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Die
Erfindung betrifft ein motorisch angetriebenes Tor sowie Torantriebsvorrichtung
und eine Kommunikationseinrichtung hierfür nach den Oberbegriffen
der beigefügten Patentansprüche 1, 17, 19 sowie
20, wie sie aus den Firmendruckschriften „Hörmann
Schließkantensicherung – Einbauanleitung (10/2001)"
und „Hörmann Schlupftürkontakt – Einbauanleitung
(11.2001)" sowie aus der
DE
103 02 812 A1 bekannt sind.
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Um
den Betrieb von motorisch angetriebenen Toren sicherer zu machen,
weisen heutzutage durch einen Torantrieb angetriebene Tore an dem
angetriebenen Torflügel mitfahrend angeordnete elektrotechnische
Einheiten in Form von Sicherungseinrichtungen wie z. B. Schließkantensicherungen
oder Schlupftürkontakte oder Schlaffseilschalter auf. Wie die
Firmendruckschrift „Hörmann Schließkantensicherung – Einbauanleitung
10.2001" – auf die hier mit ausdrücklich verwiesen
wird – zeigt und beschreibt, weisen Schließkantensicherungen
z. B. eine Lichtschrankenstrecke in der Nähe der Schließkante
eines Tonflügels auf. Diese kann sich bei Bedarf innerhalb
eines Gummiprofils befinden. Es gibt aber auch bereits Ausführungen
mit einfahrend am Torblatt gehaltenen Lichtschrankenelementen. Befindet
sich ein Hindernis im Weg des Torflügels, so wird der Torflügel
mit der daran angebrachten Lichtschrankenstrecke auf das Hindernis
hin verfahren, bis das Hindernis die Lichtschrankenstrecke unterbricht.
Das die Unterbrechung anzeigende Signal muss dann zu einer Torantriebssteuerung
geleitet werden, die einen Motor des Torantriebes stillsetzt und/oder
reversiert. Hierzu sind am Torflügel mitfahrend z. B. ein
Infrarotsender und ein Infrarotempfänger angeordnet, welche
gemeinsam die Lichtschrankenstrecke bilden. Außerdem ist
eine Anschlussplatine für die Lichtschrankenstrecke in
einem kleinen Kästchen am Torflügel mitfahrend angeordnet.
Dieses Kästchen wird zu Signalleitung und Energieversorgung über
ein Spiralkabel mit einer stationär angeordneten Torantriebssteuerung
verbunden.
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Ist
der Torflügel, wie dies in der Firmendruckschrift „Hörmann
Schlupftürkontakt Einbauanleitung – 11.2001",
auf die für weitere Einzelheiten ausdrücklich
verwiesen wird, gezeigt und beschrieben ist, mit einer Schlupftür
versehen, so könnte eine motorisch angetriebene Bewegung
des Torflügels bei geöffneter Schlupftür
zur Verklemmung und Beschädigung von Teilen des Tores oder
seiner baulichen Umgebung führen. Daher ist es bekannt,
die am Torflügel mitfahrende Schlupftür mit einem
Schlupftürkontakt zu sichern, der naturgemäß ebenfalls
am Torflügel mitfahrend angeordnet ist. Wie dies zuvor
bei der Schließkantensicherung beschrieben ist, erfolgt
auch hier der Anschluss des Schlupftürkontaktes zwecks Stromversorgung
und Signalübertragung über ein Spiralkabel.
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Bei
dem zuvor erläuterten Stand der Technik von in der Praxis
auf dem Markt befindlichen angetriebenen Toren werden demnach Spiralkabel
für die Stromversorgung und Signalübertragung
von auf dem Torflügel mitbewegter elektrotechnischer Einheiten
verwendet. Diese Spiralkabel werden oft als störend empfunden
und sind in der Herstellung, der Montage und der Wartung aufwändig.
In ungünstigen Fällen können die Spiralkabel
eingeklemmt werden und so zerstört werden. Ausfälle
wegen mechanischer Beanspruchung von Kabel und deren Anschlüssen
sind möglich.
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In
der
DE 103 02 812
A1 , auf die für weitere Einzelheiten ausdrücklich
verwiesen wird, wurde daher bereits vorgeschlagen, zur Kommunikationsverbindung
zwischen am Torflügel mitbewegten elektrotechnischen Einheiten
und stationären elektrotechnischen Einheiten bei motorisch
angetriebenen Toren eine drahtlose bidirektionale Kommunikationsverbindung
vorzusehen. Hierzu ist der ersten stationären elektrotechnischen
Einheit ein erster Sende-Empfänger zugeordnet, und der
zweiten, mit dem Torflügel sich mitbewegenden elektrotechnischen
Einheit ist ein zweiter Sende-Empfänger zugeordnet. Als
Kommunikationsmedium zwischen diesen beiden Sende-Empfängern
ist bei der
DE 103
02 812 A1 eine Hochfrequenzfunkübertragung vorgeschlagen
worden. Damit kann man auf das vielfach als lästig empfundene
Spiralkabel verzichten. Zum Ersetzen der dadurch auch wegfallendenden
Stromversorgung der mitfahrenden elektrotechnischen Einheit sind ebenfalls
verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, hierzu wird
auf die
DE 103 02
812 A1 und die dieser entsprechende
EP 1 441 101 A2 ausdrücklich Bezug
genommen.
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Die
vorgeschlagene Lösung, eine Funkstrecke als Kommunikationsverbindung
zwischen stationärem und mitbewegenden elektrotechnischen
Einheiten an einem Tor vorzusehen, hat sich zwar in Versuchen und
für viele Einsatzgebiete als recht brauchbar erwiesen,
in der Praxis haben sich jedoch einige Probleme ergeben, die einer
Verbreitung dieser Lösung auf dem Markt bisher entgegenstehen.
Da hier zum Teil nicht unerhebliche Kräfte auf die Torflügel übertragen
werden, ist es wichtig, dass die Kommunikationsverbindung sehr sicher
erfolgt, so dass ein Ansprechen von auf dem Torflügel mitfahrenden
Sicherungseinrichtungen oder Sensoreinrichtungen auf sicherheitskritische
Zustände sofort zum Stillsitzen oder Reversieren des Torantriebes
führt. Dies lässt sich zwar bei einer einzelnen
Funkstrecke recht gut realisieren. Nun gibt es aber in Wohngebieten oder
Garagenanlagen häufig die Situation, dass mehrere motorisch
angetriebene Tore im Nahbereich nebeneinander angeordnet werden.
Handelt es sich um dasselbe Bauprojekt, so werden auch in der Regel
die gleichen Fabrikate für die mehreren Garagentore verwendet.
Bei einer Funkübertragung ist jedoch eine gegenseitige
Beeinflussung von dann relativ nahe befindlichen gleichartigen Funkstrecken
nicht auszuschließen. So könnten die falschen
Sende-Empfänger miteinander kommunizieren.
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Ausgehend
vom Stand der Technik nach der
DE 103 02 812 A1 ist es somit Aufgabe der
Erfindung, ein motorisch angetriebenes Tor nach dem Oberbegriff
des beigefügten Patentanspruches 1 derart auszubilden,
dass eine Kommunikation einer ersten stationären Einheit
mit einer sich mit dem Torflügel mitbewegenden zweiten
Einheit kabellos möglich ist, und dennoch eine Beeinflussung
von sich im Nahbereich befindlichen vergleichbaren Kommunikationseinrichtungen
bei einfachem Aufbau ausgeschlossen ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Tor mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Eine
Torantriebsvorrichtung sowie eine Kommunikationseinrichtung für
ein solches Tor sind Gegenstand der Nebenansprüche.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der
Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein ohnehin am Tor vorhandenes
Getriebeelement als Kommunikationsmedium zur kabellosen oder berührungslosen
Signalübertragung zwischen stationären und am
Torflügel mitbewegenden Einheiten zu nutzen.
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Getriebeelemente,
wie Drahtseile oder Ketten oder Schubstangen oder dergleichen sind
bei motorisch angetriebenen Toren meist aus Metall gebildet, so
dass sie zur Leitung von elektrischen Strömen und Spannungen
fähig sind. Diese Getriebeelemente können daher – auch
unmittelbar ohne Zusatzelemente – zusätzlich zu
ihrer Kraftübertragungsfunktion auch die Funktion eines Übertragungsmediums
zwecks körpergebundener Signalleitung dienen. Dadurch kann
man einerseits auf das zusätzliche Spiralkabel wie im Stand
der Technik verzichten, andererseits ist die Reichweite der Signalleitung
sehr beschränkt, so dass auch bei unmittelbar benachbart angeordneten
gleich ausgebildeten Toren eine gegenseitige Beeinflussung der Kommunikationsübertragungen
ausgeschlossen werden kann.
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Nun
würde eine unmittelbare Kontaktierung des zur Kraftübertragung
beweglichen Getriebeelementes einen Schleifkontakt benötigen,
was wiederum hinsichtlich des Verschleißes und des erhöhten Kraftaufwandes
für die Torbewegung nachteilig ist. Es ist daher besonders
bevorzugt, die Signale induktiv von der ersten Einheit auf das Getriebeelement und
von diesem wiederum induktiv auf die zweite bewegliche Einheit zu übertragen.
Eine solche induktive Übertragung funktioniert naturgemäß auch
in umgekehrter Richtung, so dass eine bidirektionale Kommunikation
möglich ist. Durch die induktive Übertragung kann
man das Getriebeelement ohne zusätzliche Kontakte weiterhin
relativ zu dem Torflügel und zu stationären Torelementen,
wie beispielsweise einem Motorantriebsaggregat oder der Torzarge
relativ beweglich halten.
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Eine
solche induktive Signalübertragung ist besonders effektiv
dadurch möglich, dass man eine am Tor bereits vorhandene,
nämlich teilweise durch das Getriebeelement und teilweise
durch stationäre und teilweise durch bewegliche Elemente
des Tores gebildete ringförmig geschlossene Leiterschleife
als Sekundärspule eines Transformatoraufbaus nutzt. Hierzu
ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, dass eine zur Kommunikationsverbindung
der ersten Einheit mit der zweiten Einheit vorgesehene Kommunikationseinrichtung
eine stationär anzuordnende erste Spuleneinrichtung zur
Induktion eines Stromes in diese Leiterschleife, welche einen geschlossenen Stromkreis
bildet, aufweist. Die Kommunikationseinrichtung weist weiter eine
zweite Spuleneinrichtung auf, die mit dem Torflügel beweglich
anzuordnen ist. Die beiden Spuleneinrichtungen haben weiter bevorzugt
jeweils einen ringförmigen Eisenkern. Durch beide ringförmige
Eisenkerne ist der am Tor vorhandene geschlossenen Stromkreis hindurchgeführt.
Der Eisenkern der ersten Spuleneinrichtung ist weiter bevorzugt
mit einer ersten Spulenwicklung umwickelt, die an die erste Einheit
angeschlossen ist. Genauso ist der bewegliche Eisenkern mit einer
zweiten Spulenwicklung umwickelt, die an die zweite Einheit angeschlossen
ist. Sendet nun eine der beiden Einheiten einen Wechselstrom, so
wird über den jeweiligen Eisenkern in den geschlossenen
Stromkreis ein Wechselstrom induziert. Dieser induziert wiederum einen
Wechselstrom in der mit der anderen Einheit verbundenen Spule. Auf
diese Weise lässt sich über vorhandene Getriebeelemente
oder alternativ auch über zusätzlich am Torblatt
vorgesehene, durch die Eisenkerne hindurchführende, mit
dem Torflügel mitbewegte elektrische Leiter eine berührungslose,
aber dennoch örtlich begrenzte Signalübertragung
erreichen.
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Ein
solcher geschlossener Stromkreis ist bei einem üblichen
Sektionaltoraufbau insbesondere dadurch gegeben, dass das Sektionaltor
eine stationär gelagerte Torwelle aufweist, an deren Enden
Zugmittel in Form von metallischen Drahtseilen aufwickelbar gehalten
sind. Die Enden der Drahtseile sind an das Torblatt angeschlossen.
Nun bestehen die Torblätter der meisten auf dem Markt befindlichen
Tore zumindest teilweise aus Metall oder haben eine Metallblechhaut
oder einen Metallrahmen. Dadurch sind die Anlenkungspunkte der Drahtseile
an dem Torblatt elektrisch miteinander verbunden.
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Es
gibt somit bereits bei üblichen Torblattaufbauten durch
die Torwelle, die daran angelenkten Zugmittel und den entsprechenden
Bereich des Torblattes einen geschlossenen Stromkreis, in den man durch
die Spuleneinrichtungen der Kommunikationseinrichtung der bevorzugten
Ausgestaltung einen Strom induzieren kann. Dieser Effekt wird gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung zur Signalübertragung
verwendet. Bei einem aus Nichtleiter gebildeten Torblatt könnte
man die Anlenkungspunkte leicht durch eine zusätzliche
Leitung elektrisch verbinden.
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Im
Prinzip könnte man die jeweiligen Eisenkerne um beliebige
Bereiche dieses Stromkreises herum anordnen. Beispielsweise könnte
man den ersten, stationären Eisenkern auch um die Torwelle herum
anordnen. Dies ist in einigen Aufbauten bevorzugt, da diese Anordnung
besonders einfach ist. Nun sind die Torwellen bei derzeit auf dem
Markt befindlichen Torantrieben jedoch in ebenfalls aus leitenden Materialien
bestehenden Lagern gelagert, so dass der Wechselstrom nicht unbedingt
in voller Stärke durch die Torwelle laufen muss. Ähnliches
gilt für die Auswahl des Anordnungsortes des zweiten, mitbewegend
anzuordnenden Eisenkerns.
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Der
geschlossene Stromkreis wird jedoch jedenfalls durch das den Torflügel – meist
in Form eines Torblattes vorliegend – ankoppelnde Getriebeelement,
also z. B. durch ein Drahtseil gebildet. Wenn man nun beide Eisenkerne
um das gleiche Getriebeelement herum – an beabstandeten
Orten, nämlich einmal stationär und einmal am
Torflügel – anordnet, so ist sichergestellt, dass
der gesamte von dem einen Eisenkern in das Getriebeelement induzierte
Wechselstrom auch durch den anderen Eisenkern hindurch geleitet
wird.
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Eine
solche Anordnung stellt trotz der bei der gegebenen naturgemäß nicht
idealen Transformatorkonstruktion eine sichere Signalübertragung
trotz zu erwartender Strom- und Spannungsverluste sicher.
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Es
ist zwar grundsätzlich denkbar, dass auch die Stromversorgung
der am Torflügel mitbewegenden elektrischen Einheit über
das Getriebeelement, insbesondere über die hierauf induzierten
Ströme – erfolgt. Dies ist jedoch wegen der soeben angesprochenen
Verluste schwierig. Eine Lösung könnte dahin gehen,
dass man der beweglichen zweiten Einheit einen aufladbaren Energiespeicher
zuordnet, der im Ruhezustand des Tores über die induktive
Kopplung aufgeladen wird und im Betrieb der Torantriebsvorrichtung,
wenn die Einheiten aktiv sind, genügend Energie zur Verfügung
stellt.
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Energiesparender
ist es derzeit jedoch, für eine eigene Energieversorgung
der zweiten elektrontechnischen Einheit zu sorgen, wie dies bereits
in der
DE 103 02 812
A1 vorgeschlagen worden ist. Hierzu können auch
die gleichen dort vorgesehenen Maßnahmen getroffen werden.
Insbesondere ist bevorzugt, die zweite elektrotechnische Einheit
mit eigenen Batterien oder Akkumulatoren zwecks Stromversorgung
zu versehen. Außerdem ist bevorzugt, zumindest die bewegliche
elektrotechnische Einheit derart auszugestalten, dass sie aus einem
Schlafzustand in einen Aktivzustand versetzbar ist. Die entsprechenden
Maßnahmen hierzu sind sämtlich in der
DE 103 02 812 A1 beschrieben,
auf die hiermit ausdrücklich verwiesen wird.
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Ein
Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich somit dadurch,
dass man bei den in der
DE 103
02 812 A1 beschriebenen Gegenständen anstelle
des dort als Kommunikationsmedium vorgesehenen Hochfrequenzfunks
die Stromübertragung über das Getriebeelement,
insbesondere induziert über Transformatorkonfigurationen,
ersetzt.
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Zur
sicheren Signalübertragung haben sich in Versuchen Niederfrequenzen
für die Wechselspannungen und Wechselströme (z.
B. zwischen etwa 3 KHz und 7 KHz) als besonders geeignet erwiesen.
Die Signalübertragung kann über Frequenzmodulation
oder über Impulskodierung – z. B. bestimmte Impuls-Pausen-Verhältnisse
eines mit einer bestimmten Trägerfrequenz gesendeten Signals – erfolgen.
Es sind auch Kombinationen dieser beiden Übertragungsverfahren
denkbar und möglich.
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Vorzugsweise
werden mindestens drei unterschiedliche Frequenzen für
die Signalübertragung genutzt, die jeweils unterschiedlichen
Signalgruppen zugeordnet sind. Eine erste Frequenz dient bevorzugt
zur Übertragung von Signalen von Sensoreinrichtungen zur
Hinderniserfassung. Dies sind insbesondere die im Stand der Technik
beschriebenen Schließkantensicherungen mittels Lichtschranken oder
z. B. auch mittels Kontaktleisten innerhalb von Gummiprofilen. Eine
zweite Frequenz dient zur Übertragung von Informationen über
Zustände des Torflügels selbst. Der Torflügel
kann beispielsweise mit einer Schlupftür und einem Schlupftürkontakt
versehen sein. Ist die Schlupftür offen, muss eine Betätigung des
Torantriebes verhindert werden. Oder, es ist ein Schlaffseilschalter
vorgesehen, der anspricht, wenn eines der beiden Drahtseile schlaff
ist. Dies würde auf einen Bruch des Drahtseiles oder auf
einen Ausfall der Gewichtsausgleicheinrichtung hindeuten. Die solche
Zustände erfassenden und anzeigenden Sensoreinrichtungen übermitteln
ihre Signale auf der zweiten Frequenz. Die dritte Frequenz dient
dazu, über Zustände der zweiten Einheit oder der
Kommunikationseinrichtung selbst zu informieren. Vorzugsweise wird
die dritte Frequenz nur dann und regelmäßig gesendet,
wenn alles in Ordnung ist. Ist z. B. die Batterie schwach oder etwas
anderes defekt, würde die Sendung der dritten Frequenz
gestoppt.
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Die
Torantriebssteuerung ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sie
eine Fahrt des Torflügels nur dann erlaubt, wenn alle drei
Frequenzen ordnungsgemäß empfangen werden. Der
Wegfall einer Frequenz löst bereits den bei einer Störung
vorgesehenen Betrieb aus. Dies ist ein erheblicher sicherheitstechnischer
Vorteil, da nicht nur sicherheitsrelevante Fremdeinflüsse
erfasst werden, sondern auch der Zustand des Torflügels
selbst und der Zustand der Kommunikationseinrichtung selbst. Durch
die Verwendung dreier unterschiedlicher Frequenzen können
diese einzelnen Störungsquellen identifiziert werden. Aufgrund
dieser dreifachen Überwachung ist das hier vorgestellte
System erheblich sicherer als im Stand der Technik bekannte Sicherungssysteme
für Torantriebe.
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Aufgrund
des Vorstehenden ergibt sich, dass bei schwacher Batterie die Sendung
der dritten Frequenz gestoppt wird. Demnach würde die Torantriebssteuerung
den Torbetrieb stoppen, da sie die dritte Frequenz nicht mehr ordnungsgemäß empfängt.
Nun sollte eine schwache Batterie das Tor jedoch nicht sofort außer
Betrieb setzen, da dann eine Bedienperson mit einem überraschenden
Ausfall konfrontiert würde. Es ist daher eine Ausgestaltung bevorzugt,
bei der bei Anzeichen, dass die Batterie schwach wird, zunächst
ein durch eine Bedienperson erkennbares Signal ausgegeben wird,
das zum rechtzeitigen Wechsel der Batterie auffordert. Auch ist bevorzugt,
dass der Torantrieb bei Erfassen einer Störung eine entsprechende
Meldung herausgibt, wie dies beispielsweise in der
EP 1 321 619 A2 , auf die
für weitere Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird,
beschrieben ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
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1 einen
schematischen Aufbau eines motorisch angetriebenen Tores mit einer
Kommunikationseinrichtung zur Verbindung einer stationären ersten
Einheit mit einer auf einem Torflügel mitbewegend angeordneten
zweiten Einheit;
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2 ein
schematisches Blockschaltbild der sich mit dem Torflügel
mitbewegenden zweiten Einheit; und
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3 Zeitdiagramme
für verschiedene Signale an verschiedenen Stellen gemäß 2.
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In 1 ist
ein insgesamt mit 10 bezeichnetes motorisch angetriebenes
Tor in Form eines Sektionaltores dargestellt. Das Tor 10 hat
einen Torflügel in Form eines aus mehreren Paneelen 12 zusammengesetzten
Torblattes 14. Die Paneele 12 sind über
Scharniere 16 schwenkbar miteinander verbunden. Die Paneele 12 sind
aus Stahlblech gebildet und können im Inneren mit einem
Isolierschaum ausgefüllt sein. Das Torblatt 14 ist
beweglich an einer auch als Torrahmen bezeichneten Torzarge 18 geführt.
Die Torzarge 18 ist stationär an der zu verschließenden Öffnung
befestigt. Ebenfalls stationär ist eine Torwelle 20 gelagert.
Die Torwelle 20 hat nicht dargestellte Torsionsfedern,
welche die Torwelle 20 in eine Drehrichtung (Aufwärtsrichtung)
vorspannen. An Endbereichen ist die Torwelle 20 mit – aus
elektrisch leitfähigem Material gebildeten – Seiltrommeln 22 versehen.
Auf jeder Seiltrommel 22 ist wenigstens ein Drahtseil 24, 25 aufwickelbar
gehalten, so dass auf beiden vertikalen Seiten der Toröffnung
jeweils wenigstens ein Drahtseil 24, 25 etwa parallel
zur Torzarge 18 geführt ist. Die freien Enden
der Drahtseile 24, 25 sind jeweils an Drahtseilanlenkpunkten 26 an
einem unteren Paneel 12 des Torblattes 14 befestigt. An
der Torwelle 20 greift außerdem ein Motorantriebsaggregat
in Form eines Getriebemotors 28 an. Solche Getriebemotoren
werden als Direktantriebe oder Wellentorantriebe bezeichnet und
sind in verschiedenen Ausführungen auf dem Markt erhätlich.
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Über
die Drahtseile 24, 25 und die Seiltrommeln 22 ist
das Torblatt 14 derart an die Torwelle 20 angekoppelt,
dass sich die Torwelle 20 bei Öffnungsbewegung
und Schließbewegung des Torblattes 14 dreht. Die
mit Torsionsfedern versehene Torwelle 20 dient so als Gewichtsausgleicheinrichtung.
Die Kräfte der Torsionsfedern und/oder des Getriebemotors 28 werden über
die Drahtseile 24, 25 auf das Torblatt 14 übertragen,
so dass die Drahtseile 24, 25 als Getriebeelemente
wirken.
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Sowohl
die Drahtseile 24, 25 als auch die Torwelle 20 und
die an den Drahtseilanlenkungspunkten 26 vorgesehenen Befestigungsmittel,
mit denen die Enden der Drahtseile 24, 25 an dem
Torblatt 14 befestigt sind, bestehen aus einem geeigneten
Metall, z. B. aus Stahl.
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Die
zuvor beschriebene Konstruktion ist bekannt und stellt einen üblichen
Aufbau für ein Sektionaltor dar.
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An
der Schließkante 30, dies ist bei dem dargestellten
Torblatt 14, welches sich zum Öffnen nach oben
bewegt, die untere Kante des Torblattes 14, ist eine erste
Sensoreinrichtung in Form einer Infrarot-Lichtschranke 32 vorgesehen,
wie dies auch aus der Hörmann-Firmendruckschrift „Einbauanleitung Schließkantensicherung
10.2001" bekannt ist. Demnach hat die Lichtschranke 32 einen
Infrarotsender 34 sowie einen Infrarot-Empfänger 36.
Die Lichtstrecke kann – muss aber nicht – in einem
Gummiprofil verlaufen. In einer nicht dargestellten Ausführungsform
sind der Lichtsender 34 und der Lichtempfänger 36 beweglich
an dem Torblatt 14 im Bereich der Schließkante 30 derart
angelenkt, dass jedes Hindernis, auf den das Torblatt 14 beim
Schließen auffahren würde, eine Unterbrechung
des Lichtweges 38 hervorruft. Anstelle einer Lichtschranke
können aber auch beliebige andere Schließkantensicherungssysteme,
z. B. Gummikontaktleisten, welche bei Druck auf die Leiste ein Signal
abgeben, usw. eingesetzt sein.
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Zusätzlich
sind in der dargestellten Ausführung am Torblatt 14 noch
zweite Sensoreinrichtungen in Form von Öffnerkontakten 40 für
Schlupftüren – Schlupftürkontakt 40a – und/oder
Schlaffseilschalter 40b, 40c (nicht näher
dargestellt, da grundsätzlich bekannt, sondern nur angedeutet)
oder dergleichen vorhanden. Beispiele für solche Kontakte
sind der Hörmann-Firmendruckschrift „Einbauanleitung Schlupftürkontakt
November 2001" zu entnehmen.
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Wie
aus den beiden vorerwähnten Firmendruckschriften bekannt,
sind die auf dem Torblatt 14 mitfahrend angeordneten Sensoreinrichtungen 32, 40 gemeinsam
an ein erstes mit dem Torblatt 14 mitbewegtes Kästchen 42 angeschlossen,
welches über eine Kommunikationseinrichtung 44 mit
einem stationär angeordneten Kästchen 46 in
Verbindung steht. An dem stationären Kästchen 46 ist
eine stationär angeordnete Torsteuerung 48 angeschlossen,
die wiederum mit dem Getriebemotor 28 zur Steuerung desselben
in Verbindung steht.
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Das
stationäre Kästchen 46 und die daran angeschlossenen
Einrichtungen 48, 28 sind Beispiele für
stationäre elektrotechnische Einheiten, welche im Folgenden
als erste elektrotechnische Einheit 50 bezeichnet werden.
Das mitfahrende Kästchen 42 und die daran angeschlossenen
Sensoreinrichtungen 32, 40 usw. sind Beispiele
für sich mit dem Torflügel mitbewegende elektrotechnische
Einheiten, welche im Folgenden als zweite elektrotechnische Einheit 52 bezeichnet
werden.
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Die
Kommunikationseinrichtung 44 hat eine erste Spuleneinrichtung 54,
die stationär angeordnet ist und eine zweite Spuleneinrichtung 56,
die mit dem Torblatt 14 mitbewegend angeordnet ist. Die
erste Spuleneinrichtung 54 hat einen ersten, festen oder stationären
Eisenkern 58, der in beliebiger Form (Kreis, Rechteck,
Vieleck) ringförmig aufgebaut ist und derart an der Torzarge 18 befestigt
ist, dass ein erstes Drahtseil 24 hindurchgeführt
ist. Die erste Spuleneinrichtung 54 hat weiter eine um
den ersten Eisenkern 58 herumgewickelte Spulenwicklung 60, die
mit dem stationären Kästchen 46 in Verbindung steht.
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Die
zweite Spuleneinrichtung 56 hat einen an dem Torblatt 14 befestigten
zweiten Eisenkern 62, der ebenfalls in irgend einer Form
ringförmig aufgebaut ist und kleiner ist, als der erste
Eisenkern 58. Auch der zweite Eisenkern 62 ist
derart angeordnet, dass das erste Drahtseil 24 durch ihn
hindurch geführt ist. Genauer befindet sich der zweite
Eisenkern 62 zwischen dem ersten Eisenkern 58 und
dem Drahtseilanlenkpunkt 26, an dem das erste Drahtseil 24 an
dem Torblatt 14 angreift. Weiter hatte die zweite Spuleneinrichtung 56 eine
zweite Spulenwicklung 64, die um den zweiten Eisenkern 62 herumgewickelt ist
und mit dem mobilen Kästchen 42 verbunden ist.
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In
dem mobilen Kästchen 46 ist noch eine Batterie 66 zur
Stromversorgung der sich mit dem Torblatt mitbewegenden zweiten
elektrotechnischen Einheit 52.
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Durch
diesen vorstehend erläuterten Aufbau lässt sich
eine kabellose Schließkantensicherung verwirklichen, also
eine Schließkantensicherung, welche im Gegensatz zu der
aus der vorerwähnten Hörmann-Firmendruckschrift „Einbauanleitung Schließkantensicherung"
bekannten Schließkantensicherung ohne das dort gezeigte
Spiralkabel als Teil der Kommunikationseinrichtung 44 auskommt.
Gegenüber der aus der vorerwähnte Firmendruckschrift bekannten
mit Spiralkabel versehenen Schließkantensicherung wird – bis
auf das Spiralkabel – bei einer Ausführungsform
der Erfindung die übrige Verkabelung aller elektrotechnischen
Einheiten 50, 52 beibehalten. Jedoch entfällt
das Spiralkabel zwischen den Kästchen 42, 46 und
wird durch das andere Übertragungsmedium oder Kommunikationsmedium
ersetzt. Statt der Klemmen für das Spiralkabel enthalten
die Kästchen 42, 46 nun Sende- und Empfangseinrichtungen 68, 70 für
das neue Übertragungsmedium oder Kommunikationsmedium.
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Das
stationäre Kästchen 46 nutzt eine vorhandene
stationäre Stromversorgung, z. B. eine 24 V-Stromversorgung
aus der Torsteuerung 48. Das mobile Kästchen 42 enthält
eine Batteriestromversorgung mit der Batterie 66. Die Batterie 66 enthält
z. B. drei R6-Zellen Alkaline. Für häufig bewegte
Tore können auch 3 × R14 Verwendung finden.
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Als
neues Kommunikationsmedium wird bei dem Tor 10 ein Getriebeelement,
nämlich hier das Drahtseil 24 verwendet. Dies
erfolgt in diesem Beispiel durch die Induktion von Strömen.
Die Torwelle 20, die beiden Drahtseile 24, 25 und
das untere Paneel 12 des Torblattes 14 bilden
eine ringförmig geschlossene elektrische Leiterschleife
und damit einen elektrisch geschlossenen Stromkreis, wie er bei 72 angedeutet
ist. Das eine Drahtseil 24 läuft durch die beiden
Eisenkerne 58, 62 hindurch, die jeweils mit einer
Spulenwicklung 60, 64 versehen sind.
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Der
hier oben angeordnete erste Eisenkern 58 ist unmittelbar
unterhalb der Seiltrommel 22 an der Torzarge 18 montiert.
Seine Öffnung ist so groß, dass das Drahtseil 24 während
des gesamten Aufwickelvorganges ungehindert hindurchlaufen kann.
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Der
kleinere, hier unten angeordnete zweite Eisenkern 62 befindet
sich unmittelbar oberhalb der Befestigung des Drahtseiles 24 am
Torblatt 14. Seine durch die zweite Spulenwicklung 64 gebildete
Spule ist mit dem mobilen Kästchen 42 verbunden.
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Wenn
nun an einer der beiden durch die Spulenwicklungen 60, 64 gebildeten
Spulen eine Wechselspannung angelegt wird, wird in dem durch die
Drahtseile 24, 25 und die übrige Torkonstruktion gebildeten
geschlossenen Stromkreis 72 ein Wechselstrom IW induziert.
Dieser Stromfluss induziert in der jeweiligen anderen Spule eine
Spannung, die ein leicht auswertbaren Signal darstellt. Legt man
beispielsweise über das stationäre Kästchen 46 und
die erste Spulenwicklung 60 eine Wechselspannung an, so
wird über die durch die erste Spulenwicklung 60, den
ersten Eisenkern 58 und den Stromkreis 72 gebildete
Transformatorkonstruktion ein Wechselstrom IW in
den Stromkreis 72 induziert. Dieser Wechselstrom IW induziert wiederum über den zweiten
Eisenkern 72 in die zweite Spulenwicklung 74 eine
Wechselspannung, die zwar aufgrund der vorhandenen Verluste nicht
zur Energieversorgung am mobilen Kästchen 42 ausreicht,
aber ein leicht auswertbares Signal darstellt.
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In
bisher durchgeführten Vorversuchen hat sich für
die Strominduktion ein Frequenzbereich von ca. 3–7 kHz
als günstig erwiesen. In diesem Bereich sind eine Frequenzmodulation,
eine Impulscodeübertragung auf einer Trägerfrequenz
im genannten Bereich oder eine Kombination aus beiden Verfahren möglich.
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Für
eine saubere Übertragung sollte bei Impulscodes die Breite
der einzelnen Impulse bzw. den einzelnen Pausen größer
oder gleich als eine Millisekunde sein.
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Mit
der hier dargestellten Kommunikationseinrichtung 44 ist
eine bidirektionale Signalübertragung möglich,
d. h. sowohl eine Signalübertragung von dem stationären
Kästchen 46 zu dem beweglichen Kästchen 42 als
auch von dem beweglichen Kästchen 42 zu dem stationären
Kästchen 46.
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Ein
Prinzipschaltbild für eine Elektronik in dem mobilen Kästchen 42 und
für die gesamte zweite elektrotechnische Einheit 52 ist
in 2 wiedergegeben.
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Demnach
enthält die mobile zweite elektrotechnische Einheit die
durch die zweite Spulenwicklung 64 gebildete „bewegliche"
zweite Spule 74, welche über eine Empfangsstufe 76 (enthält
z. B. einen Gleichrichter und einen Verstärker) auf einen
Eingang 78 eines Mikroprozessors 80 geschaltet
ist. Der Mikroprozessor ist derart programmiert, dass er an drei
verschiedenen Ausgängen 80–83 Signale
mit drei verschiedenen Frequenzen f1, f2 und f3 aussenden kann.
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An
einem ersten Ausgang 81 ist der Infrarot-Sender 34 angeschlossen,
der über die optische Strecke oder den Lichtweg 38 an
der Schließkante 30 an den Infrarot-Empfänger 36 sendet.
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Der
zweite Ausgang 82 wird über die in Reihe geschalteten Öffnerkontakte 40 geleitet.
Diese Öffnerkontakte 40, 40a, 40b, 40c sind
derart verschaltet, dass sie elektrisch leiten, wenn das durch den
Kontakt oder Schalter überwachte Element in dem für
eine Torbewegung unkritischen Zustand ist. Ist der Zustand kritisch,
wird der Kontakt unterbrochen. Z. B. ist ein Schlupftürkontakt 40a nur
bei geschlossener Schlupftür leitend und bei geöffneter Schlupftür
unterbrochen. Ein Schlaffseilschalter 40b, 40c wäre
bei schlaffen Drahtseil 24, 25 unterbrochen und
bei unter Spannung stehenden Drahtseil 24, 25 geschlossen.
Das Ende dieser in Serie geschaltete Öffnerkontakte 40 wird
zusammen mit dem Ausgang des IR-Empfängers, sowie dem dritten
Ausgang 83 des Mikroprozessors 80 über
eine ODER-Verknüpfung 84 an eine Sendestufe 86 gesendet
(enthält beispielsweise einen Verstärker), die
wiederum auf die zweite Spule 74 geschaltet ist.
-
3 zeigt
einen Signalverlauf, an den in
2 mit A,
B, C, D und E gekennzeichneten Stellen in dem Fall, wenn sich alles
in einem ordnungsgemäßen Zustand befindet.
3 zeigt
demnach den Signalverlauf, wenn alles ok ist, über der
Zeit t. Die am Ausgang
81, bei A, anliegenden Signalpunkte
94 sind mit
einer IR-Trägerfrequenz von 32...40 kHz getaktet und entsprechend
dargestellt. Weitere Einzelheiten zum Aufbau und zur Funktion der
Lichtschranke sind der
DE
20 2004 005 113 U1 zu entnehmen, auf die ausdrücklich
verwiesen wird.
-
Im
Folgenden wird die Funktionsweise des motorisch angetriebenen Tores 10 mit
der kabellosen Schließkantensicherung näher erläutert:
Im
Grundzustand – Tor bewegt sich nicht befindet sich die
Elektronik in dem mobilen Kästchen 42 in einem
Schlafzustand mit minimalem Stromverbrauch (kleiner als ca. 200 μA).
Unmittelbar vor Beginn einer Torbewegung sendet die Torsteuerung 48 über
die stationäre Sende-Empfangseinrichtung 68 und
die Kommunikationseinrichtung 44 einen Aufweckbefehl an
die zweite elektrotechnische Einheit 52. Die Infrarot-Lichtschranke 32 beginnt
zu arbeiten, und der Schaltzustand der Schließkantensicherung
sowie der Öffnerkontakt 40 und der Batteriezustand
werden fortlaufend von dem mobilen Kästchen 42 auf
das stationäre Kästchen 46 übertragen.
Das Abschalten der zweiten elektrotechnischen Einheit 52 nach
abgeschlossener Torbewegung kann durch einen Time-out (größer
als die maximal zu erwartende Torlaufzeit) oder durch einen von
dem stationären Kästchen 46 auf das mobile
Kästchen 42 übertragenen Ausschaltbefehl
erfolgen. Durch den Abschaltbefehl wird ein unnötiger Batterieverbrauch
vermieden.
-
Während
im Stand der Technik das mobile Kästchen 42 Anzeigeeinrichtungen,
wie z. B. Leuchtdioden, zur Zustandsanzeige der beweglichen elektrotechnischen
Einheit(en) 52 aufwies, sind solche Anzeigeeinrichtungen,
wie z. B. Leuchtdioden bei der hier vorgeschlagenen Lösung
stationär, beispielsweise in dem stationären Kästchen 46 oder
der Torsteuerung 48 vorhanden. Dadurch kann unnötiger
Batterieverbrauch vermieden werden, und die Anzeigeeinrichtungen
können besser sichtbar stets in Augenhöhe angeordnet
werden.
-
Die
Schließkantensicherung durch die Infrarot-Lichtschranke 32 dient
dazu, Einklemmen von Hindernissen zu vermeiden. Dadurch können
insbesondere Verletzungen von sich im Torweg befindlichen Personen
oder Beschädigungen auf sich im Torweg befindlichen Fahrzeugen
vermieden werden. Die Schließkantensicherung ist somit
ein sicherheitsrelevantes Bauteil. Zu ähnlichen Zwecken
dienen die Öffnerkontakte 40 oder die sonstigen
zweiten Sensoreinrichtungen. Es sollte daher möglichst
vermieden werden, dass eine ausgelöste Schließkantensicherung
bzw. ein unterbrochener Kontakt 40 von der Torsteuerung 48 nicht
erkannt wird. Hierzu lassen sich bereits durch die Wahl des Übertragungsformats
und die Schaltungsstruktur der Elektronik in dem mobilen Kästchen 42 günstige
Voraussetzungen schaffen. Für die Signalübertragung
werden mindestens drei verschiedene Frequenzen benutzt. Die erste
Frequenz f1 ist der Schließkantensicherung zugeordnet. Wird
diese erste Frequenz f1 empfangen, bedeutet dies, dass die Schließkante
frei ist (z. B. hat die Infrarot-Lichtschranke einen optischen Durchgang).
Fehlt sie, kam das Signal des IR-Senders 34 nicht an dem IR-Empfänger
an, d. h. die Schließkantensicherung hat ausgelöst.
-
Die
zweite Frequenz f2 wird nur dann empfangen, wenn alle Öffnerkontakte 40 geschlossen sind.
Die Frequenz f2 fehlt, wenn auch nur ein Element der Kontaktkette
unterbrochen ist.
-
Die
dritte Frequenz f3 liefert Informationen über einen Batteriezustand.
Dies kann eine digitale Information sein (Batterie o.k./nicht o.k.)
oder eine quantitative Information (z. B. 10, 20, ..., 90, 100% Batterieleistung)
sein.
-
Der
Mikroprozessor 80 in dem mobilen Kästchen 42 gibt
die drei Frequenzen f1, f2, f3 über seine drei verschiedenen
Ausgänge 81–83 aus, wie dies
in 3 dargestellt ist.
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Am
ersten Ausgang 81 wird die erste Frequenz f3 derart ausgegeben,
dass sie mit der IR-Trägerfrequenz (liegt etwa im Bereich
von 32–40 kHz) getaktet ist. Am Ausgang B des IR-Empfängers 36 ergibt
sich dann nur noch das Signal mit der Frequenz f1. Zeitversetzt
hierzu wird an den beiden anderen Ausgängen 82 und 83 eine
Signalfolge mit der zweiten Frequenz f2 bzw. der dritten Frequenz
f3 gesendet.
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Am
Ausgang E der Oder-Verknüpfung 84 ergibt sich
dann eine Folge von drei Signalgruppen mit allen drei Frequenzen
f1, f2, f3.
-
Fehler
in irgendeiner der elektrotechnischen Einheiten 50, 52 oder
der Kommunikationseinrichtung 44 oder am Tor führen
zum Fehlen mindestens einer Frequenz im Gesamtsignal. Fehlt eine
Frequenz im Gesamtsignal, so wird dies von der Torsteuerung 48 wie
eine ausgelöste Sicherheitseinrichtung behandelt. Der Getriebemotor 28 wird
angehalten und eventuell ein Stück weit reversiert.
-
Im
stationären Kästchen 46 wird das über
die Kommunikationseinrichtung 44 gesendete Spulensignal
decodiert, und die Schaltzustände werden über „Open-Collector"-Ausgänge
an die Torsteuerung 48 weitergegeben. Fehler im stationären
Kästchen 46 können von der Steuerung
erkannt werden.
-
Im
Ruhezustand (mobiles Kästchen 42 und/oder die
gesamten zweiten elektrotechnischen Einheiten 52 „schlafen")
sind die Ausgangstransistoren gesperrt, so dass Frequenzsignale
fehlen. Ausgangstransistoren können im Normalfall frühestens mit
einer gewissen Verzögerung gegenüber dem Weckbefehl – bedingt
durch die „Hochlaufzeit" des Mikroprozessors 80 in
dem mobilen Kästchen 42 – durchschalten.
Statisches oder zu frühes Durchschalten der Ausgänge
weist auf Fehler hin.
-
Nähere
Einzelheiten über die Steuerungs-Software und die Stromversorgung
können der
DE
103 02 812 A1 entnommen werden. Das hier vorliegende Tor
10 mit
der Kommunikationseinrichtung
44 ergibt sich durch Ersetzen
der dort vorgesehenen Funkstrecke durch die hier beschriebenen induktive Signalleitung über
ein Getriebeelement. Alle anderen Merkmale des Ausführungsbeispiels
der
DE 103 02 812
A1 können beibehalten werden.
-
- 10
- Tor
- 12
- Paneele
- 14
- Torblatt
(Torflügel)
- 16
- Scharniere
- 18
- Torzarge
- 20
- Torwelle
- 22
- Seiltrommeln
- 24
- Drahtseil
- 25
- Drahtseil
- 26
- Drahtseilanlenkpunkte
- 28
- Getriebemotor
- 30
- Schließkante
- 32
- IR-Lichtschranke
(1. Sensoreneinrichtung)
- 34
- IR-Sender
- 36
- IR-Empfänger
- 38
- Licht
- 40
- Öffnerkontakte
- 40a
- Schlupftürkontakt
- 40b
- Schlaffseilschalter
links
- 40c
- Schlaffseilschalter
rechts
- 42
- Kästchen
(mobil)
- 44
- Kommunikationseinrichtung
- 46
- Kästchen
(stationär)
- 48
- Torsteuerung
- 50
- erste
elektrotechnische Einheit
- 52
- zweite
elektrotechnische Einheit
- 54
- erste
Spuleneinrichtung
- 56
- zweite
Spuleneinrichtung
- 58
- erster
Eisenkern (fester, mit der Torzarge verbundener Eisenkern)
- 60
- erste
Spulenwicklung
- 62
- zweiter
Eisenkern (beweglicher, mit Torblatt verbundener Eisenkern)
- 64
- zweite
Spulenwicklung
- 66
- Batterie
(im Kästchen 42)
- 68
- Sende-/Empfangseinrichtung
(stationär)
- 70
- Sende-/Empfangseinrichtung
(mobil)
- 72
- Leiterschleife/Stromkreis
- 74
- Zweite
Spule („bewegliche Spule")
- 76
- Empfangsstufe
- 78
- Eingang
- 80
- μ-Prozessor
- 81
- Ausgang
- 82
- Ausgang
- 83
- Ausgang
- 84
- ODER-Verknüpfung
- 86
- Sendestufe
- 90
- Weck-
und gegebenenfalls Schlafbefehl
- 92
- optische
Strecke (Schließkante)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10302812
A1 [0001, 0005, 0005, 0005, 0007, 0021, 0021, 0022, 0067, 0067]
- - EP 1441101 A2 [0005]
- - EP 1321619 A2 [0026]
- - DE 202004005113 U1 [0055]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Einbauanleitung
Schlupftürkontakt November 2001 [0036]