-Schaltkreis in der Energiesteuerung, welcher voreingestellt ist zum Durchlassen eines vorbestimmten prozentualen Anteils von z.B. 60% jedes Sinuswellenzyklus. Die Erregung eines Wechselstrominduktionsmotors mit einer in 6 gezeigten Wellenform führt zu einer Kennlinie, wie in 5 gezeigt. Eine größere Steuerung über die Wechselspannungswellenform, die an den Motor 106 angelegt wird, kann durch die Verwendung einer Energiesteuerschaltung der Art erreicht werden, wie in der US-Patentanmeldung 10/622,217, angemeldet am 18. Juli 2003, beschrieben, welche verbunden ist mit dem Microcontroller 84 über eine Steuerleitung 118. Solche größere Steuerung kann gegebenenfalls das Überspringen gesamter Zyklen angelegter Wechselspannung bzw. zugeführten Wechselstroms einschließen. Auch kann die Wellenform der 6 unter Verwendung hoher Frequenzen reproduziert werden, beispielsweise 1 kHz-Tastverhältnissteuerung.In the above discussion, the improved characteristic ( 5 ) achieved during engine production or selection. Such can also be achieved by selectively coupling incoming AC power to the engine 106 , In 2 is an upcoming AC power with ladders 132 and 134 connected in turn, which are connected to the power control circuit 114 , An output of the power control circuit 114 is used to power the engine. The power control circuit 114 selectively blocks portions of each cycle of the incoming sinusoidal AC waveform that occur in 6 shown to the engine 106 via a relay logic 104 , The waveform of the 6 is achieved by a "light dimmer" circuit in the power controller, which is preset to pass a predetermined percentage of, for example, 60% of each sine wave cycle. The excitation of an AC induction motor with an in 6 shown waveform results in a characteristic as in 5 shown. A bigger control over the AC voltage waveform applied to the motor 106 can be achieved by the use of a power control circuit of the type described in U.S. Patent Application 10 / 622,217, filed July 18, 2003, which is associated with the microcontroller 84 via a control line 118 , Such greater control may optionally include skipping entire cycles of applied AC voltage or AC current. Also, the waveform of the 6 be reproduced using high frequencies, for example, 1 kHz duty cycle control.

Die vorangegangene Ausführungsform hat die Drehzahl des Motors gemessen zum Erfassen möglicher Hemmnisse, weil die Motordrehzahl momentane Drehmomenterfordernisse des Motors repräsentiert (siehe 4 und 5). Der von einem Induktionswechselstrommotor gezogen Strom repräsentiert auch die momentanen Drehmomenterfordernisse des Motors. Wenn die Kraftanforderungen ansteigen, tut dies auch der dem Motor zugeführte Strom. Der Motorstrom kann erfasst werden durch einen optionalen Stromsensor 130, der mit den Wechselspannungseingängen der Relaislogik 104 verbunden ist. (2) Dieser Zusammenhang ist in 10 gezeigt als 203 für einen "normalen" Motor und 201 für einen Motor, der verbessert worden ist durch die oben beschriebenen Motormodifikationen und Antriebstechniken. Wenn Motorstrom erfasst wird zum Erfassen möglicher Hemmnisse, stellt die verbesserte Kennlinie 201 schneller und sicherer eine Hemmniserfassung bereit.The previous embodiment has measured the speed of the engine to detect possible obstacles because the engine speed represents instantaneous torque requirements of the engine (see 4 and 5 ). The current drawn by an induction AC motor also represents the instantaneous torque requirements of the motor. When the power requirements increase, so does the power supplied to the motor. The motor current can be detected by an optional current sensor 130 , that with the AC voltage inputs of the relay logic 104 connected is. ( 2 ) This connection is in 10 shown as 203 for a "normal" engine and 201 for an engine that has been improved by the engine modifications and drive techniques described above. When motor current is detected to detect possible obstacles, the improved characteristic curve provides 201 faster and safer an obstacle detection ready.

Während spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargelegt und beschrieben worden sind, wird es ersichtlich, dass eine Vielzahl von Änderungen und Modifikationen Fachleuten offenbar werden und in den beiliegenden Ansprüchen ist gedacht, all jene Änderungen und Modifikationen abzudecken, die die wahre Idee und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.While special embodiments have been set forth and described in the present invention, It will be apparent that a lot of changes and modifications Will be apparent to those skilled in the art and is in the appended claims thought, all those changes and to cover modifications that the true idea and the scope of protection of the present invention.

ZusammenfassungSummary

Barrierenbewegungsbetätiger (10) mit einer Erfassungsvorrichtung (110) zur Erzeugung von Motorsignalen, die eine Betriebsvariable des Motors (106) repräsentieren, einem Positionssensor (128, 127) zum Erfassen der Drehung des Motors (106), einem Controller (70) zum Steuern des Motors (106) basierend auf dem Ausgangssignal der Erfassungsvorrichtung (110) und des Positionssensors (128, 127), und einem Stromsteuerungsschaltkreis (114) zum Steuern der Stromzufuhr an den Motor (106).Barrier movement actuator ( 10 ) with a detection device ( 110 ) for generating engine signals which comprise an operating variable of the engine ( 106 ), a position sensor ( 128 . 127 ) for detecting the rotation of the engine ( 106 ), a controller ( 70 ) for controlling the engine ( 106 ) based on the output signal of the detection device ( 110 ) and the position sensor ( 128 . 127 ), and a power control circuit ( 114 ) for controlling the power supply to the engine ( 106 ).

Claims

A barrier movement actuator, comprising: an AC motor ( 106 ) with a rotatable rotor with a barrier ( 24 ) to move them; a detection device for generating motor signals, which is an operating variable of the motor ( 106 represent); a controller ( 70 ) to control the movement of the barrier by controlling the excitation of the motor ( 106 ) and responsive to changes in the sensed operating variables caused by the motor signals for changing the excitation of the motor ( 106 ), where the engine ( 106 ) is configured to have a raised sensed operating variable torque characteristic to rapidly detect changes in a partial movement of the barrier ( 24 ) by the controller ( 70 ) due to the detection of changes in the operating variables.

A barrier movement actuator according to claim 1, wherein the motor ( 106 ) is an induction AC motor and the boosted operating characteristic is achieved by controlling a resistance of inductance driven rotor conductors.

A barrier movement actuator according to claim 1, wherein the detected operating variable is the rotor speed of the motor ( 106 ).

A barrier movement actuator according to claim 3, wherein the motor ( 106 ) has a load-free speed in the range of 1000 to 2000 rpm and an operating characteristic in which a change of the engine ( 106 ) output torque of approximately 1 ft.lb. (about 1.356 Nm) results in a change in speed in the range of 30 to 120 revolutions per minute.

A barrier movement actuator according to claim 1, wherein the detected operating variable is the drive current of the motor ( 106 ).

A barrier movement actuator, comprising: an AC motor ( 106 ) with a rotatable rotor with a barrier ( 24 ) to move them; a detection device for generating motor signals, which is an operating variable of the motor ( 106 represent); the movement of the barrier ( 24 ) by a controller ( 70 ) responsive to the motor signals by selectively stopping the rotation of the rotor or by reversing the rotation of the rotor; and a power control device ( 114 ) to the engine ( 106 ) and thus the rapid response of the controller ( 70 ) on changes in a movement rate of the barrier ( 24 ), as reflected in changes in the recorded operating variables.

A barrier movement actuator according to claim 4, wherein said current control device ( 114 AC power received substantially in the form of a sine wave and portions of successive cycles of the sine wave of the received AC power to the engine ( 106 ) to improve the sensed operating variable torque motor characteristic.

A barrier movement actuator according to claim 7, wherein the AC power comprises successive positive and negative power cycles and the power control arrangement (12). 114 ) a portion of each power cycle, but less than the entire power cycle, to the engine ( 106 ).

A barrier movement actuator according to claim 6, wherein the detected operating variable is the rotor speed of the motor ( 106 ).

A barrier movement actuator according to claim 6, wherein the detected operation variable is a drive current of the motor ( 106 ).

A barrier movement actuator comprising: a motor ( 106 ) with a rotatable rotor attached to a barrier ( 24 ) to move it between an open and closed position; a position detection device for generating position signals that a position of the barrier ( 24 ) during movement of the barrier ( 24 represent); an engine speed detecting means for generating engine signals indicative of a detected operating variable of the engine ( 106 represent); a controller responsive to the position signals and the motor signals ( 70 ) to the engine ( 106 ), so that a direction of movement of the barrier ( 24 ) is reversed during a first range of detected positions when the detected operating variable engine speed is less than a first amount determined by subtracting a first parameter from an expected engine speed and the direction of rotation of the engine ( 106 ) during a second range of detected positions when the sensed operating variable engine speed is less than a second amount determined by subtracting a second parameter from an expected engine speed; and wherein the second parameter is greater than the first parameter.

A barrier movement actuator according to claim 11, wherein the barrier ( 24 ) is moved between an open position and a closed position and the second range of detected positions occurs when the barrier ( 24 ) is near the closed position.

A barrier movement actuator according to claim 11, wherein the second range of detected positions within 18 inches (approx 457.2 mm) from the closed position.