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Eingangsgrößen für die automatische Nachlaufregelung/Antriebs--steuerung
von Sonnenschutz-Lamellenanlagen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
für eine Nachlaufregelung zur automatischen Steuerung einer Sonnenschutz-Lamellenanlage
an Gebdudefronten, zweckmaßige Eingangsgrößen fUr die elektronischen Steuereinheiten
zu schaffen. Es besteht die Tendenz, große, mit Klimaanlagen ausgerUstete Betriebsröume
durch sogenannte Sonnenschutz-Lamellenanlagen vor direkter Sonneneinstrahlung zu
schutzen. Durch die in ansich bekannter Weise ausgefuhrten Lamellen wird angestrebt,
daß einerseits keine Sonnenstrahlen die Fensterfront durchdringen, andererseits
soll der maximal mögliche Öffnungswinkel der Lamellen ausgenutzt werden, um eine
optimale Menge des natürlichen Lichtes dem Raum zuzufuhren.
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Figur 1 zeigt beispielsweise die schematische Darstellung einer
Lamellenanordnung bei der die Lamellen ( 1 ) senkrecht an der Fensterfront
angebracht sind. Die Lamellen ( 1 ) werden gemeinsam von der Schubstange
( 2 ) durch die Antriebswelle ( 3
in ihren Drehpunkten
( 4 ) bewegt. Die Antriebswel le ( 3 ) kann in ansich bekannter
Weise durch einen beispielsweise hydraulischen oder elektrischen Antrieb bewegt
werden.
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Man kann aus Figur 1 erkennen, daß bei Offenstellung der Lamellen(1
) nur dann ein direkter Sonnenstrahl die Lamellenfront durchdringen kann,
wenn sich die Sonne im Bereich des Winkels
befindet. Solange die Sonnenposition außerhalb des Winkels
liegt, muß die Lamellenanlage in Offenstellung bleiben. Winkel zeigt den Schwenkbereich
der Sonnenschutzlamellen an.
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FUr die automatische Steuerung des Antriebes insbesondere der Antriebswelle
( 3
wurde eine von dem Sonnenstand und Sonnenschein abhdngige Nachlaufregelung
erforderlich.
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Durch den Einsatz von Fotoelementen vorzugsweise Solarzellen, die
von nochgeschalteten Mikroschattern in geeigneter Weise zu- oder abgeschaltet werden,
wurden die Voraussetzungen fUr eine automatische Nachlaufregelung erzielt.
Die
Eingangsgrößen dieser mftmatischen Nachlaufregelung we, den durch folgende Stör-
bzw. Stellgrößen bestimmt-.
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1.) Sonnensche in 2.) Sonne steht in einem bestimmten Sektor
links von der senkrechten Achse zur Fensterfront (Sonne links) 3.) Sonne
steht in einem bestimmten Sektor rechts von der senkrechten Achse zur Fensterfront
rimm rechts) 4.) Sonnenschutz-Lamellen stehen senkrecht zur Fensterfront (Offenstellung)
5.) Sonnenschutz-Lamellen stehen in rechter Endstellung (Endstellung rechts)
In der weiteren Beschreibung der Erfindung werden fUr die vorgehend genannten Merkmale
die in Klammer stehenden Begriffe verwendet.
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Diese fUnf Einganfflrößen, noch beispielsweise unter Figur
6 und Figur 7 beschriebener Weise wirksam, dienen zur Ansteuerung
von elektronischen Scholtkreissystemen. Durch VerknUpfung der digitalen Signale
wird die vollautomatische Steuerung der Sonnenschutz-Lamellenanlage verwirklicht.
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Figur 2 zeigt an, daß die Anzahl der Solarelernente F] ...
FIO den Sektor bestimmen, in dem eine Änderung der Sonnenposition einen Nachlauf
der Sonnenschutz-Lamellenanlage auslösen soll. Die beispielsweise 10 Solorelementedie
in Figur 2 der Sonnenposition zugeordnet sind, geben bei Sonnenschein einen Steuerbefehl
zur Korrektur der Lamellenanlage ab, wenn die Sonne innerhalb des Winkels
die Position auf ihrer Umlaufbahn um 100 ändert (Fig. 2 Winkel
entspricht einer Zeit von 40 Minuten).
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Figur 3 stellt schematisch dar, wie um eine Richtfunktion zu
erzielen, jedem Solorelement (FI ... F10) eine geeignete Blendenanordnung
( 5 ) vorgesetzt ist. Die Form der Blenden (5 ) wird durch folgende
Faktoren bestimmt. 1.) Sonnenhöhe" diese ändert sich im Jahresublouf um den
Winkel
2.) Sonne stand im Bereich des Winkels
(nur dann darf ein Stellbefehl für den Lamellenantrieb wirksam werden).
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Die Abweichung der Fotospannung der eingesetzten Solorelemente bei
Äxkmffl des Einfallwinkels der Sonnenstrahlen um
300, bezogen auf die Achse
A - A , bleibt vernachlassigbar.
Die
Tabelle
1 zeigt, daß sich die Sonnenhöhe im Bereich 50o nördlicher B-re-ite-
wahrend eines Jahres bei gleicher Tageszeit um weniger als 50p ändert. Wird die
Achse
A - A'
um den Winkel
zum Horizont ausgerichtet, reicht ein Solarelementl
um
im Bereich des Winkels
den Sonnenschein festzustellen.
Rechnungsbeispiel, bezogen auf die Werte der Tabelle
1 :
| Tageszeit h |
| 9.00 Uhr 6 + 40 260 |
| 10.00 Uhr 12 + 43 33p5 0 |
| _T |
| 17.00 Uhr 17 + 46 400 |
| -y |
Aus Figur
3 ist ersichtlich, dcß die Sonnenblende erfindungsgemaß so ausgefuhrt
ist, daß die Lange L und der Abstand x der Blenden
(5 ) so bemessen ist,
daß die Sonnenstrahlen mehr als
50 % der lichtempfindlichen Flache des Solorelementes
( F
) treffen, wenn sich die Sonne im Bereich dfe-,
V .'. !#
bef indet.
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Die Ansprechempfindlichkeit der Solarelemente ( F
) ist durch die Einstellwiderstande PI und P2 (siehe Figur 6) so abgestimmt,
daß bei Sonnenposition (siehe Figur 2) beide benachbarten Solorelemente (beispielsweise
F 2 und F 3, siehe Figur 2) ein Steuersignal abgeben. Um eine Reflexion der
Sonnenstrahlen durch die Blendenflöche ( 5 ) auszuschalten, wurden die Flachen
in unsich bekannter Weise mattschwarz lackiert.
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Die Figur 4 laßt erkennen, daß die Solarelemente F 11 und F
12 raumlich so angeordnet sind, daß sich die benachbarten Raindbereiche der Winkel
bzw.
A uberschneiden. Die Summe der Winkel
und
ist größer als der Winkel
0 Damit wird er-
reicht, daß der Bereich in dem das Steuersignal "Sonnenschein" abgegeben wird, größer
i.st als der zu uberwachende Sektorwinkel
Die am Belastungswiderstand P 3 abfallende Fotospannung speist den Eingangskreis
des nachgeschalteten Verstarkers V 3. Durch den regelbaren Widerstand P
3 kann der Schaltpunkt zwischen den Steuersignolen "Sonnenschein" und "Schatten"
willkurlich eingestellt werden.
a 1 %W # # 1 # Figur
5 lößt die in der Praxis vorteilhafte Gruppierung der Solarelemente (Fl FIO)
erkennen.
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Die schematische Darstellung der Solarelemente in Figur 2 zeigt im
Gegensatz zu Figur 5 die prinzipielle Anordnung. Alle Solarelemente (FI F
12) sind in einem staub- und feuchtigkeitsgeschUtzten Gehause montiert. Der Montageort
wurde vorzugsweise so gewöhlt, daß die Bezugsachsen B - B' (vergleiche Figur
1 und 2) parallel verlaufen sowie eine ungehinderte Sonnenbestrohlung möglich
ist. Durch in der Technik bekannte, arretierbare Gelenke an den Montageeinheiten
der einzelnen Solärelemente, ist es möglich, diese auf die verschiedenen vorbestimmten
Richtungsachsen einzustellen, Figur 6 zeigt die schematische Darstellung
des mechanischen Aufbaues und die Wirkungsweise der Tastschalter S 1 S 12.
Der Antrieb fUr die Schwenkbewegung der Lamellen ( 1 ) durch die Antriebsachse
( 3 ) von der Antriebswel le ( 20 ) erfolgt vor -zugsweise
durch schlupf- bzw. spielfreie KraftUbertragung. Ebenso ist es notwendig, die Verbindung
zwischen der Antriebswelle ( 20) und der Steuerwelle ( 19 ) durch
eine spielfreie Ußertragung herzustellen, damit eine Synchronisation der Achsen
( 3
und ( 19 ) gegeben ist.
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Figur 7 zeigt in einfacher Darstellung zusammen mit Figur
6 die Wirkungsweise der Tastschalter S 1 ... S12.
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Ausgangspunkt und Montagebasis fUr die in drei kreisförmigen Schaltebenen
angebrachten Tastschalter ist die urbewegliche Platte ( 13 Die Schaltsegmente
( 15, 16,
17 und 18) haben die bewegliche Scheibe
( 1 4 die mit der Steuerwelle ( 19) fest verbunden ist, als Montagebasis.
Die Lage der Tastschalter S 1 ... S 5 entspricht der Sollstel fung der Sonnenschutzlamel
len beim Signal "Sonne links". Sinngerntiß das gleiche gilt fUr die Tastschafter
S 6 S 10 bzw. S 6a ... S 10a bei Signal "Sonne rechts% Beispielsweise
das Solarelement F 3 (Sonne links) gibt durch direkte Sonnenbestrohlung das
Signal "Lamellen nach rechts" ab, so bleibt dieser Schaltbefeht erhalten,
bis die Fotaspannung des Solorelementes F 3 durch den Tastschalter
S 3 vom Eingangskreis des Verstärkers V 1 abgetrennt wird.
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Im beschriebenen Beispiel, sind die der entsprechenden Sonnenposition
zugeordneten Sollstellungen. der Lamellen so gewähft, daß bei ununterbrochenem Sonnenschein
innerhotb der höchsten, folgenden 40 Minuten kein, Sonnenstroh-t die Lamettenfront
(Figur 1)
durchdrine.
Die Schaltsegmente 15 und
16 für di-e Tastschalter S 1 ... S 10 bzw. S 6#'. .-,
S 10'i sind so ausgebildet, daß ihre Bogenlönge größer ist als der maximale
Abstand zwischen zwei Tastschaltern. Durch diese Überschneidung wird verhindert,
daß bei Sonnenposition "S" (siehe Figur 2) durch gleichzeitige Belichtung
von zwei benachbarten Solorelementen (vergleiche Figur 2, F 2 und F
3) ein Fehlsignal für die Lamellen-Antriebssteuerung ausgelöst wird.
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Bedingt durch die Bogenlönge der Schaltsegmente 15 und
16 wurde bei entgegengesetzter Arbeitsrichtung an den Lamellen ein Stellungsfehler
entsprechend der Schaltsegmentlange auftreten. Um dies zu verhindern, wurden in
einer zusötzlichen Schaltebene die Tastschalter S 6a .. . S 10a angebracht.
Die Schaltkreise der Tastschalter S6a . . . S ]Oa werden im beschriebenen
Beispiel bei der Drehbewegung "links" durch Relaiskontakte (Relais R) zu den Tastschaltern
S 6, 7, 8, 9 bzw. S 10 parallel geschaltet. Durch genaue Zuordnung
der beiden Schaltsegmente 15 und 16 in den verschiedenen Schaltebenen
wird erreicht, daß beispielsweise bei Linksbewegung das zu frühe Öffnen der Tastschalter
S 6, 7, 8, 9 und S 10 unwirksam bleibt. Bei Rechtsbewegung
der Lamellenanlage bleibt das Relais (R) abgefallen, die TastschaUer S 6 ...
S 10 bestimmen da-
durch die Sollstellung der Lamellen.
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Die Lamellenstellungen "offen" und "Endsfellung rechts" werden durch
die Tastschal ter S 11 bzw. S 12 und den zugeordneten Schaf tsegmenten
17 bzw. 18 markiert.
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In der beschriebenen Erf indung wurde zwischen Antriebswe
1 le (20) und Steuerwel le ( 19)
das Übersetzungsverhältnis 2
: 1 gewöhlt. Durch diese Übersetzung wurde eine Spreizung der Teilung fUr
die Tastschalter S 1 ... S 10 bzw. S 6a . . . S 1 Oa geschaf
fen und eine günstigere Einstellgenauigkeit dieser Taster erzielt. Die fUr die Tastschalter
erdachten Montageelemente erlauben eine stufenlose Einstellbarkeit des Schaltpunktes
in jedem Bereich der Schaltebene.
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Die Wirkungsweise der Antriebssteuerung für die Sonnenschutz-Lamellenanlage
ist aus der Tabelle 2 ersichtlich. Die Sollstellung der Lamellen wird durch das
Verhöltnis zwischerl
(siehe Figur 1) beeinflußt. Zugrundegelegt wurde als Wert a = 1,0
somit liegt b erfahrungsgemaß als Wert zwischen 1,05 und
1, 15. Je größer die Lamellenbreite b gewdhit wird, umso mehr verkleinert
sich der Sollschwenkbereich und damit der Sollstand der Lamellen entsprechend der
Sonnenposition.